タワークレーン基礎の設計｜クレーン構造規格の風荷重・地震荷重に準拠

作業時（クレーン構造規格 第11条第2号相当：衝撃係数を乗じた垂直動荷重＋垂直静荷重＋水平動荷重＋作動時の風荷重）の基礎反力です。クレーン自重とつり荷を含み、基礎自重は含めません。

風荷重・旋回や走行の慣性力（水平動荷重）による水平力です。

クレーンのベース下面（基礎上面）における転倒モーメントです。つり荷の偏心・風荷重によるモーメントを含みます。

旋回の起動・制動による鉛直軸まわりのねじりモーメントです。支持杭の水平力の分配に用います（直接基礎では底面の摩擦で抵抗するものとして照査対象外）。

暴風時（同第5号相当：垂直静荷重＋停止時の風荷重）の基礎反力です。つり荷は無く、クレーン自重のみとなります。

停止時の風荷重による水平力です。作業時よりかなり大きくなります。

地震時（同第3号相当：垂直動荷重＋垂直静荷重＋地震荷重）の基礎反力です。つり荷を含みます（衝撃係数は乗じません）。

マスト・ジブ・カウンタウェイトを含むクレーン全体の自重です。

クレーン自重の重心が基礎中心からどれだけ偏っているかを表します。ジブ側を正、カウンタジブ側を負として入力してください。

水平動荷重と地震時の慣性力の作用高さに用います（風荷重の転倒モーメントは、受風面ごとの地上高さ h から求めます）。基礎上面からの高さで入力してください。

作業時・地震時に見込むつり荷の質量に相当する荷重です。定格総荷重で入力してください。

つり荷による転倒モーメント M = P・R の算定に用います。基礎中心からつり荷までの水平距離です。

クレーン構造規格 第11条の衝撃係数 Ψ=1+0.3V（ジブクレーン。V は巻上定格速度 m/s で、Ψ は1.10〜1.30）を、作業時のつり荷に乗じます。メーカーの仕様の値を入れてください。0 のときは Ψ を下限の1.10とします。同条の作業係数（別表第二）は構造部分の部材の組合せに乗じる係数のため、基礎の荷重には乗じません。

クレーン構造規格 第9条第4項による受圧面積（風の方向に直角な面への投影面積）です。風を受ける面が2面以上重なるとき（トラスのマストの前後の面など）は、同項により、第2面以降の重なる部分に低減率を乗じた面積と、重ならない部分の面積を加えます。マスト（タワー）部の値を入力してください。使わない受風面は面積を0としてください。

クレーン構造規格 第9条第3項による風力係数です。平面トラスは充実率に応じて1.6〜2.0、平板は1.2〜1.9、円筒・鋼管製トラスは0.7〜1.2です。

速度圧 q は q=83・h^(1/4)（作動時）／q=980・h^(1/4)（停止時）で高さにより変わります。受風面の地上高さ（16m未満は16mとして扱われます）を入力してください。風荷重の転倒モーメントは、この地上高さを腕として求めます（基礎上面が地表面より下にあっても、その差は腕に含めていません）。

旋回・走行の起動制動による水平動荷重を、垂直荷重に対する割合で見込みます。メーカー値がある場合はその値を用いてください。

クレーンの転倒モーメントに抵抗する方向の基礎幅です。転倒モーメントはクレーンの旋回によりどの向きにも働くため、X方向・Y方向だけでなく斜めの向きも含めて転倒・支持を照査します。

マット基礎の版厚です。基礎自重は Bx・By・D・γc として算定します。

地表面から基礎底面までの深さです。基礎上面より上の部分は埋戻し土として自重に加算し、支持力の算定では上載圧として扱います。

クレーンのアンカーフレーム（ベース）の外辺寸法です。基礎スラブは、この位置を固定端とする片持ばりとして、X方向・Y方向の曲げ・せん断を照査します。

構台の支持杭に用いるH形鋼です。断面性能は、道路土工－仮設構造物工指針 参表3-1・参表3-3（JIS の標準断面）または参表3-7（リース材）の値を用います。同指針 表2-11-1 は、仮桟橋の杭の最小断面の目安を H-300×300×10×15 としています。

