布基礎の接地圧と配筋の決め方
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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、接地圧の算定から配筋の決め方について説明します。※接地圧の意味、各基礎の特徴は下記が参考になります。
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
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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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。
※各基礎の特徴は、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
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）＝4㎡
Ｎ＝50+0.5×0.5×20ｋＮ／m3×8ｍ＝90
σ＝90／4＝22.5ｋＮ／㎡
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。
下記も併せて参考にしてくださいね。
布基礎の配筋基準は？1分でわかる基準、配筋、ベタ基礎の配筋、建築基準法との関係
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