JP2002054157A - Horizontal resistance calculation method of foundation and computer readable storage medium for recording calculated program - Google Patents
Horizontal resistance calculation method of foundation and computer readable storage medium for recording calculated programInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、建物の荷重を直接
基礎および摩擦杭を介して地盤に伝達するパイルド・ラ
フト基礎における水平抵抗を算出する方法、および当該
算出に用いられるプログラムを記録したコンピュータ読
み取り可能な記憶媒体に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for calculating a horizontal resistance in a piled raft foundation for transmitting a load of a building directly to the ground via a foundation and friction piles, and a computer storing a program used for the calculation. It relates to a readable storage medium.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、建物の基礎を設計する際には、
地盤の支持力とともに沈下量（特に不同沈下）に関する
検討を行なって、それぞれの値が許容値を満足する必要
がある。そして、上記不同沈下の発生を抑制する最良の
方法は、強固な地層（支持層）に基礎を定着させること
であり、支持層が深い場合には、通常杭基礎が採用され
ている。ところが、臨海部の埋立地のように、支持層が
かなり深い場合に杭基礎を採用すると、杭長が極めて長
尺となり、全工事費に対する基礎の工事費の割合が非常
に大きくなるなど、上部構造に対してバランスのある基
礎設計を行なうことができない。2. Description of the Related Art Generally, when designing the foundation of a building,
It is necessary to study the amount of settlement (particularly uneven settlement) together with the bearing capacity of the ground, and each value must satisfy the allowable value. The best method for suppressing the occurrence of the above-mentioned uneven settlement is to fix the foundation to a strong formation (support layer). When the support layer is deep, a pile foundation is usually employed. However, if a pile foundation is used when the support layer is quite deep, such as in a seaside landfill, the pile length becomes extremely long and the ratio of the foundation construction cost to the total construction cost becomes extremely large. A balanced basic design cannot be made for the structure.
【０００３】そこで、このような問題点を解決する対策
の一つとして、図４に示すような直接基礎に摩擦杭を併
用させたパイルド・ラフト基礎が提案されている。この
パイルド・ラフト基礎は、建物１を支承する直接基礎２
の底面に、下端部が支持層３まで到達しない複数本（図
では３本）の沈下抑止用の摩擦杭４を設けることによ
り、建物１の荷重を直接基礎２および摩擦杭４を介して
地盤５に伝達するようにしたものであり、直接基礎で設
計した場合に、地盤の支持力は許容値を満足するもの
の、不同沈下量が問題となるような地盤５において、摩
擦杭４を効果的に配置することにより、直接基礎２の抵
抗と沈下抑止用の摩擦杭４による摩擦抵抗とによって基
礎全体の不同沈下量を低減しようとする基礎形式であ
る。Therefore, as one of the measures to solve such a problem, a piled raft foundation using a friction pile in combination with a direct foundation as shown in FIG. 4 has been proposed. This piled raft foundation is a direct foundation 2 that supports building 1.
A plurality of (three in the figure) friction piles 4 for preventing settlement are provided on the bottom surface of the base, the lower end of which does not reach the support layer 3, so that the load of the building 1 can be directly transferred to the ground via the foundation 2 and the friction piles 4. 5, the friction pile 4 is effectively used in the ground 5 in which the bearing capacity of the ground satisfies the allowable value when the ground is directly designed, but the uneven settlement amount is a problem. This is a foundation type in which the amount of uneven settlement of the entire foundation is reduced by the direct resistance of the foundation 2 and the frictional resistance of the settlement pile 4 for preventing settlement.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
パイルド・ラフト基礎の考え方は、もっぱら沈下量のみ
を考慮すれば足りる国外において古くから知られている
が、複雑な地層構造を有する我が国においては実施に至
っていない。加えて、地震に対する考慮を要する我が国
においては、パイルド・ラフト基礎の設計に際して、通
常の基礎と同様に、常時の荷重支持力および沈下量の問
題に加えて、地震発生時における水平抵抗の問題に付い
て検討する必要がある。By the way, such a concept of the piled raft foundation has been known for a long time outside of Japan where only the settlement amount is sufficient, but in Japan having a complicated stratum structure, Not implemented. In addition, in Japan, where consideration must be given to earthquakes, when designing piled raft foundations, as with ordinary foundations, in addition to the problems of constant load bearing capacity and subsidence, there are problems of horizontal resistance in the event of an earthquake. It is necessary to consider it.
【０００５】しかしながら、現状において、パイルド・
ラフト基礎の沈下量に対する設計法のみならず、地震時
における水平抵抗に対する設計法についても整備されて
おらず、特に地震時の問題に付いては、未解決の点が多
く、国内外ともにほとんど研究例がないことから、その
耐震設計法の確立が強く望まれている。[0005] However, at present,
Not only the design method for the settlement amount of the raft foundation but also the design method for the horizontal resistance in the event of an earthquake has not been prepared. Since there is no example, establishment of the seismic design method is strongly desired.
