建物およびその他の構造物に作用する荷重の種類は、垂直荷重、水平荷重および縦荷重に大別することができる。 垂直荷重は、死荷重、活荷重、衝撃荷重からなる。
水平荷重は、風荷重と地震荷重からなる。 縦荷重は牽引力と制動力であり、橋梁、ガントリーガーダーなどの設計において特別な場合に考慮される。
Types of Loads on Structures and Buildings
建築の建設において考えられる主要因は安全性と経済性であり、安全性を確保するために荷重を考慮します。 もし荷重が高く評価されれば、経済性が損なわれる。 経済性を考慮して荷重を小さくすれば、安全性が損なわれる。 インド標準規格IS:875-1987、アメリカ標準規格ASCE7:
構造物に作用する荷重の種類は次のとおりである。
- 死荷重
- 押し付け荷重
- 風荷重
- 雪荷重
- 地震荷重
- 特殊荷重
死荷重 (DL)
最初に考える垂直荷重は死荷重である。 死荷重は、寿命を通じて構造物に伝達される永久的または静的な荷重である。 死荷重は主に、構造部材の自重、永久的な間仕切り壁、固定された永久的な設備、さまざまな材料の重量に起因する。
各構造物の死荷重の計算は、各部の体積に単位重量を乗じて計算される。 一般的な材料の単位重量を下表に示す。
Sl. No | 材料 | 重量 |
1 |
Brick Masonry |
18.8 kN/m3 |
2 |
Stone Masonry |
20.4-26.0.5 kN/m3 |
3 |
プレーンセメントコンクリート |
24 kN/m3 |
4 |
鉄筋コンクリート |
24 kN/m3 |
5 |
木材 |
5-…8 kN/m3 |
読みます。 Unit Weight / Density of Different Construction Materials
Imposed Loads or Live Loads (IL or LL)
構造物の設計で考慮する第2の垂直荷重は、押し付け荷重または生荷重です。 活荷重は、加速度や衝撃を伴わない可動荷重または移動荷重です。 これらの荷重は、可動間仕切りや家具などの重量を含む建物の意図された使用または占有によって生じるものと想定される。
活荷重は時々刻々変化し続けるものである。 これらの荷重は、設計者によって適切に想定されなければならない。 設計における主要な荷重の一つである。 想定すべき活荷重の最小値は、IS 875 (part 2)-1987に示されている。
この規格は、次の居住区分類に対する活荷重の値を示している。
- 住宅用建物-住宅、ホテル、ホステル、ボイラー室、工場室、ガレージ
- 教育用建物
- 施設用建物
- 組立用建物
- ビジネスおよびオフィスビル
- 商業用建物
- 工場建物および
- 保管室
- .
規格では集中荷重だけでなく、一様分布荷重も与えられている。 床スラブは、一様分布荷重と集中荷重のどちらか、考慮する部分に大きな応力が発生する方を受け持つように設計しなければなりません。
重要な値のいくつかを下の表に示すが、これは最小値であり、必要な場合はこれらの値より大きい値を仮定することになっている。
しかし、多層建築ではすべての階に同時に作用することは非常にまれである。 そこで、柱、耐力壁、その支持部、基礎の設計において、下表に示すように荷重を軽減するための規定を設けている。
検討部材が負担する階数(屋根を含む) | 全分布荷重の低減率(%) |
1 | 0 |
2 | 10 |
3 | 20 |
4 | 30 |
5-10 | 40 |
Over 10 | 50 |
風荷重
風荷重とは主に地球に対する空気の移動によって生じる水平荷重であります。
4~5階建てまでの低層建築では、床と柱の接合部や柱間に設けられた壁による抵抗モーメントがこれらの力の影響を十分に受けられるため、風荷重は重要ではない。 さらに限界状態法では、設計荷重の係数は、風を考慮しない場合の1.5(DL+LL)に対して、風を考慮する場合は1.2(DL+LL+WL)に減少する。
建物の設計では、風の成分によって生じる水平力を念頭に置かなければならない。 風荷重の計算は、風速と建物の大きさの2つの要因に依存する。 構造物に対する風荷重の計算の完全な詳細を以下に示す(IS-875(Part 3)-1987による)。
カラーコードを使って、基本風圧「Vb」がインドの地図に示されている。
設計風速Vzを求めるには、次の式を使用しなければならない:
Vz = k1.k2.k3.Vb
ここで、k1=リスク係数
k2= 地形、高さ及び構造物の大きさに基づく係数
k3= 地形係数
設計風圧は、
pz=0.6 V2z
ここでpzは高さZにおけるN/m2でVzはm/sで示される。 高さ30mまでは風圧は一様に作用すると考える。
雪荷重(SL)
雪荷重は建築物の垂直荷重にあたる。 しかし、これらの荷重は雪が降る場所でのみ考慮される。 IS 875 (part 4) – 1987は、建築物の屋根にかかる雪荷重を扱っている。
積雪にさらされる屋根部分または地上のその他の部分の最小積雪荷重は、
ここでS = 屋根平面部の設計雪荷重である。
= 形状係数、
S0 = 地盤雪荷重
地震荷重(EL)
地震力は建物に垂直力と水平力の両方を構成しています。 地震による全振動は、相互に直角な3方向(通常、垂直方向と水平方向の2方向)に分解される。
地面振動に対する構造の反応は、基礎土質、サイズと建築様式、地面運動の持続時間と強度の関数である。
設計のための地震加速度は、地震による加速度と重力による加速度の比として定義される地震係数から得ることができる。
Other Loads and Effects acting on Structures
19.項に従い、地震による加速度と重力による加速度の比で定義される地震係数から、設計のための地震加速度を求めることができる。IS 456 – 2000の19.6項によると、上記の荷重に加えて、構造物の安全性とサービス性に重大な影響を与える可能性がある場合、以下の力と影響を考慮する必要がある。
(a) 基礎の動き(IS 1904 参照)
(b) 弾性軸方向短縮
(c) 土と流体の圧力(IS 875 参照。 (d) 振動
(e) 疲労
(f) 衝撃(IS 875, Part 5参照)
(g) 架設荷重(IS 875, Part 2参照)及び
(h) 点荷重等による応力集中効果
。