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建築基準法の有効細長比とは? なるべく噛み砕いて易しく教えてください。木造の柱の計算例も…

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A 回答 (1件)

kiyoshijapanさんへ



建築基準法に「有効細長比=断面 の最小二次率半径に対する座屈長さの比をいう。」とあります。

語弊を恐れずに言えば、
断面 の最小二次率半径=断面形状が持つ強さ
座屈長さ=柱の長さ

細い棒は、長くなるほど(長手方向に力を加えると)折れやすく(座掘しやすく)なります。
この有効細長比とは、柱を太くしたり、短くしたりして座掘しないように設計する、目安となります。

木材の計算例は下記のPDFの通りです。
http://www.homeskun.com/homes/products/hm-kozoex …
正方形断面の計算例です。
長方形は「断面二次モーメント 公式集」で検索してみて下さい。
鉄骨のH鋼にも役立ちます。

kent5555
(^O^)
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Q断面二次率半径とは

建築士独学中です。

有効細長比=座屈長さ/断面の最小二次率半径
細長比=材端の支持条件によって定まる座屈長さ/座屈軸についての断面二次半径
とありました。
断面の二次率半径とはどのようなものでしょうか?
構造力学の参考書でも聞きなれない言葉ですが、断面二次半径とは別物ですか?

Aベストアンサー

#1です。

タイプミスをしていました。


最小になる細長比
最小細長比

上記ともに細長比ではなく、断面2次半径の間違いでした。

QH型鋼と角型鉄骨の強度

(1)15センチ×10センチ、厚さ6ミリのH型鋼と
(2)15センチ×15センチ、厚さ6ミリの角型鉄骨

10センチ
━━━
 ┃
 ┃ 15センチ
 ┃
━━━

の強度についての質問です。断面二次モーメントと断面二次半径を算出してみました。

   二次モーメントcm4   断面二次半径cm
   X    Y           X    Y   
(1)753  1011        7.2  8.4
(2)1196 1196        5.8  5.8

上の結果を見ると、(1)は断面二次モーメントで(2)に負けて、断面二次半径で(2)に勝っています。つまり、この場合、H型鋼のほうが角型鉄骨よりも「たわみ」やすけど、「座屈」に強い、という事になります。

とすれば、二つの素材は互いに一勝一敗であって、どちらの素材が他方よりも強度があるとは一概に言えず、どういう素材として使うかで結論は分かれると思います。

そして、たとえば柱の素材として使用する場合、柱には上からの加重がかかる訳ですから座屈に対する強さが求められると思います。つまり、柱として使用するのであれば、(2)よりも(1)の方が優れているのではないかと思います。

以上のように思うのですが、私は文系で、実は断面二次モーメントとか断面二次半径とかの概念すら、今日知りました。多分間違った推察をしていると思うのですが、どこが間違っているか指摘していただけないでしょうか。

どなたかよろしくお願いします。

(1)15センチ×10センチ、厚さ6ミリのH型鋼と
(2)15センチ×15センチ、厚さ6ミリの角型鉄骨

10センチ
━━━
 ┃
 ┃ 15センチ
 ┃
━━━

の強度についての質問です。断面二次モーメントと断面二次半径を算出してみました。

   二次モーメントcm4   断面二次半径cm
   X    Y           X    Y   
(1)753  1011        7.2  8.4
(2)1196 1196        5.8  5.8

上の結果を見...続きを読む

Aベストアンサー

柱の素材に求められるのは座屈を含めた圧縮力(部材軸方向の力)に対する抵抗力と曲げに対する抵抗力の両方です。

圧縮力については、座屈を考慮した許容圧縮応力度(fc)は座屈長さ(有効な部材長:lb)を断面2次半径(i)で割って算出した細長比(λ)から求めますが、この許容圧縮応力度に断面積(A)を乗じたものが許容できる圧縮力になりますので、ほぼ同サイズの角形鋼管とH形鋼を比較すると計算すると角形鋼管の方が断面積が1.5倍以上も有り圧倒的に高耐力な筈です。
ちなみに、ご質問者様が書かれている断面2次半径の値は間違っています。ロールH(H-148*100*6*9)なら、No.2の方が書かれている値になりますし、ビルトH(BH150*150*6*6)なら、強軸(X)が6.10cm、弱軸2.22cmとなります。

