カゴ枠擁壁の安定検討

Size: px

Start display at page:

Download "カゴ枠擁壁の安定検討"

しょうりしげまつ
4 years ago
Views:

1 カコ枠擁壁.jtd カゴ枠擁壁の安定検討 - 鋼製カゴ内に自然石を詰め込んだ擁壁の安定計算を実施 - 目 (1) 基本方針 1. 本計算書の説明 2 2. 構造諸元 2 3. 設計方針 2 4. 参考資料 2 5. 設計の目的 2 (2) 概要 1. 設計チャート図 5 2. 設計目標性能 - 要求性能 5 3. 擁壁の設計方法 5 (3) 地盤材料定数の検討 1. 地盤定数 7 2. 各解析で使用する要素定数 7 3. 凍上対策の検討 7 (4) 作用荷重の算定 1. 設計外力 14 (5) 擁壁の安定計算 1. 擁壁の安定計算の説明擁壁タイプ計算結果 15 (6) 地盤支持力の算定 1. 地盤支持力の計算層地盤の許容支持力の計算直接基礎基盤の沈下量計算 40 (7) 擁壁 + 地盤の全体安定 1. 擁壁 + 地盤を含む全体安定検討全体安定検討結果 43 (8) 結果の整理 1. 擁壁の安定計算層地盤の許容支持力の計算擁壁 + 地盤を含む全体安定検討 46 * 地下水が多い場所に栗石を内詰したカゴ枠擁壁を設計する ( 現場土を内詰した場合も基本的な考え方は同じです ) * 鋼製カゴ枠を用いて階段状に積み上げた抗土圧構造カゴ枠擁壁とする場合の計算 ( 注意 : 法面保護の蛇籠ブロックとは考え方が違いますこれは擁壁とした場合です ) 次 ( 株 ) ブルドジオテクノ 1

2 カコ枠擁壁.jtd (1) 基本方針 1. 本設計は新設されるカゴ枠擁壁の安定検討を行う現場断面図 2. 構造諸元工事場所東北地方形式鋼製カゴ枠擁壁 H=8.05m 法勾配 1:1.5 盛土高 1.0m 構造中詰め材 : 栗石直接基礎構造図断面図 PAGE=3 現場説明図 PAGE=4 擁壁構造図 PAGE= 省略 ( メーカー図 ) 3. 設計方針道路土工擁壁工指針 ( 平成 11 年日本道路協会 )( 以下 : 指針 1) 道路土工切土工斜面安定工指針 ( 平成 21 年日本道路協会 )( 以下 : 指針 2) 道路橋示方書 Ⅳ 下部構造編 ( 平成 14 年日本道路協会 )( 以下 : 指針 3) 大型ブロック積み擁壁設計施工マニュアル ( 改訂版 )( 土木学会四国支部 ) 4. 参考資料土木工事設計要領 ( 平成 21 年九州整備局 ) 第 Ⅰ 共通偏 ( 以下 : 参考 1) 5. 設計の目的荷重状態想定する荷重解析の目的常時常時作用する荷重安全性を検討する地震時 1 回 ~ 数回遭遇する地震荷重安全性を検討する 2

5 カコ枠擁壁.jtd (2) 概要 1. 設計チャート図本設計はカゴ枠擁壁の安定計算を行う設計条件の設定解析モデル荷重条件地盤材料定数など設計外力の算定擁壁の安定計算擁壁の安定条件を照査直接基礎基盤支持力の計算擁壁 + 地盤を含む全体安定検討円弧すべり計算結果の整理 END 2. 設計目標性能 - 要求性能 1 荷重の組合せ常時地震時 2 基礎の安全常時の安全率転倒 e B/6 :e 偏心距離滑動 Fs 1.5 支持力 Fs 3.0( 地盤支持力算定の場合 ) 地震時の安全率転倒 e B/3 :e 偏心距離滑動 Fs 1.2 支持力 Fs 2.0( 地盤支持力算定の場合 ) 3 部材の安全各限界状態に至らない ( 限界状態法により計算 ) 耐久性使用性安全性耐震性 4 地盤を含む全体安定常時 Fs 1.2 地震時 Fs 擁壁の設計方法擁壁の安定計算土圧式 : 試行くさび法擁壁の安定検討 5

6 カコ枠擁壁.jtd 直接基礎基盤支持力の計算以下の算定式により地盤支持力を算定する 1 道路基準 ( 道路橋示方書 Ⅳ) 式 2 上記算定は基礎直下 1 層で算定しているが基礎直下層の下側層の影響を考慮擁壁 + 地盤を含む全体安定検討スライス法によりすべり安全率を計算する 6

7 カコ枠擁壁.jtd (3) 地盤定数 1. 地盤定数盛土 ( 背面土 ) 材料の強度定数現位置調査 ( 現地盤 :N 値 ) 結果の整理基礎地盤の強度定数の推定 (N 値より ) 道路橋示方書式地盤種別 ( 道路橋示方書耐震設計編 ) による場合 PAGE=8 PAGE=9 PAGE=10 PAGE=11 * 上記地盤定数は現在判明している地盤調査試験のデータによっている今後の調査などで上記数値と相違がある場合は再度検討すること 2. 各解析で使用する要素定数の整理解析種別解析の目的構成モデル地盤定数安定計算土圧地盤支持力 C φ PAGE=12 全体安定すべり安全率 C,φ PAGE=12 1 地盤定数で推定した値及び試験による数値より設計に使用する土質定数 3. 凍上対策の検討凍結深さ Z=0.60m 凍結深さ計算 PAGE=13 根入れ深さ Df=1.5m 断面図を参照 PAGE=3 凍上対策 Df Z とする 7

