なんちゃって構造計算

このアプリの使い方と解説

このアプリは、建物の柱と梁を簡単な入力で設計し、強度や安全性を確認するツールです。初学者でもラーメン構造（柱と梁でできた骨組み）の計算を体験できます。実務レベルの荷重（G,P,S,W,E）を考慮し、構造種別（木造、RC造など）を選べます。固定荷重Gはスラブ、柱、梁の自重を合算し、詳細な内訳を提供します。

使い方

• 1. 構造種別を選択: 木造、RC造、鉄骨造、SRC造から選択。固定荷重G（例：RC造でスラブ1.5kN/m²＋柱＋梁）が変わります。
• 2. 荷重条件を入力: 室の種類（例：事務所）、地域係数（積雪/風/地震）を選択。Gは構造種別と柱/梁サイズから自動計算。
• 3. 階高と許容細長比を入力: 階の高さ（例：6m）や柱の細長比（例：50）を入力。初期値のままでOK。
• 4. 柱サイズと梁幅を選択: 柱サイズ（例：450mm）、梁幅（例：400mm）を選択。「自動計算」で最適サイズを計算。
• 5. 柱の位置を指定: 5×5グリッドで、柱の位置をチェックボックスでオン（例：(0,0), (0,2)）。
• 6. スパンを入力: 柱間の距離（例：8m）を入力。未入力は6m、隣接柱なしは0m。
• 7. 計算ボタンを押す: 「計算」で荷重内訳（スラブ/柱/梁）、柱/梁の負担面積、軸力、応力、安全性が表示。「柱」「梁」は折り畳み式。

計算プロセスの解説

以下の手順でラーメン構造を設計。長期（G+P）/短期（S,W,E）荷重を考慮し、実務性を高めます：

• 荷重の計算: 総荷重 = G（スラブ＋柱＋梁、構造種別で設定） + P（室種類から施行令85条） + S（積雪係数×0.2kN/m²） + W（風速×0.6kN/m²） + E（地震係数×(0.2G + 0.3P)）。長期荷重（G+P）で耐久設計、短期荷重（S,W,E）で安全率を調整。
• 固定荷重Gの計算: スラブ自重（例：RC造150mmで1.5kN/m²）、柱自重（柱サイズ×階高÷面積）、梁自重（梁幅×高さ×スパン÷面積）を合算。梁高さは総荷重に依存するため、2～3回反復して収束。
• 柱の種類を判定: チェックボックスで角柱（2方向に柱なし）、辺柱（1方向に柱なし）、中柱（4方向に柱あり）を判定。
• 負担面積の計算: 左右・上下スパンの平均（例：(8m + 0m)/2 = 4m）で面積を計算（例：4m × 4m = 16m²）。
• 応力と安全性のチェック: 総荷重×面積で軸力、Wで曲げ応力、Eでせん断応力を計算。構造種別ごとの材料強度（例：RC造24N/mm²）と比較し、安全性（OK/NG）を確認。
• 梁の設計: スパンと梁幅でモーメント、たわみ、せん断応力を計算し、断面サイズを提案。

前提条件

• 構造種別: 木造、RC造、鉄骨造、SRC造を選択。固定荷重Gはスラブ（木造0.7、RC造1.5、鉄骨造1.2、SRC造2.0 kN/m²）＋柱＋梁。材料強度（例：RC造24N/mm²、木造10N/mm²）も変更。
• 固定荷重Gの根拠: スラブ自重はRC造で150mm（24kN/m³×0.15m=1.5kN/m²）、木造は合板、鉄骨造はデッキプレート、SRC造は鉄骨＋コンクリート。柱自重は断面積×階高、梁自重は断面積×スパンで計算し、負担面積で按分。梁は反復計算（初回仮定600mm、2～3回で収束）。
• 荷重: P=施行令85条（室種類）。S=地域係数×0.2kN/m²。W=風速/30×0.6kN/m²。E=地震係数×(0.2G + 0.3P)。地域変動は係数で調整（例：積雪係数1.0=標準）。
• 材料: RC造はコンクリート強度24N/mm²、ヤング率25,000N/mm²。木造は木材強度10N/mm²、鉄骨造は鋼材235N/mm²、SRC造は複合。
• 安全率: 柱と梁に1.5。許容応力は強度の1/2（RC造12N/mm²など）、せん断応力は構造種別ごと（例：RC造1.5N/mm²）。
• スパン: 入力なしで6m、隣接柱なしで0m。

積載荷重Pの詳細（施行令85条）

室の種類を選択すると、以下の値が適用（kN/m²）。部位ごと：床/小梁=(い)、大梁/柱=(ろ)、基礎/地震力=(は)。

このアプリは簡略化された計算モデルを提供。実際の構造設計では詳細な検討（例：配筋、地震解析）が必要です。初学者向けにプロセスを透明化し、実務に近い結果を提供します。