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公開番号2025018774
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-06
出願番号2023122768
出願日2023-07-27
発明の名称設計方法、設計装置およびプログラム
出願人鹿島建設株式会社,東洋テクノ株式会社
代理人個人
主分類E02D 27/12 20060101AFI20250130BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】引張応力による無筋張出部分の破壊を防止できる拡底部の設計方法等を提供する。
【解決手段】本発明の設計方法は、地盤に設ける鉄筋コンクリート製の杭の拡底部を設計するものである。拡底部は、裾拡がり状の傾斜部と、傾斜部の下端から下方に連続する立ち上がり部と、を有し、且つ拡底部の鉄筋かごの外側の無筋張出部分は無筋である。当該設計方法では、杭の外力を設定した後、拡底部の拡底径または傾斜部の傾斜角、立ち上がり部の高さ、コンクリートの設計基準強度を、上記外力に対する拡底部の応力解析結果として得られる上記無筋張出部分の引張応力度がコンクリートの許容引張応力度以下となるように決定する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
地盤に設ける鉄筋コンクリート製の杭の拡底部を設計するための設計方法であって、
前記拡底部は、裾拡がり状の傾斜部と、前記傾斜部の下端から下方に連続する立ち上がり部と、を有し、且つ前記拡底部の鉄筋かごの外側の無筋張出部分は無筋であり、
前記杭の外力を設定するステップ（ａ）と、
前記拡底部の最大径または前記傾斜部の傾斜角、前記立ち上がり部の高さ、前記コンクリートの設計基準強度を、前記外力に対する前記拡底部の応力解析結果として得られる前記無筋張出部分の引張応力度が前記コンクリートの許容引張応力度以下となるように決定するステップ（ｂ）と、
を有することを特徴とする設計方法。
続きを表示（約 990 文字）【請求項２】
前記ステップ（ｂ）において、
前記拡底部の最大径または前記傾斜部の傾斜角、前記立ち上がり部の高さ、および前記コンクリートの設計基準強度を定めて前記引張応力度が前記コンクリートの許容引張応力度以下となるか否かを判定し、
前記引張応力度が前記コンクリートの許容引張応力度以下となるまで、前記立ち上がり部の高さを変更して前記判定を繰り返すことを特徴とする請求項１記載の設計方法。
【請求項３】
前記応力解析結果として、前記拡底部の最大径または前記傾斜部の傾斜角、および前記立ち上がり部の高さと、前記引張応力度との関係を示すチャートを用いることを特徴とする請求項１記載の設計方法。
【請求項４】
地盤に設ける鉄筋コンクリート製の杭の拡底部を設計するための設計装置であって、
前記拡底部は、裾拡がり状の傾斜部と、前記傾斜部の下端から下方に連続する立ち上がり部と、を有し、且つ前記拡底部の鉄筋かごの外側の無筋張出部分は無筋であり、
前記杭の外力の設定を受け付けるステップ（ａ）と、
前記拡底部の最大径または前記傾斜部の傾斜角、前記立ち上がり部の高さ、前記コンクリートの設計基準強度を、前記外力に対する前記拡底部の応力解析結果として得られる前記無筋張出部分の引張応力度が前記コンクリートの許容引張応力度以下となるように決定するステップ（ｂ）と、
を実行することを特徴とする設計装置。
【請求項５】
コンピュータを、
地盤に設ける鉄筋コンクリート製の杭の拡底部を設計するための設計装置として機能させるためのプログラムであって、
前記拡底部は、裾拡がり状の傾斜部と、前記傾斜部の下端から下方に連続する立ち上がり部と、を有し、且つ前記拡底部の鉄筋かごの外側の無筋張出部分は無筋であり、
前記杭の外力の設定を受け付けるステップ（ａ）と、
前記拡底部の最大径または前記傾斜部の傾斜角、前記立ち上がり部の高さ、前記コンクリートの設計基準強度を、前記外力に対する前記拡底部の応力解析結果として得られる前記無筋張出部分の引張応力度が前記コンクリートの許容引張応力度以下となるように決定するステップ（ｂ）と、
を実行する設計装置として機能させるためのプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭の設計方法等に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