8 盛土材料 ( 背面土 ) の強度定数番号土層名 γt1 γt2 γt2' C φ 1 砂質土 ( 締固めた ) γt1: 地下水位より浅い位置での土の単位体積重量 (kn/m3) γt2: 地下水位より深い位置での土の単位体積重量 (kn/m3) γt2': 地下水位より深い位置での土の有効単位体積重量 (kn/m3) φ: 土のせん断抵抗角 ( ) C: 粘着力 (kn/m2) 参考 : 道路土工盛土工指針平成 22 P101 8

9 現位置調査 ( 現地盤 :N 値 ) 結果の整理ボーリング番号 :No.1( 平成 4 年 7 月実施資料 ) 番号土層名 γt1 γt2 γt2' 平均 N 層厚 (m) 1 シルト質砂砂質シルト風化花崗岩 γt1: 地下水位より浅い位置での土の単位体積重量 (kn/m3) γt2: 地下水位より深い位置での土の単位体積重量 (kn/m3) γt2': 地下水位より深い位置での土の有効単位体積重量 (kn/m3) N: 標準貫入試験 N 値参考 : 道路土工盛土工指針平成 22 P

10 基礎地盤の強度定数の推定 (N 値より ) 道路橋示方書式ボーリング番号 :No.1 番号土層名 γt γt 層厚 (m) 平均 N N1 C φ 1 シルト質砂砂質シルト風化花崗岩 γt: 土の単位体積重量 (kn/m3)( 地下水位上 ) γt : 土の単位体積重量 (kn/m3)( 地下水位下 ) C: 粘着力 (kn/m2) φ: 内部摩擦角 ( ) 推定式 : 道路橋示方書 Ⅳ 下部構造編 P564 N1: 有効上載圧 100kN/m2 相当に換算した N 値 (σ'v<50 の場合は σ'v=50 とする ) σ'v: 有効上載圧 (kn/m2) γt: 土の有効単位体積重量 (kn/m3) 170N N1= σ'v+70 φの推定式 :(N>5) は示方書 P564 (N 5) は N 値とC φの活用法 ( 地盤工学会 ) P129 φ=4.8logn1+21 (N>5) φ=15+ 20N (N 5) N 値より推定値 * log は自然対数 (P564)(=ln) C の推定式 :qu=0.4+n/20(kgf/cm2) N 値と C φ の活用法 ( 地盤工学会 ) P131 C=qu/2 土質力学の基礎 ( 技報堂出版 ) P116 C=qu/2 杭基礎設計便覧 ( 日本道路協会 ) 平成 19 P59 基礎地盤の強度定数の推定 ( 室内試験より ) ボーリング番号 :No.1 番号土層名 ρd w C φ 1 シルト質砂凍結深さの計算に使用 2 砂質シルト実施なし ρd: 密度 (g/cm3) w: 含水比 (%) 10

11 地盤種別 ( 道路橋示方書耐震設計編 ) 層番号層名層種別層厚平均 N 値平均せん断弾性波速度 Hi/Vsi Hi(m) Vsi(m/s) (sec) 1 シルト質砂砂質土砂質シルト粘性土合計 T G = 4 Σ(Hi/Vsi) = (sec) よって耐震設計上の地盤種別は Ⅰ 種地盤となる解説 : 道路橋示方書 Ⅴ 耐震設計編 P25 Ⅰ 種地盤 : 良好な洪積地盤及び岩盤 Ⅱ 種地盤 :Ⅰ 種 Ⅲ 種にも属さない洪積地盤及び沖積地盤 Ⅲ 種地盤 : 沖積地盤のうち軟弱地盤 Tg <Tg <Tg 解説 : 道路橋示方書 Ⅴ 耐震設計編 P26 耐震設計上の地盤面 : 十部堅固な地盤 (Vsi 300m/s) 粘性土層 Vsi=100Ni 1/3 1 Ni 25 砂質土層 Vsi=80Ni 1/3 1 Ni 50 11

12 土質定数 ( 設計値 ) の整理土層名 γt1 γt2 γt2' C φ 盛土材料シルト質砂砂質シルト風化花崗岩 γt1: 地下水位より浅い位置での土の単位体積重量 (kn/m3) γt2: 地下水位より深い位置での土の単位体積重量 (kn/m3) γt2': 地下水位より深い位置での土の有効単位体積重量 (kn/m3) C: 粘着力 (kn/m2) φ: 内部摩擦角 ( ) 12

凍結深さの計算 (1 層の場合 ) 道路土工要綱 ( 平成 21 年 )P386 資料 -10 Z(m) F( C/days) t(days) d(m) (L/λ)eff Qw L μ 0.589 500 85 0.589 1.33E+08 2.74E+06 2.01E+08 (n=20 年 ) Z: 凍結深さ (m) X: 凍結深さの仮定値 (cm)z=xで収束 58.9 0.

7 500 資図 10-2より 0.73 2.7 2 (L/λ)eff= X 2 d λ Ld 2 0.08 Z=α 計算資図 10-1 より 172800 F L/λ eff μ= Q F L t 0.08 熱伝導率の算定 (Kerstenの式) 層名 λ(w/m K) 凍結時 λf シルト質砂 1.515 w(%) 50 2.390 ρd(g/cm3) 1.2 未凍結時 λu 0.

