JP4723981B2 - Physical quantity deriving device, physical quantity deriving method, and physical quantity deriving program - Google Patents
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Description
本発明は、物理量導出装置、物理量導出方法及び物理量導出プログラムに係り、より詳しくは、パイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出する物理量導出装置、物理量導出方法及び物理量導出プログラムに関する。 The present invention relates to a physical quantity derivation device, a physical quantity derivation method, and a physical quantity derivation program. More specifically, the present invention relates to a physical quantity derivation apparatus, a physical quantity derivation method, and a physical quantity derivation program for deriving a physical quantity related to a force in the horizontal direction of a piled raft foundation.
近年、建物の荷重を直接基礎及び杭を介して地盤に伝達するパイルド・ラフト基礎が注目を集めている。 In recent years, piled raft foundations that transmit building loads directly to the ground via foundations and piles have attracted attention.
パイルド・ラフト基礎は、建物を支承する直接基礎の底面に、複数本の沈下抑止用の杭を設けることにより、建物の荷重を直接基礎及び杭を介して地盤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において、沈下抑止用の杭を効果的に配置することにより、直接基礎の抵抗と沈下抑止用の杭による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。 The piled raft foundation is designed to transmit the building load directly to the ground via the foundation and piles by providing multiple piles to prevent subsidence on the bottom of the direct foundation that supports the building. When the foundation is designed directly, the bearing capacity of the ground satisfies the permissible value, but on the ground where the amount of unsettled settlement is a problem, by effectively arranging the piles to prevent settlement, It is a foundation type that tries to reduce the amount of uneven settlement of the entire foundation by resistance and resistance by piles for restraining settlement.
そして、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できるようにすることを目的として、特許文献1には、直接基礎及び摩擦杭を梁要素及び/又は板要素でモデル化すると共に、上記直接基礎と上記地盤との間の摩擦抵抗及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技術が開示されている。
しかしながら、上記特許文献1に開示されている技術では、有限要素法によって地盤の水平抵抗値を算出するものとされているため、モデル化の過程が複雑であり、解析コストが高い、という問題点があった。なお、この問題点は、有限要素法を用いて算出する他の技術においても生じる問題点である。
However, in the technique disclosed in
これに対し、ミンドリン解を用いてラフトと杭の相互作用を考慮した簡易解析を行う技術も考えられるが、この技術では、複雑なプログラミングを必要とする、という問題点があった。 On the other hand, a technique for performing a simple analysis that takes into account the interaction between rafts and piles using the Mindlin solution is also conceivable, but this technique has the problem of requiring complex programming.
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、高コスト化を招くことなく、かつ複雑な過程を要することなくパイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出することのできる物理量導出装置、物理量導出方法及び物理量導出プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and can derive a physical quantity related to the force in the horizontal direction of the piled raft foundation without incurring a high cost and requiring a complicated process. It is an object to provide a physical quantity deriving device, a physical quantity deriving method, and a physical quantity deriving program.
上記目的を達成するために、請求項1記載の物理量導出装置は、パイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出する物理量導出装置であって、ラフト基礎の底面摩擦による水平方向に対する地盤変位を予め定められた近似式で近似し、当該近似によって得られた近似方程式を、杭材を梁材としたときの当該杭材の水平方向に対する撓みを示す所定の方程式に組み込むことにより得られた、前記物理量を算出する演算式が予め記憶された記憶手段と、前記物理量の算出指示を入力する入力手段と、前記入力手段によって前記算出指示が入力されたときに前記演算式を前記記憶手段から読み出して前記物理量を演算する演算手段と、前記演算手段によって演算された前記物理量を表示する表示手段と、を備えている。
In order to achieve the above object, a physical quantity derivation device according to
ここで、本発明の原理について説明する。 Here, the principle of the present invention will be described.
本発明の発明者らは、一様地盤の場合のパイルド・ラフト基礎の杭の水平荷重分担率と杭の断面力を理論式展開より求めることを考えた。ここで、相互作用の近似条件として、ラフトから杭への相互作用のみ考慮し、杭間、及び杭からラフトへの影響は無視するものとする。
(A)一様地盤の場合の地盤変位
半径rの円形基礎に水平力Frが作用した時、円の中心を通る鉛直軸上の水平変位は次の(A)式で表される。
The inventors of the present invention considered obtaining the horizontal load sharing ratio of piles of piled raft foundation and the cross-sectional force of the piles from the development of theoretical formulas in the case of uniform ground. Here, as an approximate condition for the interaction, only the interaction from the raft to the pile is considered, and the influence between the piles and from the pile to the raft is ignored.
(A) Ground displacement in the case of uniform ground When a horizontal force F r is applied to a circular foundation having a radius r, the horizontal displacement on the vertical axis passing through the center of the circle is expressed by the following equation (A).
