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深礎フレームのなぜ?解決フォーラム
『面外方向の設計方法は?』
組杭構造に対する面外方向の設計は、「各杭の荷重分担を考えて杭を1本ずつ設計する方法」と、「組杭構造のまま全体の面外解析をして設計する方法」があります。面外方向の設計にあたって、各杭の荷重分担を考えるということは、杭を1本ずつバラして設計を行うことが前提です。荷重分担率を使って各杭の作用荷重を決定し、各杭毎に単杭の面内解析を行い設計してください。
なお、本ソフトでは、組杭構造のまま面外解析を行うこともできるので、下記【1】〜【3】のいずれかの方法で設計してください。
 【1】基礎が回転変形を生じない場合の計算方法

1. 設計手順のポイントは、面外方向の荷重に対して、杭を1本ずつバラして面内解析を実行することです。このとき各杭に作用する荷重は、荷重分担率を使って算定します。荷重分担率は、面外解析を用いた予備計算を行って求めてください。

2.
予備計算の方法面外解析の弾性解析時において、各杭頭に支点を設け、δ1=δ3の支点強制変位(1mm)を与え、計算を実行します。具体的には次の手順に従ってください。

  1. 点データ:各杭頭に支点(種類=XYピン)を設ける。
  2. 常時・レベル1地震時荷重データ:各杭頭に支点強制変位Z方向=1mm)を入力する。
  3. 以下の対処を行う。
    • 基本データ : 設計水平震度(震度法)kH=Oとする。
    • 基本データ : 深礎の単位体積重量γc=0とする。
    • 上載荷重および土圧 : 突出部の土圧力は0とする。
    • 詳細設定 : 底面バネ条件-弾性解析時=○全断面有効、水平方向安定度照査時=○全断面有効とする。
    • 詳細設定 : 底面バネ条件-底面に引抜き力が生じた場合=○押込み時と同じとする。
  4. 杭頭に支点を設ける際の注意事項として、計算実行を開始した直後の「バネ値および水平支持力の確認」画面で、杭頭位置に水平バネ値kH>Oが存在する場合は、杭頭位置の水平バネ値をkH=Oにする。
  5. 常時・レベル1地震時(震度法)の計算を実行し、計算結果-フレーム解析結果-反力から、各杭頭の支点反力P1、P3を取得する。
  6. このときのP1、P3から荷重分担率μ1、μ2を計算する。
     μ1=P1/(P1+P3) μ2=P3/(P1+P3)
     但し、μ1またはμ2が0.5を下回った場合は0.5とする。
     なお、支点強制変位の入力がうまくいかない場合は、次の方法を試してみて下さい。
    • 常時・レベル1地震時荷重データ:各杭頭に任意のP1、P3の集中荷重を与える。
      (P1を一定にし、P3を変化させてトライアルすると容易です。)
    • 上記3) を対処する。
    • 常時・レベル1地震時の計算を実行し、計算結果-フレーム解析結果-変位から、各杭頭の変位δ1、δ3を取得する。
    • 各杭頭の変位が、ほぼδ1=δ3となるP1、P3の組み合せを何回かトライアルして見つけ出す。
    • このときのP1、P3から荷重分担率μ1、μ2を計算する。

3. 荷重分担率を使って各杭の作用荷重を算定し、各杭毎に単杭状態の面内解析を実行してください。
  


 【2】基礎が回転変形を生じる場合の計算方法

1. 設計手順のポイントは、【1】と同様で、面外方向の荷重に対して、杭を1本ずつバラして面内解析を実行することです。このとき各杭に作用する荷重は、荷重分担率を使って算定します。荷重分担率は、面外解析を用いた予備計算を行って求めてください。

2. 予備計算の方法面外解析の弾性解析時において、フーチング中心に集中荷重P2(100kN)を作用させ、計算を実行します。
具体的には次の手順に従ってください。

  1. 常時・レベル1地震時荷重データ:フーチング中心に集中荷重P2(100kN)を作用させる。
  2. 上記【1】の方法で示した3) を対処する。
  3. 常時・レベル1地震時の計算を実行し、計算結果-弾性解析
    結果-断面力から、各杭頭のせん断力S1、S3を取得する。
  4. このときのS1、S3から荷重分担率μ1、μ2を計算する。
     μ1=S1/(S1+S3) μ2=S3/(S1+S3)
     但し、μ1またはμ2が0.5を下回った場合は0.5とする。

3. 荷重分担率を使って各杭の作用荷重を算定し、各杭ごとに単杭状態の面内解析を実行してください。
  


 【3】組杭のまま設計を行う場合の計算方法
設計手順のポイントは、面外方向の荷重に対して、組杭のまま全体の面外解析を実行することです。本プログラムは自動的に杭組状態のまま面外解析を実行しますので、荷重分担率を求める予備計算は不要です。

     
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(Up&Coming '11 晩秋の号掲載)
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