柱が倒れないようにする基礎設計について
柱の基礎設計について教えてください。「技術の森」で以前にあった、「バス停のようなものの転倒について」の質問と同じような内容ですが、いまいち理解が進まず、少し整理して質問させていただく次第です。
(条件)
柱は地上高10(m)で、直径50(cm)、自重300(kg)の均質な円柱(コン柱を想定しています)で、基礎設計上の最大風速は50(m/S)とします。頂部に50(m/S)の風による200(kgf)の水平荷重がかかるとします。この条件で、柱が転倒しない基礎を作りたいです。柱の強度は充分あってこの程度の荷重では破壊せず、また地耐力n(ton/m2)も充分あって沈下はないものとします。
(仮定)
(1)頂部水平荷重による地際のモーメントを m1、
(2)風の影響を受けた柱の、均等分布荷重S(kgf/m)による地際のモーメントをm2
とします。
基礎は、高さh(m)、半径r(m)の円柱状のコンクリートのかたまりとします。コンクリートの比重は2とし、鉄骨が十分入っていて強度的にも問題ないものとします。
(教えていただきたいこと)
[1]コンクリートのかたまりを地面にポンとおいて、その中心に柱を刺すとします。コンクリート プラス 柱 の重心回りのモーメント(略m1+m2)を、コンクリートの自重 プラス 柱の自重で支えられれば転倒しない。
これは正しいでしょうか? 具体的に数字を入れて、hやrの例を教えていただけませんか?
[2]コンクリートのかたまりを土に埋めるとします。柱は中心に。
その場合には基礎の側面を土地が支えるので、[1]より軽い重量の基礎でも基礎は傾かないと思うのですが、その計算方法を教えてください。
[3]直感的なイメージとして、m2が相当に大きいと感じます。コン柱のような丸棒と、断面三角形で軸方向にトラス構造をもった柱では、m2の値が大幅に異なる(後者が小さい)ように感ずるのですが(つまり小さな基礎でよい)、正しいでしょうか? また、風の影響を考慮する際に、風は高さに応じて減じて計算していいものでしょうか? その割合について、何か規定のような、参考にできるものはありますでしょうか?
お礼
ありがとうございました。ご紹介のサイトのほうへ質問してみます。