となるので、 So,
となる。 It becomes.
これを、指数近似すると以下のように求められる。 When this is exponentially approximated, it is obtained as follows.
a,b1は、G,Fr,rによらず一定値であり、地盤内変位が以下のように求められる。 a and b 1 are constant values regardless of G, F r and r, and the displacement in the ground is obtained as follows.
また、多項式近似すると、以下のように求められる。 Further, when polynomial approximation is obtained, it is obtained as follows.
(1)式、(2)式、及び(3)式によるδg(ζ)/δg(ζ=0)〜ζを図7に示す。同図に示されるように、(2)式及び(3)式の近似式により、(1)式による算出値を高精度で算出することができることが分かる。
(B)杭材の撓み方程式
地盤変形を有する杭材を梁材とした方程式は次の(4)式で与えられる。
FIG. 7 shows δg (ζ) / δg (ζ = 0) to ζ according to the equations (1), (2), and (3). As shown in the figure, it can be seen that the calculated value by the expression (1) can be calculated with high accuracy by the approximate expression of the expressions (2) and (3).
(B) Pile material deflection equation The equation using a pile material with ground deformation as a beam material is given by the following equation (4).
地盤の水平変位δgを(2)式より、 The horizontal displacement δg of the ground is expressed by equation (2)
とおく。 far.
ここで、 here,
と置換すると(2)’式は、 (2) '
となり、(5)式は、 And the equation (5) becomes
となる。 It becomes.
(5)’式,(6)式を(4)式に代入すると、 Substituting (5) 'and (6) into (4),
(a)=δgより、 From (a) = δg,
境界条件として杭頭回転固定とし、 Pile head rotation fixed as boundary condition,
(5)’式より、 (5) From '
十分長い杭として、 As a long enough pile,
パイルド・ラフト基礎なので、杭頭でラフトの変形(地盤の変形)と同じ条件から、 Since it is a piled raft foundation, from the same conditions as the deformation of the raft (deformation of the ground) at the pile head,
(7)式を(11)式に代入すると、 Substituting equation (7) into equation (11),
杭の曲率φは、 The curvature φ of the pile is
杭頭の曲率φ(0)は、 The curvature φ (0) of the pile head is
(7)式を(13)式に代入すると、 Substituting equation (7) into equation (13),
杭頭曲げモーメントは、 The pile head bending moment is
杭頭せん断力は、 The pile head shear force is
また、地盤の水平変位δgを(3)式の多項式近似すると、 Further, when the horizontal displacement δg of the ground is approximated by the polynomial expression (3),
ここで、 here,
とおき、 Toki,
と置換すると、(3)’式は次のようになる。 And the expression (3) ′ becomes as follows.
そして、(19)式は、 And the equation (19) is
となり、(4)式を満足する。 Thus, the expression (4) is satisfied.
ここで、境界条件として杭頭回転固定とすると、 Here, if the pile head rotation is fixed as a boundary condition,
より、 Than,
境界条件δ(z=0)=δg(z=0)より、 From the boundary condition δ (z = 0) = δg (z = 0),
杭の曲率φは、 The curvature φ of the pile is
杭頭の曲率φ(0)は、 The curvature φ (0) of the pile head is
杭頭せん断力は、 The pile head shear force is
(C)杭の水平荷重分担率
杭の水平変位δpは、δp=δpp+δprとし、δrはδr=δrrとすると、
(C) Pile horizontal load sharing ratio The horizontal displacement δ p of the pile is δ p = δ pp + δ pr and δ r is δ r = δ rr ,
杭の分担率αp(=Fp/F)は、 The sharing ratio α p (= F p / F) of the pile is
同様に多項式近似したとき(28)式は、 Similarly, when polynomial approximation is performed, equation (28) becomes
なお、以上の演算式の展開は、ラフト基礎の底面摩擦による水平方向に対する地盤変位を(A)式により算出されるものとした場合について説明したが、当該地盤変位はFEM(有限要素法)解析や実験等によって導出した値を適用することができる。この場合、地盤変位の深度分布を表等により予め表しておき、当該地盤変位を予め定められた近似式で近似すればよく、その場合、当該近似式を指数近似式とした場合の係数a,b1や、多項式近似式とした場合の係数a,b,cのみが上述したものと異なることになる。 In addition, although the development of the above arithmetic expression explained the case where the ground displacement with respect to the horizontal direction due to the bottom friction of the raft foundation was calculated by the equation (A), the ground displacement was analyzed by FEM (finite element method). The value derived by experiment or the like can be applied. In this case, the depth distribution of the ground displacement is represented in advance by a table or the like, and the ground displacement may be approximated by a predetermined approximate expression. In that case, the coefficients a, Only the coefficients a, b, and c in the case of b 1 and the polynomial approximation formula are different from those described above.