【０００６】そこで、本発明者等は、上記パイルド・ラ
フト基礎における水平抵抗の設計法について、鋭意研究
を重ねた結果、以下の知見を得るに至った。先ず、図４
に示すように、パイルド・ラフト基礎は、地震力Ｆに対
して、直接基礎２の底面と地盤５との間の摩擦抵抗Ｆ１
および摩擦杭４における地盤５の水平抵抗Ｆ２と摩擦杭
４の水平抵抗が複合して抵抗し、さらに図示する場合の
ように直接基礎２に根入れがある場合には、これに直接
基礎２前面における地盤５の受働抵抗Ｆ３と、直接基礎
２の側面と地盤５との間の摩擦抵抗Ｆ４が加わることに
なる。Accordingly, the present inventors have conducted intensive studies on a method of designing the horizontal resistance in the piled raft foundation, and as a result, have obtained the following knowledge. First, FIG.
As shown in the figure, the piled raft foundation has a frictional resistance F1 between the bottom surface of the foundation 2 and the ground 5 directly against the seismic force F.
In addition, when the horizontal resistance F2 of the ground 5 and the horizontal resistance of the friction pile 4 in the friction pile 4 are combined and resisted, and the foundation 2 is directly embedded as shown in the drawing, it is directly connected to the front of the foundation 2. , And the frictional resistance F4 between the side surface of the foundation 2 and the ground 5 directly.
【０００７】そして、本発明者等は、地震時における上
記直接基礎２、摩擦杭４および地盤５における挙動等に
ついて、原位置実験、遠心模型実験および数値解析など
を用いて詳細検討を行なった結果、通常の杭基礎とは異
なり、パイルド・ラフト基礎においては、直接基礎２の
規模に応じて、当該直接基礎２の底面からある一定の深
度の地盤５が、直接基礎２とともに変位することによ
り、当該範囲の摩擦杭４における地盤５の水平抵抗Ｆ２
が小さくなることが判明した。The present inventors have conducted detailed studies on the behavior of the above-mentioned direct foundation 2, friction pile 4, and ground 5 during an earthquake using in-situ experiments, centrifugal model experiments, numerical analysis, and the like. Unlike the normal pile foundation, in the piled raft foundation, the ground 5 at a certain depth from the bottom of the direct foundation 2 is displaced together with the direct foundation 2 according to the size of the direct foundation 2, Horizontal resistance F2 of the ground 5 in the friction pile 4 in the range
Was found to be smaller.
【０００８】そこで、これら直接基礎２および摩擦杭４
を、梁要素または板要素あるいは梁要素および板要素で
モデル化するとともに、直接基礎２と地盤５との間の摩
擦抵抗Ｆ１（直接基礎２に根入れがある場合には、摩擦
抵抗Ｆ１＋受働抵抗Ｆ３＋摩擦抵抗Ｆ４）および地盤５
の水平抵抗Ｆ２を地盤バネでモデル化して、有限要素法
により上記パイルド・ラフト基礎の水平抵抗を算出する
に際して、直接基礎２の底面における水平加力方向の長
さ寸法に応じて、直接基礎２の底面から所定の深度の範
囲における摩擦杭４の前面水平地盤抵抗Ｆ２を低減して
上記パイルド・ラフト基礎の水平抵抗を算出することに
より、当該パイルド・ラフト基礎における地震時の水平
抵抗を、地盤を固体要素として扱う３次元有限要素法と
比較して、モデル化の手間が省け、よって短時間に、か
つ高い精度で算出評価することができることが判った。Therefore, the direct foundation 2 and the friction pile 4
Is modeled as a beam element or a plate element or a beam element and a plate element, and the frictional resistance F1 between the direct foundation 2 and the ground 5 (if the direct foundation 2 has rooting, the frictional resistance F1 + the passive resistance F3 + frictional resistance F4) and ground 5
When the horizontal resistance F2 is modeled by a ground spring and the horizontal resistance of the piled raft foundation is calculated by the finite element method, the direct foundation 2 depends on the length of the bottom surface of the foundation 2 in the horizontal loading direction. By calculating the horizontal resistance of the piled raft foundation by reducing the front horizontal ground resistance F2 of the friction pile 4 within a predetermined depth from the bottom surface of the piled raft foundation, Compared to the three-dimensional finite element method which treats as a solid element, it is found that the modeling effort can be omitted, and thus the calculation and evaluation can be performed in a short time and with high accuracy.
【０００９】また、摩擦杭４の材質や地盤抵抗要素とし
て、複雑な特性を有するモデルを組みこむことができ、
さらには複雑な地盤構成を有する地盤５に対しても、上
記水平抵抗を算出することができる。この結果、比較的
簡単に、従来困難であったパイルド・ラフト基礎におけ
る水平抵抗を算出することができ、これをもとにパイル
ド・ラフト基礎の設計が可能になることが判った。Further, a model having complicated characteristics can be incorporated as the material of the friction pile 4 and the ground resistance element.
Furthermore, the horizontal resistance can be calculated for the ground 5 having a complicated ground configuration. As a result, it was found that the horizontal resistance in the piled raft foundation, which was difficult in the past, can be calculated relatively easily, and based on this, the design of the piled raft foundation becomes possible.
