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公開番号2024060168
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-02
出願番号2022167341
出願日2022-10-19
発明の名称杭の応力算定モデルの設定方法
出願人株式会社安藤・間
代理人個人,個人,個人
主分類E02D 27/12 20060101AFI20240424BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】杭頭部に接合鋼管、接合部にパイルキャップを含む柱基礎梁の接合構造の杭の応力算定において、簡略な解析モデルを設定する。
【解決手段】既製杭1の杭頭部1aを囲むように設けられる接合鋼管2とパイルキャップ3と基礎梁4と柱5とを接合してなる杭頭接合部の杭の応力算定モデルの設定方法において、応力算定モデルの接合鋼管2の杭埋込み部11と、接合鋼管2の定着部12にそれぞれ解析要素として回転ばねS₁、S₂を設定する。杭側下端部の回転ばねS₁の回転剛性kを補正し、回転ばねS₁、S₂を1つの回転ばねSに集約させ、杭1への作用モーメントの変化に応じた1つの回転ばねSの回転剛性を用いて杭1の応力算定のモデル設定を行う。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
既製杭の杭頭部を囲むように設けられる接合鋼管とパイルキャップと基礎梁と柱とを接合してなる杭頭接合部の杭の応力算定モデルの設定方法において、
前記応力算定モデルの前記接合鋼管の杭側下端部位置と、前記接合鋼管の前記パイルキャップ側上端部位置にそれぞれ解析要素として回転ばねを設定し、
前記杭側下端部の回転ばねの回転剛性を前記パイルキャップ側上端部での回転ばねの剛性に対応するように所定の比率で補正し、
前記杭側下端部の回転ばねと前記パイルキャップ側上端部での回転ばねとを１つの回転ばねに集約させ、
前記杭への作用モーメントの変化に応じた前記１つの回転ばねの回転剛性を用いて前記杭の応力算定のモデル設定を行うようにしたことを特徴とする杭の応力算定モデルの設定方法。
続きを表示（約 380 文字）【請求項２】
前記杭側下端部の回転ばねと前記パイルキャップ側上端部での回転ばねとを前記パイルキャップ側上端部での１つの回転ばねに集約させた請求項１に記載の杭の応力算定モデルの設定方法。
【請求項３】
前記の回転ばねと前記パイルキャップ側上端部での回転ばねとを前記杭側下端部での１つの回転ばねに集約させた請求項１に記載の杭の応力算定モデルの設定方法。
【請求項４】
前記接合鋼管は、剛体回転する解析要素である請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の杭の応力算定モデルの設定方法。
【請求項５】
前記補正の比率は、杭頭の固定度αを考慮して拡張したＣｈａｎｇの式をもとに、前記接合鋼管の上端部に対する下端部の深さに応じて得られる杭の曲げモーメントの比率である請求項１に記載の杭の応力算定モデルの設定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は杭の応力算定モデルの設定方法に係り、杭基礎構造の杭頭接合部の杭、パイルキャップ、及び基礎梁を設計する際の杭の応力算定モデルにおいて、杭埋込み部、定着部の解析要素（回転ばね）についての杭の応力算定モデルの設定方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
出願人は、杭基礎の杭頭部を囲むように設けられる接合鋼管、パイルキャップ、基礎梁、および柱が一体的に接合されて構成される接合構造（以下、単に接合構造あるいは接合部と記す。）と、従来工法に比べて小断面のパイルキャップからなる杭基礎構造（小断面パイルキャップ構造）を開発している（特許文献１）。この接合構造では、外殻鋼管付き高強度コンクリートパイル（以下、ＳＣ杭と記す。）やプレストレスト鉄筋高強度コンクリートパイル（以下、ＰＲＣ杭と記す。）などの既製杭の頭部に接合鋼管および接合筋を配置し、杭中空部および接合鋼管と杭との隙間にコンクリートを充填することにより杭頭部を一体化する工法で構築され、杭に入力された力は、充填されたコンクリート、接合筋を介して小断面のパイルキャップに応力伝達が行われる。
【０００３】
上述した杭頭接合部を構成する杭、パイルキャップ、及び基礎梁の設計における杭の応力算定は、一般的に上部構造と基礎構造をそれぞれ分離した解析モデルにより行っている。まず杭の応力算定において、図５に示すように、杭頭を固定（α＝１．０、基礎梁下を固定端）として、杭頭接合部に作用する曲げモーメントを算定し、次いで、杭頭部に作用するモーメントＭ
0
とせん断力Ｑ
0
を用いて基礎梁の高さ方向中心位置での作用モーメントを算定して、基礎梁の断面設計を行っている。
【０００４】
この設計では、杭頭を固定としているために、弾性範囲を超える外力が作用する場合には作用モーメントを過大評価することになる。このため、合理的な設計を行うには、杭頭部固定とした解析モデルでなく、適切なＭ－θ関係を反映させた回転ばねを杭頭部の解析要素として用いる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２０－２００６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この解析要素としての回転ばねの設定において、上述した杭頭接合部の接合鋼管の杭側下端部位置（杭埋込み部）と、接合鋼管のパイルキャップ側上端部位置（定着部）とでは曲げモーメントＭ－回転角θ関係は、それぞれ異なるトリリニア関係を示す。このため、その折れ線における各折れ点の回転剛性ｋ
θ
を考慮した２つの回転ばねを設定する必要があり、解析モデルが煩雑になるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、標準的な杭の解析プログラムが使用でき、解析モデルの構築の時間が低減できるという効果を有する。また、杭頭固定とした解析の場合に比べ、杭頭接合部、基礎梁などの部材の断面設計を合理的に行えるようにした杭の応力算定モデルの設定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の杭の応力算定モデルの設定方法は、既製杭の杭頭部を囲むように設けられる接合鋼管とパイルキャップと基礎梁と柱とを接合してなる杭頭接合部の杭の応力算定モデルの設定方法において、前記応力算定モデルの前記接合鋼管の杭側下端部位置と、前記接合鋼管の前記パイルキャップ側上端部位置にそれぞれ解析要素として回転ばねを設定し、前記杭側下端部の回転ばねの回転剛性を前記パイルキャップ側上端部での回転ばねの剛性に対応するように所定の比率で補正し、前記杭側下端部の回転ばねと前記パイルキャップ側上端部での回転ばねとを１つの回転ばねに集約させ、前記杭への作用モーメントの変化に応じた前記１つの回転ばねの回転剛性を用いて前記杭の応力算定を行うようにしたことを特徴とする。
【０００９】
前記杭側下端部の回転ばねと前記パイルキャップ側上端部での回転ばねとを前記パイルキャップ側上端部あるいは前記杭側下端部での１つの回転ばねに集約させることが好ましい。
【００１０】
前記接合鋼管は、剛体回転する解析要素とすることが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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