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まめ知識11 雪の重さについて

雪の重さについて
2週続けて関東地方は大雪に見舞われました。東京で27cmの積雪。
気象庁の予報はいつも少なめに感じますが、実際に屋根に積もった雪の量に比べると半分くらいの感じになりますね。我が家も屋根の上は50cmほど積もりました。
この歴史的な大雪で東急子供の国駅のホームの屋根、また八王子ではアーケードの屋根が崩壊しました。その他ご近所でもカーポートの屋根が崩れたりしたところが多いのではないかと思います。

そこで心配なのが自分の家は大丈夫なのか?ということでしょうが、何故崩壊したのかと、どのくらいまで大丈夫なのかを説明してみたいと思います。

構造の計算をする時、屋根などにかかる荷重は3つに分けて考えています。崩壊する荷重と長期荷重と短期荷重です。
崩壊する荷重というのはその名の通り、その重さがかかると壊れてしまうと言う重さです。
長期荷重というのは常にかかっていても大丈夫な重さで、安全性に大きく余裕を持たせて崩壊する荷重の 1/3をみます。短期荷重は短期の間(3ヶ月)であれば屋根にかかっても安全な荷重で、崩壊する荷重の2/3までと想定しています。

建築基準法では雪国の建物についてはある程度の雪が屋根にのっても大丈夫な強度を要求しています。例えば富山の場合は1.5mとか、自治体が条例で一定の量を規定しています。関東地方などではどうかと言うと30cm-40cmで、八王子など寒い地域は40cm、その他横浜や東京23区では30cmです。
一方実際の雪の重さですが、先週のようなさらさらとした雪は1m2、1cmあたり2kg、今週のようなべたっとした雪は3kg程度です。東京の場合は2kgで計算します。
以上の条件から計算すると、東京近辺では雪の荷重として1m2、1cmあたり2kgで30cmですから60kgの荷重を想定していることとなります。(ちなみに富山では300kg!)今回の雪の場合50cm積もりべたっとした雪でしたから3kgx50cmで150kgですから相当想定値をオーバーしていますね。
でも大丈夫です。実際の建物で説明すると、屋根が直接支えている屋根自体の重さと天井の重さは30kg/m2程度ですが、一般的には100kg/m2以上の長期荷重を見込んで設計しています。これは崩壊する荷重に置き換えると300kg/m2、短期荷重ですと200kg/m2に当りますから、3ヶ月間であれば200kgの重さに耐えるということになります。屋根面が支えているものは屋根の仕上とその下にある天井になりますが、この重さは1m2あたり30kg程度ですから、その分を減じても短期的に170kgの重さが屋根の上にのっても崩壊しないということになります。
ちょっとややこしくなりましたので簡単に積雪量で表すと、東京などあまり雪の降らない地方の場合
さらさらした雪で85cmまで
べたっとした雪、雨などの水を含んだ雪だと57cmまでは十分に安全ということです。
崩壊に至るのは
さらさらした雪で135cm
べたっとした雪で90cmになります。
崩壊する前にはたわみが出たり、色々と不都合なことが起こりますから上記の計算上の数字までは安全とは言い切れませんので短期荷重を超えたら(さらさら雪で85cm、べた雪で57cm)雪下ろしと考えるのが良いと思います。

では、なぜホームの屋根やアーケードの屋根が崩壊したのでしょうか?
ホームやアーケードなどは折板屋根一枚で葺かれていますから、雪の荷重以外ほとんど支えなくてはならないものがありません。積雪荷重だけでぎりぎりの構造計算をしたのではないかと思います。ようするに基準法で求められている2kgx30cmの1m2あたり60kgの短期荷重です。重い雪が30cm積もってしまうと90kgになって崩壊する荷重90kg/m2になってしまう訳です。30cm以上積もったか、風やら色々と悪条件が重なってしまったのでしょう。

では良く見るカーポートはどうだったのでしょうか?
カタログを見ていただけると分かりますが、買う側が色々と想定して強度を決めなくてはなりません。雪国仕様として鉄骨で補強したものをオプションで扱っていたり、柱の本数を増やして雪対策を考慮するなどできるのですが、実際、ほとんどは積雪荷重は十分な余裕を持って考えずに設置しているようです。価格が高くなることもあり積雪荷重まで考えていられないというのが現状です。
特に柱が片側だけにしかない方持ちタイプのもの、雪が落ちにくい平面屋根は弱いようですから、早めの雪下ろし、つっかえ棒での補強が必要となります。
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