鋼構造物の設計基準に関する最新の比較

成長する産業とともに、建設物はその安全性と耐久性を確保するために品質基準を満たすことが義務付けられています。プロジェクトにおいて、各カテゴリーは異なる評価基準を持ちます。以下の記事では、BMB Steelが鋼構造の設計基準の最新の比較の概要を紹介します。

1. 鋼構造の設計基準の特徴

1.1 ベトナムの鋼構造設計基準の特徴

ベトナムの鋼構造設計基準である TCVN 5575:2012 はロシアの規格に由来しています。ベトナムの基準では、すべての設計・施工手順において、方法論および安全係数（SF）の適用が義務付けられています：

• 荷重に対する安全係数
• 建設プロセスで使用される材料の安全係数
• 作業環境における安全係数（職業安全衛生、OSH）

したがって、ベトナムの鋼構造基準は剛性に重点を置き、 鋼構造は過度に変形してはいけません。

計算強度については、TCVNでは、計算強度は次の式で計算されます：基準強度/材料安全係数。

推定荷重に関しては、次の式で計算されます：基準荷重 * 荷重確実性係数。

ベトナムの鋼構造設計基準に従い、2737号：1995は鋼構造の推定荷重として使用されます。風荷重の速度は、3秒間で測定され、20年の期間で評価されます。

ベトナムの風圧係数は風速ではなく風圧によって計算されます。風洞モデルの圧力測定結果によって決定され、立方体の物体に適用できます。

1.2 アメリカ AISC 89 / ASD 基準に基づく鋼構造設計の特徴

ベトナムの設計基準とは別に、アメリカの鋼構造設計基準は多くの施工業者によって広く採用されています。アメリカ基準の特徴は、2種類の計算方法 を適用する点にあります：

• 方法1：許容強度設計（ASD）および荷重係数に従って：したがって、ひずみは許容応力を超えてはいけない = 降伏応力*(0.6 -> 0.67)
• 方法2：荷重および耐荷重係数設計（LRFD）に従って：荷重は1.2->1.6の係数で倍増され、耐荷重係数は0.75->0.9で倍増され、主応力は降伏強度です。

Ft, Fy, Fbの関係：引張時、許容応力Ft = 0.6Fyの値（Fy：鋼の降伏強度）。圧縮時は= Fy x 縦フレックス係数。曲げ構造の限界値（Fb）の値は0.6-0.67Fyから得られます。

内部力の値：標準荷重によって引き起こされるM,N,Q、過負荷係数はありません。ただし、内部力を決定するための式には荷重の組合せが含まれます。

断面：米国基準に対する仮定面積は3つの部分に分けられます。固体断面、薄い断面、非固体断面。固体断面積の計算では、材料の許容効率がすでに使い果たされています。非固体断面積の計算では、材料の許容応力を低下させる必要があります。薄い断面と同様に、さらなる削減が必要です。

1.3 ヨーロッパ基準（Eurocode 3）に基づく鋼構造設計の特徴

ヨーロッパの鋼構造設計基準は、限界状態設計（Limit State Design） に基づき、耐荷性能（Ultimate Limit State, ULS）および使用限界（Serviceability Limit State, SLS）を考慮して計算されます。限界応力は、降伏強度に対して複数の係数を乗じて算出されます。

断面：薄さ（幅/厚さ）に基づいて複数の等級に分けられます。厚さレベルが1および2はより高いストレスがかかります。レベル3.4は薄いため、局所的な安定性を失いやすいです。これはベトナム基準＆アメリカ基準のLRFDに類似しています。このように、断面は固体断面、非固体断面、塑性断面、薄い断面の4タイプに分かれます。

荷重：BS 6399に基づき、床荷重、風荷重、雪荷重を考慮する必要があります。

風荷重の注意事項：

• 風荷重圧は風速から計算され、地形、建物の種類などを考慮します。
• 風荷重の空力係数は、建物内部の負の圧力を含める必要があります。最も危険な係数値が計算に選ばれるべきです。BS 6399は、1時間の平均風速を50年の期間で使用しています。また、イギリス基準もCP3を使用し、3秒間で測定された風速を50年の期間で使用します。

許容変位（変形制限）：
許容変位は、使用荷重（ライブロード）に基づく最大変位として算定され、過負荷係数は考慮されません。より大きな変形は、TCVN の規定に従って許容されます。
例：

• 天井支持梁： L/360L/360L/360 （TCVN: L/400L/400L/400）
• 補助梁： L/200L/200L/200 （TCVN: L/240L/240L/240）