クレーン荷重を分担する支持杭を、X方向・Y方向の格子状に配置するものとして軸力を分配します。

杭の中心間隔です。転倒モーメントはどの向きにも働くため、軸力が最も大きくなる隅杭で N = V/n ± M√((xmax/Σx²)²＋(ymax/Σy²)²) として分配します。

杭頭から杭先端までの全長です。このうち地上突出長 h を除いた部分が地中に根入れされます。

地表面から構台桁下（杭頭）までの高さです。座屈長・杭頭曲げモーメント・水平変位の算定に用います。

道路土工－仮設構造物工指針 表2-9-1・表2-9-2 の施工方法の区分です。杭先端の極限支持力度 qd=200αN の α と、最大周面摩擦力度 fi の β が決まります（プレボーリング工法の砂充填は α=0 で、先端支持力を見込みません）。

道路土工－仮設構造物工指針 表2-6-1 の鋼種です。

リース材は、ボルト孔（φ25）を控除した断面性能（道路土工－仮設構造物工指針 参表3-7）で照査します。リース材の表にあるのは H-250×250・H-300×300・H-350×350・H-400×400 です。新材は JIS の標準断面の断面性能（同 参表3-1・参表3-3）です。許容応力度はどちらも同指針 表2-6-1 の値です。

杭頭が構台桁と剛結され、綾構などで杭頭の回転が拘束される場合は、杭頭曲げモーメント M=H(1+βh)/(2β)（道路土工－仮設構造物工指針 式(2-11-10)）、水平変位 δ=H{(1+βh)³+2}/(12EIβ³) とします。ピン結合（杭頭の回転を拘束しない）の場合は、M=H(h+1/β)（同 式(2-11-16) の地中部の最大曲げモーメントより大きい値）、δ=H{(1+βh)³+1/2}/(3EIβ³)（同 式(2-11-17)）とします。

有効座屈長 lk = k(h + 1/β) の係数です。杭頭が水平に動く構台では、杭頭固定は1.0、杭頭ピンは2.0とします（杭頭の支持条件を切り替えると入れ替わります。手で変えた値は入れ替えません）。綾構を設けた構台は、道路土工－仮設構造物工指針 図2-11-11 により、綾構の下端から地中の 1/β までの長さ（構台が高く橋軸方向の座屈が卓越するときは綾構の区間との和）を座屈長としてください。

構台桁・覆工板など、クレーン荷重を分担する支持杭が負担する構台自体の重量です。

杭頭の水平変位の許容値です。基準の値ではないため、クレーンの運転に支障が出ない値を設計者が定めてください（既定の15mmは目安です）。

道路土工－仮設構造物工指針 式(2-9-1) の安全率 n です。同指針は仮設構造物であることを考慮して n=2 とし、構造物の重要度・荷重条件・設置期間などによってはこの値を割り増すのがよいとしています。

道路土工－仮設構造物工指針 2-9-2 には引抜きの規定が無いため、設計者が定める値です。既定の作業時6.0・暴風時と地震時3.0の出どころは確かめられていません。

参考値: σck=21で7.0、σck=24で8.0、σck=27で9.0 N/mm2（道路土工－擁壁工指針 表4-3）。

コンクリートのみでせん断力を負担する場合の平均せん断応力度の許容値です。参考値: σck=21で0.22、σck=24で0.23、σck=27で0.24 N/mm2（道路土工－擁壁工指針 表4-3 の τa1。同指針は有効高・鉄筋比による補正係数を乗じますが、本ツールは乗じていません）。

参考値: 一般の部材は SD295A/B・SD345 とも180、水中あるいは地下水位以下に設ける部材は160 N/mm2（道路土工－擁壁工指針 表4-10。衝突荷重・地震の影響を含まない場合）。

基礎スラブの下側主鉄筋（引張鉄筋）の配置間隔です。単位幅1mあたりの鉄筋量 As = as×1000/ピッチ として照査します。

「全ケースを短期（仮設構造物）として扱う」では全ケースに、「作業時は長期、暴風時・地震時は短期として扱う」では地震時に乗じる割増係数です。既定の1.5は、道路土工－仮設構造物工指針 2-6-1 の仮設構造物の許容応力度（常時の値の1.5倍）と、道路土工－擁壁工指針 表4-2 の地震の影響を考慮する場合の割増し係数です。