以上の演算式の展開等に基づいて、請求項1記載の物理量導出装置は、ラフト基礎の底面摩擦による水平方向に対する地盤変位を予め定められた近似式で近似し、当該近似によって得られた近似方程式を、杭材を梁材としたときの当該杭材の水平方向に対する撓みを示す所定の方程式に組み込むことにより得られた、前記物理量を算出する演算式が記憶手段によって予め記憶される。なお、上記記憶手段には、RAM(Random Access Memory)、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)、フラッシュEEPROM(Flash EEPROM)等の半導体記憶素子、スマート・メディア(SmartMedia(登録商標))、フレキシブル・ディスク等の可搬記録媒体やハードディスク等の固定記録媒体、或いはネットワークに接続されたサーバ・コンピュータ等に設けられた外部記憶装置が含まれる。
Based on the development of the above arithmetic expression, etc., the physical quantity derivation device according to
ここで、本発明では、演算手段により、入力手段によって前記物理量の算出指示が入力されたときに前記演算式が前記記憶手段から読み出されて前記物理量が演算され、演算された前記物理量が表示手段によって表示される。なお、上記入力手段による前記算出指示の入力には、キーボード、ポインティング・デバイス等の入力装置を介した入力の他、ローカル・エリア・ネットワーク、インターネット、イントラネット等の通信回線を介した外部装置からの入力が含まれる。また、上記表示手段による前記物理量の表示には、ディスプレイ装置等による可視表示、プリンタ等による永久可視表示、スピーカ等による可聴表示等が含まれる。 Here, in the present invention, when the calculation unit inputs the physical quantity calculation instruction by the calculation unit, the calculation formula is read from the storage unit, the physical quantity is calculated, and the calculated physical quantity is displayed. Displayed by means. In addition, the input of the calculation instruction by the input means is input from an external device via a communication line such as a local area network, the Internet, or an intranet, in addition to input via an input device such as a keyboard and a pointing device. Contains input. The display of the physical quantity by the display means includes visible display by a display device or the like, permanent visible display by a printer or the like, audible display by a speaker or the like.
このように、請求項1記載の物理量導出装置によれば、パイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出するに当たり、ラフト基礎の底面摩擦による水平方向に対する地盤変位を予め定められた近似式で近似し、当該近似によって得られた近似方程式を、杭材を梁材としたときの当該杭材の水平方向に対する撓みを示す所定の方程式に組み込むことにより得られた、前記物理量を算出する演算式を記憶手段によって予め記憶しておき、前記物理量の算出指示が入力されたときに前記演算式を前記記憶手段から読み出して前記物理量を演算し、演算した前記物理量を表示しているので、有限要素法を用いる場合のモデル化の過程や、ミンドリン解を用いる場合の複雑なプログラミングを必要としないため、高コスト化を招くことなく、かつ複雑な過程を要することなくパイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出することができる。
Thus, according to the physical quantity deriving device of
なお、本発明は、上述した原理の説明で用いた演算式を適用して、請求項2に記載の発明のように、前記地盤変位を次式によって示される第2方程式により算出されるものとし、
In the present invention, the ground displacement is calculated by the second equation represented by the following equation as in the invention of
前記所定の方程式を次式によって示される方程式としてもよい。 The predetermined equation may be an equation represented by the following equation.
特に、請求項2に記載の発明は、請求項3に記載の発明のように、前記近似式を、指数近似式又は3次までの多項式近似式としてもよい。
Particularly, in the invention described in
なお、この場合、指数近似式及び多項式近似式の何れか一方を予め定められた条件に応じて選択的に適用するようにしてもよい。なお、当該条件には、杭の長さ、用途(深度が深いところまで安定して物理量を導出したい用途には指数近似式を適用し、比較的浅い部分における導出精度が要求される用途には多項式近似式を適用する等)、物理量の導出対象とする地盤の特性(例えば、一様地盤の場合は指数近似式を適用し、多層地盤の場合は多項式近似式を適用する)等が含まれる。 In this case, either the exponential approximation formula or the polynomial approximation formula may be selectively applied according to a predetermined condition. In addition, for the conditions, the length of the pile and the application (exponential approximation formula is applied to the application that wants to derive the physical quantity stably up to a deep depth, and the application that requires the derivation accuracy in a relatively shallow part is used. And the characteristics of the ground from which physical quantities are derived (for example, an exponential approximation formula is applied to uniform ground, and a polynomial approximation formula is applied to multi-layer ground). .
