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半剛接合とは?1分でわかる意味、計算、鉄骨造、杭頭との関係

半剛接合とは、剛接合とピン接合の中間的な接合です。剛接合は、回転に対して固定ですが(回転しない)、半剛接合は回転に対して抵抗するものの、回転はします。今回は、半剛接合の意味、計算法、鉄骨造、杭頭との関係について説明します。剛接合、ピン接合については下記の記事が参考になります。

剛接合とピン接合の意味と、納まりと構造性能の違い

半剛接合とは?

半剛接合とは、剛接合とピン接合の中間的な接合です。下記に剛接合、ピン接合、半剛接合を整理しました。


下図をみてください。剛接合、半剛接合、ピン接合の、回転に対する抵抗性を示しました。

半剛接合と回転

回転に対する抵抗を示す値を、「バネ定数」や「回転バネ」、「固定度」といいます。剛接合は、回転に対するバネ定数が無限大といえます。一方、ピン接合はバネ定数が0(ゼロ)です。半剛接合は、無限と0の中間なので、具体的な数値がはいります。

半剛接合の計算と実例(鉄骨、杭頭との関係)

半剛接合を用いた計算は、実際の設計で使います。下記に実例を示しました。


鉄骨造の露出柱脚は、アンカーボルトおよびベースプレートで基礎構造に緊結合されています。回転に対する抵抗性は低いものの、0では無いです。よって現在は、露出柱脚のバネを考慮した設計が普通です。


回転バネを考慮すると、柱脚には曲げモーメントが生じます。この曲げモーメントを、アンカーボルトなどで負担します。


杭頭は普通、「固定(剛)」として設計します。ただ、場合により半剛接合やピン接合とする設計法もあります。


上記以外でも、詳細な応力を知りたいとき(実状に即したモデル化をしたいとき)は、接合部などに回転バネを考慮した構造解析を行います。


例えば、トラス部材の接合部、鉄骨小梁の接合部など、ピン接合でモデル化している部分も実際には「半剛接合」です。

まとめ

今回は半剛接合について説明しました。意味が理解頂けたと思います。半剛接合は、剛接合とピン接合の中間的な接合と覚えてください。半剛接合は「回転に抵抗するが、回転はする」とイメージしてくださいね。剛接合とピン接合も併せて覚えましょう。

剛接合とピン接合の意味と、納まりと構造性能の違い

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