JP5095944B2 - 多段拡径場所打ちコンクリート杭の製造方法、及び多段拡径場所打ちコンクリート杭の評価方法 - Google Patents
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(1)極限鉛直支持力(Ru)の算定
鉛直荷重作用時には、杭先端地盤に抵抗力、軸部に周面摩擦力、各拡径部に対応して想定された鉛直円筒すべり面の各々に周面摩擦力が生じ、これらの力と逆方向に杭の自重が作用するので、極限鉛直支持力(Ru)は、下記(1)式で表される。
ただし、
Rp:杭先端地盤の極限抵抗力
Qf1:最上部の軸部、及び、拡径部及び拡底部の円柱状部の極限周面摩擦力(従来の方法により算定することができる。)
Qf2:拡径部に対応して想定された鉛直円筒すべり面の極限周面摩擦力
Wp:杭の自重
である。
(2)鉛直円筒すべり面の極限周面摩擦力Qf2の算定
拡径部に対応して想定された鉛直円筒すべり面の極限周面摩擦力Qf2は。各鉛直円筒すべり面に生じる極限周面摩擦力の総和として下記の(2)式で表される。
Di:i番目の拡径部径[m]、i=1,…,n(n:拡径部数)
Hi:i番目の拡径部有効高さ[m]、
であり、有効高さは、上方に位置する拡径部の円柱状部の下端から下方に位置する拡径部の円柱状部の上端までの距離、すなわち拡径部間隔Liで表され、本実施の形態ではHi=Li=2Diである。
τu=N/2[tf/m2]
ただし、Nは、砂質土地盤における標準貫入試験によるN値である。
τu=β2・cu [tf/m2]
ただし、β2は、粘性土の非排水せん断強度cuに依存する低減係数であり、0<cu≦10[tf/m2]のとき、β2=1.0(低減なし)である。また、10[tf/m2]<cu≦60[tf/m2]のとき、β2=−0.01cu+1.1である。
ただし、
P’:杭の引抜き荷重[kg]、
w:杭自重[kg]
ΡA:軸部の負担軸力で、直杭歪み計付きモデルの軸力分布より推定[kg]
n:拡径部数、
L:拡径部間隔[cm]、
D:拡径部径[cm]
である。
ただし、Pi+1、Piは、軸方向に2Diの距離だけ離れた各断面における軸力[tf]、ψpは、ひずみ測定間の杭の周長[m]であり、ここでは、拡径部径Diから周長を算定した。また、Liは、ひずみ測定間の距離[m]であり、本実施の形態では、上記で説明したようにLi=2Diである。
Ru=π×2.82/4×750+π×2.0×10.0×(1.0+30/3+15)− Wp'
=4618.1+62.8+628.3+942.5−144.8
=6106.9 ton
2)従来法(告示式)
Ru=π×2.82/4×900+π×2.0×10.0×(1.0+10.0+10.0)− Wp'
=5541.8+62.8+628.3+628.3−144.8
=6716.4 ton
3)本実施の形態による方法
Ru=π×2.82/4×750+π×2.0×10.0×1.0+π×2.8×
(5.6×30/2+5.6×2×30)+π×2.8×0.5×(30/3×2+15.0×2)− Wp'
=4618.1+62.8+738.9+2955.6+88.0+131.9−163.5
=8431.8 ton
以上の結果から、本実施の形態に関連する算出方法による場所打ち杭は、従来の算定方法による場所打ち杭に比べ、大きな鉛直支持力を有していることが確認でき、さらに、大きな鉛直支持力が確保できる多段拡径場所打ち杭の設計が可能となることが確認できた。
12 拡底部
14 拡径部
Claims (8)
- 杭の長手方向の複数箇所に杭の軸部より径が大きい円柱状部を備えた拡径部を形成すると共に、杭の先端部に前記軸部より径が大きい円柱状部を備えた拡底部を形成した多段拡径場所打ちコンクリート杭の製造方法であって、
鉛直荷重作用時に、地盤内に拡径部径を直径とし、かつ拡径部に接する地盤に拡径部の支圧効果が及ぶ範囲として最下部の拡径部以外の拡径部についてはその拡径部の円柱状部の下端から下方に位置する拡径部の円柱状部の上端までの距離で表され、最下部の拡径部については最下部の拡径部の円柱状部の下端から下方に位置する拡底部の円柱状部の上端までの距離で表される拡径部間隔を有効高さとする鉛直円筒すべり面を各々の拡径部に対して想定し、
各拡径部の鉛直円筒すべり面に生じる極限周面摩擦力の和と、杭先端地盤の極限抵抗力と、最上部の軸部の極限周面摩擦力と、前記各拡径部の円柱状部の極限周面摩擦力の和と、前記拡底部の円柱状部の極限周面摩擦力との和から杭の自重を減算した値を極限鉛直支持力とし、該極限鉛直支持力が目標値になるように多段拡径場所打ちコンクリート杭を設計する設計方法に基づいて多段拡径場所打ちコンクリート杭を製造する多段拡径場所打ちコンクリート杭の製造方法。 - 前記鉛直円筒すべり面の前記有効高さを前記拡径部の直径の2倍としたとき、
