衝撃力とは？1分でわかる意味、公式、単位、建築設計での使い方

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衝撃による荷重を衝撃力といいます。建築物には、静的な荷重だけでなく機械等による動的荷重が作用します。動的荷重は静的荷重と異なり、衝撃により荷重が増幅されます。今回は衝撃力の意味、公式、単位、建築設計での使い方について説明します。※長期荷重、短期荷重については下記の記事が参考になります。

長期荷重・短期荷重

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記事を書いた人

ハナダユキヒロ／建築学生が学ぶ「構造力学」

難解な構造力学、建築構造の用語を分かりやすく解説する専門家。高等専門学校在学中から建築学生が学ぶ「構造力学」を運営。その後、国立大学大学院⇒組織設計事務所⇒弊サイト運営に従事している。

著書：「わかる構造力学/工学社」、「わかる構造力学改訂版/工学社」

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衝撃力とは？

衝撃により割増された荷重を衝撃力といいます。

一般的に、建築物への衝撃力は考慮しませんが、工場など機械などを使う建物では、機械による衝撃力を考慮します。

例えば、下図に重りがあります。この重りを静的に作用させた場合と、投げつけて加速させた荷重を比較します。当然、投げつけ加速させた荷重の方が大きいです。衝撃により荷重が割増されることを「衝撃効果」といいます。

前述したように、衝撃効果のある荷重は

・設備機器
・工場に使うクレーン
・車両

などがあります。

衝撃力の公式

衝撃力の公式と計算法を下記に整理しました。下記の項目に応じて、荷重を割増します。

・エレベータを支持する構造部　⇒　エレベーター重量の100％
・天井クレーンを支持する構造部
　クレーン速度が毎分60ｍ未満　⇒　車輪荷重の10％
　クレーン走行速度が毎分60ｍ以上　⇒　車輪荷重の20％

・モーターによって動く機械を支持する構造部　⇒　機械重量の20％以上
・ピストン駆動の機械を支持する構造部　⇒　機械重量の50％以上
・床またはバルコニーなどを吊る吊材　⇒　積載荷重の30％

詳細は鋼構造設計基準が参考になります。

鋼構造設計規準―許容応力度設計法

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日本建築学会日本建築学会 2005-10-01

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衝撃力の単位

衝撃力の単位は

ですね。現在はＳＩ単位系を使う方が一般的です。荷重の単位については下記の記事が参考になります。

荷重の単位とは？1分でわかる意味、種類、換算、ニュートン、nとの関係

衝撃力と建築設計での使い方

工場では、工場内で吊り荷を運搬する目的でクレーンを使います。このクレーン受け部材には、走行クレーンの車輪による衝撃力が作用します。前述した衝撃力を考慮して部材を設計します。

またエレベーターが１階に着床するとき、ピット部の床に衝撃力が作用します。床が耐えられるよう、スラブ厚を厚くすること、配筋を多めにいれるなど配慮が必要です。

まとめ

今回は衝撃力について説明しました。衝撃力の意味が理解頂けたと思います。建築物の用途によっては衝撃力を考慮します。衝撃力の求め方だけでなく、「どのような建物で衝撃力を考慮すべきか」覚えてくださいね。計算方法や求め方は暗記しなくても良いですが、どの本に掲載されているか知っておきましょう。※その他、荷重については下記の記事が参考になります。

長期荷重・短期荷重