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パンチングシャーとは？1分でわかる意味、杭、スラブとの関係、計算式

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パンチングシャーとは、鉄筋コンクリートの基礎やスラブを部分的に押し抜く（引き抜く）力です。

杭反力や柱軸力、アンカーボルトに生じる引き抜き力が、パンチングシャーに該当します。

今回はパンチングシャーの意味、杭、スラブとの関係、パンチングシャー破壊の計算式について説明します。なお、パンチングシャー破壊をコーン状破壊とも言います。

柱脚のコーン状破壊の検討について

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記事を書いた人

ハナダユキヒロ／建築学生が学ぶ「構造力学」

難解な構造力学、建築構造の用語を分かりやすく解説する専門家。高等専門学校在学中から建築学生が学ぶ「構造力学」を運営。その後、国立大学大学院⇒組織設計事務所⇒弊サイト運営に従事している。

著書：「わかる構造力学/工学社」、「わかる構造力学 改訂版/工学社」

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パンチングシャーとは？

パンチングシャーとは、鉄筋コンクリートの基礎やスラブを部分的に押し抜く（引き抜く）力です。下図をみてください。これがパンチングシャーです。


パンチングシャー


パンチングシャーによる破壊を、パンチングシャー破壊またはコーン状破壊といいます。コーン状破壊の意味は、下記が参考になります。

柱脚のコーン状破壊の検討について


パンチングシャー破壊では、下図のようにコーン状の破壊面が形成されます。上からみると円形の破壊線ですね。


パンチングシャー破壊の破壊面


柱軸力、杭反力、アンカーボルトに生じる引き抜き力が、パンチングシャーとなります。


パンチングシャー破壊で注意したいのは、基礎せいやスラブ厚が薄い場合です。


下図をみてください。基礎スラブに杭反力が生じています。AとB、どちらの基礎が壊れやすそうでしょうか。


パンチングシャーと杭反力


直感的にBだと分かるでしょう。その直感は正しいです。つまり、パンチングシャー破壊では、部材厚が薄い場合に生じます。

パンチングシャーと杭の関係

杭基礎のフーチングは、パンチングシャーの検討が必要です。杭反力に対して、基礎スラブの許容せん断耐力が十分か確認します。


パンチングシャーと杭


許容せん断耐力は、パンチングシャー破壊の破壊面の断面積に、コンクリートのせん断強度を乗じた値です。


計算式は後述しますが、鉄筋コンクリート構造計算規準などに準拠した方法を用います。

鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説

パンチングシャーとスラブの関係

一般スラブ（基礎スラブでは無い）は、パンチングシャー破壊の心配は少ないでしょう。


スラブは梁に囲まれており、柱とスラブが直接接合されることが少ないからです。


もちろん、状況に応じてパンチングシャーになりえるカ所は検討が必要です。


また、採用する建物は少ないですが、フラットスラブやフラットプレートは、梁が無いのでパンチングシャーの検討が必須です。フラットスラブの意味は、下記が参考になります。

フラットスラブってなに？フラットスラブのメリットとデメリット

パンチングシャー破壊の計算式

パンチングシャー破壊を検討する計算式は、


Qd＜Qa


です。Qdは設計用せん断力（例えば杭反力など）、Qaは許容せん断耐力です。Qaの計算式は、


Qa＝bo×j×fs（左式にαをかけてもよい）


です。boは破壊面の有効幅、jは応力中心間距離、fsはコンクリートの許容せん断応力度です。Boの求め方は下記の書籍を参考にしてください。

鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説

まとめ

今回はパンチングシャーについて説明しました。パンチングシャーは、鉄筋コンクリートの基礎やスラブを押し抜く（引き抜く）力です。


杭基礎、柱脚部、フラットスラブなどでパンチングシャーに注意しましょう。下記も併せて参考にしてくださいね。

柱脚のコーン状破壊の検討について

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