バッコ博士の構造塾

建物の安全性について本当のプロが綴る構造に特化したブログ

構造設計:力学・数学

剛性率を考える:高さ方向の構造バランスと力学の話

「地震に強い建物にするにはバランスのいい構造にするのが重要です」とはよく言われます。 なるほど、確かにバランスが悪いよりはいい方が強そうです。では、建物のバランスとは一体何を指しているのでしょうか。 そもそも、一口にバランスと言っても、色々…

線形・非線形とは:知っておくべき違いと解析における使い分け

中学生の頃、「フックの法則」というものを習ったかと思います。バネを引っ張るとき、バネの伸びと引っ張る力の大きさは比例する、というものです。 10kgfの力で引っ張ると3cm伸びるのであれば、20kgfの力で引っ張れば6cm伸びるわけです。簡単な話ですね。比…

応答スペクトルとは?地震の特性を理解する一番わかりやすい指標

地震の揺れを観測するため、日本中に地震計が設けられています。地震計位置における加速度データは記録され、耐震工学の発展をはじめ、いろいろなことに使用されています。 しかし、その記録された地震波のデータを見ただけではほとんど何もわかりません。せ…

地震の加速度を表すガルとは?建物の揺れと計測震度との関係

地震が発生すると、日本各地で観測された地震のデータはすぐに解析されます。震央やマグニチュード、震度の分布状況が速報で流れることで、地震の概要がわかります。 しばらくすると負傷者や倒壊家屋の数が報道され始め、地震による被害の状況も知ることが可…

ヤング係数比がわかる:なぜ純粋なヤング係数の比ではないのか

「鉄筋コンクリート造(RC造)」は異種材料である鉄筋とコンクリートを組み合わせた複合構造であり、非常に複雑な特性を持っています。その複雑さゆえ、RC造の建物の各部に生じる力を正確に求めることは容易ではありません。 しかし、各部に生じる力の大きさ…

最小二乗法の計算:公式の導出と手計算でできる簡単な例題

実験や計測によってたくさんのデータが得られます。得られたデータを適切に処理することで特性や傾向が理解できるようになります。 「このデータ、右肩上がりの傾向があるな」というような時に、それを近似できるような関数を求めたくなりますね。適当にエイ…

座屈がわかる:座屈の種類と座屈荷重・座屈長さの基本を押さえる

通常、ある物体に横から力を加えると横に変形し、縦から力を加えると縦に変形します。 なんだか当たり前のような気もしますが、そうとも限りません。ある条件の下では、縦に押したのに横に曲がってしまうということが起こります。 プラスチックの定規や細長…

モールの定理による梁のたわみの計算例

梁のたわみを求める方法はいくつかあります。全て解析ソフトが計算してくれる時代ではありますが、電卓1つでできることもまだまだ多いです。 ここでは「モールの定理」を用いて、片持ち梁と単純梁に集中荷重と等分布荷重が作用したときの曲げによるたわみ量…

断面係数・断面二次モーメントとは:梁せいの2乗・3乗に比例する理由

大学の講義でも建築士の試験でも、構造力学につまずいてしまう人が非常に多いです。カッコいい建物をデザインしたくて建築士を志しているのに、まさかこんなに数式が出てくるとは、、、といったところでしょうか。 力学を理解するのに数式は避けて通れません…

偏心するのは悪いこと?偏心率と力学と構造バランスの話

同じ工務店が、同じ規模、同じ壁の量で、建物を隣同士で建てます。しかし、地震が起こった時に片方は倒壊したが、もう片方は軽微な損傷で済んだ、そんなことが起こり得ます。これは壁配置のバランスの良し悪しが影響しています。壁配置の評価の基本である偏…