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学ぶ 建築

張弦梁とカテナリー

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中垣:倉留来たから張弦梁の話したい

中垣と倉留は建築学科を出てる

松田:まず張弦梁ってなんなん?

中垣:簡単に言うとさ、柱があって梁があると、荷重ってこうかかるわけやんか

Image: commmon

松田:うんうん。

中垣:で、普通に考えたら梁が下にたわむわけ。それをたわまないようにするためには梁の厚みを増やすか、スパンを短くするかやん。普通は。

Image: commmon

松田:うんうん。

中垣:やねんけど、そこで張弦梁ってどういう梁かって、よくある形としてはこうなってて…

Image: New Constructor’s Network

松田:あー、こいつ見たことあるわ。

中垣:こうすると何がいいかって、例えば梁に荷重がかかって下にたわもうとすると、斜めに張ってる線材に張力がかかるわけ

松田:うんうん。

中垣:それで、線材が引っ張る感じで支えることになるわけ。最初の柱と梁だけの構造やったら素材の剛性だけで耐荷重が決まっちゃうのが、張弦梁やと張力に頼れるねん

Image: commmon

物理でやったやつ

松田:はいはい。

中垣:このことを考えたきっかけが、なんで橋ってこうなってんのって話でさ…

Image: 三井住友建設

松田:あー、そうそう。この形なんでなんって思ってた。

中垣:それで思ったのが、これも張弦梁と同じなんじゃないかって話でさ。さっきのやつよりは話は複雑やねんけど…

たわむのを軸方向の応力でカバーしているという点ではたぶん同じ。

 ■アーチ橋[arch bridge]

 上向きに弧を描く曲がりを付けた梁(アーチ)を主な構造とする橋。鉛直荷重(垂直に掛かる荷重)に対して、アーチの圧縮力で抵抗する。支間長が数百メートルになる橋もある。現在の世界最長支間は、中国のLupu橋の550m、日本での最長支間は、大阪市にある新木津川大橋の305mである。

Source: 株式会社長野技研
Image: 長野技研

橋梁の構造と種類について – 株式会社長野技研

中垣:あとこれと似た話で、カテナリーっていう構造があるのね。要は紐を自然に垂らしたときにできる形、これをカテナリーっていうのね

カテナリー写真集

カテナリー曲線 – Wikipedia

松田:はいはい。重力によってナチュラルにそうなる形やんな

中垣:そうそう。これのいいポイントは、それぞれの場所で軸方向にしか力がかかってないってところで…で、代々木競技場の構造ってこうなってるやんか。

松田:うんうん。

Image: Tokyo Metropolitan University

国立代々木競技場 – Wikipedia

中垣:これは確か天井全体がカテナリーになってるから、どこのポイントでも下向きの力ははたらいていなくて、端の支点の部分さえしっかりしてればたわむことがなくていいですよって話やねん。

松田:はいはい。

中垣:で、さっきの橋の構造もカテナリーなんじゃないかと思ってて。まあ知らんけどね。

倉留:うんうん。

松田橋系やとさ、鉄道橋とかで三角形がてれこで付いてるやつあるやん

中垣:トラスやね。

■トラス桁橋(トラスげたきょう)[truss bridge]

 三角形に組み合わせた骨組み(トラス)で桁をつくった橋。古くは木材、最近では鋼材やコンクリート製の部材を使って、上部構造を構成する。基本的には桁橋を応用した形式で、上下弦材で曲げモーメント、斜材でせん断力を負担する。桁橋よりも支間長を長くすることができる。

Image: 長野技研
Image: 長野技研

橋梁の構造と種類について – 株式会社長野技研

松田:あれはシンプルに、一枚の紙をそのまま渡すよりコの字に折ったやつを渡す方が強いっていう話やんな?

中垣:そうそう。

松田:なるほどね。でも張弦梁ってビジュアル不思議やんな。これがそんなに効く?むしろ重くない?って感じ

Image: エンジニア・アーキテクト教会

むっちゃきもい橋見つけた

倉留:うん。

中垣:そうそう、そうやんな。でもさ、こんなに最強っぽいのにそんなに見るもんでもないやん。

倉留:そもそもあんまスパン飛ばさんみたいな話なんかな

おれも「スパン飛ばす」って言いたい

松田:どういうこと?

倉留:そもそもそんな長さで梁を渡さないから、そんなに使わないんじゃねって。

松田:なるほどね。

倉留:で、スパン飛ばすってなったら、それこそトラスとか、別の構造の方が都合いいっていうのはあるかもね

松田:建築の文脈で「これはスパン飛ばしてんなぁー」ってなるのはどれくらいの距離なん?

倉留:どれくらいやろ笑 でもここの天井とかは結構飛ばしてる方じゃない?

松田:あー、なるほど。

倉留:でもおれも、そんないかにも建築みたいなことやってたわけじゃないから、正直あんま分からんねんな。

2020年6月5日
Aux Bacchanales 銀座


HeaderImage: Wikipedia

国立代々木競技場の第一体育館。東京オリンピックのために建設され1964年に竣工した、丹下健三の代表作のひとつ。
2本の支柱の間に張ったメインケーブルに屋根を吊った吊り屋根構造になっており、屋根全体がカテナリーであるため内部に柱のない空間が実現されている。