技術基準およびRC規準改訂による開口補強筋の取り扱いについてわかりやすく解説

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かずまさかやぬま
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1 技術基準および RC 規準改訂による開口補強筋の取り扱いについてわかりやすく解説 017 年 11 月株式会社構造ソフトはじめに 015 年に建築物の構造関係技術基準解説書 ( 以下技術基準と表記 ) が007 年版から改訂されて鉄筋コンクリート構造計算規準 ( 以下 RC 規準と表記 ) の010 年版が本格的に運用されるようになり耐震壁の開口補強筋の計算についても RC 規準 (010) とRC 規準 (1999) の計算や取り扱いの違いや技術基準 (015) での扱いについてお客様から様々な質問が寄せられていますここでは開口補強筋についてRC 規準 (010) で何が変わったのか技術基準 (015) での扱いはどのようになったのかに関して説明するとともに弊社の一貫構造計算プログラム BUILD. 一貫 Ⅴ ではどのように組み込まれて入力制御できるのかについて説明します 1. RC 規準や技術基準で何が変わったのか? (1) RC 規準 (010) で複数開口の開口補強筋に対応 RC 規準 (1999) では開口補強筋に関して複数開口の場合の記述がありませんでしたが RC 規準 (010) では以下の考えが記載され複数開口の開口ごとの開口補強筋の検討が明確になりました [RC 規準 (010 年 ) の記載 ] 複数開口のTd( 開口隅角部の付加斜張力 ) はそれぞれの開口に対して独立に計算してよい縦筋横筋の算定に関して鉛直方向に並ぶ開口の数 nv 横に並ぶ開口の数 nhが算定式に導入される開口高さh 0が異なる複数開口の場合はそれぞれの開口の内法高さにより必要量を算定してよい開口が横に並んで複数ある場合はそれぞれの開口の 0 により必要量を算定すればよい 1/9

2 () 壁筋や開口補強筋 ( 縦横斜め ) 相互の寄与の明確化 RC 規準 (1999) では開口補強に関して壁筋や開口補強筋 ( 縦横斜め ) 相互の寄与については設計例で開口隅角部の付加斜張力の検討についてのみ縦補強筋と横補強筋の寄与が記載されているだけでしたが RC 規準 (010) では開口隅角部の縦横斜めのそれぞれについて壁筋や開口補強筋相互の寄与について明確になりました表 1で開口補強の各検討項目について有効となる配筋を示します表 1. 開口補強に有効となる配筋検討項目 RC 規準 (010) RC 規準 (1999) 開口左右の付加曲げモーメントに対する検討 ( 開口隅角部の鉛直縁張力 ) 開口上下の付加曲げモーメントに対する検討 ( 開口隅角部の水平縁張力 ) 縦補強筋に加えて縦補強筋のみ斜め補強筋壁縦筋の一部も効く横補強筋に加えて横補強筋のみ斜め補強筋壁横筋の一部も効く開口隅角部の付加斜張力に対する検討斜め補強筋に加えて縦補強筋横補強筋壁縦筋壁横筋の一部も効く条件により柱や梁の主筋の一部も効く斜め補強筋に加えて縦補強筋横補強筋壁縦筋壁横筋の一部も効く (3) 開口補強検討用の設計せん断力の変更 RC 規準 (1999) では開口補強筋検討用の設計せん断力 Qは通常は耐震壁の設計せん断力 Qdを使いますが Qd>Q1の場合はQ =max(q1,γqw) となります ( 後述の付録. 計算例参照 ) RC 規準 (010) では常にQ =Qdです (4) 技術基準 (015) にて保有水平耐力計算での開口補強検討が追加技術基準 (015) のP669で以下の内容が記載されましたのでメカニズム時せん断力を使って開口補強筋の検討が必要となりました ( 技術基準 (007) では記載はありません ) [ 技術基準 (015) P669 の抜粋 ] 耐力壁のせん断終局強度を保証するためには耐力壁がメカニズム時に負担するせん断力を設計用せん断力とし開口部の周囲にRC 規準 (010) 19 条壁部材の算定第 5に従って同条第 7(5) の規定を満足する開口補強筋を配する /9

