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超高層ビルの柱はなぜ潰れない？
- 超高層ビルの柱はなぜ潰れないのか？普通に考えてとんでもない圧力がかかっていると思うが、なぜ変形したりせずに維持していられるのだろうか？
- 超高層ビルは地盤や柱を半永久的に支え続ける必要があるが、地盤の沈下や柱の圧力による潰れについて不思議に思う。しかし、超高層ビルはスリムな姿でバランスを維持し続けている。
- 50階建ての超高層ビルは1階あたり500トンの重量を想定されており、100階建てならその倍の重さになる。そんな重量をどのように支えているのかが不思議である。
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ビルを作る資材について、強度計算を行なっています。 ですから、想像もできないような重さになっても、耐えられるような柱の太さ、本数、壁の厚さなどを計算して設計します。 地盤も強度を調べて、必要な杭の本数・長さを設計しているのです。 そういう計算は、微分・積分などを駆使して行なっていますので膨大になります。 だから、超高層ビルじゃあなくて、通常のマンションレベルの構造設計であっても、昔は、大型コンピュータで数十時間もかけて計算を行なって、うん百ページもある設計書を作成していました。 つまりは、ニュートンさん、ライプニッツさんが生み出した、微分・積分をはじめとする数学の成果とコンピュータの計算力、それに原材料や工法の発展で超高層ビルが建ち続けているってことでしょう。 ちなみに、設計が悪いと強度が１００％以上にならず、もういちど設計修正、計算のやり直しになります。 そうなれば、設計時間が長くなりますし、コンピュータの利用料も加算されます。 なので、たとえば、構造計算の結果が９７％となっていたら、「この９７の数字を１００に編集してごまかそう」なんて 考える方も出ます。それが有名な、あねはの偽装事件となりました。
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- SPROCKETER
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地下の岩盤に杭を打ち込んで、その上に柱を立てているので地盤沈下がほとんどないのですが、地盤が脆いと地盤沈下を起こして崩壊し、ビルが倒れたり、崩れる原因になります。僅かな沈下でも壁や柱にヒビが入って表面材が脱落する事もあります。構造設計が重要でしょうね。 地盤がどの程度まで沈下するかは、あらかじめ計算してあるようで、それ以上の沈下が無ければ許可が下りるようです。建築不正が起こるのは、計算の許容範囲を偽って申請するからでしょうね。 ビルの建築設計に不安を持つよりも、地面の上に建っているだけの木造住宅の方がよっぽど危ないですよ。少しでも地盤沈下すると、壁や柱が音を立てて割れたり、破れたりします。地震で倒壊する住宅があるのは、液状化で地盤沈下する例が多いからですが、ビルの方がよっぽど安全ですよ。 ビルは横方向の力に対しては鉄骨や鉄筋で支え、縦方向の力に対してはコンクリートで支えています。材質の異なる材料を組み合わせて構造体を作る方法を複合材と言いますが、鉄筋コンクリートは典型的な例でしょうね。
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ありがとうございます。 地盤も、どの様に保障されているのか・・ 全然想像つきませんね。 想像もつかない気が遠くなる様な作業を行っているんでしょうかね・・
- ImprezaSTi
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貴方の質問を言い換えると以下です。 「富士山は3776mもあって麓には膨大な荷重が掛かっていますが、何故、変形しなのですか？」 と同じです。 建築における強度計算がちゃんと出来ておれば、不思議でも何でもありません。
お礼
ありがとうございます。 山は普通は三角錐の形状なので、理にかなっている様に思いますね。 支える下の方は大きな体積があり、上に行くほど小さな体積になっていきますよね。 やまが垂直にビルの様にたってたら不思議ですよねｗ
高さ50cm、縦横はまぁ、2cm×4cmの四角柱が有ったとします。 それを地面にぶっ刺します。 材質が木でも鉄でも、プラスチックでも自重で壊れることは無いですよね。 ちょいと中抜して、その空間にミニチュア家具を置いても平気です。 それを大きくしていっただけです。 もちろん、それをそのまま大きくすれば、材質が耐えきれなくなるでしょうが、 コンクリートと鉄の柱が50本あれば1本あたりは５００トンで済むし、 縦の圧には強い構造なのですよ。
お礼
ありがとうございます。 実際建っているので強いというのはわかるんですけどね・・。 やはり単純に1階部分が上の何万～何十万トンを背負っていると 考えるとホントカヨと思ってしまうんですｗ
お礼
ありがとうございました。 とても難しそうですね。 しかし、とても簡単なただの箱とかで、 どんな計算になってるんだか知りたい気もしました。