13 凍結深さの計算 (1 層の場合 ) 道路土工要綱 ( 平成 21 年 )P386 資料 -10 Z(m) F( C/days) t(days) d(m) (L/λ)eff Qw L μ E E E+08 (n=20 年 ) Z: 凍結深さ (m) X: 凍結深さの仮定値 (cm)z=xで収束 (m) F: 凍結指数 ( C days)( 道路土工要綱 ( 平成 21 年 )P381 資表 9-4 n: 確率年 μ: 融解パラメータ t: 凍結期間 (days) τ: 熱比 ( 資図 10-2より )(P387) α: 補正係数 ( 資図 10-1より )(P387) d: 土層の厚さ (m)(z 又はX 以内 ) τ F 計算 α τ μ 資図 10-2より (L/λ)eff= X 2 d λ Ld Z=α 計算資図 10-1 より F L/λ eff μ= Q F L t 0.08 熱伝導率の算定 (Kerstenの式) 層名 λ(w/m K) 凍結時 λf シルト質砂 w(%) ρd(g/cm3) 1.2 未凍結時 λu h(cm) L(J/m3) Q(J/m3 K) C(J/g K) Z hの場合 λは平均 Z=hの場合 λf λ: 熱伝導率 (W/m K)(=(λu+λf)/2) w: 含水比 (%) ρd: 乾燥密度 (g/cm3) L: 融解潜熱 (J/m3) Q: 熱容量 (J/m2 K) C: 比熱 (J/g K) h: 層厚シルト粘土質土で未凍結時の場合シルト粘土質土で凍結時の場合砂質土で未凍結時の場合砂質土で凍結時の場合 λu= λf= λu= λf= 0.9logw ρd ρd w ρd logw ρd ρd w ρd L=3.35w ρd 10 6 Q=C ρd 10 6 C= w

14 カコ枠擁壁.jtd (4) 作用荷重の算定 1, 設計外力 1 固定荷重名称 ( 固定荷重 ) カゴ枠擁壁く体単位体積重量 19.0(kN/m3) 2 積載荷重積載荷重常時 10.0(kN/m2) 3 擁壁安定検討時に考慮する土圧主働土圧受働土圧試行くさび法クーロン法 4 設計用地震荷重擁壁工指針 P28による値設計水平震度 kh 地域別補正係数 cz 地盤別補正係数水平震度標準値 kho ( 想定地域 ) Ⅰ 種 0.16( 大規模地震 ) kh=cz*kho 5 荷重の組み合わせ設計条件荷重条件考慮する荷重水位考慮常時平常時固定荷重 + 常時土圧 + 積載荷重なし地震時地震時固定荷重 + 地震時土圧なし 14

15 カコ枠擁壁.jtd (5) 擁壁の安定計算 1. 擁壁の安定計算の説明 1 使用プログラム : 階段式擁壁の安定計算 ( シビルテック ) 2 内容基本方針 : 擁壁工指針 ( ただし階段式擁壁の設計指針などはないため適宜諸指針基準を準用する ) 形状外力土圧 : 試行くさび法安定検討常時 + 地震時結果の整理 2. 擁壁タイプ種類擁壁高さ ( 全高 ) 底版幅基礎形式設置箇所検討内容ガゴ枠擁壁直接基礎道路常時地震時 3. 計算結果使用プログラム : 階段式擁壁の安定計算 ( シビルテック ) **( 有 ) シビルテックは道路関係のシェアウェアを多数販売しておりフリーソフトも多数出しています道路関係が多いですが私も結構使っています今回使用した階段式擁壁の安定計算は試用版もありますぜひ参考にして下さい計算結果 ( 常時 ) 入力データ PAGE=16~17 地形載荷重データ土圧計算外的安定検討内的安定検討示力線図 PAGE=18 PAGE=19 PAGE=20~24 PAGE=25~26 PAGE=27 計算結果 ( 地震時 ) 入力データ PAGE=28~29 地形載荷重データ土圧計算外的安定検討内的安定検討示力線図 PAGE=30 PAGE=31 PAGE=32~36 PAGE=37~38 PAGE=39 * 直接基礎の地盤支持力算定は直下地盤における算定は上記で行っている 15

16 基本データ常時背面土等のデータタイトルサブタイトルカゴ枠擁壁の安定計算 1 号カゴ枠擁壁入力項目記号単位数値備考背面土の単位体積重量 γ kn/m 背面土の内部摩擦角 φ 度背面土の粘着力 C kn/m 壁面摩擦角常時 δ 度地震時 δe 度設計水平震度 Kh - 仮想背面の設定方法天端と下端の背面を結んだ線土圧作用面のとり方壁体背面 ( 垂直面 ) に作用する計算ケース常時粘着力の扱い常時地震時両方考慮載荷重の扱い常時のみ考慮擁壁のデータ入力項目記号単位数値備考壁体 1 個の高さ Hw m 壁体 1 個の幅 Bw m 壁体の積みステップ幅 Sw m 壁体の積み段数 Nh 段 7 壁体の積み列数 Nb 列 3 壁体の単位体積重量 γ kn/m 擁壁全高 H m 擁壁全幅 B m 擁壁勾配 1:N 安定計算データ転倒に対する安定条件 1 合力位置が中 1/3( 地震時 2/3) に入ること転倒安定の判定基準 2 合力位置が中 1/3( 地震時 2/3) より前に出ない 3 合力位置が基礎前面に出ないこと 4 下の転倒安全率 ( Fs=Mr/Mo) を満たすこと入力項目記号単位数値備考転倒安全率常時 Fs 判定基準が4の地震時 Fse 場合入力必須滑動に対する安定条件入力項目記号単位数値備考滑動安全率常時 Fs 地震時 Fse 壁体底面と地盤の摩擦係数 μs 壁体底面と地盤の粘着力 Cs 壁体相互の摩擦係数 μw