【００１０】さらに、上記遠心模型実験および有限要素
法による解析から、上記摩擦杭４の前面水平地盤抵抗Ｆ
２を低減する所定の深度ｈｅは、ｈｅ＝３／２（１−υ
2 ）・Ｌ0〜1の範囲であり、より好ましくはｈｅ＝３／
２（１−υ2 ）・Ｌ0.65〜0. 85の範囲であるとともに、
一般的な地盤５に対しての最適値は、ｈｅ＝３／２（１
−υ2 ）・Ｌ3/4 であることが判明した。Further, from the centrifugal model experiment and the analysis by the finite element method, the front horizontal ground resistance F
2 is given by he = 3/2 (1-υ
2 ) · L 0 to 1, more preferably he = 3 /
2 (1-υ 2) · L 0.65~0. With a range of 85,
The optimal value for general ground 5 is he = 3/2 (1
−υ 2 ) · L 3/4
【００１１】本発明は、かかる知見に基づいてなされた
もので、パイルド・ラフト基礎の地震時における水平抵
抗を短時間に、かつ高い精度で算出する方法、および当
該算出に好適に使用されるプログラムを記録したコンピ
ュータ読み取り可能な記憶媒体を提供することを目的と
するものである。The present invention has been made based on such knowledge, and is a method for calculating the horizontal resistance of a piled raft foundation during an earthquake in a short time and with high accuracy, and a program suitably used for the calculation. It is an object of the present invention to provide a computer-readable storage medium having recorded therein.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
に係る基礎の水平抵抗算出方法は、建物の荷重を、直接
基礎および下端部が支持層まで到達しない摩擦杭を介し
て地盤に伝達するパイルド・ラフト基礎における水平抵
抗を算出する方法であって、直接基礎および摩擦杭を梁
要素および／または板要素でモデル化するとともに、直
接基礎と地盤との間の摩擦抵抗および地盤の水平抵抗部
を地盤バネでモデル化して、有限要素法により上記基礎
の水平抵抗を算出するに際して、上記直接基礎の底面に
おける水平加力方向の長さ寸法に応じて、直接基礎底面
から所定の深度の範囲における摩擦杭の前面水平地盤抵
抗を低減して上記パイルド・ラフト基礎の水平抵抗を算
出することを特徴とするものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for calculating a horizontal resistance of a foundation, wherein a load of a building is directly applied to the ground via a foundation and a friction pile whose lower end does not reach a support layer. A method for calculating the horizontal resistance of a transmitted piled raft foundation, in which a direct foundation and friction piles are modeled by beam elements and / or plate elements, and a friction resistance between the direct foundation and the ground and a horizontal level of the ground. When the resistance part is modeled with a ground spring and the horizontal resistance of the foundation is calculated by the finite element method, a predetermined depth from the bottom of the foundation directly according to the length dimension in the horizontal force direction at the bottom of the direct foundation. The horizontal resistance of the piled raft foundation is calculated by reducing the horizontal ground resistance in front of the friction pile in the range.
【００１３】この際に、請求項２に記載の発明は、請求
項１に記載の所定の深度ｈｅを、上記直接基礎底面の水
平加力方向の長さ寸法をＬ、ポアソン比をυとしたとき
に、ｈｅ＝３／２（１−υ2 ）・Ｌ0〜1の範囲に設定す
ることを特徴とするものである。In this case, according to the second aspect of the present invention, the predetermined depth he described in the first aspect is defined as L, the length of the direct foundation bottom in the horizontal force direction is L, and the Poisson's ratio is υ. Occasionally, it is characterized in that set in the range of he = 3/2 (1- υ 2) · L 0~1.
【００１４】また、請求項３に記載の本発明に係るプロ
グラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体
は、地盤調査によって得られた地盤の地質、建物の荷
重、並びに直接基礎および下端部が支持層まで到達しな
い摩擦杭を介して地盤に伝達するパイルド・ラフト基礎
における上記摩擦杭の材質、杭長、杭径および上記直接
基礎の水平加力方向の長さ寸法を入力するステップと、
上記直接基礎および摩擦杭を梁要素または板要素でモデ
ル化するとともに、上記直接基礎と地盤との間の摩擦抵
抗および地盤の水平抵抗部を離散化した地盤バネでモデ
ル化するステップと、予め設定されたｎ（０＜ｎ＜１）
に対して、上記直接基礎底面の水平加力方向の長さ寸法
Ｌ、ポアソン比υに基づいて、上記直接基礎底面からの
深度ｈｅ＝３／２（１−υ2 ）・Ｌn を算出するステッ
プと、上記ステップにより得られた深度ｈｅの範囲の上
記地盤バネのバネ定数を、上記地盤の地質から直接得ら
れる上記地盤バネのバネ定数より低い値に設定するステ
ップと、以上のステップにより得られた梁要素または板
要素および地盤バネから、有限要素法により、上記直接
基礎に作用する抵抗および上記摩擦杭に作用する地盤の
水平抵抗を算出するステップと、を有するパイルド・ラ
フト基礎の水平抵抗算出方法をコンピュータに実行させ
るプログラムを記録したものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided a computer-readable storage medium storing a program according to the present invention, wherein: Inputting a material, a pile length, a pile diameter and a length dimension of the direct foundation in the horizontal direction in the piled raft foundation that transmits to the ground via the friction pile that does not reach the foundation,
Modeling the direct foundation and the friction pile with a beam element or a plate element, and modeling the frictional resistance between the direct foundation and the ground and the horizontal resistance portion of the ground with a discretized ground spring; and N (0 <n <1)
On the other hand, based on the length L of the direct foundation surface in the horizontal force direction and the Poisson's ratio 深度, the depth he = 3/2 (1- 底面2 ) · L n from the direct foundation bottom is calculated. And a step of setting the spring constant of the ground spring in the range of the depth he obtained by the above step to a value lower than the spring constant of the ground spring obtained directly from the geology of the ground. Calculating a resistance acting on the direct foundation and a horizontal resistance of the ground acting on the friction pile from a beam element or a plate element and a ground spring which are set by a finite element method. A program for causing a computer to execute the calculation method is recorded.
