小屋束・母屋検討
木造在来小屋組の小屋束の圧縮・座屈検定と、母屋の曲げ・たわみ検定を概算します。小屋束は垂直荷重を支える圧縮材、母屋は垂木からの荷重を束(小屋束・小屋梁)に伝える水平材です。確定は構造計算・積雪荷重の算定で行ってください。
🏛小屋束(圧縮・座屈検定)
小屋束が受け持つ屋根面積(w×L)の積雪荷重+屋根仕上荷重 Sから軸力 Nを求め、断面の圧縮応力度 σc=N/Aと座屈細長比 λ=h/iを照査します。
小屋束は断面の最小辺×0.289=回転半径 i とし、細長比 λ=h/i を算定。λ≦30 は基本の許容圧縮 fc0、λが大きいと座屈により許容応力度を低減・制限します(目安:λ≦150、μ・端部条件は詳細計算)。長期で σc≦許容 fc を検定します。
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📏母屋(曲げ・たわみ検定)
母屋を単純梁とみなし、曲げスパン Lm・線荷重 w(垂木からの等価)で曲げ応力度 σb=M/Zとたわみ δを照査します。
母屋を単純梁とみなした概算(実際は連続・受圧条件で異なる)。曲げ M=wL²/8、たわみ δ=5wL⁴/(384EI)。断面 Z=bh²/6、I=bh³/12。長期で σb≦fb、δ≦L/200~300 を検定します。
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📋細長比・許容の参考
木造柱・束の細長比は原則 150 以下が目安です(λ=h/i、i=0.289×最小辺)。許容圧縮 fc0 は木材の基準強度から算定され、スギ・ヒノキ・集成材で異なります。母屋のたわみは仕上げ・防水の性能(雨だまり、たるみ)に影響するためL/200~300を目安にします。