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Q&A置換基礎の設計計算 Q&A ('17.08.03)

NEW! 更新内容

Q1−30.置換土工法の地層に斜面を考慮した設計が可能か('17.08.03)
   

目  次
 1.適用範囲、制限条件

Q1−1.「擁壁の設計」や「橋台の設計」にある置換基礎(置換コンクリート)の照査との違いはありますか。

Q1−2.置換土において、自動的に置き換える土砂の深さを決定する際のルールはどのようになっているか

Q1−3.クレーン等の車両を考慮した設計はできますか。(Ver.1)

Q1−4.置換え土の照査において、偏心を無視した検討はできますか

Q1−5.「平成24年土工指針 擁壁工指針」の改定により、置換基礎への影響がありますか

Q1−6.「荷重ケース」画面において、鉛直支持力用荷重q2には、何を入力するのですか

Q1−7.底版前面の作用力を底版中心の作用力に変換するには、どのようにしたらよいか

Q1−8.置き換え基礎底面上の土砂の重量はどのように考えているのか

Q1−9.平成25年の「設計要領 第2集 −擁壁編・カルバート編−」の改定により、置換基礎への影響がありますか

Q1−10.他の製品から、底版中心の作用力をインポートすることは可能か

Q1−11.層区分の粘性土両面、粘性土上面、粘性土下面、非圧縮層の違いはなにか

Q1−12.中部地方整備局基準のように置換基礎底面において、水平力によるモーメントを考慮するにはどうすればよいか

Q1−13.置換基礎底面の支持力照査において、荷重の傾斜を考慮した設計は可能か

Q1−14.水の単位体積重量や計算で使用する安全率を変更することができるか

Q1−15.置換え土の範囲の指定は、どこで行うのか

Q1−16.圧密沈下量の算出において、建築基礎構造設計指針のP137-138に記述のある地中応力に対する3式(i、ii、iii)に対応していますか

Q1−17.任意荷重については、底版範囲内にも設定可能か

Q1−18.道路橋示方書・同解説 W下部構造編の鉛直支持力式で結果が0になる

Q1−19.置換土底面の支持力照査において、Df'を0としたいがどのようにすればよいか

Q1−20.置換土の範囲を自動的に深さと分散角から決定した範囲とすることはできるか

Q1−21.置換土工法で擁壁等の前面土砂及び背面土砂を指定するような入力を行うにはどのようにしたらよいか

Q1−22.支持力係数Ncを求めるグラフから見るとφ=0、tanθ=0.4の場合に交点があるようにみえるが係数が0になるのはなぜか

Q1−23.置換土の高さの自動計算の結果で、置換高が0.1mでOKとなったが問題はないか

Q1−24.宅地防災基準の支持力算出式において、帯状の形状係数はどこに記載があるか

Q1−25.「地盤改良の設計計算」と「置換基礎の設計計算」の相違点はなにか

Q1−26.置換後の基礎底面の土質は、どこで指定するのか

Q1−27.各照査の計算過程を確認することができるか

Q1−28.圧密沈下曲線の標準圧密曲線使用時のlogmv〜logPの記載はあるか

Q1−29.置換工法で置換土を砕石に置き換えて設計が可能か

Q1−30.置換土工法の地層に斜面を考慮した設計が可能か
 2..置換コンクリート

Q2−1.置換コンクリート時の置換え前の有効根入れ深さdfの指定は、どこで行うのでしょうか。

Q2−2.置換えコンクリートの上に、重力式のような形状の構造物にて設計することが可能か

Q2−3.コンクリート置換基礎で転倒照査と地盤反力照査を省略することができるか

Q2−4.置換コンクリート基礎の底面幅には、傾斜部分を含みますか

Q2−5.斜面上基礎の設計において地震時の場合傾斜角は、βe=β'+tan-1(kh)となるが、出典はどこか

Q2−6.置換コンクリート背面の土圧を考慮することはできるか

Q2−7.置換コンクリートで鉛直支持力照査でエラーとなる原因はなにか

Q2−8.段切置換置換コンクリートで地盤反力の基礎幅の範囲にコンクリート背面の傾斜を含まないのはなぜか

Q2−9.基礎奥行幅と置換コンクリート奥行幅が異なる場合の作用力は、基礎中心の作用力よりどのように算出しているのか

Q2−10.置換コンクリート形状で置換え基礎と段切置換基礎の違いはなにか



 1.適用範囲、制限条件

Q1−1.