また、本発明は、請求項4に記載の発明のように、前記演算式を、パイルド・ラフト基礎の水平荷重分担率を算出する演算式、杭の水平荷重を算出する演算式、及び杭の杭頭曲げモーメントを算出する演算式の少なくとも1つとしてもよい。これにより、これらの物理量の少なくとも1つを、高コスト化を招くことなく、かつ複雑な過程を要することなく導出することができる。
Further, according to the present invention, as in the invention described in
特に、請求項4に記載の発明は、上述した演算式の展開により導出した(33)式、(18)式、及び(15)式を適用して、請求項5に記載の発明のように、前記パイルド・ラフト基礎の水平荷重分担率を算出する演算式を次式によって示される演算式とし、
In particular, the invention according to
前記杭の水平荷重を算出する演算式を次式によって示される演算式とし、 An arithmetic expression for calculating the horizontal load of the pile is an arithmetic expression represented by the following expression,
前記杭の杭頭曲げモーメントを算出する演算式を次式によって示される演算式としてもよい。 An arithmetic expression for calculating the pile head bending moment of the pile may be an arithmetic expression represented by the following expression.
更に、請求項4に記載の発明は、上述した演算式の展開により導出した(36)式、(28)式、及び(25)式を適用して、請求項6に記載の発明のように、前記パイルド・ラフト基礎の水平荷重分担率を算出する演算式を次式によって示される演算式とし、
Furthermore, the invention described in
前記杭の水平荷重を算出する演算式を次式によって示される演算式とし、 An arithmetic expression for calculating the horizontal load of the pile is an arithmetic expression represented by the following expression,
前記杭の杭頭曲げモーメントを算出する演算式を次式によって示される演算式としてもよい。 An arithmetic expression for calculating the pile head bending moment of the pile may be an arithmetic expression represented by the following expression.
一方、上記目的を達成するために、請求項7記載の物理量導出方法は、パイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出する物理量導出方法であって、ラフト基礎の底面摩擦による水平方向に対する地盤変位を予め定められた近似式で近似し、当該近似によって得られた近似方程式を、杭材を梁材としたときの当該杭材の水平方向に対する撓みを示す所定の方程式に組み込むことにより得られた、前記物理量を算出する演算式を記憶手段によって予め記憶しておき、前記物理量の算出指示が入力されたときに前記演算式を前記記憶手段から読み出して前記物理量を演算し、演算した前記物理量を表示するものである。 On the other hand, in order to achieve the above object, the physical quantity derivation method according to claim 7 is a physical quantity derivation method for deriving a physical quantity related to a force with respect to a horizontal direction of a piled raft foundation, wherein the physical quantity is derived with respect to the horizontal direction due to bottom friction of the raft foundation. It is obtained by approximating the ground displacement with a predetermined approximate expression and incorporating the approximate equation obtained by the approximation into a predetermined equation indicating the deflection of the pile material in the horizontal direction when the pile material is used as a beam material. The calculation formula for calculating the physical quantity is stored in advance by the storage means, and when the physical quantity calculation instruction is input, the calculation formula is read from the storage means to calculate the physical quantity, and the calculation is performed. The physical quantity is displayed.
従って、請求項7記載の物理量導出方法によれば、請求項1記載の発明と同様に作用するので、請求項1記載の発明と同様に、高コスト化を招くことなく、かつ複雑な過程を要することなくパイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出することができる。
Therefore, according to the physical quantity derivation method described in claim 7, since it operates in the same manner as the invention described in
なお、請求項7記載の発明は、請求項8に記載の発明のように、前記地盤変位を導出するための第2方程式と、前記所定の方程式を請求項2に記載の発明と同様のものとしてもよい。
The invention according to claim 7 is the same as the invention according to
特に、請求項8記載の発明は、請求項9に記載の発明のように、前記近似式を、指数近似式又は3次までの多項式近似式としてもよい。 Particularly, in the invention described in claim 8, as in the invention described in claim 9, the approximate expression may be an exponential approximate expression or a polynomial approximate expression up to the third order.
一方、上記目的を達成するために、請求項10記載の物理量導出プログラムは、パイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出する物理量導出プログラムであって、前記物理量の算出指示を入力する入力ステップと、前記入力ステップによって前記算出指示が入力されたときに、記憶手段によって予め記憶された、ラフト基礎の底面摩擦による水平方向に対する地盤変位を予め定められた近似式で近似し、当該近似によって得られた近似方程式を、杭材を梁材としたときの当該杭材の水平方向に対する撓みを示す所定の方程式に組み込むことにより得られた、前記物理量を算出する演算式を前記記憶手段から読み出して前記物理量を演算する演算ステップと、前記演算ステップによって演算された前記物理量を表示する表示ステップと、をコンピュータに実行させるものである。
On the other hand, in order to achieve the above object, a physical quantity derivation program according to
従って、請求項10記載の物理量導出プログラムによれば、コンピュータに対して請求項1記載の発明と同様に作用させることができるので、請求項1記載の発明と同様に、高コスト化を招くことなく、かつ複雑な過程を要することなくパイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出することができる。 Therefore, according to the physical quantity deriving program of the tenth aspect, the computer can be caused to act in the same manner as the first aspect of the invention, so that the cost is increased similarly to the first aspect of the invention. Therefore, the physical quantity related to the horizontal force of the piled raft foundation can be derived without requiring a complicated process.
