偏心モーメントとは？意味・計算式と基礎・柱脚設計への影響（荷重偏心と曲げの関係）

この記事の要点

荷重が部材の中心軸からずれて作用すると、曲げ力——偏心モーメント——が生じる。

基礎フーチングや柱脚の設計でよく出てくる概念だ。

偏心量と発生モーメントの計算式と、基礎設計への具体的な影響を整理する。

この記事では、偏心モーメントとは何か、偏心モーメントの単位は何か、偏心モーメントはどう計算するのかを整理します。

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偏心モーメントは、部材の芯（中心）と、荷重芯が偏心することで生じる曲げモーメントです。

柱、基礎など偏心モーメントを考慮して設計を行います。

今回は、偏心モーメントの意味、単位、計算法、基礎との関係について説明します。

※柱に作用する偏心モーメントと応力度の関係は下記の記事が参考になります。

偏心モーメントとは？

偏心モーメントは、部材芯と荷重芯が偏心することで生じる曲げモーメントです。下図を見てください。柱に作用する軸力が、柱芯とずれています。この偏心分だけ、曲げモーメントが柱に作用します。

柱の偏心曲げ

柱の偏心曲げと応力度の算定は下記が参考になります。

構造設計では、偏心モーメントが生じないよう荷重点や部材の配置を考えます。

また、鉄骨ブレースはブレース芯とガセットプレートの芯が偏心しています。ブレースに引張力が作用したとき偏心モーメントが生じます。偏心モーメントに対して部材、接合部などが問題ないか確認しましょう。

偏心モーメントの単位は「kNm」、「Nm」が基本です。外力としてのモーメントや、曲げモーメントと同様の単位ですね。

柱に作用する偏心モーメントを計算しましょう。下図を見てください。600角の柱に荷重が作用しています。このときの、偏心モーメントを算出してください。

偏心モーメント

柱芯は、600／2＝300です。荷重点は柱面から200の位置なので、偏心距離は

e＝300－200＝100

です。荷重は10kNなので、偏心モーメントは、

M＝10×100／1000＝1.0kNm

でした。上記の偏心モーメントおよび圧縮力を考慮して断面査定します。断面算定および応力度の算定は下記の記事が参考になります。

建物の基礎には、「偏心基礎」があります。偏心基礎は、隣地や道路との関係が厳しいため、柱芯と基礎芯をずらした基礎です。

柱芯と基礎芯が偏心した分、偏心モーメントが生じます。詳細は下記が参考になります。

混同しやすい用語

偏心モーメントと偏心荷重

偏心荷重とは、部材の中心軸からずれた位置に作用する荷重です。

偏心モーメントは、この偏心荷重によって生じる曲げモーメントのことです。

荷重そのものと、それによって生じるモーメントを区別しましょう。

偏心基礎と直接基礎

直接基礎とは、地盤に直接設ける基礎の総称です。

偏心基礎はその一種で、柱芯と基礎芯がずれた基礎のことを指します。

偏心基礎では偏心モーメントが生じるため、接地圧の検討が必要です。

偏心モーメントを整理した表を示します。