JP6471445B2 - Cast-in-place pile design method, design program, storage medium, and cast-in-place pile design system - Google Patents
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Description
本発明は、杭頭部に鋼管が巻着される場所打ち杭の設計方法、設計プログラム、記憶媒体、及び場所打ち杭の設計システムに関する。 The present invention relates to a design method for a cast-in-place pile in which a steel pipe is wound around a pile head, a design program, a storage medium, and a cast-in-place pile design system.
場所打ち杭は、地盤中に地表から杭孔を削孔し、杭孔内に鉄筋カゴ等の補強部材を配設した後にコンクリートを打設して形成される。このため、工場で製作された杭を地中に打ち込む既製杭に比べて、杭の径や長さを大きくすることができ、大きな支持力を必要とする基礎を施工する場合等に使用される。場所打ち杭の耐震性を向上させるために、場所打ち杭の杭頭部に鋼管を巻き付け、杭の曲げやせん断耐力を確保する耐震場所打ち杭、すなわち杭頭部鋼管巻き場所打ちコンクリート杭が広く用いられている。杭頭部鋼管巻き場所打ちコンクリート杭は、杭上部を鋼管コンクリート部又は鋼管鉄筋コンクリート部とし、杭下部を鉄筋コンクリート部とした構成となっている。 A cast-in-place pile is formed by drilling a pile hole from the ground surface in the ground, placing a reinforcing member such as a reinforcing bar cage in the pile hole, and then placing concrete. For this reason, it is possible to increase the diameter and length of the pile compared to a ready-made pile that is driven into the ground by a pile manufactured at the factory, and is used when constructing foundations that require a large bearing capacity. . In order to improve the earthquake resistance of cast-in-place piles, steel pipes are wound around the pile heads of cast-in-place piles, and earthquake-resistant cast-in-place piles that ensure the bending and shear strength of piles, that is, pile head cast-in-place concrete cast piles are widely used. It is used. The pile head steel-winding cast-in-place concrete pile has a structure in which the upper part of the pile is a steel pipe concrete part or a steel pipe reinforced concrete part, and the lower part of the pile is a reinforced concrete part.
杭上部と杭下部との境界付近であって、杭頭部鋼管巻き場所打ちコンクリート杭を構成する主筋と鋼管とが長手方向に重複する区間である継手部は、地震時等に杭上部に作用する軸力、曲げモーメント、及びせん断力を確実に杭下部に伝達する必要がある。例えば、特許文献1には、鋼管の下端側内周面に複数の管状リブを設けることによって鋼管と内部コンクリートとの滑りを防止して、杭上部から杭下部に応力伝達を可能にする場所打ち杭が開示されている。 The joint near the boundary between the upper part and the lower part of the pile and where the main reinforcement and the steel pipe that make up the pile head cast-in-place concrete pile overlap in the longitudinal direction acts on the upper part of the pile during an earthquake, etc. It is necessary to reliably transmit the axial force, bending moment, and shearing force to the lower part of the pile. For example, Patent Document 1 discloses a cast-in-place in which a plurality of tubular ribs are provided on the inner peripheral surface on the lower end side of a steel pipe to prevent slippage between the steel pipe and the internal concrete, and stress transmission is possible from the upper pile to the lower pile. Pile is disclosed.
また、杭頭部鋼管巻き場所打ちコンクリート杭のうち、主筋が鋼管コンクリート部を貫通しないSCタイプでは、特に、継手部の仕様が重要となる。継手部の仕様等については、非特許文献1に継手部の長さを含めた仕様の内容が開示されている。さらに、非特許文献2には、杭頭部鋼管巻き場所打ちコンクリート杭の長さや杭径を考慮することなく、継手部の長さを主筋径の45倍にすることが好ましいことが開示されている。 Of the pile head cast steel cast-in-place concrete piles, in the SC type in which the main reinforcement does not penetrate the steel pipe concrete part, the specification of the joint part is particularly important. About the specification of a joint part, the content of the specification including the length of a joint part is disclosed by the nonpatent literature 1. FIG. Furthermore, Non-Patent Document 2 discloses that it is preferable to make the length of the joint part 45 times the main muscle diameter without considering the length and pile diameter of the pile head steel winding cast-in-place concrete pile. Yes.
しかしながら、継手部は、前述したように、地震時等に杭上部に作用する軸力以外にも、曲げモーメント及びせん断力を確実に杭下部に伝達する必要がある。このため、杭頭部鋼管巻き場所打ちコンクリート杭を設計する際に、軸力の伝達のみでなく、曲げモーメント等を踏まえて継手部の最適な長さを算定して、その仕様を設定することが必要となる。特許文献1では、軸方向に応力伝達を可能にすることに関しては、言及しているが、継手部に作用する曲げモーメント及びせん断力を踏まえて継手部の最適な仕様を設計することに関しては、言及していない。また、非特許文献1及び2では、継手部の長さ等の仕様について言及しているが、曲げモーメント及びせん断力を踏まえて継手部の最適な仕様を設計することに関しては、言及していない。 However, as described above, it is necessary for the joint portion to reliably transmit the bending moment and shear force to the lower portion of the pile in addition to the axial force that acts on the upper portion of the pile during an earthquake or the like. For this reason, when designing cast-in-place concrete piles with pile head steel pipes, the optimal length of the joint should be calculated based on not only the transmission of axial force but also the bending moment, etc., and its specifications should be set. Is required. In Patent Document 1, mention is made regarding enabling stress transmission in the axial direction, but regarding designing an optimum specification of the joint part based on the bending moment and shearing force acting on the joint part, Not mentioned. Non-patent documents 1 and 2 refer to specifications such as the length of the joint, but do not refer to designing an optimal specification of the joint based on the bending moment and shearing force. .
そして、杭頭部鋼管巻き場所打ちコンクリート杭の長さや杭径には、各種態様のものがあることから、継手部の長さを一律に主筋径の45倍程度と設定せずに、その杭径等に応じて、適宜、所望の大きさに設定することが好ましいと考えられる。すなわち、鋼管コンクリート部と鉄筋コンクリート部の主筋の上端部とが重複する継手部の長さを必要以上に大きくすると、必要以上の応力伝達能力を有する過剰設計となり、不経済な設計となってしまう。一方、継手部の長さを確保しないと、鋼管コンクリート部から鉄筋コンクリート部への応力を十分に伝達できずに、杭破損等の不具合が生じる虞がある。 And since there are various types of length and pile diameter of the pile head steel winding cast-in-place concrete pile, the length of the joint portion is not uniformly set to about 45 times the main muscle diameter, but the pile It is considered preferable to set a desired size as appropriate according to the diameter and the like. That is, if the length of the joint part where the steel pipe concrete part and the upper end part of the main reinforcement of a reinforced concrete part overlap is made larger than necessary, it will become an excessive design which has the stress transmission capability more than necessary, and will become an uneconomic design. On the other hand, if the length of the joint portion is not ensured, the stress from the steel pipe concrete portion to the reinforced concrete portion cannot be sufficiently transmitted, and there is a possibility that problems such as pile breakage may occur.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、地震等の外力によって作用する曲げモーメント等に対して最適な継手部の仕様を理論的に設計可能な、新規かつ改良された場所打ち杭の設計方法、設計プログラム、記憶媒体、及び場所打ち杭の設計システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is a new and improved cast-in-place pile capable of theoretically designing the optimal joint portion specifications with respect to a bending moment acting by an external force such as an earthquake. It is an object to provide a design method, a design program, a storage medium, and a cast-in-place pile design system.
本発明の一態様は、鉄筋コンクリート部とその上方に設けられた鋼管コンクリート部とが一体化して構築される場所打ち杭の設計方法であって、前記鉄筋コンクリート部から前記鋼管コンクリート部の内部に向けて延設された鉄筋の上端部を含む前記鉄筋コンクリート部内の内部鉄筋コンクリート部分と、前記鋼管コンクリート部の鋼管とが重複する継手部における曲げモーメントを検討する曲げモーメント検討工程を含み、前記曲げモーメント検討工程は、前記場所打ち杭の上部に略水平方向の荷重が作用した際に該場所打ち杭に生じる曲げモーメントによって、前記継手部区間の前記内部鉄筋コンクリート部分を介して前記継手部区間の前記鋼管の内周面と前記内部鉄筋コンクリート部分の外周面との間に作用する圧縮応力と、該圧縮応力と反対方向に作用する前記鋼管の引張応力との釣合い関係式を算出してから、前記圧縮応力及び前記引張応力と前記曲げモーメントによって前記継手部区間の前記鋼管の前記内周面に作用する集中荷重との関係式をそれぞれ算出する釣合検討工程と、前記釣合検討工程によりそれぞれ算出された関係式に基づいて、前記圧縮応力及び前記引張応力をそれぞれ算出する応力算出工程と、前記圧縮応力及び前記引張応力がそれぞれ所定の許容値の範囲内にあるか否かを検討する許容値検討工程と、を含むことを特徴とする。 One aspect of the present invention is a design method of a cast-in-place pile in which a reinforced concrete part and a steel pipe concrete part provided thereabove are integrated, from the reinforced concrete part toward the inside of the steel pipe concrete part. Including a bending moment examination step of examining a bending moment in a joint portion where an internal reinforced concrete portion in the reinforced concrete portion including the upper end portion of the extended reinforcing steel bar and a steel pipe of the steel pipe concrete portion overlaps, and the bending moment examination step includes The inner circumference of the steel pipe in the joint section through the internal reinforced concrete portion of the joint section due to a bending moment generated in the cast-in-place pile when a substantially horizontal load is applied to the upper part of the cast-in-place pile a compressive stress acting between the surface and the outer peripheral surface of the inner concrete portion, the compressed response After calculating a balance relational expression with the tensile stress of the steel pipe acting in the opposite direction, the concentration acting on the inner peripheral surface of the steel pipe in the joint section by the compressive stress, the tensile stress and the bending moment A balance examination step for calculating a relational expression with the load, a stress calculation step for calculating the compressive stress and the tensile stress based on the relational expressions calculated by the balance examination step, and the compression stress, respectively. And an allowable value examining step for examining whether or not each of the tensile stress is within a predetermined allowable value range.
本発明の一態様によれば、地震時等に場所打ち杭の杭上部に作用する水平荷重によって、鋼管コンクリート部に生じる曲げモーメントを継手部区間の鋼管と継手部区間の内部鉄筋コンクリート部分との間に生じる梃子作用によって、鉄筋コンクリート部に確実に伝達することができる。そして、梃子作用によって生じる圧縮応力及び引張応力に基づいて継手部の仕様を設定するために、曲げモーメントに対する最適な仕様を設計できる。 According to one aspect of the present invention, a bending moment generated in a steel pipe concrete portion due to a horizontal load acting on a pile upper portion of a cast-in-place pile during an earthquake or the like is generated between the steel pipe in the joint section and the internal reinforced concrete portion in the joint section. It is possible to reliably transmit to the reinforced concrete part by the lever action generated in. In order to set the specifications of the joint based on the compressive stress and tensile stress generated by the lever action, it is possible to design an optimum specification for the bending moment.
このとき、本発明の一態様では、前記曲げモーメント検討工程の後には、更に前記継手部におけるせん断力を検討するせん断力検討工程を含み、前記せん断力検討工程は、前記継手部に作用する前記曲げモーメントによって付加されるせん断力と、前記略水平方向の荷重によって前記継手部に作用するせん断力の合計となる総せん断力を算出する総せん断力算定工程と、前記総せん断力が前記継手部の前記内部鉄筋コンクリート部分のせん断耐力の許容範囲内か否かを検討する内部鉄筋コンクリート部分せん断力検討工程と、前記総せん断力が前記継手部の前記鋼管のせん断耐力の許容範囲内か否かを検討する鋼管せん断力検討工程と、を含むこととしてもよい。 At this time, in one aspect of the present invention, after the bending moment examining step, further includes a shearing force examining step of examining a shearing force in the joint portion, and the shearing force examining step acts on the joint portion. A total shearing force calculating step for calculating a total shearing force which is a sum of a shearing force applied by a bending moment and a shearing force acting on the joint by the load in the substantially horizontal direction; The internal reinforced concrete partial shear force examination step for examining whether the internal reinforced concrete portion is within the allowable range of the shear strength, and whether the total shear force is within the allowable range of the steel pipe of the joint And a steel pipe shear force examination step.
このようにすれば、鋼管部分及び内部鉄筋コンクリート部分のせん断力も検討した上で、継手部をより好適な仕様に設計できる。 If it does in this way, after considering the shear force of a steel pipe part and an internal reinforced concrete part, a joint part can be designed to a more suitable specification.
また、本発明の一態様では、前記せん断力検討工程は、前記継手部におけるせん断補強筋の径、材質、ピッチを設定する継手部仕様設定工程と、前記継手部仕様設定工程にて設定された仕様における前記継手部の前記内部鉄筋コンクリート部分のせん断耐力及び前記継手部の前記鋼管のせん断耐力をそれぞれ算定するせん断耐力算定工程と、を含むこととしてもよい。 Further, in one aspect of the present invention, the shear force examination step is set in a joint part specification setting step for setting a diameter, a material, and a pitch of a shear reinforcing bar in the joint part, and the joint part specification setting step. A shear strength calculation step of calculating a shear strength of the inner reinforced concrete portion of the joint portion and a shear strength of the steel pipe of the joint portion in the specification, respectively.
このようにすれば、継手部に作用するせん断力も踏まえて、継手部をより好適な仕様に設計できる。 If it does in this way, a joint part can be designed to a more suitable specification also based on the shearing force which acts on a joint part.
また、本発明の一態様では、前記許容値検討工程、前記内部鉄筋コンクリート部分せん断力検討工程、及び前記鋼管せん断力検討工程のうち、これら工程における前記許容値に対する算出値の割合を示す検定比が最大となる工程において、前記検定比の妥当性を検討する検定比検討工程を更に含むこととしてもよい。 Further, in one aspect of the present invention, among the allowable value examination step, the internal reinforced concrete partial shear force examination step, and the steel pipe shear force examination step, a test ratio indicating a ratio of the calculated value to the allowable value in these steps is The maximum step may further include a test ratio examination step for examining the validity of the test ratio.
