金物工法を使用して梁せいを抑えて設計する例を紹介します。
目次
- 設計条件
- 検討結果
- おわりに
1. 設計条件
以下のような１階に柱を立てられない部分の梁－梁接合について、断面欠損の視点から在来工法と金物工法の比較をしてみます。
梁の断面係数の低減率を以下に示します。
金物工法の場合、設計資料集の金物工法低減係数一覧より参照し、実務的に簡易に設計するため「ロールパイプなどのパイプ有では0.7、パイプなしでは0.85」とします。
在来仕口の場合、グレー本1)に参考として明示されている簡易な欠損率（片側蟻仕口：－0.25、短ほぞ：－0.15）より、「両側蟻仕口+短ほぞでは0.35」とします。
梁の断面積の低減率は金物工法では試験結果より1.0に近いため多少安全をみて0.85、在来工法では簡易に最小値の0.45とします。
別途、パイプ欠損なしの断面係数の低減率を計算しています。
これは、パイプ接合部分は長期の曲げモーメントの圧縮側にあり、木の繊維方向のヤング係数より十分高いことから、欠損がないと見なしうるためです。
断面係数の低減率は設計者の裁量で決められることが多いため、適宜判断可能かと思われます。
大梁のボルト欠損も同様に考えられそうですが、大梁せいによっては長期荷重時の曲げモーメントの引張側にボルト欠損がかかる場合を想定して、ここではボルト欠損は考慮します。
荷重条件は、長期荷重のみ生じる場合を考えて、
床は、「固定荷重900N/㎡+積載荷重(事務所)1800N/㎡≦2700N/㎡」、
丘立ち柱の負担荷重は、外壁(750N/㎡)高さ3m、屋根800N/㎡、小屋梁の荷重負担幅は1.82ｍ(2P)として、
「750N/㎡×3ｍ×1.82m+800 N/㎡×小屋梁スパン3.64m/2×1.82m≦10kN程度」
として単純梁の等分布荷重により長期の梁の曲げモーメントの検討をします。
たわみの検討は省略します。
参考資料 1)「木造軸組工法住宅の許容応力度設計」2017年版 財）日本住宅･木材技術センター
2. 検討結果
梁材はオウシュウアカマツE105-F300相当として、必要な梁せいを計算すると以下になります。
このように、在来工法から金物工法に変更、また断面欠損の読み方を工夫することで、梁せいを抑えられ、一般流通材で設計できるケースがありますので、適宜金物工法をご活用ください。
3. おわりに
今回は短期の検定をしていませんが、2階外壁ラインに耐力壁がある場合、梁せいを上げないと耐力壁が効きにくくなるため、それにより梁せいが変わる可能性があります。
また、短期荷重時の耐力壁脚部の引張力の影響が大きい場合、パイプ欠損部分が曲げモーメント作用時に引張側になり、別途配慮が必要な場合があります。
やむを得ず耐力壁が入る場合でも、長期の自重でキャンセルできるくらいの耐力壁配置で計画したいところです。
なお今回検討したケースと同様に、跳ね出し梁の支持部も断面欠損の影響を受けやすい箇所ですので、ご注意ください。
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Keyphrase：#金物工法 #在来工法 #断面欠損
コラムで使用した製品：ロールパイプ
