拡径部の傾斜面に作用する支圧力を用いた節付杭の引抜抵抗力の計算方法、押込抵抗力の計算方法、節付杭の設計方法、節付杭
【課題】コストの削減及び安全性の確保のため、より精度の高い拡径部の引抜抵抗力の算定方法を提供する。
【解決手段】下側ほど径が大きくなるように傾斜した上側の傾斜面８を含んだ拡径部３，４を有する節付杭１の引抜抵抗力を計算する方法であって、上側の傾斜面８が負担する極限引抜抵抗力を上側の傾斜面８の水平投影面積と、極限支圧力度の鉛直方向の成分との積に基づいて計算する。
【解決手段】下側ほど径が大きくなるように傾斜した上側の傾斜面８を含んだ拡径部３，４を有する節付杭１の引抜抵抗力を計算する方法であって、上側の傾斜面８が負担する極限引抜抵抗力を上側の傾斜面８の水平投影面積と、極限支圧力度の鉛直方向の成分との積に基づいて計算する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡径部の傾斜面に作用する支圧力を用いた節付杭の引抜抵抗力の計算方法、押込抵抗力の計算方法、節付杭の設計方法、節付杭の計算方法及び、節付杭に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、建物の荷重を支える基礎杭として、その長手方向中間部又は下端部に拡径部を設けた節付杭が広く用いられている。節付杭によれば、拡径部が設けられることにより、基礎杭から地盤への荷重の伝達面積が大きくなるので、鉛直方向支持力及び引抜抵抗力を増大させることができる。
【０００３】
かかる節付杭の引抜抵抗力を評価する手法として、例えば特許文献１には、節付杭を引抜いたときに、拡径部直上の地盤が拡径部の直径の２倍の有効高さを持つ円筒状にせん断されると仮定し、その円筒の周面積に地盤のせん断強度を乗じた値を拡径部の引抜抵抗力として設計することが記載されている。
【特許文献１】特開２００２―２１０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の拡径部の引抜抵抗力の計算方法では、せん断面の有効高さを一意に拡径部の２倍の値としているため、拡径部と軸部の径の差が小さい場合と、拡径部と軸部の径の差が大きい場合とでは、実際の引抜抵抗力が異なるにもかかわらず、計算される引抜抵抗力が同じ値になってしまうという問題がある。
【０００５】
このように、特許文献１に記載された節付杭の引抜抵抗力の計算方法では、必ずしも十分な精度が得ることができないため、引抜抵抗力を過小評価してしまい、過剰設計を行いコストが割高になってしまう場合や、引抜抵抗力を過大評価してしまい、安全性が損なわれてしまう場合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、節付杭の引抜抵抗力及び押込抵抗力を正確に計算できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の節付杭の引抜抵抗力の計算方法は、下側ほど径が大きくなるように傾斜した傾斜面を含んだ拡径部を有する節付杭の引抜抵抗力を計算する方法であって、前記傾斜面が負担する極限引抜抵抗力を、前記傾斜面の水平投影面積と、前記傾斜面付近の地盤の極限支圧力度の鉛直方向の成分との積に基づいて計算することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の節付杭の引抜抵抗力の計算方法は、下側ほど径が大きくなるように傾斜した傾斜面を含んだ拡径部を複数有する節付杭の引抜抵抗力を計算する方法であって、前記拡径部の個数をＮ、ｉ番目の拡径部の傾斜面の水平投影面積をＡｖｉ［ｍ２］ｉ番目の拡径部の傾斜面付近の地盤の極限支圧力度をｐｖｉ［ｋＮ／ｍ２］、ｉ番目の拡径部の傾斜面の低減係数をβｉとした場合に、以下の式（１）で求めた各拡径部の傾斜面の極限引抜抵抗力の和Ｔ［ｋＮ］に基づいて計算することを特徴とする。
【０００９】
上記の節付杭の引抜抵抗力の計算方法において、前記低減係数βｉを０．８以上かつ０．９以下の値にしてもよい。
また、式（１）における極限支圧力度の値として前記極限支圧力度ｐｖｉを以下の式（２）により求め、式（２）により得られたｐｖｉの値が７５００［ｋＮ／ｍ２］未満であれば、前記得られたｐｖｉの値を、式（２）により得られたｐｖｉの値が７５００［ｋＮ／ｍ２］以上であれば、７５００［ｋＮ／ｍ２］を用い計算方法でもよい。
ｐｖｉ＝１５０Ｎ …（２）
【００１０】
また、上記の節付杭の引抜抵抗力の計算方法において、粘性土内に埋設されたｉ番目の拡径部の傾斜面付近の非排水せん断強さの平均をＣＵとしたとき、前記式（１）における極限支圧力度ｐｖｉの値として、以下の式（３）により前記極限支圧力度ｐｖｉを求め、式（３）により算出された極限支圧力度ｐｖｉが７５００［ｋＮ／ｍ２］未満である場合は、前記算出された極限支圧力度を、式（３）により算出された極限支圧力度ｐｖｉが７５００［ｋＮ／ｍ２］以上である場合は、７５００［ｋＮ／ｍ２］を用いてもよい。
ｐｖｉ＝６ＣＵ …（３）
【００１１】
また、本発明の節付杭の押込抵抗力の計算方法は、上側ほど径が大きくなるように傾斜した傾斜面を含んだ拡径部を有する節付杭の押込抵抗力を計算する方法であって、前記傾斜面が負担する極限押込抵抗力を、前記傾斜面の水平投影面積と、前記傾斜面付近の地盤の極限支圧力度の鉛直方向の成分との積に基づいて計算することを特徴とする。
また、本発明の節付杭の押込抵抗力の計算方法は、上側ほど径が大きくなるように傾斜した傾斜面を含んだ拡径部を複数有する節付杭の押込抵抗力を計算する方法であって、前記拡径部の個数をＮ、ｉ番目の拡径部の傾斜面の水平投影面積をＡ’ｖｉ［ｍ２］ｉ番目の拡径部の傾斜面付近の地盤の極限支圧力度をｐ’ｖｉ［ｋＮ／ｍ２］、ｉ番目の拡径部の傾斜面の低減係数をβ’ｉとした場合に、以下の式（４）で求めた各拡径部の傾斜面の極限押込抵抗力の和Ｔ’［ｋＮ］に基づいて計算することを特徴とする節付杭の押込抵抗力の計算方法。
【００１２】
以上の節付杭の引抜抵抗力及び押込抵抗力の計算方法によれば、拡径部の傾斜面の鉛直方向投影面積を用いて計算を行なうため、拡径部と杭軸部の径の差を引抜抵抗力及び押込抵抗力の大きさに反映することができるので、より正確に節付杭の引抜抵抗力及び押込抵抗力を算出することができる。
【００１３】
前記引抜抵抗力の計算方法において前記節付杭は節付丸杭又は節付壁杭であってもよい。前記押込抵抗力の計算方法において前記節付杭は節付丸杭又は節付壁杭であってもよい。