このようにすれば、継手部の設計値が妥当でない場合に、より好適な工程から設計をやり直せるので、好適な継手部の仕様設計を効率的に行える。 In this way, when the design value of the joint portion is not appropriate, the design can be performed again from a more suitable process, so that the design design of a suitable joint portion can be performed efficiently.
また、本発明の一態様では、前記許容値検討工程、前記内部鉄筋コンクリート部分せん断力検討工程、及び前記鋼管せん断力検討工程における前記算出値が前記許容値の範囲外であると判定された場合、又は前記検定比検討工程で前記検定比が妥当でないと判定された場合に、前記継手部の仕様選定又は前記鋼管が券着された鋼管巻き部分の仕様選定のコストを比較する仕様選定コスト比較工程を更に含むこととしてもよい。 Moreover, in one aspect of the present invention, when it is determined that the calculated value in the tolerance examination step, the internal reinforced concrete partial shear force examination step, and the steel pipe shear force examination step is outside the tolerance range, Alternatively, when the verification ratio is determined to be invalid in the verification ratio examination step, the specification selection cost comparison step of comparing the specification selection of the joint part or the specification selection of the steel pipe winding portion on which the steel pipe is attached May be further included.
このようにすれば、設計した継手部の不具合を解消するための必要コストを検討した上で、より好適な工程からの設計をやり直すことができる。 If it does in this way, the design from a more suitable process can be redone after considering the required cost for eliminating the malfunction of the designed joint part.
また、本発明の一態様では、前記許容値検討工程では、前記所定の許容値として、終局設計時の前記鋼管及び前記鋼管に充填されたコンクリートの基準強度、又は短期設計時の前記鋼管及び前記コンクリートの基準強度の何れかを用いることとしてもよい。 Moreover, in one aspect of the present invention, in the tolerance examination step, the steel pipe at the time of final design and the concrete strength filled in the steel pipe as the predetermined tolerance, or the steel pipe at the time of short-term design and the steel Any of the standard strengths of concrete may be used.
このようにすれば、所望の使用状況下における場所打ち杭の継手部の好適な仕様を効率的に設計できる。 If it does in this way, the suitable specification of the joint part of a cast-in-place pile under a desired use condition can be designed efficiently.
また、本発明の他の態様は、上述した何れかに記載の場所打ち杭の設計方法をコンピュータに実行させるための設計プログラムである。 Moreover, the other aspect of this invention is a design program for making a computer perform the design method of the cast-in-place pile in any one mentioned above.
本発明の他の態様によれば、かかる設計プログラムに沿って、継手部を効率的に好適な長さの仕様に設計できる。 According to another aspect of the present invention, the joint portion can be efficiently designed to a specification having a suitable length in accordance with such a design program.
また、本発明の他の態様は、上述した何れかに記載の場所打ち杭の設計方法をコンピュータに実行させるための設計プログラムを前記コンピュータで読み取り可能に記憶した記憶媒体である。 Another aspect of the present invention is a storage medium in which a computer-readable design program for causing a computer to execute any one of the above-described cast-in-place pile design methods is stored.
本発明の他の態様によれば、記憶媒体に記憶された設計プログラムに沿って、継手部を効率的に好適な長さの仕様に設計できる。 According to another aspect of the present invention, the joint portion can be efficiently designed to have a suitable length according to the design program stored in the storage medium.
また、本発明の他の態様は、鉄筋コンクリート部とその上方に設けられた鋼管コンクリート部とが一体化して構築される場所打ち杭の設計システムであって、少なくとも前記場所打ち杭が設けられる地盤の土質データ、前記場所打ち杭の構成要素に係る仕様データ、及び前記場所打ち杭の過去の設計実績データを含む前記場所打ち杭の設計に係る所定のデータを記憶する記憶部と、少なくとも前記所定のデータ及び前記鉄筋コンクリート部から前記鋼管コンクリート部内まで延設された鉄筋の上端部を含む前記鉄筋コンクリート部内の内部鉄筋コンクリート部分と前記鋼管コンクリート部の鋼管とが重複する継手部における曲げモーメントに基づいて、所望の前記継手部の長さの設計値を算出して、該設計値の妥当性を検討した上で前記継手部の仕様を決定する演算部と、を備え、前記演算部は、前記継手部における曲げモーメントを設定する曲げモーメント設定部と、前記継手部におけるせん断力を設定するせん断力設定部と、前記継手部における前記曲げモーメントの妥当性を検討する曲げモーメント判定部と、前記継手部における前記鋼管及び前記内部鉄筋コンクリート部分の前記せん断力の妥当性を検討するせん断力判定部と、少なくとも前記曲げモーメント判定部及び前記せん断力判定部の判定結果に基づいて、前記継手部の仕様を決定する継手部仕様決定部と、を備え、前記曲げモーメント判定部は、前記曲げモーメントによって、前記長さを有する前記継手部区間の前記内部鉄筋コンクリート部分を介して前記継手部区間の前記鋼管の内周面と前記内部鉄筋コンクリート部分の外周面との間に作用する圧縮応力と、該圧縮応力と反対方向に作用する前記鋼管の引張応力との釣合い関係式を算出してから、前記圧縮応力及び前記引張応力と前記曲げモーメントによって前記継手部区間の前記鋼管の前記内周面に作用する集中荷重との関係式をそれぞれ算出してから、前記圧縮応力と前記引張応力の釣り合いを検討しながら前記圧縮応力及び前記引張応力をそれぞれ算出して、前記圧縮応力及び前記引張応力がそれぞれ所定の許容値の範囲内にあるか否かを検討する機能を有することを特徴とする。 Another aspect of the present invention is a design system for a cast-in-place pile in which a reinforced concrete portion and a steel pipe concrete portion provided thereabove are integrated, and at least the ground where the cast-in-place pile is provided A storage unit for storing predetermined data relating to the design of the cast-in-place pile including soil data, specification data relating to the components of the cast-in-place pile, and past design performance data of the cast-in-place pile; Based on the data and the bending moment in the joint part where the internal reinforced concrete part in the reinforced concrete part and the steel pipe of the steel pipe concrete part including the upper end part of the reinforcing steel bar extending from the reinforced concrete part to the steel pipe concrete part are desired. After calculating the design value of the length of the joint, and examining the validity of the design value, the joint A calculation unit that determines a specification of the bending part, a bending moment setting unit that sets a bending moment in the joint part, a shearing force setting part that sets a shearing force in the joint part, and the joint part A bending moment determination unit that examines the validity of the bending moment, a shear force determination unit that examines the validity of the shear force of the steel pipe and the internal reinforced concrete portion in the joint, and at least the bending moment determination unit and A joint part specification determining unit that determines a specification of the joint part based on a determination result of the shearing force determination part, and the bending moment determination part has the length by the bending moment The inner peripheral surface of the steel pipe in the joint section and the internal rebar concrete through the internal reinforced concrete section of the section A balance relation between the compressive stress acting between the outer peripheral surface of the steel pipe part and the tensile stress of the steel pipe acting in the opposite direction to the compressive stress, and then calculating the compressive stress, the tensile stress and the bending After calculating the relational expression with the concentrated load acting on the inner peripheral surface of the steel pipe in the joint section by the moment, the compressive stress and the tensile stress are studied while considering the balance between the compressive stress and the tensile stress. the calculated respectively, the compressive stress and the tensile stress, respectively, wherein Rukoto which have a function to consider whether within a predetermined tolerance.
本発明の他の態様によれば、演算部で継手部に作用する曲げモーメントを踏まえて継手部の最適な長さを設定してから、その設定値における継手部の曲げモーメントとせん断力に対する妥当性を検討した上で最終的な継手部の仕様を設定するので、好適な仕様の継手部を効率的に設計できる。 According to another aspect of the present invention, the optimal length of the joint portion is set based on the bending moment acting on the joint portion in the calculation portion, and then the appropriate value for the bending moment and shear force of the joint portion at the set value is set. Since the final specification of the joint portion is set after examining the properties, it is possible to efficiently design the joint portion having a suitable specification.
以上説明したように本発明によれば、継手部に作用する曲げモーメントを踏まえて継手部の最適な長さを算定して、その仕様を設定できる。このため、オーバースペックとならない継手部の仕様を効率的に設計できる。 As described above, according to the present invention, the optimum length of the joint portion can be calculated based on the bending moment acting on the joint portion, and the specification can be set. For this reason, the specification of the joint part which does not become an overspec can be designed efficiently.
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The present embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and all the configurations described in the present embodiment are essential as means for solving the present invention. Not necessarily.
まず、本発明の一実施形態に係る場所打ち杭の設計方法で設計される場所打ち杭の構成の概略について図面を使用しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る場所打ち杭の設計方法で設計される場所打ち杭の構成を説明する縦断面図である。 First, the outline of the structure of a cast-in-place pile designed by the cast-in-place pile design method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view illustrating a configuration of a cast-in-place pile designed by a design method for cast-in-place pile according to an embodiment of the present invention.
本実施形態に係る場所打ち杭10は、図1に示すように、杭体11の杭頭部11aに鋼管18が巻着される耐震場所打ち杭、すなわち杭頭部鋼管巻き場所打ちコンクリート杭である。換言すると、本実施形態に係る場所打ち杭10は、杭上部が鋼管コンクリート部12からなり、杭下部が鉄筋コンクリート部14からなるSCタイプの杭頭部鋼管巻き場所打ちコンクリート杭である。また、本実施形態の場所打ち杭10は、鉄筋コンクリート部14の下部側に略截頭円錐状の拡底部14bが設けられる拡底杭である。鉄筋コンクリート部14の主筋16の上端部16aは、鋼管コンクリート部12の下端側まで延設されている。なお、場所打ち杭10には、主筋16が鋼管コンクリート部12を貫通するように設けられているSRCタイプと、主筋16が鋼管コンクリート部12を貫通しないSCタイプとがある。 As shown in FIG. 1, the cast-in-place pile 10 according to the present embodiment is an earthquake-resistant cast-in-place pile in which a steel pipe 18 is wound around a pile head 11 a of the pile body 11, that is, a pile-head steel tube-wound cast-in-place concrete pile. is there. In other words, the cast-in-place pile 10 according to the present embodiment is an SC-type pile head steel tube-wound cast-in-place concrete pile in which the upper part of the pile is made of the steel pipe concrete part 12 and the lower part of the pile is the reinforced concrete part 14. Moreover, the cast-in-place pile 10 of this embodiment is a bottom expansion pile in which the bottom part 14b of a substantially truncated cone shape is provided in the lower part side of the reinforced concrete part 14. FIG. An upper end portion 16 a of the main reinforcement 16 of the reinforced concrete portion 14 extends to the lower end side of the steel pipe concrete portion 12. The cast-in-place pile 10 includes an SRC type in which the main reinforcement 16 penetrates the steel pipe concrete portion 12 and an SC type in which the main reinforcement 16 does not penetrate the steel pipe concrete portion 12.
図1に示すように、鋼管コンクリート部12は、略円筒形状の鋼管18と、その内空に充填される内部コンクリート20によって主に構成される。本実施形態では、鋼管18として、例えば、直径が700mm〜2500mm程度の鋼製でその内周面が平らな平鋼管の管材が使用される。このように、場所打ち杭10の杭上部側に鋼管18を設置することによって、せん断耐力や曲げ耐力を向上させて経済性と調達力に優れた杭体とすることができる。 As shown in FIG. 1, the steel pipe concrete part 12 is mainly comprised by the substantially cylindrical steel pipe 18 and the internal concrete 20 with which the inner space is filled. In the present embodiment, as the steel pipe 18, for example, a flat steel pipe having a diameter of about 700 mm to 2500 mm and a flat inner peripheral surface is used. Thus, by installing the steel pipe 18 on the pile upper side of the cast-in-place pile 10, the shear strength and the bending strength can be improved and a pile body excellent in economic efficiency and procurement power can be obtained.
なお、図1では、場所打ち杭10として、SCタイプの杭頭部鋼管巻き場所打ちコンクリート杭を示しているが、SRCタイプとした場合では、鋼管18の内空に設けられる内部構造部分が内部鉄筋コンクリートとなる。また、本明細書中で言及する「内部構造部分」とは、鋼管18の内部に設けられる内部コンクリート20又は内部鉄筋コンクリートを示す。 In addition, in FIG. 1, although the SC type pile head steel pipe winding cast-in-place concrete pile is shown as the cast-in-place pile 10, when it is set as SRC type, the internal structure part provided in the inner space of the steel pipe 18 is an inside. It becomes reinforced concrete. The “internal structure portion” referred to in the present specification indicates the internal concrete 20 or the internal reinforced concrete provided inside the steel pipe 18.
地震時には、杭頭部に上部構造からの水平力及び変動軸力が入力される。これによって、場所打ち杭10に曲げモーメントやせん断力が作用することになる。かかる曲げモーメントやせん断力に対抗させるために、杭体11の杭頭部11aに鋼管18を巻着し、杭体11の曲げ耐力やせん断耐力を増大させている。 During an earthquake, the horizontal force and variable axial force from the superstructure are input to the pile head. As a result, a bending moment or a shearing force acts on the cast-in-place pile 10. In order to counter such bending moment and shearing force, a steel pipe 18 is wound around the pile head 11a of the pile body 11 to increase the bending strength and shear strength of the pile body 11.
鋼管コンクリート部12の下端側には、鉄筋コンクリート部14から鋼管コンクリート部12の内部に向けて延設された主筋16の上端部16aを含む内部鉄筋コンクリート部分15と鋼管18の下部18bとが重複する継手部13が設けられている。すなわち、継手部13では、鉄筋コンクリート部14の主筋16の上端部16aが鋼管コンクリート部12の下端側の内部コンクリート20に埋め込まれている。 On the lower end side of the steel pipe concrete portion 12, a joint in which the internal reinforced concrete portion 15 including the upper end portion 16 a of the main reinforcement 16 extending from the reinforced concrete portion 14 toward the inside of the steel pipe concrete portion 12 overlaps with the lower portion 18 b of the steel pipe 18. A portion 13 is provided. That is, in the joint portion 13, the upper end portion 16 a of the main reinforcement 16 of the reinforced concrete portion 14 is embedded in the inner concrete 20 on the lower end side of the steel pipe concrete portion 12.