場所打ちコンクリート拡底杭工法は、地盤に形成した掘削孔にコンクリートを打設し、底部が裾拡がり状に拡径した杭を形成するものである。
【０００３】
図８は、拡径した杭１００の底部（以下、拡底部という）１２を示す図である。拡底部１２の設計に関する従来の考え方は、地盤から拡底部１２の張出部分２２に働く鉛直力（地盤支持力）を拡底部１２の軸部分２１の円筒面のせん断力で負担すると考え、当該円筒面に生じるせん断応力度がコンクリートの許容せん断応力度内に収まるように、拡底部１２の形状を定めるというものであった（非特許文献１など）。なお、拡底部１２の軸部分２１は、杭１００の軸部１１と同径の部分であり、拡底部１２の張出部分２２は、軸部分２１から側方に張り出した部分である。杭１００の軸部１１は、拡底部１２の上方の略同一径の部分である。
【０００４】
また上記の鉛直力の作用時には、拡底部１２の底面で周方向及び半径方向の引張応力が生じ、その引張応力により、地盤の極限支持力より小さな荷重で底面が引張破壊することも知られている（非特許文献２、３など）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
桑原文夫：最近の場所打ちコンクリート拡底杭の動向と課題、基礎工、Vol.37、No.8、pp.2-7、2009.8
山崎雅弘ほか：拡底場所打ちコンクリート杭耐力に対する先端部施工形状の影響の解析、日本建築学会構造系論文集、No.470、pp.95-103、1995.4
山本春行ほか：杭の先端支持力に及ぼす土被り圧と先端形状の影響に関する模型実験、日本建築学会構造工学論文集、Vol.49B、pp.157-162、2003.3
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献２、３では、前記した引張応力による破壊を防止するため、拡底部１２の底面全体を錐状などの凸形状に設計することが開示されている。しかしながら、従来の施工機では、底面全体を凸形状とした拡底部１２を形成するのが難しく、実現性の面で課題があった。
【０００７】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、引張応力による破壊を防止できる拡底部の設計方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した課題を解決するための第１の発明は、地盤に設ける鉄筋コンクリート製の杭の拡底部を設計するための設計方法であって、前記拡底部は、裾拡がり状の傾斜部と、前記傾斜部の下端から下方に連続する立ち上がり部と、を有し、且つ前記拡底部の鉄筋かごの外側の無筋張出部分は無筋であり、前記杭の外力を設定するステップ（ａ）と、前記拡底部の最大径または前記傾斜部の傾斜角、前記立ち上がり部の高さ、前記コンクリートの設計基準強度を、前記外力に対する前記拡底部の応力解析結果として得られる前記無筋張出部分の引張応力度が前記コンクリートの許容引張応力度以下となるように決定するステップ（ｂ）と、を有することを特徴とする設計方法である。
【０００９】
本発明の設計方法では、拡底部の最大径や傾斜部の傾斜角、立ち上がり部の高さを、所定の外力に対し、鉄筋かごの外側の無筋張出部分の引張応力度がコンクリートの許容引張応力度を超えないように決定する。これにより、拡底部の底面を特殊な形状とすることなく、引張応力による無筋張出部分の破壊を防止できる拡底部を設計でき、杭の品質確保、安全性の確保に寄与する。特に、立ち上がり部の高さは従来の設計法で重視されなかった観点であり、本発明では、立ち上がり部の高さを適切に定めることで、引張応力による無筋張出部分の破壊を好適に防止できる。
【００１０】
前記ステップ（ｂ）において、前記拡底部の最大径または前記傾斜部の傾斜角、前記立ち上がり部の高さ、および前記コンクリートの設計基準強度を定めて前記引張応力度が前記コンクリートの許容引張応力度以下となるか否かを判定し、前記引張応力度が前記コンクリートの許容引張応力度以下となるまで、前記立ち上がり部の高さを変更して前記判定を繰り返すことが望ましい。
本発明では、上記のように立ち上がり部の高さを変更して引張応力度についての判定を繰り返すことで、適切な立ち上がり部の高さを得ることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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