「ステンレス建築構造設計基準・同解説」（発行：社団法人ステンレス構造建築協会・発売：技報堂出版
株式会社、2001）より転載
●H 形断面柱の露出柱脚
(1)柱脚の回転剛性
350
100
柱脚の許容曲げ耐力を右図の鉄筋コンクリート柱として算定し、柱の許容曲げ
耐力と比較する。
柱脚の許容曲げ耐力
Ta = 5.76 ×10 4 × 2 = 1.15 × 10 5 N
l=
21
× 250 = 3.50 × 10 3 N / mm
1. 5
1.15 × 10 5 × 2
h1 =
3.50 × 10 3
= 65.7 mm
1
350
− 65.7 × = 153.1mm
3
2
h
σc =
120
250
h = 153.1 + 50.0 = 203.1mm
M = 1.15 × 10 5 × 203.1 = 2.34 × 10 7 N ⋅ mm
柱脚の許容曲げ耐力と柱の許容曲げ耐力の比は
2.34 × 10 7
2.94 × 10 8
= 0.08
となり、1/4 以下であるためピン柱脚として設計する。
(2)設計用応力
350
100
［長期・短期荷重時］
4.01×104
±1.60×104
S.L
2.68×104
±1.44×104
－3.28×104
±2.51×104
－2.03×104
±6.86×103
－3.61×104
1.82×104
W.L（張間方向）
W.L（桁行方向）
4
－1.90×10
0.00
E.L（張間方向）
±3.54×103
±7.18×103
E.L（桁行方向）
－2.69×104
2.77×104
2.69×104
200
D.L
250
120
せん断力 Q(N)
180
M20
28
軸力 N(N)
500
荷重ケース
0.00
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張間方向
圧縮－D.L+S.L（圧縮耐力検討用荷重）
N = 4.01× 10 4 + 2.68 × 10 4 = 6.69 × 10 4 N
Q = 1.60 × 10 4 + 1.44 × 10 4 = 3.04 × 10 4 N
引張－D.L+W.L
N = 4.01× 10 4 − 3.28 × 10 4 = 7.30 × 10 3 N
Q = 1.60 × 10 4 + 2.51 × 10 4 = 4.11 × 10 4 N
桁行方向
圧縮－D.L+E.L
N = 4.01× 10 4 + 2.69 × 10 4 = 6.70 × 10 4 N
Q X = 0.00 N
Q Y = 1.60 × 10 4 N
Q = 1.60 ×10 4 N
1 または○
8 通り）（引張耐力検討用荷重）
引張－D.L.+W.L（○
N=
4.01× 10 4
− 3.61× 10 4 = −1.61×10 4 N
2
Q X = 1.82 × 10 4 N
QY =
1.60 × 10 4
= 8.00 × 10 3 N
2
Q=
(1.82 ×10 ) + (8.00 ×10 )
4 2
3 2
= 1.99 ×10 4 N
［終局時］
張間方向
終局時に柱柱頭がMpに達するものとし、その際の軸力Nは、短期地震時にかかる軸力に地震時に
かかる柱柱頭の曲げモーメントMとMpの比を乗じたものとする。
M = M p = 3.34 × 10 8 N ⋅ mm
N = ND + NE
N = ND − NE
Mp − MD
ME
Mp − MD
ME
= 4.01 × 10 4 + 3.54 × 10 3 ×
= 4.01 × 10 4 − 3.54 × 10 3 ×
3.34 × 10 8 − 7.75 × 10 7
3.48 × 10
7
= 6.62 × 10 4 N
3.34 × 108 − 7.75 × 10 7
= 1.40 × 10 4 N
3.48 × 10 7
∴ N = 6.62 × 10 4 N
桁行方向
一次設計時の応力に、一次設計時のベースシヤー係数 0.2 と保有水平耐力時の最大のベースシヤ
ー係数 0.45 の比を乗じたものとする。
－ 2 －
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N = ND + NE
0.45
0.45
= 4.01× 10 4 + 2.69 × 10 4 ×
= 1.01× 10 5 N