この継手部13に曲げモーメントが作用すると、鋼管コンクリート部12の継手部13の区間における鋼管18の下部18bと、当該継手部13の区間に有する内部鉄筋コンクリート部分15との間に梃子作用が生じる。そして、継手部13の区間における鋼管18の内面と内部鉄筋コンクリート部分15との間で圧縮応力が発生する。これによって、鋼管コンクリート部12から内部鉄筋コンクリート部分15及び当該内部鉄筋コンクリート部分15に続く鉄筋コンクリート部14に曲げモーメントを確実に伝達することができる。 When a bending moment acts on the joint portion 13, an insulator action is generated between the lower portion 18 b of the steel pipe 18 in the section of the joint portion 13 of the steel pipe concrete portion 12 and the internal reinforced concrete portion 15 included in the section of the joint portion 13. A compressive stress is generated between the inner surface of the steel pipe 18 and the internal reinforced concrete portion 15 in the section of the joint portion 13. Thereby, a bending moment can be reliably transmitted from the steel pipe concrete part 12 to the internal reinforced concrete part 15 and the reinforced concrete part 14 following the internal reinforced concrete part 15.
すなわち、地震時等に場所打ち杭10の杭上部に作用する水平荷重によって、曲げモーメントが鋼管コンクリート部12に生じる。そして、当該曲げモーメントが継手部13の区間における鋼管18の下部18bと継手部13の区間における内部鉄筋コンクリート部分15との間に生じる梃子作用によって、鉄筋コンクリート部14に確実に伝達される。 That is, a bending moment is generated in the steel pipe concrete portion 12 by a horizontal load that acts on the upper portion of the cast-in-place pile 10 during an earthquake or the like. And the said bending moment is reliably transmitted to the reinforced concrete part 14 by the lever action which arises between the lower part 18b of the steel pipe 18 in the area of the joint part 13, and the internal reinforced concrete part 15 in the area of the joint part 13. FIG.
そこで、本実施形態では、以下で説明する設計システム100(図2参照)による場所打ち杭10の設計方法を実施して、継手部13に作用する曲げモーメントに基づいて、より効率良く確実に最適な継手部13の長さL、換言すると鋼管コンクリート部12の内部コンクリート20が主筋16の上端部16aを包むラップ長さLを求めるようにしている。そして、当該設計システム100によって、かかる最適値となるラップ長さLを有する仕様となる継手部13を効率的に設計可能としている。すなわち、曲げモーメントを杭上部から杭下部に伝達する際に、梃子作用によって鋼管18の下部18bの内面と内部鉄筋コンクリート部分15の外周面との間に生じる圧縮応力、及び鋼管18の下部18bの軸方向断面に生じる引張応力に基づいて、継手部13の仕様を設定するので、曲げモーメントに対する最適な仕様を設計できる。 Therefore, in this embodiment, a design method of the cast-in-place pile 10 by the design system 100 (see FIG. 2) described below is performed, and the optimum is more efficiently and reliably based on the bending moment acting on the joint portion 13. The length L of the joint portion 13, in other words, the wrap length L in which the internal concrete 20 of the steel pipe concrete portion 12 wraps the upper end portion 16 a of the main reinforcement 16 is obtained. The design system 100 can efficiently design the joint portion 13 having a specification having the wrap length L as the optimum value. That is, when transmitting the bending moment from the upper part of the pile to the lower part of the pile, the compressive stress generated between the inner surface of the lower part 18b of the steel pipe 18 and the outer peripheral surface of the internal reinforced concrete part 15 by the lever action, and the axis of the lower part 18b of the steel pipe 18 Since the specification of the joint portion 13 is set based on the tensile stress generated in the directional cross section, the optimum specification for the bending moment can be designed.
なお、本実施形態では、SCタイプの杭頭部鋼管巻き場所打ちコンクリート杭を設計する際に、本発明の一実施形態に係る設計方法及び設計システムを適用しているが、SRCタイプの杭頭部鋼管巻き場所打ちコンクリート杭でも、主筋の一部が鋼管巻き部分の内部コンクリートを貫通しないで、鋼管下部に継手部が設けられる構成の場所打ち杭にも適用可能である。 In addition, in this embodiment, when designing SC type pile head steel pipe winding cast-in-place concrete pile, the design method and design system which concern on one Embodiment of this invention are applied, However, SRC type pile head Even a steel pipe winding cast-in-place concrete pile can be applied to a cast-in-place pile having a configuration in which a part of the main bar does not penetrate the inner concrete of the steel pipe wound part and a joint is provided at the lower part of the steel pipe.
次に、本発明の第1の実施形態に係る場所打ち杭の設計システムの構成について、図面を使用しながら説明する。図2は、本発明の一実施形態に係る場所打ち杭の設計システムの全体構成を示すブロック図である。 Next, the structure of the cast-in-place pile design system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram illustrating the overall configuration of a cast-in-place pile design system according to an embodiment of the present invention.
本実施形態に係る場所打ち杭の設計システム100は、鉄筋コンクリート部14とその上方に設けられた鋼管コンクリート部12とが一体化して構築される場所打ち杭10を設計する際に使用される。当該設計システム100は、図2に示すように、ユーザが保有するコンピュータ101が場所打ち杭10の設計に係る所定のデータを記憶するデータベースを有するデータベースサーバにアクセスして検索処理を行いながら、外部からの曲げモーメントに対する最適な継手部13のラップ長さLを求める。そして、設計システム100は、外力等で作用させた曲げモーメントを杭上部から杭下部に伝達する際に、梃子作用によって生じる圧縮応力及び引張応力に基づいて、継手部13の仕様を設定するために、曲げモーメントに対する継手部13の最適な仕様を設計する際に使用される。 The cast-in-place pile design system 100 according to the present embodiment is used when the cast-in-place pile 10 constructed by integrating the reinforced concrete portion 14 and the steel pipe concrete portion 12 provided thereabove is used. As shown in FIG. 2, the design system 100 includes a computer 101 owned by a user who accesses a database server having a database that stores predetermined data related to the design of the cast-in-place pile 10 and performs search processing. The optimum lap length L of the joint portion 13 with respect to the bending moment from is obtained. And when the design system 100 transmits the bending moment acted on by the external force etc. from the pile upper part to the pile lower part, in order to set the specification of the joint part 13 based on the compressive stress and the tensile stress generated by the lever action. It is used when designing the optimum specification of the joint part 13 with respect to the bending moment.
なお、本明細書中において、「ユーザ」とは、場所打ち杭10の設計又は施工業務を行う者をいう。また、「コンピュータ」とは、例えば、スーパーコンピュータ、汎用コンピュータ、オフィスコンピュータ、制御用コンピュータ、パソコン、携帯情報端末等の各種演算処理が可能な演算装置を備えた情報端末をいう。 In the present specification, the “user” refers to a person who performs the design or construction work of the cast-in-place pile 10. The “computer” refers to an information terminal provided with an arithmetic device capable of various arithmetic processes such as a super computer, a general-purpose computer, an office computer, a control computer, a personal computer, and a portable information terminal.
本実施形態の設計システム100は、場所打ち杭10を設計する過程において、継手部13に作用する曲げモーメントMの大きさを踏まえて、継手部13の最適値となるラップ長さLを算定して、その仕様を設定する際に使用される。当該設計システム100は、場所打ち杭10の設計に係る所定のデータ等に基づいて、コンピュータ101で継手部13に作用する曲げモーメントMの応力伝達が可能な最適なラップ長さLを算出してから、その妥当性を検討して当該ラップ長さLを有する継手部13の仕様を決定する。なお、設計システム100の構成は、図2に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加する等の種々の変形実施が可能である。 In the process of designing the cast-in-place pile 10, the design system 100 of the present embodiment calculates the lap length L that is the optimum value of the joint portion 13 based on the magnitude of the bending moment M acting on the joint portion 13. Used when setting the specifications. The design system 100 calculates an optimal lap length L that enables the stress transmission of the bending moment M acting on the joint portion 13 by the computer 101 based on predetermined data related to the design of the cast-in-place pile 10. Therefore, the validity of the joint portion 13 having the wrap length L is determined by examining its validity. Note that the configuration of the design system 100 is not limited to FIG. 2, and various modifications such as omitting some of the components or adding other components are possible.
コンピュータ101は、図2に示すように、記憶部102、CPU( Central Processing Unit )110、入力部120、出力部122、通信部124、ROM(Read Only Memory)108、RAM(Random Access Memory)106、及び記憶媒体104を備え、これらの構成要素がシステムバス125を介して相互に電気的に接続されている。従って、CPU110は、記憶部102、ROM108、RAM106、記憶媒体104へのアクセス、入力部120に対する操作状態の把握、出力部122に対するデータの出力、通信部124を介したインターネット126に対する各種情報の送受信等を行える。 As shown in FIG. 2, the computer 101 includes a storage unit 102, a CPU (Central Processing Unit) 110, an input unit 120, an output unit 122, a communication unit 124, a ROM (Read Only Memory) 108, and a RAM (Random Access Memory) 106. , And a storage medium 104, and these components are electrically connected to each other via a system bus 125. Therefore, the CPU 110 accesses the storage unit 102, ROM 108, RAM 106, and storage medium 104, grasps the operation state of the input unit 120, outputs data to the output unit 122, and transmits / receives various information to / from the Internet 126 via the communication unit 124. Etc.
記憶部102は、少なくとも場所打ち杭10の設計に係る所定のデータを記憶する機能を有するデータベースサーバである。本実施形態では、記憶部102は、当該所定のデータとして、少なくとも場所打ち杭10が設けられる地盤の土質データ、鋼管18や内部構造部分20、主筋16、SRC、SC等の杭体11の構成要素に係る仕様データ、及び場所打ち杭10の過去の設計実績データをデータベース化して記憶している。 The storage unit 102 is a database server having a function of storing at least predetermined data relating to the design of the cast-in-place pile 10. In this embodiment, the memory | storage part 102 is the structure of pile bodies 11 such as the soil soil data, the steel pipe 18 and the internal structure part 20, the main reinforcement 16, SRC, SC at least as the predetermined data. The specification data related to the elements and the past design performance data of the cast-in-place pile 10 are stored in a database.
このような場所打ち杭10の設計に係る所定のデータに基づいて、継手部13を所望の長さLに設定できるので、当該長さLを有する継手部13の仕様を効率的に決定できるようになる。また、これらのデータを記憶部102に蓄積することにより、場所打ち杭10を別の施工場所に設ける際に、記憶部102に記憶された蓄積データを利用して、最適値となるラップ長さLを有する継手部13の仕様をより高精度に求められるようになる。 Since the joint part 13 can be set to a desired length L based on predetermined data relating to the design of such a cast-in-place pile 10, the specification of the joint part 13 having the length L can be determined efficiently. become. Also, by accumulating these data in the storage unit 102, when the cast-in-place pile 10 is provided at another construction site, the accumulated lap data stored in the storage unit 102 is used to obtain an optimum lap length. The specification of the joint part 13 having L can be obtained with higher accuracy.
CPU110は、通信部124を介して受信したデータや、ROM108や記憶媒体104に記憶されている各種プログラムに従って、設計システム100に備わる各構成要素の動作を制御する機能を有する。また、CPU110は、これら各種処理を実行する際に、必要なデータ等を一時的に記憶するRAM106に適宜記憶させる機能を有する。 The CPU 110 has a function of controlling the operation of each component included in the design system 100 in accordance with data received via the communication unit 124 and various programs stored in the ROM 108 and the storage medium 104. In addition, the CPU 110 has a function of appropriately storing necessary data and the like in the RAM 106 that temporarily stores these various processes.
本実施形態では、CPU110は、場所打ち杭10の設計に係る所定のデータに基づいてコンピュータで演算処理して、継手部13に作用する曲げモーメントMに基づいて、所望の継手部13の長さLを算出するために必要となる各種演算処理を行う演算部として機能する。すなわち、CPU110は、少なくとも当該所定のデータに基づいてコンピュータ101で演算処理して、所望の継手部13のラップ長さLを算出して、かかるラップ長さLを有する継手部13に作用する曲げモーメントに対する妥当性を検討してから、当該長さLを有する仕様の継手部13を決定する機能を有する。 In the present embodiment, the CPU 110 calculates the length of the desired joint portion 13 based on the bending moment M acting on the joint portion 13 by performing arithmetic processing with a computer based on predetermined data related to the design of the cast-in-place pile 10. It functions as a calculation unit that performs various calculation processes necessary for calculating L. That is, the CPU 110 calculates the lap length L of the desired joint portion 13 based on at least the predetermined data, calculates the lap length L of the desired joint portion 13, and acts on the joint portion 13 having the wrap length L. After examining the validity for the moment, it has a function of determining the joint portion 13 having the specification having the length L.
また、本実施形態では、CPU110は、設定部112と、判定部114と、決定部116とを備える。なお、本明細書中において、場所打ち杭10の設計に係る「所定のデータ」とは、少なくとも場所打ち杭10が設けられる地盤の土質データ、鋼管18や内部構造部分20、主筋16、SRC、SC等の杭体11の構成要素に係る仕様データ、及び場所打ち杭10の過去の設計実績データ等の各種データをいう。すなわち、「所定のデータ」とは、場所打ち杭10を設計する過程で、継手部13に作用する曲げモーメントに基づいて、継手部13のラップ長さLの最適値を求めて、その仕様を決めるのに必要となる各種データをいい、杭種を決定する上でも利用される。 In the present embodiment, the CPU 110 includes a setting unit 112, a determination unit 114, and a determination unit 116. In the present specification, the “predetermined data” related to the design of the cast-in-place pile 10 is at least soil data of the ground where the cast-in-place pile 10 is provided, the steel pipe 18 and the internal structure portion 20, the main reinforcement 16, SRC, It refers to various data such as specification data relating to the components of the pile body 11 such as SC and past design performance data of the cast-in-place pile 10. That is, “predetermined data” means that, in the process of designing the cast-in-place pile 10, the optimum value of the lap length L of the joint portion 13 is obtained based on the bending moment acting on the joint portion 13, and the specification is It refers to various data necessary to determine and is used to determine the pile type.
