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鉄骨

頭付きスタッド

スラブ

端部ボルト

施工時積載荷重

スラブ+デッキ自重

長期荷重(スラブ+デッキ自重を除く)

荷重選択4

断面性能


鉄骨

F =N/㎟

sI =4

A =2

W =kN/m


sZ =3

iy =

J =4

λ =

頭付きスタッド

Qh1 =kN

Qh2 =kN

Qh(=min(Qh1,Qh2)) =kN


sca =

√FcEc =N/㎟

qs =kN


nr(=Qh/qs) =

nf(=2*nr) =

np =

判別:

合成梁

xn =

cIn = 4

eI = 4


cZc = 3

cZt1 = 3

cZt2 = 3

cZt(=min(cZt1,cZt2)) = 3

eZ = 3

曲げ


- 施工時 -

MCD =kNm


sfb =N/㎟

σt(MCD/sZ) =N/㎟

σt/sfb =

- 長期荷重時 -

MTL =kNm


(内訳:

MD =kNm

ML =kNm

)

鉄骨

ft =N/㎟

σt(=MTL/eZ) =N/㎟

σt/ft =

スラブ

cfc =N/㎟

σc(=ML/CZC) =N/㎟

σc/cfc =

せん断


- 施工時 -

Qa =kN

QCD =kN

→ QCD/Qa =

- 長期荷重時 -

Qa =kN

QTL =kN

→ QTL/Qa =

たわみ


- 長期荷重時 -

δTL =


(コンクリ硬化前:㎜, コンクリ硬化後:㎜)


告 示 平12建告第1459号


δTL/L =

応力図


解説


鉄骨

L : 部材長(m)
lb : 施工時の座屈長さ(m)、0にすると横座屈を考慮しません。長期荷重時は横座屈を考慮しません。
断面種別 : H形鋼(細幅、中幅、広幅、任意)から選択できます。
断面 : 各種断面寸法の入力値は下記によります。
材種 : 400N級(F値235N/㎟)、490級(F値325N/㎟)から選択できます。

スタッド

列数 : 梁のフランジ幅方向に並ぶスタッドの本数を指定します。
φ : スタッドの軸径(㎜)
ピッチ : 梁の軸方向に並ぶスタッドの間隔(㎜)
sL : スタッドの長さ(㎜)

スラブ

t : スラブ厚(㎜)
B : 梁の耐力、剛性計算用のスラブの有効幅(m)
Be : 頭付きスタッドに作用するせん断力計算用のスラブの有効幅(m)
Fc : コンクリート強度(N/㎟)
Hd : デッキの山高さ(㎜)
bd : デッキプレートの溝方向が梁と直交する場合のデッキプレートの溝の平均幅(㎜)

合成梁断面図

デッキプレートの溝方向が梁と直交する場合

端部ボルト

本数 : 端部のボルト本数を指定します
: 端部ボルトの径を指定します
種別 : 端部ボルトの種別を指定します。
接合条件 : 端部ボルトの接合条件を1面せん断、2面せん断から選択します

荷重

荷重(施工荷重) : 施工時の積載荷重(N/㎟)
支配幅(施工荷重) : 梁が負担する施工荷重の範囲(m)
荷重条件(施工荷重) : 施工時の積載荷重を長期荷重とするか、短期荷重とするか選択します
施工中梁に支保工を設ける : このチェックボックスをONにすると、施工時の検討を省略し、コンクリ硬化前のたわみが0になります。詳細は計算内容の解説に記載
自重(スラブ+デッキ自重) : スラブとデッキの自重、その他コンクリ硬化前に作用する固定荷重を指定します
支配幅(スラブ+デッキ自重) : 梁がスラブ+デッキ自重を負担する範囲を指定します
梁自重を自動計算する : このチェックボックスをOFFにすると、任意の梁自重を指定できます
梁仕上げ重量 : 梁の単位長さあたりの梁の仕上げ重量を指定します(N/m)
長期荷重 : コンクリ硬化後に作用する荷重(スラブ+デッキ自重を除く)を指定します。荷重項は4つまで指定可能

1.許容曲げ応力度fbの計算

施工時の鉄骨の許容曲げ応力度はfbを低減させます。長期荷重時の鉄骨の許容曲げ応力度はfb=ftとして計算します。fbの計算は鋼構造許容応力度設計規準の方法によります。本アプリではpλb=0.3、C=1.0で計算しています。

λbpλbのとき

\[ f_{b} = \frac{F}{ν} \]

pλbbeλbのとき

\[ f_{b} = \frac{\left\{1 - 0.4\frac{λ_{b}ー_{p}λ_{b}}{_{e}λ_{b} - _{p}λ_{b}}\right\}F}{ν} \]

eλbbのとき

\[ f_{b} = \frac{1}{λ^{2}_{b}}・\frac{F}{2.17} \]