【００１４】
さらに本発明は、下側ほど径が大きくなるように傾斜した傾斜面を含んだ拡径部を複数有する節付杭の設計方法であって、上記の節付杭の引抜抵抗力の計算方法により算出された引抜抵抗力が所定の基準抵抗力以上となるように設計することを特徴とする節付杭の設計方法を含むものとする。
【００１５】
また本発明は、上側ほど径が大きくなるように傾斜した傾斜面を含んだ拡径部を複数有する節付杭の設計方法であって、上記の節付杭の押込抵抗力の計算方法により算出された押込抵抗力が所定の基準抵抗力以上となるように設計することを特徴とする節付杭の設計方法を含むものとする。
【００１６】
なお、節付杭の設計方法において前記節付杭は節付丸杭又は節付壁杭であってもよい。
また、本発明は上記の節付杭の設計方法により設計されたことを特徴とする節付杭を含むものとする。
【発明の効果】
【００１７】
節付杭の拡径部の引抜抵抗力及び押込抵抗力をより正確に求められるので、過剰設計や安全性の過小評価を防ぎ、コストの削減又は安全性の向上が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の節付杭の引抜抵抗力の計算方法の一実施形態について図面に基づき説明する。図１は、引抜抵抗力の算定の対象となる節付丸杭の断面図である。同図に示すように、節付丸杭１は円柱状の杭軸部２と一つ以上の節部３と拡底部４とを有しており、その上部は建物の地下構造（図示せず）に接続されている。なお、節部３と拡底部４が拡径部に相当する。また、拡径部は杭径の変化により、高さによらず杭径が一定な部分（鉛直部という）５と、鉛直部から上下に向かって径が変化していく部分（傾斜部という）６、７とにより構成される。
【００１９】
また、図２は、（Ａ）は引抜抵抗力の算定の対象となる節付壁杭の正面断面図、（Ｂ）は側面断面図である。同図に示すように、節付壁杭１１は壁体状の壁杭本体１２と一つ以上の節部３と拡底部４とが、壁杭本体１２より突出しており、壁杭本体１２の上部は建物の地下構造（図示せず）に接続されている。節付丸杭の場合と同様に、節部３と拡底部４が拡径部に相当し、拡径部は杭径の変化により、高さによらず杭径が一定な部分（鉛直部という）５と、鉛直部５から上下に向かって径が変化していく部分（傾斜部という）６、７とにより構成される。
【００２０】
本実施形態の節付杭の引抜抵抗力の計算方法は、以下説明するように、拡径部の上側の引抜抵抗力をより精度よく算出するものであり、節付丸杭及び節付壁杭に同様の原理を用いることができる。そこで、以下、節付丸杭を例として説明する。
【００２１】
発明者らは、地盤から節付杭１に作用する荷重を以下に説明するように想定し、節付杭１の引抜抵抗力を算出することとした。
図３は、発明者らが想定した節付杭１に引抜力が作用した時の、節部３及び拡底部４の周囲に働く力の分布を示した模式図である。同図に示すように、節付杭１に引抜力が作用すると、周囲の地盤より節部３及び拡底部４の上側の傾斜面８に引抜力と逆向き（すなわち鉛直下向き）に支圧力が作用する。また、鉛直部５には、節付杭１を包囲する地盤との間の摩擦力により、引抜力と逆向きに周面摩擦力が作用する。なお、下側の傾斜部７においては、地盤と下側の傾斜面９とが離間する方向に引抜力が働くため、引抜抵抗力は作用しない。
【００２２】
ここで、図３に示すように、上側の傾斜面８の鉛直方向投影面積に鉛直方向に支圧力が作用するので、上側の傾斜部６が負担する引抜抵抗力は、支圧力の鉛直方向成分と上側の傾斜面８の鉛直方向投影面積の積と等しくなる。したがって、拡径部の個数をＮ、ｉ番目の拡径部の上側の傾斜面８の水平投影面積をＡｖｉ［ｍ２］、ｉ番目の拡径部の上側の傾斜面８付近の地盤の極限支圧力度をｐｖｉ［ｋＮ／ｍ２］とすると、ｉ番目の拡径部の上側の傾斜面８の極限支圧力の鉛直成分はｐｖｉＡｖｉ［ｋＮ］となる。このため、上側の傾斜面８が負担する極限引抜抵抗力の合計Ｔは、以下の式（５）のようになる。
なお、式（５）における低減係数βｉは、安全性を確保するための低減係数であり、後述する実験結果も踏まえ、０．８５又はそれに近い値（０．８〜０．９程度）とした。
【００２３】
ここで、式（５）を用いて、上側の傾斜面８が負担する極限引抜抵抗力を算出するためには、極限支圧力度ｐｖｉの値が必要となるが、この値を算出する方法はこれまで確立されていない。そこで、発明者らは、通常、基礎構造を設計する際は、予め地盤調査等によりその土地のＮ値や土の一軸圧縮強さ等を調べ、それに基づき設計を行うことに鑑みて、これらの地盤調査により得られるＮ値や一軸圧縮強さ等の値から、極限支圧力度ｐｖｉを算出することとした。
【００２４】
具体的には、発明者らは、極限支圧力度ｐｖｉを算出する方法として、地盤が砂質土及び粘性土である場合について、図４に示すＮ値又は非排水せん断強さと、極限支圧力度ｐｖｉとの関係式を提案する。図中のＮは上側の傾斜面付近の地盤の平均Ｎ値を示しており、Ｃｕは上側の傾斜面付近の地盤の平均非排水せん断強さを示している。また、非排水せん断強さは土の一軸圧縮強さの１／２とする。同図に示すように、極限氏圧力度ｐｖｉは、砂質土の場合には１５０Ｎ、粘性土の場合には６Ｃｕとし、砂質土及び粘性土においてその上限値は７５００[ｋＮ／ｍ２]とする。
【００２５】
以下、各場合の値について説明する。
まず、図４に示すように、砂質土の地盤における極限支圧力度ｐｖｉを１５０Ｎ［ｋＮ／ｍ２］としているが、この値は以下のように定めた。
「国土交通省告示第１１１３号」には基礎杭の先端の地盤の許容応力度ｑｐとして以下の式（６）が記載されている。なお、式中のＮは基礎杭先端付近の地盤付近の平均Ｎ値である。
ｑｐ＝１５０Ｎ／３ …（６）
【００２６】
ここで、ｑｐは基礎杭に押し込み力が作用する際の地盤が耐えうる極限支持力度を表し、式（５）におけるｐｖｉは基礎杭に引抜力が作用する際の地盤の圧縮力に対する最大圧縮応力度を表している。ｐｖｉとｑｐは杭の押し込みと引抜という杭に働く力の状態は異なるが、地盤の極限支持力度は力の作用方向によらないため、この値を適用することができる。
【００２７】
また、式（６）において１５０Ｎは極限支圧力度であり、１５０Ｎを３で除しているが、これはいわゆる安全率である。式（６）では、本実施形態における砂質土の極限支圧力度ｐｖｉには安全率をかけずに、その値として１５０Ｎを用いることとした。
