構造計算書門扉 H2.5m W4m 両開き門扉 Wonder Loof Top Sample

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さわかりこめ
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1 構造計算書門扉 H2.5m W4m 両開き門扉

2 目次 1. 総則 ) 適用範囲 ) 工事名 ) 工事場所 ) 構造概要図 ) 材料表速度圧の算出 ) 諸数値の設定 ) 速度圧風荷重モーメントの算出 ) 各部材の受風面積 ) 水平力モーメントの算出構造耐力の検証 ) 鉛直力による門柱の検討 ( 座屈長期 ) ) 風荷重門扉重量による門柱の検討 ( 短期 ) ) 扉枠の検討 ) ターンバックルステーの検討 ) 門柱の曲がり δ = W L 根入れ長の検討 ( コンクリートの支圧応力度 ) 基礎の検討 ( 長期 ) ) 寸法の仮定 2) 存在応力 ) 水平方向地盤反力係数 K H ) 鉛直方向地盤反力係数 ) 荷重の偏心距離 (m) ) 底面における最大地盤反力度 (KN/ m2 ) 基礎の検討 ( 短期 ) ) 基礎寸法の仮定 2) 存在応力 ) 水平方向地盤反力係数 K H ) 鉛直方向地盤反力係数 ) 荷重の偏心距離 (m) ) 底面における最大地盤反力度 (KN/ m2 )

3 1. 総則 1 1) 適用範囲本設計計算書は門扉 H=2.5m W=4m2 ( 両開き ) の構造耐力につき下記を参考として検証するの構造耐力につき下記を参考文献として検証する参考文献 ; 建築基準法同施行令 ( 風荷重の算出 ) 鋼構造設計基準日本建築学会 ( 構造耐力の基本値 ) 道路標識の設置基準同解説日本道路協会 ( 基礎の安定 ) 2) 工事名 3) 工事場所札幌市 4) 構造概要図 5) 材料表番号品名仕様規格数量単位重量 (Kg/m) 数量重量 1 門柱 L Kg/m 門扉枠 L Kg/m 金網 φ Kg/m カンヌキ φ Kg/m 落し棒 φ Kg/m 丁番 T=12mm 0.048m Kg/m 丁番ピン φ30mm L-240mm 5.61 Kg/m ブレース φ mm 1.58 Kg/m 天蓋 T=4.5mm 0.044m Kg/m 品名寸法 (cm) t( 厚さ ) 長辺短辺 (cm) 重量 ( 片側 ) 合計 Kg 断面二次中立軸より最遠部断面係数モーメント (cm 4 までの距離 e(cm) (cm 3 ) ) 断面二次半径 (cm) 断面積 (cm 2 ) 門柱門扉枠