設定部112は、設計システム100で場所打ち杭10を設計する過程において、場所打ち杭10の設計に係る所定のデータに基づいて、継手部13の長さLの最適値を求めるために、継手部13に作用させる曲げモーメント等を設定する機能を有する。本実施形態では、設定部112は、継手部13における曲げモーメントを設定する曲げモーメント設定部としての機能と、継手部13におけるせん断力を設定するせん断力設定部としての機能を有する。 In the process of designing the cast-in-place pile 10 with the design system 100, the setting unit 112 is configured to obtain an optimum value of the length L of the joint portion 13 based on predetermined data related to the design of the cast-in-place pile 10. It has a function of setting a bending moment or the like to be applied to the portion 13. In the present embodiment, the setting unit 112 has a function as a bending moment setting unit that sets a bending moment in the joint part 13 and a function as a shearing force setting part that sets a shearing force in the joint part 13.
本実施形態では、設定部112は、曲げモーメント設定部として、場所打ち杭10の杭上部に作用する水平荷重により生じる曲げモーメントによって、継手部13の区間における鋼管18の内周面と内部鉄筋コンクリート部分15との間で発生する圧縮応力と、この圧縮応力と反対方向に作用する鋼管18の引張応力との釣合い関係式を算出する機能を有する。また、設定部112は、曲げモーメント設定部として、圧縮応力及び引張応力と、曲げモーメントによって継手部区間の鋼管18の内周面に作用する集中荷重との関係式をそれぞれ算出する機能と、これらの算出された関係式に基づいて、圧縮応力及び引張応力をそれぞれ算出する機能と、を有する。 In this embodiment, the setting part 112 is the bending moment setting part, and the inner peripheral surface of the steel pipe 18 and the internal reinforced concrete part in the section of the joint part 13 by a bending moment generated by a horizontal load acting on the pile upper part of the cast-in-place pile 10. 15 has a function of calculating a balanced relational expression between the compressive stress generated between the steel pipe 18 and the tensile stress of the steel pipe 18 acting in the opposite direction to the compressive stress. The setting unit 112 functions as a bending moment setting unit to calculate a relational expression between a compressive stress and a tensile stress and a concentrated load acting on the inner peripheral surface of the steel pipe 18 in the joint section by the bending moment, And a function of calculating compressive stress and tensile stress based on the calculated relational expression.
さらに、本実施形態では、設定部112は、せん断力設定部として、曲げモーメントによって継手部13に作用するせん断力と、略水平方向の荷重によって継手部13に作用するせん断力の合計となる総せん断力を算出する機能を有する。また、設定部112は、せん断力設定部として、少なくともせん断補強筋の径、材質、ピッチを含む継手部13の仕様を設定する機能と、かかる仕様における継手部13の内部鉄筋コンクリート部分15のせん断耐力及び継手部13の鋼管18のせん断耐力をそれぞれ算定する機能を有する。 Further, in the present embodiment, the setting unit 112 is a total shearing force setting unit that is a total of a shearing force acting on the joint part 13 due to a bending moment and a shearing force acting on the joint part 13 due to a load in a substantially horizontal direction. Has the function of calculating the shear force. The setting unit 112 functions as a shear force setting unit to set the specifications of the joint part 13 including at least the diameter, material, and pitch of the shear reinforcement, and the shear strength of the internal reinforced concrete portion 15 of the joint part 13 in such specifications. And the function of calculating the shear strength of the steel pipe 18 of the joint portion 13.
判定部114は、設計システム100で場所打ち杭10を設計する過程において、場所打ち杭10の設計に係る所定のデータに基づいて設定された各種データの妥当性を判定する機能を有する。本実施形態では、判定部114は、少なくとも設定部112で設定した曲げモーメントに対する継手部13の設計値の妥当性を検討する曲げモーメント判定部としての機能を有する。具体的には、判定部114は、曲げモーメント判定部として、曲げモーメントによって継手部13の鋼管内面に作用する圧縮応力と、この圧縮応力と反対方向に作用する鋼管18の引張応力がそれぞれ所定の許容値の範囲内にあるか否かを検討する。 The determination unit 114 has a function of determining validity of various data set based on predetermined data related to the design of the cast-in-place pile 10 in the process of designing the cast-in-place pile 10 with the design system 100. In the present embodiment, the determination unit 114 has a function as a bending moment determination unit that examines the validity of the design value of the joint portion 13 with respect to at least the bending moment set by the setting unit 112. Specifically, as the bending moment determination unit, the determination unit 114 has a predetermined compressive stress acting on the inner surface of the steel pipe of the joint portion 13 due to the bending moment and a tensile stress of the steel pipe 18 acting in a direction opposite to the compressive stress. Consider whether it is within the allowable range.
また、判定部114は、継手部13における鋼管部分12及び内部鉄筋コンクリート部分15のせん断力に対する継手部13の設計値の妥当性を検討するせん断力判定部としての機能を有する。具体的には、判定部114は、せん断力判定部として、総せん断力が継手部13の内部鉄筋コンクリート部分15のせん断耐力の許容範囲内か否かを検討する機能と、総せん断力が継手部13の鋼管18のせん断耐力の許容範囲内か否かを検討する機能とを有する。 Further, the determination unit 114 has a function as a shear force determination unit that examines the validity of the design value of the joint unit 13 with respect to the shear force of the steel pipe portion 12 and the internal reinforced concrete portion 15 in the joint portion 13. Specifically, the determination unit 114 functions as a shear force determination unit to examine whether or not the total shear force is within the allowable range of the shear strength of the internal reinforced concrete portion 15 of the joint portion 13, and the total shear force is the joint portion. It has a function of examining whether or not the 13 steel pipes 18 are within the allowable range of the shear strength.
決定部116は、場所打ち杭10の設計に係る所定のデータに基づいて設定された各種データの最適値を決定する機能を有する。本実施形態では、決定部116は、判定部114での判定結果に基づいて、継手部13の仕様を決定する機能を有する。具体的には、決定部116は、シミュレーションでラップ長さL等の仕様を選定した継手部13に曲げモーメントを作用させた際に、発生応力等が許容値の範囲内であったら、当該ラップ長さLを有する継手部13の仕様に決定する。 The determination unit 116 has a function of determining optimum values of various data set based on predetermined data relating to the design of the cast-in-place pile 10. In the present embodiment, the determination unit 116 has a function of determining the specification of the joint unit 13 based on the determination result of the determination unit 114. Specifically, when the bending stress is applied to the joint portion 13 for which the specification such as the lap length L is selected in the simulation, the determining unit 116 determines that the generated lap is within the allowable range. The specification of the joint portion 13 having the length L is determined.
入力部120は、場所打ち杭10の設計に係る所定のデータ等の各種データを入力する機能を有し、例えばマウスやキーボード、タッチパネル等が用いられる。本実施形態では、入力部120により、例えば、設定部112、判定部114、決定部116を作動させる際の文字や各種データの入力が行われる。 The input unit 120 has a function of inputting various data such as predetermined data related to the design of the cast-in-place pile 10, and for example, a mouse, a keyboard, a touch panel, or the like is used. In the present embodiment, the input unit 120 inputs characters and various data when operating the setting unit 112, the determination unit 114, and the determination unit 116, for example.
また、本実施形態では、入力部120は、少なくとも場所打ち杭10の設計に係る所定のデータに基づいて、シミュレーションで継手部13に作用させる曲げモーメントやせん断力等を入力して、仕様を仮定した継手部13の設計値の妥当性を判定する際に、必要なデータ等を入力するときにも使用される。すなわち、入力部120は、記憶部102に記憶される各種データを入力する際や、継手部13のラップ長さL等の仕様を決定するための各種データを入力する際に使用される。 Moreover, in this embodiment, the input part 120 inputs the bending moment, the shear force, etc. which act on the joint part 13 by simulation based on the predetermined data concerning the design of the cast-in-place pile 10, and assumes the specification. It is also used when inputting necessary data or the like when determining the validity of the designed value of the joint portion 13. That is, the input unit 120 is used when inputting various data stored in the storage unit 102 or when inputting various data for determining specifications such as the lap length L of the joint unit 13.
出力部122は、CPU110による演算結果やデータベースとなる記憶部102の情報等を出力する機能を有する。出力部122としては、例えば、表示モニタ等が用いられる。本実施形態では、出力部122により、例えば、設定部112、判定部114、決定部116を作動させる際の画面表示が行われる。 The output unit 122 has a function of outputting a calculation result by the CPU 110, information on the storage unit 102 serving as a database, and the like. For example, a display monitor or the like is used as the output unit 122. In the present embodiment, the output unit 122 performs screen display when the setting unit 112, the determination unit 114, and the determination unit 116 are operated, for example.
記憶媒体104は、コンピュータ101により読み取り可能な媒体であり、プログラムやデータ等を格納する機能を有する。また、当該記憶媒体104の機能は、光ディスク(CD、DVD)、HDD、或いはUSBメモリ等の各種メモリ等により実現できる。記憶媒体104には、本実施形態の設計システム100の各構成要素の機能を実現させるための設計プログラムが、コンピュータ101で読み取り可能に記憶されている。 The storage medium 104 is a medium readable by the computer 101 and has a function of storing programs, data, and the like. The function of the storage medium 104 can be realized by various memories such as an optical disk (CD, DVD), HDD, or USB memory. The storage medium 104 stores a design program for realizing the function of each component of the design system 100 of the present embodiment so that the computer 101 can read it.
このため、当該設計プログラムによって、本実施形態に係る場所打ち杭10の設計方法における各工程を、当該設計システム100の各構成要素の機能を実現させることによって実行させるようになる。なお、当該設計プログラムにより実行される本実施形態に係る場所打ち杭10の設計方法の詳細については、後述する。 For this reason, each process in the design method of the cast-in-place pile 10 which concerns on this embodiment by the said design program comes to be performed by implement | achieving the function of each component of the said design system 100. FIG. In addition, the detail of the design method of the cast-in-place pile 10 based on this embodiment performed by the said design program is mentioned later.
このように、本実施形態の設計システム100によれば、場所打ち杭10の設計に係る所定のデータに基づいて、継手部13のラップ長さL等の設計値を設定してから、その設定値における継手部13の曲げモーメントとせん断力に対する妥当性を検討・判定して、最終的な継手部13を当該設計値の仕様に決定できる。このため、杭条件や施工条件等の場所打ち杭10が施工される所定の条件データに基づいて、好適なラップ長さLを有する継手部13の仕様を効率的に設計できる。 As described above, according to the design system 100 of the present embodiment, after setting design values such as the lap length L of the joint portion 13 based on predetermined data relating to the design of the cast-in-place pile 10, the setting is performed. The final joint part 13 can be determined as the design value by examining and determining the appropriateness of the joint part 13 with respect to the bending moment and the shearing force. For this reason, the specification of the joint part 13 having a suitable wrap length L can be efficiently designed based on predetermined condition data on which the cast-in-place pile 10 such as the pile condition and the construction condition is constructed.
このため、継手部13を設計する際に、オーバースペックとならないようなラップ長さLを確保する継手部13を確実に設計できるようになる。また、鋼管巻き部分が必要とする曲げモーメントに応じて、鋼管18の仕様設定や鋼管18の内部構造部分20の仕様設定に加えて、鋼管18のラップ長さLを適正値に設定できるので、より経済的な杭頭部鋼管巻き場所打ち杭10を設計することができる。 For this reason, when the joint part 13 is designed, the joint part 13 that secures the lap length L so as not to be over-specific can be reliably designed. In addition to the specification setting of the steel pipe 18 and the specification setting of the internal structure part 20 of the steel pipe 18 according to the bending moment required by the steel pipe winding part, the wrap length L of the steel pipe 18 can be set to an appropriate value. A more economical pile head steel tube winding cast-in-place pile 10 can be designed.
次に、本発明の一実施形態に係る場所打ち杭の設計方法について、図面を使用しながら説明する。図3は、本発明の一実施形態に係る場所打ち杭の設計方法の概略を示すフロー図である。 Next, a method for designing a cast-in-place pile according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a flowchart showing an outline of a method for designing a cast-in-place pile according to an embodiment of the present invention.
本実施形態に係る場所打ち杭10の設計方法は、継手部13のラップ長さL等の設計値の妥当性を判定してから、当該設計値が妥当である場合に、継手部13をその設計値の仕様に決定することに主眼を置いている。 In the design method of the cast-in-place pile 10 according to the present embodiment, the validity of the design value such as the lap length L of the joint portion 13 is determined. The focus is on determining the design value specifications.
本実施形態では、まず、場所打ち杭10の設計方法に係る所定のデータを用いて、設計外力を算出する(工程S101)。具体的には、当該設計外力として、設計用水平力、常時軸力NL、変動軸力NE、地震時軸力の最小値NL−E、地震時軸力の最大値NL+Eをそれぞれ算出する。なお、地震時軸力の最小値NL−Eとは、常時軸力NLと変動軸力NEとの差(NL−NE)であり、地震時軸力の最大値NL+Eとは、常時軸力NLと変動軸力NEとの和(NL+NE)である。 In the present embodiment, first, a design external force is calculated using predetermined data relating to the design method of the cast-in-place pile 10 (step S101). Specifically, the design horizontal force, normal axial force N L , fluctuating axial force N E , earthquake axial force minimum value N L−E , and earthquake axial force maximum value N L + E are included as the design external force. calculate. Note that the minimum value N L-E Seismic axial force is the difference always the axial force N L and variable axial force N E (N L -N E) , the maximum value N L + E Seismic axial force Is the sum (N L + N E ) of the constant axial force N L and the variable axial force N E.
次に、設計する場所打ち杭10の施工場所における地質データ等の地盤情報を入力する(工程S102)。図3に示すフロー図では、工程S101の後に本工程S102が行われているが、これらの工程S101、S102を同時に行っても、工程S102を工程S101より先に行ってもよい。 Next, ground information such as geological data at the construction site of the cast-in-place pile 10 to be designed is input (step S102). In the flowchart shown in FIG. 3, the present step S102 is performed after the step S101. However, these steps S101 and S102 may be performed simultaneously or the step S102 may be performed before the step S101.