【００２８】
また、図４に示すように、粘性土における極限支圧力度ｐｖｉについては、６Ｃｕ［ｋＮ／ｍ２］としたが、この値は以下のように定めた。
日本建築学会著の「建築基礎構造設計指針２００１年改定」（以下、建築学会設計指針という）の粘性土における杭の極限先端支持力度ｑｐとして、以下の式が記載されている。
ｑｐ＝６Ｃｕ …（７）
【００２９】
ここで、ｑｐは、基礎杭に押し込み力が作用する際の地盤が耐えうる極限支持力度を示しているので、上記の砂質土における極限支圧力度を定めた場合と同様に、式（５）のｐｖｉとして、式（７）の極限先端支持力度ｑｐを用いることができる。
【００３０】
また、極限支圧力度ｐｖｉの最大値としては、７５００［ｋＮ／ｍ２］としたが、この値は以下のように定めた。国土交通省告示には、Ｎ値の最大値として６０（つまり、極限支圧力度の最大値は１５０×６０＝９０００［ｋＮ／ｍ２］）と記載されているが、建築学会設計指針には、７５００［ｋＮ／ｍ２］と記載されている。ここでは、両者のうち安全側の値であり、かつ、当業者の間で広く用いられている７５００［ｋＮ／ｍ２］を適用することとした。
【００３１】
以上の方法により得られた極限支圧力度ｐｖｉを式（５）に代入することで上側の傾斜面が負担する引抜抵抗力を算出できる。このため、算出された拡径部の上側の傾斜面が負担する引抜抵抗力と、拡径部の鉛直部及び杭軸部の負担する引抜抵抗力とを合計することで節付杭の極限引抜抵抗力を算出することが可能となる。
【００３２】
例えば、建築学会指針には、極限周面摩擦力度の値として、砂質土においてはτｓ＝３．３Ｎ（上限Ｎ＝５０）、粘性土においては、τｓ＝Ｃｕ（上限Ｃｕ＝１００［ｋＮ／ｍ２］）と記載されている。そこで、砂質土においては杭周面地盤の平均Ｎ値をＮに、粘性土においては杭周面地盤の平均非排水せん断強度をＣｕに代入し、節付杭の杭軸部及び拡径部の鉛直部の周面積をかけることで、節付杭の杭軸部及び拡径部の鉛直部の引抜抵抗力を算出することができる。このため、節付杭全体の引抜抵抗力として、節付杭の軸部及び拡径部の鉛直部の引抜抵抗力の合計と、上側の傾斜面の引抜抵抗力の合計との和を用いることで、より正確な引抜抵抗力を算出することができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、節付杭に引抜力が作用する場合について説明したが、節付杭に押込み力が働く場合も同様に考えることができる。図５は、発明者らが想定した節付杭１に押込み力が作用した時の、節部３及び拡底部４の周囲に働く力の分布を示した模式図である。同図に示すように、節付杭１に押込み力が作用すると、周囲の地盤より節部３及び拡底部４の下側の傾斜面９に押込み力と逆向き（すなわち鉛直上向き）に支圧力が作用する。また、鉛直部５には、節付杭１を包囲する地盤との間の摩擦力により、押込み力と逆向きに周面摩擦力が作用する。なお、上側の傾斜部６においては、地盤と上側の傾斜面８とが離間する方向に押込み力が働くため、押込み抵抗力は作用しない。
【００３４】
したがって、拡径部の個数をＮ、ｉ番目の拡径部の上側の傾斜面８の水平投影面積をＡ’ｖｉ［ｍ２］、ｉ番目の拡径部の上側の傾斜面８付近の地盤の極限支圧力度をｐ’ｖｉ［ｋＮ／ｍ２］とすると、ｉ番目の拡径部の上側の傾斜面８の極限支圧力の鉛直成分はｐ’ｖｉＡ’ｖｉ［ｋＮ］となる。このため、上側の傾斜面８が負担する極限引抜抵抗力の合計Ｔ’は、以下の式（８）のようになる。
【００３５】
ここで、式（８）におけるβ’ｉ、ｐ’ ｖｉは引抜抵抗力の計算方法におけるβｉ、ｐｖｉを用いることができる。
なお、引抜抵抗力を算出する場合には、節付杭の底面は引抜力を受けると地盤と離間する方向に引抜力が作用するため、底面における地盤支持力は考慮する必要はなかったが、押込力を算出する場合には、節付杭の底面が負担する抵抗力も考慮しなければならない。
【００３６】
本実施形態の節付杭の引抜抵抗力の計算方法によれば、拡径部の上側の傾斜面の鉛直方向投影面積を用いて計算を行なうため、拡径部と杭軸部の径の差を引抜抵抗力の大きさに反映することができるので、より正確に拡径部の引抜抵抗力を算出することができる。 このため、引抜抵抗力の過小評価による過剰設計や引抜抵抗力の過大評価による安全性の低下を減らし、コストの削減や安全性の向上が可能になる。
【００３７】
また、図４に示すＮ値及び土の一軸圧縮強度と、極限支圧力度ｐｖｉとの関係を用いることで、通常の地盤調査により得られたＮ値及び非排水せん断強度から極限支圧力度ｐｖｉを求めることができる。これにより、容易に引抜抵抗力を算出することができ、コストの低減及び工期の削減が可能となる。
また、本実施形態では節付杭節付丸杭の引抜抵抗力を計算する場合について説明したが、本発明の引抜抵抗力の計算方法の原理は節付壁杭に節付杭も同様に適用することができる。
【００３８】
ここで、実物大の節付壁杭を用いて、本実施形態の引抜抵抗力の計算方法の妥当性を検討したので、以下説明する。
図５は、本実験に用いた試験体である節付杭及び、その節付杭が埋設された地盤の土質及びＮ値を示す図である。同図に示すように、本実験は試験体として、壁杭の中間部及び下端部に拡径部を設けた節付壁杭を用いた。実験を行った地盤は、地盤表面付近の表土層と、表土層の下に位置する土丹層と、土丹層の下に位置する砂層からなる。土丹層は粘土質の地盤であり、そのＮ値は５０Ｎ以上である。節付壁杭は、その下端が土丹層内まで達しており、また、その節部及び拡底部は土丹層内に位置するように設計されている。
【００３９】
図６は、節部と拡径部における上記の引抜抵抗力の計算方法により得られた引抜抵抗力（以下、計算値という）と、本実験により得られた拡径部の引抜抵抗力（以下、実験値という）を比較した表である。表に示すように、計算値と実験値とは非常に近い値であり、かつ、計算値は実験値を下回っている。このように、上記の引抜抵抗力の計算方法は、拡径部の引抜抵抗力を安全側で正確に評価できることが確かめられた。
【００４０】
