よくある質問

ハイベース工法のQ&A

形状に関するご質問

スーパーハイベースはどこが変わったの?

以下の改良により、性能の向上と経済性を追求しました。

1.アンカーボルトの高強度化
旧ハイベースSS490 スーパーハイベースHAB
(国土交通大臣認定取得材)
基準強度(F値) 275N/㎟ 490N/㎟

アンカーボルトを高強度化することにより、同性能の旧ハイベースとの比較を行うと、アンカーボルト径が細くなりました。そのため、ベースプレート外形をコンパクト化することができました。

また、基礎深さがアンカーボルトの定着長さで決まっている場合は、根切りが浅くなり土工事のコスト削減につながります。

ハイベース工法
(BOX600×600-M-64)
スーパーハイベース工法
(B600-S2-42)
2.アンカーボルト配置の変更(8本・12本タイプ)

アンカーボルトを下図の位置に変更させることにより、ベースプレート台座付け根部からボルト位置までのモーメントアーム(l)が短くなり、台座厚み(t2)を薄くすることができました。

ハイベース(8本タイプ)
スーパーハイベース(8本タイプ)
3.重量軽減

上記2点の変更により、ベースプレートをコンパクト化し、重量軽減を行ったことで、トータルコストの低減につながりました。

4.伸び能力のあるアンカーボルトの採用

「2001年版 建築物の構造関係技術基準解説書」に定められている伸び能力のあるアンカーボルト(切削ねじの場合、降伏比70%以下)の満足させるため、スーパーハイベース工法では「降伏比70%以下」の性能を規格化したアンカーボルトを採用し、国土交通省大臣認定を取得しております。

柱の板厚がカタログ中の適用範囲より厚いが使用可能ですか?

柱の板厚がスーパーハイベースの最大適用板厚以上の場合は、下図のように、製造時に木型の鉄骨開先取付面をその板厚に合うよう修正することで対応が可能です。

これは、スーパーハイベースが形状を自由に作り変えることができる鋳鋼製のベースプレートを採用しているからこそ可能なことです。

標準型
修正後

また、丸柱用ハイベースについては柱の外径毎に適用最大板厚が違い、最大板厚以上の柱でも適用可能な場合もあります。適用可能な板厚の算出方法は下式の通りです。

裏当金間の距離をF、裏当金の厚さを9mmとします。 適用可能な板厚の算出方法

{柱外径-( F寸法 +18 )}÷2

  • F寸法:寸法表を参照してください。
  • 18㎜=裏当て9㎜×2

各ベースプレートのF寸法はカタログをご参照下さい。カタログは下記よりダウンロードすることもできます。

壁との納まりが悪くて困っています。ベースプレートをもっと小さくできないの?

側柱用(BS型式)と隅柱用(BC型式)をご用意しております。

スーパーハイベース工法には側柱用(BS型式)と隅柱用(BC型式)をご用意しております。これは柱に対してベースプレートを偏心させる事により、外壁との納まりの問題を解消させることが可能です。

側柱用(BS型式)
隅柱用(BC型式)

ただし、偏心方向は非偏心方向と比べて耐力が低下しますので、柱脚部に発生する力に対しての性能確認をお願いします。

  • 性能的に足りない場合は別途ご相談下さい。特形品での検討もできます。

標準品以外のベースって使えるの?

物件ごとの対応で、標準品以外の形状・性能のハイベースを設計し、ご提供することができます。

  • 形状や寸法には制限があります。詳しくはお問い合わせ下さい。

設計に関するご質問

ハイベース工法はなぜアンボンドなの?

アンボンドスリーブはアンカーボルトとコンクリートの付着を切るために用い、力の流れを明快にしております。

それにより、ハイベース工法は十分な塑性変形能力を有し、アンカーボルトの塑性化後も柱脚の回転角にして1/30程度まで安定した耐力を確保できることから十分な靭性をもつ信頼性の高い柱脚工法といえます。

試験体
  • 鋼管コンクリート柱 500×500×25㎜
  • ハイベース外形 750×750㎜
  • アンカーボルト 4-M56

せん断耐力が不足しているときはどうするの?