設計外力の算出と地盤情報の入力が終了したら、次に、施工方法、先端部杭径、杭長等の場所打ち杭10の設計を行う際における設計初期条件の選定を行う(工程S103)。具体的には、場所打ち杭10を施工する地盤から決まる支持力と引抜抵抗力の計算を行うことによって、当該条件の選定を行う。 When the calculation of the design external force and the input of ground information are completed, the initial design conditions for designing the cast-in-place pile 10 such as the construction method, the tip pile diameter, and the pile length are selected (step S103). Specifically, the conditions are selected by calculating the supporting force and the pulling resistance determined from the ground on which the cast-in-place pile 10 is constructed.
設計初期条件の選定が終了したら、次に、鉄筋コンクリート部14の杭径、鉄筋径、鉄筋本数、鉄筋配置直径、鉄筋材質、コンクリート強度等の仕様選定を行う(工程S104)。具体的には、杭体11から決まる圧縮耐力及び引張耐力の計算によって当該仕様選定を行う。 When the selection of design initial conditions is completed, specifications such as pile diameter, reinforcing bar diameter, number of reinforcing bars, reinforcing bar arrangement diameter, reinforcing bar material, and concrete strength of the reinforced concrete portion 14 are then selected (step S104). Specifically, the specification is selected by calculating the compression strength and tensile strength determined from the pile body 11.
鉄筋コンクリート部14の仕様を選定したら、次に、鋼管コンクリート部12の仕様選定を行う(工程S105)。具体的には、鋼管巻き部分の仕様をSRCタイプにするか、SCタイプにするかの選定や、杭径、鋼管材質、鋼管長、鋼管板厚、コンクリート強度、鉄筋径、鉄筋本数、鉄筋配置直径、鉄筋材質等の仕様の選定を行う。 If the specification of the reinforced concrete part 14 is selected, next, the specification of the steel pipe concrete part 12 will be selected (process S105). Specifically, the selection of the steel tube winding part to be SRC type or SC type, pile diameter, steel pipe material, steel pipe length, steel pipe plate thickness, concrete strength, reinforcing bar diameter, number of reinforcing bars, reinforcing bar arrangement Select specifications such as diameter and rebar material.
そして、鋼管巻き部分の仕様を選定したら、次に、場所打ち杭10の施工場所における杭本数、杭配置を設定する(工程S106)。 And if the specification of a steel pipe winding part is selected, the number of piles and pile arrangement | positioning in the construction place of the cast-in-place pile 10 will be set next (process S106).
次に、工程S101で算出した設計用水平力及び工程S102で入力した地盤情報を用いてシミュレーションを行い、杭体11の鋼管コンクリート部12に発生する曲げモーメントとせん断力の検討を行う(工程S107)。具体的には、設計用水平力によって鋼管コンクリート部12の上部において発生する曲げモーメントとせん断力に対する妥当性のチェックをそれぞれ行う。なお、曲げモーメント及びせん断力を検討する工程S107の詳細な説明については、後述する。 Next, a simulation is performed using the horizontal force for design calculated in step S101 and the ground information input in step S102, and the bending moment and shear force generated in the steel pipe concrete portion 12 of the pile body 11 are examined (step S107). ). Specifically, the validity of the bending moment and the shearing force generated in the upper part of the steel pipe concrete part 12 by the horizontal force for design is checked. A detailed description of the step S107 for examining the bending moment and the shearing force will be described later.
鋼管コンクリート部12の曲げモーメント及びせん断力を検討したら、次に、鋼管コンクリート部12の下部、すなわち継手部13の曲げモーメントの検討を行う(工程S108)。具体的には、継手部13のラップ長さL等の設計値がシミュレーションにより発生させた曲げモーメントに対して妥当な値であるか否かのチェックを行う。なお、継手部13の曲げモーメントを検討する工程S108の詳細な説明については、後述する。 If the bending moment and the shearing force of the steel pipe concrete part 12 are examined, next, the lower part of the steel pipe concrete part 12, that is, the bending moment of the joint part 13 is examined (step S108). Specifically, it is checked whether or not the design value such as the lap length L of the joint portion 13 is an appropriate value for the bending moment generated by the simulation. In addition, detailed description of process S108 which considers the bending moment of the joint part 13 is mentioned later.
継手部13の曲げモーメントを検討したら、次に、継手部13のせん断力の検討を行う(工程S109)。具体的には、継手部13の設計値がシミュレーションにより発生させたせん断力に対して妥当な値であるか否かのチェックを行う。なお、継手部13のせん断力を検討する工程S109の詳細な説明については、後述する。 If the bending moment of the joint part 13 is examined, next, the shearing force of the joint part 13 is examined (step S109). Specifically, it is checked whether or not the design value of the joint portion 13 is an appropriate value for the shearing force generated by the simulation. In addition, detailed description of process S109 which considers the shearing force of the joint part 13 is mentioned later.
次に、継手部13の設計値に対する曲げモーメント及びせん断力の許容値に対する発生値の割合を示す検定比の妥当性を検討する(工程S110)。具体的には、曲げモーメント検討工程S108に含まれる許容値検討工程S108−8(図7参照)、せん断力検討工程S109に含まれる内部鉄筋コンクリート部分せん断力検討工程S109−4(図8参照)及び鋼管せん断力検討工程S109−5(図8参照)のうち、これら工程における許容値に対する算出値の割合を示す検定比が最大となる工程を検出して、当該工程における検定比の妥当性を検討する。 Next, the validity of the test ratio indicating the ratio of the generated value to the allowable value of the bending moment and the shearing force with respect to the design value of the joint portion 13 is examined (step S110). Specifically, an allowable value examination step S108-8 (see FIG. 7) included in the bending moment examination step S108, an internal reinforced concrete partial shear force examination step S109-4 (see FIG. 8) included in the shear force examination step S109, and Of the steel pipe shearing force examination step S109-5 (see FIG. 8), the step where the test ratio indicating the ratio of the calculated value to the allowable value in these steps is maximized is detected, and the validity of the test ratio in this step is examined. To do.
検定比検討工程S110において、許容値検討工程S108−8における検定比が最大であり、かつ、当該検定比が適正でないと判定された場合には、工程S108−2に戻って、継手部13のラップ長さLの仕様の選定からやり直すか、工程S105に戻って鋼管コンクリート部12の仕様の選定からやり直す。 In the test ratio examination step S110, when it is determined that the test ratio in the allowable value examination step S108-8 is the maximum and the test ratio is not appropriate, the process returns to step S108-2 and the joint portion 13 The process starts again from the selection of the specification of the wrap length L, or returns to step S105 and starts again from the selection of the specification of the steel pipe concrete portion 12.
また、内部鉄筋コンクリート部分せん断力検討工程S109−4における検定比が最大であり、かつ、当該検定比が適正でないと判定された場合には、工程S109−2に戻って継手部13の内部鉄筋コンクリート部分15のせん断補強筋の径や材質、ピッチ等の仕様の選定からやり直すか、曲げモーメント検討工程S108に含まれる工程S108−2(図7参照)に戻って、継手部13のラップ長さLの仕様の選定からやり直すか、工程S105に戻って鋼管巻き部分の仕様の選定からやり直す。 If the verification ratio in the internal reinforced concrete partial shear force examination step S109-4 is the maximum and it is determined that the verification ratio is not appropriate, the process returns to step S109-2 to return the internal reinforced concrete portion of the joint 13 From the selection of specifications such as the diameter, material, and pitch of the 15 shear reinforcement bars, the process returns to step S108-2 (see FIG. 7) included in the bending moment examination step S108, and the lap length L of the joint portion 13 is set. The process starts again from the specification selection, or returns to step S105 and restarts from the selection of the specifications of the steel pipe winding portion.
さらに、鋼管せん断力検討工程S109−5における検定比が最大であり、かつ、当該検定比が適正でないと判定された場合には、工程S108−2に戻って、継手部13のラップ長さLの仕様の選定からやり直すか、工程S105に戻って鋼管巻き部分の仕様の選定からやり直す。このように、継手部13の設計に用いる各データの妥当性を踏まえた上で、継手部13の設計をより好適な工程からやり直せるので、場所打ち杭10の設計を効率的に行えるようになる。 Furthermore, when the test ratio in the steel pipe shear force examination step S109-5 is the maximum and it is determined that the test ratio is not appropriate, the process returns to step S108-2 and the lap length L of the joint portion 13 is determined. Or restart from the selection of the specifications for the steel pipe winding part. As described above, the design of the cast-in-place pile 10 can be efficiently performed because the design of the joint portion 13 can be redone from a more suitable process in consideration of the validity of each data used for the design of the joint portion 13. .
検定比の検討が終了したら、次に、沈下に対する検討を行う(工程S111)。具体的には、場所打ち杭10の施工場所における杭体11の沈下条件をシミュレーション等によって行う。本工程S111で沈下条件が妥当でないと判定された場合には、より好適な沈下条件を確保するために、図3に示すように、工程S103に戻って設計初期条件の選定からやり直す。 After the examination of the examination ratio is completed, the examination for subsidence is performed (step S111). Specifically, the settlement condition of the pile body 11 at the construction site of the cast-in-place pile 10 is performed by simulation or the like. If it is determined in this step S111 that the subsidence conditions are not appropriate, as shown in FIG. 3, the process returns to step S103 and starts again from the selection of the design initial conditions in order to secure a more preferable subsidence condition.
沈下に対する検討が終了したら、次に、杭頭部に係る杭頭接合部、パイルキャップ、基礎梁の最終検討を行ってから(工程S112)、杭本数、杭配置、杭仕様等の杭条件の最終決定をする(工程S113)。そして、本実施形態に係る場所打ち杭10の設計方法による設計が完了する。 After the examination for settlement, the pile head joints, pile caps, and foundation beams related to the pile head are finally examined (step S112), and then the pile conditions such as the number of piles, pile arrangement, pile specifications, etc. A final decision is made (step S113). And the design by the design method of the cast-in-place pile 10 which concerns on this embodiment is completed.
このように、本実施形態の設計方法では、場所打ち杭10の設計に係る所定のデータに基づいて、継手部13のラップ長さLの設計値を算出してから、当該設計値に対してシミュレーションにより曲げモーメントやせん断力に対する妥当性を検討する。そして、当該曲げモーメントやせん断力に対して、継手部13のラップ長さLの設計値の妥当性が確認されたら、当該ラップ長さLをかかる設計値に決定して、このラップ長さLを有する継手部13を効率的に設計できる。 Thus, in the design method of the present embodiment, the design value of the lap length L of the joint portion 13 is calculated based on the predetermined data related to the design of the cast-in-place pile 10, and then the design value is calculated. The validity of bending moment and shear force is examined by simulation. And if the validity of the design value of the lap length L of the joint part 13 is confirmed with respect to the bending moment and the shearing force, the wrap length L is determined as the design value, and the wrap length L It is possible to efficiently design the joint portion 13 having
このため、継手部13のラップ長さLが必要以上に大きい過剰設計を未然に防いで、施工の手間やコストを低減することができる。また、地盤強度に応じて変更する杭の種類や杭径、杭長等に対して、継手部13のラップ長さLを最適値に設定できるので、場所打ち杭10の最適かつ経済的な設計と施工を行うことができる。 For this reason, the excessive design in which the lap length L of the joint part 13 is unnecessarily large can be prevented in advance, and the labor and cost of construction can be reduced. Moreover, since the lap length L of the joint part 13 can be set to an optimum value with respect to the type, pile diameter, pile length, etc. of the pile to be changed according to the ground strength, the optimum and economical design of the cast-in-place pile 10 And can be constructed.
次に、本発明の一実施形態に係る場所打ち杭の設計方法に含まれる鋼管コンクリート部12の曲げモーメント及びせん断力を検討する工程の詳細について、図面を使用しながら説明する。図4は、鋼管コンクリート部12の曲げモーメント及びせん断力を検討する工程S107の詳細を示すフロー図である。 Next, the detail of the process which examines the bending moment and shearing force of the steel pipe concrete part 12 contained in the design method of the cast-in-place pile concerning one Embodiment of this invention is demonstrated, using drawing. FIG. 4 is a flowchart showing details of step S107 for examining the bending moment and shearing force of the steel pipe concrete portion 12.
まず、工程S101で算出した設計用水平力を用いて、図4に示すように、鋼管コンクリート部12に発生する曲げモーメントを算定する(工程S107−1)。そして、次に、鋼管コンクリート部12の曲げ耐力を算定する(工程S107−2)。 First, as shown in FIG. 4, the bending moment generated in the steel pipe concrete part 12 is calculated using the design horizontal force calculated in step S101 (step S107-1). Next, the bending strength of the steel pipe concrete portion 12 is calculated (step S107-2).
なお、本実施形態では、曲げ応力算定工程S107−1の後に曲げ耐力算定工程S107−2が行われているが、これらの工程S107−1、S107−2を同時に行っても、工程S107−2を工程S107−1より先に行ってもよい。 In this embodiment, the bending strength calculation step S107-2 is performed after the bending stress calculation step S107-1. However, even if these steps S107-1 and S107-2 are performed simultaneously, the step S107-2 is performed. May be performed prior to step S107-1.
次に、工程S107−1で算出した曲げモーメントに対する検討を行う(工程S107−3)。具体的には、工程S107−3では、工程S107−2で算出した曲げ耐力に対する曲げモーメントの妥当性を検討する。本工程S107−3で曲げ耐力に対して曲げモーメントが妥当な大きさでないと判定された場合には、より好適な曲げ耐力を確保するために、図4に示すように、工程S105に戻って鋼管巻き部分の仕様の選定からやり直す。 Next, the bending moment calculated in step S107-1 is examined (step S107-3). Specifically, in step S107-3, the validity of the bending moment with respect to the bending strength calculated in step S107-2 is examined. If it is determined in this step S107-3 that the bending moment is not an appropriate magnitude with respect to the bending strength, the process returns to step S105 as shown in FIG. 4 in order to secure a more favorable bending strength. Redo from selection of specifications for steel pipe winding part.
