木造ド−ムハウスの強度計算

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木造ド−ムハウスの強度計算

構造用合板とヒノキ角材からなる三角形パネルを基本ユニットとしてボルト締結で組立た直径8.2m、高さ4.8mの木造ドーム構造体の積雪荷重(30cm)、風荷重(34m/sec)および地震荷重(水平震度0.3)時における強度を確認した。


木造ドームのモデル構造
   

三角形パネル同士および土台とのボルト結合部は梁要素と接触要素で表現した。それぞれの荷重は建築基準法に準ずる値を負荷した。



積雪30cmでの変位
 

積雪時には球面全体としては天頂部を中心に沈み込むが、最大変位は剛性が低下している開口部である入口に発生する。


風速34m/secでの変形
 

風荷重は明示していないがドームの外表面には風上側で正圧、風下側で負圧を、内部は全て正圧を設定した。内表面の正圧のために球面全体としては膨らむと同時に、外表面の圧力で風下側(Y+方向)に変形している。


地震水平震度0.3での変形
 

地震荷重はX+方向に掛けているので球面全体としてはX+方向に変形するが、積雪時と同様に開口部である入口に最大変位が発生する。


各荷重におけるヒノキ角材の応力度を下記に示す。

積雪30cmでのヒノキ角材の引張応力度
 
風速34m/secでのヒノキ角材の引張応力度
 
地震水平震度0.3でのヒノキ角材の引張応力度
 

その他の部材の応力度なども確認し、夫々の許容応力度で割った値は下表のようになっており、強度上の問題はなかった。


強度評価の結果

※上記結果は短期荷重に対する評価であるが、長期荷重(自重)に対する評価も実施している

   
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