ここに

\[ λ_{b} = \sqrt{\frac{M_{y}}{M_{e}}} \] \[ M_{e} = C\sqrt{\frac{π^{4}EI_{Y}・EI_{w}}{l_{b}^{4}}+\frac{π^{2}EI_{Y}・GJ}{l^{2}_{b}}} \] \[ _{p}λ_{b} = \frac{1}{\sqrt{0.6}} \]

i) 補剛区間内で曲げモーメントが単調に変化する場合

\[ _{p}λ_{b} = 0.6 + (\frac{M_{2}}{M_{1}}) \] \[ C = 1.75 + 1.05(\frac{M_{2}}{M_{1}}) + 0.3(\frac{M_{2}}{M_{1}})^{2} ≦ 2.3 \]

ii) 補剛区間内で曲げモーメントが単調に変化する場合

\[ _{p}λ_{b} = 0.3 \] \[ C = 1.0 \]

記号

fb : 許容曲げ応力度
λb : Myに対する曲げ材の基準化細長比
lb : 圧縮フランジの支点間距離
ν : 安全率(ν = 3/2 + (2/3)(λb/eλb)2)
eλb : 弾性限界細長比
pλb : 塑性限界細長比
Me : 弾性横座屈モーメント
My : 降伏モーメント(My=F・Z)
Z : 断面係数
C : 弾性横座屈モーメントの補正係数
IY : 弱軸まわりの断面二次モーメント
Iw : 曲げねじり定数
G : せん断弾性係数
J : サンブナンのねじり定数
M1、M2 : それぞれ座屈補剛区間の両端に作用する大きいほう、小さいほうの、橋軸まわりの曲げモーメント。 M2/M1は複曲率の場合は正、単曲率の場合は負となる。

2.ボルト・高力ボルトの許容応力

高力ボルト及び、普通ボルトの許容せん断耐力は下記によります。

高力ボルトの許容せん断耐力
高力ボルトの鋼種ボルト呼び径許容せん断力(kN/本)
長期短期
1面摩擦2面摩擦
F8T(溶融亜鉛めっきボルト)M1212.124.1長期の1.5倍
M1621.442.9
M2033.567.0
M2240.581.1
M2448.296.4
M2761.0122.0
M3075.4151.0
F10TM1217.033.9
M1630.260.3
M2047.194.2
M2257.0114.0
M2467.9136.0
M2785.9172.0
M30106.0212.0
普通ボルトの許容せん断耐力
強度区分ボルト呼び径許容せん断力(kN/本)
長期短期
1面せん断2面せん断
4.6、4.8M127.7915.6長期の1.5倍
M1614.529.0
M2022.645.3
M2228.056.0
M2432.665.2
M2742.484.8
M3051.8104
5.6、5.8M129.7319.5
M1618、136.3
M2028.356.6
M2235.070.0
M2440.881.5
M2753.0106.0
M3064.8130.0
6.8M1213.627.3
M1625.450.8
M2039.679.2
M2249.098.0
M2457.1114.0
M2774.2148.0
M3090.7181.0

3.合成梁の断面性能

3.1 合成梁の曲げ応力度の計算

i) 正曲げを受ける梁の鉄骨の引張応力度

\[ σ_{t} = \frac{M_{TL}}{_{e}Z} \]

ii) 正曲げを受ける梁のスラブの圧縮応力度

・施工中に支保工を設けない場合

\[ σ_{c} = \frac{M_{L}}{_{c}Z_{c}} \]

・施工中に支保工を設ける場合

\[ σ_{c} = \frac{M_{TL}}{_{c}Z_{c}} \]

記号

eZ : 鉄骨下端の合成梁の有効断面係数
cZc : 床スラブ上端圧縮時の床スラブ上端の断面係数
MTL : 長期荷重によって生じる合成梁にかかる最大正曲げモーメント
ML : 長期荷重から仕上げを含まない床自重と鉄骨梁自重とを差し引いた荷重によって起こる正曲げモーメント

3.2 eZの計算

合成梁の有効等価断面係数eZは下式によって算定します。ただし、鉄骨梁の断面係数sZに対してeZ<sZとなるときは、eZ=sZとします。

\[ {_e^\ }Z={_\ s^\ }Z+\ \sqrt{\frac{n_p}{n_f}}\left({_c^\ }Z{_t^\ }-\ {_s^\ }Z\right) ・・・・(3.1) \]