【００１５】ここで、請求項４に記載の発明は、請求項
３に記載のｎが、予め０．６５〜０．８５の範囲の数に
設定されていることを特徴とするものである。Here, the invention according to claim 4 is characterized in that n according to claim 3 is set in advance to a number in the range of 0.65 to 0.85.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、図１〜図４に基づいて、本
発明に係るパイルド・ラフト基礎の水平抵抗算出方法お
よび当該算出に用いられるプログラムを記録したコンピ
ュータ読み取り可能な記憶媒体の一実施形態について説
明する。図２は、パイルド・ラフト基礎における荷重支
持力および沈下量と、地震発生時における水平抵抗とを
総合的に算出、評価するフローを示すものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, based on FIGS. 1 to 4, one embodiment of a method for calculating a horizontal resistance based on a piled raft and a computer-readable storage medium storing a program used for the calculation will be described. The form will be described. FIG. 2 shows a flow for comprehensively calculating and evaluating the load bearing capacity and the settlement amount on the piled raft foundation and the horizontal resistance at the time of the occurrence of an earthquake.
【００１７】先ず、上記パイルド・ラフト基礎における
荷重支持力および沈下量を算出する方法について説明す
ると、設計・施工条件の確認や地盤調査の結果に基づい
た基本検討を行ない（ステップ１０）、この結果により
地盤５の液状化の可能性について判断する（ステップ１
１）。そして、液状化の可能性がある場合には、当該地
盤５に対して、地質改良等の対策を講じた後に、摩擦杭
４の杭材、杭長および杭径を設定する（ステップ１
２）。次いで、杭の許容支持力および沈下量を決定（ス
テップ１３）した後に、摩擦杭４の本数や配置等につい
ての概略設計を行ない（ステップ１４）、これらに基づ
いて沈下量および摩擦杭４と直接基礎２の鉛直荷重分担
率を検討する（ステップ１５）。First, a method of calculating the load bearing capacity and the settlement amount of the piled raft foundation will be described. A basic study based on the results of confirmation of design and construction conditions and results of ground survey is performed (step 10). The possibility of liquefaction of the ground 5 is determined by the
1). If there is a possibility of liquefaction, after taking measures such as geological improvement for the ground 5, the pile material, pile length and pile diameter of the friction pile 4 are set (step 1).
2). Next, after determining the allowable bearing capacity and the settlement amount of the pile (Step 13), a schematic design of the number and arrangement of the friction piles 4 is performed (Step 14), and the settlement amount and the friction pile 4 are directly connected based on these. The vertical load sharing ratio of the foundation 2 is examined (step 15).
【００１８】以上の結果により、ステップ１６におい
て、直接基礎２の各部における沈下量および鉛直支持力
が許容値以下であるか否かの判断を行ない、許容値以上
である場合には、再びステップ１２に戻って、摩擦杭４
の杭材、杭長および杭径の設定を行なって、同様の評価
を行なう。そして、上記沈下量および鉛直荷重支持力が
許容値以下である場合に、当該パイルド・ラフト基礎に
おける荷重支持力および沈下量の算出、評価が完了し、
次いで地震発生時における水平抵抗の算出、評価のステ
ップへと移行する。Based on the above results, it is determined in step 16 whether the subsidence amount and the vertical supporting force in each part of the foundation 2 are not more than the allowable values. Back to the friction pile 4
The same evaluation is performed by setting the pile material, pile length, and pile diameter. And when the settlement amount and the vertical load bearing force are equal to or less than the allowable value, the calculation and evaluation of the load bearing force and the settlement amount in the piled raft foundation are completed,
Next, the process proceeds to the step of calculating and evaluating the horizontal resistance when an earthquake occurs.
【００１９】本実施形態においては、上記水平抵抗の算
出および評価を、コンピュータに実行させるプログラム
を記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を用い
て行なう。先ず、上記記憶媒体を実行するコンピュータ
（ハードウエア）は、全体を統括制御するＣＰＵ（主制
御部）に、記憶装置、入出力制御部を介したキーボード
やマウス等の入力装置、入出力データを表示するモニ
タ、実行プログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭの駆動装
置、フロッピー（登録商標）ディスク駆動装置および算
出結果を出力するプリンタ等の出力装置が接続された周
知のパーソナルコンピュータであり、当該コンピュータ
に実行させる水平抵抗の算出プログラムを記録したコン
ピュータ読み取り可能な記憶媒体としては、上記算出プ
ログラムを記録した上記記憶装置、ＣＤ−ＲＯＭあるい
はフロッピーディスク等が適用可能である。In the present embodiment, the calculation and evaluation of the horizontal resistance are performed using a computer-readable storage medium storing a program to be executed by a computer. First, a computer (hardware) that executes the above-described storage medium sends a storage device, an input device such as a keyboard and a mouse via an input / output control unit, and input / output data to a CPU (main control unit) that performs overall control. A well-known personal computer to which a monitor to be displayed, a drive of a CD-ROM storing an execution program, a floppy (registered trademark) disk drive, and a printer for outputting a calculation result are connected. As the computer-readable storage medium on which the calculation program of the horizontal resistance to be recorded is recorded, the storage device, CD-ROM, floppy disk, or the like on which the calculation program is recorded can be applied.
