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杭基礎の設計 Ver.11
基礎の設計計算 Ver.11
杭基礎,直接基礎,液状化判定,ケーソン基礎,鋼管矢板基礎,地中連続壁基礎の設計計算プログラム

杭基礎の設計
基礎の設計計算

最新版製品価格
最新版製品価格
●リリース 2013年9月
UC-1 基礎工シリーズ

 杭基礎の設計セミナー  CPD
●開催日 : 2013年11月27日(水)9:30〜16:30
●本会場 : 東京本社 品川インターシティA棟セミナールーム
 ※TV会議システムにて東京・大阪・名古屋・福岡・仙台・札幌・金沢 にて同時開催
●参加費:1名様 \18,000

 はじめに
「基礎の設計計算Ver.11,杭基礎の設計Ver.11」では、主に次の項目に対応しました。
  • 杭基礎の自動設計機能
  • 既設杭の断面変化位置の自動決定機能
  • 橋台の許容応力度法による底版照査
  • 斜杭の圧密沈下時の検討

以下に、その機能の概要を紹介いたします。
 杭基礎の自動設計
杭基礎の自動設計とは、柱断面と柱基部荷重(または竪壁断面と竪壁基部荷重)を与えることで、全ての許容値を満足する杭配置(杭本数)及び底版形状・配筋までの自動決定を行う機能をいいます。

画像をクリックすると大きな画像が表示されます。 画像をクリックすると大きな画像が表示されます。
▲図2 自動設計の設定画面
▲図1 フローチャート ▲図3 杭配置方法

自動決定の判定範囲は、常時、暴風時及びレベル1地震時からレベル2地震時照査までを含みます(レベル2地震時照査は「行う」スイッチが指定されている場合)。設計者が行うのは、地層データの設定、支持地盤の設定、杭種、杭径及び杭長の設定など、通常の計算に必要な一般的なデータと、自動計算に関する制御データとなります。何の制限もなく自動決定させるという方法も考えられますが、その場合、計算時間が長くなったり、採用できない計算結果となる場合もあります。そのために、制御データである程度計算範囲を限定させることに致しました。

制御データには例えば、次のようなデータがあります。
  ・開始杭本数 ・最大杭本数

開始杭本数は、計算開始時の杭本数となります。杭本数が決まりますと杭間隔などから自動杭配置を行い底版平面形状が決定します。次に、剛体判定を満足する底版厚を算定します。そして、安定照査、底版照査に進んでいきます。全ての判定を満足する杭本数が見つかるまで杭本数を増やしていきます。杭本数は1本単位で増やしていき、杭配置はその都度、内部で自動配置を行います、格子配置や千鳥配置では配置できない杭本数となる場合があります。その場合はその杭本数をスキップします。また底版寸法の拡幅する方向は、判定結果がNGとなる方向としています。

底版厚が厚くなる場合は、柱基部位置の高さを固定し、底版下面を下げることで対応します。

橋台の場合は、さらに、最適な前趾の張り出し長を探します(固定とすることも可)。


レベル2地震時照査では、主として杭耐力による影響が大きいため、杭耐力を大きくして試行します。杭耐力を上げる方法は、杭種によって異なります。鋼管系の杭では杭肉厚の増加、場所打ち杭では主鉄筋断面積の増加、PHC杭などのコンクリート系の既製杭ではA種→B種→C種とランクを上げていきます。
 既設杭の断面変化位置の自動決定
従来から場所打ち杭の自動断面変化位置決定機能はありましたが、鋼管杭やPHC杭などの既製杭の自動断面変化はできませんでした(Ver.10.4.0から内面リブ付鋼管巻き場所打ち杭については、自動断面変化位置決定機能を追加)。Ver.11では、既製杭の自動断面変化位置決定機能を追加しました。
対象とする杭種は、鋼管杭、鋼管ソイルセメント杭、PHC杭、PC杭、RC杭、SC杭及びSC杭+PHC杭です。

計算開始時の杭長と断面変化後の杭断面を[杭配置]-[杭データ]で設定します。各断面の最小杭長などは、ここで設定しておきます。既製杭の場合の杭長は、一般に1m単位などで規格化がなされていますが、既製杭の断面変化位置を決定する場合にも、この規格杭長を考慮した断面変化位置としています。また、第1断面の杭長を丸める場合には、底版内の杭の埋込み長も考慮した杭長で行います。断面変化位置の取扱いは、場所打ち杭と同じく、「全ケースの最下位置の荷重ケース」と「第1断面の最大許容応力度比の荷重ケース」のいずれかから選択できます。

鋼管杭または鋼管ソイルセメント杭の場合は、計算上決定する断面変化位置に、削成部を考慮した位置で杭長を丸めています(削成部を0とすることも可)。

画像をクリックすると大きな画像が表示されます。
▲図4 既製杭の自動断面変化位置決定機能
  画像をクリックすると大きな画像が表示されます。
▲図5 鋼管杭の削成部
 橋台の許容応力度法による底版照査
従来からレベル2地震時の場合は橋台の底版照査を行えましたが、許容応力度法の底版照査には対応しておりませんでした。ユーザ様からもご要望をお寄せいただいておりましたが、今回、許容応力度法による底版照査を行えるようになりました。また、本機能は、橋台の場合の杭の自動設計で必要な機能でもあります。計算方向は、橋軸方向及び橋軸直角方向となります。
 斜杭の圧密沈下時の検討
斜杭を用いている場合で、負の周面摩擦力による影響を考慮した検討としまして、道路橋示方書W下部構造編(平成24年3月)(400ページ)の「斜杭の場合には、地盤の沈下により杭体の杭軸直角方向にも荷重が作用することを考慮して照査をする必要がある」に対応しました。

本検討は、同・参考資料9に基づいた照査を行います。

画像をクリックすると大きな画像が表示されます。
▲図6 斜杭の圧密沈下時の検討
 おわりに
以上、新機能の概要を紹介させていただきましたが、杭基礎の自動設計機能や、底版照査など、今回新たに追加した機能は、初版ということもあり、2.5次元解析や地層傾斜には対応していないなど、いろいろと制約があります。また、橋台の設計や橋脚の設計などと連動した場合は使用できません。この点に付きましては、早急に対応を予定しております。

今後は、本機能をさらに充実したものとするためにユーザ様のご要望を取り入れ、改善を図っていきたいと考えております。
(Up&Coming '13 秋の号掲載)
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