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直接基礎の支持力計算 Q&A


目  次
1.設計方法

Q1−1. プログラムの適用範囲、制限事項。

Q1−2. 道路公団にある置換えフーチングの計算はできるか。

Q1−3. 公団規準の段差フーチングの安定計算の際の作用力入力は、最下段のフーチング底面での作用力か?

Q1−4. 斜面上の基礎として設計する際に、入力の傾斜角は60度を超えていないにも関わらず「斜面傾斜各が10度未満、もしくは60度を超えました。」とのエラーメッセージが表示されるが?

Q1−5.設計水平震度はどのように反映されるか?

2.入力方法

Q2−1. 道路公団の斜面上の基礎を検討したところ、φ=40°までしか入力が許されていない。公団の図表にはφ=45°まで示されているのに、なぜ40°なのか。

Q2−2. 支持力係数を求めるグラフは、どのような算式を使っているのか。

Q2−3. 底版中心作用力においてモーメントと水平力の向きが異なる場合の入力ができない。

Q2−4. 道路橋示方書準拠時に支持力算定時のγ1を変更したいがどうすればいいのか?


1.設計方法

Q1−1. プログラムの適用範囲、制限事項。
A1−1.
  • 適用基準:H8道路橋示方書 下部構造編、H6道路公団 設計要領 二集
  • 基礎寸法:0.5m×0.5m〜500.0m×500.0m
  • 地盤条件:形状係数α、β:内部計算。但し帯状には適応していません。
    α= 1+0.3×B'/L'
    β=1-0.4×B'/L' (H8道示下部構造編P253)
    地盤のせん断抵抗角:φ=0°〜40°
    斜面上の基礎の場合の斜面の傾斜角β'=0°〜60°
    地震時の場合、設計震度を考慮した傾斜角が60°まで。
    (βe=β'+tan−1kh≦60゜)
  • 作用力の向き:モーメントと水平力の向きが異なる場合の計算不可。
  • 計算内容:
    1)水平地盤の基礎
    • フーチング前面の抵抗を考慮した作用力の算定(設計要領)
    • 荷重の偏心傾斜を考慮した許容鉛直支持力の算出
      • 荷重の方向が1方向の場合の道示による方法。
      • 荷重の方向が2方向の場合の道示による方法。
      • 荷重の方向が1方向の場合の設計要領による方法。
    • 安定計算
      • 滑動、転倒、地盤反力度の照査。
    2)斜面上の基礎(基礎地盤の傾斜が10°以上)
    • 斜面の影響、荷重の偏心傾斜を考慮した許容鉛直支持力の算出。(設計要領第二集による方法)
    • 段差がある基礎の安定計算
      • 滑動、転倒、地盤反力度の照査。
      注)「b>γ'」の場合、斜面の影響およびフーチングの段差の影響を考慮せず、水平地盤として許容鉛直支持力を計算する。
      ここに  b:前面余裕幅
          γ':すべり面縁端と荷重端との距離(=R×B')
           R:せん断抵抗角φから求める。
      (「Rの値を求めるグラフ」設計要領二集 6-68)
      B':荷重の偏心傾斜を考慮した有効載荷幅
  • 支持力係数(Nc、Nq、Nγ)の扱い
    H8道示下部構造編(P254〜P255)の図表から読みとる。読みとれない場合は「0.0」セットする。(「Nq」に関してはグラフ「U」領域からの読みとりはサポート外のため同様に「0.0」セット。)支持力係数の変更可。
 
Q1−2. 道路公団にある置換えフーチングの計算はできるか。
A1−2. できません。
 
Q1−3. 公団規準の段差フーチングの安定計算の際の作用力入力は、最下段のフーチング底面での作用力か?
A1−3. 最下段フーチング下面のフーチング全幅の中心の値を作用力として入力して下さい。
 
Q1−4. 斜面上の基礎として設計する際に、入力の傾斜角は60度を超えていないにも関わらず「斜面傾斜各が10度未満、もしくは60度を超えました。」とのエラーメッセージが表示されるが?
A1−4. 是は荷重状態を地震時とされていることが原因です。
設計要領第二集p4−22による地震時の傾斜角βeが10度未満または60度を超えるため、P4−25〜27にある図から支持力係数を抽出することができません。
入力値が60度以下でも地震時換算時にこの値を超える場合に該当します。
フーチング形状、及び寸法をご考慮下さい。
 
Q1−5 設計水平震度はどのように反映されるか?
A1−5. 設計水平震度は、検討項目が『斜面上の基礎の場合』、または『水平地盤(道路公団)でフーチング前面の抵抗を考慮する場合』のみ設定が必要となります。
『斜面上基礎の基礎(道路公団)』を選択した際は設計要領第2集3−4−2 鉛直方向極限支持力の算出 をご参照下さい。斜面傾斜角βを地震時に補正するために利用しています。
『水平地盤(道路公団)』の際にはフーチング前面の抵抗を考慮する場合に、受働土圧を考慮し設計します。これは設計要領8−3−3の記述によるもので道路橋示方書W8.3.2より道路橋示方書X4.2の地震時土圧の設計時に使用されています。

2.入力方法

Q2−1. 道路公団の斜面上の基礎を検討したところ、φ=40°までしか入力が許されていない。公団の図表にはφ=45°まで示されているのに、なぜ40°なのか。
A2−1. 確かに斜面上の基礎のφは45°まで図表があります。しかしながら、この時の極限鉛直支持力度は
(H6設計要領 第二集 6−65)

で求まりますが、式中のq は水平地盤における極限支持力度で、これは

式(4−2)で求めます。(H6設計要領 第二集 6−59)

この時のN 、N 、N の扱いについては「荷重の傾斜を考慮した支持力係数で水平地盤の場合は道示W7.3.1による。」(同 6-59)

とあります。そこで道示 下部構造編の図表を参照するとφ=40°までの図表しかありません。よって、φ=40°までしか入力できません。
 
Q2−2. 支持力係数を求めるグラフは、どのような算式を使っているのか。
A2−2. 特に算式はありません。
あらかじめプログラム内部にテーブルデータがあり、そこから補間計算をしています。
例えば、tanθ=0.15、φ=8°の Nc を算定するとします。
まず、φ=5°の Nc を tanθ=0.1 と tanθ=0.2 の点から補間計算します。(Nc1)
次に、φ=10°の Nc を tanθ=0.1 と tanθ=0.2 の点から補間計算します。(Nc2)
最後に Nc1 と Nc2 の補間計算より Nc を算定します。
 
Q2−3. 底版中心作用力においてモーメントと水平力の向きが異なる場合の入力ができない。
A2−3. 上記の場合は、危険側になるので入力できない仕様になっています。
H=0.0として入力してください。
 
Q2−4. 道路橋示方書準拠時に支持力算定時のγ1を変更したいがどうすればいいのか?
A2−4. 入力→荷重ケース→入力により荷重ケースの諸元入力部の設定で任意入力が可能です。
支持地盤及び根入れ地盤の単位重量を設定するにはレ点を設け、予めお考えのγ1γ2を入力して設計下さい。

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