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曲げを受ける独立基礎の設計 その１
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地中梁が付かない独立基礎は計算が面倒、ということを説明しました。しかし小さい物件は地中梁を付けるのが勿体ない。地中梁を無くす場合もあります。
こんなとき、地震時に作用する柱脚曲げは独立基礎で処理し地盤に応力を伝達します。今回は、曲げを受ける独立基礎の設計を２パターン紹介しましょう。
※独立基礎の特徴は下記をご覧ください。
布基礎と独立基礎、ベタ基礎の違いと、本当に伝えたい各基礎の特徴
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ＲＣ規準の方法
建築学会が発行しているＲＣ規準に書いてある方法です。曲げモーメントＭと反力Ｎの関係から簡便に求める方法です。
ＲＣ規準（鉄筋コンクリート構造計算規準）の詳細は下記が参考になります。
応力を整理する
なぜ両者は違う基礎でしょうか？それは『独立基礎には地中梁が取りつくから』です。これは構造的に、大きな意味をもちます。※地中梁の意味は下記をご覧ください。
まず、応力を整理します。計算に必要な応力は下記の通り。
長期時支点反力 ＮＬ
地震時支点反力 ＮＥ
長期時柱脚曲げ ＭＬ
地震時柱脚曲げ ＭＥ
以上より、短期時の応力は下記の通り。
短期支点反力 Ｎｓ＝ＮＬ+ＮＥ
短期柱脚曲げ Ｍｓ＝ＭＬ+ＭＥ
このように応力が整理できました。実際の数値を上式に当てはめましょう。
偏心距離eを求める
偏心距離を算定します。この目的は、次項目の『e／Ｌを算定したい』からです。eの算定は簡単。
e＝Ｍ／Ｎ
で算定できます。曲げモーメントは『力×距離』です。独立基礎に作用する曲げモーメントと反力の関係から、偏心距離が分かるのです。
偏心距離の意味は下記が参考になります。
e／Ｌを求める
e／Ｌという数値に意味はありません。しかし、偏心距離と基礎のせいを比率にすることで定性的な判断が可能です。e／Ｌは偏心距離を基礎せいＬで除した値です。
図表でαを読み取る
ＲＣ規準にはe／Ｌとαの計算図表が添付してあります。αとは曲げモーメントと軸力に応じて変動する係数です。e／Ｌを求めれば、αは横線から読み取るだけ。簡単ですね。
接地圧の算定。αＮ／Ａ
最後は接地圧の算定です。接地圧とは柱軸力に対する反力分布のこと。曲げを受ける基礎の接地圧は、
σ＝αＮｓ／Ａ
となります。接地圧の意味は下記を参考にしてください。
接地圧とは？1分でわかる意味、単位、基礎、計算式との関係、地反力との違い
まとめ
意外と簡単に算定できましたね？αを掛けている分、σが結構大きくなったと思います。あとは接地圧＜地耐力の関係になるように基礎面積を大きくしましょう。下記も併せて学習しましょうね。
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- 名前 ハナダユキヒロ/MITUME lab主宰.（筆者のコラムはこちら）
- 2010年 弊サイトを開設
- 2010～2017年 国立大学大学院修了
- 2017年12月に当HPが書籍化。
- 「わかる構造力学」
- 2022年4月に「わかる構造力学」の改訂版出版。
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