また、図７は、本実験により得られた節部、拡底部に作用する支圧力度と鉛直変位との関係を示すグラフである。同図に示すように、鉛直変位が大きくなるにつれ、拡径部に作用する支圧力度は大きくなる。しかし、鉛直変位が大きくなるにつれ、その増加の割合は低下し、節部においては最大値が７５００［ｋＮ／ｍ２］程度、拡径部においては最大値が１３０００［ｋＮ／ｍ２]程度となる。ここで支圧力度の差が生じたのは、拡径部の傾斜面の鉛直方向との角度が異なるためであると考えられるが、両者ともに、上記のように想定した支圧力度の最大値（７５００［ｋＮ／ｍ２］）を上回る値となり、その妥当性も確かめられた。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】引抜抵抗力の算定の対象となる節付丸杭の断面図である。
【図２】（Ａ）は引抜抵抗力の算定の対象となる節付壁杭の正面断面図、（Ｂ）は側面断面図である。
【図３】節付杭に引抜力が作用した場合における杭に作用する力を示した模式図である。
【図４】Ｎ値又は非排水せん断強さＣｕと極限支圧力度ｐｖｉと値との関係式を示す表である。
【図５】節付杭に押込力が作用した場合における杭に作用する力を示した模式図である。
【図６】節付杭における拡径部の引抜抵抗力の計算方法を用いて設計方法を用いて設計した節付杭を示す図である。
【図７】計算値と実験値とを比較した表である。
【図８】節部、拡底部に作用する支圧力度と鉛直変位との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
１ 節付杭
２ 杭軸部
３ 節部
４ 拡底部
５ 鉛直部
６ 上側の傾斜部
７ 下側の傾斜部
８ 上側の傾斜面
９ 下側の傾斜面
１１ 節付壁杭
１２ 壁杭本体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡径部の傾斜面に作用する支圧力を用いた節付杭の引抜抵抗力の計算方法、押込抵抗力の計算方法、節付杭の設計方法、節付杭の計算方法及び、節付杭に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、建物の荷重を支える基礎杭として、その長手方向中間部又は下端部に拡径部を設けた節付杭が広く用いられている。節付杭によれば、拡径部が設けられることにより、基礎杭から地盤への荷重の伝達面積が大きくなるので、鉛直方向支持力及び引抜抵抗力を増大させることができる。
【０００３】
かかる節付杭の引抜抵抗力を評価する手法として、例えば特許文献１には、節付杭を引抜いたときに、拡径部直上の地盤が拡径部の直径の２倍の有効高さを持つ円筒状にせん断されると仮定し、その円筒の周面積に地盤のせん断強度を乗じた値を拡径部の引抜抵抗力として設計することが記載されている。
【特許文献１】特開２００２―２１０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の拡径部の引抜抵抗力の計算方法では、せん断面の有効高さを一意に拡径部の２倍の値としているため、拡径部と軸部の径の差が小さい場合と、拡径部と軸部の径の差が大きい場合とでは、実際の引抜抵抗力が異なるにもかかわらず、計算される引抜抵抗力が同じ値になってしまうという問題がある。
【０００５】
このように、特許文献１に記載された節付杭の引抜抵抗力の計算方法では、必ずしも十分な精度が得ることができないため、引抜抵抗力を過小評価してしまい、過剰設計を行いコストが割高になってしまう場合や、引抜抵抗力を過大評価してしまい、安全性が損なわれてしまう場合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、節付杭の引抜抵抗力及び押込抵抗力を正確に計算できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の節付杭の引抜抵抗力の計算方法は、下側ほど径が大きくなるように傾斜した傾斜面を含んだ拡径部を有する節付杭の引抜抵抗力を計算する方法であって、前記傾斜面が負担する極限引抜抵抗力を、前記傾斜面の水平投影面積と、前記傾斜面付近の地盤の極限支圧力度の鉛直方向の成分との積に基づいて計算することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の節付杭の引抜抵抗力の計算方法は、下側ほど径が大きくなるように傾斜した傾斜面を含んだ拡径部を複数有する節付杭の引抜抵抗力を計算する方法であって、前記拡径部の個数をＮ、ｉ番目の拡径部の傾斜面の水平投影面積をＡｖｉ［ｍ２］ｉ番目の拡径部の傾斜面付近の地盤の極限支圧力度をｐｖｉ［ｋＮ／ｍ２］、ｉ番目の拡径部の傾斜面の低減係数をβｉとした場合に、以下の式（１）で求めた各拡径部の傾斜面の極限引抜抵抗力の和Ｔ［ｋＮ］に基づいて計算することを特徴とする。
【０００９】
上記の節付杭の引抜抵抗力の計算方法において、前記低減係数βｉを０．８以上かつ０．９以下の値にしてもよい。
また、式（１）における極限支圧力度の値として前記極限支圧力度ｐｖｉを以下の式（２）により求め、式（２）により得られたｐｖｉの値が７５００［ｋＮ／ｍ２］未満であれば、前記得られたｐｖｉの値を、式（２）により得られたｐｖｉの値が７５００［ｋＮ／ｍ２］以上であれば、７５００［ｋＮ／ｍ２］を用い計算方法でもよい。
ｐｖｉ＝１５０Ｎ …（２）
【００１０】
また、上記の節付杭の引抜抵抗力の計算方法において、粘性土内に埋設されたｉ番目の拡径部の傾斜面付近の非排水せん断強さの平均をＣＵとしたとき、前記式（１）における極限支圧力度ｐｖｉの値として、以下の式（３）により前記極限支圧力度ｐｖｉを求め、式（３）により算出された極限支圧力度ｐｖｉが７５００［ｋＮ／ｍ２］未満である場合は、前記算出された極限支圧力度を、式（３）により算出された極限支圧力度ｐｖｉが７５００［ｋＮ／ｍ２］以上である場合は、７５００［ｋＮ／ｍ２］を用いてもよい。
ｐｖｉ＝６ＣＵ …（３）
【００１１】
また、本発明の節付杭の押込抵抗力の計算方法は、上側ほど径が大きくなるように傾斜した傾斜面を含んだ拡径部を有する節付杭の押込抵抗力を計算する方法であって、前記傾斜面が負担する極限押込抵抗力を、前記傾斜面の水平投影面積と、前記傾斜面付近の地盤の極限支圧力度の鉛直方向の成分との積に基づいて計算することを特徴とする。
また、本発明の節付杭の押込抵抗力の計算方法は、上側ほど径が大きくなるように傾斜した傾斜面を含んだ拡径部を複数有する節付杭の押込抵抗力を計算する方法であって、前記拡径部の個数をＮ、ｉ番目の拡径部の傾斜面の水平投影面積をＡ’ｖｉ［ｍ２］ｉ番目の拡径部の傾斜面付近の地盤の極限支圧力度をｐ’ｖｉ［ｋＮ／ｍ２］、ｉ番目の拡径部の傾斜面の低減係数をβ’ｉとした場合に、以下の式（４）で求めた各拡径部の傾斜面の極限押込抵抗力の和Ｔ’［ｋＮ］に基づいて計算することを特徴とする節付杭の押込抵抗力の計算方法。
