深層・浅層混合処理工法を用いた改良地盤の設計計算プログラム

地盤改良の設計計算 Ver.7

初版リリース:2011.04.07/最新Ver.リリース:2020.02.25

¥163,000

プログラム概要

本製品は、セメント系固化材を用いた深層・浅層混合処理工法の設計計算を行うプログラムです。改良体および地盤の安定計算、沈下の計算、円弧すべりの検討をサポートします。(※)
建築基準として「2018年版 建築物のための改良地盤の設計および品質管理指針(日本建築センター)」、「改訂版 建築物のための改良地盤の設計及び品質管理指針(日本建築センター)」に準じた深層・浅層混合処理工法の設計、土木基準として「陸上工事における深層混合処理工法設計・施工マニュアル」に準じた深層混合処理工法、液状化基準として「河川堤防の液状化対策の手引き」、「液状化対策工法設計・施工マニュアル(案)」に準じた深層混合処理工法の設計が可能です。
※準拠する基準によって、設計項目が異なります。

▲メイン画面

(左)深層混合処理工法   (右)浅層混合処理工法

関連情報

◆新製品紹介
地盤改良の設計計算 Ver.7(Up&Coming '20 春の号掲載)
◆サポートトピックス
河川堤防の液状化対策の手引き 設計計算例の変更点について(Up&Coming '18 新年号掲載)
◆関連セミナー
ウェルポイント、地盤改良の設計計算体験セミナー

プログラムの機能と特長

対応項目一覧

セメント系固化材を用いた深層混合処理工法
適用基準 検討項目 対応形式



2018年版 建築物のための改良地盤の設計及び品質管理指針、
改訂版 建築物のための改良地盤の設計及び品質管理指針(H14)
(日本建築センター)
鉛直支持力の検討
水平支持力の検討
偏土圧作用時の検討
円弧すべりの検討
沈下の検討
杭形式
壁形式
ブロック形式
全面改良



陸上工事における深層混合処理工法設計・
施工マニュアル
(土木研究センター)
複合地盤的設計手法
  • 改良体の耐力の検討
  • 滑動の検討
  • 支持力の検討
構造物的設計手法
  • 外部安定の検討
    • 滑動の検討
    • 転倒の検討
    • 支持力の検討
  • 内部安定の検討
    • 改良体の耐力検討
    • 端し圧の検討
円弧すべりの検討
沈下の検討
杭形式
壁形式
ブロック形式
全面改良
※ブロック形式以外では
千鳥配置が可能




河川堤防の液状化対策の手引き
(土木研究所)
液状化対策工法設計・施工マニュアル(案)
(建設省土木研究所ほか)
転倒の検討
滑動の検討
支持力の検討
端し圧の検討
水平せん断力の検討
抜け出しせん断力の検討
鉛直せん断力の検討
円弧すべりの検討
格子形式
ブロック形式


セメント系固化材を用いた浅層混合処理工法
適用基準 検討項目



2018年版 建築物のための改良地盤の設計および品質管理指針、
改訂版 建築物のための改良地盤の設計及び品質管理指針(H14)
(日本建築センター)
改良地盤の鉛直支持力の検討
下部地盤の鉛直支持力の検討
パンチング破壊の検討

改良体の形式

2018年版建築物のための改良地盤の設計及び品質管理指針(2018指針)に対応

2018指針準拠にした場合、液状化対策や戸建て住宅等の選択が可能です。2018指針の液状化対策では、格子配置が対象となっており、本製品でも格子配置に対応しています。また、液状化層より上の周面摩擦は考慮せず、照査項目も通常設計とは一部異なり、側方地盤からの外力に対する検討が追加されます。


▲基準の選択


▲側方地盤からの外力に対する検討


戸建て住宅等を選択した場合、スウェーデン式サウンディング(SWS)試験のデータを入力することができます。SWS試験の結果をそのまま入力すれば、換算N値や一軸圧縮強度quを計算し、設計用の地盤データを自動的に生成することができます。このとき、下部地盤の許容鉛直支持力度の算出に必要なNswも自動で算出されます。


▲SWS試験の入力画面

液状化基準による設計計算の概要

【計算モデル】

格子配置においては、下図の赤枠部分の様な検討用モデルを用いて改良率の計算および照査を行います。


▲格子配置検討用モデル

▲格子配置(液状化対策基準)