例えば、柱の鋼材がSS400で、柱の長さが250cmとしたとき、これを有効な部材長とすると、
H形鋼の場合のλは、λ=250/2.22=112 , 長期圧縮許容応力度Lfc=0.751 , 長期許容圧縮応力(耐力)Lfc*A=0.751*20.28 = 15.2ton/cm2
ですが、角形鋼管の場合は λ=250/5.8=43 , Lfc=1.44 , Lfc*A=1.44*34.56=49.7ton/cm2 となり、角形鋼管の方がH形鋼よりも3倍以上大きな軸力に耐えられる事となります。

また、曲げ性能は断面係数(Z)に因りますが、これも角形鋼管の方がかなり高性能になります。
BH150*100*6*6では、Zx(強軸)=101cm3、Zy(弱軸)=20cm3です。(H148*10*6*9ではZx=138cm3、Zy=30.1cm3)
一方、角形鋼管では153cm3ですので、曲げ耐力も抜群に角形鋼管の方が高性能となります。

よって、圧縮と曲げの性能が高い角形鋼管の方がH形鋼に比べ柱としてはむいているといえます。

角形鋼管の欠点といえば、同サイズで比べるとH形鋼よりも単位長さ当りの重量が重く、重量に比例して価格が高いのと、端部などで他部材との取合や納まりが角形鋼管の方が複雑になることなどが上げられます。(接合するのに溶接を多用しないといけない)

柱の素材に求められるのは座屈を含めた圧縮力(部材軸方向の力)に対する抵抗力と曲げに対する抵抗力の両方です。

圧縮力については、座屈を考慮した許容圧縮応力度(fc)は座屈長さ(有効な部材長:lb)を断面2次半径(i)で割って算出した細長比(λ)から求めますが、この許容圧縮応力度に断面積(A)を乗じたものが許容できる圧縮力になりますので、ほぼ同サイズの角形鋼管とH形鋼を比較すると計算すると角形鋼管の方が断面積が1.5倍以上も有り圧倒的に高耐力な筈です。
ちなみに、ご質問者様が書かれている断面2次半...続きを読む

Q座屈の判断指標、細長比はどんな計算に利用される?

建築士独学中です。

座屈のしやすさに関する指標として細長比がありますが、
その数値は座屈の計算上、どのように利用されるのでしょうか?
単に、求めやすく、捉えやすく、昔から汎用されてきたから、というほどの理由で、利用目的は座屈しやすさの判定にとどまるのみですか?

座屈の判断指標にはもう一つ、「力」という意味合いを持つオイラーの座屈荷重があり、これだけで事足りるような気がするのですが、
なぜあえて細長比というのを持ち出すのですしょうか?
オイラーだけで判定することには大きな落とし穴が潜んでいるとでもいうのでしょうか?

また、細長比=座屈長さ/断面二次半径
ですが、断面二次半径に根拠はありますか?

Aベストアンサー

細長比は、弾性座屈と非弾性座屈の判定にも用います。
両者の境界の細長比を限界細長比といいます。

オイラーの座屈荷重は材の形状寸法と弾性係数だけで求まるもので、強度は関係ない式です。
また、オイラーの座屈荷重は弾性座屈にだけ当てはまる式で、非弾性座屈については、当てはまりません。
すなわち限界細長比より小さい細長比の座屈は判定できませんので、まず細長比により弾性・非弾性かを判断する必要があります。
それで弾性座屈ならオイラーの座屈荷重式を用いて座屈荷重を求め、非弾性範囲ですと、いくつか提案されている実験式などにより検討することになります(非弾性はこれと決まった計算式はないようです)。

最後の質問についてはよくわかりませんので、お答えできません。

QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む

Q木造軸組工法の耐力壁について、いくつか教えて頂きたい事があります。

木造軸組工法の耐力壁について、いくつか教えて頂きたい事があります。

1、構造用合板を使った耐力壁は、幅が最低600mm必要だと質問の中で見つけましたが、
  これは何かにはっきりと記載されているものなのでしょうか?
  軸組工法だと最低900mm必要という文章もありました。

2、筋交いを使った耐力壁は、最低900mm必要ということですが、
  以前、柱の1/3の幅(例えば2500mmの柱であれば、833mmまでOK)
  まで耐力壁とみなす、というのを教えてもらったことがあるのですが、
  これは間違っているのでしょうか?
  同じく、この事も何かに記載されていますか?