「擁壁の設計」や「橋台の設計」にある置換基礎(置換コンクリート)の照査との違いはありますか。
A1−1. 「置換基礎の設計計算」では、置換基礎のタイプとして段切基礎,多段積み基礎が検討可能です。また、地盤反力については地盤係数法を用いて設計することが可能です。
 

Q1−2.

置換土において、自動的に置き換える土砂の深さを決定する際のルールはどのようになっているか
A1−2. 置換土の自動深さ算出については、入力された算出ピッチに応じて置換え土の高さを変化させ、安定計算を満足する位置をトライアル計算します。併せ て、以下のようなルールにて算出いたします。

1.自動算出時の高さの上限は、基礎底面より下の地層の深さの合計となります。
2.照査を満足する位置が見つかった場合、置換え土高さに結果をセットし、直接指定へ切り替わります。
3.自動決定された置換え高と分散角θより、下側s2と下側e2を自動設定します。
4.下側s2>上側s1となる場合は、上側s1=下側s2とします。
5.下側e2>上側e1となる場合は、上側e1=下側s2とします。
6.置換え後の基礎底面(置換え土の上端)でNGとなる場合は計算を終了します。
 

Q1−3.

クレーン等の車両を考慮した設計はできますか。(Ver.1)
A1−3. 躯体上に一様に載荷されているものであれば底版中心の作用力にて鉛直力とモーメントを考慮して検討できますが、クレーン等のように車輪からの影響 を考慮した設計は行うことができません。
 

Q1−4.

置換え土の照査において、偏心を無視した検討はできますか
A1−4. Ver.1においては、「荷重」画面にて作用力のモーメントを0として検討してください。
またVer.2においては、基本条件において偏心を無視するの設定が可能です。
 

Q1−5.

「平成24年土工指針 擁壁工指針」の改定により、置換基礎への影響がありますか
A1−5. 「平成24年土工指針 擁壁工指針」の改定により、以下の影響があります。
また、「置換基礎の設計計算Ver.2」において以下の改訂内容に対応しました。
・置換え土
 1.荷重の合力Rの作用位置が基礎底面の中央より後方にある場合は、許容支持力度及び地盤反力度ともに有効載荷面積は基礎底面とする。(擁壁工 指針 P.67)
 2.基礎底面での鉛直地盤反力度pの分布は、有効載荷幅とする(p=V/(B-2e))。 (擁壁工指針 P.136)

・置換えコンクリート
 1.荷重の合力Rの作用位置が基礎底面の中央より後方にある場合は、許容支持力度及び地盤反力度ともに有効載荷面積は基礎底面とする。(擁壁工 指針 P.67)
 2.中地震時,大地震時の表記をレベル1地震時,レベル2地震時とする。(擁壁工指針 P.88)
 

Q1−6.

「荷重ケース」画面において、鉛直支持力用荷重q2には、何を入力するのですか
A1−6. 鉛直支持力用荷重q2には、地層データで入力した土砂以外の盛土や建物等の上載荷重を設定します。尚、鉛直支持力q2は、鉛直支持力算出のみに作用します。
 

Q1−7.

底版前面の作用力を底版中心の作用力に変換するには、どのようにしたらよいか
A1−7. 底版中心の作用力を算出するには、作用力を以下のように変換して入力してください。

Vo = V
Ho = H
Mo = V×B/2-M

Vo,Ho,Mo : 底版中心の作用力
V,H,M : 底版前面の作用力
B : 底版幅

Ver.2.3.0以降は、「基本条件」画面の入力条件で、フーチング中心の作用力を入力するか、フーチング先端の作用力を入力するかを選択できます。
 

Q1−8.