0. 2
0. 2
N = ND − NE
0.45
0.45
= 4.01 × 10 4 − 2.69 × 10 4 ×
= −2.04 × 10 4 N
0.2
0. 2
Q = QD + QE
0.45
0.45
= 1.60 × 10 4 + 2.77 × 10 4 ×
= 7.83 × 10 4 N
0.2
0. 2
【備考：終局時応力の仮定は、状況に応じ設計者が適切に判断する。】
(3)使用部材
コンクリート：Fc=21N/mm2
ベースプレート：t=28mm(SUS304A)
アンカーボルト： 4－M20(SUS304A)
2.7.1 露出形式柱脚の構造規定「アンカーボルトは、軸部の降伏に先立ってねじ部
で破断の生じないものを用いる。」に従い、ねじ部は転造ねじにより製作されたも
のを使用する。
呼び
M20
軸部断面積
ねじ部断面積
(mm2)
(mm2)
260
245
(4)長期・短期に生ずる力に対する許容耐力の検討
1)アンカーボルトの検討
T=
1.61× 10 4
= 4.03 ×10 3 N
4
Q=
1.99 ×10 4
= 4.98 ×10 3 N
4
2
2
⎛ 4.03 × 10 3 ⎞ ⎛ 4.98 × 10 3 ⎞
⎜
⎟ +⎜
⎟ = 0.03 ≤ 1
⎜ 245 × 235 ⎟ ⎜ 0.6 × 245 × 235 ⎟
⎝
⎠ ⎝
⎠
・・・OK
2)アンカーボルトの定着の検討（2.7.1 露出形式柱脚(2)構造規定）
A 0 = 200 ×180 = 3.600 ×10 4 mm 2
Ac =
π × 500 2
× 4 + (500 + 120 + 500)×100 + 120 × 500 × 2 = 1.017 ×10 6 mm 2
4
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fn ⋅A0 =
Ac
1.017 × 10 6
⋅ Fc ⋅ A 0 =
× 21× 3.600 ×10 4 = 4.02 ×10 6
4
A0
3.600 × 10
≥ 1.5n t ⋅ b A ⋅ Fy = 1.5 × 2 × 260 × 235 = 1.83 × 10 5
・・・OK
0.313 Fc ⋅ A c = 0.313 × 21 × 1.017 × 10 6 = 1.46 × 10 6
≥ 1.5n t ⋅ b A ⋅ Fy = 1.5 × 2 × 260 × 235 = 1.83 × 10 5
・・・OK
3)コンクリートの最大圧縮応力度
σc =
F
6.69 × 10 4
= 7.65 × 10 −1 N / mm 2 ≤ c = 14 N / mm 5
250 × 350
1.5
・・・OK
4)せん断力の検討
引張時には、せん断力はアンカーボルトで伝達され、既に検討を行っているため、ここでは圧縮時の検
討を行う。
せん断力をベースプレート下面とコンクリートの間の摩擦力で基礎に伝達するとした場合
Q a = N × μ = 6.69 × 10 4 × 0.4 = 2.68 ×10 4 N < 3.04 × 10 4 N
・・・NG
よって、せん断力をアンカーボルトに負担させる。
Q a = 3.33 × 10 4 × 4 = 1.33 ×10 5 N ≥ 3.04 ×10 4 N
・・・OK
5)ベースプレートの板厚の検討（2.7.1 露出形式柱脚）
圧縮時
σc =
6.69 × 10 4
= 7.65 × 10 −1 N / mm 2
250 × 350
・・・OK
A
A 部分
M=
25 2 × 7.65 × 10 −1
= 2.39 ×10 2 N ⋅ mm / mm
2
B
B 部分
λ=
256
= 2.2
125 − 6
M max = 0.31× 7.65 × 10 −1 × (125 − 6 )2 = 3.36 × 10 3 N ⋅ mm / mm
よって
Z=
28 2
= 1.31× 10 2 mm 3 / mm
6
M b1 =
Z ⋅ Fy
1.3
1.5 =
1.31× 10 2 × 235
× 1.5 = 3.55 × 10 4 N ⋅ mm / mm ≥ 3.36 × 10 3 N ⋅ mm / mm ・・・OK
1.3
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引張時