ハイベース工法のせん断耐力は以下の方法で検討します。

  • 1.ベースプレート底面の摩擦抵抗または特殊底面形状効果による方法
  • 2.座金溶接によりアンカーボルトに期待する方法(ハイベース・エコ工法を除く)
  • 3.柱脚部を埋込み、コンクリートの支圧抵抗に期待する方法

具体的な検討方法の詳細は、各工法の設計ハンドブックをご参照下さい。

「建築物の構造関係技術基準書」の設計フローの流れはどうなるの?

ハイベース工法は、「2007年版 建築物の構造関係技術基準解説書」の設計フローに則した設計フローになっております。

ルート1-1、ルート1-2、ルート2、ルート3の4つのルートがある。①露出型柱脚の固定度を適切に評価して構造計算を行い、建築物及び柱脚の許容応力度の検討を行う。ただし、ルート1-1の建築物でピンに近い形状の柱脚(付表1.2-4のタイプⅠ)が使われる場合は、別途定める簡便な方法で検討してもよい。 ルート1-1の場合はエンド、ルート1-2、ルート2の場合は、②アンカーボルトの伸び能力が有無で分かれ、有の場合は③柱脚の保有耐力接合の判定(柱脚Mu>柱Mpc×αの検討)でYesの場合はエンド、Noの場合は④地震力による応力をγ倍にして柱脚の終局耐力を確認、ただし、ルート1-2では、γを1.67とし、エンド。 ②アンカーボルトの伸び能力が無の場合、⑤地震力による応力をγ倍にしてコンクリート及びアンカーボルトの応力がF値以下であることを確認、ただし、ルート1-2ではγを1.67とし、エンド。 ルート3の場合、⑥アンカーボルトの伸び能力の有無に分かれ、有の場合、⑦柱脚の保有耐力接合の判定(柱脚Mu>柱Mpc×αの検討)がYesであれば⑧保有水平耐力を確認(柱にヒンジ仮定)エンド。Noであれば⑨1階Dsを0.05割増して保有水平耐力を確認(柱及びはりの部材群としての種別がDの場合は割り増ししない)、エンド。 ⑥アンカーボルトの伸び能力が無の場合、⑩柱脚の保有耐力接合の判定(柱脚My>柱Mpc×αの検討)がYesであれば⑪保有水平耐力を確認(柱にヒンジ仮定)、エンド。 Noであれば⑫1階は柱及びはりの部材群としての種別がDに相当するDsで保有水平耐力を確認、エンドに。 ⑤、⑩、⑪、⑫はハイベース工法では該当しない。
「2007年版 建築物の構造関係技術基準解説書」に則して表したハイベース工法の設計フロー
フロー(1)

ハイベース工法は型式毎に回転ばね定数を設定しております。ご使用の型式のばね定数にて、建築物及び柱脚の許容応力度の検討を行ってください。

フロー(2)、(6)

ハイベース工法のアンカーボルトは伸び能力を有しております。
「2007年版 建築物の構造関係技術基準解説書」では、切削ネジの場合は、素材の降伏比が0.7以下であることが必要となるとあります。
ハイベース工法のアンカーボルト(HAB:大臣認定取得材)は、上記の降伏比の規格を満足しています。

フロー(3)、(7)

ハイベース工法の基本思想は「柱脚ヒンジ型」の露出柱脚です。したがって、ほとんどの場合、Noにてご使用いただくのが一般的です。しかし、ご使用される柱サイズとハイベース型式の組合わせによっては、Yesとなる場合もございます。
ご参考までにハイベース工法は、アンカーボルトが塑性化後も柱脚部の回転角にして1/30程度まで耐力の低下が有りません(実験で確認済)。
よって、保有耐力接合の状態でご使用いただくよりも、数種類ある型式の中から、柱脚に必要とされる性能の型式をご選定いただき、柱脚ヒンジの状態でご設計いただければ、経済的な型式のご選定も可能です。

フロー(4)

前フロー(3)がNoの場合、建築物が崩壊メカニズムに達したときに、柱脚に作用すると考えられる力を推定し、その力よりも柱脚部の終局曲げ耐力及び終局せん断耐力が大きい事を確認することになります。
具体的には、一次設計において地震力によって生じる軸力,せん断耐力,曲げ耐力をγ倍(ルート1-2では1.67倍、ルート2では2倍程度)し、ハイベースの終局曲げ耐力、せん断耐力が上回っていればOKです。

