JP6474753B2 - 地盤振動防止構造体の構築方法 - Google Patents
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Description
地表面あるいは地上構造物の基礎底面から高剛性構造体を含む支持地盤までの厚さD1の地盤の振動伝播性状を解析し、目標遮断周波数fと、地表面あるいは地上構造物の基礎底面から高剛性構造体を含む支持地盤までの全深さの地盤の共振周波数のうち、目標遮断周波数fに最も関係する厚さD1の地盤(厚さHの高剛性構造体を含む)の共振周波数f1*の比をf/ f1* =α(0.5<α<0.8とする)とし(これを条件式(2)とする)、かつ埋設した高剛性構造体の深さの範囲Hの層である下層の剛性が、改良後の平均せん断波速度をVs * (各地盤層のせん断波速度をそれぞれの厚さを重みとした平均)として2f・D1/α<Vs * を満たす改良地盤を創出する。
前記目標を達成するための本発明に係わる厚さD1の地盤層改良の仕様(剛性と厚さ)を、改良後の地層を含み支持層(見做し基盤)より地表面あるいは地上構造物の基礎底面までを多成層構成として振動波の伝播解析に基づく共振周波数のうち、目標遮断周波数に最も関係する周波数f1*に対する目標遮断周波数fの比が条件式(2)f/ f1* =α(0.5<α<0.8)となるように厚さD1の地盤を構成する高剛性構造体の設計諸元と形状を決めることを特徴とする。
原地盤(支持層までの深さD1)において、当該振動の周波数fと地盤の共振周波数f1の比f/f1に従って振動波の伝播場と非伝播場ができる。現況において支持層が浅く、地盤改良によって容易に支持層深さを嵩上げ、あるいは基礎直下の地盤改良によって、浅い見做し基盤を深さD2に容易に創出して、その共振振動数f2に対する目標の遮断周波数fの比が、条件式(1)f/f2=α(但し0.5<α<0.8)の帯域で有効な振動対策とすることができる。
前記の層改良による振動波遮断原理は、特定の厚さで有限幅のセル版状体からなる高剛性構造体を基礎直下にして構築することで実際への応用が可能である。軟弱層が深く、地中版状構体は変形しあるいは動き、見做し剛基盤仮定が成立し難い状況では、上記の地中版状体のセル壁を深く伸ばすなどの構造設計の工夫をすることで目標遮断周波数に対して前項で定義した共振周波数f1*との比を条件式(2)f/f1* =α(0.5<α<0.8)とすることができ、目標周波数帯域で減振することができる。また、セル構造の仕様を対象波長に対して好適な諸元にすることで、見做し基盤としての剛性を上げることができ、またセル壁による振動波の散乱と封じ込めによる制振効果を付加することができる。
前記目標を達成するための本発明に係わる層改良仕様の設計では、改良後の地層を含み、支持層(見做し基盤の上面)より地表面あるいは地上構造物の基礎底面までを多成層構成とした振動波動解析を実施し、共振周波数を特定して、目標遮断周波数との比が所要範囲になるようにする層改良の仕様(深さ位置、剛性と厚さ)、さらに改良体の水平方向制限によるロス率を考慮した振動対策工設計を行うことを特徴とする。原地盤で層状地盤内の分散性のある表面波の伝播を分析し、地盤特性から決まる共振周波数f1*を特定する。原地盤(図1)を特定厚さにおいて層改良した場合の波動分散性の変化を捉え、対象周波数域での振動伝播性状を評価することを特徴とする。
特許文献1では、せん断波速度で周辺地盤の3〜5倍以上の剛性を持たせ、α・Vs/4f(但し0.5<α<0.8、Vsは地盤の剪断波速度、fは目標遮断周波数)の深さD2に平板ブロックを埋設すると、振動遮断機構を有効に発揮できることを示した。しかし軟弱層が深い場合、表層近くの埋設平板ブロック(改良体)が振動により変形し、慣性力を以って動くため増幅応答になることもある。つまり周辺地盤との相互作用がある場合は、その共振周波数を振動波解析に基づいて特定し、目標遮断周波数fとの比が、条件式(1)f/f2=α(但し0.5<α<0.8)とすることを特徴とする(図3)。
