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柱脚の種類は?1分でわかる種類と意味、鉄骨と基礎、アンカーボルト、ベースプレートの関係

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柱脚は「露出柱脚(ろしゅつちゅうきゃく)」「根巻き柱脚(ねまきちゅうきゃく)」「埋込柱脚(うめこみちゅうきゃく)」の3種類に分けられます。

露出柱脚

根巻き柱脚

埋込柱脚

鉄骨造(S造)では、鉄骨柱、梁以上に「柱脚の設計」に注意が必要です。柱脚は、鉄骨とRCの接合部であり異なる構造間による力の伝達を処理します。鉄骨造(S造)の設計の難しさの1つです。


今回は柱脚の種類と意味、鉄骨と基礎の関係、ベースプレートとアンカーボルトについて説明します。各柱脚の詳細は下記が参考になります。

露出柱脚とは何か?

根巻き柱脚の検討方法について

ベースプレートとは?1分でわかる意味、鉄骨柱、基礎との関係、設計法

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露出柱脚(ろしゅつちゅうきゃく)

鉄骨柱をベースプレートと溶接し、基礎柱(梁)の天端にアンカーボルトを打ち接合します。構造計算上のモデル化としては柱脚をピンとします。露出柱脚に使用するアンカーボルトの本数は少なく簡易に止めます。


回転剛性は低くなるため、上部構造の変形も大きく成りやすく、柱頭のモーメントも大きくなります。それに見合った上部構造の鉄骨部材が必要です。


下図が露出柱脚です。


露出柱脚


アンカーボルトの意味、露出柱脚の検討方法は下記が参考になります。

アンカーボルトってなに?アンカーボルトの目的と規格、サイズ、種類

露出柱脚とは何か?

根巻き柱脚(ねまきちゅうきゃく)

根巻き柱脚は、鉄骨柱を鉄筋コンクリート柱で被覆した柱脚です。


根巻き柱脚


基礎(基礎梁)の天端にアンカーボルトを打ち、柱径の2.5倍の長さのRC柱を立ち上げます。そうすることで、柱脚の剛性を高めることができます。回転剛性が高くなるので、柱脚に作用する曲げモーメントが大きくなります。その分、柱頭の曲げモーメントが小さくなるため、上部構造の鉄骨部材が小さくなります。


ただし、根巻柱脚はS柱とRC柱の接合部分による力の伝達が複雑になるため慎重な設計が必要です。


根巻柱脚の検討方法は下記が参考になります。

根巻き柱脚の検討方法について

埋込み柱脚(うめこみちゅうきゃく)

鉄骨柱を基礎に埋め込んだ柱脚です。


埋込柱脚


基礎部分まで鉄骨柱を埋め込むことで、柱脚を固定端とすることができます。そのため、柱脚に作用する曲げモーメントが大きくなりますが、上部構造の変形が抑えられます。また、根巻き柱脚よりも上部構造の鉄骨部材が小さい断面とすることが可能です。

柱脚と鉄骨、基礎の関係

鉄骨造の基礎は「鉄筋コンクリート製」です。一方、柱は鉄骨製です。つまり鉄骨柱と基礎の接合は「異なる材料の接合」になります。柱脚は、柱や梁などの主部材以上に大切な部分だと覚えておきましょう。

柱脚とアンカーボルト、ベースプレートの関係

柱脚を構成する大切な部材に「アンカーボルト」と「ベースプレート」があります。アンカーボルトは鉄骨柱と基礎を接合するボルトです。また、ベースプレートは鉄骨柱の力を基礎(基礎柱)へ適切に伝達することを目的としています。詳細は下記をご覧ください。

アンカーボルトってなに?アンカーボルトの目的と規格、サイズ、種類

ベースプレートとは?1分でわかる意味、鉄骨柱、基礎との関係、設計法

まとめ

今回は柱脚の種類について説明しました。柱脚には露出柱脚、根巻き柱脚、埋込み柱脚の3種類があります。それぞれ特徴が異なります。柱脚の特徴と形状を図で理解すると覚えやすいですよ。また、各柱脚の検討方法も参考にしてくださいね。下記も併せて学習しましょう。

露出柱脚とは何か?

柱脚のコーン状破壊の検討について

柱脚の違いによる境界条件の違いについて

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