【００２０】そして、上記記録媒体には、地盤調査によ
って得られた地盤５の地質、建物１の荷重、摩擦杭４の
材質、杭長、杭径および直接基礎２の水平加力方向の長
さ寸法Ｌ等の諸元を入力するステップと、直接基礎２の
底面の水平加力方向の長さ寸法Ｌ、ポアソン比υに基づ
いて、直接基礎２の底面からの深度ｈｅ＝３／２（１−
υ2 ）・Ｌ3/4 を算出するステップ２０と、摩擦杭４の
水平地盤反力係数および直接基礎２各部の摩擦抵抗係数
を設定するステップ２１と、直接基礎２および摩擦杭４
を図１に示すように、梁要素２ａおよび梁要素４ａでモ
デル化し、かつ直接基礎２と地盤５との間の摩擦抵抗お
よび地盤５の水平抵抗部を、それぞれ離散化した地盤バ
ネ２ｂ、５ａ、５ｂでモデル化するとともに、深度ｈｅ
の範囲の地盤バネ５ａのバネ定数を、地盤５の地質から
直接得られる地盤バネのバネ定数より低い値に設定し、
得られた梁要素２ａおよび地盤バネ２ｂ、５ａ、５ｂか
ら、有限要素法により直接基礎２に作用する抵抗および
摩擦杭４に作用する地盤５の水平抵抗を算出するステッ
プ２２とが、上記コンピュータに読み取り可能に記録さ
れている。In the recording medium, the geology of the ground 5, the load of the building 1, the material of the friction pile 4, the pile length, the pile diameter, and the length of the direct foundation 2 in the horizontal force direction obtained by the ground survey are included. Based on the step of inputting the specifications such as the dimension L, the length L of the bottom surface of the base 2 in the horizontal force direction, and the Poisson's ratio υ, the depth he = 3/2 (1 −
υ 2 ) · Step 20 for calculating L 3/4 , Step 21 for setting the horizontal ground reaction force coefficient of friction pile 4 and the frictional resistance coefficient of each part of direct foundation 2, Direct foundation 2 and friction pile 4
As shown in FIG. 1, the ground resistance is modeled by the beam element 2a and the beam element 4a, and the frictional resistance between the foundation 2 and the ground 5 and the horizontal resistance part of the ground 5 are respectively discretized into ground springs 2b and 5a. , Model with 5b and depth he
The spring constant of the ground spring 5a in the range of is set to a value lower than the spring constant of the ground spring directly obtained from the geology of the ground 5,
A step 22 of calculating the resistance acting directly on the foundation 2 and the horizontal resistance of the ground 5 acting on the friction pile 4 by the finite element method from the obtained beam element 2a and the ground springs 2b, 5a, 5b, It is recorded so that it can be read.
【００２１】ここで、上記深度ｈｅの範囲の地盤バネ５
ａを、地盤５の地質から直接得られる地盤バネのバネ定
数に対して、どの程度低い値に設定するかは以下のよう
な各種の方法が適用可能である。例えば、地盤５の地質
や摩擦杭４の諸元に拘わらず、上記地盤バネ５ａを全て
０にするようにプログラムを組んでおく方法、特に当該
深度ｈｅの地盤５を複数の地盤バネ５ａによってモデル
化した場合に、上記深度ｈｅにおいて下部から直接基礎
２の底面に向けて、地盤５の地質の対応した傾斜角度よ
って順次上記地盤バネ５ａを線形に低減化させる方法、
あるいは地盤５の地質や摩擦杭４の諸元に基づいて、図
１に点線で示す摩擦杭４の変形曲線を求め、当該曲線に
対応させて上記深度ｈｅの下部から直接基礎２の底面に
向けて漸次地盤バネ５ａの値を低減化させる方法などを
採用することができる。Here, the ground spring 5 in the range of the depth he
The following various methods can be applied for setting a to a value that is lower than the spring constant of the ground spring directly obtained from the geology of the ground 5. For example, irrespective of the geology of the ground 5 and the specifications of the friction pile 4, a method of setting a program so that the ground springs 5 a are all set to 0, particularly, the ground 5 at the depth he is modeled by a plurality of ground springs 5 a A method of linearly reducing the ground spring 5a sequentially from the lower portion at the depth he to the bottom surface of the foundation 2 by a corresponding inclination angle of the geology of the ground 5,
Alternatively, based on the geology of the ground 5 and the specifications of the friction pile 4, a deformation curve of the friction pile 4 shown by a dotted line in FIG. 1 is obtained, and is directed from the lower part of the depth he directly to the bottom of the foundation 2 in accordance with the curve. For example, a method of gradually reducing the value of the ground spring 5a can be adopted.
