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1 001 F 型標識柱強度計算書 ( 柱長 6.75m ) (1400 * 3800) (1400 * 3800)

2 略図 STK-φ76.3x.8 STK-φ165.x4.5 STK-φ67.4x

3 P 一般事項 1-1 概要 F 型 標識柱 L m 梁主材 STK-400- φ165. * 4.5 補材 STK-400- φ 76.3 *.8 柱主材 STK-400- φ67.4 * 荷重条件 (1) 風荷重設計風速は 50 m/sec = V /16 = kg/m 風力係数は板 = 1. (188.00) 支柱 = 0.7 (109.00) () 標識板単位重量 0.00 kg/m 標識板単位重量 0.00 kg/m ( 規制, 警戒, ルート等 ) 1-3 基礎条件 コンクリ-トの単位重量.35 t/m 3 土の単位重量 1.70 t/m 3 N 値 10 受動土圧係数 地震時の係数 地耐力 直風時 10 t 地耐力 斜風時 10 t 地耐力 常時 5 t 1-4 材料の許容応力度 (kg/cm ) 鋼管 (STK-400): 鋼材 (SS-400) < 長 期 > < 短 期 > 引張応力度 圧縮応力度 曲げ応力度 せん断応力度 許容曲げ応力度 ボルト < 長 期 > < 短 期 > 引張 せん断 引張 せん断 SS 鉄筋 コンクリ-ト < 長 期 > < 短 期 > 圧縮支圧せん断 圧縮支圧せん断 無筋コンクリ-ト (160) 鉄筋コンクリ-ト (10) 付着 < 丸 鋼 > < 形 鋼 >

4 P.. 梁の算定 -1 荷重の算定 -1-1 固定荷重 ( フランジ部は無視する ) 1. 主路線 < 標識板 > 標識板 3.80m * 1.40 m * 0.00kg/m = kg 標識板 3.80m * 1.40 m * 0.00kg/m = kg < 補材 > 0.900m * 5.08kg/m * 本 = 9.14 kg W1 = 1.94 kg < 梁材 > ω1 = kg/m -1- 風荷重 ( フランジ部は無視する ) 1. 主路線 < 標識板 > 標識板 3.80m * 1.40 m * kg/m = 1, kg P1 = 1, kg < 梁材 > ω3 = kg/m -1-3 斜風時荷重 ( フランジ部は無視する ) 1. 主路線 < 標識板 > 標識板 3.80 m * 1.40 m * kg/m = 707. kg P'1 = 707. kg

5 P. 3 - 梁応力の算定 W3(P3) ω1(ω3) l l3 l1 1. 鉛直荷重 W kg W3 = = = kg ω1 = 17.8 kg/m. 水平荷重 P kg P3 = = = kg ω3 = 18.0 kg/m 3. 斜風時荷重 P' kg P'3 = = = kg 4. 梁応力 ( 梁材の支柱取付け部 ) 固定時反力 Ry1 = W3 + ω1 l1 = kg kg/m * 5.70 m = 1.43 kg 固定時曲げモーメント My1 = 17.8 kg/m * 5.70 m + 1 ( kg * 3.90m kg * 3.90m) + 1 ( 9.1 kg * 3.90m) = kg m 風時反力 Rx1 = P3 + ω3 l = kg kg/m *.00 m = kg 風時曲げモーメント Mx1 = 18.0 kg/m *.00 m 1 + ( kg * 3.90m) = 1, kg m

6 P. 4 斜風時反力 ω3 l 18.0 kg/m *.00 m Rx'1 = P'3 + = kg + = kg 斜風時曲げモーメント Mx'1 = 18.0 kg/m *.00 m ( = kg m 3.80 m 707. kg * ( +.00 m)) 1, kg m kg m より 風時応力, 風時モーメントは 直風時を採用する

7 P. 5-3 梁断面の算定 主路線の応力にて STK φ165. * 4.5を採用する 断面積 A1 =.7 cm 断面係数 Z1 = 88.9 cm 3 1. 合成応力 せん断力 Q1 = Ry1 + Rx1 = 0.1 t t = t 曲げモーメント M1 = My1 + Mx1. 断面算定曲げ応力度 = 0.7 t m t m =.113 t m M t cm cδb = = =.377 t/cm Z cm 3 cδb.377 t/cm = = < 1 OK fb t/cm * 1.5 せん断応力度 Q1 * t τ = = = t/cm A1.7 cm τ t/cm = = < 1 OK fs t/cm * 1.5