なお、請求項10記載の発明は、請求項11に記載の発明のように、地盤変位を導出するための第2方程式と、前記所定の方程式を請求項2に記載の発明と同様のものとしてもよい。
The invention according to
特に、請求項11記載の発明は、請求項12に記載の発明のように、前記近似式を、指数近似式又は3次までの多項式近似式としてもよい。
In particular, in the invention described in claim 11, as in the invention described in
本発明によれば、パイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出するに当たり、ラフト基礎の底面摩擦による水平方向に対する地盤変位を予め定められた近似式で近似し、当該近似によって得られた近似方程式を、杭材を梁材としたときの当該杭材の水平方向に対する撓みを示す所定の方程式に組み込むことにより得られた、前記物理量を算出する演算式を記憶手段によって予め記憶しておき、前記物理量の算出指示が入力されたときに前記演算式を前記記憶手段から読み出して前記物理量を演算し、演算した前記物理量を表示しているので、有限要素法を用いる場合のモデル化の過程や、ミンドリン解を用いる場合の複雑なプログラミングを必要としないため、高コスト化を招くことなく、かつ複雑な過程を要することなくパイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出することができる、という効果が得られる。 According to the present invention, in deriving a physical quantity related to the force in the horizontal direction of the piled raft foundation, the ground displacement in the horizontal direction due to the bottom friction of the raft foundation is approximated by a predetermined approximate expression, and obtained by the approximation. An arithmetic expression for calculating the physical quantity obtained by incorporating the approximate equation into a predetermined equation indicating the deflection of the pile material with respect to the horizontal direction when the pile material is used as a beam material is stored in advance by a storage unit. When the physical quantity calculation instruction is input, the arithmetic expression is read from the storage means, the physical quantity is calculated, and the calculated physical quantity is displayed. Therefore, the modeling process when the finite element method is used In addition, since complicated programming is not required when using the Mindlin solution, the cost is not increased and a complicated process is required. Can be derived physical quantity related to the force with respect to the horizontal direction of the Ku piled raft foundation, the effect is obtained that.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
まず、図1及び図2を参照して、本発明が適用された物理量導出装置10の構成を説明する。
First, with reference to FIG.1 and FIG.2, the structure of the physical quantity derivation | leading-
図1に示すように、本実施の形態に係る物理量導出装置10は、本装置の全体的な動作を制御する制御部12と、ユーザからの各種情報等の入力に使用するキーボード14及びマウス16と、本装置による処理結果や各種メニュー画面、メッセージ等を表示するディスプレイ18と、を含んで構成されている。すなわち、本実施の形態に係る物理量導出装置10は、汎用のパーソナル・コンピュータにより構成されている。
As shown in FIG. 1, a physical
次に、図2を参照して、本実施の形態に係る物理量導出装置10の電気系の要部構成を説明する。
Next, with reference to FIG. 2, the structure of the main part of the electrical system of the physical
同図に示すように、物理量導出装置10は、物理量導出装置10全体の動作を司るCPU(中央処理装置)22と、CPU22による各種プログラムの実行時のワークエリア等として用いられるRAM24と、各種制御プログラムや各種パラメータ等が予め記憶されたROM26と、各種情報を記憶するために用いられるハードディスク28と、前述のキーボード14、マウス16、及びディスプレイ18と、外部に接続された装置との間の各種情報の授受を司る外部インタフェース30と、がシステムバスBUSにより相互に接続されて構成されている。なお、外部インタフェース30にはプリンタ50(図1では図示省略。)が接続されている。
As shown in the figure, the physical
従って、CPU22は、RAM24、ROM26、及びハードディスク28に対するアクセス、キーボード14及びマウス16を介した各種情報の取得、ディスプレイ18に対する各種情報の表示、及び外部インタフェース30を介したプリンタ50による各種情報の印刷、を各々行うことができる。
Therefore, the
図3には、物理量導出装置10に備えられたハードディスク28の主な記憶内容が模式的に示されている。同図に示すように、ハードディスク28には、パイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を算出するために予め導出された各種演算式を記憶するための演算式領域EXと、各種処理を行うためのプログラムを記憶するためのプログラム領域PGと、が設けられている。
FIG. 3 schematically shows the main storage contents of the
なお、本実施の形態に係る物理量導出装置10では、上記物理量として、パイルド・ラフト基礎の水平荷重分担率、杭の水平荷重、及び杭の杭頭曲げモーメントの3種類の物理量が適用されており、演算式領域EXには、上記水平荷重分担率を算出するための演算式として(39)式が、上記杭の水平荷重を算出するための演算式として(40)式が、上記杭の杭頭曲げモーメントを算出するための演算式として(41)式が、各々予め記憶されている。