置き換え基礎底面上の土砂の重量はどのように考えているのか
A1−8. 置き換え基礎底面に偏心を考慮するかどうかで異なります。
・偏心を考慮する場合(置換底面幅を有効載荷幅Beから算出するにチェックがある場合)
 荷重による偏心を考慮した幅から分散角θ上にある土砂の重量を考慮します。
・偏心を考慮しない場合(置換底面幅を有効載荷幅Beから算出するにチェックがない場合)
 置換幅から分散角θ上にある土砂の重量を考慮します。
 

Q1−9.

平成25年の「設計要領 第2集 −擁壁編・カルバート編−」の改定により、置換基礎への影響がありますか
A1−9. 以下の点において、影響があります。
1.置換土の設計において、基礎底面での鉛直地盤反力度pの分布を有効載荷幅
(p=V/(B-2e))として設計します。

 

Q1−10.

他の製品から、底版中心の作用力をインポートすることは可能か
A1−10. 「擁壁の設計」,「橋台の設計」からインポート可能です。
「擁壁の設計」,「橋台の設計」の「基礎連動用(*.xpr)ファイルエクスポート」を
実行し、基礎連動用(*.xpr)ファイルを保存します。
その後、「置換基礎の設計計算」の「基礎連動用(*.xpr)からのインポート」
から保存した基礎連動用(*.xpr)ファイルを読み込んでください。
 

Q1−11.

層区分の粘性土両面、粘性土上面、粘性土下面、非圧縮層の違いはなにか
A1−11. 層区分は圧密沈下時間の計算時に用いられます。よって圧密沈下時間を計算しな
い場合は、同じ扱いとなります。
(非圧縮層は圧密沈下時間の計算の対象外の層です。)

圧密沈下時間の計算(自然圧密)
t=(Tv・d^2)/Cv

ここに、
Tv:圧密度Uに対応する時間係数
d :最大排水距離(m
Cv:圧密係数(m^2/日
H :層厚(m

粘性両面層・・・d=H/2
粘性上面層・・・d=H
粘性下面層・・・d=H

上記のように、自然圧密の圧密時間の計算においては、粘性上面層、粘性下面層
は同じ層厚を用いていますが、前者(粘性上面層)は上向きに排水 し、後者(粘性
下面層)は下向きに排水するとお考えください。
 

Q1−12.

中部地方整備局基準のように置換基礎底面において、水平力によるモーメントを考慮するにはどうすればよいか
A1−12. 置換基礎の設計計算Ver.2.2.0にて、置換基礎底面にて水平力によるモーメントの計算に対応しております。
基本条件画面において、下記の項目を選択してご検討ください。
 1.「土工指針(H24)」の基準を選択する。
 2.「置換底面に水平力によるモーメントを考慮する」にチェックをする。
 

Q1−13.

置換基礎底面の支持力照査において、荷重の傾斜を考慮した設計は可能
A1−13. 置換基礎の設計計算Ver.2.1.0より、選択が可能です。
「基本条件」画面に「支持力算出時の荷重傾斜を考慮する」にチェックを入れてご検討ください。
 

Q1−14.

水の単位体積重量や計算で使用する安全率を変更することができるか
A1−14. 水の単位体積重量については、「基準値」画面の単位重量にて設定することができます。
安全率についても「基準値」画面において各照査項目毎に 変更することができます。
 

Q1−15.

置換え土の範囲の指定は、どこで行うのか
A1−15. 置換の範囲は、基本条件画面の置換え土項目で入力した「高さ」及び「置換え土範囲」で指定します。
計算で使用する分散角を考慮した範囲は、置換範囲内になるように指定します。
 

Q1−16.

圧密沈下量の算出において、建築基礎構造設計指針のP137-138に記述のある地中応力に対する3式(i、ii、iii)に対応していますか
A1−16. 建築基礎構造設計指針に記載されている圧密状態に応じた沈下量の算出には、対応しておりません。
 

Q1−17.