記号

sZ : 鉄骨梁の断面係数
cZt : 完全合成梁の有効等価断面係数(鉄骨下端の断面係数 = min(cZt1cZt2)
nf : 完全合成梁の1スパンに必要な頭付きスタッドの本数
np : 合成梁の1スパンに配置された頭付きスタッドの本数、ただしnp>nfのときは、計算上はnp=nfとする。

3.3 cZt1の計算

i) 中立軸が断面内にある時(pt < t12/{2n(1 - t1)}の時)

ここで、pt=sa/(B・sd)、t1 = t/sd、 n=ヤング係数比

中立軸の位置は、(3.2)式になります。

\[ x_{n} = n・p_{t}(\sqrt{1 + \frac{2}{n・p_{t}}} - 1) ・・・・(3.2) \]

次に、断面二次モーメント、(3.3)式になります。cIn

\[ _{c}I_{n} = \frac{B・x_{n}^{3}}{3n} + _{s}I + _{s}a(_{s}d - x_{n})^{2} ・・・・(3.3) \]

ii) 中立軸が断面外にある時(pt ≧ t12/{2n(1 - t1)}の時)

中立軸の位置は、(3.4)式になります。

\[ x_{n} = \frac{t_{1}^{2} + 2n・p_{t}}{2(t_{1} + n・p_{t})} _sd ・・・・(3.4) \]

断面二次モーメントは(3.5)式になります。cIn

\[ _{c}I_{n} = \frac{B・t}{n}\left\{\frac{t^{2}}{12} + (x_{n} - \frac{t}{2})^2\right\} + _{s}I + _{s}a(_{s}d - x_{n})^2 ・・・・(3.5) \]

以上よりcZccZtはそれぞれ

\[ _{c}Z_{c} = \frac{n・_{c}I_{n}}{x_{n}} ・・・・(3.6) \] \[ _{c}Z_{t1} = \frac{_{c}I_{n}}{D - x_{n}} ・・・・(3.7) \]

正曲げを受ける合成梁

3.3 cZt2の計算

施工中、梁に支保工を設けない場合には、長期荷重による正曲げモーメントに対する有効断面係数は次のcZt2以下とします。

\[ _{c}Z_{t2} = (1.35 + 0.35\frac{M_{L}}{M_{D}})_{s}Z_{t} ・・・・(3.8) \]

記号

MD : 仕上げを含まない床自重と鉄骨梁自重とによって起こる正曲げモーメント
ML : 長期荷重から仕上げを含まない床自重と鉄骨梁自重とを差し引いた荷重によって起こる正曲げモーメント
sZt : 正曲げモーメントに対する鉄骨断面のみの引張側断面係数

4.頭付きスタッド

4.1 完全合成梁の頭付きスタッド

完全合成梁の頭付きスタッドの所要本数は(4.1)によります

\[ n_{r} = \frac{Q_{h}}{q_{s}} ・・・・(4.1) \]

記号

nr :塑性ヒンジ点と反曲点の間の頭付きスタッドの所要本数
Qh :4.3で算定する頭付きスタッドに作用する全水平せん断力
qs :4.4で算定する頭付きスタッド1本当たりの水平せん断耐力

本アプリは梁の中央に塑性ヒンジが形成され、塑性ヒンジと反曲点の区間が2つあると仮定しているため、完全合成梁の必要総本数nfは2×nrとなります。

4.2 不完全合成梁の頭付きスタッド

不完全合成梁の頭付きスタッドの所要本数はn'rは(4.2)式を満たす必要があります。

nr > n'r ≧ 0.5nr ・・・・(4.2)

記号

nr :塑性ヒンジ点と反曲点の間の頭付きスタッドの設計用圧縮水平せん断力(4.1)式

4.3 頭付きスタッドに作用する水平せん断力

合成梁に正曲げモーメントが作用する部分では、次の2式のうち小さいほうをとります。

Qh1 = cC ・・・・(4.3)

Qh2 = sa・sσY ・・・・(4.4)

記号

Qh1,Qh2 : 塑性ヒンジ点と反曲点の間の頭付きスタッドの設計用圧縮水平せん断力
CC : 床スラブの有効圧縮耐力で、下記による

・スパン中間に塑性ヒンジができるとき

CC=0.85Fc・t・Be

t : 床スラブのせい、デッキプレートを用いた床スラブの場合は、デッキプレート山上の平板状のコンクリート厚さ
Be :床スラブの有効圧縮耐力算定用の有効幅。片側につき隣接梁との梁間隔の1/2、外端の梁の場合には床スラブ端までの距離
sa :鉄骨梁の全断面積
Fc :コンクリートの設計基準強度
sσY :鉄骨梁の鋼材の降伏点で、短期許容引張応力度と同じ値