In the physical
次に、図4を参照して、本実施の形態に係る物理量導出装置10の作用を説明する。なお、図4は、ユーザによりキーボード14、マウス16の操作によって上記物理量の導出の実行指示が入力された際にCPU22により実行される物理量導出プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、当該プログラムはハードディスク28のプログラム領域PGに予め記憶されている。
Next, with reference to FIG. 4, the operation of the physical
まず、同図のステップ100では、ユーザに対して上記物理量の導出に必要とされる各種パラメータを入力させるためのパラメータ入力画面をディスプレイ18に表示し、次のステップ102にて所定情報の入力待ちを行う。
First, in
図5には、本実施の形態に係るパラメータ入力画面の表示状態が示されている。同図に示すように、当該画面では、上記物理量の演算で用いるパラメータの入力を促すメッセージが表示されると共に、当該パラメータを入力するための矩形枠が対応するパラメータ名と共に表示される。同図に示すようなパラメータ入力画面がディスプレイ18に表示されると、ユーザは、上記パラメータの値を対応する矩形枠内にキーボード14及びマウス16を用いて入力した後、当該画面の最下部に表示されている「終了」ボタンをマウス16にてポインティング指定する。これに応じて、上記ステップ102が肯定判定となってステップ104に移行する。
FIG. 5 shows the display state of the parameter input screen according to the present embodiment. As shown in the figure, on the screen, a message for prompting input of a parameter used in the calculation of the physical quantity is displayed, and a rectangular frame for inputting the parameter is displayed together with a corresponding parameter name. When the parameter input screen as shown in the figure is displayed on the
ステップ104では、ハードディスク28の演算式領域EXに記憶されている演算式(ここでは、(39)式〜(41)式の3つの演算式)を読み出し、当該演算式にパラメータ入力画面上でユーザによって入力されたパラメータを代入することにより上記物理量を算出する。
In
次のステップ106では、上記ステップ104の処理による演算結果に基づいて、当該演算結果を示す提示画面を構成してディスプレイ18により表示し、その後に本物理量導出プログラムを終了する。
In the
図6には、上記ステップ106の処理によってディスプレイ18に表示された提示画面の表示状態が示されている。同図に示すように、当該画面では、上記ステップ104の処理によって算出された水平荷重分担率、杭の水平荷重、及び杭の杭頭曲げモーメントが一覧形式に表示される。従って、ユーザは、当該提示画面を参照することによって、これらの物理量を容易に把握することができる。
FIG. 6 shows the display state of the presentation screen displayed on the
本物理量導出プログラムのステップ104の処理が本発明の演算ステップに、ステップ106の処理が本発明の表示ステップに、各々相当する。
The processing of
以上詳細に説明したように、本実施の形態では、パイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出するに当たり、ラフト基礎の底面摩擦による水平方向に対する地盤変位(ここでは、(37)式により算出されるもの)を予め定められた近似式で近似し、当該近似によって得られた近似方程式を、杭材を梁材としたときの当該杭材の水平方向に対する撓みを示す所定の方程式(ここでは、(38)式)に組み込むことにより得られた、前記物理量を算出する演算式(ここでは、(39)式〜(41)式)を記憶手段(ここでは、ハードディスク28)によって予め記憶しておき、前記物理量の算出指示が入力されたときに前記演算式を前記記憶手段から読み出して前記物理量を演算し、演算した前記物理量を表示しているので、有限要素法を用いる場合のモデル化の過程や、ミンドリン解を用いる場合の複雑なプログラミングを必要としないため、高コスト化を招くことなく、かつ複雑な過程を要することなくパイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出することができる。 As described above in detail, in this embodiment, in deriving the physical quantity related to the force in the horizontal direction of the piled raft foundation, the ground displacement in the horizontal direction due to the bottom friction of the raft foundation (here, the equation (37) is used). The calculated equation) is approximated by a predetermined approximate expression, and the approximate equation obtained by the approximation is a predetermined equation (here) indicating the deflection of the pile material in the horizontal direction when the pile material is a beam material Then, the calculation formula (here, formulas (39) to (41)) obtained by incorporation into formula (38) is stored in advance by the storage means (here, hard disk 28). When the physical quantity calculation instruction is input, the arithmetic expression is read from the storage means, the physical quantity is calculated, and the calculated physical quantity is displayed. The modeling process when using the finite element method and the complicated programming when using the Mindlin solution are not required, so the cost and cost of the piled raft foundation are not increased. A physical quantity related to the force in the horizontal direction can be derived.