工程107−3で曲げ耐力に対して曲げモーメントが妥当な大きさと判定されたら、次に、設計用水平力によって鋼管コンクリート部12に発生するせん断力を算定し(工程S107−4)、続いて鋼管コンクリート部12のせん断耐力を算定する(工程107−5)。なお、これらのせん断力とせん断耐力は、順次に算定しても、同時に算定してもよい。 If it is determined in Step 107-3 that the bending moment is appropriate for the bending strength, then the shear force generated in the steel pipe concrete portion 12 by the horizontal force for design is calculated (Step S107-4). The shear strength of the steel pipe concrete part 12 is calculated (step 107-5). These shear force and shear strength may be calculated sequentially or simultaneously.
そして、鋼管コンクリート部12におけるせん断力とせん断耐力を算定したら、次に、せん断力に対する検討を行う(工程S107−6)。具体的には、せん断耐力に対して、せん断力が妥当な大きさであるかの検討が行われる。本工程S107−6でせん断耐力に対してせん断力が妥当な大きさでないと判定された場合には、より好適なせん断耐力を確保するために、図4に示すように、工程S105に戻って鋼管巻き部分の仕様の選定からやり直す。このようなフローを経ることによって、鋼管コンクリート部12の曲げモーメント及びせん断力の妥当性をチェックしながら、効率的に場所打ち杭10を設計することができる。 And if the shear force and shear strength in the steel pipe concrete part 12 are calculated, next, examination with respect to a shear force will be performed (process S107-6). Specifically, it is examined whether the shear force is an appropriate magnitude with respect to the shear strength. If it is determined in this step S107-6 that the shear force is not an appropriate magnitude with respect to the shear strength, the process returns to step S105 as shown in FIG. 4 in order to secure a more suitable shear strength. Redo from selection of specifications for steel pipe winding part. By passing through such a flow, the cast-in-place pile 10 can be efficiently designed while checking the validity of the bending moment and shearing force of the steel pipe concrete part 12.
次に、本発明の一実施形態に係る場所打ち杭の設計方法の詳細について、図面を使用しながら説明する。図5(A)は、継手部13の近傍を拡大した模式図を示し、図5(B)は、当該模式図における曲げモーメント図を示し、図5(C)は、当該模式図におけるせん断力図を示す。また、図6(A)は、図5(A)におけるA部・B部とした部分の杭軸直交方向の断面図を示し、図6(B)は、図6(A)におけるA部の鋼管の上半分だけを取り出した断面図を示し、図6(C)は、圧縮応力と引張応力の関係式を求めるための説明図を示す。 Next, details of the design method of the cast-in-place pile according to one embodiment of the present invention will be described using the drawings. 5A shows a schematic diagram in which the vicinity of the joint portion 13 is enlarged, FIG. 5B shows a bending moment diagram in the schematic diagram, and FIG. 5C shows a shear force in the schematic diagram. The figure is shown. 6A shows a cross-sectional view in the direction perpendicular to the pile axis of the part A and B in FIG. 5A, and FIG. 6B shows the A part in FIG. 6A. A cross-sectional view showing only the upper half of the steel pipe is shown, and FIG. 6C is an explanatory diagram for obtaining a relational expression between the compressive stress and the tensile stress.
本発明者は、前述した本発明の目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、継手部13に曲げモーメントが作用すると、継手部13の区間の鋼管18の下部18bと継手部13の区間の内部鉄筋コンクリート部分15との間に梃子作用が生じて、鋼管18の下部18bの内面に作用する圧縮応力によって、鋼管コンクリート部12から鉄筋コンクリート部14に応力伝達がなされることに着眼して、最適値となるラップ長さLの仕様を有する継手部13の設計方法を見出した。 As a result of intensive studies in order to achieve the above-described object of the present invention, the present inventor, when a bending moment acts on the joint portion 13, the lower portion 18 b of the steel pipe 18 in the section of the joint portion 13 and the section of the joint portion 13. In view of the fact that a lever action occurs between the inner reinforced concrete portion 15 and the stress is transmitted from the steel pipe concrete portion 12 to the reinforced concrete portion 14 due to the compressive stress acting on the inner surface of the lower portion 18b of the steel pipe 18. The design method of the joint part 13 which has the specification of the lap length L used as a value was discovered.
すなわち、図5(A)乃至(C)及び図6(A)乃至(C)に示す検証結果を踏まえて、図7に示す継手部13の曲げモーメント検討工程S108の詳細フローと、図8に示す継手部13のせん断力検討工程S109の詳細フローを見出した。以下では、まず、継手部13の曲げモーメント検討工程S108の詳細フローについて説明し、次に、継手部13のせん断力検討工程S109の詳細フローについて説明する。 That is, based on the verification results shown in FIGS. 5 (A) to (C) and FIGS. 6 (A) to (C), the detailed flow of the bending moment examination step S108 of the joint portion 13 shown in FIG. The detailed flow of the shearing force examination process S109 of the joint part 13 to be shown was found. Below, the detailed flow of the bending moment examination process S108 of the joint part 13 is demonstrated first, and the detailed flow of the shearing force examination process S109 of the joint part 13 is demonstrated next.
本実施形態の場所打ち杭の設計方法は、曲げモーメント検討工程S108において、図7に示す各工程S108−1乃至S108−9を行うことによって、シミュレーションで発生させた曲げモーメントに対する継手部13のラップ長さL等の設計値の妥当性を検討することを特徴とする。 In the design method of the cast-in-place pile according to this embodiment, in the bending moment examination step S108, the steps S108-1 to S108-9 shown in FIG. It is characterized by examining the validity of design values such as length L.
まず、設計用水平力によって杭体11に発生する曲げモーメントMを算定する(工程S108−1)。具体的には、シミュレーションによって発生させた設計用水平力に対して、継手部13に発生する曲げモーメントMを算定する。 First, the bending moment M generated in the pile body 11 by the horizontal force for design is calculated (step S108-1). Specifically, the bending moment M generated in the joint portion 13 is calculated with respect to the design horizontal force generated by the simulation.
継手部13に発生する曲げモーメントMの算定が済んだら、次に継手部13の仕様を選定する(工程S108−2)。具体的には、工程S108−2では、継手部13の仕様として、継手部13の長さ、すなわち、鋼管18の下部18bと主筋16の上端部16aのラップ長さLを所望の大きさの値に仮決めする。 After the calculation of the bending moment M generated in the joint portion 13 is completed, the specification of the joint portion 13 is then selected (step S108-2). Specifically, in step S108-2, as the specification of the joint portion 13, the length of the joint portion 13, that is, the wrap length L of the lower portion 18b of the steel pipe 18 and the upper end portion 16a of the main reinforcement 16 is set to a desired size. Temporarily decide on the value.
継手部13のラップ長さLを仮決めしたら、S部とRC部からなる部材に曲げモーメントMs、Mrがそれぞれ作用した場合について、梃子作用による応力伝達に基づいて検討する。このとき、図5(A)に示すように、梃子作用により鋼管18の下部18bの内面が継手部13における内部鉄筋コンクリート部分15から受ける圧縮応力の杭軸方向の分布形状を三角形と仮定する(工程S108−3)。なお、本実施形態では、工程108−3で圧縮応力分布形状を三角形と仮定しているが、当該圧縮応力分布形状を四角形や台形等の他の形状として、次工程以降の検討を行うようにしてもよい。 If the lap length L of the joint part 13 is tentatively determined, the case where the bending moments Ms and Mr act on the members composed of the S part and the RC part will be examined based on the stress transmission due to the lever action. At this time, as shown in FIG. 5A, it is assumed that the distribution shape in the pile axial direction of the compressive stress that the inner surface of the lower portion 18b of the steel pipe 18 receives from the internal reinforced concrete portion 15 in the joint portion 13 by lever action (process) S108-3). In this embodiment, the compression stress distribution shape is assumed to be a triangle in step 108-3. However, the compression stress distribution shape is assumed to be another shape such as a quadrangle or a trapezoid, and the subsequent steps are considered. May be.
圧縮応力の分布形状を仮決めしたら、次に、継手部13の長さとなる鋼管8の下部18bと主筋16の上端部16aのラップ長さをLとして、圧縮応力σcを圧縮応力分布の重心位置に作用する集中荷重Qに置き換える(工程S108−4)。本実施形態では、圧縮応力σcを圧縮応力分布の重心位置に作用する集中荷重Qに置き換えることによって、図5(A)に示すように、梃子作用の応力中心間距離が2L/3となる。 Once the distribution shape of the compressive stress is tentatively determined, the lap length of the lower portion 18b of the steel pipe 8 and the upper end portion 16a of the main reinforcing bar 16 is set to L, and the compressive stress σc is the center of gravity of the compressive stress distribution. It replaces with concentrated load Q which acts on (step S108-4). In this embodiment, by replacing the compressive stress σc with the concentrated load Q acting on the center of gravity of the compressive stress distribution, the stress center distance of the lever action becomes 2L / 3 as shown in FIG.
集中荷重Qを求めたら、次に、曲げモーメントMと集中荷重Qとの関係を検討する(工程S108−5)。このとき、集中荷重Qと曲げモーメントMとの関係は、下記の式(1)で示され、また、式(1)からS部に作用する集中荷重QsとRC部に作用する集中荷重Qrとの関係が下記の式(2)で示される。 After obtaining the concentrated load Q, next, the relationship between the bending moment M and the concentrated load Q is examined (step S108-5). At this time, the relationship between the concentrated load Q and the bending moment M is expressed by the following equation (1), and from the equation (1), the concentrated load Qs acting on the S portion and the concentrated load Qr acting on the RC portion are: Is represented by the following formula (2).
また、曲げモーメント図とせん断力図は、それぞれ図5(B)、図5(C)に示すようになる。杭体11に作用している曲げモーメントMは、図5(B)に示すように、杭体11の全体として見ると、杭軸方向で一定であるが、継手部13の区間では、S部の負担曲げモーメントMsとRC部の負担曲げモーメントMrのそれぞれに、杭軸方向に曲げモーメント勾配がある。このため、図5(C)に示すように、継手部13の区間では、鋼管18の下部18bと内部鉄筋コンクリート部分15にせん断力Qs、Qrがそれぞれ生じる。 Also, the bending moment diagram and the shear force diagram are as shown in FIGS. 5B and 5C, respectively. As shown in FIG. 5 (B), the bending moment M acting on the pile body 11 is constant in the pile axis direction when viewed as the whole pile body 11, but in the section of the joint portion 13, the S portion There is a bending moment gradient in the pile axis direction in each of the bending bending moment Ms and the bending bending moment Mr of the RC portion. For this reason, as shown in FIG. 5C, in the section of the joint portion 13, shear forces Qs and Qr are generated in the lower portion 18 b of the steel pipe 18 and the internal reinforced concrete portion 15, respectively.
そして、鋼管18の下部18bの内面に作用する圧縮応力について検討する。図6(A)に示すように、鋼管18の下部18bのA部の内面の上半分には、上向き矢印で示されるように、圧縮応力が上向きに作用しており、鋼管18の下部18bのB部の内面の下半分には、下向き矢印で示されるように、圧縮応力が下向きに作用している。次に、図6(B)に示すように、鋼管18の下部18bの内面に作用する圧縮応力σcと、鋼管18の下部18bの円周方向に発生する引張応力σtとの釣合を考える。その際に、圧縮応力σcを求めるために、図6(C)に示すように、鋼管18の内半径をr、鋼管18の板厚をt、微小な斜線部分の中心角をdφとすると、図6(C)に示す斜線部分に加わる力がσc・rdφとなる。この力の円周方向分力を合計して、圧縮応力σcと引張応力σtの釣合を検討すると(釣合検討工程S108−6)、下記の式(3)の関係式が得られる。 And the compressive stress which acts on the inner surface of the lower part 18b of the steel pipe 18 is examined. As shown in FIG. 6 (A), the upper half of the inner surface of the portion A of the lower portion 18b of the steel pipe 18 has a compressive stress acting upward as indicated by an upward arrow. As shown by the downward arrow, a compressive stress acts downward on the lower half of the inner surface of part B. Next, as shown in FIG. 6B, a balance between the compressive stress σc acting on the inner surface of the lower portion 18b of the steel pipe 18 and the tensile stress σt generated in the circumferential direction of the lower portion 18b of the steel pipe 18 will be considered. At that time, in order to obtain the compressive stress σc, as shown in FIG. 6C, if the inner radius of the steel pipe 18 is r, the plate thickness of the steel pipe 18 is t, and the central angle of the minute hatched portion is dφ, The force applied to the shaded portion shown in FIG. 6C is σc · rdφ. By summing up the circumferential component of this force and examining the balance between the compressive stress σc and the tensile stress σt (balance examination step S108-6), the following relational expression (3) is obtained.
上記の式(3)にA部の杭軸方向の長さL/2と圧縮応力が三角形分布であるための係数1/2を乗じると、下記の式(4)に示すように、集中荷重Qが得られる。 Multiplying the above formula (3) by the length L / 2 of the part A in the pile axis direction and a factor 1/2 for compressive stress having a triangular distribution, as shown in the following formula (4), the concentrated load Q is obtained.
かかる式(4)から、圧縮応力σc及び引張応力σtと集中荷重Qとの間には、下記の式(4)´の関係式が得られるので、当該関係式から圧縮応力σcと引張応力σtをそれぞれ算出する(応力算出工程S108−7)。
σc =2Q/rL、σt =2Q/tL・・・・(4)´
From this formula (4), the following relational expression (4) ′ is obtained between the compressive stress σc and the tensile stress σt and the concentrated load Q. Therefore, the compressive stress σc and the tensile stress σt are obtained from the relational expression. Are respectively calculated (stress calculation step S108-7).
σc = 2Q / rL, σt = 2Q / tL (4) ′
このように、釣合検討工程S108−6では、圧縮応力σcと引張応力σtとの関係式、圧縮応力σcと集中荷重Q、及び引張応力σtと集中荷重Qの関係式をそれぞれ算出してから、継手部13に曲げモーメントが作用した際に鋼管18の下部18bの内面と内部鉄筋コンクリート部分15との間で発生する圧縮応力σcと鋼管18の円周方向に発生する引張応力σtの釣り合いを検討する。 As described above, in the balancing examination step S108-6, the relational expression between the compressive stress σc and the tensile stress σt, the relational expression between the compressive stress σc and the concentrated load Q, and the relational expression between the tensile stress σt and the concentrated load Q are calculated. The balance between the compressive stress σc generated between the inner surface of the lower portion 18b of the steel pipe 18 and the internal reinforced concrete portion 15 and the tensile stress σt generated in the circumferential direction of the steel pipe 18 when a bending moment acts on the joint portion 13 is examined. To do.