任意荷重については、底版範囲内にも設定可能か
A1−17. 任意荷重については、底版範囲内にも設定可能ですが、任意荷重は、置換後の置換土の底面の照査時に考慮します。
よって、置換前及び置換後の底版下面の照査を行わない場合は、そのまま検討可能ですが、置換前及び置換後の底版下面の照査を行う場合には、作用力として集計されませんので底版範囲内の任意荷重を底版中心の作用力に含めて検討する必要があります。
 

Q1−18.

道路橋示方書・同解説 W下部構造編の鉛直支持力式で結果が0になる
A1−18. 鉛直支持力の結果が0となっている場合は、支持力係数が0となっていないかを確認してください。
支持力係数は、粘着力cと荷重の傾斜tanθ=(Hb/V)により決定しますが「平成24年3月 道路橋示方書・同解説 W 下部構造編」のP.302-303のグラフの範囲外となる場合は0となります。
 

Q1−19.

置換土底面の支持力照査において、Df'を0としたいがどのようにすればよいか
A1−19. 置換土底面のDf'を0mとする場合は、「地盤」画面の地盤に根入れした深さDf'に-(置換土高)mを入力してご検討ください。
 

Q1−20.

置換土の範囲を自動的に深さと分散角から決定した範囲とすることはできるか
A1−20. 置換範囲については、下面自動を選択し、置換土の範囲に1:Nを指定することで深さと分散角から置換可能な範囲を自動的に算出します。
 

Q1−21.

置換土工法で擁壁等の前面土砂及び背面土砂を指定するような入力を行うにはどのようにしたらよいか
A1−21. 置換土の範囲に1:Nを指定することで深さと分散角から置換可能な範囲を自動的に算出します。
尚、Ver.2.2.0以前は、置換土の範囲は、置換可能な範囲となりますので自動的に算出することはできません。
 

Q1−22.

支持力係数Ncを求めるグラフから見るとφ=0、tanθ=0.4の場合に交点があるようにみえるが係数が0になるのはなぜか
A1−22. Ncにつきましては、次式で算出しています。
Ncv=cotφ{(1+sinφcos2(ψB−π/2))exp(2(π−ψB)tanφ)/(1−sinφ)−1}
Nch=cotφ{sinφsin2(ψB−π/2)exp(2(π−ψB)tanφ)/(1−sinφ)}

ここに、
φ:支持地盤のせん断抵抗角
ψB:第1主応力と水平面のなす角

tanθ=Nch/Ncv

ψBの範囲は、π/2から3π/4+φ/2であり、π/2のとき荷重の傾斜は0で3π/4+φ/2時は荷重の傾斜が最大の場合となります。
例として、φ=0ではψB=135°の時荷重の傾斜が最大の場合となります。
この時荷重の傾斜は、tanθ=0.388984となり、範囲は次のようになります。
0 ≦ tanθ ≦ 0.388984

よって、0.4ではなく0.388984以下でないと求まらないことになります。
 

Q1−23.

置換土の高さの自動計算の結果で、置換高が0.1mでOKとなったが問題はないか
A1−23. 置換土の高さの自動計算については、置換土に必要な厚さを考慮しておりません。
よって最終的な置換土の高さは、各基準を確認し適切な高さを直接指定してください。
 

Q1−24.

宅地防災基準の支持力算出式において、帯状の形状係数はどこに記載があるか
A1−24. 「宅地防災マニュアルの解説 [1]」 P.318においては、帯状の記載はございませんが、同様の式の「土地改良事業計画設計基準及び運用・解説 設計 「水路工」」のP.317において、α=1.0,β=0.5の記載がありますのでご確認ください。
 

Q1−25.

「地盤改良の設計計算」と「置換基礎の設計計算」の相違点はなにか
A1−25. 「地盤改良の設計計算」はセメント系固化材を用いた深層・浅層混合処理工法の設計を行い、「置換基礎の設計計算」については、地盤を良質な土に置き換える工法(置換え土工法)の設計を行います。
「置換基礎の設計計算」については、「地盤改良の設計計算」のように改良した土自体の照査は行いません。
 

Q1−26.

置換後の基礎底面の土質は、どこで指定するのか
A1−26. 「基本条件」画面の置換え土にて置換え土の重量、粘着力、せん断抵抗角等を指定します。
 

Q1−27.

