木製屋根トラス

木製屋根トラスは、部屋の上の空間を橋渡しし、屋根を支えるために設計された木材の構造フレームワークです。トラスは通常、一定の間隔で配置され、垂木などの縦方向の木材で接続されています。各トラス間のスペースはベイと呼ばれます。^[1]

垂木は重力で平らになり、壁を外側に押し出す傾向があります。スパンが大きく壁が薄い場合、これにより壁が倒れることがあります。そのため、最初は対向する垂木のペアを水平のタイビームで結び、連結垂木を形成しました。しかし、このような屋根は構造的に弱く、縦方向の支持がないため、水平方向の動きによって崩壊するラッキングが発生しやすかったです。木製の屋根トラスは、後になって中世に開発されました。^[2]屋根トラスは、安定した剛性のあるユニットに交差ブレースされています。理想的には、すべての横方向の力が互いにバランスを取り、支持壁に直接下向きにのみ押し付けます。実際には、風、トラスの過度の柔軟性、またはトラスの端の小さな横方向の動きに対応しない構造などにより、横方向の力が生じることがあります。

トラスの上部部材は一般に上弦材、下部部材は下弦材、内部部材はウェブと呼ばれます。歴史的な大工仕事では、上弦材はしばしば垂木、下弦材はしばしばタイビームと呼ばれます。木製屋根トラスには、主に2つのタイプがあります。下弦材が水平でトラスの足元にあるクローズドタイプと、下弦材を持ち上げてより広い空間を確保したオープンタイプで、上げ底弦トラスとも呼ばれます。^[3]

トラス屋根を説明する際に、クローズド/オープンの区別は 2 つの方法で使用されます。

閉じたトラス:

1. タイビーム付きトラス、または
2. 屋根のフレームが天井に付いているので、フレームは見えません。

オープントラス:

1. アーチ型の天井部分を可能にする中断されたタイビームまたはシザートラスを備えたトラス、または
2. 屋根の骨組みは天井に隠れず、見えるように開いている。^[4]

キングポストトラスは、2本の主な垂木、タイビーム、中央の垂直なキングポストで構成されています。^[5] 最も単純なトラスで、通常は2本の角度付き支柱と組み合わせて使用​​されます。

キング ポストは通常​​張力がかかっており、タイ ビームと主垂木との非常に複雑な接合が必要です。キング ボルト (ロッド) トラスと呼ばれるバリエーションでは、キング ポストが金属ボルト (ロッド) に置き換えられ、通常は錬鉄製です。

クイーンポストトラスには、2本の主要な垂木と2本の垂直なクイーンポストがあります。^[5]クイーンポストトラスはスパンを延長し、長いメンバーのスプライスジョイントと組み合わせることで、このタイプのトラスの有効スパンを延長します。キングポストと同様に、クイーンポストは鉄のロッドに置き換えられるため、クイーンロッドトラスと呼ばれます。このトラスは、ルネッサンス建築家アンドレア・パラディオが頻繁に使用したため、イタリアではパラディアナ（パラディオ式トラス）としてよく知られています。^{[6] [a]}パラディオトラスは、クイーンポストトラスとキングポストトラスが同じアセンブリにある複合トラスとして定義されることもあります。^[7]

クイーンポストトラスとキングポストトラスは、クイーンポストトラスの張力梁を上のキングポストトラスの結合梁として使用することで組み合わせることができます。^[8]このような組み合わせは複合トラスとして知られています。

Liegender Stuhl はドイツ起源のトラスで、アメリカではドイツ語名が使われている。このトラスは、ドイツ人がアメリカに移住した18世紀と19世紀の建物に見られる。文字通りの翻訳は「横たわる椅子」で、横たわるというのは上弦材が斜めになっている、または傾いているという意味である（椅子は支えという意味で、この場合は柱またはトラス）。^[9]オランダの大工もこのトラスを使用しており、liggende stoel と綴られる。^[10]

その反対は「Stehender Stuhl」で、これは一般的な屋根トラスのタイプで、画像内のより複雑な支持構造（青で強調表示）の代わりに単純な垂直支柱が使用されています。