4.4 等厚な鉄筋コンクリートスラブ中の頭付きスタッド

通常の等厚な鉄筋コンクリートスラブ中の頭付きスタッド1本当たりのせん断耐力は、(4.5)式によります。

\[ q_{s} = 0.5_{sc}a\sqrt{Fc・Ec} ・・・・(4.5) \]

記号

sca :頭付きスタッドの軸部の断面積
Ec :コンクリートのヤング係数
Fc :コンクリートの設計基準強度
qs :頭付きスタッドのせん断耐力

ただし、(4.5)式適用範囲は下記によります。

(1) √FcEcの値が500N/㎟以上で900N/㎟以下、900N/㎟を超える場合は900N/㎟として計算する。

(2) 頭付きスタッドの軸径は、呼び径で13㎜以上22㎜以下とし、かつその長さLと軸径dの比が4.0以上(L/d≧4.0)

(3) 頭付きスタッドのピッチ・ゲージ・コンクリートのかぶり厚さが4.6の規定を満足している場合

4.5 デッキプレートを用いた床スラブ中の頭付きスタッド

鉄骨梁に対してデッキプレートの溝方向が直交し、しかもデッキプレートが連続している場合に、デッキプレートを貫通して頭付きスタッド1本当たりのせん断耐力は(4.6)式によって算定します。

\[ q_{s} = (\frac{0.85}{\sqrt{n_{d}}})(\frac{b_{d}}{H_{d}})(\frac{L}{H_{d}}-1.0)(0.5_{sc}a\sqrt{Fc・Ec} ) ・・・・(4.6) \]

記号

bd : デッキプレートの溝の平均幅、ただし、溝の上部幅が下部幅より狭い時は上部幅
Hd : デッキプレートの全せい
nd : 1本の溝の中の頭付きスタッドの本数、ただし、3本を超えるときは、計算上3とする。

ただし、(4.6)式の適用範囲は下記による。

(1) √(Fc・Ec)の値が500N/㎟以上で900N/㎟以下、900N/㎟を超える場合は900N/㎟として計算する。

(2) 頭付きスタッドの軸径は、呼び径で13㎜以上22㎜以下とし、かつその長さLと軸径dの比が4.0以上(L/d≧4.0)

(3) 頭付きスタッドのピッチ・ゲージ・コンクリートのかぶり厚さは4.6の規定を満足している場合

(4) 頭付きスタッドの長さLは、デッキプレートの全盛Hdに30㎜を加えたもの以上(L≧Hd+30㎜)。ただし、計算に用いるLはHd+75㎜以下とする。

(5) Hdは75㎜以下

(6) bdは頭付きスタッド軸径dの2.5以上

デッキプレート連続型

4.6 頭付きスタッドのせん断耐力ピッチ・ゲージなど

(1) 頭付きスタッドのピッチ(梁の材軸方向の間隔)は、軸径の7.5倍以上で、かつ600㎜以下とする。

(2) 頭付きスタッドのゲージ(梁の材軸と直角方向の間隔)は、軸径の5倍以上とする。

(3) 鉄骨梁フランジ縁と頭付きスタッドの軸心との距離は、40 mm以上とする。※1

(4) 床スラブの縁辺から頭付きスタッドの軸心までの距離は、100 mm以上とする。※1

(5) 頭付きスタッドのコンクリートかぶり厚さは、あらゆる方向について30 mm以上とする。ただし、4.6でデッキプレートの溝幅によって制限される場合は、この項の適用を除外する。※2

(6) 鉄骨梁のウェブ直上に溶接される場合を除き、溶接する頭付きスタッドの軸径は、フランジ板厚の2.5倍以下とする。※1

※1 本アプリでは(3),(4),(6)の条件を満足していないことに対する警告は発生しません

※2 (5)コンクリート天端から頭付きスタッドの天端までのかぶり厚さのみアプリ内ではチェックします。

建築物の使用上の支障が起こらないことを確かめる必要がある場合及びその確認方法を定める件

建築基準法施行令(昭和二十五年政令第三百三十八号)第82条第四号の規定に基づ き、建築物の使用上の支障が起こらないことを確かめる必要がある場合及びその確認方法 を次のように定める。

第1 建築基準法施行令(以下「令」という。)第82条第四号に規定する使用上の支 障が起こらないことを検証することが必要な場合は、建築物の部分に応じて次の表に掲 げる条件式を満たす場合以外の場合とする。

第2 令第82条第四号に規定する建築物の使用上の支障が起こらないことを確認する方法は、次のとおりとする。

1) (社)日本建築学会、鋼構造許容応力度設計基準 2019.10

2) 全国官報販売協同組合、2020年版 建築物構造関係技術基準解説書 2022.11

3) (社)日本建築学会、各種合成構造設計指針・同解説 2010.11