原題は『Design of a Steel Railroad Warehouse』、著者は Louis Liston Tallyn です。
　例によって、プロジェクト・グーテンベルグさまに感謝いたします。
　図版は省略しました。
　以下、本篇です。（ノー・チェックです）

*** プロジェクト GUTENBERG 電子書籍 鉄鋼鉄道倉庫の設計の開始 ***
鋼鉄鉄道倉庫
の設計
による
ルイス・リストン・タリン
論文
のために
理学士の学位
で
土木工学
工学部
イリノイ大学
1901
イリノイ大学
1901年5月29日
これは私の指導の下で作成された論文が
ルイス・リストン・タリン
鉄鋼鉄道倉庫の設計
学位取得要件のこの部分を満たしていると私は承認します
土木工学の理学士号。
アイラ・O・ベイカー
土木工学科長。
鋼鉄鉄道倉庫の設計
1
導入
論文のテーマを選ぶにあたり、大学での教育後の仕事で実際に役立つものを選ぶよう努めました。ニューオーリンズにあるイリノイ・セントラル鉄道の鉄製鉄道倉庫の設計について発表することにしました。鉄道工事に強い関心があり、それを専門にしたいと考えているからです。また、倉庫の設計はこれまであまり注目されてこなかったという理由もありますが、何よりも、このテーマを綿密に研究することで鉄骨構造工事に関する知識が得られると考えたからです。

鉄道倉庫の設計に適用される原則
ほぼすべての鉄道倉庫は木造で、 2しかし、今日倉庫を建てる場合、小規模な建物や木材が非常に安価な地域を除けば、木造倉庫は検討されないことは間違いありません。現在、このような構造物に最も理想的な材料は鋼鉄であるように思われます。鋼鉄が使用されるようになったのは、木材価格の上昇と構造用鋼鉄の価格低下によるもので、これにより、10年前よりもはるかに強固で、見た目も美しく、経済的な構造物を建てることが可能になりました。

鋼構造の場合、数インチの沈下は部材がたわみによって新たな状況に適応するため、その効率を少しも損なうことはありません。この鋼構造の特性は、基礎が多かれ少なかれ飽和した土壌に設置される場合に非常に有利です。 3海や大きな川の近くなど、水の多い場所では、レンガや石造りの基礎の上に建物を建てると、ひび割れが生じる可能性が高くなります。

過去15年間の大型貨物倉庫は、一般的に木製の骨組みにシースまたは波形鉄板を張り、木製または複合屋根トラスに砂利、ブリキ、鉄、あるいは耐火性があるとされる特許取得済みのルーフィングフェルトを張って建設されてきた。建設費を安く抑えるため、平らな屋根がしばしば用いられるが、この形式の屋根を完全に防水するのは非常に難しい。また、波形鉄板を屋根に使うと、風が雨水を鉄板の下に吹き上げる傾向がある。塩水に近い建物にブリキや鉄板を使うと急速に劣化するため、砂利屋根の方がはるかに良いと言われているが、鉄板やブリキを適切な状態に保つことができれば、 4塗装されていれば、そのような損傷を受ける危険性はほとんどありません。屋根にブリキや波形鉄板を使用する場合、トラスは砂利を使用する場合よりもはるかに軽量に構築できます。

貨物倉庫は、イリノイ州カイロにあるイリノイ・セントラル社のバナナ倉庫のように、非常に長く建設されることが多い。他の長い倉庫と同様に、ここでも線路上に停車する列車の長さが長すぎるため、「バナナハンド」の作業はしばしば中断される。また、列車が連続して車両を積み込むことで編成されている場合、車両は推奨されるよりも長く停車させられることがある。倉庫の長さはおそらく1500フィートが妥当だろう。貨物倉庫の幅はおそらく200フィートを超えてはならない。そうでないと、車両から直接船に積み込まれる貨物はトラックで遠くまで運ばなければならないからである。一方、荷物コンベアが使用される場合、これはあまり問題にならない。幅の広い 5倉庫は同じ建設費でより大きな床面積を確保できます。大量の貨物を車から船舶に直接積み込む場合は、貨物倉庫と埠頭の間に線路を敷設するのが良いでしょう。しかし、ほとんどの埠頭では、スペースが極めて貴重でない限り、そのような貨物は倉庫とは別の埠頭で取り扱われます。