3 . BUILD. 一貫 Ⅴ での対応 BUILD. 一貫 Ⅴ はVer.1.500で技術基準(015) に対応しその際にRC 規準 (010) の開口補強筋の計算に対応しました複数開口に対応したRC 規準 (010) による開口補強筋の計算は技術基準モードを 015 年版技術基準 ( 1) にした場合に計算ができます技術基準モードを 007 年版技術基準にした場合の開口補強筋の計算は単一開口のみに対応し計算方法はRC 規準 (1999) で行います Ver.1.500では開口ごとに補強筋の配筋を変更できるように建物データの [WME6] を新たに設けました開口ごとに補強筋の配筋を変える必要がない場合は従来の [WM D1]( 耐震壁部材 ) または [WME1]( 壁鉄筋断面 ) による入力で十分ですなお [WME6] では 015 年版技術基準で計算する場合に有効で 007 年版技術基準での計算には用いることはできません以下の表. に技術基準モード別に開口補強筋の入力コードと計算の対応を示します 1: 技術基準モードとして 015 年版技術基準を選択するには BUILD. 一貫 Ⅴ 015 年版技術基準オプションのライセンスが必要です表. 技術基準モード開口補強筋入力方法と計算内容の対応表開口補強筋の入力方法 ( ) BUILD. 一貫 Ⅴ の技術基準モード入力パターンコード入力 015 年版技術基準 007 年版技術基準 [WME6] と [WMD1] の両方を入力 [WME6] だけを入力 [WMD1] だけを入力入力しない WME6 WME6 〇 RC 規準 (010) で検討無視 WMD1 〇無視 RC 規準 (1999) で検討 ( ただし複数開口の計算は不可 ) WME6 〇 RC 規準 (010) で検討検討しない WMD1 - - WME6 - - WMD1 〇 RC 規準 (010) で検討 ( 複数開口の場合は全開口に [W MD1] で入力した補強筋を設定 ) WMD1 - RC 規準 (1999) で検討 ( ただし複数開口の計算は不可 ) : 開口補強筋の入力方法 [WME6] の入力 : 建物データの [WME6] で開口補強筋を入力 [WMD1] の入力 : 建物データの [WMD1] または [WME1] で開口補強筋を入力 ([WMD1] と [WME1] の両方に開口補強筋本数の入力がある場合は [WMD1] 優先 ) 開口補強筋の径のみを入力し本数を入力しない場合は算定計算を行いますまた技術基準モードを 015 年版技術基準で保有水平耐力計算を行った場合は自動でメカニズム時せん断力 (Ds 算定時想定崩壊メカニズムのせん断力 ) を使ってRC 規準 (010) の検討方法で開口補強筋の検討を行います - 3/9

4 3. よくあるご質問最後によくあるご質問について掲載させていただきます今までの説明と以下の内容が設計のお役に立てば幸いです Q1. RC 規準 (010) の壁開口補強筋の断面計算結果で斜め筋のみ結果がなしと出力される A1. 壁開口補強筋の断面計算結果の斜め筋はかぶり厚鉄筋径配筋から計算し斜め筋が配筋できない場合になしと出力されます具体的にはダブル配筋の場合壁厚 [mm]- かぶり厚 (40mm)- 縦筋径 ( 呼び径 )- 横筋径 - 斜め筋径 max(1.5 斜め筋径, 5mm) を満たさないと斜め筋が配置できないので斜め筋はなしと出力されます Q. 包絡開口として低減率等を計算していますが開口補強筋の検討では開口毎で計算されています包絡開口としては開口補強筋の検討はされないのでしょうか A. 耐震壁における包絡開口は剛性や耐力を計算する上での扱いで開口補強筋をRC 規準 (010) で計算する場合は開口毎に補強筋を計算します Q3. 開口補強筋の計算結果で開口が1つなのにnv( 当該層で鉛直方向に並ぶ開口の数 ) がと出力される A3. ピロティ直上階と単層耐震壁の場合は +1 の数値になります RC 規準 (010) のP315に +1 することが記述されています Q4. メカニズム時せん断力に対する開口補強筋の検討でNGになった場合に特別な処理はしていますか? A4 検討はOK/NGの判定まででコンクリートの打設が困難なほどの補強筋量になっているかなどの判断はしておりませんので補強筋が施工可能かどうかについては適切に判断して下さいまたこの場合は補強筋量に見合った耐震壁の耐力を直接入力して下さい ( 株式会社構造ソフト ) 4/9