17 基礎前面の受働土圧根入れ地盤考慮の有無低減係数 αp 考慮しない - 単位重量 γr kn/m 3 内部摩擦角 φr 度有効根入長 Df m 地盤の支持力に対する安定条件合力作用点が底幅のミドルサード ( 中 1/3) から後方に外れた場合の地盤反力度の求め方を下の 3 種類から選んで下さい選択する番号 (1 or 2 or 3) 1: 地盤反力形状を三角形分布荷重とする (q =2V/B) 2: 地盤反力形状をを等分布荷重とする (q =V/B) 3 3: 地盤係数法の近似式 ( 簡便法 ) を用いる (q 1.1V/B) 許容地盤支持力度の求め方 Case2. 基礎地盤の極限支持力を計算して求める入力項目記号単位数値備考許容地盤支持力度支持力安全率支持地盤擁壁 1 ブロックの延長常時 qa kn/m 地震時 qae 450 常時 Fs kn/m 地震時 Fse 2.00 単位重量 γs kn/m 内部摩擦角 φs 度粘着力 Cs kn/m L m 5.00 Case1 の場合入力必須 Case2 の場合入力必須 17

18 地形載荷重データ地形座標入力表 (10 点まで ) NO. X 座標 Y 座標入力した座標数 = 2 座標原点 (0,0) 擁壁背面に作用する上載荷重入力表 (2 種類まで ) NO. 荷重作用範囲 q(kn/ m2 ) Xb(m) Xe(m) Y 1 Xb Xe 2 X B Xv=B/3 1 h q(kn/ m2 ) 4 N 擁壁天端に乗る鉛直荷重入力表 (2 種類まで ) NO. 荷重作用位置 V (kn/m) Xv (m) 備考 V 座標原点 (0,0) 作図縮尺 S = 1:

19 土圧計算書試行くさび法による最大土圧の計算カゴ枠擁壁の安定計算 1 号カゴ枠擁壁 1. 計算条件計算ケース常時土圧の計算擁壁高さ H= (m) 擁壁幅 B= (m) 擁壁勾配 1: n = 擁壁仮想背面傾斜角 α= ( ) 背面土の単位体積重量 γ= (kn/m 3 ) 背面土の内部摩擦角 φ= ( ) 背面土の粘着力 C= (kn/m 2 ) 粘着力による自立高さ Zc= (m) 壁面摩擦角 δ= ( ) 2. 計算結果最大土圧を生じるすべり角 ω= 45.2 ( ) 土塊面積 A= ( m2 /m) 土塊重量 W= (kn/m) すべり面長 L= (m) 載荷重 Q= (kn/m) 最大土圧 PA= (kn/m) 水平土圧 Ph=PA cos(α+δ)= (kn/m) 鉛直土圧 Pv=PA sin(α+δ)= (kn/m) P(kN/m) 土圧の変化 ω( ) ω( 度 ) P (kn/m) ωmax( 度 ) Pmax(kN/m)

20 タイトルサブタイトル計算ケース : カゴ枠擁壁の安定計算 1 号カゴ枠擁壁常時擁壁寸法表項目壁体 1 個の高さ壁体 1 個の幅壁体の積みステップ幅壁体の積み段数壁体の積み列数擁壁高擁壁幅擁壁勾配壁体の単位体積重量壁体 1 個の重量壁体 1 段の重量記号単位数値 Hw m Bw m Sw m Nh 段 7 Nb 列 3 H m B m :N γ kn/m Wu kn/ 個 Wd kn/ 段躯体の荷重計算 ( 距離およびモーメントは最下段のつま先を中心とする ) 壁体 1 段の重心位置およびモーメント段数重量水平距離モーメント鉛直距離モーメント ( 下から ) Wd(kN) X(m) M(kN m) Y(m) M(kN m) 備考 1 段目段目段目段目段目段目段目合計 , , 天端上の作用死荷重重心位置およびモーメント重量荷重番号水平距離モーメント鉛直距離モーメント W(kN) X(m) M(kN m) Y(m) M(kN m) 荷重 -NO 荷重 -NO 合計段数 20

21 擁壁の外的安定計算 ( 最下段つま先における安定計算 ) 荷重 (kn) 距離 (m) モーメント (kn m) 種別鉛直水平水平鉛直抵抗転倒 W H X Y Mr Mo 躯体自重 , 天端上荷重土圧合計 , a) 転倒に対する検討合力作用位置のつま先からの距離 d ΣMr-ΣMo d= ΣW 2, = = (m) 転倒に対する安全率 Fs Fs= = ΣMr ΣMo 2, = ( 常時 ) -- OK -- b) 滑動に対する検討 ( 底面と地盤の滑動 ) ΣH= ΣW= Fs= = (kn) (kn) μ ΣW + Cr B ΣH = = ( 常時 ) -- OK -- 21

22 c) 地盤の支持力に対する検討荷重合力作用位置 (d) のタイプ case-1: 基礎底面から前面に外れる場合 ( d < 0 ) case-2: 基礎幅のミドルサードから外れて基礎前側にある (0 d<b/3) case-3: 基礎幅のミドルサード内にある (B/3 d 2B/3) case-4: 基礎幅のミドルサードから外れて基礎後ろ側にある (2B<d B) case-5: 基礎底面から後方に外れる場合 ( B < d ) 当計算結果によるタイプ判定合力位置基準値 (d) Case 基礎前外 d<0 1 合力位置 d= (m) 前端 B/ タイプ判定 : case-4 2B/ B case-4 5の場合地盤係数法の近似式 ( 簡便法 ) による分布形状とする大型ブロック積み擁壁設計施工マニュアル ( 土木学会四国支部 ) より 1.1ΣW q = = = B (kn/ m2 ) 22