地上スペースが貴重な場所では、2階建ての倉庫が増築されます。これにより、長期間保管する貨物を邪魔にならない場所に保管できるスペースが確保されます。バレルエレベーターや小包用エレベーターの価値が十分に認識されれば、2階建て倉庫は現在よりも多く建設されるようになるでしょう。

貨物の出し入れのため、建物の側面には間隔をあけてドアが設置されています。ドアが近すぎると、通路が多くのスペースを占有し、 6貨物の保管には役に立たない。一方、ドア間の距離が長いと、船舶のバースの数は減少する。平屋建ての倉庫では、建物の側面の窓は通常省略され、採光と換気は屋根の天窓、あるいはドアの上の欄間からのみ確保される。二階建ての建物では、地上空間全体を保管スペースとして活用するために、上階が線路ピットを越えて延長されることが多く、その場合、下階の側面に窓を設ける必要がある。この場合、窓は建物の側面に積み上げられた貨物で遮られないように高く設定する必要がある。より良い設計は線路ピット上の床を省略することであり、これにより保管スペースは減少するが、下階に十分な採光と換気が確保され、コストのかかる 7線路坑道上の桁工事。

いくつかの倉庫の説明
提案設計の詳細を検討する前に、いくつかの鉄道倉庫について簡単に説明します。これらは全て臨海倉庫ではありませんが、現在の実例の良い例です。説明は鉄道会社から送付された設計図に基づいています。

ミシガン州グランドラピッズにあるミシガン・セントラル貨物ハウス。この建物は1階建てで、長さ480フィート、幅48フィート、側面は亜鉛メッキ鋼板で覆われ、屋根はブリキ葺きです。建物の有効高は11フィート9インチ（約3.3メートル）です。屋根の寸法は15.5フィート×16フィート（約4.7メートル×4.8メートル）。12インチ×12インチ（約3.7メートル×3.7メートル）の木製柱は、4フィート四方の石造りの土台に支えられており、地面からの深さは8.5フィート（約2.4メートル）です。北端の36フィート（約10メートル）は2階建てで、2階は事務所やトイレなどに使用されています。 8この倉庫の奇妙な点は、連続ドア システムと呼ばれるものが備わっており、建物の側面のどの場所にでも開口部を設けることができることです。

ユニオン・パシフィック鉄道標準規格。この鉄道の標準的な貨物駅舎は、石灰モルタルで覆ったレンガ造りの平屋建てです。基礎はセメントモルタルで覆った砕石です。地上部分は、1/4インチの目地を持つ石積みです。石積みは垂木の間の屋根板の裏側まで積み上げられています。戸口枠は鋳鉄製の柱で作られ、その上に鋳鉄製の仕切り板が付いた2本の9インチI型梁が架けられ、その上に壁が屋根まで続いています。事務所部分の壁は、3/4インチ×1/2インチの下地材で覆われています。建物は、複合ルーフィングフェルトで覆われています。

シカゴ セントポール ミネアポリス＆オマハ 9鉄道。アルエズ湾ドックの倉庫は、長さ1500フィート、幅80フィートです。側面は24番波形鉄板で覆われ、屋根はブリキです。建物全体は10インチのオーク材の杭の上に築かれていますが、湾側の15フィート部分は12×12インチの枠組の上に築かれています。倉庫の扉のすぐ内側には、西側、つまり受入プラットフォームに3台、東側、つまり搬出側に3台、合計6台のプラットフォーム計量器が設置されています。扉はホワイトパイン材の枠に26番波形鉄板が張られています。

ダルースの同じ道路沿いにある倉庫も、基本的には同じタイプですが、主な違いは、桟橋の側面に可動式の傾斜路または通路が設けられ、水位の上昇と下降に合わせて調整できることです。これらの倉庫に使用されている主な材料は、 10建物の主材はクレオソート処理されたイエローパイン材で、キャップとストリンガーは12×12インチ、柱は10×10インチです。屋根のトラスはホワイトパイン材です。

アッチソン・トピカ・アンド・サンタフェ鉄道。この鉄道の貨物駅舎は、シカゴ・セントポール・ミネアポリス・アンド・オマハ鉄道のものとほぼ同じですが、建物の外観により多くの工夫が凝らされています。