【００１２】
以上の節付杭の引抜抵抗力及び押込抵抗力の計算方法によれば、拡径部の傾斜面の鉛直方向投影面積を用いて計算を行なうため、拡径部と杭軸部の径の差を引抜抵抗力及び押込抵抗力の大きさに反映することができるので、より正確に節付杭の引抜抵抗力及び押込抵抗力を算出することができる。
【００１３】
前記引抜抵抗力の計算方法において前記節付杭は節付丸杭又は節付壁杭であってもよい。前記押込抵抗力の計算方法において前記節付杭は節付丸杭又は節付壁杭であってもよい。
【００１４】
さらに本発明は、下側ほど径が大きくなるように傾斜した傾斜面を含んだ拡径部を複数有する節付杭の設計方法であって、上記の節付杭の引抜抵抗力の計算方法により算出された引抜抵抗力が所定の基準抵抗力以上となるように設計することを特徴とする節付杭の設計方法を含むものとする。
【００１５】
また本発明は、上側ほど径が大きくなるように傾斜した傾斜面を含んだ拡径部を複数有する節付杭の設計方法であって、上記の節付杭の押込抵抗力の計算方法により算出された押込抵抗力が所定の基準抵抗力以上となるように設計することを特徴とする節付杭の設計方法を含むものとする。
【００１６】
なお、節付杭の設計方法において前記節付杭は節付丸杭又は節付壁杭であってもよい。
また、本発明は上記の節付杭の設計方法により設計されたことを特徴とする節付杭を含むものとする。
【発明の効果】
【００１７】
節付杭の拡径部の引抜抵抗力及び押込抵抗力をより正確に求められるので、過剰設計や安全性の過小評価を防ぎ、コストの削減又は安全性の向上が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の節付杭の引抜抵抗力の計算方法の一実施形態について図面に基づき説明する。図１は、引抜抵抗力の算定の対象となる節付丸杭の断面図である。同図に示すように、節付丸杭１は円柱状の杭軸部２と一つ以上の節部３と拡底部４とを有しており、その上部は建物の地下構造（図示せず）に接続されている。なお、節部３と拡底部４が拡径部に相当する。また、拡径部は杭径の変化により、高さによらず杭径が一定な部分（鉛直部という）５と、鉛直部から上下に向かって径が変化していく部分（傾斜部という）６、７とにより構成される。
【００１９】
また、図２は、（Ａ）は引抜抵抗力の算定の対象となる節付壁杭の正面断面図、（Ｂ）は側面断面図である。同図に示すように、節付壁杭１１は壁体状の壁杭本体１２と一つ以上の節部３と拡底部４とが、壁杭本体１２より突出しており、壁杭本体１２の上部は建物の地下構造（図示せず）に接続されている。節付丸杭の場合と同様に、節部３と拡底部４が拡径部に相当し、拡径部は杭径の変化により、高さによらず杭径が一定な部分（鉛直部という）５と、鉛直部５から上下に向かって径が変化していく部分（傾斜部という）６、７とにより構成される。
【００２０】
本実施形態の節付杭の引抜抵抗力の計算方法は、以下説明するように、拡径部の上側の引抜抵抗力をより精度よく算出するものであり、節付丸杭及び節付壁杭に同様の原理を用いることができる。そこで、以下、節付丸杭を例として説明する。
【００２１】
発明者らは、地盤から節付杭１に作用する荷重を以下に説明するように想定し、節付杭１の引抜抵抗力を算出することとした。
図３は、発明者らが想定した節付杭１に引抜力が作用した時の、節部３及び拡底部４の周囲に働く力の分布を示した模式図である。同図に示すように、節付杭１に引抜力が作用すると、周囲の地盤より節部３及び拡底部４の上側の傾斜面８に引抜力と逆向き（すなわち鉛直下向き）に支圧力が作用する。また、鉛直部５には、節付杭１を包囲する地盤との間の摩擦力により、引抜力と逆向きに周面摩擦力が作用する。なお、下側の傾斜部７においては、地盤と下側の傾斜面９とが離間する方向に引抜力が働くため、引抜抵抗力は作用しない。
【００２２】
ここで、図３に示すように、上側の傾斜面８の鉛直方向投影面積に鉛直方向に支圧力が作用するので、上側の傾斜部６が負担する引抜抵抗力は、支圧力の鉛直方向成分と上側の傾斜面８の鉛直方向投影面積の積と等しくなる。したがって、拡径部の個数をＮ、ｉ番目の拡径部の上側の傾斜面８の水平投影面積をＡｖｉ［ｍ２］、ｉ番目の拡径部の上側の傾斜面８付近の地盤の極限支圧力度をｐｖｉ［ｋＮ／ｍ２］とすると、ｉ番目の拡径部の上側の傾斜面８の極限支圧力の鉛直成分はｐｖｉＡｖｉ［ｋＮ］となる。このため、上側の傾斜面８が負担する極限引抜抵抗力の合計Ｔは、以下の式（５）のようになる。
なお、式（５）における低減係数βｉは、安全性を確保するための低減係数であり、後述する実験結果も踏まえ、０．８５又はそれに近い値（０．８〜０．９程度）とした。
【００２３】
ここで、式（５）を用いて、上側の傾斜面８が負担する極限引抜抵抗力を算出するためには、極限支圧力度ｐｖｉの値が必要となるが、この値を算出する方法はこれまで確立されていない。そこで、発明者らは、通常、基礎構造を設計する際は、予め地盤調査等によりその土地のＮ値や土の一軸圧縮強さ等を調べ、それに基づき設計を行うことに鑑みて、これらの地盤調査により得られるＮ値や一軸圧縮強さ等の値から、極限支圧力度ｐｖｉを算出することとした。
【００２４】
具体的には、発明者らは、極限支圧力度ｐｖｉを算出する方法として、地盤が砂質土及び粘性土である場合について、図４に示すＮ値又は非排水せん断強さと、極限支圧力度ｐｖｉとの関係式を提案する。図中のＮは上側の傾斜面付近の地盤の平均Ｎ値を示しており、Ｃｕは上側の傾斜面付近の地盤の平均非排水せん断強さを示している。また、非排水せん断強さは土の一軸圧縮強さの１／２とする。同図に示すように、極限氏圧力度ｐｖｉは、砂質土の場合には１５０Ｎ、粘性土の場合には６Ｃｕとし、砂質土及び粘性土においてその上限値は７５００[ｋＮ／ｍ２]とする。
【００２５】
以下、各場合の値について説明する。
まず、図４に示すように、砂質土の地盤における極限支圧力度ｐｖｉを１５０Ｎ［ｋＮ／ｍ２］としているが、この値は以下のように定めた。
「国土交通省告示第１１１３号」には基礎杭の先端の地盤の許容応力度ｑｐとして以下の式（６）が記載されている。なお、式中のＮは基礎杭先端付近の地盤付近の平均Ｎ値である。
ｑｐ＝１５０Ｎ／３ …（６）
【００２６】