4 2. 速度圧の算出 2 1) 諸数値の設定建築基準法同施工令に基づき速度圧を算出する当該地域の場所札幌市風速は Vo = 32m/sec 北海道の基準風速 (m/s) 50 音順 ( 建築基準法施工令第 87 条第 2 項より抜粋 ) 厚岸町 32 雄武町 32 札幌市 32 端野町 32 野付郡 34 三石郡 32 厚田郡 32 奥尻郡 34 様似郡 32 千歳市 32 登別市 34 鵡川町 34 厚真町 34 興部町 32 佐呂間町 32 天塩郡 32 函館市 34 室蘭市 34 網走市 32 小樽市 32 静内郡 32 常呂町 32 浜中町 34 目梨郡 34 虻田郡 34 音威子府村 32 標津郡 34 苫小牧市 34 浜益郡 32 女満別町 32 石狩郡 32 上磯郡 34 島牧郡 34 苫前郡 32 早来町 34 紋別市 32 石狩市 32 上湧別町 32 下川町 32 中川町 32 美深町 32 門別町 34 磯谷郡 34 亀田郡 34 積丹郡 34 長沼町 32 美幌町 32 山越郡 34 岩内町 36 茅部郡 34 斜里町 34 名寄市 32 檜山郡 34 湧別町 32 有珠郡 34 川上郡 32 白老郡 34 東藻琴村 32 平取町 32 由仁町 32 浦河郡 32 北広島市 32 寿都郡 34 南幌町 32 風連町 32 余市郡 34 枝幸郡 32 共和町 34 瀬棚郡 34 新冠郡 32 古宇郡 34 利尻郡 32 恵庭市 32 清里町 32 宗谷郡 32 西興部村 32 穂別町 32 留萌郡 32 江別市 32 久遠郡 34 その他地域 30 爾志郡 34 幌泉郡 32 留萌市 32 追分町 32 小清水町 32 伊達市 34 根室市 34 増毛郡 32 礼稚文内郡市構造物の高さ門扉高さ = 2.5m Hが5m 以下であるので高さによらず速度圧及びKzは一定地表面祖度区分都市計画区域以外の地域で Ⅲ 以上より Zb = 5 m ガスト影響係数 Gf = 2.5 Zg = 450 m α = 0.2 高さ方向分布係数 Er = 1.7 ( Zb/Zg )^α = 1.7 (5/450)^0.2 = 速度影響係数 E=Er^2 Gf=0.691^2 2.5=1.194 風力係数 Kz = 1 壁 Cfn = 1.4 Kz=1.4 1=1.4 丸パイプ Cfp = 0.9 Kz=0.9 1=0.9 2) 速度圧 q = 0.6 E Vo^2= ^2=733.6 (N/m 2 )

5 3. 風荷重モーメントの算出 3 1) 各部材の受風面積門柱 = 5775 単位 (cm 2 ) 門扉枠 = 6359 cm 2 門扉枠 = 750 cm 2 ブレース = cm 2 帯鋼 = cm 2 落し棒 = 170 cm 2 端末柱 = 1500 cm 2 胴縁 = 1000 cm 2 金網充実率網目 (S) = 56mm 2) 水平力モーメントの算出高さ 4. 構造耐力の検証線径 (d) = 3.2mm ρ = 1-{s/(s+d)}^2} = 1-{56/(56+3.2)}^2 = =5012 cm 2 5m 以下では速度圧は一定であるから風荷重 ( 水平力 )= 風力係数受風面積速度圧モーメント = 風荷重当該部材の GL からの重心位置となり各部材それぞれの風荷重モーメントを算出し合計すると 1) 門柱 ) 門扉枠 ) ブレース ) 帯鋼 ) 落し棒 ) 胴縁 ) 金網 ) 鉛直力による門柱の検討 ( 座屈長期 ) ここに品名受風面積 (cm 2 ) 3) 門扉枠 750 6) 端末柱 1500 門柱を除いた重量 = Kg = 734.6N 作用位置は条件の最も厳しいブレース位置に設定すれば LK = 263.6cm λ = LK/I = 263.6/6.93 = 38 下記表より sfc 1.47 t/c m N/cm2 LK : GL から垂直荷重の設定位置 ( ブレース位置 ) I : 断面二次半径 λ : 細長比風力係数速度圧 (N/m 2 ) 風荷重 (N) GLからの重心距離 (cm) モーメント (N cm) 合計 sfc : F=2.4t/c m2鋼材の長期応力に対する許容圧縮応力度 ( 単位 :t/c m2 )

6 λ の値による sfc の値は次表による 4 F=2.4t/c m2鋼材の長期応力に対する許容圧縮応力度 ( 単位 :t/c m2 ) λ fc λ fc λ fc λ fc λ fc λ fc λ fc λ fc λ fc 門柱に作用する圧縮応力度 sδc = W/A = 734.6/30.7 = N/cm 2 門扉重量によるモーメントを Mp とすれば Mp = = N cm sδb = Mp/Z = /170.1 = N/cm 2 座屈は長期によると考えられるので sδ sδc sδb = + = sf sfc sfb = 0.06 < 1 OK