モービル・アンド・オハイオ鉄道。この鉄道の標準的な貨物駅舎は、長さ560フィート（約160メートル）、幅80フィート（約24メートル）の2階建て木造建築で、外側は亜鉛メッキ鋼板で覆われ、屋根は合成ルーフィングフェルトで覆われています。線路は2本あり、1本は側面近く、もう1本は中央にあります。前者は保管を必要としない貨物用です。鉄製の梁と桁を使用することで、2階の床は途切れることなく続いています。 11線路坑道を横切って、荷物用エレベーターで上階と貨物を輸送します。

作家のデザイン
倉庫の建設地は、ルイジアナ州ニューオーリンズ、スタイヴェサント・ドックとして知られる湾に面したイリノイ・セントラル鉄道の敷地内に決定しました。しかし、この設計は、鉄道から大量の重量貨物を水上輸送用に受け入れる、あるいはその逆の輸送形態をとる沿岸の町であればどこでも適応可能です。また、多少の工夫をすれば内陸の町にも適しているかもしれません。

倉庫の長さは600フィートです。この長さは、その用途に利用できる埠頭の長さを表すため選ばれました。建物の幅は148フィートで、そのうち中央の20フィートには、中心から中心まで15フィートの間隔で2本の線路が設けられ、これにより十分な通路が確保されます。 12線路と床の間、また床と線路の間にも隙間が生じます。

荷重。倉庫の規模が決まったら、次に考慮すべき適切な床荷重を選定します。これは、想定される貨物の種類と保管方法によって異なります。貨物へのアクセスを容易にするために、通路は貨物内に残されることが多いため、積載量に多少の違いが生じます。しかし、通路は将来的に省略される可能性が高いため、単位荷重は安全を重視し、あらゆる不測の事態に対応できるように設定する必要があります。この設計では、上階と下階の両方で1平方フィートあたり250ポンドの荷重を想定していますが、鉄鉱石や鉛などは保管しないため、これで十分だと考えられます。

上階の支持柱は、建物の長手方向に20フィート、下方向に15フィートの間隔で設置されます。 13反対方向には、桁は建物の長手方向と平行に走るため、桁の長さは20フィート、根太の長さは15フィートとなる。桁の経済的な長さは20フィートよりやや短いが、柱の間隔をこのようにすることで、より広い空間が得られるため、検討に値する。

屋根トラス。屋根にかかる垂直荷重は、水平投影面積1平方フィートあたり35ポンドと想定されます。このうち20ポンドは屋根自体の重量を、15ポンドは風による荷重を負担するものとします。風の水平方向の影響は、垂直投影面積1平方フィートあたり30ポンドと想定されます。当初の設計では、フィンク・トラス1本で60フィートのスパンを確保する予定でしたが、トラス部材の重量が大きくなりすぎたため、トラスのスパンは30フィートに短縮され、2階から柱が突き出て、トラスの一端を支えることになりました。 14トラス。

トラスの立面図は、図版III（23ページ）を参照してください。トラスの各部材の応力は、図解によって求められました。多くの場合、応力は2×2インチのアングル材で安全に支えられる値よりも小さいことが分かりましたが、リベット留めのため、より小さな断面を使用できませんでした。トラスの詳細については、図版III（23ページ）を参照してください。

垂木。垂木は7フィート間隔で設置され、スパンは20フィートです。そのため、かなり重い垂木が必要となり、長さの関係で多少のたわみが生じますが、これは全く問題ではありません。5インチ、9ポンドのチャンネルを使用し、これに釘をボルトで固定します。

屋根の覆い。垂木の上には、1.5インチの薄いシースが敷かれ、錫で覆われます。錫は波形鉄板よりも優先的に使用されます。これは、完全に接合できるように溶接できるからです。 15防水。下地のエンジンからの火花が木材に引火するのを防ぐため、外装の裏側にはアスベストの層が釘付けされる。

床材。上階の床材は、厚さ7.6cmのよく乾燥させたロングリーフイエローパイン材を使用し、角目地で敷きます。床は4フィートのスパンで必要な荷重を安全に支えることができるため、根太の中心間隔は4フィートとします。根太は桁で支えられ、桁は柱で支えられます。根太は15インチ（約38cm）、42ポンド（約16kg）のI型梁、桁は20インチ（約50cm）、65ポンド（約28kg）のI型梁を使用します。

柱。設計する柱は2本のみです。1本は屋根の一部のみを支える柱、もう1本は柱と上階の荷重を支える柱です。最初の柱は図版III（23ページ）のA 、2本目の柱はBで示されています。

