オープンウェブ鋼梁

構造工学において、オープン ウェブ スチールジョイスト(OWSJ) は、標準形式では平行弦と三角形のウェブ システムで構成され、支持点間のスパンに比例した 軽量スチール トラスです。

OWSJ の主な機能は、屋根または床デッキを直接サポートし、デッキにかかる荷重を梁や柱などの構造フレームに伝達することです。

OWSJ を正確に設計するために、エンジニアは支持点間の梁スパン、梁間隔、傾斜、活荷重、固定荷重、付随荷重、地震荷重、風による揚力、たわみ基準、および許容される最大梁深さを考慮します。多くの鉄骨梁メーカーは、設計者がプロジェクトに最も効率的な梁サイズを選択できるように、経済的な荷重表を提供しています。

OWSJ はさまざまな建築用途に合わせて調整できますが、標準の詳細を使用すると最も経済的です。標準の詳細の詳細は、梁メーカーごとに異なる場合があります。平行な上弦材と下弦材のほか、片勾配、二重勾配、アーチ、切妻、はさみ構成などの形状もあります。これらの形状は、すべての梁メーカーから入手できるとは限らず、通常は、必要な複雑さを反映した割高な価格で提供されます。

北米における OWSJ の製造は、Steel Joist Institute (SJI) によって監督されています。SJI は 1928 年以来、業界全体で健全なエンジニアリング慣行を維持するために活動してきました。現役メーカーの非営利団体として、同協会は政府機関や企業機関と協力して、スチール ジョイストの標準を確立しています。この作業には、継続的な研究と更新が含まれています。^[1]荷重表と仕様は、SJI によって 5 つのカテゴリ (K シリーズ、LH シリーズ、DLH シリーズ、CJ シリーズ、ジョイスト ガーダー) で公開されています。荷重表は、許容応力設計 (ASD) と荷重および抵抗係数設計 (LRFD) の両方で利用できます。

1923 年に最初に登場した梁はウォーレン トラス型で、上弦材と下弦材は丸棒、ウェブは 1 本の連続した曲げ棒で形成されていました。その後、さまざまなタイプが開発されましたが、各メーカーが独自の設計および製造基準を持っていたため、問題も発生しました。建築家、エンジニア、建設業者は、定格容量を比較したり、鋼製梁構造の経済性を十分に活用したりすることが困難であることに気づきました。

業界のメンバーが協会を組織し始め、1928年に最初の標準仕様が採用され、1929年には最初の荷重表が採用されました。これらの初期の標準でカバーされていた梁は、後にオープンウェブ鋼梁、SJシリーズとして識別されました。^[1]

オープン ウェブ スチール ジョイスト K シリーズは、主に建物の床と屋根の構造サポートを提供するために開発されました。このシリーズにはさまざまな利点と機能があり、米国およびその他の国々で広く使用され、受け入れられています。

Kシリーズの梁は、深さ、スパン、および荷重容量に関して標準化されています。荷重表には63の個別の指定があり、梁の深さは10インチ（250 mm）から30インチ（760 mm）まで2インチ（51 mm）刻みで、スパンは60フィート（18,000 mm）まで表されます。標準のKシリーズの梁は2+1 ⁄ 2インチ（64 mm）の端部支持深さで、全体の梁の深さに関係なく、梁の上部が同じ平面にあるようにします。座面の深さが2インチより深い場合+1 ⁄ 2インチ（64mm）も指定可能です。

標準 K シリーズ ジョイストは、単純なスパン均一荷重用に設計されており、弦力に対しては放物線モーメント図、ウェブ力に対しては直線傾斜のせん断図が得られます。不均一な荷重や集中荷重が発生すると、必要なせん断図とモーメント図はまったく異なる形になり、標準 K シリーズ ジョイストのせん断図とモーメント設計範囲ではカバーされない場合があります。このような状況が発生すると、KCS ジョイストが適切な選択肢となる場合があります。^[1]

KCS (K シリーズ定常せん断) ジョイストは、K シリーズ ジョイストの標準仕様に従って設計されています。

KCS 梁弦は、平坦な正モーメントエンベロープ用に設計されています。モーメント容量は、すべての内部パネルで一定です。すべてのウェブは、指定されたせん断容量に等しい垂直せん断用に設計されており、内部ウェブは 100% の応力反転用に設計されます。^[1]

ロングスパン (LH) およびディープ ロングスパン (DLH) スチール ジョイストは、比較的軽量な工場で製造されるスチール トラスで、壁、梁、および主要な構造部材間の床または屋根スラブやデッキを直接支えるために使用されます。

LH シリーズと DLH シリーズは、オープン ウェブ スチール ジョイスト、K シリーズでカバーされるスパンと荷重を超える範囲までジョイストの使用範囲を拡張する目的で設計されています。

LH シリーズの梁は、深さが 18 インチ (460 mm) から 48 インチ (1,200 mm)、スパンが最大 96 フィート (29,000 mm) まで標準化されています。

DLH シリーズの梁は、深さが 52 インチ (1,300 mm) から 120 インチ (3,000 mm) まで標準化されており、スパンは最大 240 フィート (73,000 mm) まで対応します。

ロングスパンおよびディープロングスパンのスチール製梁は、屋根排水に十分な傾斜を提供するために、下吊りまたは角張った端部、平行弦材、または単傾斜または二重傾斜の上部弦材のいずれかで装備できます。角張った端部の梁は、主に下部弦材を支えることを目的としています。

吊り下げ式LHおよびDLHシリーズの梁の端部の支持座の深さは、弦セクション番号2から17まで5インチ（130 mm）に設定されています。支持座の深さは7インチです。+DLHシリーズの弦断面番号18から25までは1⁄2インチ（190 mm）が定められている。[ 1 ^]

オープン ウェブ複合鋼梁 CJ シリーズは、上部のコンクリート スラブを組み込んだ床と屋根に構造的なサポートを提供すると同時に、コンクリートが適切に硬化した後は鋼梁とスラブが一体のユニットとして機能できるようにするために開発されました。

CJシリーズの梁は、コンクリートスラブを複合梁の上弦材に取り付けることで、より大きな床や屋根の荷重を支えることができます。コンクリートスラブと鋼梁のせん断接合は、通常、鋼製デッキを貫通してその下のCJシリーズ複合鋼梁にせん断スタッドを溶接することで行われます。^[2]

ジョイスト ガーダーは、主要なフレーム メンバーとして使用されるオープン ウェブ スチール トラスです。床または屋根システムの等間隔の集中荷重を支えるシンプルなスパンとして設計されています。これらの集中荷重は、ジョイスト ガーダーのパネル ポイントに作用すると考えられます。

これらの部材は、深さが 20 ～ 120 インチ (510 ～ 3,050 mm)、スパンが 120 フィート (37,000 mm) まで標準化されています。

ベアリング端の標準深さは7に設定されています+すべての梁桁は1 ⁄ 2インチ（190 mm）。梁桁は通常、直径3 ⁄ 4インチ（19 mm）のA325ボルト2本で柱に固定されます。 ^[1]

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