まずステップS1で、現地の振動計測結果に基づき、振動加速度の時刻歴波形を収録する。同データを波形処理してステップS2で、法令、学会基準に準拠して振動影響を評価し、併せて目標遮断周波数を設定する。ステップS3は地盤調査で、一般には原位置ボーリング試験を実施し、原地土の種類、物性値、固さの尺度であるN値を計測する。続いてステップS4において、ステップS3のデータを振動解析のための物性値へ変換する。
地盤改良後、免振層を原地土、上質置換土などで構築する。このような具体的な設計によると、地盤改良工による高剛性構造体の施工後において、振動計測から減振性能の確認をすることができる。
実施例1〜4の結果を図12〜18に、また実施例5の結果を図21〜25に描いた。
原地盤の共振周波数は、近似式f1=Vs/(2・D1)より5.0Hz と推定される。振動の目標遮断周波数を10Hzとすると、これと上記の共振周波数の比がf/ f1=2.0>0.5となり、振動波は伝播する状況にある。支持層の嵩上げをして、振動波の非伝播状況を創出するには、条件式(1)f/f2=α(0.5<α<0.8)の規範により免振層はD2=1.8m程度以下とする嵩上げの地盤改良となる。
2 下層地盤
3 上層地盤
4 支持層
5 周辺地盤
6 基礎下地業
11 地上構造物の基礎
21 高剛性構造体
Claims (5)
- 固い支持層上に堆積している厚さD1の地盤より相対的に高い剛性の版状で構成される厚さHの高剛性構造体を厚さD1の地盤中に水平に埋設し、地表面又は地上構造物の基礎底面から高剛性構造体上面までの深さの範囲D2を上層地盤とし、埋設した高剛性構造体の深さの範囲Hを下層としてなる改良地盤において、
該改良地盤の前記上層地盤のせん断波速度Vsの下での共振周波数f2を式f2=Vs/(2xD2)で求め、目標遮断周波数fとの比を、条件式(1)f/f2=α(ただし0.5<α<0.8)とし、振動波の波長(λ)のα/2以下になるように上層地盤の厚さD2を設定する地盤振動防止構造体の構築方法。 - 上層地盤とその下層に設けた高剛性構造体からなる地盤層が振動することにより高剛性構造体の上面を見做し基盤と扱うことができない場合は、
地表面あるいは地上構造物の基礎底面から高剛性構造体を含む支持地盤までの厚さD1の地盤の振動伝播性状を解析し、目標遮断周波数 fと関係する厚さD1の地盤の共振周波数f1* の比を条件式(2)f/f1* =α (ただし0.5<α<0.8)とし、かつ、埋設した高剛性構造体の深さの範囲Hの層である下層の剛性が、改良後の地盤の平均せん断波速度をVs*(各地盤層のせん断波速度をそれぞれの厚さを重みとした平均)として2f・D1/α<Vs* を満たす改良地盤とする請求項1記載の地盤振動防止構造体の構築方法。 - 表層内に改良地盤工による高剛性構造体を設けるが、それを含む支持地盤までの厚さD1の地盤が振動することにより高剛性構造体の上面を見做し基盤とみることができない状況では、目標遮断周波数fと上記厚さD1の地盤の最も関係する共振周波数f1*の比が条件式(2)f/f1* =α (ただし0.5<α<0.8) を満たす改良層強度とする高剛性構造体の設計諸元と形状を決める請求項1記載の地盤振動防止構造体の構築方法。
- 地盤振動対策設計において、目標減振量を設定して同値を満足するように性能設計の高剛性構造体の諸元と形状と剛性の決定をする請求項1ないし3のいずれか記載の地盤振動防止構造体の構築方法。
- 高剛性構造体の剛性を高めるためには、剛性脚付きとし、該剛性脚は支持層に着底するか、非着底のいずれかにする請求項1ないし4のいずれか記載の地盤振動防止構造体の構築方法。
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