以上、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

木造軸組工法の耐力壁については、「木造軸組工法住宅の許容応力度設計(2008年版)」をご覧下さい。
http://www.howtec.or.jp/joho/syoroku/syoroku202.html


P60の解説欄には

1、構造用合板を使った耐力壁の前提条件は、L≧60センチ且つH/L≦5

2、筋交いを使った耐力壁の前提条件は、L≧90センチ且つH/L≦3.5

ですから、面材で、60センチ以下、筋交いで90センチ以下は、耐力壁として算定出来ません。

>以前、柱の1/3の幅(例えば2500mmの柱であれば、833mmまでOK)
2008年12月以降、90センチ以下の筋交いは、算定出来ません。

参考URL:http://www.howtec.or.jp/joho/syoroku/syoroku202.html

Qコンクリートの単位容積重量はいくらぐらい?

一般的なコンクリート塊の単位容積重量はおよそどれぐらいですか。
できたら、Kg/立方mで教えてください。

Aベストアンサー

コンクリートの単位容積重量(正式には単位容積質量)はコンクリート中の
砂、砂利、の質量とコンクリートの乾燥具合によって変わってきます。

現在日本で使われてるセメント、砂、砂利の比重から考えて2300~2400Kg/立方m
と考えて良いでしょう。

特殊な用途があれば軽いコンクリート、重いコンクリートも作ることが出来ます。
元生コンクリート技術に従事していました。

Q令第43条 柱の小径に関して

いつもこのサイトでは勉強させてもらっています。
今回皆様のご意見を頂戴したく、投稿させて頂きます。

表題にあるとおり、柱の小径の解釈ですが、令第43条6項では;
「~柱の有効細長比は150以下としなければならない。」
とありますが、これを言い換えると、
「すみ柱でない柱は管柱としなければならない。」
ということになるのでしょうか?

現在、令第43条の別表の【(3)左欄以外の柱<1/30,1/28>】に
該当する物件を検討しているのですが、お施主様の方から
「すみ柱以外も可能な限り、通し柱を使用して下さい」
という風に、お願いされてます。

しかし私の解釈ですと、内部の管柱まで通し柱にしてしまうと
令第43条6項に抵触するのではないかと考えております。
【ちなみに私の事務所では120*120の柱を使用していますので、
通し柱の長さを、5000mmと仮定したとしても必要な柱の小径は
5000mm/30≒167mm、5000mm/28≒179mmとなり120mmを超えてしまいます。】

非常にわかりづらい質問かもしれませんが、何卒宜しくお願い致します。

いつもこのサイトでは勉強させてもらっています。
今回皆様のご意見を頂戴したく、投稿させて頂きます。

表題にあるとおり、柱の小径の解釈ですが、令第43条6項では;
「~柱の有効細長比は150以下としなければならない。」
とありますが、これを言い換えると、
「すみ柱でない柱は管柱としなければならない。」
ということになるのでしょうか?

現在、令第43条の別表の【(3)左欄以外の柱<1/30,1/28>】に
該当する物件を検討しているのですが、お施主様の方から
「すみ柱以外も可能な限り、通し柱を...続きを読む

