構造設計に関すること

基礎が回転する耐震壁のD値の考え方について

普通、建物の基礎は固定で計算します。ここで言う固定は「固定端」のように、支点が曲げモーメントを伝達する意味とは違います。

基礎固定とは、鉛直荷重や水平荷重に対して「変形しない」ことを意味します。基礎固定として良い根拠ですが、上部構造に対して地盤が明らかに高い剛性であることが挙げられます。

しかし、耐震壁付きフレームのように地震力を集める構造形式は、壁直下に大きな反力が発生します。力が大きければ、いくら地盤が固くても変形は大きくなりますし、基礎の自重を加えたところで負の反力(引き抜き力)が発生します。

片方の支点が圧縮力で地盤が変形し、もう片方が浮き上がる状態は、「建物が回転」しており、これを回転変形といいます。もう1つ、壁の変形要因がせん断変形です。さらに曲げ変形があるのですが、低層建物では顕在化しないため省略できます。

スポンサーリンク

 

耐震壁のD値について

ところでD値は、変形量の逆数なので、1/Dsをせん断変形、1/Drを回転変形とすれば、

1/Ds+1/Dr=1/D

を計算し逆数をとればD値が求まります。

 

せん断変形は壁の面積が大きく関係する。

せん断変形の計算式は簡便な略算式が用意されています。これは、標準剛度、壁の面積、壁高さがあれば求められる式です。

壁の面積が大きければせん断変形は小さくなります。

 

回転変形はフーチングの大きさ、境界梁の剛性、地盤の剛性、荷重が関係する。

回転変形を算出するには、色んな係数を算出して計算します。が、ざっくり関係するファクターを示すなら、4つあります。1つはフーチングの大きさ。これは、何となく想像できるでしょう。フーチングの面積が大きい方が、接地圧が小さく見かけ上地盤は固くなります。

2つ目が、境界梁剛性。耐震壁は普通、梁で拘束しています。この境界梁も曲げ剛性に加えます。境界梁がしっかりしていれば、回転変形を押さえることができます。

3つ目は地盤の剛性。平板載荷試験など、実験で得られた変形と力の関係から算出するもの。4つ目は外力。最上階が一番小さく、2階床に作用する外力が最も大きくなります。

以上、大まかに4つのファクターが決まれば回転変形量が算出できます。

 

回転変形はせん断変形より1ケタ~2ケタ違うほど大きい。

実際に計算すると分かりますが、せん断変形は思っているよりも小さいのです。また、何階にあろうが変形量は変わりません。

逆に回転変形は大きい。せん断変形と比べて、1ケタ~2ケタも違います。

 

耐震壁が本当に性能を発揮できる地盤か?

上記の説明で分かるように耐震壁は地盤の強度に大きく左右されます。基礎が回転すれば、耐震壁の耐力は大きく減少するからです。

建築基準法を読むと、原則、構造計算は基礎固定で問題ないと書いてあります。しかし本当のところ地震時は基礎下の地盤が変形しそうだし、100%耐震壁に期待して良いものか、と思ってしまいます。

地盤が不連続な場合、地盤調査を2カ所以上行いたいですし、なるべく杭基礎にした方が無難かもしれません。

変な地盤の上で計算するのは嫌なものです。

それでは。

スポンサーリンク
 

こちらも人気の記事です

ピックアップ記事

  1. 公務員になりたいなら、土木学科入学をおすすめする3つの理由
  2. 建物が10cmでも浮かせる方法には、どうすればよいか?
  3. 有給消化率98%の僕が伝える、有給が取りにくいと悩む人へのアドバイス
  4. 鉄骨階段の、ササラの検討方法
  5. 商売のカモにできる、建築学生の特徴について

関連記事

  1. 一級建築の試験勉強

    構造一級建築士制度で構造屋が減っていく件

    ども、tyazukeです。構造一級建築士って必要か?、と常々疑…

  2. 構造設計に関すること

    構造設計で使う計算ソフトって?SS3がほとんど!

    構造設計のほとんどが『一貫計算プログラム』と呼ばれるソフトを使っていま…

  3. 構造設計に関すること

    2本打ち杭基礎のねじり曲げの検討について

    最近の傾向として、杭は複数本打つよりも高支持力の杭にして1本打ちとする…

  4. 構造設計に関すること

    【毎日辛い】『構造設計をする』というモチベーションの保ち方

    意匠設計と違って圧倒的にモチベーションを保てないのが構造設計です。もく…

  5. 建設業界のこと

    未来の働き方をするために、設計者が変わっていくこと。

    このブログで『設計職』は生産性の最底辺にある仕事だと説明しました↓…

  6. 建設業界のこと

    地盤調査報告書って誰かチェックしているの?

    地盤調査報告書のチェックって誰が行っているのでしょうか。お施主さんが確…

スポンサーリンク

最近の記事

Tazukeのおすすめ書籍

  1. 労働のこと

    仕事一筋の人がヤバい理由と、構造設計者の7割が削減された将来
  2. 一級建築の試験勉強

    一級建築士の試験に使えるスマホ用アプリ5選
  3. 構造設計に関すること

    構造目線で考えよう。3本の矢を折るために必要な力とは。
  4. 一級建築の試験勉強

    【一級建築士】独学2ヶ月で法規勉強したけど、21点とれた。
  5. 構造設計に関すること

    土間コンクリートとスラブの違いと、配筋や床厚について
PAGE TOP