付録. 計算例 RC 規準 (010) の付. 3-5 の設計例の開口について RC 規準 (010) での検定計算 ( ) RC 規準 (1999) での算定計算の内容と BUILD. 一貫 Ⅴ での出力を示します RC 規準 (010) のほうが開口補強筋が少量で済むことがわかりますなお計算式の記号の説明については RC 規準や BUILD.

5 付録. 計算例 RC 規準 (010) の付. 3-5 の設計例の開口について RC 規準 (010) での検定計算 ( ) RC 規準 (1999) での算定計算の内容と BUILD. 一貫 Ⅴ での出力を示します RC 規準 (010) のほうが開口補強筋が少量で済むことがわかりますなお計算式の記号の説明については RC 規準や BUILD. 一貫 Ⅴ のヘルプをご参照ください : 計算例は検定計算のみを示しますが RC 規準 (010) の場合も算定計算が可能です [ 計算モデル ] 連層耐震壁の1 階の耐震壁開口は1つ耐震壁の設計せん断力 Qd:70[kN] C1, Cの柱せいD:850[mm] 下階床から上階床までの高さ h:4100[mm] 耐震壁周辺の梁中心間距離 H:4100[mm] 耐震壁の両端の柱を含む全せい:8050[mm] 耐震壁周辺の柱中心間の距離 L:700[mm] 耐震壁の内法高さ h':3500[mm] 耐震壁の内法長さ ' :6350[mm] 開口部の長さ 0 :1800[mm] 開口部の高さ h 0 :1000[mm] 壁厚 t :50[mm] 耐震壁の縦筋 :-D16 ( 398[mm ]) 耐震壁の横筋 :-D16 ( 398[mm ]) 縦筋のピッチ :00[mm] 横筋のピッチ :15[mm] 縦筋の補強筋比 Psv: 横筋の補強筋比 Psh: 鉄筋強度 ( 壁筋, 開口補強筋共通 ) ft:95[n/mm ] RC 規準 (010) での検定計算用開口補強筋 ( 縦 ) :-D16 ( 398[mm ]) 開口補強筋 ( 横 ) :-D16 ( 398[mm ]) 開口補強筋 ( 斜め ) :-D13 ( 54[mm ]) 付加斜張力の検討に考慮できる壁筋 ( 縦 ) :4 本 ( 500/00=.5 ( 列 ) =4 本 ) 付加斜張力の検討に考慮できる壁筋 ( 横 ) :8 本 ( 500/15=4( 列 ) 4=8 本 ) RC 規準 (1999) での算定計算用開口補強筋 ( 縦 ): 鉄筋径 D16 開口補強筋 ( 横 ): 鉄筋径 D16 開口補強筋 ( 斜め ): 鉄筋径 D13 壁筋と開口補強筋はダブル配筋とする 5/9

6 (1) RC 規準 (010) の検定計算 BUILD. 一貫 Ⅴ の出力 RC 規準 (010) の場合は複数開口に対応するため耐震壁の断面計算結果表とは別に開口補強筋専用の出力があります 1 開口左右の付加曲げモーメントに関する検討開口上下の付加曲げモーメントに関する検討 3 開口隅角部の付加斜張力に対する検討 6/9

