コンクリートと鋼材を接合するプレートの荷重分布は、多くの場合、ベースプレートが剛体として挙動すると仮定して行われます。

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剛体ベースプレートの仮定は、ベースプレートに適用される Euler-Bernoulli（オイラー・ベルヌーイ）の単純梁の理論を適合したものですが、Mallée （マレ）と Burkhardt（ブルクハルト）(1999）の研究で、十分な厚さ、単純な形状、一軸曲げのベースプレートの場合、剛体ベースプレートとして単純化することで、良好な結果が得られることが分かりました。





しかしながら、非剛体プレートの場合、剛体としての荷重分布を考慮すると、アンカーの荷重分布に大きな影響を与える可能性があり、プレートが変形することで、コンクリートに押し付けられ、付加的な内力（こじりの影響）が発生します。こじりの影響は、力の釣合いにより、一般的にアンカーに作用する追加された力として扱われます。





欧州基準 EN1992-4 による新しいアンカー規則は、プレートの曲げに関する問題にも言及しています。Section 6.2.1 (e) によると、アンカーへの荷重分布を算出するための剛体ベースプレート仮定は、設計外力（σs ≤ fy）が作用してもベースプレートが弾性のままで、留付けの軸方向の変位と比較して変形が無視できる場合に有効となり、実際には、プレートの曲げが発生しない場合、剛体としての荷重分布が適用可能であることを意味します。しかし、この規則は、無視できる変位の範囲を定義するものではなく、エンジニアの判断に委ねられています。事実として、有限要素を使用して実際の挙動をモデル化すると、常に変位が生じるため、プレートの実際の挙動をモデル化すると、剛体プレートと同じ荷重分布を得ることは、ほぼ不可能ということになります。載荷時に、とても小さなベースプレートの変位が発生するとしても、これは適用されます。ガイドラインに準じた剛体の要件が満たされない場合、取付物の変形挙動は、設計荷重値を算出するために考慮する必要があります。取付物の変形挙動を考慮するためには、有限要素で解析を行うことが最新の手法になります。

荷重分布における非剛体ベースプレートの影響

図2、3、4では、荷重分布における非剛体ベースプレートの影響を模式的に図示しています。図のように、プレートの曲げを考慮する直接的な影響は、引張と圧縮ゾーンを分ける明確な中立軸がもはや存在しなくなることです。ベースプレートの変形により、こじりの影響は、引張と圧縮荷重の間の応力中心間距離（レバーアーム）の減少と同時に考慮します。この組合せの影響により、アンカーには、より大きな力が作用します。

一軸曲げが作用する4つのアンカーを持つ剛体および非剛体プレートの荷重分布に関するヒルティの検証では、荷重分布における非剛体ベースプレートの影響を見ることができます。小さなベースプレート厚では、プレートの柔性の影響が、非常に低い荷重段階から現れます。大きなベースプレート厚では、荷重分布の挙動は、剛体プレートに非常に近くなります。図 5 に示すグラフでは、t=125 mm の場合のアンカーに作用する力は、剛体ベースプレート仮定と同じになります。

アンカー耐力による設計と剛体ベースプレート仮定

アンカー設計モデルは、Eligehausen（エルゲハウゼン）、Mallée（マレ）、Silva（シルバ）が開発した CC 法に基づいています。  CC 法では、荷重分布が剛体仮定であり、明確な中立軸があると想定されています。Eurocode 2-4 は、例えば、このような場合といった偏心を算出する方法を示していません - 言い換えれば、非剛体ベースプレートを持つアンカー設計は、基準で明確に含まれていません。

プレートを留付ける安全なアンカー設計のためのアプローチ提案

非剛体プレートが変形したり、アンカーでより大きな力が作用したりすることは明らかですが、剛体ベースプレートの正確な定義はされていません。ヒルティでは、剛体荷重分布を非剛体荷重分布と比較すること、アンカーに作用する力の偏差を最大 10% に制限するこ
と、または、プレート変形に差異がないこと確認することを推奨します。剛体プレートと非剛体プレート間の、より高い偏差については、Eurocode  公式の基である CC 法の耐力式では証明されていません。

さらに、ベースプレートが大きな変形を受けると、構造にも追加の回転が適用されます。これらの回転は、通常、構造部材の設計では考慮されていません。

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