ここで、ｑｐは基礎杭に押し込み力が作用する際の地盤が耐えうる極限支持力度を表し、式（５）におけるｐｖｉは基礎杭に引抜力が作用する際の地盤の圧縮力に対する最大圧縮応力度を表している。ｐｖｉとｑｐは杭の押し込みと引抜という杭に働く力の状態は異なるが、地盤の極限支持力度は力の作用方向によらないため、この値を適用することができる。
【００２７】
また、式（６）において１５０Ｎは極限支圧力度であり、１５０Ｎを３で除しているが、これはいわゆる安全率である。式（６）では、本実施形態における砂質土の極限支圧力度ｐｖｉには安全率をかけずに、その値として１５０Ｎを用いることとした。
【００２８】
また、図４に示すように、粘性土における極限支圧力度ｐｖｉについては、６Ｃｕ［ｋＮ／ｍ２］としたが、この値は以下のように定めた。
日本建築学会著の「建築基礎構造設計指針２００１年改定」（以下、建築学会設計指針という）の粘性土における杭の極限先端支持力度ｑｐとして、以下の式が記載されている。
ｑｐ＝６Ｃｕ …（７）
【００２９】
ここで、ｑｐは、基礎杭に押し込み力が作用する際の地盤が耐えうる極限支持力度を示しているので、上記の砂質土における極限支圧力度を定めた場合と同様に、式（５）のｐｖｉとして、式（７）の極限先端支持力度ｑｐを用いることができる。
【００３０】
また、極限支圧力度ｐｖｉの最大値としては、７５００［ｋＮ／ｍ２］としたが、この値は以下のように定めた。国土交通省告示には、Ｎ値の最大値として６０（つまり、極限支圧力度の最大値は１５０×６０＝９０００［ｋＮ／ｍ２］）と記載されているが、建築学会設計指針には、７５００［ｋＮ／ｍ２］と記載されている。ここでは、両者のうち安全側の値であり、かつ、当業者の間で広く用いられている７５００［ｋＮ／ｍ２］を適用することとした。
【００３１】
以上の方法により得られた極限支圧力度ｐｖｉを式（５）に代入することで上側の傾斜面が負担する引抜抵抗力を算出できる。このため、算出された拡径部の上側の傾斜面が負担する引抜抵抗力と、拡径部の鉛直部及び杭軸部の負担する引抜抵抗力とを合計することで節付杭の極限引抜抵抗力を算出することが可能となる。
【００３２】
例えば、建築学会指針には、極限周面摩擦力度の値として、砂質土においてはτｓ＝３．３Ｎ（上限Ｎ＝５０）、粘性土においては、τｓ＝Ｃｕ（上限Ｃｕ＝１００［ｋＮ／ｍ２］）と記載されている。そこで、砂質土においては杭周面地盤の平均Ｎ値をＮに、粘性土においては杭周面地盤の平均非排水せん断強度をＣｕに代入し、節付杭の杭軸部及び拡径部の鉛直部の周面積をかけることで、節付杭の杭軸部及び拡径部の鉛直部の引抜抵抗力を算出することができる。このため、節付杭全体の引抜抵抗力として、節付杭の軸部及び拡径部の鉛直部の引抜抵抗力の合計と、上側の傾斜面の引抜抵抗力の合計との和を用いることで、より正確な引抜抵抗力を算出することができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、節付杭に引抜力が作用する場合について説明したが、節付杭に押込み力が働く場合も同様に考えることができる。図５は、発明者らが想定した節付杭１に押込み力が作用した時の、節部３及び拡底部４の周囲に働く力の分布を示した模式図である。同図に示すように、節付杭１に押込み力が作用すると、周囲の地盤より節部３及び拡底部４の下側の傾斜面９に押込み力と逆向き（すなわち鉛直上向き）に支圧力が作用する。また、鉛直部５には、節付杭１を包囲する地盤との間の摩擦力により、押込み力と逆向きに周面摩擦力が作用する。なお、上側の傾斜部６においては、地盤と上側の傾斜面８とが離間する方向に押込み力が働くため、押込み抵抗力は作用しない。
【００３４】
したがって、拡径部の個数をＮ、ｉ番目の拡径部の上側の傾斜面８の水平投影面積をＡ’ｖｉ［ｍ２］、ｉ番目の拡径部の上側の傾斜面８付近の地盤の極限支圧力度をｐ’ｖｉ［ｋＮ／ｍ２］とすると、ｉ番目の拡径部の上側の傾斜面８の極限支圧力の鉛直成分はｐ’ｖｉＡ’ｖｉ［ｋＮ］となる。このため、上側の傾斜面８が負担する極限引抜抵抗力の合計Ｔ’は、以下の式（８）のようになる。
【００３５】
ここで、式（８）におけるβ’ｉ、ｐ’ ｖｉは引抜抵抗力の計算方法におけるβｉ、ｐｖｉを用いることができる。
なお、引抜抵抗力を算出する場合には、節付杭の底面は引抜力を受けると地盤と離間する方向に引抜力が作用するため、底面における地盤支持力は考慮する必要はなかったが、押込力を算出する場合には、節付杭の底面が負担する抵抗力も考慮しなければならない。
【００３６】
本実施形態の節付杭の引抜抵抗力の計算方法によれば、拡径部の上側の傾斜面の鉛直方向投影面積を用いて計算を行なうため、拡径部と杭軸部の径の差を引抜抵抗力の大きさに反映することができるので、より正確に拡径部の引抜抵抗力を算出することができる。 このため、引抜抵抗力の過小評価による過剰設計や引抜抵抗力の過大評価による安全性の低下を減らし、コストの削減や安全性の向上が可能になる。
【００３７】
また、図４に示すＮ値及び土の一軸圧縮強度と、極限支圧力度ｐｖｉとの関係を用いることで、通常の地盤調査により得られたＮ値及び非排水せん断強度から極限支圧力度ｐｖｉを求めることができる。これにより、容易に引抜抵抗力を算出することができ、コストの低減及び工期の削減が可能となる。
また、本実施形態では節付杭節付丸杭の引抜抵抗力を計算する場合について説明したが、本発明の引抜抵抗力の計算方法の原理は節付壁杭に節付杭も同様に適用することができる。
【００３８】
ここで、実物大の節付壁杭を用いて、本実施形態の引抜抵抗力の計算方法の妥当性を検討したので、以下説明する。
図５は、本実験に用いた試験体である節付杭及び、その節付杭が埋設された地盤の土質及びＮ値を示す図である。同図に示すように、本実験は試験体として、壁杭の中間部及び下端部に拡径部を設けた節付壁杭を用いた。実験を行った地盤は、地盤表面付近の表土層と、表土層の下に位置する土丹層と、土丹層の下に位置する砂層からなる。土丹層は粘土質の地盤であり、そのＮ値は５０Ｎ以上である。節付壁杭は、その下端が土丹層内まで達しており、また、その節部及び拡底部は土丹層内に位置するように設計されている。
【００３９】
図６は、節部と拡径部における上記の引抜抵抗力の計算方法により得られた引抜抵抗力（以下、計算値という）と、本実験により得られた拡径部の引抜抵抗力（以下、実験値という）を比較した表である。表に示すように、計算値と実験値とは非常に近い値であり、かつ、計算値は実験値を下回っている。このように、上記の引抜抵抗力の計算方法は、拡径部の引抜抵抗力を安全側で正確に評価できることが確かめられた。