【液状化の判定】

本バージョンでは、液状化の計算自体は行いません。液状化に対する抵抗率FLを層毎に設定し、その入力値によって非液状化/準液状化/完全液状化の判定を行います。

FL ≦ 1.0      ・・・完全液状化

1.0 < FL ≦ 1.3   ・・・準液状化

1.3 < FL       ・・・非液状化

※準液状化層と判定される上限値(1.3)については、変更が可能です。
また、液状化低効率により過剰間隙水圧比ruを算定します。



【水圧の算定】

通常の設計と大きく異る点が土水圧の算定方法です。液状化の状態によって、算定方法が異なります。


完全液状化層

(a)液状化した土層の泥水圧 + 動水圧


準液状化層

(b)常時土圧 + 土水圧の漸増成分 + 動水圧
(c)間隙水圧を考慮した地震時土圧

※(b)(c)の大きい方を採用する


非液状化層

(d)地震時土圧
間隙水圧を考慮した地震時土圧は、内部摩擦角度φと壁面摩擦角度δを過剰間隙水圧比により低減して算定します。


【改良体の外的安定の検討】

外的安定の検討として、下記の検討項目を実施します。


  • 滑動の検討
  • 転倒の検討
  • 支持力の検討

【改良体の内的安定の検討】

内的安定の検討として、下記の検討項目を実施します。


  • 端し圧の検討
  • 改良体全体の水平せん断の検討
  • 格子改良壁の抜け出しせん断の検討
  • 鉛直せん断の検討

【全体安定の検討】

液状化時の計算においては、過剰間隙水圧を考慮した有効応力法により、改良体の外側を通る円弧について検討を行います。計算方法としては、修正Fellenius法を用い、地下水以浅および盛土内ではテンションクラックを考慮します。安全率の算定には、過剰間隙水圧の増分のみを考慮し、地震時慣性力は考慮しません。



本プログラムでは、円弧中心の格子範囲、すべり円の刻み幅等々詳細な設定を行うことができます。中心の格子範囲指定および半径の一定刻みを選択した場合は、最も厳しい結果を抽出して最終結果とします。
円弧すべりの検討データは、弊社別製品の「斜面の安定計算」の入力データファイル(*.f8m)として保存することができます。


▲円弧すべりのモデル

3Dアノテーション

製品メイン画面において、3Dモデル上でも形状寸法が確認できる3Dアノテーションに対応します。これまで2D図のみの寸法表示だったため、1方向からのみの寸法しか確認できませんでしたが、3Dアノテーションに対応することにより、3Dモデルにおいて、躯体の寸法を一目で確認することが可能となります。また、3D図左上の視点変更ボタンを選択していただくことで、各方向からの寸法を確認することができます。


▲3Dアノテーション表示

適用基準及び参考文献

・2018年版 建築物のための改良地盤の設計および品質管理指針 2018年11月30日(第1版) 日本建築センター

・改訂版 建築物のための改良地盤の設計及び品質管理指針 平成14年11月30日(第1版) 日本建築センター

・陸上工事における深層混合処理工法設計・施工マニュアル 平成16年3月 土木研究センター

・河川堤防の液状化対策の手引き 平成28年3月 国研 土木研究所

・液状化対策工法設計・施工マニュアル(案) 平成11年3月 建設省土木研究所ほか

プログラム概要

震度法、保有耐力法による計算、部材の設計をサポートし、詳細設計レベルで様々な基礎形式・工法の検討が行えます。地層・作用力データを共有し、3面図表示によるデータ確認、図をまじえた結果表示、[基準値]機能をサポート。各基礎工の設計調書、異種基礎の比較表の出力が可能。杭基礎では、鋼管ソイルセメント杭を含む13種の杭種に対応。各種工法をサポートし、補強設計(増し杭)にも対応。

機能 Lite Standard Advanced
計算 液状化の判定
直接基礎
杭基礎
ケーソン基礎 -
鋼管矢板基礎 -
地中連続壁基礎 -
CAD 杭基礎
直接基礎 - -
その他 ESエクスポート(杭基礎) - -

▲ 製品構成別対応機能

関連情報

»バックナンバー

◆新製品紹介
基礎の設計・3D配筋(部分係数法・H29道示対応)Ver.2(Up&Coming '16 秋の号掲載)
基礎の設計(Up&Coming '14 秋の号掲載)
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杭基礎設計便覧(H27)仮想鉄筋コンクリート断面照査について(Up&Coming '16 新年号掲載)
◆セミナー参加申込受付中
基礎の設計・3D配筋(部分係数法・H29道示対応)セミナー

プログラムの機能と特長

杭基礎

杭基礎

直接基礎

直接基礎

鋼管矢板基礎

鋼管矢板基礎

地中連続壁基礎

地中連続壁基礎

ケーソン基礎

ケーソン基礎

図面作成:杭基礎(Lite以上)

図面作成:杭基礎(Lite以上)