7 sfb; 基準強度で下記表による 5 ( 建築基準法施工令第 90 条及び平成 12 年 12 月 26 日建設省告示第 2464 号 ) 最終改正炭素鋼平成 14 年 7 月 23 日国土交通省告示第 665 号基準強度鋼材等の種類及び品質 (sfb) N/mm 2 構造用鋼材 STK400 STKR400 SS400 SKK400 鋼材の厚さが 40mm 以下のもの 235 2) 風荷重門扉重量による門柱の検討 ( 短期 ) 風荷重により門柱地際に作用するモーメントは N cm 門扉重量 ( 門柱は除く ) により門柱地際に作用するモーメント N cm 風荷重と門扉重量によるモーメント = ( ^ ^2)^0.5 = N cm 門柱の断面係数は cm 3 であるから門柱の許容応力度 = = 2113 N/cm 2 < N/cm 2 OK この時座屈は sδ sδc sδb = + = sf sfc sfb = 0.1 < 1 OK 3) 扉枠の検討使用部材 L A = 8.64 cm 2 Z = cm 3 3-1) 水平 ( 風 ) 荷重時 My = ΣPw/L = /8 = 473.9N m = 47390N cm My sδb = = = Z sδb 396 = = 0.02 < 1 OK sfb N/cm 2 3-2) 鉛直荷重時 Mx = ΣPv L/8 = /8 = 191.9N m My sδb = = = N/cm 2 Z sδb 396 = = 0.01 < 1 OK sfb ) ターンバックルステーの検討ブレースと門扉枠の角度を e とすれば 1246 tan - e = e =

8 引張力 :t t = 1/sin e Pv = 1/sin = = N 使用材料 RB φ13mm A = 1.33 Cm 2 Ra = A sf = /1.5 = N > N ターンバックル耐力 ( フレームタイプ ) 5) 門柱の曲がり Lt = = N > N ここに δ ; たわみ量 W L 3 δ = 3 E I W L 3 δ = 3 E I W ; 引張力 2116 N M ; モーメント N cm OK L ; 荷重位置 cm E ; ヤング係数 N/cm 2 I ; 断面 2 次モーメント 1488 cm 4 = ^ = 0.1cm ( 門柱に L-380 を使用したとき, カンヌキ落し棒にほとんど影響はない ) OK 6 5. 根入れ長の検討 ( コンクリートの支圧応力度 ) 建築基準法施工令第 91 条よりコンクリートの許容応力度は長期に生ずる力に対する許容応力度 ( 単位 1 平短期に生ずる力に対する許容応力度 ( 単位方ミリメートルにつきニュートン ) 方ミリメートルにつきニュートン ) 1 平圧縮引張りせん断付着圧縮引張りせん断付着 F/3 F/30(F が 21 を超えるコンクリートについて国土交通大臣がこれと異なる数値を定めた場合はその定めた数値 ) 0.7( 軽量骨材を使用するものにあつては 0.6) この表において Fは設計基準強度 ( 単位のとする長期に生ずる力に対する圧縮引張りせん断又は付着の許容応力度のそれぞれの数値の2 倍 (Fが21を超えるコンクリートの引張り及びせん断について国土交通大臣がこれと異なる数値を定めた場合はその定めた数値 ) とする 1 平方ミリメートルにつきニュートン ) を表すも今回コンクリートポールを基礎に設置するに当たり充填材と 18 N/mm2のレディミクストコンクリートを使用すれば短期に生ずる力に対する許容応力度は圧縮で 12 N/mm 2 となる水平力及びモーメントに対する照査 ( 水平支圧応力度 ) は H 6 M δch = + δca ( 鋼管杭 -その設計と施工- P196) より D l D l 2 ここに δch : 今回の許容支圧応力度 H : 軸直角方向力 1.5KN D : 門柱の地際径 0.175m l : 門柱の埋め込み長 0.5m M : モーメント (3.49^ ^2)^0.5 = 3.81KN m δca : コンクリートの許容支圧応力度 KN/m 2 δch = 1.5/( ) + (6 3.81)/( )^2 = 278.4<12000 KN/m 2 充填材として上記レディミクストコンクリートで十分安全である OK

