構造設計のこと_第3回「強さの裏付け!許容応力度計算」

こんにちは。

 

エサキホームの構造設計について、

4回にわたりお伝えする記事の、今回は第3回目。

香具山Ⅱ

当社が行っている「許容応力度計算」についてお話していきます。

 

許容応力度計算とは、

柱や梁などの1つ1つの部材が許容応力度を超えていないかを

計算によって確認し、それに従い骨組みを設計することです。

 

なんだかとても堅苦しいですが、簡単に言うと

地震や台風のときに、

この家のこの柱(または梁など)にはどのくらいの力がかかるのか想定し、

その柱はその力に耐えることができるのか確認することです。

地震イメージ

出典Wikibooks

出典Wikibooks

地震や台風のときは、すべての部材に均一に力がかかるわけではありません。

同じ建物でも、負担が大きくなる部材とそうでない部材が存在するのです。

また、

どの部材にどれだけの力がかかるかは、

建物の形状や屋根の形や間取りなどによって、全て異なってきます。

 

前回お話しした「仕様規定」というルールでは、

1つ1つの部材を個々に計算し、設計しているわけではなく、

建物の形状や条件は詳細には考慮されていないのです。

■ ↓ 前回 (第2回_2018年12月20日)の記事はこちら

構造設計のこと_第2回「エサキホームの構造設計の特長」

 

…この話を知ると、本当に仕様規定だけ守っていれば大丈夫なのかな

と不安になるかもしれませんね。

そんな不安があってはマイホームで安心して暮らせませんよね。

 

そこで!

当社では、お客様に安心して暮らしていただくために

許容応力度計算「全棟」実施し、

ひとつひとつの部材から骨組みを設計しているのです!! 

 

それでは、

もう少し詳しく当社が行う許容応力度計算についてお話します。

 

図 1 許容応力度計算の指針資料

図 1 許容応力度計算の指針資料

尚、当社が扱う木造軸組工法についての内容となり、

「木造軸組工法住宅の許容応力度設計(国土交通省国土技術政策総合研究所及び国立研

究開発法人建築研究所監修)」や「小規模建築物基礎設計指針(日本建築学会)」などに基づ

き行っています。

(付箋だらけでみっともないですが、それだけ読み込んでいるのです!)

 

先ず、間取りや屋根の形などに合わせて梁を掛けます。

梁とは、屋根や床、天井を支えるために柱の上に渡される横木のことです。

図2骨組みモデル

図2骨組みモデル

梁は、建物にかかる荷重(重量)や力を柱に伝える役割があります。

建物を支えているのは柱だけではないのです。

 

次に、建物にかかる荷重や諸条件を確認します。

建物には様々な荷重(重量)がかかります。

・建物自身の荷重…屋根、壁、バルコニーなど(どんな材料を使うのか)

・建物の中にかかる荷重…家具、家電、人など

・建物の外からかかる荷重…積雪など

これらの荷重をひとつひとつ確認していきます。

図3建物にかかる荷重

図3建物にかかる荷重

当社の物件は間取りも、建物の形も、屋根の形も、1棟1棟異なりますので、

全て建物で、1つ1つ確認しています。

どこにどんな荷重が、どのくらいかかるのかで、

建物に与える負担は変わってしまうのです。

図4-1荷重の入力画面

図4-1荷重の入力画面

図4-2荷重の入力画面

図4-2荷重の入力画面

 

確認した荷重などをふまえ、耐力壁水平構面の設計をします。

耐力壁とは、横からくる力を支える壁のことです。

横からくる力とは、地震や風の力ですね。

つまり耐力壁は、地震や風に耐えるためにはとても大切なものなのです。

当社では「筋交い」「耐力面材」を使用しています。

荷重や諸条件などにより、必要な耐力壁の量(必要壁量)が決まります。

その必要壁量を満たすように、かつバランスよく配置されるように設計します。

図5-1耐力壁の配置

図5 耐力壁の配置

図6-1筋交い

図6-1筋交い

図6-2耐力面材

図6-2耐力面材

せっかく耐力壁をたくさん確保しても、

バランスよく配置しないと、地震や台風の力がかかったときに、

建物がねじれてしまったり、一部分にだけ力が集中してしまうのです。

 

耐力壁のバランスは偏芯率という

建物の重心(重さの中心)剛心(強さの中心)の距離をあらわす数値にて確認します。

偏芯率の数値が小さい=重心と剛心の距離が近いほど、

耐力壁のバランスが良い建物となります。

図7 偏芯率のモデル

図7 偏芯率のモデル

また、壁だけではなく、

床面や天井面(水平構面といいます)にも力がかかりますので、

その力を支えられるように「合板」「火打梁」などを配置します。

図8火打梁の配置

図8火打梁の配置

 

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ふーっ!

何だかちょっと難しい話を続けていますね。

頭がパンクするといけないので、

ここで一旦、今回のブログは終えたいと思います。

 

もう少し続く許容応力度計算」ちょっと詳しいお話は、

次回の構造設計に関するブログへ、つづく