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1 F. 話 題 提 供 発 表 パワーポイント 集

2 土 構 造 物 の 性 能 評 価 に 関 する 研 究 小 委 員 会 神 戸 大 学 飯 塚 敦 近 年, 新 規 土 構 造 物 に 対 して,その 土 構 造 物 の 性 能 評 価 保 証 が 求 められるようになってきた. 品 質 変 化 の 将 来 予 測 検 討 が 必 要 となって きており,しかも,その 将 来 予 測 の 信 頼 性 に,LCCの 見 積 もりが 大 きく 左 右 される. 設 計 段 階 から, 土 構 造 物 の 将 来 予 測 に 基 づく 維 持 補 修 を 視 野 に 入 れなければならない. 土 構 造 物 の 性 能 変 化 は,その 構 造 物 の 経 年 的 変 形 挙 動 に 大 きく 左 右 されるから, 完 成 時 の 安 定 性 の 検 討 に 偏 りがち な 現 行 設 計 法 の 概 念 では 対 処 に 限 界 がある. 一 方, 既 設 の 構 造 物 におい ても, 長 い 年 月 の 間,その 構 造 物 がおかれた 環 境 の 下 で, 極 めて 個 別 的 となってしまっており, 構 造 物 の 大 雑 把 な 種 別 ごとにまとめられている 現 行 設 計 の 概 念 では 対 処 が 困 難 である.それぞれの 構 造 物 が 現 在 どのよ うな 力 学 的 状 態 にあるかを 個 別 に 検 査 解 析 しなければならないし,そ の 現 在 を 知 らねば 将 来 を 予 測 することはできない.この 現 在 を 知 って 将 来 を 予 測 できてはじめて, 機 能 維 持 や 機 能 改 善 のた めの 補 修 法 の 検 討 と 選 択 が 可 能 となる.すなわち, 土 構 造 物 の 性 能 評 価 に 対 する 技 術 的 方 法 論 の 確 立 が 求 められる. 本 研 究 小 委 員 会 は, 上 記 のような 社 会 的 要 請 にこたえるべく, 土 構 造 物 を 対 象 に,その 経 時 的 な 性 能 変 化 の 予 測 および 要 求 される 性 能 回 復 の 検 討 を 可 能 とする 技 術 的 アプローチを 調 査 研 究 することを 目 的 とし ている. - F-1 -

3 土 構 造 物 の 性 質 1 quality of soil structures 土 要 素 の 性 質 2 外 荷 重 脱 水 土 供 試 体 Soil element 強 くなる 硬 くなる 圧 密 (consolidation) 土 構 造 物 に 対 する 考 え 方 時 間 が 経 つほど 構 造 物 地 盤 :メインテナンス フリー? はじめだけ 心 配 すれば 良 い? - F-2 -

4 土 構 造 物 の 特 徴 ---- 時 間 の 重 要 性 時 間 t が 経 つほど 安 定? しゃぶしゃぶ 粘 土 も 圧 密 されて 2 時 間 t のない 現 行 設 計 法 すべり 円 弧 法 土 圧 支 持 力 性 能 評 価 構 造 物 機 能 の 時 間 変 化 幾 何 学 的 平 衡 変 形 力 学 的 平 衡 応 力 ( 破 壊 ) 土 構 造 物 の 応 力 と 変 形 の 予 測 設 計 段 階 で, 計 測 ( 動 態 観 測 : 初 期 値 ) 施 工 履 歴 ( 施 工 法 の 選 択 ) の 考 慮 が 必 要 - F-3 -