【００２２】以上のステップが記録された記憶媒体によ
って、コンピュータが水平抵抗算出方法を実行すること
によって算出されたパイルド・ラフト基礎における水平
抵抗に基づき、次いで摩擦杭４に作用する水平抵抗が杭
材の許容値以下か否か判断し（ステップ２３）、上記許
容値以上の場合には、再びステップ１２において、摩擦
杭４における諸元を設定し直して、上記ステップ１３〜
２２を実行する。他方、ステップ２２における算出結果
が、予め設定した摩擦杭４における許容値以下である場
合には、ステップ２４において当該摩擦杭４の引き抜き
に関する検討を行ない、次いで摩擦杭４の杭頭接合部お
よび直接基礎２の設計を行なう（ステップ２５）。Based on the horizontal resistance in the piled raft foundation calculated by the computer executing the horizontal resistance calculation method, the horizontal resistance acting on the friction pile 4 is determined by the storage medium on which the above steps are recorded. It is determined whether the value is equal to or less than the allowable value (Step 23). If the value is equal to or more than the allowable value, the specifications of the friction pile 4 are reset in Step 12 again, and
Step 22 is executed. On the other hand, if the calculation result in step 22 is equal to or smaller than the preset allowable value for the friction pile 4, the pull-out of the friction pile 4 is examined in step 24, and then the pile head joint of the friction pile 4 and the The foundation 2 is designed (step 25).
【００２３】そして、最終的に、上記算出結果に基づい
て、パイルド・ラフト基礎を総合的に判定し（ステップ
２６）、不適当である場合には、上述したステップ１２
の摩擦杭４に関する諸元を再設定して、上記ステップ１
３〜２５を繰り返す。これに対して、上記総合判定の結
果が良である場合には、当該パイルド・ラフト基礎にお
ける荷重支持力および沈下量と、地震発生時における水
平抵抗との総合的な算出および設計評価が終了する。Finally, based on the above calculation result, the basis of the piled raft is comprehensively determined (step 26).
Reset the specifications of the friction pile 4 of
Repeat 3 to 25. On the other hand, if the result of the comprehensive judgment is good, the comprehensive calculation and design evaluation of the load bearing capacity and the settlement amount of the piled raft foundation and the horizontal resistance at the time of the occurrence of the earthquake are completed. .
【００２４】このように、本実施形態に示したパイルド
・ラフト基礎における荷重支持力および沈下量と、地震
発生時における水平抵抗との算出、評価方法によれば、
これまで確立していなかった、パイルド・ラフト基礎の
沈下量に対する設計に加えて地震時における水平抵抗に
対する耐震設計とを行なうことにより、当該パイルド・
ラフト基礎に対する総合的な評価を行うことができる。As described above, according to the method of calculating and evaluating the load bearing capacity and the settlement amount of the piled raft foundation and the horizontal resistance at the time of occurrence of an earthquake shown in the present embodiment,
In addition to the design for settlement of piled raft foundation, which had not been established so far, the design of the piled
Comprehensive evaluation of raft foundation.
【００２５】特に、本発明に係るパイルド・ラフト基礎
の水平抵抗算出方法および当該算出に用いられるプログ
ラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に
よれば、上記直接基礎２および摩擦杭４をそれぞれ梁要
素２ａおよび梁要素４ａでモデル化するとともに、地盤
５の水平抵抗部を地盤バネ２ｂ、５ａ、５ｂでモデル化
して、有限要素法により水平抵抗を算出するに際して、
直接基礎２の底面における水平加力方向の長さ寸法Ｌに
応じて、直接基礎２の底面から所定の深度ｈｅの範囲に
おける地盤バネ５ａのバネ定数を低減して算出している
ので、上記パイルド・ラフト基礎における地震時の水平
抵抗を、地盤を固体要素として扱う３次元有限要素法と
比較して、モデル化の手間が省け、よって短時間に、か
つ高い精度で算出評価することができる。In particular, according to the method for calculating the horizontal resistance of the piled / raft foundation according to the present invention and the computer-readable storage medium on which the program used for the calculation is recorded, the direct foundation 2 and the friction pile 4 are each connected to a beam element. When the horizontal resistance of the ground 5 is modeled by the ground springs 2b, 5a and 5b while the horizontal resistance is calculated by the finite element method while modeling with the 2a and the beam element 4a,
Since the spring constant of the ground spring 5a in a range of a predetermined depth he from the bottom surface of the direct foundation 2 is calculated in accordance with the length L of the bottom surface of the direct foundation 2 in the horizontal force direction, the piled -Compared with the three-dimensional finite element method that treats the ground as a solid element, the horizontal resistance of the raft foundation during an earthquake can be calculated and evaluated in a short time and with high accuracy, eliminating the need for modeling.
【００２６】しかも、摩擦杭４の材質や地盤抵抗要素と
して、複雑な特性を有するモデルを組みこむことがで
き、さらには複雑な地盤構成を有する地盤５に対して
も、上記水平抵抗を高い精度で算出することができる。Moreover, a model having complicated characteristics can be incorporated as the material of the friction pile 4 and the ground resistance element, and the horizontal resistance can be adjusted with high accuracy even for the ground 5 having a complicated ground configuration. Can be calculated.
【００２７】なお、上記実施の形態においては、本発明
のパイルド・ラフト基礎の水平抵抗算出方法を、２次元
的に示したが、本算出方法および当該算出方法をコンピ
ュータに実行させるためのコンピュータ読み取り可能な
記憶媒体においては、図３に示すように、３次元的な解
析にも同様に適用することができ、また直接基礎２につ
いては、上述した梁要素２ａとしてモデル化する場合の
ほか、図３に示すような梁要素２ｃまたは板要素２ｄの
みによって、あるいは梁要素２ｃと板要素２ｄとを組み
合わせることによってモデル化することもできる。In the above embodiment, the method of calculating the horizontal resistance based on the piled raft according to the present invention is shown two-dimensionally. However, the present calculation method and a computer-readable program for causing a computer to execute the calculation method are described. In a possible storage medium, as shown in FIG. 3, the same can be applied to a three-dimensional analysis. In addition to the case where the direct foundation 2 is modeled as the above-described beam element 2a, Modeling can be performed only by the beam element 2c or the plate element 2d as shown in FIG. 3 or by combining the beam element 2c and the plate element 2d.
