NSJ住宅性能研究所

軸組と接合部シリーズ6

座屈

座屈に対する強さは、柱の太さ（断面積）だけでなく、柱の「細さと長さのバランス」にも大きく左右されます。


● 座屈とは何か

細長い柱を上から押すと、まっすぐ耐えているうちは問題ありませんが、ある力を超えると、柱が突然「ぐにゃっ」と横に曲がってしまうことがあります。

このように、押す力（圧縮力）に耐えきれずに曲がる現象を「座屈」といいます。

● 座屈の起こりやすさ（細長比 λ）

同じ太さの柱でも、「長い柱ほど座屈しやすく、短い柱ほど座屈しにくい」傾向があります。

また、断面が長方形の柱では、厚みが薄い方向（短い辺の方向）に曲がりやすくなります。

座屈の起こりやすさを表す数値が「細長比（ほそながひ、または、さいちょうひ）λ」です。

次の式で求められます。

細長比 λ = 座屈長さ lk ÷ 断面二次半径 i

lk：座屈長さ（柱が支えられている間の距離。ふつうは横架材間距離）
i：断面の厚みによって決まる値（断面二次半径）

　※長方形の柱では、厚みDから i = D ÷ 3.46 で求めます。

λが大きいほど「細く長い柱」ということになり、座屈しやすくなります。

木造の場合、法律（建築基準法施行令 第43条）で λ ≦ 150 にするよう決められています。


● 座屈に対する強さの計算

座屈を考慮して柱の強さを計算する際には、「圧縮に耐える力」を座屈しやすさに応じて割り引いて（低減して）評価します。

そのとき使うのが「座屈低減係数 η（イータ）」です。

細長比 λ の大きさによって η の値が次のように変わります。

細長比 λ　　　 　｜　座屈低減係数 η
λ ≦ 30　　　　　｜　1.0（ほぼ座屈しない）
30 ＜ λ ≦ 100 　｜　η = 1.3 - 0.01λ
100 ＜ λ ≦ 150　｜　η = 3000 ÷ λ²


柱の許容座屈応力度は、次の式で求められます。

許容座屈応力度 = η × fc
（fc は材種ごとに決められた許容圧縮応力度）


● 筋かい（すじかい）の座屈にも注意！

柱だけでなく、筋かい（地震や風に抵抗するために斜めに入れる部材）も座屈しやすい部材です。

筋かいは柱よりも長く、しかも厚みが30～45mmと薄いため、圧縮力を受けると曲がりやすくなります。

そこで、筋かいの中間に「間柱（まばしら）」を取り付けて支えることで、座屈長さを短くし、曲がりを防ぐ工夫をします。


＜まとめ＞

・座屈とは「細長い部材が圧縮で曲がってしまう現象」
・細長比 λ が大きいほど座屈しやすい
・木造では λ ≦ 150 がルール
・計算では η（座屈低減係数）を用いて強さを割り引く
・筋かいは特に座屈しやすいので、中間で支える設計が重要

次回は、背割りについて、お話します。