フロー(8)

前フロー(7)にてYes(保有耐力接合)の場合、本フローでは「柱にヒンジ」を仮定し、保有水平耐力を確認します。

フロー(9)

前フローにてNoの場合、ハイベース工法では、以下の項目を確認して下さい。

  • 1.1階のDs値を0.05割増し、保有水平耐力を確認
    (柱及びはりの部材群としての種別がDの場合は割り増ししない)
  • 2-1.基礎コンクリートの破壊の防止
    「設計ハンドブック」に記載の条件で設計例に従う場合、柱脚部よりも先にコンクリートが破壊することがないように検討済みのため確認は不要です。
    設計例によらない場合は、「設計ハンドブック」及び基規準類に従い検討を行う必要があります。
  • 2-2.柱脚部のせん断破壊の防止
    "柱脚部発生せん断力<ハイベース工法のせん断耐力"となるように検討して下さい。
    検討には「柱脚検討システム」をご利用下さい。
  • 2-3.ベースプレートの破断防止
    ハイベース工法のベースプレートは、柱脚に先行して破断することがないように各種寸法、形状を設計して標準化しておりますので、確認は不要です。

2-1、2-2、2-3は非常にお問合せの多い項目です。
審査機関等への説明には、こちらのファイル(「設計ハンドブック」の抜粋)をご利用下さい。

なぜハイベース工法は保有耐力接合でないの?

ハイベース工法は、降伏比70%以下の伸び能力に優れたアンカーボルト(HAB:大臣認定取得材)を採用し、そのアンカーボルトのアンボンド領域全体を伸ばすといった設計思想から、より安定した柱脚性能が得られます。

したがって、ハイベース工法は、柱脚ヒンジ型の露出型柱脚工法としています。

アンカーボルトに導入張力を入れているけど、プレストレスをかけるためなの?

プレストレスをかけるためではありません。

アンカーボルトに導入する張力のレベルは、プレストレスコンクリートのように高レベルではありません。
導入張力の目的は、ナットとアンカーボルト、ハイベースのガタやなじみを取り除き、回転剛性(ばね)に悪影響を与えないようにするためです。
したがって、ばね定数の評価にはプレストレスの効果を見込んでいません。

二軸曲げで検討したいけど、どうすればいいの?

二軸曲げについては、以下の様に検討します。

1.θ(シータ)方向の耐力の考え方

X、Y方向の耐力をMaとするとθ(シータ)方向の耐力θ(シータ)Maは下図のようになります。

Y軸からθ(シータ)度傾きを持った直線を原点から引き、X、Y軸にそれぞれMaをプロットして結んだ直線と交わった点がMaθとなります。
2.θ(シータ)方向の耐力の値θ(シータ)Ma

Ma = Ma/( sinθ(シータ) + cos θ(シータ))

例えば、θ(シータ) = 30°方向の耐力なら、30°Ma
30°Ma = Ma /( sin 30°+ cos 30°)≒ 0.73 Maとなります。

基礎の設計はどのようにすればいいの?

ハイベース工法は、剛性および耐力が非常に高い構造となっております。したがって、基礎柱形部についても、ハイベースから受ける力に対して十分な耐力を確保しなければなりません。

設計方法は、以下の2通りの方法があります。

1.基礎柱形部をRC柱とみなし、耐力を算定

基礎柱形部(b)を口径とするRC柱の耐力を算定し、柱脚部に発生する許容曲げ耐力(M)、およびスーパーハイベース終局曲げ耐力(Mu)に対して、破壊しないように設計します。