9 6. 基礎の検討 ( 長期 ) 7 長期の場合基礎に影響するのは門扉自重による鉛直力と門扉枠自重による曲げモーメントと考えられる 1) 寸法の仮定 2) 存在応力基礎サイズ (m) 正面幅 B 0.60 m 鉛直力 2.92 KN 3) 水平方向地盤反力係数 K H B H K H = K H0 ( ) -3/4 0.3 ここに奥行深さ L 0.80 m 水平力 0.00 KN D 0.80 m 曲げモーメント 1.54 KN m KHO ; 直径 30cm の剛体円板による平板載荷試験の値に相当する水平方向の地盤反力係数 (KN/ m3 ) BH ; 基礎の換算載下幅で次式より求める Bh = Ah 0.5 AH ; 水平方向の載荷面積 ( m2 ) Bh = Ah^0.5 = ( )^0.5 = 0.69 Eo ; 設計の対象とする位置での地盤の変形係数 (Kg/c m2 ) でここでは標準貫入試験の N 値より Eo=28N(=2800N KN/m2) で推定する α ; 地盤反力係数の推定に用いる係数で下表に示す ( 道路標識設置基準同解説 P259 付表 -11) 次の試験方法による変形係数 Eo(Kg/c m2 ) 直径 30cm の剛体円板による平板載荷試験の繰返しから求めた変形係数の 1/2 ボーリング孔内で測定した変形係数 m2 常時地震時 4 8 供試体の一軸又は三軸圧縮試験から求めた変形係数 4 8 標準貫入試験の N 値より Eo=28Nで推定した変形係 1 2 Kho = 1/0.3 α Eo = 1/ = KN/ m3 α 1 2 Kh = Kho (Bh/0.3)^(-3/4) = (0.69/0.3)^(-3/4) = 499KN/m 3 4) 鉛直方向地盤反力係数 Kv = Kvo (Bv/0.3)^(-3/4) ここに KVO ; 直径 30Cmの剛体円板による平板載荷試験の値に相当する水平方向の地盤反力係数 (KN/ m3 ) BV ; B V ; 基礎の換算載下幅で (cm) で次式より求める 0.5 B V =A V AV ; 荷重作用方向に直交する基礎の換算載荷幅 Bv = ( )^0.5 = 0.69 m2 Eo ; 設計の対象とする位置での地盤の変形係数 (Kg/cm2) でここでは標準貫入試験のN 値より Eo=28Nで推定する α ; 地盤反力係数の推定に用いる係数で上記付表 11より α = 1 Kvo = 1/0.3 α Eo = (1/0.3) = 933 KN/ m3 Kv = (0.69/0.3)^(-3/4) = 4997 KN/ m3