23 荷重の偏心傾斜を考慮した極限支持力度基礎に作用する荷重の傾斜角 (θ) θ= tan -1 (ΣH/ΣW) = tan -1 ( / ) = ( 度 ) tanθ= 0.20 荷重の偏心傾斜を考慮した極限支持力度算定式 qd= α C Nc Sc + q Nq Sq + 1/2 γs β Be Nr Sr ここに qd : 荷重の偏心傾斜を考慮した極限支持力度 Be : 荷重の偏心傾斜を考慮した基礎有効幅 (m) Be= B-2e= = (m) Be/L= 6.264/5.000= Be/L>1の場合 Be/L=1とする α β: 基礎の形状係数 α= Be/L= = β= Be/L= = L : 擁壁 1ブロックの延長 =5.000 (m) C : 支持地盤の粘着力 = (kn/ m2 ) q : 上載荷重 (=γr Df) (kn/ m2 ) q = γr Df = = (kn/ m2 ) γr : 根入れ地盤の単位体積重量 (kn/m 3 ) γs : 支持地盤の単位体積重量 (kn/m 3 ) Sc,Sq,Sr : 支持力係数の寸法効果に対する補正係数 Sc = (C * ) λ =(C/10) -1/3 = Sq = (q * ) ν =(q/10) -1/3 = Sr = (B * ) μ =(Be/1.0) -1/3 = Nc,Nq,Nr : 支持力係数 ( 道路橋示方書支持力係数グラフより ) Nc = Nq = Nr = 極限支持力度 qd= α C Nc Sc + q Nq Sq + 1/2 γs β Be Nr Sr = / = = 1, (kn/ m2 ) 地盤支持力に対する安定照査最大地盤反力度 qmax = (kn/ m2 ) 極限支持力度 qd = 1, (kn/ m2 ) 支持力度の安全率 Fs = qd / qmax = 支持力安全率 Fsp = 3.00 判定 Fs Fsp OK -- OK -- 23

24 外的安定計算結果検討項目安定条件判定備考転倒転倒に対する安全率 ( Fs=Mr/Mo) を満たすこと -- OK -- 滑動滑動に対する安全率を満たすこと -- OK -- 地盤支持力極限支持力度に対する安全率を満たすこと -- OK -- 24

25 内的安定計算書最上段の壁体から順に滑動の照査を行う (1) 鉛直荷重計算表死荷重鉛直荷重段数鉛直土圧壁体自重天端上荷重死荷重合計合計 ( 上から ) Wd(kN) V(kN) Wd+V(kN) Pv(kN) ΣW(kN) 1 段目段目段目段目段目段目段目備考 (2) 水平荷重計算表設計地震時水平荷重段数死荷重合計水平土圧水平震度慣性力合計 ( 上から ) Wd+V(kN) kh Hk(kN) Ph(kN) ΣH(kN) 1 段目段目段目段目段目段目段目備考 25

26 (3) 各壁体底面における滑動に対する安定照査鉛直荷重水平荷重滑動判定滑動照査位置合計合計安全率 Fsp =1.500 ( 上から ) ΣW(kN) ΣH(kN) Fs Fs > Fsp 1 段目 ~ 2 段目 OK 2 段目 ~ 3 段目 OK 3 段目 ~ 4 段目 OK 4 段目 ~ 5 段目 OK 5 段目 ~ 6 段目 OK 6 段目 ~ 7 段目 OK 備考滑動照査式 Fs =μ ΣW/ΣH > Fsp ここに μ: 摩擦係数 = ΣW : 鉛直荷重合計 ΣH : 水平荷重合計 Fsp : 計画安全率 =

27 示力線図カゴ枠擁壁の安定計算 X(m) Y(m) 計算ケース常時土圧の計算擁壁高さ H= (m) 擁壁幅 B= (m) 擁壁背面傾斜角 α= 0.00 ( ) 背面土単位体積重量 γ= (kn/m 3 ) 背面土内部摩擦角 φ= ( ) 背面土粘着力 C= 0.00 (kn/m 2 ) 粘着力による自立高さ Zc= (m) 壁面摩擦角 δ= ( ) 最大土圧 PA= (kn/m) 合力の作用位置 ( つま先離れ ) d = (m) 27

28 基本データ地震時背面土等のデータタイトルカゴ枠擁壁の安定計算サブタイトル 1 号カゴ枠擁壁入力項目記号単位数値備考背面土の単位体積重量 γ kn/m 背面土の内部摩擦角 φ 度背面土の粘着力 C kn/m 壁面摩擦角常時 δ 度地震時 δe 度設計水平震度 Kh 仮想背面の設定方法天端と下端の背面を結んだ線土圧作用面のとり方壁体背面 ( 垂直面 ) に作用する計算ケース地震時粘着力の扱い常時地震時両方考慮載荷重の扱い常時のみ考慮擁壁のデータ入力項目記号単位数値備考壁体 1 個の高さ Hw m 壁体 1 個の幅 Bw m 壁体の積みステップ幅 Sw m 壁体の積み段数 Nh 段 7 壁体の積み列数 Nb 列 3 壁体の単位体積重量 γ kn/m 擁壁全高 H m 擁壁全幅 B m 擁壁勾配 1:N 安定計算データ転倒に対する安定条件転倒安定の判定基準 1 合力位置が中 1/3( 地震時 2/3) に入ること 2 合力位置が中 1/3( 地震時 2/3) より前に出ない 3 合力位置が基礎前面に出ないこと 4 下の転倒安全率 ( Fs=Mr/Mo) を満たすこと入力項目記号単位数値備考転倒安全率常時 Fs 判定基準が4の場地震時 Fse 合入力必滑動に対する安定条件入力項目記号単位数値備考滑動安全率常時 Fs 地震時 Fse 壁体底面と地盤の摩擦係数 μs 壁体底面と地盤の粘着力 Cs 壁体相互の摩擦係数 μw