このとき、アンカーボルトより基礎柱形主筋に円滑に力を伝達するために、鉄筋の定着長さ(L)を確保する必要があります。

  • rMa>M…A
  • rMu>Mu…B
  • 上式を満足するようにb×b㎜のRC柱の耐力を算定します。

鉄筋の定着長さの詳細は、各工法の設計ハンドブックをご参照下さい。

1.許容曲げ耐力

基礎柱形部をRC柱とみなし、このRC柱の許容曲げ耐力rMaを算定し、柱脚部の許容応力度設計時の曲げ応力Mに対してA式を満足するように設計します。

rMaの算出に際しては、日本建築学会編『鉄筋コンクリート構造設計規準・同解説』14条をご参照下さい。

2.終局曲げ耐力

基礎柱形部をRC柱とみなし、このRC柱の曲げ終局強度rMu算定し、スーパーハイベース曲げ終局耐力に対してB式を満足するように設計します。

rMuの算定に際しては、『2001年版 建築物の構造関係技術基準解説書』付録1-3等をご参照下さい。

具体的な計算例は、下記PDFファイルにてご確認ください。

  • 「終局曲げ耐力」の計算例に誤字がありました。修正したものをアップロードしています。
    2001年1月31日以前に御覧になった方は、再度ダウンロードしてください。
2.『設計ハンドブック』基礎柱形の設計例を適用する

1.の方法でRC柱の耐力を算定する代わりに、『設計ハンドブック』基礎柱形の設計例を適用する方法があります。
(基礎柱形の設計例を採用するにはいくつかの条件があります。詳細は、設計ハンドブックをご参照下さい。)

設計ハンドブックに記載されている耐力図表は、柱脚部に発生している力によって、Ⅰゾーン(圧縮軸力ゾーン)とⅡゾーン(引張軸力ゾーン)に分かれています。

ここでは、スーパーハイベース形式 B450‐S2‐42 を選定したケースを例示します。
柱脚部に発生している力が、軸力N=1000kN、曲げモーメントM=500kN・mの場合、柱脚部に発生している力はⅠゾーンにあてはまります。

設計ハンドブックに記載されている基礎柱形の設計例では、Ⅰゾーン・Ⅱゾーンそれぞれに基礎柱形部の鉄筋量を算出しております。

先程の柱脚部発生力の状態では、Ⅰゾーンに当てはまることから、基礎柱形部は900×900㎜の場合、主筋本数は20-D25(SD345)と決定されます。

この場合の鉄筋量は、ゾーン内のどのような発生力の状態でも、基礎柱形の耐力が十分であるように、最大値として算出しております。

したがって、スーパーハイベースを採用した柱脚部が、どちらのゾーンに当てはまるかを確認できましたら、設計例の通りに配筋して頂いて基礎柱形部の設計は完了となります。

設計ハンドブックに記載のコラムサイズとハイベースとの組み合わせで、型式を決定していいの?

「スーパーハイベース工法設計ハンドブック」に記載している「柱サイズと柱脚部型式の組合せの仮定」における柱とスーパーハイベースの組合せは、標準的な使用例です。

スーパーハイベースは柱の材質や板厚に関係なく使用することができます。

柱脚部に発生する力とスーパーハイベースの耐力を、市販の一貫計算ソフトや弊社の柱脚検討システム等で検討し、より経済的で効率の良い形式を選定することができます。

ばね定数と反曲点高比の関係はどうなってるの?

柱の反曲点高さは、柱および直上階のはりの剛度に依存し、ばね定数の変動に対しては大きな影響を与えません。

ばね定数が30%変動した場合、それに対する反曲点高比y0に与える影響は数パーセントです(設計例参照)。したがって、実用上ばね定数の変動が反曲点高比に与える影響は少ないと考えられます。

反曲点高比y0 y0 = kBS(1 + 2k) / (kBS + 2k (1 + 2kBS)) ここで k = (k1 +k2) / kc, kBS = KBS / (2 E Kc) k1,k2:はりの剛比 kc:柱の剛比 kBS:柱脚の剛比 KBS:柱脚の回転ばね定数(kN・㎜/rad) E:鋼のヤング係数(=206kN/㎟) Kc:柱の剛度(㎣)

設計例

柱をCFT柱として設計したいんだけど…?

スーパーハイベース工法は、CFT造にも適用可能です。(ハイベース・エコ工法は不可です)

スーパーハイベース工法は、CFT造柱への適用が評定範囲に含まれます。したがって、S造柱の場合と同様に、カタログに記載している標準品を用いて設計して頂けます。

ただし、CFT造柱を用いた設計を行って、標準品のスーパーハイベースでは、回転ばね定数・曲げ耐力が不足する、といったケースも考えられます。

このような場合、必要な性能を備えた特形スーパーハイベースの設計・製造が可能ですので、お問い合わせ下さい。

柱主筋にはフックはいるの?