B 部分
ここでは、2.7.1(2)構造規定(d)に従った検討を行う。
P = 260 × 235 × 2 = 1.22 × 10 5 N
12 ⎞
⎛
M = 1.22 × 10 5 × ⎜ 60 − ⎟ = 6.59 × 10 6 N ⋅ mm
2⎠
⎝
12 20 ⎞
⎛
有効幅 B = 100 + ⎜ 60 − + ⎟ × 2 = 228mm
2
2 ⎠
⎝
Z=
有効幅
ウェブ端部
228 × 28
= 2.98 × 10 4 mm 3
6
2
M b1 =
Z ⋅ Fy
1.3
1.5 =
45°
g
2.98 × 10 4 × 235
× 1.5 = 8.08 × 10 6 N ⋅ mm ≥ 6.59 × 10 6 N ⋅ mm
1.3
・・・OK
(5)終局耐力の検討
Mp
本柱脚はピン柱脚とし、回転変形はアンカーボルト軸部の塑性伸びにもとづ
くとしているが、アンカーボルトはその伸びとともにせん断力を負担しなけれ
4849
［張間方向］
Q
ばならない場合がある。そこで、仮定の軸力Nが作用している場合の柱脚の全塑
f Mp
性曲げモーメントfMpを求め、柱脚の全塑性せん断耐力fQpに対して柱頭がMp柱脚
がfMpに達した状態のせん断力Qが安全であることを確認する。（3.7.1 露出形式柱脚）
N = 6.62 × 10 4 N
N y = 0.85B ⋅ D ⋅ Fc = 0.85 × 250 × 350 × 21 = 1.56 × 10 6 N
dt
T y = n t ⋅ A b ⋅ Fy = 2 × 260 × 235 = 1.22 × 10 5 N
D
よって b) N y − Ty = 1.56 × 10 6 − 1.22 × 10 5 = 1.44 × 10 6 ≥ N = 6.62 × 10 4 > −Ty = −1.22 × 10 5 の場合となり
f
M p = Ty ⋅ d t +
(N + Ty )⋅ D ⋅ ⎛⎜1 − N + N y ⎞⎟
2
= 1.22 × 105 × 50 +
⎜
⎝
(6.62 × 10
Ny
4
⎟
⎠
)
+ 1.22 × 105 × 350 ⎛⎜ 6.62 × 10 4 + 1.56 × 106 ⎞⎟
6
× ⎜1 −
6
⎟ = 4.70 × 10 N ⋅ mm
2
1
.
56
×
10
⎝
⎠
せん断力 Q
Q=
Mp +f Mp
h
=
3.34 × 108 + 4.70 × 106
= 6.98 × 10 4 N
4849
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f
{ (
)
Q p = Max 0.5 N + Ty ,0.6n c ⋅ A b ⋅ Fy
{ (
= Max{9.41× 10
}
)
}
= Max 0.5 × 6.62 ×10 4 + 1.22 × 10 5 ,0.6 × 2 × 245 × 235
4
,6.91×10
4
}
= 9.41 × 10 4 N
よって
Q = 6.98 × 10 4 N ≤ f Q p = 9.41 × 10 4 N
・・・OK
［桁行方向］
圧縮時
N y = 0.85B ⋅ D ⋅ Fc = 0.85 × 250 × 350 × 21 = 1.56 × 10 6 N
よって
N = 1.01 × 10 5 N ≤ N y = 1.56 × 10 6 N
f
{
Q p = Max 0.5N,0.6n c ⋅ A b ⋅ Fy
{
= Max{5.05 ×10
}
・・・OK
}
= Max 0.5 ×1.01×10 5 ,0.6 × 4 × 245 × 235
4
,1.38 ×10 5
}
= 1.38 × 10 N
5
よって
Q = 7.83 × 10 4 N ≤ f Q p = 1.38 × 10 5 N
・・・OK
引張時
T=
2.04 × 10 4
= 5.10 × 10 3 N
4
Q=
7.83 × 10 4
= 1.96 ×10 4 N
4
2
2
⎛ 5.10 × 10 3 ⎞ ⎛ 1.96 × 10 4 ⎞
⎜
⎟ +⎜
⎟ = 0.33 ≤ 1
⎜ 245 × 235 ⎟ ⎜ 0.6 × 245 × 235 ⎟
⎝
⎠ ⎝
⎠
・・・OK
－ 6 －
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