特に、本実施の形態では、前記演算式を、パイルド・ラフト基礎の水平荷重分担率を算出する演算式、杭の水平荷重を算出する演算式、及び杭の杭頭曲げモーメントを算出する演算式としているので、これらの物理量を、高コスト化を招くことなく、かつ複雑な過程を要することなく導出することができる。 In particular, in the present embodiment, the calculation formula is calculated using the calculation formula for calculating the horizontal load sharing ratio of the piled raft foundation, the calculation formula for calculating the horizontal load of the pile, and the calculation formula for calculating the pile head bending moment of the pile. Therefore, these physical quantities can be derived without increasing the cost and without requiring a complicated process.
なお、本実施の形態では、本発明の物理量を算出するための演算式が予め記憶されたハードディスク28を内蔵した単体のパーソナル・コンピュータによって本発明を実現した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、当該ハードディスク28を内蔵しないパーソナル・コンピュータに、上記演算式が予め記憶された記憶媒体又は記憶装置が設けられた外部装置を、通信回線を介してネットワーク接続することにより、パーソナル・コンピュータと外部装置とによって本発明を実現する形態とすることもできる。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
In the present embodiment, the case where the present invention is realized by a single personal computer having a built-in
また、本実施の形態では、上記演算式で用いるパラメータの値を、キーボード等を介して入力する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、当該パラメータの値を記憶媒体又は記憶装置に予め記憶しておき、これを読み出すことにより入力する形態等とすることもできる。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。 Further, in the present embodiment, the case where the parameter value used in the arithmetic expression is input via a keyboard or the like has been described, but the present invention is not limited to this, and for example, the parameter value is It is also possible to store the data in a storage medium or a storage device in advance and input the data by reading it. Also in this case, the same effects as in the present embodiment can be obtained.
また、本実施の形態では、本発明の水平荷重分担率を算出するための演算式として(39)式を、杭の水平荷重を算出するための演算式として(40)式を、杭の杭頭曲げモーメントを算出するための演算式として(41)式を、各々適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、水平荷重分担率を算出するための演算式として(42)式を、杭の水平荷重を算出するための演算式として(43)式を、杭の杭頭曲げモーメントを算出するための演算式として(44)式を、各々適用する形態とすることもでき、更には、これらの演算式以外にも、ラフト基礎の底面摩擦による水平方向に対する地盤変位を予め定められた近似式で近似し、当該近似によって得られた近似方程式を、杭材を梁材としたときの当該杭材の水平方向に対する撓みを示す所定の方程式に組み込むことにより得られたものであれば、如何なるものでも適用することができる。これらの場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。 Moreover, in this Embodiment, (39) Formula is calculated as an arithmetic formula for calculating the horizontal load share ratio of this invention, (40) Formula is calculated as an arithmetic formula for calculating the horizontal load of a pile, and the pile pile The case where the formula (41) is applied as the calculation formula for calculating the head bending moment has been described, but the present invention is not limited to this, and for example, the calculation for calculating the horizontal load sharing ratio (42) as a formula, (43) as a formula for calculating the horizontal load of a pile, and (44) as a formula for calculating a pile head bending moment of a pile, respectively Furthermore, in addition to these arithmetic expressions, the ground displacement in the horizontal direction due to the bottom friction of the raft foundation is approximated with a predetermined approximate expression, and the approximate equation obtained by the approximation is When the material is a beam As long as it is obtained by incorporating a predetermined equation showing the deflection of the horizontal direction of the pile material, it may be applied in any one. In these cases, the same effects as in the present embodiment can be obtained.
また、本実施の形態では、演算結果を、ディスプレイ18を用いた表示によって提示する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、プリンタ50を用いた印刷によって提示する形態とすることもできる。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
In the present embodiment, the case where the calculation result is presented by display using the
その他、本実施の形態で説明した物理量導出装置10の構成(図1〜図3参照。)は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
In addition, the configuration of the physical
また、本実施の形態で示した物理量導出プログラムの処理の流れ(図4参照。)も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。 Further, the flow of processing of the physical quantity derivation program shown in the present embodiment (see FIG. 4) is also an example, and it goes without saying that it can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention.
更に、本実施の形態で示したパラメータ入力画面及び提示画面の構成(図5、図6参照。)も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。 Furthermore, the configuration of the parameter input screen and the presentation screen shown in the present embodiment (see FIGS. 5 and 6) is also an example, and it goes without saying that it can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention. .