Aベストアンサー

補足の回答をします。
木造二階建てを例にして説明します。
建築基準法によれば通し柱は、4本以上あれば良い事となっています。
配置位置は、二階間取りの4隅に配置するのが普通です。
平面間取りの関係で角隅に配置できない場合は、3尺(910mm)ずらして配置するのが常識的な配置の方法です。
角隅の場合は、X・Yの二方向に対して効力を発揮します。
隅以外の場合は、一方向の耐力しか望めず、もう一方の方向の耐力が減殺されます。
また、通し柱は、管柱に比べると価格的に3~4倍なので建築費を抑えるためにも、隅に配置するのが良いとされています。
また、取り付く梁が大きい場合、欠損体積が多く中間部の強度が無くなり、建て方中に折れる事もあるので取り付く梁は、最小断面が良いとされます。
大きなスパンの梁は、梁背が大きく弱体して危険となります。
通し柱は、地震時の層間変形に対応するために必須とされています。
平面計画上通し柱4本で不足と感じる時は、設計者の判断で本数を必要なだけ多くするのは自由です。
以上が通し柱の考え方の基本です。
>すみ柱以外に通し柱が使われていないのでしょうか?
他の位置の場合、本数が増えて建築費が高くなるからです。
>構造耐力上、揺れの力を逃がす際にすみ柱だけ通し柱にしておけば良いからでしょうか?
上記の説明の通り、隅の場合一本で二方向の力に対応できるためです。
ご参考まで

補足の回答をします。
木造二階建てを例にして説明します。
建築基準法によれば通し柱は、4本以上あれば良い事となっています。
配置位置は、二階間取りの4隅に配置するのが普通です。
平面間取りの関係で角隅に配置できない場合は、3尺(910mm)ずらして配置するのが常識的な配置の方法です。
角隅の場合は、X・Yの二方向に対して効力を発揮します。
隅以外の場合は、一方向の耐力しか望めず、もう一方の方向の耐力が減殺されます。
また、通し柱は、管柱に比べると価格的に3~4倍なので建築...続きを読む

Q積載荷重の考え方

今回は実務での質問です。

積載荷重の考え方ですが例えば事務所の場合、床用でm^2当り2900Nですが、
これは逆にその建築物の床にはm^2当り2900Nまでの荷重は載せてもいいものなのだと解釈していました。
しかし…
仮にm^2当り2900N目一杯載せてしまうと骨組み用と地震用がアウトになってしまいます??
あれ??どこの考え方が間違っているのでしょうか?

Aベストアンサー

もう一度、書きますヨ!
積載荷重の原則:固定荷重に含まれない、人間や移動がそれほど困難でない家具、調度品、物品等の荷重を総称して積載荷重という!

>下敷き引いて住宅の床用の180kg/M^2以下になるようにして載せればOKなんだなって解釈をしている見たいなんですが、
>そもそもこの考え方が違うのでしょうか・・・
    ↑   ↑   ↑
この考え方は間違ってませんヨ!
ピアノは 足が点荷重になってしまうので、下敷きに依って面荷重にして対応する訳ですね!
要するに、ピアノを置くスペースには、ピアノ以外の積載荷重は無いのですから(演奏者1名分はプラスかな?)問題ないですよね。

Q天井高さが3m以上の排煙計算について

いつもお世話になっております。
下記の条件の場合の排煙計算について教えて下さい。

床面積:12.0m2
天井高さ:3.315m
開口部種類:引き違い窓
高さ:FL+750 
寸法:H1.300m×W1.800

開口は上記1ヶ所のみです。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

廊下(避難路ですから免除なし)ではなく、部屋ですよね
この窓では有効開口にならないので
H12建・告1436号内装不燃(下地とも)で免除でよろしいのでは?

室 :H12建・告1436-4-ハ(2)
居室:H12建・告1436-4-ハ(4)

Q鉄骨平屋 4号建物の確認申請

鉄骨平屋 4号建物の確認申請について質問します。
最大スパン 7.0m 
事務所の4号建物の申請で構造計算書は求められるでしょうか。
構造計算はしていて現在ルート1-2ですが、ルート3を採用した場合についても判る方がいれば教えていただきたいです。
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

北国の設計屋さんです。
鉄骨造、構造設計について
質問文に最大スパン7.0mとありますね。
階数3階以下
スパン6m以上
延床面積が500m2以下
確認に添付する構造計算ルートは、ルート1-1が最低必要です。
あえてルート3で行う場合は、保有水平耐力計算が必要となります。
構造計算料が跳ね上がる事受け合います。(笑)
ルート1-2、ルート2、ルート3の選ぶ権利は、設計者の判断です。
すでにルート1-2で計算とあるので、延床面積は平屋の500m2以上の物件ですね。
平屋建物ですから、ルート3の計算は、やり過ぎかも・・・
貴方が意匠設計屋なら、構造計算料の価格くらい分かると思いますが・・・
ご参考まで


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