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・曲げを受ける独立基礎の設計 その1

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。



・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。



・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。

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。

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・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。



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。



いかがでしたか?

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。

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