なお、許容変位の計算にはライブロードのみを用い、TCVNの全荷重基準とは区別されます。

安全係数： BS 6399 では、荷重の種類ごとに異なる安全係数が適用されます。

• 死荷重（HSAT）：1.4 （TCVN: 1.2）
• 活荷重：1.6 （TCVN: 1.2 または 1.3）
• 風荷重：1.4 （TCVN: 1.2）

材料に対する安全係数は、計算中に調整され、通常 1 に設定されます。TCVN に従う場合、鋼材の種類に応じて材料安全係数は 1.05～1.1 が適用されます。 なお、BS では建物の機能や構造の作業係数に対する安全係数は設けられていませんが、TCVN ではこれを考慮しています。

BSのHSATがTCVNと比較された場合、ベトナムのHSATはBSよりも小さくなります。したがって、同じ鋼材料で同じ名目荷重を支える場合、TCVNに従った構造はより少ない材料を必要とします。

2. 各国の設計荷重基準

各国の設計荷重には特定の基準があります。ここではいくつかの代表的な国の設計荷重基準を示します：

• ベトナム：TCVN 2737:1995：荷重と衝撃、設計基準。
• アメリカ：MBMA 2002；UBC 97；IBC 2006。
• イギリス：BS 6399：パート2：1997：建物のための荷重：パート2：風荷重の実施基準、BS 6399：パート1：1984、建物の設計荷重、パート1、死荷重および印象荷重の実施基準。
• ヨーロッパ：EN 1991-1-4:2005 A1：構造に対する作用。
• オーストラリア：AS/NZS 1170.1:2002：オーストラリア/ニュージーランドの死荷重、ライブ荷重およびその他の荷重に関する基準；AS/NZS 1170.2:2011：オーストラリア/ニュージーランドの風荷重に関する基準

設計荷重は、構造の外的要因（施工現場の影響、気候の影響など）に基づいて決定されます。各国にはそれぞれの基準がありますが、安全を確保し、エラーや危険の発生を予測するために最も基本的な原則を適用することが推奨されます。

3. 現在の鋼構造設計評価基準の比較

鋼構造設計の現在の評価基準は、各国の鋼構造設計基準に依存しています。これに基づいて、評価に適用できる基準を使用することができます。

• ベトナムは5575:2012に基づいています：鋼構造 – 安全のための設計基準。
• アメリカはAISC-89に基づいています：アメリカ鋼構造協会は弾性と材料の機能に重点を置いています。
• イギリス：BS 5950：パート1：1990：イギリス基準：建物の鋼構造利用：イギリス基準。
• ヨーロッパ：EN 1993-1-1：欧州標準 – 鋼構造設計：この基準は多くの建設プロジェクトで広く使用されており、適切な調査、安全性レベルなどの要素を強調しています。
• オーストラリア：AS 4100-1998：鋼構造に関するオーストラリア基準、AS 4600:1996、オーストラリア/ニュージーランド基準、銅被覆鋼構造。

一般に、鋼構造設計が保証されているかどうかを評価するためには、構造が設計される前と設計プロセス中に、能力、安全基準、および荷重能力を評価することが不可欠です。鋼構造の設計プロセス。

現在、鋼構造設計は各国の基準に基づくだけでなく、プレハブ建物—鋼構造を使用して時間とコストを最適化する施工方式において重要な役割を果たします。プレハブ建物は、ベトナムのTCVN 5575:2012やヨーロッパのEN1993-1-1などの国際基準に準拠し、耐荷重要件を満たさなければならず、安心と耐久性を確保する必要があります。適切な鋼構造設計基準の選択は、プレハブ鋼建物の建設において重要な要素であり、投資家のために品質とコストの最適化を保証します。

4. 鋼構造設計基準を適用する際の注意点

投資家は、鋼構造製作に適した基準を選択し、正確さ、品質、プロジェクトの安全性を確保する必要があります：

• 財政：予算に見合ったプロジェクトへ投資する。
• 建物の環境：他の基準も適用するようにする。
• 計画と施工環境を慎重に調査する：施工において、すべての要素を同期させることが不可欠です。
• 異なる基準を組み合わせないでください。それが起こると、プロジェクトはもう統一されず、安全ではなくなります。

上記の記事では、BMB Steelが最新の鋼構造設計基準の比較を共有しました。この情報をもとに、オーナーや請負業者が自分のプロジェクトに適した基準を選ぶことができることを願っています。