図面作成:直接基礎(Advanced)

図面作成:直接基礎(Advanced)

適応基準及び参考文献

適応基準及び参考文献

・道路橋示方書・同解説 I 共通編/III コンクリート橋編/IV 下部構造編、V 耐震設計編 H24年3月 日本道路協会

・設計要領 第2集 1章 計画、4章 基礎構造、5章 下部構造 H18年4月 東・中・西日本高速道路株式会社

・杭基礎設計便覧 H27年3月、H19年1月、H4年10月 日本道路協会

・鋼管矢板基礎設計施工便覧 H9年12月 日本道路協会

・道路橋の耐震設計に関する資料 H9年3月 日本道路協会

・道路橋の耐震設計に関する資料 -PCラーメン橋・RCアーチ橋・PC斜π橋・地中連続壁基礎・深礎基礎等の設計計算例- H10年1月 日本道路協会

・既設道路橋基礎の補強に関する参考資料 H12年2月 日本道路協会

・鋼管矢板基礎 -その設計と施工- H11年10月 鋼管杭協会

・杭基礎の計算法とその解説 1987年1月 土質工学会

・杭・ケーソン・鋼管矢板および地中連続壁基礎の設計計算例 2000年2月 山海堂 岡原美知夫他

・土木研究所資料第1175号 矢板式基礎の設計法 (その1) S52年2月、(その2) S52年6月、(その3) S52年3月 建設省土木研究所

・わかりやすいケーソン基礎の計画と設計 H10年11月 総合土木研究所

・鋼管杭基礎の設計と施工 道路橋示方書(H14年3月版) 改訂対策 H14年4月 鋼管杭協会

・STマイクロパイル工法 設計・施工マニュアル(案) 2000年5月 NIJ研究所

・SPマイクロパイル設計・施工マニュアル(案) H20年11月 エスティーエンジニアリング(株)

・既設基礎の耐震補強技術の開発に関する共同研究報告書(その3)、高耐力マイクロパイル工法(6冊分の2)、
STマイクロパイル工法(6冊分の3)、 ねじ込み式マイクロパイル工法(6冊分の4)設計・施工マニュアル
H14年9月 独立行政法人 土木研究所、(財)先端建設技術センター

・大型地下構造物ケーソン設計マニュアル  H13年8月 日本圧気技術研究所

・道路技術基準図書のSI単位系移行に関する参考資料 第1巻-交通工学・橋梁編- H14年11月 日本道路協会

・一般土木工法・技術審査証明報告書 ガンテツパイル(鋼管ソイルセメント杭工法) H12年3月、HYSC杭(鋼管ソイルセメント杭工法)  H12年12月 国土開発技術研究センター

製品価格

本体価格

価格は税別表示です

■本体価格

製品名 価 格
地盤改良の設計計算 Ver.7 ¥163,000

■フローティングライセンス価格

本体価格の40%を追加いただくことで、誰でも、どこでも、どのPCでも製品の利用が可能となります。

製品名 価 格
地盤改良の設計計算 Ver.7 ¥65,200

>>ライセンス形態についての詳細はこちら

サブスクリプションサービス 契約価格


サブスクリプションサービス 契約価格

■サポート内容
・バージョンアップ無償提供  ・電話問合せテクニカルサポート
・問合せサポート(電子メール、FAX)  ・ダウンロードサービス  ・保守情報配信サービス  

※ライセンス管理コスト削減、製品ご利用形態ニーズ多様化への対応を充実させることを目的として、従来の保守・サポート形態からより便利な、「サブスクリプションサービス」へ順次移行いたします(2016年4月1日~)。

価格は税別表示です

対象製品 初年度 1年
サブスクリプション(地盤改良の設計計算 Ver.7) 無償 ¥48,900
サブスクリプション(地盤改良の設計計算 Ver.7 フローティング) ¥57,050

レンタルライセンス/レンタルフローティングライセンス価格


■レンタルライセンス:短期間での利用により、低廉な価格でのライセンス利用が可能

■レンタルフローティングライセンス:ライセンスの認証をWeb経由で受ければ、誰でも、どこでも、どのPCでも製品の利用が可能

■レンタルアクセス:既に購入済みの製品の利用ライセンス数を増やす事が可能です。事前契約により、レンタルライセンス期間(1ヵ月~3ヵ月)の単位で自動的にライセンスが付与されます。利用実績に応じて後日請求いたします。事前申込価格として、レンタルライセンス価格の15%引きとなります。ユーザ情報ページにてお申込みいただけます。

