建築学生が学ぶ構造力学

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RCスラブ設計の実務ポイント5つ｜荷重伝達・曲げモーメント・配筋の基本

この記事の要点

RCスラブの設計は、まず荷重の流れ方向を把握することから始まります。

一方向スラブか二方向スラブかによって支配的な曲げモーメントの向きが変わり、配筋の主筋方向も変わります。

実務で5つのポイントを意識するようになってから、スラブ厚の決定や配筋検討でミスが減りました。

特に「スラブが長辺方向にはほぼ力を伝えない」という荷重伝達の特性は、初心者が混乱しやすい部分なので、計算前に図で確認する習慣をつけることをお勧めします。

自由辺のあるスラブは四辺固定版より最大応力が5倍増大するなど、支持条件の違いが設計に大きく影響する点が重要。

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梁に比べてスラブは力を多方向へ伝えることができる部材です。反力は辺で伝え、周辺の固定度が剛ならば、四辺が固定となりとても固い部材となります。


一般的にスラブ面積は15～25㎡（ｔ＝150のとき）で、真四角のスラブだとすれば5ｍ×5ｍの版が、梁もなく力を伝えられることは、中々すごいことです。


今回は、そんなスラブに関するポイント（ＴＩＰｓ）について紹介します。

１．正方形の四辺固定版の場合、Ｃは一方向梁のＣに比べ半分になる。

当ＨＰで理論式を導出しているように、スラブは２方向の梁と仮定し、中央の変位が同じ（同一変位）であることを利用して解いています。


つまり、スラブの長辺方向、短辺方向の長さが荷重の大きさに大きく影響します。正方形の場合、２方向均等に力が分担されるので、一方向梁のＣに比べ半分になります。

２．正方形の四辺固定版の場合、中央曲げはＣの66.6％程度となる。

一方向版の梁は、両端固定の中央曲げはＣの半分でした。しかし、スラブの場合、それよりもやや大きいことに注意が必要です。


Ｍ1＝1/24×ｌ＾2

Ｍ2＝1/36×ｌ＾2


です。

３．短辺と長辺の長さが２倍以上違うと、Ｍｙの値はＭｘの概ね半分となる。

短辺と長辺の長さは、スラブ応力を決める重要なファクターです。例えば、短辺と長辺で２倍スパンが異なるとｗｘは16/17倍、つまり全荷重の94％となります。


応力に着目すると、長辺方向の曲げＭｙは短辺方向の曲げＭｘの概ね半分に近づきます。


ですから、２倍以上の長辺比であれば一方向版として検討されます。短辺方向の半分程度の応力なら、計算外で鉄筋を配置すれば問題ないからです。


しかし、床荷重が大きくなると、残り5％の荷重も決して無視できないかもしれません。

４．長辺比が1.25倍のとき、Ｍｙ／Ｍｘは7割程度、1.5倍のときＭｙ／Ｍｘは6割程度となる。

３番と似た話題です。長辺比が1.25倍のとき、Ｍｙの値はＭｘの７割程度となります。1.5倍のとき、Ｍｙの値はＭｘの6割程度です。


スラブの配筋リストをみたとき、これを覚えておけば、大方の予測はつくでしょう。


例えば、スラブ長辺比が1.25倍程度であれば、ＭｘがＤ13＠200、ＭｙがＤ10Ｄ13＠200程度が妥当な配筋です（長辺方向が概ね短辺方向の７割程度の配筋）。

５．自由辺のあるスラブは、四辺固定版に比べ最大応力が５倍程度増大する。

片持ちスラブの応力が大きいことは周知の事実ですが、三辺固定版１辺自由のスラブは前社に比べ最大曲げが５倍程度大きくなります。


これは２隣辺固定他辺自由版でも同じです。つまり、三辺固定しているから・・・と過信してはいけません。


１辺でも荷重を支持していない（支点が無い）ことは大変なことだ、と改めて感じます。

混同しやすい用語

四辺固定スラブ

4辺がすべて梁や壁で支持された（固定された）スラブで、最も剛性が高く曲げ応力が小さい。

自由辺を持つスラブに対して、四辺固定スラブは支持条件が最良で、同じスパンでも厚さを薄くできる。

自由辺を持つスラブ（片持ちスラブ・三辺固定スラブ等）

1辺以上が支持されていないスラブで、自由辺付近の応力が集中し最大曲げが四辺固定の5倍程度になる場合がある。

四辺固定スラブに対して、自由辺を持つスラブは配筋量の増加や厚みアップが必要で、設計上の要注意部位となる。

試験での問われ方｜管理人の一言

建築士試験ではスラブの支持条件（四辺固定・二辺固定など）と曲げ応力・たわみの関係が出題されます。

「自由辺＝危険」と直感的に覚え、スパン・厚さ・支持条件の三者関係をセットで整理しましょう。

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意味を読んで終わりにせず、実際に理解できているかチェックしてみましょう。

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ハナダユキヒロ

この記事を書いた人

ハナダユキヒロミツメラボ

設計事務所に7年勤務。2010年より「建築学生が学ぶ構造力学」を運営（16年以上）。著書「わかる構造力学」「わかる構造力学（改訂版）」（工学社）。

わかる構造力学 わかる構造力学（改訂版）

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