そして、応力算出工程S108−7では、曲げモーメントによって発生する圧縮応力の大きさである圧縮応力σcと引張応力の大きさである引張応力σtをそれぞれ算出する。本実施形態では、釣合検討工程S108−6によって算出された関係式となる式(4)及び式(4)´に基づいて、圧縮応力σc及び引張応力σtをそれぞれ算出する。 In the stress calculation step S108-7, a compressive stress σc, which is the magnitude of the compressive stress generated by the bending moment, and a tensile stress σt, which is the magnitude of the tensile stress, are respectively calculated. In the present embodiment, the compressive stress σc and the tensile stress σt are calculated based on the expressions (4) and (4) ′, which are relational expressions calculated in the balance examination step S108-6.
次に、継手部13に作用する曲げモーメントとして、S部側の負担曲げモーメントMsとRC部側の負担曲げモーメントMrを与えて、発生応力となる圧縮応力σcと引張応力σtが下記の式(5)及び式(6)の関係式を満たすことを確認する(許容値検討工程S108−8)。なお、式(5)は、めったに発生しない大地震発生時等を想定した終局設計時に用いる式を示し、式(6)は、日常的に発生する軽度な地震発生時等を想定した短期設計時に用いる式を示す。また、式(5)及び式(6)において、Fsは、鋼管の基準強度を示し、Fcは、コンクリートの設計基準強度を示す。 Next, as the bending moment acting on the joint portion 13, the burden bending moment Ms on the S portion side and the burden bending moment Mr on the RC portion side are given, and the compressive stress σc and the tensile stress σt as the generated stress are expressed by the following formula ( It is confirmed that the relational expressions 5) and (6) are satisfied (allowable value examination step S108-8). Equation (5) shows the equation used for final design assuming the occurrence of rarely occurring large earthquakes, and Equation (6) is for short-term design assuming the occurrence of minor earthquakes that occur on a daily basis. The formula used is shown. Moreover, in Formula (5) and Formula (6), Fs shows the reference | standard intensity | strength of a steel pipe and Fc shows the design reference | standard intensity | strength of concrete.
許容値検討工程S108−8では、圧縮応力σcと引張応力σtがそれぞれ所定の許容値の範囲内にあるか否かを検討する。具体的には、終局設計時では、前述した式(5)の条件式に基づいて、圧縮応力σcと引張応力σtが許容値の範囲内か否かの検討が行われる。一方、短期設計時では、前述した式(6)の条件式に基づいて、圧縮応力σcと引張応力σtが許容値の範囲内か否かの検討が行われる。 In the allowable value examination step S108-8, it is examined whether or not the compressive stress σc and the tensile stress σt are within a predetermined allowable range. Specifically, at the time of final design, it is examined whether the compressive stress σc and the tensile stress σt are within the allowable range based on the conditional expression (5) described above. On the other hand, at the time of short-term design, whether or not the compressive stress σc and the tensile stress σt are within the allowable range is examined based on the conditional expression (6) described above.
工程S108−8で圧縮応力σc及び引張応力σtに対して、許容値の範囲外と判定された場合には、継手部13の仕様選定からやり直す場合に要するコストと、鋼管コンクリート部12の仕様選定からやり直す場合に要するコストを比較する(仕様選定コスト比較工程S108−9)。そして、仕様選定コスト比較工程S108−9で継手部13の仕様選定からやり直した方が安いと判定されたら、図7に示すように、工程S108−2に戻って、継手部13のラップ長さLの仕様選定からやり直す。一方、仕様選定コスト比較工程S108−9で鋼管コンクリート部12の仕様選定からやり直した方が安いと判定されたら、工程S105に戻って、鋼管コンクリート部12の仕様選定からやり直す。このようにして、継手部13の不具合を解消するための必要コストを検討した上で、より好適な工程からの設計のやり直しを行えるので、杭設計におけるトータルコストを低減できる。 If it is determined in step S108-8 that the compressive stress σc and the tensile stress σt are out of the allowable range, the cost required to start over from the specification selection of the joint portion 13 and the specification selection of the steel pipe concrete portion 12 are determined. The cost required when starting over is compared (specification selection cost comparison step S108-9). Then, if it is determined in the specification selection cost comparison step S108-9 that it is cheaper to redo the specification selection of the joint portion 13, the process returns to step S108-2 to return the lap length of the joint portion 13 as shown in FIG. Start over from L specification selection. On the other hand, if it is determined that it is cheaper to redo the specification selection of the steel pipe concrete part 12 in the specification selection cost comparison step S108-9, the process returns to the step S105 and redoes from the specification selection of the steel pipe concrete part 12. Thus, after examining the necessary cost for eliminating the malfunction of the joint part 13, it is possible to redo the design from a more suitable process, so the total cost in the pile design can be reduced.
また、本実施形態の場所打ち杭の設計方法は、せん断力検討工程S109において、図9に示す各工程S109−1乃至S109−6を行うことによって、シミュレーションで発生させた曲げモーメントによって継手部13の鋼管18の下部18bと内部鉄筋コンクリート部分15に作用するせん断力に対して、継手部13のラップ長さL等の設計値の妥当性を検討することを特徴とする。 Moreover, the design method of the cast-in-place pile of this embodiment is the joint part 13 by the bending moment generated by simulation by performing each process S109-1 thru | or S109-6 shown in FIG. The validity of design values such as the lap length L of the joint portion 13 is examined with respect to the shearing force acting on the lower portion 18b of the steel pipe 18 and the internal reinforced concrete portion 15.
前述した図5(C)で示したように、曲げモーメントMの伝達に伴って、継手部13の鋼管18の下部18bと内部鉄筋コンクリート部分15との間には、せん断力が作用する。このため、せん断力検討工程S109では、継手部13に作用する曲げモーメントMによって付加されたせん断力と、地震力によるせん断力との合計が鋼管18の下部18bと内部鉄筋コンクリート部分15の終局せん断耐力又は短期許容せん断耐力を超えないことを確認する。 As shown in FIG. 5C, a shearing force acts between the lower portion 18 b of the steel pipe 18 of the joint portion 13 and the internal reinforced concrete portion 15 as the bending moment M is transmitted. Therefore, in the shear force examination step S109, the total of the shear force applied by the bending moment M acting on the joint portion 13 and the shear force due to the seismic force is the ultimate shear strength of the lower portion 18b of the steel pipe 18 and the internal reinforced concrete portion 15. Or confirm that the short-term allowable shear strength is not exceeded.
曲げ応力検討工程S108で継手部13のラップ長さLの設計値に対する曲げモーメントMが許容値の範囲内である場合には、次に、せん断力検討工程S109において、継手部13のラップ長さLの設計値に対するせん断力の検討を行う。その際に、まず、梃子作用によってRC部に付加されたせん断力Qr及びS部に付加されたせん断力Qsと、地震力によって継手部13に作用するせん断力Qeとの総和となる総せん断力Qallを算定する(総せん断力算定工程S109−1)。すなわち、総せん断力算定工程S109−1では、継手部13に作用する曲げモーメントによって付加されるせん断力と、略水平方向の荷重によって継手部13に作用するせん断力の合計となる総せん断力を算定する。 When the bending moment M with respect to the design value of the lap length L of the joint portion 13 is within the allowable range in the bending stress examination step S108, next, in the shear force examination step S109, the lap length of the joint portion 13 is determined. Examine the shear force against the design value of L. At that time, first, the total shear force that is the sum of the shear force Qr applied to the RC portion by the lever action and the shear force Qs applied to the S portion and the shear force Qe applied to the joint portion 13 by the seismic force. Qall is calculated (total shear force calculation step S109-1). That is, in the total shearing force calculation step S109-1, the total shearing force which is the sum of the shearing force applied by the bending moment acting on the joint part 13 and the shearing force acting on the joint part 13 by the load in the substantially horizontal direction is calculated. Calculate.
総せん断力Qallを算定したら、次に、継手部13の仕様を選定する(継手部仕様選定工程S109−2)。本工程S109−2では、継手部13の仕様として、主に、せん断補強筋の径や材質、ピッチ等の仕様について選定する。すなわち、前述した工程S108−2では、継手部13の仕様として、ラップ長さLの仕様を選定しているが、本工程S109−2では、せん断力の変動因子となるせん断補強筋の径や材質、ピッチ等の仕様について選定する。 After calculating the total shearing force Qall, next, the specification of the joint part 13 is selected (joint part specification selecting step S109-2). In this step S109-2, specifications such as the diameter, material, and pitch of the shear reinforcement are mainly selected as the specifications of the joint portion 13. That is, in the above-described step S108-2, the specification of the lap length L is selected as the specification of the joint portion 13, but in this step S109-2, the diameter of the shear reinforcement that becomes the fluctuation factor of the shearing force Select materials, pitch, and other specifications.
継手部13の仕様選定が完了したら、次に、継手部13における内部鉄筋コンクリート部分15、すなわち内部RC部分のせん断耐力と鋼管18のせん断耐力を算定する(せん断耐力算定工程S109−3)。具体的には、学会基準等を参照して、鋼管18の終局せん断耐力Qus及び短期許容せん断耐力Qasと、RC部の終局せん断耐力Qur及び短期許容せん断耐力Qarを適切な値に算定する。なお、図9に示すフロー図では、総せん断力を算出する工程S109−1の後に工程S109−2、S109−3が行われているが、工程S109−1と工程S109−2及びS109−3を同時に行ってもよい。すなわち、総せん断力Qallと継手部13における内部RC部分のせん断耐力と鋼管18のせん断耐力を同時に算定してもよい。 When the specification selection of the joint portion 13 is completed, the shear strength of the internal reinforced concrete portion 15 in the joint portion 13, that is, the internal RC portion, and the shear strength of the steel pipe 18 are calculated (shear strength calculation step S109-3). Specifically, the ultimate shear strength Qus and the short-term allowable shear strength Qas of the steel pipe 18 and the ultimate shear strength Qur and the short-term allowable shear strength Qar of the RC portion are calculated to appropriate values with reference to academic standards and the like. In the flow chart shown in FIG. 9, steps S109-2 and S109-3 are performed after step S109-1 for calculating the total shear force. However, steps S109-1, S109-2 and S109-3 are performed. May be performed simultaneously. That is, the total shear force Qall, the shear strength of the internal RC portion in the joint portion 13 and the shear strength of the steel pipe 18 may be calculated simultaneously.
総せん断力Qallと内部RC部分のせん断耐力と鋼管18のせん断耐力を算出したら、次に、総せん断力Qallが許容値となる内部RC部分のせん断耐力の範囲内か否かを検討する(内部鉄筋コンクリート部分せん断力検討工程S109−4)。具体的には、終局時では、総せん断力QallがRC部の終局せん断耐力Qurより小さいか否かを検討し、短期時では、総せん断力QallがRC部の短期許容せん断耐力Qarより小さいか否かを検討する。 After calculating the total shear force Qall, the shear strength of the internal RC portion, and the shear strength of the steel pipe 18, it is next examined whether the total shear force Qall is within the allowable range of the shear strength of the internal RC portion (internal Reinforced concrete partial shear force examination step S109-4). Specifically, whether or not the total shearing force Qall is smaller than the ultimate shearing strength Qur of the RC part at the final time is examined, and whether or not the total shearing force Qall is smaller than the short-term allowable shearing capacity Qar of the RC part at the shortest time. Consider whether or not.
工程S109−4で総せん断力Qallが内部RC部分の終局せん断耐力Qur又は短期許容せん断耐力Qarの範囲内にあると判定されたら、次に、総せん断力Qallが許容値となる鋼管部分のせん断耐力の範囲内か否かを検討する(鋼管せん断力検討工程S109−5)。具体的には、終局時では、総せん断力Qallが鋼管18の終局せん断耐力Qusより小さいか否かを検討し、短期時では、総せん断力Qallが鋼管18の短期許容せん断耐力Qasより小さいか否かを検討する。 If it is determined in step S109-4 that the total shear force Qall is within the range of the ultimate shear strength Qur of the internal RC portion or the short-term allowable shear strength Qar, then the shear of the steel pipe portion where the total shear force Qall is an allowable value. It is examined whether it is within the range of proof stress (steel pipe shearing force examination step S109-5). Specifically, it is examined whether the total shearing force Qall is smaller than the ultimate shear strength Qus of the steel pipe 18 at the final time, and whether the total shearing force Qall is smaller than the short-term allowable shear strength Qas of the steel pipe 18 at a short time. Consider whether or not.
このように、本実施形態では、仮決めした継手部13の設計値における鋼管部分及び内部RC部分のせん断力も検討した上で、当該設計値が最適値であるか再確認するので、継手部13をより好適な仕様に設計することができる。 Thus, in this embodiment, since the shear force of the steel pipe part and internal RC part in the design value of the joint part 13 determined temporarily is also examined, it is reconfirmed whether the said design value is an optimal value. Can be designed to a more suitable specification.
なお、本実施形態では、工程S109−4、S109−5でそれぞれ算出値が許容値の範囲外であると判定された場合には、継手部の仕様選定からやり直した場合と、鋼管巻き部分の仕様選定からやり直した場合のコストを比較する。 In this embodiment, when it is determined in steps S109-4 and S109-5 that the calculated value is outside the range of the allowable value, when the specification is selected from the joint portion, Compare the cost of redoing specification selection.
具体的には、工程S109−4で許容値となる内部RC部分のせん断耐力の範囲内にないと判定された際には、継手部13のせん断力の変動因子となる構成要素の仕様選定からやり直した場合と、継手部13のラップ長さLの仕様選定からやり直した場合のコストを比較する(工程S109−6)。そして、継手部13のせん断力の変動因子となる構成要素の仕様選定からやり直した方が低コストと判定されたら、工程S109−2に戻って、再度、継手部13のせん断力の変動因子となる構成要素の仕様選定からやり直しを行う。 Specifically, when it is determined in step S109-4 that it is not within the range of the shear strength of the internal RC portion that is an allowable value, the specification of the component that becomes the variation factor of the shear force of the joint portion 13 is selected. A cost is compared between the case of redoing and the case of redoing from the specification selection of the lap length L of the joint part 13 (step S109-6). Then, if it is determined that the cost has been reduced from the specification selection of the constituent elements that will be the variation factor of the shear force of the joint portion 13, the process returns to step S109-2 and the variation factor of the shear force of the joint portion 13 is determined again. Redo the process from selecting the component specifications.
