ベースプレート規格設計基準材質厚さ

ベースプレート規格設計基準

ベースプレート規格材質選定基準

ベースプレートの材質選定は構造設計の根幹をなす重要な要素です。現在の建築基準において、標準的に使用される材質規格は以下の通りです。
主要材質規格の特徴

• SN400C: 降伏強度400N/mm²、厚さ方向に十分な伸び能力を持つ
• SN490C: 降伏強度490N/mm²、高強度が要求される箇所に使用

材質選定で特に重要なのは、厚さ方向の応力に対する対応です。ベースプレートには軸力や曲げモーメントにより厚さ方向に引張応力が作用するため、厚さ方向の伸び能力に関する規定がある「C材」の使用が不可欠となっています。
意外な事実として、一般的な構造用鋼材であるSS400やSN400Bではベースプレートの材質として不適切という点があります。これは厚さ方向の材料特性が規定されていないためで、実際の設計現場でも見落としやすいポイントです。

 

材質選定の実務的判断基準

• 🔍 作用力レベル: 大きな軸力・曲げが作用する場合はSN490Cを選定
• 🔍 経済性: 一般的な低層建物ではSN400Cで十分な場合が多い
• 🔍 溶接性: どちらも良好な溶接性を持つが、板厚が厚くなる場合は予熱が必要

ベースプレート規格厚さ計算手法

ベースプレートの厚さ決定は、応力計算に基づく合理的な設計プロセスです。建築基準法関連告示H12建告1456号では、ベースプレートの厚さをアンカーボルト径の1.3倍以上とする簡易規定があります。
標準的な厚さ規格値
鋼板規格に準じた標準厚さは以下の通りです:

• 16.0mm (最小推奨厚さ)
• 19.0mm
• 22.0mm
• 25.0mm
• 28.0mm
• 32.0mm
• 36.0mm

計算による厚さ決定の考え方
ベースプレートの厚さ計算では、プレート内の応力分布を正確に把握することが重要です。特に以下の応力状態を検討します:

• 支圧応力: コンクリート基礎からの反力による圧縮応力
• 引張応力: アンカーボルト引張力による応力
• せん断応力: 水平力による応力

実務においては許容応力度計算で安全性を確認した場合、告示の1.3倍規定によらない設計も可能です。これにより、より合理的で経済的な設計が実現できます。
計算上の注意点
興味深い事実として、ベースプレートの厚さ計算では「有効幅」の概念が重要になります。これは応力が均等分布しないため、実際に応力を負担する有効な幅を考慮する必要があるからです。

 

ベースプレート規格設計基準詳細

設計基準の詳細検討では、構造計算だけでなく施工性や経済性も総合的に判断する必要があります。特に近年の建築技術の進歩により、従来の設計手法に加えて新たな観点での検討が求められています。
基本設計フロー

1. 荷重条件の設定: 軸力、せん断力、曲げモーメントの算出
2. ベースプレートサイズの仮定: アンカーボルト配置を考慮した平面寸法
3. 応力計算: 支圧応力、引張応力の照査
4. 厚さの決定: 計算結果と規格値の照合

設計上の重要なポイント
ベースプレート設計で見落としがちなのが、基礎コンクリートとの複合挙動です。コンクリートの圧縮強度や弾性係数がベースプレートの応力状態に大きく影響するため、以下の検討が必要です:

• 📊 基礎コンクリート強度: Fc=24N/mm²以下での標準設計
• 📊 支圧面積の有効性: 実際の接触面積を考慮した応力計算
• 📊 モルタルの影響: ベースプレート下面の無収縮モルタル厚さ30mm程度

最新の設計技術動向
建築技術の発展により、有限要素解析によるベースプレートの詳細解析が普及しています。これにより従来の簡易計算では把握できなかった複雑な応力分布や変形挙動が明らかになり、より精密な設計が可能になっています。

ベースプレート規格アンカーボルト配置設計

アンカーボルトの配置設計は、ベースプレートの性能を左右する重要な要素です。適切な配置により構造安全性と施工性の両立が図れます。
標準的な配置基準
アンカーボルトとベースプレートの位置関係には以下の基本ルールがあります:

• エッジ距離: ボルト芯からプレート端まで最小50mm
• 柱面距離: 鉄骨柱面からボルト芯まで最小50mm
• ボルト孔径: ネジ径+3～5mm程度のクリアランス

配置設計の実務ポイント
実際の設計では、構造的要求性能と施工条件を総合的に判断する必要があります:

• ⚙️ 回転剛性の確保: ボルト配置により柱脚の剛性特性が決まる
• ⚙️ 施工性の考慮: ボルト締付け作業のためのスペース確保
• ⚙️ 精度管理: 建方時の調整代としてのクリアランス設定

高性能化への取り組み
最近の技術開発では、従来の4本配置に加えて、大断面柱に対応した多本数配置や、特殊な荷重条件に対応した非対称配置なども検討されています。これらは構造解析技術の向上により実現可能となった設計手法です。

 

興味深い技術として、ボルト孔径の最適化による施工精度向上があります。従来のネジ径+3mmという基準に対し、構造計算により安全性を確認した上でクリアランスを調整することで、より正確な施工が可能になります。

ベースプレート規格保有耐力接合性能

保有耐力接合タイプのベースプレートは、建物の耐震性能向上において重要な役割を果たします。この接合方式では「柱脚曲げ耐力＞柱Mpc×α」の関係を満足させることで、鉄骨柱が地震エネルギーを吸収する設計となります。
保有耐力接合の基本概念
保有耐力接合タイプの特徴は以下の通りです:

• エネルギー吸収: 鉄骨柱で地震エネルギーを吸収
• 高回転剛性: アンカーボルトに高強度異形棒鋼を使用
• 安全性: 構造躯体の高い耐震性能を実現

設計上の技術的特徴
この方式では、専用の高強度材料を使用することが一般的です。例えば、ベースプレート材としてBT-HT440B-SPなどの専用鋼材や、TMCP鋼の採用により、従来以上の性能向上が図られています。
性能評価の新しい視点
近年の研究では、柱脚部の回転挙動に関する詳細な解析が進んでいます。モーメント-回転角関係（M-θ特性）の精密な把握により、建物全体の地震応答をより正確に予測できるようになりました。

• 🎯 回転剛性の定量化: 数値解析による正確な剛性評価
• 🎯 疲労特性: 繰り返し荷重に対する耐久性評価
• 🎯 品質管理: 製品の標準化による安定した性能確保

実用化における課題と解決策
保有耐力接合タイプの実用化では、設計の複雑化が課題となることがあります。しかし、標準化された製品システムの活用により、設計から施工まで一貫した品質管理が可能となり、実務での適用が促進されています。
製品カタログ等にある標準仕様を活用することで、個別計算の手間を省きながら確実な性能を確保できる点が、実務者にとって大きなメリットとなっています。