8 P 柱の算定 3-1 荷重の算定 1. 固定荷重梁反力 Ry1 = Ry = 1.43 kg 梁曲げモーメント My1 = My = kg m 柱材 ω5 = 4.4 kg/m. 風荷重梁 反 力 Rx1 = Rx = kg 梁曲げモーメント Mx1 = Mx = 1, kg m 柱 材 ω6 = m * kg/m = 9.1 kg/m 3. 斜風時荷重梁反力 Rx'1 = Rx' = kg 梁曲げモーメント Mx'1 = Mx' = kg m

9 P 柱応力の算定 Ry1 Rx1 Rx L1 Ry L ω5 (ω6) L3 鉛直力 N1 = Ry1 + Ry + ω5 L1 = 1.43 Kg Kg kg/m * 6.75 m = kg 水平力 H1 = Rx1 + Rx + ω6 L1 = Kg Kg kg/m * 6.75 m = 1,68.93 kg 水平力 ( 斜風時 ) Rx'1 + Rx' ω6 L1 Hy1 = Kg Kg 9.1 kg/m * 6.75 m = + = kg 固定時曲げモーメント My3 = My1 + My = Kg m Kg m = 1, kg m 風時曲げモーメント Mx3 = Rx1 L + Rx L3 + ω6 L1 = Kg * 6.45 m Kg * 5.55 m + = 7,097.1 Kg m 9.1 kg/m * 6.75 m

10 P. 8 風時曲げモーメント ( 斜風時 ) Rx'1 L + Rx' L3 ω6 L1 M'y3 = My Kg * 6.45 m Kg * 5.55 m = kg m kg/m * 6.75 m + = 5,19.98 kg m 風時回転モーメント Mt1 = Mx1 + Mx = 1986 Kg m Kg m = 3,973 kg m 風時回転モーメント ( 斜風時 ) Mt'1 = Mx'1 + Mx' = 993 Kg m Kg m = 1,986 kg m 3-3 柱断面の算定 STK φ67.4 * 6.6 を採用する 断面積 A = cm 断面係数 Z = 344 cm 3 断面極 次モーメント Ip = 9,00 cm 4 断面積 次半径 i = 9. cm 1. 座屈長 ( 上下梁の中心距離とする ) lk = 600 * = 1,00 cm 圧縮材の細長比許容圧縮応力度 lk 100 cm λ = = = 130. ===> fc = t/cm i 9. cm. 合成応力曲げモーメント M = My3 + Mx3 = t m t m = 7.43 t m

11 P 断面算定圧縮応力度 N t σc = = = t/cm A cm 曲げ応力度 M 74.3 t cm cσb = = =.105 t/cm Z 344 cm 3 組合わせ応力度 σ = σc + cσb = t/cm t/cm =.119 t/cm σc cσb t/cm.105 t/cm 1 ( + ) * = ( + ) * fc fb t/cm 1.60 t/cm 1.5 ねじれせん断応力度 = < 1 OK Mt1 φ t cm 6.74 cm τ = * = * = t/cm Ip 900 cm 4 最大せん断応力度 τmax = 1 * σ + 4 * τ = 1 *.119 t/cm + 4 * t/cm = 1.06 t/cm τmax 1.06 t/cm = fs t/cm * 1.5 = < 1 OK 最大合成応力度 σ.119 t/cm σmax = + τmax = t/cm =.66 t/cm σmax.66 t/cm = = < 1 OK fb t/cm * 1.5

12 P 柱と梁の仕口の算定 φ165.x4.5 Fl.PL t = 16 Rib.PL t = 9 φ67.4x ボルトの算定 M - 0 断面積 A3 = 3.14 cm ボルト数 n = 8 本を採用する フランジ D = 330 mm ボルト間 D1 = 50 mm フランジ厚 t = 16 mm リブ枚数 n = 8 1. 存在合成応力せん断力曲げモーメント Q1 = t M1 =.113 t m. 断面算定ボルト 1 本当り引張力 T = 4 M1 4 * 11.3 t cm n D1 = 8 * 5 cm = 4.7 t ボルト 1 本当りせん断力 Q t S = = = 0.07 t n 8 引張応力度 T 4.7 t σt = = = t/cm A cm σt t/cm = = < 1 OK fto t/cm * 1.5