※サービス強化、利便性向上を図る目的で「レンタルライセンス/レンタルフローティングライセンス」を2007年9月3日より提供を開始しました。

※レンタルライセンス/レンタルフローティングライセンス開始後の期間変更は出来ません。期間延長の場合は再申込となります。

レンタルライセンス/レンタルフローティングライセンス

価格は税別表示です

■レンタルライセンス

対象製品 1ヶ月 2ヶ月 3ヶ月 6ヶ月
地盤改良の設計計算 Ver.7 ¥57,050 ¥73,350 ¥86,390 ¥105,950

■レンタルフローティングライセンス

対象製品 1ヶ月 2ヶ月 3ヶ月 6ヶ月
地盤改良の設計計算 Ver.7 ¥94,540 ¥122,250 ¥145,070 ¥179,300

アカデミー価格


教育関係者、研究者、学生などの教育目的のご利用に向けて、アカデミーライセンスを提供しています。

アカデミー価格

価格は税別表示です

製品名 アカデミー価格
地盤改良の設計計算 Ver.7 ¥130,400

バージョンアップ開発履歴


バージョンアップ開発履歴

■バージョンアップ、リビジョンアップ(無償保守)の主な内容を一覧にしています。
旧版改訂、リバイバル版リリース時などの場合にご参考ください。

価格は税別表示です

 地盤改良の設計計算 Ver.7
バージョン リリース日 主なバージョンアップ内容
7.0.0 20/02/25
  1. 「2018年版 建築物のための改良地盤の設計および品質管理指針」に対応

    ・戸建て住宅等の検討としてスウェーデン式サウンディング試験結果の入力対応

    ・液状化対策としての検討に対応(格子配置のみ)

  2. 格子配置の入力に対応(建築基準)
  3. 3Dアノテーションに対応

動作環境


動作環境

OS Windows 8 / 10
CPU OSのシステム要件を満たし、問題なく動作する環境
必要メモリ(OSも含む) OSのシステム要件を満たし、問題なく動作する環境
必要ディスク容量 約100MB以上 (インストール時及び実行時含む)
ディスプレイ(画面解像度) 1024×768以上
入力データ拡張子 F4S
ファイル出力 HTML
F8出力編集ツール対応:TXT、HTM、 PPF、DOC、 DOCX、PDF、 JTD、JTDC
他製品との連動 <ファイル連携>擁壁の設計

製品購入/お問い合わせ窓口


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■FORUM8 オーダーページで購入

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■ お問い合わせ

全国のFORUM8営業所がサポートしています。 >> 営業窓口

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画面サンプル

▲メイン画面

▲改良仕様入力画面

▲計算条件画面
(液状化対策基準)

▲格子配置
(液状化対策基準)

▲浅層混合処理工法

▲沈下の検討入力

▲円弧すべりの検討結果

▲印刷プレビュー

1.荷重

荷重データ入力項目の無限長帯荷重の分散角とは何か?

地中応力の計算においては、ブーシネスク法での計算に際して地中応力の分散は、紡錘体状の分布を呈すものとしてプログラムにより自動計算します。一方、地中応力を慣用計算法(ボストン・コード法)での計算に際しては、地中における応力分布は一定角度におり直線分布するものとした計算になります。分散角とは、この慣用計算法(ボストン・コード法)における地中応力の鉛直面からの広がりを表す角度をいい、入力した任意の角度における地中応力を計算できます。


荷重データ入力項目の無限長帯荷重の奥行きとは何か?

本プログラムでは、圧縮変形(圧密沈下)の計算とせん断変形(即時沈下・側方変位)の計算とが行えます。 圧縮変形(圧密沈下)につきましては二次元計算(圧縮は鉛直方向のみ)であり、載荷重において奥行きはありません。一方、せん断変形(即時沈下・側方変位)の計算に際しては、せん断を発生させるため、載荷重は有限幅・有限奥行きである必要があります。 奥行きとは、このせん断変形(即時沈下・側方変位)を計算する際の載荷重の奥行き方向の長さのことを指します。


任意荷重は入力できるか?

任意荷重の入力も可能です。
本プログラムにおける載荷重の入力形式の区分につきましてご説明いたします。
以下の(B)に示す[盛土データ]による入力につきましては、地中応力算出法としてオスターバーグ図法を選択した場合に対応する、地表面が水平な場合における台形形状での入力としてご用意しているものであり、定型形状の載荷となりますため、載荷面の凹凸に応じて形状が変化します。一方、以下の(A)に示す[荷重データ]による入力は、台形形状以外の任意形状の入力に相当します。

(A) [入力]-[荷重データ] → 任意形状(:地表面に起伏に応じた入力)

(B) [入力]-[盛土データ] → 台形(:地表面が水平であることが前提)

つまり、台形以外の任意形状の入力を行う場合には、『上載荷重』であるか『盛土』であるかによらず、一律に上記(A)の荷重として入力して下さいますようお願い致します。

2.地盤

地表面の形状に凹凸があるときはどのように入力するのか?

