ライズとは｜アーチ構造のライズ比とスラスト力への影響

この記事の要点

ライズはアーチ構造物の水平基準面からアーチ頂部までの高さです。ライズ比（ライズ÷スパン）はアーチの形状を表す指標で、この値が小さいと扁平なアーチになります。

扁平なアーチはスパンに対してライズが低いため、支点に大きな水平反力（スラスト）が発生します。スラスト力はアーチ構造の設計で最も重要な力のひとつで、基礎や支点部材がこれを受け持つ設計が必要です。

ライズが高いと、アーチとしての性能は良いです。

この記事では、ライズとは何か、ライズ比はどう求めるのか、アーチ構造とどう関係するのかを整理します。

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ライズとは、アーチ構造物の基準となる水平面からの高さです。

ライズが高いと、アーチとしての性能は良いです。

ライズが低いと、支点に生じる水平反力（スラスト）が大きくなるので注意が必要です。

今回は、ライズの意味、ライズ比、アーチ構造との関係について説明します。

※アーチ構造物の特徴は、下記の記事が参考になります。

建築物のライズとは？

建築物のライズとは、アーチ構造物の基準となる水平面からの高さです。下図をみてください。これが、建築物のライズです。

ライズ

ライズが高いと、アーチ構造として効果があります。部材に生じる応力は、軸力が卓越（支配的）するからです。一方、ライズが小さいと、曲げモーメントが大きいです。これは「梁構造」と同じです。

部材は、曲げモーメントより、軸力で伝達する方が効果的です。下図をみてください。左側が、ライズの高いアーチです。右側が、ライズが低いアーチです。左側のほうが、沢山の力を負担できると思いませんか。

ライズの高さとアーチ構造の関係

※アーチ構造物の特徴は、下記が参考になります。

アーチ構造物は、ラーメン構造や梁構造のような水平部材より大スパンにできます。体育館の屋根、競技場の屋根に採用されるでしょう。※大スパン構造、大空間構造の意味は、下記の記事が参考になります。

体育館や屋内競技場は、各スポーツで必要とする高さを満足するよう建物高さを決定します。よって、競技に必要な高さ分、ライズを調整することも可能です。

また、建築物の用途（クレーンの揚程など）、その他特殊な条件によりライズが決定する場合があります。例えば、飛行場に建物を設計する場合は、飛行機の発着に影響ない高さとします。

なお、橋梁でもアーチ構造はよく使われます。橋梁とアーチ構造の関係は、下記の記事が参考になります。

下図をみてください。ライズをHとスパンをLとするとき、ライズ比は下式です。

ライズ比＝H／L

ライズ比

ライズが1.0ｍでも、スパン5ｍと10ｍでは、アーチ構造物の雰囲気が全く違います。スパンに応じて、所定のライズとなるようライズ比を決めます。一般的にライズは、1/5～1/10程度に納まることが多いです。なお、円弧のライズ比は1/2です。

混同しやすい用語

ライズ vs スパン

ライズはアーチ構造物の基準水平面からの高さで、スパンはアーチの支点間の水平距離です。

ライズ比（H/L）はこの2つの比で、アーチの性能を評価する指標になります。

アーチ構造 vs ラーメン構造

アーチ構造は曲線形状により主に軸力で荷重を伝達し、大スパン空間に適しています。

ラーメン構造は柱と梁を剛接合し曲げモーメントで荷重に抵抗する構造形式です。

ライズとアーチ構造を整理した表を示します。