【００４０】
また、図７は、本実験により得られた節部、拡底部に作用する支圧力度と鉛直変位との関係を示すグラフである。同図に示すように、鉛直変位が大きくなるにつれ、拡径部に作用する支圧力度は大きくなる。しかし、鉛直変位が大きくなるにつれ、その増加の割合は低下し、節部においては最大値が７５００［ｋＮ／ｍ２］程度、拡径部においては最大値が１３０００［ｋＮ／ｍ２]程度となる。ここで支圧力度の差が生じたのは、拡径部の傾斜面の鉛直方向との角度が異なるためであると考えられるが、両者ともに、上記のように想定した支圧力度の最大値（７５００［ｋＮ／ｍ２］）を上回る値となり、その妥当性も確かめられた。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】引抜抵抗力の算定の対象となる節付丸杭の断面図である。
【図２】（Ａ）は引抜抵抗力の算定の対象となる節付壁杭の正面断面図、（Ｂ）は側面断面図である。
【図３】節付杭に引抜力が作用した場合における杭に作用する力を示した模式図である。
【図４】Ｎ値又は非排水せん断強さＣｕと極限支圧力度ｐｖｉと値との関係式を示す表である。
【図５】節付杭に押込力が作用した場合における杭に作用する力を示した模式図である。
【図６】節付杭における拡径部の引抜抵抗力の計算方法を用いて設計方法を用いて設計した節付杭を示す図である。
【図７】計算値と実験値とを比較した表である。
【図８】節部、拡底部に作用する支圧力度と鉛直変位との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
１ 節付杭
２ 杭軸部
３ 節部
４ 拡底部
５ 鉛直部
６ 上側の傾斜部
７ 下側の傾斜部
８ 上側の傾斜面
９ 下側の傾斜面
１１ 節付壁杭
１２ 壁杭本体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下側ほど径が大きくなるように傾斜した傾斜面を含んだ拡径部を有する節付杭の引抜抵抗力を計算する方法であって、
前記傾斜面が負担する極限引抜抵抗力を、
前記傾斜面の水平投影面積と、前記傾斜面付近の地盤の極限支圧力度の鉛直方向の成分との積に基づいて計算することを特徴とする節付杭の引抜抵抗力の計算方法。
【請求項２】
下側ほど径が大きくなるように傾斜した傾斜面を含んだ拡径部を複数有する節付杭の引抜抵抗力を計算する方法であって、
前記拡径部の個数をＮ、ｉ番目の拡径部の傾斜面の水平投影面積をＡｖｉ［ｍ２］ｉ番目の拡径部の傾斜面付近の地盤の極限支圧力度をｐｖｉ［ｋＮ／ｍ２］、ｉ番目の拡径部の傾斜面の低減係数をβｉとした場合に、
以下の式（１）で求めた各拡径部の傾斜面の極限引抜抵抗力の和Ｔ［ｋＮ］に基づいて計算することを特徴とする節付杭の引抜抵抗力の計算方法。
【請求項３】
前記低減係数βｉを０．８以上かつ０．９以下の値とすることを特徴とする請求項２記載の節付杭の引抜抵抗力の計算方法。
【請求項４】
請求項２又は３記載の節付杭の引抜抵抗力の計算方法であって、
砂質土内に埋設された拡径部の傾斜面付近の平均Ｎ値をＮとしたとき、
式（１）における極限支圧力度ｐｖｉの値として
前記極限支圧力度ｐｖｉを以下の式（２）により求め、
式（２）により得られたｐｖｉの値が７５００［ｋＮ／ｍ２］未満であれば、前記得られたｐｖｉの値を、
式（２）により得られたｐｖｉの値が７５００［ｋＮ／ｍ２］以上であれば、７５００［ｋＮ／ｍ２］を
用いることを特徴とする節付杭の引抜抵抗力の計算方法。
ｐｖｉ＝１５０Ｎ …（２）
【請求項５】
請求項２から４のうちいずれか１項記載の節付杭の引抜抵抗力の計算方法であって、
粘性土内に埋設されたｉ番目の拡径部の傾斜面付近の非排水せん断強さの平均をＣＵとしたとき、
前記式（１）における極限支圧力度ｐｖｉの値として、
以下の式（３）により前記極限支圧力度ｐｖｉを求め、
式（３）により算出された極限支圧力度ｐｖｉが７５００［ｋＮ／ｍ２］未満である場合は、前記算出された極限支圧力度を、
式（３）により算出された極限支圧力度ｐｖｉが７５００［ｋＮ／ｍ２］以上である場合は、７５００［ｋＮ／ｍ２］を用いることを特徴とする節付杭の押込抵抗力の計算方法。
ｐｖｉ＝６ＣＵ …（３）
【請求項６】
上側ほど径が大きくなるように傾斜した傾斜面を含んだ拡径部を有する節付杭の押込抵抗力を計算する方法であって、
前記傾斜面が負担する極限押込抵抗力を、
前記傾斜面の水平投影面積と、前記傾斜面付近の地盤の極限支圧力度の鉛直方向の成分との積に基づいて計算することを特徴とする節付杭の押込抵抗力の計算方法。
【請求項７】
上側ほど径が大きくなるように傾斜した傾斜面を含んだ拡径部を複数有する節付杭の押込抵抗力を計算する方法であって、
前記拡径部の個数をＮ、ｉ番目の拡径部の傾斜面の水平投影面積をＡ’ｖｉ［ｍ２］ｉ番目の拡径部の傾斜面付近の地盤の極限支圧力度をｐ’ｖｉ［ｋＮ／ｍ２］、ｉ番目の拡径部の傾斜面の低減係数をβ’ｉとした場合に、
以下の式（４）で求めた各拡径部の傾斜面の極限押込抵抗力の和Ｔ’［ｋＮ］に基づいて計算することを特徴とする節付杭の押込抵抗力の計算方法。
【請求項８】
前記節付杭は節付丸杭であることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１項記載の節付杭の引抜抵抗力の計算方法。
【請求項９】
前記節付杭は節付丸杭であることを特徴とする請求項６又は７記載の節付杭の押込抵抗力の計算方法。
【請求項１０】
前記節付杭は節付壁杭であることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１項記載の節付杭の引抜抵抗力の計算方法。
【請求項１１】
前記節付杭は節付壁杭であることを特徴とする請求項６又は７記載の節付杭の押込抵抗力の計算方法。
【請求項１２】
下側ほど径が大きくなるように傾斜した傾斜面を含んだ拡径部を複数有する節付杭の設計方法であって、請求項１から５のうちいずれか１項記載の節付杭の引抜抵抗力の計算方法により算出された引抜抵抗力が所定の基準抵抗力以上となるように設計することを特徴とする節付杭の設計方法。
【請求項１３】
上側ほど径が大きくなるように傾斜した傾斜面を含んだ拡径部を複数有する節付杭の設計方法であって、請求項６又は７記載の節付杭の押込抵抗力の計算方法により算出された押込抵抗力が所定の基準抵抗力以上となるように設計することを特徴とする節付杭の設計方法。