10 物理量導出装置
14 キーボード(入力手段)
16 マウス(入力手段)
18 ディスプレイ(表示手段)
22 CPU(演算手段)
28 ハードディスク(記憶手段)
10 Physical
16 Mouse (input means)
18 Display (display means)
22 CPU (calculation means)
28 Hard disk (storage means)
Claims (12)
ラフト基礎の底面摩擦による水平方向に対する地盤変位を予め定められた近似式で近似し、当該近似によって得られた近似方程式を、杭材を梁材としたときの当該杭材の水平方向に対する撓みを示す所定の方程式に組み込むことにより得られた、前記物理量を算出する演算式が予め記憶された記憶手段と、
前記物理量の算出指示を入力する入力手段と、
前記入力手段によって前記算出指示が入力されたときに前記演算式を前記記憶手段から読み出して前記物理量を演算する演算手段と、
前記演算手段によって演算された前記物理量を表示する表示手段と、
を備えた物理量導出装置。 A physical quantity deriving device for deriving a physical quantity related to a force in the horizontal direction of a piled raft foundation,
The ground displacement in the horizontal direction due to the bottom friction of the raft foundation is approximated with a predetermined approximate expression, and the approximate equation obtained by the approximation is used to calculate the deflection of the pile material in the horizontal direction when the pile material is used as a beam material. Storage means in which an arithmetic expression for calculating the physical quantity obtained by incorporation into a predetermined equation is stored in advance;
Input means for inputting an instruction to calculate the physical quantity;
A calculation unit that reads the calculation formula from the storage unit and calculates the physical quantity when the calculation instruction is input by the input unit;
Display means for displaying the physical quantity computed by the computing means;
A physical quantity derivation device comprising:
ことを特徴とする請求項2記載の物理量導出装置。 The physical quantity deriving device according to claim 2, wherein the approximate expression is an exponential approximate expression or a polynomial approximate expression up to a third order.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項記載の物理量導出装置。 The calculation formula is at least one of a calculation formula for calculating a horizontal load sharing ratio of a piled raft foundation, a calculation formula for calculating a horizontal load of a pile, and a calculation formula for calculating a pile head bending moment. The physical quantity deriving device according to any one of claims 1 to 3.
ラフト基礎の底面摩擦による水平方向に対する地盤変位を予め定められた近似式で近似し、当該近似によって得られた近似方程式を、杭材を梁材としたときの当該杭材の水平方向に対する撓みを示す所定の方程式に組み込むことにより得られた、前記物理量を算出する演算式を記憶手段によって予め記憶しておき、
前記物理量の算出指示が入力されたときに前記演算式を前記記憶手段から読み出して前記物理量を演算し、
演算した前記物理量を表示する、
物理量導出方法。 A physical quantity derivation method for deriving a physical quantity related to a force in a horizontal direction of a piled raft foundation,
The ground displacement in the horizontal direction due to the bottom friction of the raft foundation is approximated with a predetermined approximate expression, and the approximate equation obtained by the approximation is used to calculate the deflection of the pile material in the horizontal direction when the pile material is used as a beam material. An arithmetic expression for calculating the physical quantity, which is obtained by incorporating it into the predetermined equation shown, is stored in advance by the storage means,
When the physical quantity calculation instruction is input, the arithmetic expression is read from the storage unit to calculate the physical quantity,
Display the calculated physical quantity,
Physical quantity derivation method.
ことを特徴とする請求項8記載の物理量導出方法。 The physical quantity derivation method according to claim 8, wherein the approximate expression is an exponential approximate expression or a polynomial approximate expression up to a third order.
前記物理量の算出指示を入力する入力ステップと、
前記入力ステップによって前記算出指示が入力されたときに、記憶手段によって予め記憶された、ラフト基礎の底面摩擦による水平方向に対する地盤変位を予め定められた近似式で近似し、当該近似によって得られた近似方程式を、杭材を梁材としたときの当該杭材の水平方向に対する撓みを示す所定の方程式に組み込むことにより得られた、前記物理量を算出する演算式を前記記憶手段から読み出して前記物理量を演算する演算ステップと、
前記演算ステップによって演算された前記物理量を表示する表示ステップと、
をコンピュータに実行させる物理量導出プログラム。 A physical quantity derivation program for deriving a physical quantity related to the horizontal force of a piled raft foundation,
An input step of inputting an instruction to calculate the physical quantity;
When the calculation instruction is input in the input step, the ground displacement in the horizontal direction due to the bottom friction of the raft foundation, which is stored in advance by the storage unit, is approximated by a predetermined approximate expression, and obtained by the approximation. An arithmetic equation for calculating the physical quantity obtained by incorporating the approximate equation into a predetermined equation indicating the deflection in the horizontal direction of the pile material when the pile material is used as a beam material is read from the storage unit and the physical quantity is obtained. A calculation step for calculating
A display step for displaying the physical quantity calculated by the calculation step;
A physical quantity derivation program that causes a computer to execute.
ことを特徴とする請求項11記載の物理量導出プログラム。 The physical quantity deriving program according to claim 11, wherein the approximate expression is an exponential approximate expression or a polynomial approximate expression up to a third order.
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