雪下ろしをしながら、垂木の軒先構造を考える

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2012年2月4日

雪下ろしをしながら、垂木の軒先構造を考える

　
雪下ろし　着手前　　　　　　　　　　　　　　　　　　雪下ろし　完了

雪下ろしをしながら、ぼんやりと思ったことなどを。
片持ち梁の垂木の軒先って、なぜこんなに丈夫なんだろうかと。
父が、「１間に６本割り、寸八（スンパチ１寸8分）のところを2寸の垂木にしといたさかい。」
などと胸を張ってお客さんにしゃべっていた。設計用語に直すと60×60＠1910/6、
実際には2寸は挽き立て寸法なので57×57＠1910/6というところか。

積雪量が昨日今日当たりだとMAX120ｃｍ
　　　　積雪深さ×雪単位重量×長期用係数+屋根自重
荷重は、　120×30×0.7+1750＝4270N/㎡
モーメントは、wL2/2=3520×（1.91/6）×0.75×0.75/ 2 =382.3Nm
米松でｆｂ＝1034 N/ｃ㎡
断面係数がZ＝ｂｈ2/6＝25.7×5.7×5.7/6＝30.87
許容応力度はM/Zｆｂ＝38230/（30.87×1034）＝1.20＞1.0　OUT
田舎でも、ちょっと太めで間隔も細かい部類の在来工法の垂木でも
120ｃｍの積雪でダメという結果になってしまう。
数字の桁とか考え方間違っていないように思うのだが・・・

この辺の設計積雪量だと、150ｃｍ、175ｃｍの地域もある。
ところが、実際はもっと細い垂木、間隔の荒い垂木でも、材種も杉　というようなものでも
それほどバタバタと軒先が折れたということは聞かない。
実際に雪下ろしした小屋の垂木を計ってみると　48×48＠390　軒の出600　材種杉
同じように計算してみると
モーメントは、wL2/2=3520×0.39×0.6×0.6/ 2 =299.8Nm
杉でｆｂ＝946 Nｃｍ
断面係数がZ＝ｂｈ2/6＝4.8×4.8×4.8/6＝18.43
許容応力度はM/Zｆｂ＝29980/（18.43×946）＝1.72＞1.0　かなりひどいOUT

どうしてなのだろう？
スコップを掻きながら、「そうだ」雪をさわるのにも力が要る。
雪は、単に荷重として載っているだけでなく、
それなりに、屋根の上で固体として形態を保っている。
多少のせん断力や曲げモーメントも負担していることになるのだろう。
そのため、数字では、危ない状況でも壊れないのではないか。

そのあたり、実際に雪国で数字の確かな金属の棒の垂木で軒先を作り、雪を積もらせてみて変位を計測すれば、
そのあたりの雪の性質がわかり
もう少し、実情に合う軒先の垂木の計算が出来るように思う。

その、雪下ろしをした小屋の棟からの眺め。一休みしながら南を望む