13 P フランジプレート 1. 形状算定 リブプレートに囲まれた部分を長方形とする三辺固定版として算定する 自由辺長 ly = D1 sin ( ) = 5.0 cm * sin ( ) = 9.6 cm n 8 固定辺長 1 1 lx = (D - φ0) = * (33.0 cm cm) = 8. cm. 応力算定単位圧縮応力度 T 4.7 t ω7 = = = t/cm ly lx 9.6 cm * 8. cm 三辺固定版 ly 9.6 cm = = 1.16 lx 8. cm α0 = 0.1 自由辺曲げモーメント Mo = ω7 lx α0 = t/cm * 8. cm * 0.1 = 0.46 t cm/cm 3. 断面算定プレート厚さ t1 = 6 Mo fb * 0.46 t cm/cm = = 0.96 cm < P.L - 16 mm OK 1.85 t/cm * 1.5

14 P リブプレート 1. 応力算定せん断力 Qo = ω7 lx = t/cm * 8.4 cm * = 7.8 t. 断面算定 R.P.L - 9 (to = 0.9cm), 長さ ho = 15.0 cm を採用する せん断応力度 τ = Qo 7.8 t to ho = 0.9 cm * 15.0 cm = t/cm τ t/cm = = < 1 OK fs t/cm * 溶接 1. 断面算定すみ肉 S1 = 5 mm 両側溶接を採用する のど厚 a1 = 0.7 * 0.5 cm = 0.35 cm 溶接長 l4 = 15 cm としてせん断応力度 Qo 7.8 t τs = = = t/cm (a1 l4) * (0.35 cm * 15 cm) τs t/cm = = < 1 OK fs t/cm * 1.5

15 P 柱脚部の算定 dt = 75 Do = 600 d = 55 8-Anc.Bolt-M30 Base PL -t b = 600 Rib PL -t1 5-1 存在応力鉛直力水平力曲げモーメント回転モーメント N1 = t H1 = 1.69 t M = 7.43 t m Mt1 = t m 5- 中立軸の算定アンカーボルト M-30 n = 8 (As = 7.07 cm ボルト一本当り ) M 74.3 t cm 偏心距離 eo = = = 1,019 cm N t ベース断面寸法 Do = 60 cm, b = 60 cm, dt = 7.5 cm, d = 5.5 cm ヤング係数比 no = 15 引張側ボルト断面積 at = As * 3 本 = 7.07 cm * 3 本 = 1.1 cm Do 6 no at Do Xn (eo - ) Xn - (eo + - dt) (d - Xn) = 0 b 60 cm 6 * 15 * 1.1 cm Xn * ( 1019 cm - ) * Xn cm 60 cm * ( 1019 cm cm) * (5.5 cm - Xn) = 0 Xn * Xn * Xn = 0 中立軸 Xn = 19. cm 5-3 コンクリート最大圧縮応力度の算定 Do N1 (eo + - dt) σc = Xn b Xn (d - ) 3 60 cm * 711 kg * ( 1019 cm cm) = = 7.9 kg/cm 19. cm 60 cm * 19. cm * (5.5 cm - ) 3 σc 7.9 kg/cm = = 0.66 < 1 OK fc kg/cm * 1.5

16 P アンカーボルトの算定 1. 断面算定引張力 T1 = N1 (eo - Do Xn + 3 ) d - Xn 3 = 60 cm 19. cm t * ( 1019 cm - + ) cm 5.5 cm - 3 = t 引張応力度 T t σt = = = 0.74 t/cm at 1.1 cm σt 0.74 t/cm = = 0.48 < 1 OK fto t/cm * 1.5. 埋込長の算定埋込長 l = σt φ3 1 * 6 σa 1.5 = 74 kg/cm * 3.0 cm 1 * 6 * 7.5 kg/cm 1.5 = 3. cm < 85 cm OK 5-5 ベースプレートの算定 lx1= ly1= ly= 5.98 ly1= 形状算定リブプレートに囲まれた部分を長方形とする二辺固定版及び三辺固定版として算定する 自由辺長自由辺長固定辺長 ly1 = cm ly = 5.98 cm lx1 = cm

17 P. 15. 応力算定 Xn lx1 σ'c σc 圧縮反力を平均等分布で作用させて単位圧縮応力度 σc + σ'c 7.9 kg/cm kg/cm ω8 = = = 15.8 kg/cm 二辺固定版 ly1 lx cm = = 1.0 =====> α = cm 三辺固定版 ly lx1 6.0 cm = = 1.56 =====> α3 = cm よって二辺固定版にて決定する α = α = 0.95 自由辺曲げモーメント M3 = ω8 lx1 α = 15.8 kg/cm * 16.6 cm * 0.95 = 1,89 kg cm/cm 3. 断面算定プレート厚さ t3 = 6 M3 fb * 1.89 t cm/cm = = 1.67 cm < P.L -. cm OK 1.85 t/cm * 1.5