29 基礎前面の受働土圧根入れ地盤考慮の有無低減係数 αp 考慮する単位重量 γr kn/m 内部摩擦角 φr 度有効根入長 Df m 地盤の支持力に対する安定条件合力作用点が底幅のミドルサード ( 中 1/3) から後方に外れた場合の地盤反力度の求め方を下の 3 種類から選んで下さい選択する番 1: 地盤反力形状を三角形分布荷重とする (q =2V/B) 号 (1 or 2 or 3) 2: 地盤反力形状をを等分布荷重とする (q =V/B) 3 3: 地盤係数法の近似式 ( 簡便法 ) を用いる (q 1.1V/B) 許容地盤支持力度の求め方 Case2. 基礎地盤の極限支持力を計算して求める入力項目記号単位数値備考許容地盤支持力度支持力安全率支持地盤擁壁 1 ブロックの延長常時 qa kn/m 地震時 qae 450 常時 Fs kn/m 地震時 Fse 2.00 単位重量 γs kn/m 内部摩擦角 φs 度粘着力 Cs kn/m L m 5.00 Case1 の場合入力必須 Case2 の場合入力必須 29

30 地形載荷重データ地形座標入力表 (10 点まで ) NO. X 座標 Y 座標入力した座標数 = 2 座標原点 (0,0) 擁壁背面に作用する上載荷重入力表 (2 種類まで ) NO. 荷重作用範囲 q(kn/ m2 ) Xb(m) Xe(m) Y 1 Xb Xe 2 X B Xv=B/3 1 h q(kn/ m2 ) 4 N 擁壁天端に乗る鉛直荷重入力表 (2 種類まで ) NO. 荷重作用位置 V (kn/m) Xv (m) 備考 V 座標原点 (0,0) 作図縮尺 S = 1:

31 土圧計算書試行くさび法による最大土圧の計算カゴ枠擁壁の安定計算 1 号カゴ枠擁壁 1. 計算条件計算ケース地震時土圧の計算擁壁高さ H= (m) 擁壁幅 B= (m) 擁壁勾配 1: n = 擁壁仮想背面傾斜角 α= ( ) 背面土の単位体積重量 γ= (kn/m 3 ) 背面土の内部摩擦角 φ= ( ) 背面土の粘着力 C= (kn/m 2 ) 粘着力による自立高さ Zc= (m) 壁面摩擦角 δ= ( ) 設計水平震度 Kh= 計算結果最大土圧を生じるすべり角 ω= 38.2 ( ) 土塊面積 A= ( m2 /m) 土塊重量 W= (kn/m) すべり面長 L= (m) 載荷重 Q= (kn/m) 最大土圧 PA= (kn/m) 水平土圧 Ph=PA cos(α+δ)= (kn/m) 鉛直土圧 Pv=PA sin(α+δ)= (kn/m) P(kN/m) 土圧の変化 ω( ) ω( 度 ) P (kn/m) ωmax( 度 ) Pmax(kN/m)

32 タイトルサブタイトル計算ケース : カゴ枠擁壁の安定計算 1 号カゴ枠擁壁地震時擁壁寸法表項目壁体 1 個の高さ壁体 1 個の幅壁体の積みステップ幅壁体の積み段数壁体の積み列数擁壁高擁壁幅擁壁勾配壁体の単位体積重量壁体 1 個の重量壁体 1 段の重量記号単位数値 Hw m Bw m Sw m Nh 段 7 Nb 列 3 H m B m :N γ kn/m Wu kn/ 個 Wd kn/ 段躯体の荷重計算 ( 距離およびモーメントは最下段のつま先を中心とする ) 壁体 1 段の重心位置およびモーメント段数重量水平距離モーメント鉛直距離モーメント ( 下から ) Wd(kN) X(m) M(kN m) Y(m) M(kN m) 備考 1 段目段目段目段目段目段目段目合計 , , 天端上の作用死荷重重心位置およびモーメント重量荷重番号水平距離モーメント鉛直距離モーメント W(kN) X(m) M(kN m) Y(m) M(kN m) 荷重 -NO 荷重 -NO 合計段数 32

33 擁壁の外的安定計算 ( 最下段つま先における安定計算 ) 荷重 (kn) 距離 (m) モーメント (kn m) 種別鉛直水平水平鉛直抵抗転倒 W H X Y Mr Mo 躯体自重 , 天端上荷重土圧合計 , a) 転倒に対する検討合力作用位置のつま先からの距離 d ΣMr-ΣMo d= ΣW 2, = = (m) 転倒に対する安全率 Fs Fs= = ΣMr ΣMo 2, = ( 地震時 ) -- OK -- b) 滑動に対する検討 ( 底面と地盤の滑動 ) ΣH= ΣW= (kn) (kn) 受働土圧係数( 受働土圧は基礎前面に水平に作用させる ) Kp= tan 2 (45+φr/2) = tan 2 ( /2)= 受働土圧 Pp= 1/2 γr Df 2 Kp+2 Cr (Kp) Df = 1/ = Fs= μ ΣW+Cr B+αp Pp ΣH = = = ( 地震時 ) -- OK -- 33