基礎柱形天端と基礎梁天端が同一の場合はどちらでもOKです。

ハイベース工法は、主筋のフックについて規定はありません。「鉄筋コンクリート構造計算規準」に準拠しご検討ください。
ただし、アンカーボルトより基礎柱形主筋に円滑に応力伝達を行うため、主筋の定着長さ(L)の確保が必要となります。

詳細は、各工法の設計ハンドブックをご参照下さい。

鉄骨加工に関するご質問

ベースプレートに溶融亜鉛メッキを施すことは可能ですか?

可能です。

H形鋼柱であれば、そのまま問題なくメッキすることが可能です。

ただし、以下に関しては事前にご注意下さい。

1.角形鋼管柱や円形鋼管柱の場合、閉鎖断面になっているため、内部の気体が膨張し爆発する危険性があります。

したがって、ハイベースと柱を溶接したものを溶融亜鉛メッキをする場合は、

  • (1)ガス抜き孔をあける必要があります。ただし、ベース底面に孔をあける際は、センクシア㈱までお問合せ下さい。
  • (2)ハイベースと柱を別々にメッキする方法もあります。ただし、鉄骨開先取付面およびベース底面にメッキが付かない処理が必要であり、溶接部にメッキに準じた塗装が必要となります。また、溶接熱によりメッキにしわがよる可能性もありますのでご注意下さい。
2.異材質(鋼と鋳鋼)を溶接で一体にしたものを溶融亜鉛メッキする際は、鋳肌表面の清掃など前処理を十分に行う必要があります。

異材質で、各々のSiO2(珪素)の含有率が違うと酸洗いの時間が異なります。酸洗いが長い時間必要な部材に処理時間を合わせると、もう一方の部材表面があれてしまうことがあります。
しかし、スーパーハイベースの材料は、SN490B相当として取り扱うことを認められた材料であり、珪素の含有量も鉄骨柱とほとんど同じです。したがって、このような問題は発生しません。

スーパーハイベースの鋳肌面に溶接は可能ですか?(H型式で、弱軸ブレースをベースプレートに取り付ける場合等)

可能です。

スーパーハイベースはSN490B同等の評価を受けており、溶接性に優れた材料です。したがって、通常の圧延鋼材同様の溶接方法で全く問題ありません。

鋳肌部溶接の実績としては、ハイベースは昭和48年に開発して以来20年近く、鉄骨柱材との溶接部はJ形開先を有した鋳肌面でした。このように運用した実績があり、過去これが要因の溶接欠陥の報告はありません。

また、ガセットプレートの溶接管理方法については、鉄骨工事技術指針・工場製作編に準拠して行ってください。

  • ガセットプレートの取り付け等、不明な点はお問い合わせください。

施工に関するご質問

アンカーボルト設置工事を自社でやろうと思っているのだが、構わないよね?

センクシア(株)が認定した施工業者でしか、工事ができません。

アンカーボルト設置の現場施工はセンクシア(株)の認定施工業者が行います。
したがって、認定施工業者以外での工事はできません。

定着板に鉄筋が干渉するんだけど、定着板を切断していいの?

定着板を切断してはいけません。

ハイベース工法は、柱から伝達された力を、アンボンド形式のアンカーボルトを介して定着板に伝えます。

そのため、ハイベース工法では各アンカーボルト径ごとに、理論上アンカーボルト定着に必要な定着板の寸法(大きさ・厚さ)を算出し、その寸法は実験にて定着に対し安全であることが確認されています。

また、国土交通大臣認定においても、各アンカーボルト径ごとに、定着板の寸法が定められています。

したがって、定着板の形状が変わるような諸処置は認められません。干渉しない同等性能のハイベースの型式で検討いただくか、鉄筋のほうで干渉を回避していただく様ご検討下さい。

「アンボンドスリーブ」はボルト養生だから、アンカーボルト設置後は取るんだよね?

取ってはいけません。

アンボンドスリ-ブは、アンカ-ボルトとコンクリ-トの付着を切るために用い、力の流れを明快にしています。
設置後は、取らずにコンクリ-トを打設して下さい。

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