砂質土地盤の場合には、鉛直円筒すべり面の面積と砂質土地盤における標準貫入試験によるN値の1/2に等しいとする砂質土のせん断強度との積の和を、前記各拡径部の鉛直円筒すべり面に生じる極限周面摩擦力の和とし、
粘性土地盤の場合には、鉛直円筒すべり面の面積と粘性土の非排水せん断強度との積の和を、前記各拡径部の鉛直円筒すべり面に生じる極限周面摩擦力の和とした請求項1記載の多段拡径場所打ちコンクリート杭の製造方法。 - 前記極限鉛直支持力をRuとして以下の式で前記極限鉛直支持力を表した請求項1または請求項2記載の多段拡径場所打ちコンクリート杭の製造方法。
Ru=Rp+Qf1+Qf2−Wp
ただし、Rpは前記杭先端地盤の極限抵抗力、Qf1は前記最上部の軸部の極限周面摩擦力と、前記各拡径部の円柱状部の極限周面摩擦力の和と、前記拡底部の円柱状部の極限周面摩擦力との和、Qf2は以下の式で表わされる前記鉛直円筒すべり面に生じる極限周面摩擦力の和、Wpは前記杭の自重である。
ただし、Diはi番目の拡径部径、i=1,…,n(n:拡径部数)、Hiは前記拡径部の直径の2倍または2倍付近の値で表されるi番目の拡径部に対応して想定された前記鉛直円筒すべり面の前記有効高さ、τuは単位面積当たりの極限周面摩擦力である。 - 砂質土地盤における標準貫入試験によるN値の1/2に等しいとする砂質土のせん断強度、及び、粘性土の非排水せん断強度と前記非排水せん断強度に依存する低減係数との積の上限値を30tf/m2とした請求項2又は請求項3記載の多段拡径場所打ちコンクリート杭の製造方法。
- 杭の長手方向の複数箇所に杭の軸部より径が大きい円柱状部を備えた拡径部を形成すると共に、杭の先端部に前記軸部より径が大きい円柱状部を備えた拡底部を形成した多段拡径場所打ちコンクリート杭の評価方法であって、
鉛直荷重作用時に、地盤内に拡径部径を直径とし、かつ拡径部に接する地盤に拡径部の支圧効果が及ぶ範囲として最下部の拡径部以外の拡径部についてはその拡径部の円柱状部の下端から下方に位置する拡径部の円柱状部の上端までの距離で表され、最下部の拡径部については最下部の拡径部の円柱状部の下端から下方に位置する拡底部の円柱状部の上端までの距離で表される拡径部間隔を有効高さとする鉛直円筒すべり面を各々の拡径部に対して想定し、
各拡径部の鉛直円筒すべり面に生じる極限周面摩擦力の和と、杭先端地盤の極限抵抗力と、最上部の軸部の極限周面摩擦力と、前記各拡径部の円柱状部の極限周面摩擦力の和と、前記拡底部の円柱状部の極限周面摩擦力との和から杭の自重を減算した値を極限鉛直支持力として演算し、
演算した極限鉛直支持力の大きさに基づいて多段拡径場所打ちコンクリート杭を評価する多段拡径場所打ちコンクリート杭の評価方法。 - 前記鉛直円筒すべり面の前記有効高さを前記拡径部の直径の2倍としたとき、
砂質土地盤の場合には、鉛直円筒すべり面の面積と砂質土地盤における標準貫入試験によるN値の1/2に等しいとする砂質土のせん断強度との積の和を、前記各拡径部の鉛直円筒すべり面に生じる極限周面摩擦力の和とし、
粘性土地盤の場合には、鉛直円筒すべり面の面積と粘性土の非排水せん断強度との積の和を、前記各拡径部の鉛直円筒すべり面に生じる極限周面摩擦力の和とした請求項5記載の多段拡径場所打ちコンクリート杭の評価方法。 - 前記極限鉛直支持力をRuとして以下の式に基づいて前記極限鉛直支持力を演算する請求項5または請求項6記載の多段拡径場所打ちコンクリート杭の評価方法。
Ru=Rp+Qf1+Qf2−Wp
ただし、Rpは前記杭先端地盤の極限抵抗力、Qf1は前記最上部の軸部の極限周面摩擦力と、前記各拡径部の円柱状部の極限周面摩擦力の和と、前記拡底部の円柱状部の極限周面摩擦力との和、Qf2は下記の式で表わされる前記鉛直円筒すべり面に生じる極限周面摩擦力の和、Wpは前記杭の自重である。
ただし、Diはi番目の拡径部径、i=1,…,n(n:拡径部数)、Hiは前記拡径部の直径の2倍または2倍付近の値で表されるi番目の拡径部に対応して想定された前記鉛直円筒すべり面の前記有効高さ、τuは単位面積当たりの極限周面摩擦力である。 - 砂質土地盤における標準貫入試験によるN値の1/2に等しいとする砂質土のせん断強度、及び、粘性土の非排水せん断強度と前記非排水せん断強度に依存する低減係数との積の上限値を30tf/m2とした請求項6又は請求項7記載の多段拡径場所打ちコンクリート杭の評価方法。
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