[入力]-[地表面と地層幅]にて、中間点を入力することにより、地表面の凹凸を入力して下さい。


水位の考慮は可能か?

「水位線」入力画面で水位線データを入力し、「土質データ」にて湿潤重量と飽和重量との2種類を入力します。飽和域と不飽和域との圧縮特性を変えたい場合には、適宜、□地下水位以下の土質データを変更するチェックボックスをチェックして、「土質データ(水位以下)」に異なる圧縮特性を入力することもできます

3.その他

旧バージョンのデータファイル*.amiを開くにはどうしたらよいか?

弊社では、データの共通化を図る目的から、ファイル形式をXML形式に統一しております。その経緯から、最新版では、XML形式(拡張子f8t)のみに対応しております。
旧々々版 :保存形式はバイナリ形式ファイル(拡張子AATI)
旧々版 :保存形式はバイナリ形式ファイル(拡張子ATIor拡張子AATI)
旧版Ver.3.00.05以前 :保存形式はバイナリ形式ファイル(拡張子AMIor拡張子ATIor拡張子AATI)
旧版Ver.3.01.00以降 :バイナリ形式・XML形式との双方の保存に対応。
Ver.4.00.00以降 :読込み・保存ともXML形式ファイル(拡張子f8t)のみ。
お手数ですが、下記の手順にてVer.2形式データファイル(*.AMI)を最新版形式にコンバートしてご使用下さい。

旧々バージョンデータファイルの最新バージョン形式への変換手順:


  1. 「圧密沈下の計算Ver.3.01.××」にて(*.AMI)を読み込み、(*.f8t)形式で保存
  2. 「圧密沈下の計算Ver.5」にて(*.f8t)を読み込む。

Ver.3.01.00以降のプログラムで読み込み(最終版はVer.3.01.02)、保存しなおすことで対応くださいますようお願いいたします。

               

4.対策工

盛土の除去設計はできるのか?

はい、本製品では設計条件として予圧密工法を選択することにより、荷重除去の設計が可能です。
但し、通常のプレロードによる荷重除去による設計は可能ですが、サーチャージ工法での計算は直接は出来ませんのでご注意ください。
つまり、プレロード荷重を全て除去した場合での計算は可能ですが、余盛分だけを除去する計算に対応しておりません。
サーチャージ工法での設計手段としては、載荷荷重に負の荷重を入力するのではなく、施工段階を分けて、設計していただくなどの設計者の判断が必要となります。
設計方法としては、載荷盛り土の終了時点における圧密計算結果を利用していただき、次にその時点での層厚と各諸元データを入力した設計データを再入力し、最後にそのデータに対して構造物と活荷重を載荷設計する方法などが考えられます。
しかし、粘性土の特性は、載荷荷重により圧密降伏応力を越える状況となった場合は、正規圧密状態へ移行し圧密が開始され、その荷重により圧密が収束すれば同じ荷重では沈下は生じません。その途中で荷重を除去した場合、除去荷重が圧密降伏応力を越えており、かつ圧密が収束していれば、それ以上の沈下は生じないことになります。
一方、沈下が収束していない際には、除荷後再載荷によって沈下を生じる場合があり、この様な場合の圧密降伏応力は、設計者が圧密の応力度などから別途算出する必用が有ります。
従って、圧密は増加荷重により計算されるものですが、除荷後に載荷される総荷重がこれを越えるもので有れば、盛り土荷重は設計に影響が生じることになります。


地盤改良を考慮できるか?

本プログラムでは、地盤改良率(例えばソイルセメントとする場合の配合等)の入力により、改良後の物性を自動計算し、それに基づいて改良後の沈下を計算する仕組みにはなっておりません。
改良後の地盤の物性につきましては、設計基準類にも規定はなく、ユーザー様ご自身で設定していただく他はございません。
ソイルセメントのような強固な改良を行うのであれば、当該箇所は沈下しないとして、未改良部のみの沈下のみを照査するということで良いと思われますが、改良の程度により改良部の沈下を見込みたい場合には、適宜物性値を仮定して下さい。


緩速載荷でクリティカルでない層はどのように計算しているのか?中詰め土の地震時慣性力の扱いは?