34 c) 地盤の支持力に対する検討荷重合力作用位置 (d) のタイプ case-1: 基礎底面から前面に外れる場合 ( d < 0 ) case-2: 基礎幅のミドルサードから外れて基礎前側にある (0 d<b/3) case-3: 基礎幅のミドルサード内にある (B/3 d 2B/3) case-4: 基礎幅のミドルサードから外れて基礎後ろ側にある (2B<d B) case-5: 基礎底面から後方に外れる場合 ( B < d ) 当計算結果によるタイプ判定合力位置基準値 (d) Case 基礎前外 d<0 1 合力位置 d= (m) 前端 B/ タイプ判定 : case-3 2B/ B case-3 の場合地盤反力度は台形分布となる q1 ΣW 6e = (1± ) = q2 B B (kn/ m2 ) (kn/ m2 ) 34

35 荷重の偏心傾斜を考慮した極限支持力度基礎に作用する荷重の傾斜角 (θ) θ= tan -1 (ΣH/ΣW) = tan -1 ( / ) = ( 度 ) tanθ= 0.46 荷重の偏心傾斜を考慮した極限支持力度算定式 qd= α C Nc Sc + q Nq Sq + 1/2 γs β Be Nr Sr ここに qd : 荷重の偏心傾斜を考慮した極限支持力度 Be : 荷重の偏心傾斜を考慮した基礎有効幅 (m) Be= B-2e= = (m) Be/L= 4.406/5.000= Be/L>1の場合 Be/L=1とする α β: 基礎の形状係数 α= Be/L= = β= Be/L= = L : 擁壁 1ブロックの延長 =5.000 (m) C : 支持地盤の粘着力 = (kn/ m2 ) q : 上載荷重 (=γr Df) (kn/ m2 ) q = γr Df = = (kn/ m2 ) γr : 根入れ地盤の単位体積重量 (kn/m 3 ) γs : 支持地盤の単位体積重量 (kn/m 3 ) Sc,Sq,Sr : 支持力係数の寸法効果に対する補正係数 Sc = (C * ) λ =(C/10) -1/3 = Sq = (q * ) ν =(q/10) -1/3 = Sr = (B * ) μ =(Be/1.0) -1/3 = Nc,Nq,Nr : 支持力係数 ( 道路橋示方書支持力係数グラフより ) Nc = Nq = Nr = 5.70 極限支持力度 qd= α C Nc Sc + q Nq Sq + 1/2 γs β Be Nr Sr = / = = (kn/ m2 ) 地盤支持力に対する安定照査最大地盤反力度 qmax = (kn/ m2 ) 極限支持力度 qd = (kn/ m2 ) 支持力度の安全率 Fs = qd / qmax = 支持力安全率 Fsp = 2.00 判定 Fs Fsp OK -- OK -- 35

36 外的安定計算結果検討項目安定条件判定備考転倒転倒に対する安全率 ( Fs=Mr/Mo) を満たすこと -- OK -- 滑動滑動に対する安全率を満たすこと -- OK -- 地盤支持力極限支持力度に対する安全率を満たすこと -- OK -- 36

37 内的安定計算書最上段の壁体から順に滑動の照査を行う (1) 鉛直荷重計算表死荷重鉛直荷重段数鉛直土圧壁体自重天端上荷重死荷重合計合計 ( 上から ) Wd(kN) V(kN) Wd+V(kN) Pv(kN) ΣW(kN) 1 段目段目段目段目段目段目段目備考 (2) 水平荷重計算表設計地震時水平荷重段数死荷重合計水平土圧水平震度慣性力合計 ( 上から ) Wd+V(kN) kh Hk(kN) Ph(kN) ΣH(kN) 1 段目段目段目段目段目段目段目備考 37

38 (3) 各壁体底面における滑動に対する安定照査鉛直荷重水平荷重滑動判定滑動照査位置合計合計安全率 Fsp =1.200 ( 上から ) ΣW(kN) ΣH(kN) Fs Fs > Fsp 1 段目 ~ 2 段目 OK 2 段目 ~ 3 段目 OK 3 段目 ~ 4 段目 OK 4 段目 ~ 5 段目 OK 5 段目 ~ 6 段目 OK 6 段目 ~ 7 段目 OK 備考滑動照査式 Fs =μ ΣW/ΣH > Fsp ここに μ: 摩擦係数 = ΣW : 鉛直荷重合計 ΣH : 水平荷重合計 Fsp : 計画安全率 =

39 示力線図カゴ枠擁壁の安定計算 X(m) Y(m) 計算ケース地震時土圧の計算擁壁高さ H= (m) 擁壁幅 B= (m) 擁壁背面傾斜角 α= 0.00 ( ) 背面土単位体積重量 γ= (kn/m 3 ) 背面土内部摩擦角 φ= ( ) 背面土粘着力 C= 0.00 (kn/m 2 ) 粘着力による自立高さ Zc= (m) 壁面摩擦角 δ= ( ) 設計水平震度 Kh= 0.16 最大土圧 PA= (kn/m) 合力の作用位置 ( つま先離れ ) d = (m) 39

