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構造支持は、建物や構造物の一部であり、内部力（重力による垂直方向の力と風や地震による横方向の力）に抵抗し、それらを安全に地面に導くために必要な剛性と強度を提供します。建物に作用する外部荷重（他の物体の作用）は、建物支持構造に内部力（構造物の残りの部分による力と結合）を引き起こします。支持は、構造部材または建物の構成部分の端部または中間点のいずれかにあり、接続部、ジョイント、または拘束部と呼ばれます。[1]
建物の支持構造は、どのような材料が使用されていても、正確で安全な結果をもたらす必要があります。構造は、材料の重量や剛性よりも、安定性のためにその形状に依存します。[2]条件が何であれ、接続設計には特定の剛性が必要です。支持接続タイプは、構造システムを構成する各要素の耐荷重能力に影響します。各支持条件は、要素の動作、したがってシステムの動作に影響します。構造は、水平スパン支持システム（床と屋根の構造）または垂直建築構造システム（壁、フレーム、コアなど）のいずれかになります。 [3]
構造
建物には構造が必要ですが、建築という概念自体に構造は必要ありません。すべての建物には、荷重を支える構造と、荷重を支えない部分があります。構造部材はシステムを形成し、構造システムに作用する荷重を一連の要素を通じて地面に伝達します。建物の構造要素には、線（梁、柱、ケーブル、フレームまたはアーチ） 、スペースフレーム、表面要素（壁、スラブ、シェル）、フリーフォームが含まれます。[3]
構造の機能要件により、検討できる可能性のある形状が絞り込まれます。材料の入手可能性、基礎条件、美的要件、経済的制限などの他の要因も、構造形状を確立する上で重要な役割を果たします。[4]構造システムまたはそのすべてのメンバーとパーツは、システムが最初は静止しており、一連の力と偶力が作用したときに静止したままである場合、平衡状態にあると見なされます。[5]これらは、推測すべきモデルの側面ではありません。構造を分析するには、非常に複雑になる可能性がある力について明確に理解する必要があります。
力には2種類あり、外力は対象構造物に他の物体が作用する力であり、内力は構造物の残りの部分が力や結合として構造物の一部または部材に及ぼす力です。[6]構造物がこれらの力から周囲の他の材料を保護するには、多少のたわみや遊びが必要です。
サポート構造
理想的な支持構造には、拘束するたわみの種類によって分類されるローラー、ピン、固定、ハンガー、単純支持の5つの基本的なタイプがあります。[1]
ローラーサポート
ローラー サポートは、スパンの熱膨張と収縮を許容し、ピン サポートなどの他の構造部材への損傷を防ぎます。ローラー サポートは、主に大型橋梁で使用されます。土木工学では、ローラー サポートは橋梁の一端に見られます。
ローラーサポートは、水平方向または横方向の並進運動や回転運動を防ぐことはできませんが、垂直方向の並進運動は防ぎます。[1] [5]その反力は、表面に対して垂直で、表面から離れる方向（上向きまたは下向き）の単一の直線力です。このサポートタイプは、通常の変位に抵抗できると想定されています。
ゴムベアリング、ロッカー、または限られた量の横方向の動きを可能にするギアセットなどがあります。たとえば、ローラースケートの構造は、それ自体を支える必要がある限り、所定の位置に留まります。横方向の荷重が構造に加わると、ローラースケートの構造はその力に応じて転がり始めます。
固定サポート
ピン留めされた支持は、せん断接続と呼ばれる梁のウェブのみを桁に取り付けます。支持は、あらゆる方向に作用する部材に力を及ぼし、並進運動や部材端のあらゆる方向への相対的な変位を防ぐことができますが、回転運動を防ぐことはできません。[1]その反力は、方向が不明な単一の線形力、または方向が不明な単一の力の成分である水平力と垂直力です。[5]
ピン留めされた支持はちょうど人間の肘のようなものです。伸ばしたり曲げたりすることはできますが（回転）、前腕を左右に動かすことはできません（平行移動）。ピン留めされた支持の利点の1つは、内部にモーメント力が存在せず、軸力のみが設計に大きな役割を果たすことです。ただし、1つのピン留めされた支持では構造を完全に拘束することはできません。モーメントに抵抗するには、少なくとも2つの支持が必要です。[7]トラスに適用することは、この支持を使用する一般的な方法の1つです。
固定サポート
固定支持は、接合された要素間の角度関係を維持し、力とモーメントの両方の抵抗を提供します。あらゆる方向に作用する力を及ぼし、メンバーのすべての並進運動（水平および垂直）とすべての回転運動を防ぎます。これらの支持の反力は、線形合力、つまりモーメントの水平および垂直成分です。[5]これは、剛性のあるタイプの支持または接続です。固定支持の適用は、単一の支持しか使用できない場合に有益であり、このタイプは、片持ち梁の唯一の支持として最も広く使用されています。[7]これらは、モーメント抵抗鋼フレームの梁と柱の接続や、コンクリートフレームの梁、柱、スラブの接続によく使用されます。
ハンガーサポート
ハンガーサポートは力のみを及ぼし、メンバーがハンガーの方向に作用したり移動したりするのを防ぎます。ただし、このサポートはすべての方向への移動や回転運動を防ぐことはできません。[1] [5]これは、要素が純粋な張力状態にある最も単純な構造形式の一つです。このタイプの構造は、単純な支柱構造やステー構造から、ケーブルで支えられた大規模な橋や屋根システムまで多岐にわたります。[4]
シンプルなサポート
単純な支持とは、基本的に構造部材が外部構造物に支えられている状態、つまり2つのコンクリートブロックがその上に木の板を支えている状態を指します。この支持は、垂直方向の力は抑制するが水平方向の力は抑制しないという点でローラー支持に似ています。そのため、エンジニアが部材が移動しないことを確信できない限り、実際の構造物では広く使用されていません。[7]
さまざまなサポート
参照
参考文献
- ^ abcde Ashwani Bedi および Ramsey Dabby (2012)。建築家のための構造: 入門書。カナダ: John Wileys and Sons。
- ^ Ching, Francis DK; Onouye, Barry; Zuberbuhler, Douglas (2009). Building Structures Illustrated: Patterns, Systems and Design . ホーボーケン、ニュージャージー: John Wiley & Sons.
- ^ ab Schueller, Wolfgang (2015年8月25日). 「建築構造としての建築物」. SlideShare . LinkedIn Corporation . 2018年9月18日閲覧。
- ^ ab West, Harry H. (1993).構造解析の基礎. John Wilsey & Sons, Inc.
- ^ abcde 「構造支持の静力学」（PDF）。ケンタッキー大学工学部。 2018年10月16日閲覧。
- ^ Chris H. Luebkeman および Donald Peting (1998)。「サポートと接続の種類」。MIT (マサチューセッツ工科大学)。Google カスタム検索。2018年9 月 18 日閲覧。
- ^ abc 「サポートタイプ - 注記メンバー（土木、建築構造）」。SlideShare。LinkedIn Corporation。2017年2月2日。 2018年10月22日閲覧。
- ^ 崎本達郎 (1991).こうぞう力学。 001 [構造力学 001 ]。木曽土木工学シリーズ。森北出版。 36～40ページ。ISBN 4-627-42510-4。