【００２８】また、上記実施形態においては、コンピュ
ータに実行させるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体
に、上記水平抵抗の算出および評価を行なうステップ２
０〜２２のプログラムを記録したのみについて説明した
が、これに限定されるものではなく、一のコンピュータ
を用いて上記パイルド・ラフト基礎における沈下量およ
び水平抵抗を総合的に算出、評価するために、上記ステ
ップ１２〜２３を実行させるプログラムを一の記憶媒体
に記録するようにしてもよい。In the above-described embodiment, the step 2 of calculating and evaluating the horizontal resistance is performed in a computer-readable storage medium to be executed by a computer.
Although only the recording of the programs Nos. 0 to 22 has been described, the present invention is not limited to this. To calculate and evaluate the sinking amount and the horizontal resistance in the piled raft foundation using a single computer, Alternatively, a program for executing the above steps 12 to 23 may be recorded on one storage medium.
【００２９】さらに、上記ステップ２０においては、地
盤バネ５ａのバネ定数を低減化させる深度ｈｅとして、
本発明者等によって見出された最適値である、深度ｈｅ
＝３／２（１−υ2 ）・Ｌ3/4 によって得られた値を使
用した場合についてのみ説明したが、これに限るもので
はなく、ｈｅ＝３／２（１−υ2 ）・Ｌn において、ｎ
を０＜ｎ＜１の範囲、より好ましくは、０．６５＜ｎ＜
０．８５の範囲において、適宜選択してもよい。Further, in step 20, the depth he for reducing the spring constant of the ground spring 5a is set as
The depth he, which is the optimal value found by the inventors.
= 3/2 (1-υ 2) · L has been described only for the case of using a value obtained by 3/4 is not limited to this, he = 3/2 (1 -υ 2) · L In n , n
In the range of 0 <n <1, more preferably 0.65 <n <
It may be appropriately selected in the range of 0.85.
【００３０】[0030]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１または２
に記載の基礎の水平抵抗算出方法および請求項３または
４に記載の算出プログラムを記録したコンピュータ読み
取り可能な記憶媒体によれば、パイルド・ラフト基礎に
おける直接基礎および摩擦杭を梁要素または板要素でモ
デル化するとともに、地盤の水平抵抗部を地盤バネでモ
デル化して、有限要素法により上記パイルド・ラフト基
礎の水平抵抗を算出するに際して、直接基礎の底面にお
ける水平加力方向の長さ寸法に応じて、直接基礎の底面
から所定の深度の範囲における摩擦杭の前面水平地盤抵
抗を低減して上記パイルド・ラフト基礎の水平抵抗を算
出することにより、当該パイルド・ラフト基礎における
地震時の水平抵抗を、地盤を固体要素として扱う３次元
有限要素法と比較して、モデル化の手間が省け、よって
短時間に、かつ高い精度で算出評価することができると
ともに、摩擦杭の材質や地盤抵抗要素として、複雑な特
性を有するモデルを組みこむことができ、さらには複雑
な地盤構成を有する地盤に対しても、上記水平抵抗を算
出することができるという効果が得られる。As described above, claim 1 or claim 2
According to the method for calculating the horizontal resistance of the foundation described in the above, and the computer-readable storage medium recording the calculation program according to the third or fourth aspect, the direct foundation and the friction pile in the piled raft foundation are formed by beam elements or plate elements. In addition to modeling, the horizontal resistance part of the ground is modeled with a ground spring and the horizontal resistance of the piled raft foundation is calculated by the finite element method according to the length dimension in the horizontal force direction on the bottom surface of the foundation directly. By calculating the horizontal resistance of the piled raft foundation by reducing the horizontal ground resistance at the front of the friction pile within a predetermined depth from the bottom of the foundation directly, the horizontal resistance of the piled raft foundation during an earthquake can be calculated. Compared with the three-dimensional finite element method in which the ground is treated as a solid element, the modeling time is reduced, and In addition to being able to calculate and evaluate with accuracy, a model having complicated characteristics can be incorporated as the material of the friction pile and the ground resistance element, and the above horizontal resistance can be applied to the ground having a complicated ground configuration. Can be calculated.
【図１】本発明の一実施形態におけるパイルド・ラフト
基礎の直接基礎、摩擦杭および地盤のモデル化を示す対
応図である。FIG. 1 is a correspondence diagram showing modeling of a direct foundation, a friction pile and a ground of a piled raft foundation in an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施形態を示すフロー図である。FIG. 2 is a flowchart showing an embodiment of the present invention.
【図３】本発明の他の実施形態におけるモデル化したス
ケルトン図である。FIG. 3 is a modeled skeleton diagram in another embodiment of the present invention.
【図４】一般的なパイルド・ラフト基礎の構成を示す縦
断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a general piled raft foundation.