列A. 重量による荷重 16トラス、風、雪の重量は24000ポンドです。3½×2½×の4つの角度で構成された柱は3
161 × 1/2 インチおよび 2 × 1/2 インチのレースが使用されます。断面は図に示されています 。軸 AB の周りの慣性モーメント = 20.4 × 4 = 81.6 インチ、断面の重心から最端の繊維までの距離 C = 4 です。屋根の風によって発生する曲げモーメント M = 1,442,000 インチポンド。これらの値を式 M = SI ÷ C に代入して S について解くと、7100 ポンド/平方インチという値が得られます。トラスの重量による 1 平方インチあたりの応力 = 3300 ポンド。したがって、総応力 = 7100 + 3300 = 10400 ポンド/平方インチです。許容応力 = 16000 – (45lv
​）。lv
​= 13.7。したがって、許容応力は1平方インチあたり11400ポンドとなります。

柱B。柱Aによる自重は12トン、2階からの荷重は41.5トンで、合計53.5トンになります。柱の長さは12フィートです。 174 本の 3 × ½ インチの Z バーを組み合せた柱を考えてみましょう。床上の風上側にかかる風圧の半分は屋根と横のブレースによって建物の風下側の柱に伝わり、残りの半分は風上側の柱によって直接支えられます。10 本の柱が耐える風圧は 46 × 30 × 20 = 27,600 ポンドです。柱は土台に固定されているため、風のモーメントの合計は 27,600 × 12 × 6 = 1,987,200 インチ・ポンドで、1 本の柱が耐えるモーメントは 198,720 インチ・ポンドです。この柱の I ÷ C は 35.1 です。式 M = SI ÷ C に代入すると、S は 1 平方インチあたり約 2,300 ポンドとなります。柱の面積は 9.31 平方インチです。そして、死荷重による柱の応力は、83000 ÷ 9.31 = 8900 ポンド/平方インチとなります。

他の柱にかかる応力はこの柱よりも小さくなりますが、このセクションは下階の柱全体に使用されます。

風防。 18設計部材AD（図版III、 23ページ参照）について説明します。伝達される風圧は4800ポンドです。傾斜角の正割は1.06です。したがって、ADの応力は4800 × 1.06 = 5100ポンドとなります。直径3/4インチの丸棒を使用します。

同様に、メンバー CE、EF、および FG のサイズも決定されます。

基礎。柱の最大荷重は約55トンです。FJルウェリンによる実験（エンジニアリング・ニュース、1899年5月11日）によると、ニューオーリンズの土壌の安全な荷重は1平方フィートあたり約700ポンドに過ぎないことから、基礎は杭打ちで構築されます。各柱の支持には9本の杭が使用されます。荷重を安全に支えるために必要な杭の深さは、いくつかの試験杭を打ち込み、エンジニアリング・ニュースの公式（ベイカーズ・メーソンリー・コンストラクション、245ページ）P′ = 2Wh ÷ d + 1を用いて算出されます。ここで、P′ = 安全な荷重（トン）、d = 1/2Wh = … 19杭は良質の柾目のホワイトオーク材を使用し、打ち込む前に樹皮をすべて剥ぎます。上端の高さが15インチ未満の杭は使用しません。杭は中心から中心まで3フィートの間隔で配置します。基礎の詳細図は図版III、23ページに掲載されています。基礎に使用するコンクリートは、ルイビルナチュラルセメント1、2.5インチのリングを通過するように砕いた砂岩4の割合で混合し、1/2インチのリングを通過した部分はふるいにかけます。コンクリートの圧縮強度は1平方フィートあたり10トンと想定し、柱を支える鋳鉄製の土台の面積は55÷10=5.5平方フィートとなります。土台は30インチ四方を使用します。

1階は基礎と同じ6インチのコンクリートで作られる。 20地面に直接置きます。その上に、1.5cm厚のポートランドセメントを塗布し、床面を平らにします。

結論
筆者は、コーニス、溝、窓枠などの詳細を扱っていないことに気づいていますが、時間の都合上、デザインをこれ以上詳しく説明することはできません。

21
プレートI

22
プレートII

23
プレートIII

転写者のメモ
印刷上の誤りやスペルのバリエーションを静かに修正しました。
古風、非標準、不確かな綴りは印刷されたまま残されています。
*** プロジェクト グーテンベルク 電子書籍 鉄鋼鉄道倉庫の設計終了 ***
　《完》