平行弦トラスとは？スパン適用範囲・軸力の求め方（節点法・断面法）

この記事の要点

平行弦トラスとは、上弦材（上側）と下弦材（下側）が平行に並び、その間を束材・斜材で結んだトラス構造です。スパン10〜50m程度の工場・体育館・ドームの屋根によく採用されます。

軸力の計算は節点法（各節点での力のつり合い）または断面法（断面を仮想的に切ってモーメントのつり合い）で求めます。上弦材は圧縮、下弦材は引張が基本で、斜材は荷重パターンによって引張・圧縮が変わります。

屋根をつくるとき、平行弦トラスが所定のスパンごとに並び、平行弦トラス同士は繋ぎ材を配置します。

この記事では、平行弦トラスとは何か、スパンはどう決めるのか、トラスの種類との関係を整理します。

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平行弦トラスとは、上弦材、下弦材が平行に並び、その間を束材、斜材で構成するトラスです。

屋根をつくるとき、平行弦トラスが所定のスパンごとに並び、平行弦トラス同士は繋ぎ材を配置します。

今回は平行弦トラスの意味、スパン、計算法と設計について説明します。

※トラス構造、システムトラスの意味は、下記の記事が参考になります。

トラス構造とは？強さの理由・メリット・デメリット・計算法を解説

システムトラスとは？1分でわかる意味、メーカー、ボールジョイントとは

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平行弦トラスとは？

平行弦トラスとは、上弦材、下現在が平行に並び、その間は束材、斜材で構成されるトラスです。※弦材の意味は、下記の記事が参考になります。

弦材とは？1分でわかる意味、読み方、上弦材、下弦材、腹材、トラス

下図に平行弦トラスを示しました。平行弦トラスは、アーチ形では無いです。

平行弦トラス

トラス構造は、大スパン架構に適しています。

よって、体育館の屋根や大きな倉庫の屋根などに適用されます。

平行弦トラスは、平面的にトラスを組んだ構造です。

一方、立体的にトラスを組んだ構造を、立体トラスまたはシステムトラスと言います。

システムトラスの意味は、下記の記事が参考になります。

システムトラスとは？1分でわかる意味、メーカー、ボールジョイントとは

平行弦トラスを適用するスパン

平行弦トラスは、大スパンに適用できますがトラスとしての梁せいが大きいです。1.0ｍ～3.0ｍ程度です。トラス梁のせいは、たわみや曲げモーメントの大きさで決めます。

大スパン過ぎると、平行弦トラスよりもシステムトラスが有利かもしれません。私が設計した平行弦トラスでは50ｍ程度でした。スパンだけでなく、コスト、最大高さなど、色々な条件を考慮して決定します。

平行弦トラスの計算法

平行弦トラスの計算法を下記に整理しました。※あくまでも、概算的な方法です。

・トラス梁も線材モデルとして曲げモーメントを算出する。端部の剛性は、適宜仮定する。

・曲げモーメントＭをトラス梁せいＤで割った値が軸力となる。

・軸力Ｎ＝Ｍ／Ｄを用いて、弦材の断面算定を行う。圧縮側の軸力は、許容圧縮応力度に対してＯＫか確認する。また、座屈長さに注意する。

・上記で算定したトラス梁の断面二次モーメントを算定する。たわみに対して問題ないか確認する。特に、クレーンを吊る用途がある場合、梁のたわみ制限が1/800～1/1200となるため、注意する。

平行弦トラスで最も重要なのは、トラス梁せいの決定です。上記の計算で、大体のトラス梁せいが想定できます。

混同しやすい用語

ラーメン構造

ラーメン構造は柱・梁の剛接合により曲げモーメントで荷重を伝達します。

トラスは軸力のみで伝達する点が大きく異なります。

支点間距離

支点間距離は支点（ピン・ローラー・固定端）の中心間の距離で、スパンとほぼ同義で使われます。

有効スパン（有効径間）と区別する場合があります。

平行弦トラスを整理した表を示します。

項目	内容	備考
定義	上弦材と下弦材が平行なトラス	束材・斜材で上下弦材をつなぐ
主な用途	屋根構造・大スパン架構	システムトラスとして工場生産も可能
軸力の求め方	曲げモーメント÷トラス梁せい	概算計算ではラーメン構造と同様に扱う

まとめ

今回は平行弦トラスについて説明しました。

意味が理解頂けたと思います。

平行弦トラスは、上弦材と下弦材が平行なトラスです。

立体的に組まれたトラスは、システムトラスといいます。

平行弦トラスの計算は簡単です。

概算的に計算するなら、普通のラーメン構造と同様に曲げモーメントを算定します。

曲げモーメントをトラス梁せいで除した値が、弦材に作用する軸力です。

軸力に対して、必要な断面積を持つ部材を選定します。

下記の記事も併せて参考にしてください。

トラス構造とは？強さの理由・メリット・デメリット・計算法を解説

節点法とは？トラスの軸力の求め方と計算手順

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理解度チェック

平行弦トラスとは何で、どんな用途・スパンですか？

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上弦材（上側）と下弦材（下側）が平行に並び、その間を束材・斜材で構成するトラスです（アーチ形ではない）。大スパン架構に適し、体育館の屋根や大きな倉庫の屋根などに適用します（スパン10〜50m程度）。トラス梁せいは1.0m〜3.0m程度で、たわみや曲げモーメントの大きさで決めます。立体的に組んだものはシステムトラス（立体トラス）です。

平行弦トラスの軸力の概算計算法は？

答えを見る

①トラス梁も線材モデルとして曲げモーメントMを算出、②軸力N＝M/D（Dはトラス梁せい）で弦材の断面算定、③圧縮側は許容圧縮応力度に対しOKか確認し座屈長さに注意、④断面二次モーメントを算定したわみ確認、の手順です。クレーンを吊る用途では梁のたわみ制限が1/800〜1/1200となるため注意します。上弦材は圧縮、下弦材は引張が基本で、最も重要なのはトラス梁せいの決定です。