第 2 章 居室型耐震シェルターの開発
2.2 居室型耐震シェルターの設計例 .1シェルターの概要
前節をふまえ、開発を行うシェルターの形状を決定した（図2.2.1）。なお、柱材としては、
角形鋼管（□-125 125 6）を使用するタイプのものと、H 形鋼（H-150 150 7 10） を使用するタイプのものを想定し、それぞれにおいて後で示す許容応力度設計の判定及び 塑性設計の判定を考慮し、どちらのタイプを最終的な製品として採用するか決定する。ま た、前節で述べたように、既存家屋の基礎が T 字形の布基礎の場合、基礎に本シェルター の荷重が偏心的に作用しないよう、その布基礎と構造的に分離した土間のコンクリート基 礎を打設し、その土間とアンカーボルトによって固定する方法を採用する。シェルターの 断面図と床伏せ図を図2.2.2,図2.2.3に示す
三 重 大 学 大 学 院
-３０工 学 研 究 科
- 上小梁1本の負担荷重面積梁1本の負担荷重面積
図 2.2.4各部材の負担荷重面 積
表 2.2.1各荷重の値
2.2.2想定荷重
地震時に、シェルターが負担する鉛直荷重は、前節で算出した(表2.1.2)。シェルターを 構成する各部材による鉛直荷重の分担は図2.2.4のように考え、各部材間距離の2等分した 範囲をそれぞれの部材が分担して等分布荷重として負担する。ここで、梁 1 本の負担荷重 を W（kN/m）、上小梁1本の負担荷重を Wb(kN/m)とおき、上小梁から梁に伝わる荷重を
P(kN)とおく。また、鉛直荷重とシェルター自重の和に地震層せん断力係数0.3をかけたも
の[11]を水平荷重Q(kN)として与えている。表2.2.1にそれぞれの荷重の値を示す。ここで、
地震力 Q はシェルター構造体の自重に依存するため、柱材に角形鋼管（□-125 125 6） を想定する場合と H 形鋼（H-150 150 7 10）を想定する場合で値が異なる。なお、2 階部分における積載荷重として、建築基準法施行令に基づいた荷重を各部材に与えている。
W Wb P Q (
柱材
-角形鋼管
) Q (柱材
-H形鋼
)6.48 (kN/m) 2.57 (kN/m) 4.37 (kN) 25.07(kN) 25.25 (kN)
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-３１工 学 研 究 科
- Ly/6 Ly/6 Ly/6 Ly/6 Ly/6 Ly/6Ly
H H
Ly
Ly/6 Ly/6 Ly/6 Ly/6 Ly/6 Ly/6
Q
P P P P P P P P P P
W W
H H
La Lb Lb La La Lb Lb La
W Q W
図 2.2.5X 通りラーメン（鉛直荷重下）
図 2.2.6X 通りラーメン
（鉛直荷重+地震荷重下）
図 2.2.7Y 通りラーメン（鉛直荷重下）
図 2.2.8Y 通りラーメン
（鉛直荷重+地震荷重下）
a a
a a
b b
b b
c c
c c
d d
e f g e f g
d d
2.2.3力学モデル
地震時に想定される荷重下において、シェルターのラーメン構造における各部材に作用 する応力を算出するため、力学モデルを作成する。なお、シェルターの下小梁が架かって いる方向をX通り、シェルターの上小梁が架かっている方向をY通りとし、それぞれの方 向のモデルを作成している。また、モデルに作用する荷重としては、シェルターを家屋 1 階部分に設置し、崩壊した家屋 2 階部分がシェルターに鉛直荷重として作用する場合と、
その鉛直荷重に加えてシェルターに地震層せん断力係数 0.3 程度の地震力が作用する場合 を想定している。ぞれぞれのモデルを図2.2.5、図 2.2.6、図2.2.7、図2.2.8に示す。各モ デルにおける諸量を表2.2.2に示す。
一一う
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一一う
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-３２工 学 研 究 科
-表 2.2.2各モデルにおける諸量
L
Wb
図 2.2.9上小梁モデル（鉛直荷重下）
a b
上小梁の力学モデルを図2.2.9に示す。上小梁に作用する荷重は、崩壊した家屋2階部分 がシェルターに鉛直荷重として作用する場合を想定している。図中における小梁の全長 L は3.4 (m)としている。
H (m) 2.9
Ly (m) 3.4
La (m) 0.85
Lb (m) 0.85
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-３３工 学 研 究 科
-M 図
a
b c
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h
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b c
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e f g
a
b c
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