全ての層に対して同じ緩速載荷の計算理論が適用されます。
但し、施工期間中に圧密が終了してしまうような過大な圧密係数である層に対しては、この緩速載荷の計算理論の適用範囲外になりますため、施工期間中の経時変化が線形的な変化として出力されますが、これは理論解がこのようになるというのではなく、理論の適用範囲外であるためと理解すべきでしょう。


自然圧密の場合と圧密促進工法の場合とで、層の出力が異なるどういう意味か?

層厚換算法により、連続する粘性土層を一つの圧密層に換算するのは、鉛直排水となる自然圧密時のみであり、水平排水となる圧密促進工法につきましては、層厚換算は行われませんので、ご注意下さい。

(a) 自然圧密

→ 地盤全体が鉛直排水するとしてTerzaghiの圧密方程式を解法

→ 層厚換算法により、深さ方向に連続する粘性土層を一つの圧密層に換算して、解法します。

(b) 圧密促進

→ 地盤全体が水平排水するとしてBarronの式の解法(ウェルレジスタンス非考慮)

→ 地盤全体が水平排水するとして吉国の式の解法(ウェルレジスタンス考慮)

→ 水平排水であるため、層厚換算は行わず、各粘性土層ごとに解法します。

計算につきましては、層ごとにウェルレジスタンスを考慮しない場合には、Barronの式を解法し、ウェルレジスタンスを考慮する場合には吉国の式を解法しています。全層における圧密過程は重ね合せ法により、各層ごとの結果の単純和としています。


ディープウェルや、ウェルポイント工法での揚水を行った場合の地下水低下における沈下量を算定することが出来るか?

当該機能はお問い合せにありますようなディープウェルに起因して発生する圧密沈下現象の解法に対して適用できるよう開発した機能です。 圧密沈下の発生メカニズムにつきまして、以下にご説明します。

(a) 盛土重量により下層の間隙水が押し出される圧密沈下

(b) 地下水低下により間隙水が吸い出される圧密沈下

上記(a)の現象では、飽和土に圧力(力)が加わった際に、間隙水がしぼり出され、土が圧縮されることにより、圧密沈下が発生します。一方、上記(b)の現象では、地下水位が低下すると、土が受けていた浮力が無くなることにより土の重さが増し、土に圧力が加わった際と同様の現象が生じて土が圧縮され、この結果圧密沈下が生じます。 上記の(a)及び(b)の現象に対して本プログラムでは区分なく慣用法により解法します。つまり、(b)の現象については地下水位の低下に伴う浮力消失量を自動計算し、その浮力消失量を載荷重として作用させることにより解法します。いずれも慣用法による解法であり、FEM等により土中水の挙動を解法しているわけではございませんので、その際の地盤の変形は鉛直方向の圧縮変形のみに帰着され、側方移動については見込まれませんのでご注意下さい。

5.地中応力

地中応力をオスターバーグの応力図表で計算できるか?

「設計条件」入力画面で、「オスターバーグ応力図表」を選択していただければ可能です。
なお、この応力図表は等脚台形用に対応するものであり、載荷できる盛土形状は、原地盤面が水平であり、小段等の形状変化のない等脚台形に限定されます。
原地盤面が水平でなかったり、盛土形状においてのり面勾配が異なる場合には、地中応力の計算に際しては、ブーシネスク法を適用して下さい。


オスターバーグで沈下計算を行うとき、上載荷重として交通荷重を入力することは可能か?

本プログラムにおける載荷重の区分につきましては、この定型に対する応力図表を使用するか否かを選択するものであり、載荷重の材質が盛土であるか交通荷重であるか等の荷重の実際の種別には依存しません。
「盛土(単位重量)」とは、オスターバーグ図表用に設けている台形入力(原地盤面はフラット)用であり、この応力図表には、お問合せのような盛土天端の載荷重を含まれておりません。
オスターバーグの応力図表とは、原地盤面が水平であり盛土に小段がない、つまり載荷重形状が台形である場合に対応する応力図表です。
そのため、お問合せのように、盛土荷重と交通荷重との双方を考慮されますような任意形状の荷重につきましては、「盛土(単位重量)」ではなく、「荷重(単位重量)」にて入力して下さいますようお願い致します。
このオスターバーグの応力図表は、ブーシネスク法によって台形形状の寸法をパラメータとして図表化したものであり、両者は基本的には等価となります。

―応力算出法―

●ブーシネスク法

○オスターバーグ図表

―載荷重の入力―

●荷重(荷重強度q)

○盛土(単位重量γ)

6.沈下時間

放置期間に対する残留沈下量の検討で、放置期間はどのように考えれば良いのか。

放置期間とは、施工開始日からの期間を指します。緩速載荷の場合には、施工期間と放置期間とを含んだ日数が放置期間になります。また段階施工のときには、1段目の施工開始日からの期間になります。(施工段階(1)が施工されてから2段目が施工されるまでの放置期間を含みます。)


圧密層の排水条件を片面排水にした場合と両面排水にした場合とでは,圧密時間が著しく異なることがあるか?

