構造荷重とは何ですか？

構造荷重は、建物、橋、またはその他のオブジェクトの総重量です。 この値には、オブジェクトの重量、それに取り付けられた機器、および天候と人の潜在的な影響が含まれます。 構造物の重量によって作成される荷重は通常、静的荷重と呼ばれ、居住者や気象効果からの荷重はライブ荷重と呼ばれます。 建築家とエンジニアは、すべての可能な荷重と適切な安全係数を構造設計に含めて、荷重の障害を防ぐ必要があります。

例として建物を使用すると、建物の静荷重には、製鉄所、床、および内壁が含まれます。 暖房および空調機器、照明、配管など、建物の運用をサポートするために設置された機器は、静的負荷の計算に追加する必要があります。 これらの要因は、空の建物の構造的負荷に等しいだけであり、最小安全設計要件よりもはるかに小さくなっています。

追加の負荷は、建物に持ち込まれた家具、携帯用オフィス機器、および身の回り品から発生します。 建物で働く人々と訪問者は常に変化する活荷重であり、建物によって構造的にサポートされなければなりません。 風、雪、または大雨は、建物の構造にかなりの重量を追加する可能性があるため、構造荷重の計算に含める必要があります。

多くの政府は、さまざまな種類の建物の運用に対して最小負荷要件を発行しています。 オフィスビルは、床に大きな機器を配置した製造作業とは異なる負荷要件を持つ場合があります。 工業用建物のもう1つの考慮事項は、建物への振動の影響です。建物と基礎をさらに強化して、振動構造荷重の計算を実行する必要があります。

移動機器には、振動および衝撃の影響による構造的負荷の考慮事項もあります。 航空機には、翼と外表面への空気の影響により大きな負荷がかかります。 乗客と手荷物は、胴体または航空機の本体、および構造全体を持ち上げる翼によって支えられる必要がある追加の負荷を追加します。 乱流、離陸、着陸は、短期間で大きなストレスを追加する可能性があるライブ衝撃荷重であり、航空機の設計で考慮する必要があります。 トラックや車が悪路を走行するときに同様の衝撃荷重が発生し、車両のフレームとサスペンションはこれらの応力を吸収する必要があります。

橋は、各端でのみ、または通常の支持桟橋または柱でのみサポートされることが多いため、構造荷重に関するさまざまな考慮事項があります。 走行中の交通は、支持されていない道路部分に曲げ応力を発生させ、構造物を損傷する可能性のある高調波と呼ばれる振動応力を引き起こす可能性があります。 サポートされていない長いセクションを必要とするブリッジは、ケーブルまたは他のサポートを使用して、荷重を基礎橋脚またはメインブリッジサポートコラムに伝達することがよくあります。 構造自体がブリッジ全体とすべてのライブ負荷をサポートする必要がないため、ケーブルサポートにより、ブリッジ構造の重量を減らすことができます。

天候は構造物に大きな負荷をかける可能性があり、風が強い、または降雪が激しい世界の一部地域では、設計上の大きな考慮事項になり得ます。 風速は地上の高さとともに増加し、ハリケーンが発生しやすい地域では、建物の外部および内部構造に大きな負荷がかかる可能性があります。 熱帯性暴風雨の間に頻繁に発生する大雨は、建物により吸収されなければならないより多くの負荷を追加できます。 20世紀初頭以来、多くの政府はハリケーン地域の構造的負荷設計要件を有しており、暴風雨による損傷のテストと調査が風のストレスのより良い理解をもたらすため、随時改訂されています。