18 P リブプレート 1. 応力算定せん断力 Q = ω8 * lx1 * = t/cm * cm * = 8.74 t. 断面算定 R.P.L - 1(t4 = 1. cm), 長さ h4 = 5.0 cm を採用する せん断応力度 τ = Q 8.74 t t4 h4 = 1. cm * 5.0 cm = 0.91 t/cm τ 0.91 t/cm = = 0.16 < 1 OK fs t/cm * 溶接 1. 断面算定すみ肉 S = 6 mm 両側溶接を採用する のど厚 a1 = 0.7 * 0.6 cm = 0.4 cm 溶接長 l6 = 5 cm としてせん断応力度 Q 8.74 t τs = = = t/cm (a1 l6) * (0.4 cm * 5 cm) τs t/cm = = < 1 OK fs t/cm * たわみ梁材のたわみ y1 = 1 1 W1 (l + l3) (3 l1 - (l + l3)) ω1 l1 4 * * ( + E I 3 4 ) = 1 1 * * kg/cm * 734 cm 4 * ( kg * ( ) cm * (3 * 570 cm - ( ) cm) 3 + * kg/cm * cm 4 ) = 3.93 cm 支柱のたわみ角 L + L3 My3 i = E I kg cm * 600 cm = = * kg/cm * 4600 cm 4 支柱のたわみによる梁材のたわみ y = l1 * i = 570 cm * Σy = y1 + y = 3.93 cm +.56 cm =.56 cm 6.5 cm

19 P 基礎の算定 ( 直接基礎 ) N1 N1 Hx1 Mx3 Hy1 M'y3 D = 1400 B = 3000 L = 100 1) 基礎寸法の仮定 側面幅 B = 300 cm 偏心量 EX = 0 cm 前面幅 L = 10 cm 偏心量 EY = 0 cm 深さ D = 140 cm かぶせ d = 30 cm 有効根入長 D'f = 140 cm ) 脚柱応力 ( 直風時 ) ( 斜風時 ) 鉛直力 N1 = t N = t 水平力 Hx1 = 1.69 t Hy1 = t 曲げモーメント Mx3 = t m M'y3 = t m 転倒モーメント Mx3' = t m My3' = t m 常時モーメント My3 = t m

20 P. 18 3) 直風時 ( 道路平行方向 ) a) 底面地盤反力度水平方向の地盤反力係数 Bh = (L D'f) 1/ = ( 10 * 140) 1/ = 19.6 cm 10 Kho = * 8 * = 18.7 Kg/cm 3 30 Kh = 1.8 Kho Bh -3/4 = 1.8 * 18.7 * /4 = 6.0 Kg/cm 3 = 6,0 t/m 3 鉛直方向の地盤反力係数 Bv = (L B) 1/ = ( 10 * 300) 1/ = cm 10 Kvo = * 8 * = 18.7 Kg/cm 3 30 Kv = 1.8 Kvo Bv -3/4 = 1.8 * 18.7 * /4 = Kg/cm 3 根入れ部分と底面に作用するモーメントの分担比 = 4,674 t/m 3 βm = Kh D'f Kv ( B ) 3 = 4674 * ( 3.0 ) 3 = 基礎底面における全作用モーメント M = Mx3' + Hx1 D = * 1.40 = t m 基礎底面に作用するモーメント 1 1 Mb = M = * = t m 1 + βm 基礎底面を中心とする根入れ部分に作用するモーメント βm Ms = M = * = t m 1 + βm 基礎底面に作用する鉛直荷重 V = N1 + rc B L D + r B L d = * 3.00 * 1.0 * * 3.00 * 1.0 * 0.30 = t 荷重の偏心距離 Mb e = = = m V B 3.0 = = m e OK 3 3