40 カコ枠擁壁.jtd (6) 地盤支持力の算定 1. 地盤支持力の計算 1 内容基本方針 : 道路橋示方書 Ⅳ 地盤定数設計外力支持力検討常時 + 大地震時沈下量算定 ( 省略 ) 結果の整理 2.2 層地盤の許容支持力の計算 * 直接基礎の地盤支持力算定は直下地盤における算定は (5) 擁壁の安定計算で行っているここでは 2 層地盤の下層を考慮した場合の地盤支持力計算を行う 2 層地盤の許容支持力の算定 PAGE=41~42 3. 直接基礎基盤の沈下量計算本擁壁は地盤沈下に追随する構造であり沈下を許容するため計算は省略する 40

41 2 層地盤の許容支持力の算定 1 下層地盤に作用する応力 σz の計算設計条件常時地震時 σz(kn/m2) p σz= +z γr z 1+2 tanθ B P(kN/m2) σs: 下層地盤の上端に作用する応力 (kn/m2)( 基礎底面応力 + 上層地盤の自重 ) ( 擁壁工指針 P112 =114) θ: 地中の荷重分散角 ( )(30~35)( 道路橋示方書 ⅣP259) θ= 30 z: 基礎底面からの深さ (m) z= 1.85 B: 基礎幅 (m) B= 3.45 P: 基礎底面に作用する鉛直反力 (kn/m2) 擁壁計算書を参照 γr: 上層地盤の単位体積重量 (kn/m3) γs= 下側地盤の支持力に対する検討下側地盤の強度定数 C: 粘着力 (kn/m2) φ: 内部摩擦角 ( ) 荷重の偏心傾斜を考慮した極限支持力度基礎に作用する荷重の傾斜角 (θ)( 常時 ) tanθ= 0.2 荷重の偏心傾斜を考慮した極限支持力度算定式 qd= α C Nc Sc + q Nq Sq + 1/2 γs β Be Nr Sr ここに qd: 荷重の偏心傾斜を考慮した極限支持力度 Be : 荷重の偏心傾斜を考慮した基礎有効幅 (m) Be= α β: 基礎の形状係数 α= 1 β= 1 C : 支持地盤の粘着力 =0.000 (kn/ m2 ) q : 上載荷重 (=γr Df) (kn/ m2 ) q = γr Df = X 3.35 = (kn/ m2 ) γr : 根入れ地盤の単位体積重量 (kn/m 3 ) γs : 支持地盤の単位体積重量 (kn/m 3 ) Sc,Sq,Sr : 支持力係数の寸法効果に対する補正係数 Sc = (C * ) λ =(C/10) -1/3 = Sq = (q * ) ν =(q/10) -1/3 = Sr = (B * ) μ =(Be/1.0) -1/3 = Nc,Nq,Nr : 支持力係数 ( 道路橋示方書 ⅣP274 支持力係数グラフより ) Nc = Nq = Nr = 極限支持力度 qd= α C Nc Sc + q Nq Sq + 1/2 γs β Be Nr Sr = / =

42 = (kn/ m2 ) 地盤支持力に対する安定照査設計条件 n q(kn/m2) σz(kn/m2) 判定常時 OK 地震時 OK n: 安全率 q: 許容支持力 (=qa/n) σs: 下層地盤の上端に作用する応力判定 :q σzでok 42

43 カコ枠擁壁.jtd (7) 擁壁 + 地盤の全体安定 1. 擁壁 + 地盤を含む全体安定検討 1 使用プログラム : 斜面の安定計算 ( フォーラムエイト ) 2 内容基本方針 : 切土工斜面安定工指針形状外力安全率の計算 3 解析条件内容解析次元解析条件解析手法手法二次元全応力法修正 Fellenius 法 2. 全体安定検討結果常時結果図 PAGE=44 地震時結果図 PAGE=45 * 詳細計算書は省略する 43

44 44 カコ枠擁壁.jtd

45 45 カコ枠擁壁.jtd

46 カコ枠擁壁.jtd (8) 結果の整理擁壁の安定計算擁壁の安定条件を照査直接基礎基盤支持力の計算擁壁 + 地盤を含む全体安定検討円弧すべり計算 1. 擁壁の安定計算 ( 外的安定 ) 常時地震時 PAGE=24 PAGE= 層地盤の許容支持力の計算 PAGE=42 3. 擁壁 + 地盤を含む全体安定検討常時 Fs= OK 地震時 Fs= Ok 46

道路土工擁壁工指針 (H24) に準拠重力式擁壁の安定計算 ( 盛土土圧対応 ) 正規版 Ver 基本データの入力 2 地形データの入力 3 計算実行 Ver /01/18 Civil Tech 洋洋本ソフトの概要機能道路土工擁壁工指針 ( 平成 24 年度

道路土工擁壁工指針 (H24) に準拠重力式擁壁の安定計算 ( 盛土土圧対応 ) 正規版 Ver 基本データの入力 2 地形データの入力 3 計算実行 Ver /01/18 Civil Tech 洋洋本ソフトの概要機能道路土工擁壁工指針 ( 平成 24 年度道路土工擁壁工指針 (H24) に準拠重力式擁壁の安定計算 ( 盛土土圧対応 ) 正規版 Ver.1.10 1 基本データの入力 2 地形データの入力 3 計算実行 Ver 1.10 2019/01/18 Civil Tech 洋洋本ソフトの概要機能道路土工擁壁工指針 ( 平成 24 年度版 ) に準拠して重力式擁壁の安定計算を行ないます滑動転倒地盤支持力の安定検討を行うことができます