10 根入れ部分と底面に作用するモーメントの分担比 βm = Kh/Kv (D'f/B)^3 = / (0.8/0.6)^3 = 基礎底面における全作用モーメント (KN m) 長期 ΣM = M + H D = = 1.54KN m 基礎底面に作用するモーメント (KN m) MB = 1/(1+βm) ΣM = 1/(1+2.37) 1.54 = 0.46 KN m 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 (KN m) MB = 1/(1+βm) ΣM = 2.37/(1+2.37) 1.54 = 1.08 KN m ここに MB : 基礎底面に作用するモーメント (KN m) MS : 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 (KN m) ΣM : 基礎底面における全作用モーメント (KN m) M : 柱脚部曲げモーメント (KN m) H : 柱脚部水平力 (KN) D : 基礎高 (m) βm : 根入れ部分と底面に作用するモーメントの分担比 Kv KH 鉛直及び水平方向の地盤反力係数 (N/ m3 ) B : 基礎幅 (m) D f : 支持層かあるいは支持層と同程度に良質な層への根入れ深さ (m) 基礎底面に作用する鉛直荷重 (KN) V = N + γc B L D = =11.75KN 5) 荷重の偏心距離 (m) e = Me/V = 0.46/11.75 = 0.04 m B/6 = 0.6/6 = 0.1 m > 0.04m OK 底面反力の作用幅 (m) x = 3 (B/2-e) = 3 (0.6/2-0.04) = 0.78m >B = 0.6m ここにV : 基礎底面に作用する鉛直荷重 (KN) MB : 基礎底面図心に作用するモーメント (KN m) : MB=V e e : 荷重の偏心距離 (m) x : 底面反力の作用幅 (m) x = 3 (B/2-e) xがbより小さいときには三角分布になり xがbより大きい時には台形分布となる qmax 基礎底面における最大地盤反力度 (KN/ m2 ) B : 基礎幅 (m) L : 基礎の奥行 (m) D : 基礎の高さ (m)

11 x < B の場合三角形分布 x>bの場合台形分布 9 x < B ( 三角形分布 ) の場合 x>b( 台形分布 ) の場合 2 V V 6 Mb q max = q max = + L x L B L B^2 ここにx>Bであるので 6) 底面における最大地盤反力度 (KN/ m2 ) V 6 Mb q max = + = + L B L B^ ^2 = = 24.5 KN/ m2 < 100 KN/ m2 OK 故に仮定寸法の基礎にて安全である 7. 基礎の検討 ( 短期 ) 1) 基礎寸法の仮定基礎サイズ (m) 2) 存在応力正面幅 B 0.60 m 鉛直力 2.92 KN 奥行 L 0.80 m 水平力 2.41 KN 深さ D 0.80 m 曲げモーメント 3.81 KN m 3) 水平方向地盤反力係数 K H Kh = Kho (Bh/0.3)^(-3/4) = 1/0.3 1 ( ) ( )^(-3/4) = KN/m 3 4) 鉛直方向地盤反力係数 Kv = Kvo (Bv/0.3)^(-3/4) = 1/0.3 1 ( ) ( )^(-3/4) = KN/m 3 根入れ部分と底面に作用するモーメントの分担比 K H Df βm = ( ) 3 = ( ) 3 = K V B 基礎底面における全作用モーメント (KN m) ΣM = M + H D = = 5.73KN m 基礎底面に作用するモーメント (KN m) 1 1 Mb = ΣM = 5.73 = 1.7KN 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 (KN m) βm 1 Ms = ΣM = 5.73 = 4KN m 1+βm 基礎底面に作用する鉛直荷重 (KN) V = N + γc B L D = = 11.8KN 5) 荷重の偏心距離 (m) M B 1.70 e = = = 0.14m V B 0.60 = = 0.2m> 0.14m OK 3 3

12 底面反力の作用幅 (m) 10 x = 3 (B/2-e) = 3 (0.6/2-0.14) = 0.48m<B = 0.6m x<b の場合三角形分布 x>bの場合台形分布 x<b ( 三角形分布 ) の場合 x>b ( 台形分布 ) の場合 2 V V 6 Mb q max = q max = + L x L B L B 2 ここに < B であるので 6) 底面における最大地盤反力度 (KN/ m2 ) 2 V = q max = = L x KN/ m2 < 200 KN/ m2 OK 故に仮定寸法の基礎にて安全である

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<82658C5E95578EAF928C208BAD93788C768E5A8F > 001 F 型標識柱強度計算書 ( 柱長 6.75m ) (1400 * 3800) (1400 * 3800) 略図 000 3800 300 300 6750 300 550 900 300 5700 STK-φ76.3x.8 STK-φ165.x4.5 STK-φ67.4x6.6 50 300 5000 1400 3000 100 1400 P. 1 1. 一般事項 1-1 概要 F 型標識柱

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