一方、工程S109−6で継手部13のラップ長さLの仕様選定からやり直した方が低コストと判定された場合には、次に、継手部13のラップ長さLの仕様選定からやり直した場合と、鋼管巻き部分の仕様選定からやり直した場合のコストの比較を行う。そして、コストが低いと判定された方のやり直しを行う工程(工程105又は工程S108−2)に戻る。 On the other hand, if it is determined that the cost of re-starting from the specification selection of the lap length L of the joint portion 13 in step S109-6 is lower, then the specification selection of the lap length L of the joint portion 13 is restarted. The cost of the case and the case of starting over from the specification selection of the steel pipe winding part is compared. And it returns to the process (process 105 or process S108-2) which redoes the direction determined to be low.
また、工程S109−5で許容値となる鋼管部分のせん断耐力の範囲内にないと判定された際には、継手部13のラップ長さLの仕様選定からやり直した場合と、鋼管巻き部分の仕様選定からやり直した場合のコストの比較を行う。そして、コストが低いと判定された方のやり直しを行う工程(工程105又は工程S108−2)に戻る。 Moreover, when it determines with it not being in the range of the shear strength of the steel pipe part used as an allowable value in process S109-5, when it re-dos from specification selection of the lap length L of the joint part 13, and a steel pipe winding part Compare the costs when restarting from specification selection. And it returns to the process (process 105 or process S108-2) which redoes the direction determined to be low.
このように、本実施形態では、設計した継手部13の不具合を解消するための必要コストを検討した上で、より好適な工程からの設計のやり直しを行える。このため、継手部13の設計値の妥当性を検討して、当該設計値が妥当でないと判定された際に、より好適な工程から設計をやり直せるので、継手部13のラップ長さLの最適値をより効率的に設計することができる。 Thus, in this embodiment, after examining the necessary cost for eliminating the defect of the designed joint part 13, the design can be re-designed from a more suitable process. For this reason, the validity of the design value of the joint portion 13 is examined, and when it is determined that the design value is not valid, the design can be started again from a more suitable process. The value can be designed more efficiently.
なお、上記のように本発明の各実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。 Although each embodiment of the present invention has been described in detail as described above, it is easily understood by those skilled in the art that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. It will be possible. Therefore, all such modifications are included in the scope of the present invention.
例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、場所打ち杭の設計システムの構成、及び場所打ち杭の設計方法の動作も本発明の各実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。 For example, a term described with a different term having a broader meaning or the same meaning at least once in the specification or the drawings can be replaced with the different term in any part of the specification or the drawings. Also, the configuration of the cast-in-place pile design system and the operation of the cast-in-place pile design method are not limited to those described in the embodiments of the present invention, and various modifications can be made.
10 杭頭部鋼管巻き場所打ちコンクリート杭(場所打ち杭)、11 杭体、11a 杭頭部、12 鋼管コンクリート部、13 継手部、14 鉄筋コンクリート部、15 内部鉄筋コンクリート部分、16 主筋、16a 上端部、18 鋼管、18b 下部、20 内部コンクリート(内部構造部分)、100 (場所打ち杭の)設計システム、101 コンピュータ、102 記憶部、104 記憶媒体、106 RAM、108 ROM、110 CPU(演算部)、112 設定部(曲げ応力設定部、せん断力設定部)、114 判定部(曲げ応力判定部、せん断力判定部)、116 決定部(継手部仕様決定部)、120 入力部、122 出力部、124 通信部、125 システムバス、126 インターネット、S108 曲げモーメント検討工程、S108−6 釣合検討工程、S108−7 応力算出工程、S108−8 許容値検討工程、S108−9 仕様選定コスト比較工程、S109 せん断力検討工程、S109−1 総せん断力算定工程、S109−2 継手部仕様選定工程、S109−3 せん断耐力算定工程、S109−4 内部鉄筋コンクリート部分せん断力検討工程、S109−5 鋼管せん断力検討工程、S109−6 仕様選定コスト比較工程、S110 検定比検討工程 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Pile head steel pipe winding cast-in-place concrete pile (place cast pile), 11 Pile body, 11a Pile head, 12 Steel pipe concrete part, 13 Joint part, 14 Reinforced concrete part, 15 Internal reinforced concrete part, 16 Main reinforcement, 16a Upper end part, 18 steel pipe, 18b lower part, 20 internal concrete (internal structure part), 100 (placed pile) design system, 101 computer, 102 storage unit, 104 storage medium, 106 RAM, 108 ROM, 110 CPU (calculation unit), 112 Setting unit (bending stress setting unit, shear force setting unit), 114 determination unit (bending stress determination unit, shear force determination unit), 116 determination unit (joint part specification determination unit), 120 input unit, 122 output unit, 124 communication Part, 125 system bus, 126 Internet, S108 bending moment Discussion process, S108-6 balance examination process, S108-7 stress calculation process, S108-8 tolerance examination process, S108-9 specification selection cost comparison process, S109 shear force examination process, S109-1 total shear force calculation process, S109-2 Joint part specification selection process, S109-3 Shear strength calculation process, S109-4 Internal reinforced concrete partial shear force examination process, S109-5 Steel pipe shear force examination process, S109-6 Specification selection cost comparison process, S110 Test ratio examination Process
Claims (9)
前記鉄筋コンクリート部から前記鋼管コンクリート部の内部に向けて延設された鉄筋の上端部を含む前記鉄筋コンクリート部内の内部鉄筋コンクリート部分と、前記鋼管コンクリート部の鋼管とが重複する継手部における曲げモーメントを検討する曲げモーメント検討工程を含み、
前記曲げモーメント検討工程は、
前記場所打ち杭の上部に略水平方向の荷重が作用した際に該場所打ち杭に生じる曲げモーメントによって、前記継手部区間の前記内部鉄筋コンクリート部分を介して前記継手部区間の前記鋼管の内周面と前記内部鉄筋コンクリート部分の外周面との間に作用する圧縮応力と、該圧縮応力と反対方向に作用する前記鋼管の引張応力との釣合い関係式を算出してから、前記圧縮応力及び前記引張応力と前記曲げモーメントによって前記継手部区間の前記鋼管の前記内周面に作用する集中荷重との関係式をそれぞれ算出する釣合検討工程と、
前記釣合検討工程によりそれぞれ算出された関係式に基づいて、前記圧縮応力及び前記引張応力をそれぞれ算出する応力算出工程と、
前記圧縮応力及び前記引張応力がそれぞれ所定の許容値の範囲内にあるか否かを検討する許容値検討工程と、を含むことを特徴とする場所打ち杭の設計方法。 It is a design method of a cast-in-place pile in which a reinforced concrete part and a steel pipe concrete part provided thereabove are integrated,
Examining the bending moment in the joint part where the internal reinforced concrete part in the reinforced concrete part including the upper end part of the reinforcing bar extending from the reinforced concrete part toward the inside of the steel pipe concrete part overlaps the steel pipe of the steel pipe concrete part Including the bending moment examination process,
The bending moment examination step
The inner peripheral surface of the steel pipe of the joint section through the internal reinforced concrete portion of the joint section due to a bending moment generated in the cast-in-place pile when a load in a substantially horizontal direction acts on the upper part of the cast-in-place pile. And calculating the balance relation between the compressive stress acting between the outer peripheral surface of the inner reinforced concrete portion and the tensile stress of the steel pipe acting in the opposite direction to the compressive stress, and then compressing the compressive stress and the tensile stress. And a balance examination step for calculating a relational expression between the concentrated load acting on the inner peripheral surface of the steel pipe in the joint section by the bending moment,
A stress calculating step for calculating the compressive stress and the tensile stress, respectively, based on the relational expressions calculated by the balancing examination step;
A cast-in-place pile design method comprising: a tolerance examination step for examining whether or not each of the compressive stress and the tensile stress is within a predetermined tolerance range.
前記せん断力検討工程は、
前記継手部に作用する前記曲げモーメントによって付加されるせん断力と、前記略水平方向の荷重によって前記継手部に作用するせん断力の合計となる総せん断力を算出する総せん断力算定工程と、
前記総せん断力が前記継手部の前記内部鉄筋コンクリート部分のせん断耐力の許容範囲内か否かを検討する内部鉄筋コンクリート部分せん断力検討工程と、
前記総せん断力が前記継手部の前記鋼管のせん断耐力の許容範囲内か否かを検討する鋼管せん断力検討工程と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の場所打ち杭の設計方法。 After the bending moment examination step, further includes a shear force examination step for examining the shear force in the joint part,
The shear force examination step
A total shearing force calculating step for calculating a total shearing force which is a sum of a shearing force applied by the bending moment acting on the joint part and a shearing force acting on the joint part by the load in the substantially horizontal direction;
An internal reinforced concrete partial shear force examination step for examining whether or not the total shear force is within an allowable range of shear strength of the internal reinforced concrete portion of the joint portion;
The cast-in-place pile design method according to claim 1, further comprising: a steel pipe shear force examination step for examining whether or not the total shear force is within an allowable range of the shear strength of the steel pipe of the joint portion. .
前記継手部におけるせん断補強筋の径、材質、ピッチを設定する継手部仕様設定工程と、
前記継手部仕様設定工程にて設定された仕様における前記継手部の前記内部鉄筋コンクリート部分のせん断耐力及び前記継手部の前記鋼管のせん断耐力をそれぞれ算定するせん断耐力算定工程と、を含むことを特徴とする請求項2に記載の場所打ち杭の設計方法。 The shear force examination step
Joint part specification setting process for setting the diameter, material, and pitch of the shear reinforcement in the joint part,
A shear strength calculation step for calculating a shear strength of the inner reinforced concrete portion of the joint portion and a shear strength of the steel pipe of the joint portion in the specification set in the joint portion specification setting step, respectively. The cast-in-place pile design method according to claim 2.
少なくとも前記場所打ち杭が設けられる地盤の土質データ、前記場所打ち杭の構成要素に係る仕様データ、及び前記場所打ち杭の過去の設計実績データを含む前記場所打ち杭の設計に係る所定のデータを記憶する記憶部と、
少なくとも前記所定のデータ及び前記鉄筋コンクリート部から前記鋼管コンクリート部内まで延設された鉄筋の上端部を含む前記鉄筋コンクリート部内の内部鉄筋コンクリート部分と前記鋼管コンクリート部の鋼管とが重複する継手部における曲げモーメントに基づいて、所望の前記継手部の長さの設計値を算出して、該設計値の妥当性を検討した上で前記継手部の仕様を決定する演算部と、を備え、
前記演算部は、
前記継手部における曲げモーメントを設定する曲げモーメント設定部と、
前記継手部におけるせん断力を設定するせん断力設定部と、
前記継手部における前記曲げモーメントの妥当性を検討する曲げモーメント判定部と、
前記継手部における前記鋼管及び前記内部鉄筋コンクリート部分の前記せん断力の妥当性を検討するせん断力判定部と、
少なくとも前記曲げモーメント判定部及び前記せん断力判定部の判定結果に基づいて、前記継手部の仕様を決定する継手部仕様決定部と、を備え、
前記曲げモーメント判定部は、前記曲げモーメントによって、前記長さを有する前記継手部区間の前記内部鉄筋コンクリート部分を介して前記継手部区間の前記鋼管の内周面と前記内部鉄筋コンクリート部分の外周面との間に作用する圧縮応力と、該圧縮応力と反対方向に作用する前記鋼管の引張応力との釣合い関係式を算出してから、前記圧縮応力及び前記引張応力と前記曲げモーメントによって前記継手部区間の前記鋼管の前記内周面に作用する集中荷重との関係式をそれぞれ算出してから、前記圧縮応力と前記引張応力の釣り合いを検討しながら前記圧縮応力及び前記引張応力をそれぞれ算出して、前記圧縮応力及び前記引張応力がそれぞれ所定の許容値の範囲内にあるか否かを検討する機能を有することを特徴とする場所打ち杭の設計システム。 A cast-in-place pile design system in which a reinforced concrete part and a steel pipe concrete part provided thereabove are integrated,
Predetermined data related to the design of the cast-in-place pile including at least soil soil data on which the cast-in-place pile is provided, specification data relating to components of the cast-in-place pile, and past design performance data of the cast-in-place pile A storage unit for storing;
Based on at least the predetermined data and the bending moment in the joint portion where the internal reinforced concrete portion in the reinforced concrete portion and the steel pipe of the steel pipe concrete portion overlap, including the upper end portion of the rebar extending from the reinforced concrete portion to the steel pipe concrete portion. Calculating a desired design value of the length of the joint, and considering the validity of the design value, and determining a specification of the joint,
The computing unit is
A bending moment setting part for setting a bending moment in the joint part;
A shear force setting part for setting a shear force in the joint part;
A bending moment determination unit that examines the validity of the bending moment in the joint portion;
A shear force determination unit that examines the validity of the shear force of the steel pipe and the internal reinforced concrete portion in the joint portion;
Based on at least the determination results of the bending moment determination unit and the shear force determination unit, a joint unit specification determination unit that determines the specifications of the joint unit , and
The bending moment determination unit is configured to cause an inner peripheral surface of the steel pipe in the joint section and an outer peripheral surface of the internal reinforced concrete portion through the inner reinforced concrete portion of the joint section having the length by the bending moment. After calculating a balanced relational expression between the compressive stress acting in between and the tensile stress of the steel pipe acting in the opposite direction to the compressive stress, the compressive stress, the tensile stress, and the bending moment of the joint section are calculated. After calculating a relational expression with the concentrated load acting on the inner peripheral surface of the steel pipe, calculating the compressive stress and the tensile stress while examining the balance between the compressive stress and the tensile stress, setting the place pile compressive stress and the tensile stress, respectively, wherein Rukoto which have a function to consider whether within a predetermined tolerance System.
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