アーチブレ​​ース（アーチブレ​​ース）^{[12]トラスは、} タイビームがないため、屋根の内部がより開放的に見えます。主垂木は、一対のアーチブレ​​ースで支えられたカラービームで連結されており、構造を強化し、屋根の重量を主垂木を通して支持壁に伝えるのに役立ちます。二重アーチブレ​​ーストラス^[12]には、垂木からブロックまたは内側の敷居まで、より低い位置に2番目のアーチブレ​​ースのペアがあります。この形状は、円筒形の外観のため、ワゴン、クレードル、バレル、またはトンネル屋根と呼ばれます。^[13]

ハンマービーム屋根はアーチ支柱トラスの発展の集大成であり、より広い空間を架けることを可能にした。ロンドンのウェストミンスターホールのハンマービーム屋根はヒュー・ハーランドが設計し、1395年から1399年にかけて設置されたもので、中世ヨーロッパ最大の木造屋根空間であり、架け渡される距離は20メートル（66フィート）強であった。^[14]これはイングランドのハンマービームトラスの最も優れた例と考えられている。^[15]

ハンマービームトラスは、単一のハンマービームまたは複数のハンマービームを持つことができます。偽ハンマービーム屋根（トラス）には2つの定義があります。1）ハンマービームにハンマーポストがないこと^{[16] [17]}（アーチブレ​​ーストラスの一種に時々見られる^）または2）ハンマーポストがハンマービームに接するのではなく、ハンマービームがハンマーポストに接合されていること^{[19] 。}

シザートラスは、ハサミのような形をしていることからその名が付けられました。シザートラスの特徴的な特徴は 2 つあります。1) 下弦材が通るジョイント (ハサミのヒンジ) がしっかりと接続されていなければならないこと、2) 垂木 (上弦材) の脚が下弦材に接していなければならないことです。下弦材が上弦材の下側に接続されている場合、その構造はシザートラスではなく「シザーブレース」 ^{[20]と呼ばれます。}

恒久的なブレース設計は、特にJ弦材を使用した屋根トラスの横方向の安定性を改善できることが証明されています。連続した横方向ブレースは、弦材を補強するために斜めに設置することで、横方向の力による悪影響を防ぐことができます。しかし、弦材の長さによってブレースの位置の数が決まるため、恒久的なブレースがトラスのウェブに与える影響はさまざまです。^[21]

プレハブ木製トラスは、機械加工による精度の高さから建築工事に有利であり、木材の使用量も少なくなる傾向がある。^[22]しかし、これはカスタマイズされたトラス設計を必要とする現場固有の設計変更を考慮していません。

木製トラスの維持管理の課題は、新しい建築プロジェクトに限ったことではありません。視覚的な等級分けは、歴史的なトラスの状態評価に使用できます。これは、耐荷重試験と併せて、古いトラス システムを修復するための最善の解決策を決定するために使用できます。金属板と適切な時代の材料を使用して修復できますが、木製トラスが劣化している場合は、材料を 100% 回復することは難しい場合があります。MPC (Metal Plate Connected) 木製トラスは、通常、木材 (丸太の柱) ではなく、仕上げ木材 (製材) で作られています。^[23]

最も初期の木製トラスの接合部はほぞ継ぎで、おそらく建設現場で柱とともに作られたものと思われます。初期のトラスのほとんどは乾燥していない柱で作られていたため、その後の収縮によりほぞ継ぎに亀裂が生じました。さらに、古いトラスのほぞ継ぎは柱の最も弱い部分に位置していたため、破損が早まりました。初期のトラス接合部の設計の多くは、荷重がかかったときの構造的挙動を予測していました。このため、穴はわずかに中心からずれて開けられ、杭が重力で柱を自然に引っ張ることができるようにしました。^[24]

• 曲がった（構造的）
• 逆フレーム
• 木造
• トラス橋

注記

引用

文献

• ハリス、リチャード（2003）、木造建築の発見、シャイア出版、ISBN 978-0-7478-0215-0
• スティーン、ジョン（1984）、中世イングランドとウェールズの考古学、クルームヘルム、ISBN 978-0-7099-2385-5
• ヨーマンズ、デイビッド・T.（2003）『歴史的木造建築物の修復』トーマス・テルフォード、ISBN 978-0-7277-3213-2
• ホフサマー、パトリック編（2009年）、11世紀から19世紀の屋根フレーム。北フランスとベルギーの類型と発展、ブレポルス、ISBN 978-2-503-52987-5

• イラスト付き屋根用語集