【請求項１４】
前記節付杭は節付丸杭であることを特徴とする請求項１２又は１３記載の節付杭の設計方法。
【請求項１５】
前記節付杭は節付壁杭であることを特徴とする請求項１２又は１３記載の節付杭の設計方法。
【請求項１６】
請求項１２から１５のうちいずれか１項記載の節付杭の設計方法により設計されたことを特徴とする節付杭。
【請求項１】
下側ほど径が大きくなるように傾斜した傾斜面を含んだ拡径部を有する節付杭の引抜抵抗力を計算する方法であって、
前記傾斜面が負担する極限引抜抵抗力を、
前記傾斜面の水平投影面積と、前記傾斜面付近の地盤の極限支圧力度の鉛直方向の成分との積に基づいて計算することを特徴とする節付杭の引抜抵抗力の計算方法。
【請求項２】
下側ほど径が大きくなるように傾斜した傾斜面を含んだ拡径部を複数有する節付杭の引抜抵抗力を計算する方法であって、
前記拡径部の個数をＮ、ｉ番目の拡径部の傾斜面の水平投影面積をＡｖｉ［ｍ２］ｉ番目の拡径部の傾斜面付近の地盤の極限支圧力度をｐｖｉ［ｋＮ／ｍ２］、ｉ番目の拡径部の傾斜面の低減係数をβｉとした場合に、
以下の式（１）で求めた各拡径部の傾斜面の極限引抜抵抗力の和Ｔ［ｋＮ］に基づいて計算することを特徴とする節付杭の引抜抵抗力の計算方法。
【請求項３】
前記低減係数βｉを０．８以上かつ０．９以下の値とすることを特徴とする請求項２記載の節付杭の引抜抵抗力の計算方法。
【請求項４】
請求項２又は３記載の節付杭の引抜抵抗力の計算方法であって、
砂質土内に埋設された拡径部の傾斜面付近の平均Ｎ値をＮとしたとき、
式（１）における極限支圧力度ｐｖｉの値として
前記極限支圧力度ｐｖｉを以下の式（２）により求め、
式（２）により得られたｐｖｉの値が７５００［ｋＮ／ｍ２］未満であれば、前記得られたｐｖｉの値を、
式（２）により得られたｐｖｉの値が７５００［ｋＮ／ｍ２］以上であれば、７５００［ｋＮ／ｍ２］を
用いることを特徴とする節付杭の引抜抵抗力の計算方法。
ｐｖｉ＝１５０Ｎ …（２）
【請求項５】
請求項２から４のうちいずれか１項記載の節付杭の引抜抵抗力の計算方法であって、
粘性土内に埋設されたｉ番目の拡径部の傾斜面付近の非排水せん断強さの平均をＣＵとしたとき、
前記式（１）における極限支圧力度ｐｖｉの値として、
以下の式（３）により前記極限支圧力度ｐｖｉを求め、
式（３）により算出された極限支圧力度ｐｖｉが７５００［ｋＮ／ｍ２］未満である場合は、前記算出された極限支圧力度を、
式（３）により算出された極限支圧力度ｐｖｉが７５００［ｋＮ／ｍ２］以上である場合は、７５００［ｋＮ／ｍ２］を用いることを特徴とする節付杭の押込抵抗力の計算方法。
ｐｖｉ＝６ＣＵ …（３）
【請求項６】
上側ほど径が大きくなるように傾斜した傾斜面を含んだ拡径部を有する節付杭の押込抵抗力を計算する方法であって、
前記傾斜面が負担する極限押込抵抗力を、
前記傾斜面の水平投影面積と、前記傾斜面付近の地盤の極限支圧力度の鉛直方向の成分との積に基づいて計算することを特徴とする節付杭の押込抵抗力の計算方法。
【請求項７】
上側ほど径が大きくなるように傾斜した傾斜面を含んだ拡径部を複数有する節付杭の押込抵抗力を計算する方法であって、
前記拡径部の個数をＮ、ｉ番目の拡径部の傾斜面の水平投影面積をＡ’ｖｉ［ｍ２］ｉ番目の拡径部の傾斜面付近の地盤の極限支圧力度をｐ’ｖｉ［ｋＮ／ｍ２］、ｉ番目の拡径部の傾斜面の低減係数をβ’ｉとした場合に、
以下の式（４）で求めた各拡径部の傾斜面の極限押込抵抗力の和Ｔ’［ｋＮ］に基づいて計算することを特徴とする節付杭の押込抵抗力の計算方法。
【請求項８】
前記節付杭は節付丸杭であることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１項記載の節付杭の引抜抵抗力の計算方法。
【請求項９】
前記節付杭は節付丸杭であることを特徴とする請求項６又は７記載の節付杭の押込抵抗力の計算方法。
【請求項１０】
前記節付杭は節付壁杭であることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１項記載の節付杭の引抜抵抗力の計算方法。
【請求項１１】
前記節付杭は節付壁杭であることを特徴とする請求項６又は７記載の節付杭の押込抵抗力の計算方法。
【請求項１２】
下側ほど径が大きくなるように傾斜した傾斜面を含んだ拡径部を複数有する節付杭の設計方法であって、請求項１から５のうちいずれか１項記載の節付杭の引抜抵抗力の計算方法により算出された引抜抵抗力が所定の基準抵抗力以上となるように設計することを特徴とする節付杭の設計方法。
【請求項１３】
上側ほど径が大きくなるように傾斜した傾斜面を含んだ拡径部を複数有する節付杭の設計方法であって、請求項６又は７記載の節付杭の押込抵抗力の計算方法により算出された押込抵抗力が所定の基準抵抗力以上となるように設計することを特徴とする節付杭の設計方法。
【請求項１４】
前記節付杭は節付丸杭であることを特徴とする請求項１２又は１３記載の節付杭の設計方法。
【請求項１５】
前記節付杭は節付壁杭であることを特徴とする請求項１２又は１３記載の節付杭の設計方法。
【請求項１６】
請求項１２から１５のうちいずれか１項記載の節付杭の設計方法により設計されたことを特徴とする節付杭。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−３２２２５７（Ｐ２００６−３２２２５７Ａ）
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４７７７１（Ｐ２００５−１４７７７１）
【出願日】平成１７年５月２０日（２００５．５．２０）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（５０４３６５７９９）株式会社特殊構工法計画研究所 (26)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２０日（２００５．５．２０）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（５０４３６５７９９）株式会社特殊構工法計画研究所 (26)
【Ｆターム（参考）】
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