入力される土質諸元により大きく差が生じます。
透水係数1つでその圧密速度は大きく異なりますが、両面排水と片面排水では、排水距離が両面排水とした場合、片面の1/2倍となるため時間的効果は圧密時間にも大きな影響を及ぼします。
製品helpの圧密時間の推定式の各計算式を確認下さい。
特に、各算定式の最大排水距離に注意して下さい。
距離の2乗の関数になるため、その時間差は大きくなります。


層区分と排水距離の考え方を説明してほしい。

層厚換算法とは、連続する両面排水層を一つの層として換算する概念となります。
この層区分はTerzaghiの圧密方程式による圧密解法における排水距離の計算に用いる概念になり、ヘルプ[計算理論と照査の方法]-[圧密時間の推定式]-[層厚換算法]にて概念図で示しておりますように、連続する粘性土層における上面及び下面において不透水層が存在するか否かにより設定します。上面及び下面がともに透水性地盤である場合には両面排水を、上面及び下面のいずれか一方に不透水層が存在する場合には片面排水となります。
例えば、粘性土層の下に不透水性の基礎岩盤が存在した場合のように、片面の透水性を完全に見込まない場合に片面排水となり、上下に存在する層が透水性であれば、その透水係数の大小に依存せず、一律に両面排水となります。 各層の圧密係数Cvについては、層厚換算する際の排水距離として反映させ、排水時間については最下層の圧密係数が支配的であるとして計算しています。
排水距離Dは、両面排水の場合、層厚の1/2で、片面排水の場合、その層厚と同じとして扱います。
つまり、両面排水の方が片面排水の場合より短時間に排水されることとなります。Terzaghiの一次元圧密方程式を無次元化した計算式にて、圧密時間tは排水距離Dの二乗に比例する量であり、両面排水の場合には上下方向への排水となるため、片面排水の場合の半分の排水距離とした計算となります。
原地盤面が舗装等により排水を制限されている場合には、間隙水は下方向への排水に制限されるとして片面排水(下側)で良いと思いますが、原地盤面が大気圧下にあり、上面からの排水もあるとして扱う場合には、両面排水として扱うことが適切であると考えます。

7.沈下量

粘土の即時沈下は計算できるか?

「設計条件」入力画面で、「即時沈下量の算出」を選択していただければ可能です。


同じ盛土高で載荷幅を広げると、圧密沈下は大きくなるのに、即時沈下は小さくなるのはなぜ?

盛土や構造物の載荷による地盤変形は、地盤を構成する個々の土に生ずる変形の集積として捉えられ、有限幅荷重においては経時的排水に伴う体積変化である圧密変形と、主応力差の増加に基づく体積変化を伴わない即時的なせん断変形とが重なって生じるものと考えられます。ここでいう即時沈下とはこの等体積せん断変形を指し主に荷重端部付近での変形であるため、盛土中央下部においては盛土幅もしくは奥行きが小さい方がより大きく、幅もしくは奥行きが大きくなるに従い小さくなります。


(A) 圧密沈下量:排水に伴う体積減少変形であり、載荷幅もしくは載荷奥行が大きくなる(下図中:黄色→桃色)ことにより、載荷重自体が大きくなるため、地盤の圧縮変形は大きくなります。

(B) 即時沈下量:地盤を弾性体とみなした体積変化を伴わない弾性変位量であり、載荷幅もしくは載荷奥行が大きくなる(下図中:黄色→桃色)ことにより、地盤が全体的に押されるため、地盤のせん断変形は小さくなります。


Δe法、mv法に比べ、Cc法により算出した沈下量が過大になる理由は?

本プログラムでは、圧縮変形(圧密沈下)の計算とせん断変形(即時沈下・側方変位)の計算とが行えます。 圧縮変形(圧密沈下)につきましては二次元計算(圧縮は鉛直方向のみ)であり、載荷重において奥行きはありません。一方、せん断変形(即時沈下・側方変位)の計算に際しては、せん断を発生させるため、載荷重は有限幅・有限奥行きである必要があります。 奥行きとは、このせん断変形(即時沈下・側方変位)を計算する際の載荷重の奥行き方向の長さのことを指します。


任意荷重は入力できるか?