各照査の計算過程を確認することができるか
A1−27. 「計算書作成」画面において、計算書式に計算式形式を選択してプレビューすることで表形式ではなく計算過程を確認できます。
 

Q1−28.

圧密沈下曲線の標準圧密曲線使用時のlogmv〜logPの記載はあるか
A1−28. logmvの概略値につきましては、道路土工 軟弱地盤対策工指針(平成24年度版)のP.50の解図3-6に記載がございますのでご確認ください。
 

Q1−29.

置換工法で置換土を砕石に置き換えて設計が可能か
A1−29. 置換工法と同じ照査内容の場合の設計は可能ですが、砕石に対する土質条件を把握しておりませんので別途ご入力ください。
 

Q1−30.

置換土工法の地層に斜面を考慮した設計が可能か
A1−30. 置換土工法の地層は、水平のみとなっており傾斜を考慮することができません。

 2..置換コンクリート

Q2−1.

置換コンクリート時の置換え前の有効根入れ深さdfの指定は、どこで行うのでしょうか。
A2−1. 「地盤」画面において、コンクリート基礎高より上の層厚が置換え前の高さとなります。
 

Q2−2.

置換えコンクリートの上に、重力式のような形状の構造物にて設計することが可能か
A2−2. 構造物の形状ではなく底版中心の作用力を指定しますので、置換えコンクリート上の構造物形状について重力式のような形状でも設計することが可能です。
 

Q2−3.

コンクリート置換基礎で転倒照査と地盤反力照査を省略することができるか
A2−3. 「基本条件」画面の照査項目選択において、選択が可能です。
転倒照査と地盤反力照査を省略する場合は、転倒照査と地盤反力照査のチェックを外して計算します。
 

Q2−4.

置換コンクリート基礎の底面幅には、傾斜部分を含みますか
A2−4. 底面幅には、「平成24年7月 設計要領 第二集 橋梁建設編」P4-28より、最後の傾斜部分は見込みません。
 

Q2−5.

斜面上基礎の設計において地震時の場合傾斜角は、βe=β'+tan-1(kh)となるが、出典はどこか
A2−5. 斜面の傾斜角度については、「平成24年7月 設計要領第二集 橋梁建設編」P.4-22のβ’の説明に「地震時はβ’+tan^- 1(kh)とする」と記載されています。
 

Q2−6.

置換コンクリート背面の土圧を考慮することはできるか
A2−6. 置換コンクリートに土圧を考慮することはできませんが、任意荷重を考慮することができますので任意荷重で水平荷重を指定して検討してください。
 

Q2−7.

置換コンクリートで鉛直支持力照査でエラーとなる原因はなにか
A2−7. 荷重の作用位置が底版より外側にある場合に鉛直支持力照査の有効載荷面積を算出することができないためエラーが表示されます。
 

Q2−8.

段切置換置換コンクリートで地盤反力の基礎幅の範囲にコンクリート背面の傾斜を含まないのはなぜか
A2−8. 置換コンクリート設計時の地盤反力度照査の幅については、平成24年7月 設計要領第二集 橋梁建設編 P.4-27〜28 (2)置換え基礎に準じております。P.4-28の図4-3-28において地盤反力度q4,q5に置換コンクリート背面の傾斜部分を含んでいないため、本製品でも置換コンクリート背面の傾斜部分を含んでおりません。
 

Q2−9.

基礎奥行幅と置換コンクリート奥行幅が異なる場合の作用力は、基礎中心の作用力よりどのように算出しているのか
A2−9. 置換コンクリートに作用する荷重は、置換コンクリート奥行幅/基礎奥行幅で算出します。
 

Q2−10.

置換コンクリート形状で置換え基礎と段切置換基礎の違いはなにか
A2−10. 置換え基礎は、各段毎にコンクリートを積み上げたものに対して、段切置換基礎は、1つのコンクリートの構造物となります。よって、置換え基礎では、各段毎に作用力を集計し安定照査を行うのに対して、段切置換基礎では、最下端での照査のみを行います。






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