１ 建物 ２ 直接基礎 ３ 支持層 ４ 摩擦杭 ５ 地盤 ２ｂ、５ａ、５ｂ 地盤バネ ２ａ、２ｃ、４ａ 梁要素 ２ｄ 板要素 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Building 2 Direct foundation 3 Support layer 4 Friction pile 5 Ground 2b, 5a, 5b Ground spring 2a, 2c, 4a Beam element 2d Plate element
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長尾 俊昌 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 小林 治男 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 Ｆターム(参考） 2D046 CA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Toshimasa Nagao 1-25-1, Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Inside Taisei Construction Co., Ltd. (72) Inventor Haruo Kobayashi 1-25-1, Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Taisei Corporation F term (reference) 2D046 CA01
Claims (4)
支持層まで到達しない摩擦杭を介して地盤に伝達するパ
イルド・ラフト基礎における水平抵抗を算出する方法で
あって、 上記直接基礎および摩擦杭を梁要素および／または板要
素でモデル化するとともに、上記直接基礎と上記地盤と
の間の摩擦抵抗および上記地盤の水平抵抗部を地盤バネ
でモデル化して、有限要素法により上記基礎の水平抵抗
を算出するに際して、上記直接基礎の底面における水平
加力方向の長さ寸法に応じて、上記直接基礎底面から所
定の深度の範囲における上記摩擦杭の前面水平地盤抵抗
を低減して上記パイルド・ラフト基礎の水平抵抗を算出
することを特徴とする基礎の水平抵抗算出方法。1. A method for calculating a horizontal resistance in a piled raft foundation for transmitting a load of a building to the ground directly through a foundation and a friction pile whose lower end does not reach a support layer, comprising: The pile is modeled by beam elements and / or plate elements, and the frictional resistance between the direct foundation and the ground and the horizontal resistance part of the ground are modeled by a ground spring. In calculating the resistance, the front horizontal ground resistance of the friction pile in a range of a predetermined depth from the direct foundation bottom is reduced according to the length dimension in the horizontal force direction at the bottom of the direct foundation to reduce the piled A method for calculating a horizontal resistance of a foundation, comprising calculating a horizontal resistance of a raft foundation.
面の水平加力方向の長さ寸法をＬ、ポアソン比をυとし
たときに、ｈｅ＝３／２（１−υ2 ）・Ｌ0 〜1の範囲に
設定することを特徴とする請求項１に記載の基礎の水平
抵抗算出方法。2. The predetermined depth he is defined as he = 3/2 (1−υ 2 ) · L where L is the length of the direct base in the horizontal force direction and 方向 is the Poisson's ratio. 2. The method according to claim 1, wherein the horizontal resistance is set in a range of 0 to 1 .
建物の荷重、並びに直接基礎および下端部が支持層まで
到達しない摩擦杭を介して地盤に伝達するパイルド・ラ
フト基礎における上記摩擦杭の材質、杭長、杭径および
上記直接基礎の水平加力方向の長さ寸法を入力するステ
ップと、 上記直接基礎および摩擦杭を梁要素または板要素でモデ
ル化するとともに、上記直接基礎と上記地盤との間の摩
擦抵抗および上記地盤の水平抵抗部を離散化した地盤バ
ネでモデル化するステップと、 予め設定されたｎ（０＜ｎ＜１）に対して、上記直接基
礎底面の水平加力方向の長さ寸法Ｌ、ポアソン比υに基
づいて、上記直接基礎底面からの深度ｈｅ＝３／２（１
−υ2 ）・Ｌn を算出するステップと、 上記ステップにより得られた深度ｈｅの範囲の上記地盤
バネのバネ定数を、上記地盤の地質から直接得られる上
記地盤バネのバネ定数より低い値に設定するステップ
と、 以上のステップにより得られた梁要素または板要素およ
び地盤バネから、有限要素法により、上記直接基礎に作
用する抵抗および上記摩擦杭に作用する地盤の水平抵抗
を算出するステップと、 を有するパイルド・ラフト基礎の水平抵抗算出方法をコ
ンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュ
ータ読み取り可能な記憶媒体。3. The geology of the ground obtained by the ground survey,
The load of the building, the material, pile length, pile diameter of the above-mentioned friction pile and the horizontal loading direction of the above-mentioned direct foundation in a piled / raft foundation transmitted to the ground via a friction pile which does not reach the foundation and the lower end directly to the support layer Inputting the length dimension of the direct foundation and the friction pile are modeled by beam elements or plate elements, and the frictional resistance between the direct foundation and the ground and the horizontal resistance part of the ground are discretized. Modeling with a ground spring that has been set, and for the previously set n (0 <n <1), based on the length L of the direct foundation bottom in the horizontal force direction and the Poisson's ratio υ Depth from the base bottom he = 3/2 (1
-Υ 2 ) · Calculating L n, and setting the spring constant of the ground spring in the range of the depth he obtained by the above step to a value lower than the spring constant of the ground spring obtained directly from the geology of the ground. Setting a step of calculating the resistance acting on the direct foundation and the horizontal resistance of the ground acting on the friction pile by a finite element method from the beam element or the plate element and the ground spring obtained by the above steps; A computer-readable storage medium storing a program for causing a computer to execute the method for calculating a horizontal resistance based on a piled raft, comprising:
囲の数に設定されていることを特徴とする請求項３に記
載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な
記憶媒体。4. The computer-readable storage medium according to claim 3, wherein n is set in advance to a number in a range of 0.65 to 0.85.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000238540A JP2002054157A (en) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | Horizontal resistance calculation method of foundation and computer readable storage medium for recording calculated program |
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|---|---|
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