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布基礎の接地圧と配筋の決め方

木造住宅には布基礎かベタ基礎がほとんどです。また鉄骨造でも、重量が軽い場合は布基礎やベタ基礎で設計します。


公共施設を設計している人は、案外布基礎の設計は初めてなんて人も多いのではないですか?


そこで今回は、布基礎の設計方法を説明します。接地圧の算定から配筋の決め方など、簡単に書いていきましょう。


布基礎とは何か?

布基礎は一言で「細長い基礎」といえます。独立基礎が正方形に近い形状ですが、この幅を狭く、長さを大きくした基礎が布基礎です。


下図をみてください。

■のマークは柱で、その下に布基礎があります。布基礎は柱幅より少し大きくて、外周部や内部の柱を受けるため、連続して配置されます。


直接基礎の中では2番目に安定した基礎といえます。1番安定した基礎がベタ基礎。これは、建物の床ごと基礎にします。建物を支える面積が大きいと考えてください。


次が布基礎です。布基礎は独立基礎と基礎梁が合体したような基礎形式です。基礎が連続して配置されるので、曲げに対しても安定感があります。


最後は独立基礎。独立基礎は柱毎に基礎を配置します。柱軸力に見合った基礎の大きさにすれば良いのですが、基礎だけでは曲げに対する安定性が期待できません。そのため一般的に独立基礎だけで成立させず、「基礎梁」を設けます。


「独立基礎+基礎梁」の組み合わせは、考えて見れば布基礎形式に近いですね。もちろん、基礎梁は接地圧を受けない、と言うことを申し添えておきます。

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布基礎の接地圧の算定方法

布基礎の接地圧を算定する前に、柱軸力を求めましょう。ざっくり説明しますが、柱軸力とは柱1本が受ける重量のこと。負担面積に応じて値は変動します。


今回は、柱軸力が既知であると仮定します。下図をみてください。下列真ん中の柱軸力が、50kNでした。



このとき布基礎の接地圧はいくらでしょうか。答えを先に言います。布基礎の接地圧は、


接地圧σ=柱軸力N/布基礎面積A


で算定されます。問題は、布基礎面積Aをどうやって計算するのか。布基礎面積Aの範囲は各柱間の負担長さ(柱間距離の1/2)と布基礎幅を乗じた値です。


斜線部で示すと下記の通りです。

例えば、50kNが作用する柱の負担面積は「赤色で示す範囲」となります。つまり、柱間距離の1/2が負担長さとなります。


実際に計算します。いま、X方向のスパンは6m、Y方向は4mスパン。布基礎幅は500mmとします。軸力Nは50kNです。布基礎面積は、


A=0.5×(6/2×2+4/2)=4u

N=50+0.5×0.5×20kN/?×8m=90

σ=90/4=22.5kN/u

です。


Nの計算で、柱軸力にくわえた数値は布基礎自重です。0.5mは布基礎幅、及び布基礎高さ、8mは赤色で示した負担長さです。


このσが布基礎の接地圧です。上記の計算をみて分かるように、布基礎の接地圧は各柱、柱に対する布基礎面積によって変わります。


最も大きくなる接地圧は、軸力最大の箇所か、布基礎面積最小、あるいはその中間と、3カ所くらいは計算しましょう。

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