7 1 開口左右の付加曲げモーメントに対する検討検討式 : ( 左辺 ) ( 右辺 ) op 1000 A d f td A v 0 f [kn m] tv 0 op t 4 n h 1 p sv f tv h0 Q D [kn m] ( 左辺 ): BUILD. 一貫 Ⅴ の出力では値 ( 縦 ) が該当します ( 右辺 ): BUILD. 一貫 Ⅴ の出力では MD が該当します ( 左辺 ) ( 右辺 ) なのでOK 開口上下の付加曲げモーメントに対する検討検討式 : h h op A d f td A h0 f th ( 左辺 ) ( 右辺 ) [kN m] 8050 t h h 4 nv op p sh f th 0 h Q ( 左辺 ): BUILD. 一貫 Ⅴ の出力では値 ( 横 ) が該当します ( 右辺 ): BUILD. 一貫 Ⅴ の出力では MB が該当します ( 左辺 ) ( 右辺 ) なのでOK D [kn m] 3 開口隅角部の付加斜張力に対する検討検討式 : A f d td Av f tv A f ( 左辺 ) ( 右辺 ) [kn] 8050 h th h0 0 Q D [kn] ( 左辺 ): BUILD. 一貫 Ⅴ の出力では値 ( 斜 ) が該当します ( 右辺 ): BUILD. 一貫 Ⅴ の出力では Td が該当します ( 左辺 ) ( 右辺 ) なのでOK なお A d =0( 斜め補強筋無し ) として計算すると左辺 =664[kN] となるので斜め補強筋が無くても満足します 7/9

8 () RC 規準 (1999) の算定計算 BUILD. 一貫 Ⅴ の出力 RC 規準 (1999) の場合は耐震壁の断面計算結果表の中に開口補強筋に関する出力も盛り込んで出力します RC 規準 (1999) の場合開口補強筋を検討する際の設計せん断力 Q は耐震壁の設計せん断力を Qd とすると Qd>Q1 の場合は Q =max(q1,γqw) となります BUILD. 一貫 Ⅴ の出力では Q1 は Qa1 (=1418) として出力し γqw は Qw (=796) として出力しています ( Qa1 (=Q1), Qw (=γqw) の計算式は上記出力の凡例をご参照ください ) 8/9

9 今回の場合は Qd=707 なので Qd>Q1 となり Q =max(q1,γqw) =796 となりますまた Q=γQw となる場合は Th,TV,Td の算定において h とをそれぞれ h とに置き換えます従って以下の計算では h は h (=3500[mm]) は (=6350[mm]) となります 1 開口隅角部の鉛直縁張力に対する検討開口隅角部の鉛直縁張力 ho Tv Q T 307 鉛直補強筋 v atv 1041[mm ] 5. 本 f 95 t o ダブル配筋なので 6 本 [kN] 開口隅角部の水平縁張力に対する検討開口隅角部の水平縁張力 T h 0 h Q [kn] 6350 h h T 555 水平補強筋 h a th 1881[mm ] 9.5 本 f 95 t 0 ダブル配筋なので 10 本 3 開口隅角部の付加斜張力開口隅角部の付加斜張力 ho o Td Q [kN] 6350 下式によって付加斜張力に対する補強筋として算入できる縦横の開口補強筋の有効断面積 a を計算しこれを T d より求めた斜め補強筋必要断面積 a td から控除したものを a td とします 1 a a ' th ' tv a a tv ',a th ' : 開口補強筋断面積 a tv および a th より各方向壁筋の開口縁分に相等する断面積をそれぞれ控除した断面積 a ' [mm tv a ' [mm th a 1 a tv ' a ' 1689[mm ] th ] Td 436 斜め補強筋 atd atd ' a a [mm ] < 0 f 95 ] 斜め補強筋は不要 t 9/9

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