Cc 法での沈下量が過大に評価されますのは、Cc法が圧密降伏点を考慮していない理論であることに起因します。e-logP曲線の入力にて曲線の降伏箇所が認められますこと、当該地盤は過圧密状態であることが想定されます。Δe法やmv法では、地盤特性を曲線にて設定しますため、降伏地点前後での沈下特性は異なります。一方、Cc法では地盤特性を一つの定数(圧縮指数)で代表させますため、圧密降伏は考慮されません。そのため、正規圧密地盤に対してはこれらの計算結果はある程度整合しますが、過圧密地盤に対しては沈下量に大きな差が発生する場合があります。

8.土質データ

沈下が発生しない岩や沈下を無視したい層が存在する場合には、どのように入力すればよいか。

層区分として「非圧縮層」を選択してください。


地表面形状が複雑な形状をするような入力での地層入力の際の留意点は何か。

地層モデルの取り方で複雑な形状であっても再現することが可能です。例えば、水路を埋めるような場合、モデルの両端がy=0~y=0の座標となりますが、その中間点(水路の部分)をへこませてモデル設定し、水路を埋めてその下の沈下量を計算する様な際にも、(1)層データ入力で 中間点を作成していただく②地層のブロック化をして細かい形状を再現するにより可能です。複雑な形状も同じようにお考え下さい。


データ入力で試験値(e-logp)を入力すれば内部計算で初期間隙比(eo)を算出するか?

粘性土層に対しての初期間隙比は、入力いただくe-logp曲線、もしくは標準圧密曲線より算出しています。また砂層の場合はB.K.Houghの図表、もしくは入力いただく砂の圧力-間ゲキ比曲線より算出しています。土質データ入力画面で「砂の圧力-間ゲキ比曲線」がチェックされていない場合、入力いただく「層区分」で選択される材料により支配されますのでご注意下さい。即ちシルトなど設計上、設計者がどちらの性質であるかと判断された場合にはこの設定により判断され設計することになります。


土質データ入力部分の3つの曲線入力のPは、圧密圧力か平均圧密圧力のいずれか?

一般的にe-logp曲線におけるpは圧密荷重を採用し、物理試験で圧密載荷試験を行った結果として得られた結果を入力頂ければよいと存じます。一方、mv-p曲線は、平均圧密荷重と体積圧縮係数との関係図ですので平均圧密荷重を入力していただき作成して下さい。また、Cvはmvの関数としても表される圧密係数ですので、mvと同様にお考え下さい。


先行圧密応力q0はどのように計算に用いられるのか?

先行圧密応力q0につきましては、沈下量計算時(⊿e法,mv法,Cc法)に使用します。
q0>0とした場合には、過圧密地盤としての沈下量の計算となり、q0=0とした場合には、正規圧密地盤としての沈下量の計算となります。


地盤改良により全く沈下しない設定とする方法は?

改良土を「非圧縮層」として設定することにより、改良土には沈下が全く発生しないとした扱いとすることができます。また、層区分はそのままに、圧密試験(e-logP)の入力値として水平線を設定(圧密圧力に比して間隙比が変化しない)とした入力に変更することでも可です。
なお、改良土に対していくらかの沈下を認める場合には、自然地盤における圧密試験(e-logP)を改良地盤の物性値として、曲線の勾配を緩くして設定することにより、改良土が沈下するとした扱いとなります。
さて、わが国の多くの公共機関が示す設計指針類(例えば、「道路土工―軟弱地盤対策工指針」,「建築基礎構造設計指針」等)では、有限幅の荷重が載荷される場合の地盤変位に対して、個々の断面位置での地盤内鉛直方向応力を、弾性論を用いて算定し、その鉛直応力によって生じる鉛直方向の圧密沈下量を一次元圧密理論によって算定する方法が示されており、一般的な構造物の設計では、この手法が今日でも多用されています。
ここで、Terzaghiの圧密理論は、もともと側方の変形が完全に拘束された一次元圧密を取り扱っており、載荷幅が大きい場合においては妥当性を有していますが(上図の中央付近における変形量)、せん断変形を生じるような有限幅の載荷に対しては、設計指針類に準拠した一次元圧密理論による計算のみでは、必ずしもこのような変形機構を十分に再現できるとは限りません。
FORUM8製品では、せん断変形を伴う地盤変位量の算定に際して、別途、地盤を弾性体とみなし弾性変位量として即時沈下・側方変位を算出する機能を設けることにより、この問題点を解消しています。これにより、FORUM8製品では設計指針類に準拠した圧密沈下計算を採用しながら、かつ、必要に応じてせん断変形の影響照査も可能であり、これらを一連の計算書として出力します。

 >> サポートページ 圧密沈下の計算 Q&A集

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