構造設計に関すること

ケーブルの撓みを計算する方法について

GW、皆様はいかがお過ごしでしょうか。僕は、いつものように実家へ帰省しています。実家は地方のド田舎で、のんびりと休みを満喫しています。が、今回は日曜大工をやってみようかと思いつきました。

それが、ハンモックの支柱です。

ハンモックは普通、両側を木に縛って使います。では、木がなかったら?支柱を作るしかありません。しかし、支柱を作ろうと思ったら、壁にあたります。『ハンモックはどれだけ撓むんだ?』ということ。

ハンモックのたわみ量が分からないと、支柱の高さを設定できませんからね。

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実際に測ればいいじゃん。

実測すれば問題解決!なんですけど、そこは計算で示したいじゃないですか。ハンモックは大きく捉えると、ケーブル構造です。ということで、ケーブルのパラボラ式を使ってたわみ量を算定しました。

 

カテナリー式とパラボラ式について

ケーブルの計算式は、2つあります。1つが、カテナリー式。2つ目がパラボラ式です。カテナリー式は、糸を両側から支えておいて自重によるたわみ量を示した式。

パラボラ式は、放物線の関数に当てはめた計算式です。

 

今回は、パラボラ式でやってみる。

パラボラ式はとても簡単。下式のように、

d=w・S^2/(8・T)

d たわみ量

w ケーブルの自重(kN/m)

S 支点間距離(m)

T 張力(kN)

となります。

 

80kgの張力に対して、30mmのたわみだった。

この計算式に当てはめます。すると、80kgの張力に対して30mmのたわみ量でした。80kgという設定は僕の体重が鉛直方向に作用したときの、斜め方向の力(張力)です。

たわみ量を大きくすれば、張力は小さくなります。逆にたわみ量を少なく抑えようと思うと、張力は大きくなるので注意しましょう。

 

構造設計を身近に活かせないか?

話変わって、構造設計の知識って中々身近に活かせる場がないですよね。もちろん建築の世界では必要ですけど。

でも僕が考えているのは、もっと身近な場。例えば、今回みたいな遊具だったりインテリア家具。エンジニアリングすることで部材を細くすることも可能です。

最近、そんなことも考えているのでした。

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