【構造力学】ブレース(斜材、筋交い)とは？水平力への抵抗に効果がある理由

構造力学におけるブレース(斜材、筋交い)とは？水平力への抵抗に効果がある理由についてをまとめました。

ブレース(筋交い)とは

ブレース(筋交い)とは、水平力(地震荷重や風圧荷重の水平成分など)に抵抗するための斜材(部材を斜めに配置したもの)です。
例としては、以下図のようなものです。「前支柱の最上部」をブレスで接続しています。

鋼構造やアルミ構造では、このような斜材のことを「ブレース」、木造では「筋交い」と呼ぶことが多いようです。
(以後、本ページでは「ブレース」で統一して呼びます)

ブレースは、傾斜角度θによって水平力への抵抗度合い(どれだけ負担するか)が変わります。

鉛直成分の釣り合い式は以下のようになる。

(1) $\begin{eqnarray*} V_C+V_D=0 \end{eqnarray*}$

水平成分の釣り合い式は以下のようになる。

(2) $\begin{eqnarray*} H_C+H_D+P=0 \end{eqnarray*}$

点Dを中心としたモーメントの釣り合いは次のようになる。

(3) $\begin{eqnarray*} V_CL=PH\\ V_C=\frac{PH}{L} \end{eqnarray*}$

$H_C=0$ より

(4) $\begin{eqnarray*} H_D=-P\\ \end{eqnarray*}$

(5) $\begin{eqnarray*} N_{AB}=-P\\ N_{AC}=-V_C\\ N_{DA}=Pcos\theta \end{eqnarray*}$