過去には私もそう感じていました。
建築の学校を卒業している人は、最小限の構造計算を学びます。
でも、忘れている場合が多いです(笑)
そして、勘違いしないで下さい!
施工技術者・建設現場であっても「仮設物の設計」をしなければならないことを、例えばですが「外部足場の構造計算」というのがありますよね!
自分が詳細に計算出来なくても良い、ただ、これを理解しいないと「間違いに気づくハズがない」です(笑)
今回は、私の備忘録のために
簡単にですが、建物の柱寸法を概算で求める方法をご紹介いたします。
※要は「仮定(設計)した重量から力の流れを考慮して、部材(柱・梁)の安全性を確かめる作業
概略(実際の作業の流れ)
1.常時(字の如く常に支えるべき重量)の重量に対して
建物の重量を求める→使用するコンクリートの設計強度を決める→断面算定
2.短期の荷重に対して
建物の重量と建物の高さ・種類から地震力を求める→断面算定
おおよその場合は「2」の地震力(稀に暴風時もあり)で決まりますので、短期荷重に対して検討するのが一般的になります。
そして、建物の重量ですが、鉄筋コンクリート構造の場合は、1m2(1m×1m)辺り「900~1200kg」ぐらいの重量を想定します。
この900kgから1200kgというのは一般的な数字ではあります。
ただし、実際に建物を耐震診断する場合は「固定重量並びに積載重量」を計算しなければ意味がありません。
ここで上記の重量を基に、上からの重量(長期荷重=常に支える必要がある荷重))を支えると仮定し計算を進めていきます。
好きじゃなかった組体操の「人間ピラミッド」の最下段の人を想像して読み進めて下さい。
ここからが本題
この場合だと419mm→450mが一辺の寸法になります。
ただ、地震時や暴風時(短期荷重)の検討も必要です。
地震時の検討を考慮すると500mmが一辺の寸法になります。
通常、最上階以外は「短期荷重時の応力」で断面が決まりますので、長期荷重で検討することは稀です。
また、このように「仮定に荷重」に対して「断面」を求めないと
肝心の鉄筋の本数を求める事は出来ません(今回は説明を割愛)
では、必ず一辺を500mmにしなければならないのか?
実は違います。
鉄筋に「せん断力を負担させる」場合もあります。
全てではありませんが、ルールに従えば問題はありません。
どういうことかと言えば
全体の350KNから「コンクリートの分」450mm×450mm×1.46N/mm2=289,575Nを引いた
54,350Nを鉄筋に負担させます(あくまでも理論上の話です)
これの計算式が下図のようになります。
改めると「550mm×550mm」がほぼ正解になります。
では、先ほどの長期荷重はどうなるのか?
安全率が「0.52」になります。
でも、中に鉄筋が入っているので「断面を減らす必要がありますよね?」
ある程度理解できる人なら、こう思ったと思います。
しかし、実際は下記のような理由で考慮しません
私は、構造設計者では有りませんが「これくらいは理解できます」
そして「柱」は、下図の様に検討内容が多い
この知識が役立つのかは私にもよく解りません、ただ、知らないと恥ずかしいです。
これを詳細に解説すると面白くワクワクしますが、時間があれば作ろうと思います。