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公開番号2025065745
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-22
出願番号2023175162
出願日2023-10-10
発明の名称中間拡径部の荷重-沈下関係の評価方法および場所打ちコンクリート杭
出願人大成建設株式会社,システム計測株式会社
代理人弁理士法人磯野国際特許商標事務所
主分類E02D 5/48 20060101AFI20250415BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】中間拡径部を有した多段拡大杭について、地盤ばねの定式化を可能とし、ひいては、多段拡大杭の沈下予測精度の向上を図ることを可能とした中間拡径部の荷重-沈下関係の評価方法を提案し、さらに、この中間拡径部の荷重-沈下関係の評価方法を利用して設計された場所打ちコンクリート杭を提案する。
【解決手段】場所打ちコンクリート杭の中間拡径部の荷重-沈下特性を式1により評価する中間拡径部の荷重-沈下関係の評価方法と、この中間拡径部の荷重-沈下関係の評価方法により中間拡径部の地盤ばねを設定し、地盤ばねを用いたハイブリッド法により多段拡大杭の沈下予測を行い、沈下予測結果に基づいて設計された場所打ちコンクリート杭。
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【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
場所打ちコンクリート杭の中間拡径部の荷重－沈下特性を式１により評価することを特徴とする、中間拡径部の荷重－沈下関係の評価方法。
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2025065745000013.tif
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続きを表示（約 540 文字）【請求項２】
曲線の初期接線勾配に関する係数α’が、式２で求まる値であることを特徴とする、請求項１に記載の中間拡径部の荷重－沈下関係の評価方法。
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2025065745000014.tif
17
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【請求項３】
曲線の初期接線勾配に関する係数α’を、砂質土では０．０８、礫質土では０．１１とすることを特徴とする、請求項１に記載の中間拡径部の荷重－沈下関係の評価方法。
【請求項４】
曲線形状を決定する次数ｎ’を、２．０～７．０の範囲内で設定することを特徴とする、請求項１に記載の中間拡径部の荷重－沈下関係の評価方法。
【請求項５】
曲線形状を決定する次数ｎ’を、砂質土では４．３、礫質土では４．５とすることを特徴とする、請求項１に記載の中間拡径部の荷重－沈下関係の評価方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の中間拡径部の荷重－沈下関係の評価方法により中間拡径部の地盤ばねを設定し、
前記地盤ばねを用いたハイブリッド法により多段拡大杭の沈下予測を行い、
前記沈下予測の結果に基づいて設計された場所打ちコンクリート杭。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、中間拡径部を有する杭における「中間拡径部の荷重－沈下関係」の評価方法および前記評価方法を利用して設計された場所打ちコンクリート杭に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
建物の高層化や建物の内部空間創出のために柱スパンを大きくすることで、柱１本当たりの軸力が大きくなる場合がある。柱の軸力の増加に伴い、杭に作用する荷重も増大する。そのため、場所打ちコンクリート杭の下端を拡大させることで、支持地盤に対する支圧面積を増大させて、支持力の増加を図る場合がある。
なお、高層ビルや高層タワー等では、アスペクト比が大きく、転倒モーメントが卓越して引き抜き力が過大となる。杭の下端に加え、中間部（先端部と上端部との間）にも拡径部を形成すれば、杭の支持力のさらなる増加に加え、杭の引き抜き抵抗力の増加を図ることができる。近年、このような複数の拡径部を有する場所打ちコンクリート杭が、開発・適用されている。例えば、特許文献１には、杭の長手方向の複数個所に拡径部を形成した多段拡大杭が開示されている。特許文献１では、拡径部径を直径とし、かつ拡径部の支圧効果が及ぶ範囲を有効高さとする鉛直円筒すべり面を各々の拡径部に対して想定し、各拡径部の鉛直円筒すべり面に生じる極限周面摩擦力と杭先端地盤の極限抵抗力と軸部の極限周面摩擦力との和から杭の自重を減算した値を極限鉛直支持力として演算し、演算した極限鉛直支持力の大きさに基づいて多段拡大杭を評価する多段拡大杭の評価方法が開示されている。
【０００３】
杭基礎では、杭１本当たりの支持力評価に加え、建物全体の沈下の検討も重要となる。建物の沈下の詳細な検討手法としては、有限要素法やハイブリッド法などが挙げられるが、実務設計においては、杭仕様のパラメトリックな検討が比較的容易なハイブリッド法が多く用いられている。
ハイブリッド法では、杭は梁要素に置換された上で複数要素に分割され、要素同士の節点にはその深度に対応する杭近傍地盤の抵抗特性を模擬した地盤ばね（荷重－沈下関係）が付与される。その沈下予測精度は、地盤ばね設定に依存する。拡底杭を有する建物については、多数の載荷試験結果をもとに提案されている杭先端及び周面の抵抗特性を模擬した非線形ばねを設定することで、精度良く建物沈下を予測できることが施工過程での実測結果との比較により確認されている。
【０００４】
一方、中間部にも拡径部（中間拡径部）を有する多段拡大杭に関しては、特に中間拡径部の地盤ばね設定方法（荷重－沈下関係の評価方法）が確立されておらず、実験・解析や実建物での実測による検証例も少ないことから、予測精度の検証にまで至っていないのが現状である。このため、多段拡大杭の沈下予測精度向上を図るうえでは、中間拡径部の沈下性状を把握することが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００３－１３８５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、中間拡径部を有した多段拡大杭について、地盤ばねの定式化を可能とし、ひいては、多段拡大杭の沈下予測精度の向上を図ることを可能とした中間拡径部の荷重－沈下関係の評価方法を提案し、さらに、この中間拡径部の荷重－沈下関係の評価方法を利用して設計された場所打ちコンクリート杭を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための本発明は、場所打ちコンクリート杭の中間拡径部の荷重－沈下特性を式１により評価する中間拡径部の荷重－沈下関係の評価方法である。また、本発明に係る場所打ちコンクリート杭は、この中間拡径部の荷重－沈下関係の評価方法により中間拡径部の地盤ばねを設定し、前記地盤ばねを用いたハイブリッド法により多段拡大杭の沈下予測を行い、さらに前記沈下予測結果に基づいて設計された場所打ちコンクリート杭である。
曲線の初期接線勾配に関する係数α’は、係数α（杭先端に対する提案値）に（Ｄ
２
－Ｄ
１
）／Ｄ
２
（Ｄ
１
：杭の軸部の直径）を乗じた値にすればよい。
なお、曲線の初期接線勾配に関する係数α’は、砂質土では０．０８、礫質土では０．１１とするのが望ましい。
また、曲線形状を決定する次数ｎ’は、２．０～７．０の範囲内で設定するのが望ましく、砂質土では４．３、礫質土では４．５とするのがより望ましい。
【０００８】
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2025065745000002.tif
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163
【０００９】
かかる中間拡径部の荷重－沈下関係の評価方法によれば、土質毎に中間拡径部の平均的な荷重－沈下関係を得ることができる。そのため、ハイブリッド法により多段拡大杭の沈下予測を行う場合の中間拡径部の地盤ばねを設定することが可能となり、ひいては、多段拡大杭の高精度な沈下予測を行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の中間拡径部の荷重－沈下関係の評価方法によれば、中間拡径部を有した多段拡大杭について、地盤ばねの定式化を可能とし、ひいては、多段拡大杭の沈下予測精度の向上を図ることを可能となる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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