21 P. 19 底面反力の作用幅 B 3.0 x = 3 * ( - e ) = 3 * ( ) =.871 m x<b より 三角形分布基礎底面における最大地盤反力度 V * qmax = = L x 1.0 *.871 b) 底面地盤のせん断抵抗力水平方向のせん断バネ定数 = t/m < t/m OK 1 Ks = λ Kv = * 4674 = 1,168 t/m 3 4 根入れ部分と底面に作用する水平力の分担比 Kh D'f 60 * 1.4 βh = = = 1.4 Ks B * 1168 * 3.0 基礎底面に作用する水平力 1 1 Hb = Hx1 = * 1.69 = t 1 + βh 基礎の根入れ部分に作用する水平力 βh 1.4 Hs = Hx1 = * 1.69 = t 1 + βh 許容せん断抵抗力の安全率 V μ * 0.4 Nh1 = = Hb c) 側面地盤の水平抵抗力 基礎側面の水平抵抗力 = nh = 1. OK Kp r D L 3.53 * 1.7 * 1.4 * 1. np1 = = Hs * 基礎側面の曲げモーメント抵抗力 = np = 1.1 OK Kp r D 3 L 3.53 * 1.7 * * 1. np = = 6 Ms 6 * = 3.1 np = 1.1 OK

22 P. 0 4) 斜風時 ( 道路直角方向 ) a) 底面地盤反力度水平方向の地盤反力係数 Bh = (B D'f) 1/ = ( 300 * 140) 1/ = 04.9 cm 10 Kho = * 8 * = 18.7 Kg/cm 3 30 Kh = 1.8 Kho Bh -3/4 = 1.8 * 18.7 * /4 = Kg/cm 3 = 4,411 t/m 3 鉛直方向の地盤反力係数 Bv = (L B) 1/ = ( 10 * 300) 1/ = cm 10 Kvo = * 8 * = 18.7 Kg/cm 3 30 Kv = 1.8 Kvo Bv -3/4 = 1.8 * 18.7 * /4 = Kg/cm 3 根入れ部分と底面に作用するモーメントの分担比 = 4,674 t/m 3 βm = Kh D'f Kv ( L ) 3 = 4674 * ( 1. ) 3 = 基礎底面における全作用モーメント M = My3' + Hy1 D = * 1.40 = t m 基礎底面に作用するモーメント 1 1 Mb = M = * =.431 t m 1 + βm 基礎底面を中心とする根入れ部分に作用するモーメント βm Ms = M = * = t m 1 + βm 基礎底面に作用する鉛直荷重 V = t 荷重の偏心距離 Mb.431 e = = = m V L 1. = = m e OK 3 3

23 P. 1 底面反力の作用幅 L 1. x = 3 * ( - e ) = 3 * ( ) = 1.93 m x>l より 台形分布基礎底面における最大地盤反力度 V 6 Mb *.431 qmax = + = + B L B L 3.00 * * 1.0 b) 底面地盤のせん断抵抗力水平方向のせん断バネ定数 Ks = 1,168 t/m 3 = t/m < t/m OK 根入れ部分と底面に作用する水平力の分担比 Kh D'f 4411 * 1.4 βh = = =.0 Ks L * 1168 * 1. 基礎底面に作用する水平力 1 1 Hb = Hy1 = * = 0.11 t 1 + βh 基礎の根入れ部分に作用する水平力 βh.0 Hs = Hy1 = * = t 1 + βh 許容せん断抵抗力の安全率 V μ * 0.4 nh1 = = Hb 0.11 c) 側面地盤の水平抵抗力 基礎側面の水平抵抗力 = 7.30 nh = 1. OK Kp r D B 3.53 * 1.7 * 1.4 * 3.0 np3 = = Hs * 基礎側面の曲げモーメント抵抗力 = np = 1.1 OK Kp r D 3 B 3.53 * 1.7 * * 3.0 np4 = = 6 Ms 6 * =.6 np = 1.1 OK

24 P. 5) 常時 ( 道路直角方向 ) a) 底面地盤反力度根入れ部分と底面に作用するモーメントの分担比 βm = 基礎底面における全作用モーメント M = My3 = t m 基礎底面に作用するモーメント 1 1 Mb = M = * = t m 1 + βm 基礎底面を中心とする根入れ部分に作用するモーメント βm Ms = M = * = t m 1 + βm 基礎底面に作用する鉛直荷重 V = t 荷重の偏心距離 Mb e = = = m V L 1. = = 0.00 m e OK 6 6 底面反力の作用幅 L 1. x = 3 * ( - e ) = 3 * ( ) = m x>l より 台形分布基礎底面における最大地盤反力度 V 6 Mb * qmax = + = + B L B L 3.00 * * 1.0 = t/m < t/m OK

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