5 性 能 設 計 とは? 常 時 地 震 時 ( 異 常 時 )の 荷 重 条 件 下 で 予 め 設 定 された 要 求 性 能 を 満 足 するとともに, 安 全 性 などを 照 査 する 設 計 法 要 求 性 能 構 造 物 の 目 的 に 応 じて 設 定 構 造 物 自 体 が 求 められる 性 能 + 外 力 や 周 辺 環 境 条 件 など ex. 道 路 構 造 物 走 行 性 安 全 性 周 辺 環 境 への 影 響 など 稲 垣 三 嶋 土 木 施 工 月 号 別 冊 第 9 章 引 用 建 築 基 準 法 ( 抜 本 改 正 ) ( 第 38 条 失 効 特 殊 の 材 料 又 は 構 性 能 規 定 化 は2000.6に 施 法 行 ) 一 般 構 造 に 関 する 規 準 の 性 能 規 定 化 等 採 光 面 積 防 湿 遮 音 換 気 設 備 階 段 便 所 等 の 規 制 の 合 理 化 構 造 強 度 に 係 る 基 準 の 整 備 等 構 造 関 係 規 定 と 構 造 計 算 に 関 する 基 準 の 整 備 荷 重 外 力 許 容 応 力 度 材 料 強 度 の 規 制 の 合 理 化 防 火 に 関 する 基 準 の 性 能 規 定 化 等 耐 火 性 能 防 火 性 能 遮 炎 性 能 等 の 技 術 的 基 準 煙 突 避 難 階 段 排 煙 設 備 照 明 装 置 等 の 規 制 の 合 理 化 建 築 設 備 等 に 関 する 基 準 の 性 能 規 定 化 等 建 築 設 備 の 構 造 強 度 に 係 る 基 準 の 整 備 配 管 設 備 換 気 設 備 冷 却 塔 設 備 昇 降 機 等 の 規 制 の 合 理 化 - F-4 -

6 建 築 関 連 法 :9つの 性 能 表 示 分 野 1. 構 造 の 安 定 に 関 すること 2. 火 災 時 の 安 全 に 関 すること 3. 劣 化 の 軽 減 に 関 すること 4. 維 持 管 理 への 配 慮 に 関 すること 5. 温 熱 環 境 に 関 すること 6. 空 気 環 境 に 関 すること 7. 光 視 環 境 に 関 すること 8. 高 齢 者 等 への 配 慮 に 関 すること 9. 音 環 境 への 配 慮 に 関 すること( 選 択 ) 建 築 関 連 法 : 住 宅 の 品 質 確 保 の 促 進 等 に 関 する 法 律 10 年 間 瑕 疵 (かし) 担 保 責 任 性 能 表 示 制 度 ( 任 意 ) 住 宅 紛 争 処 理 体 制 設 計 建 設 住 宅 性 能 評 価 書 住 宅 保 証 機 構 の 住 宅 性 能 保 証 制 度 : 最 長 10 年 の 保 証 = 保 険 住 宅 保 証 機 構 の 住 宅 完 成 保 証 制 度 : 住 宅 の 完 成 保 証 住 宅 保 証 機 構 の 中 古 住 宅 保 証 制 度 : 最 長 5 年 の 補 修 保 証 建 築 基 準 法 の 性 能 規 定 化 : 最 低 限 の 基 準 住 宅 性 能 保 証 制 度 の 設 計 施 工 基 準 住 宅 金 融 公 庫 の 基 準 金 利 適 用 住 宅 の 耐 久 性 基 準 住 宅 瑕 疵 保 証 特 別 加 算 高 規 格 住 宅 工 事 地 域 特 性 を 踏 まえた 良 質 な 木 造 住 宅 ( 地 域 木 造 住 宅 ) 住 宅 保 証 機 構 の 保 証 事 故 審 査 会 - F-5 -

7 土 構 造 物 の 性 能 規 定 化 地 盤 コード21 Ver.1: 包 括 基 礎 構 造 物 設 計 コード (わが 国 の 基 礎 設 計 の 現 状 と 将 来 のあり 方 に 関 する 研 究 委 員 会 WG3) 包 括 設 計 コードの 意 義 ( 本 城 土 と 基 礎 ) 日 本 の 構 造 物 設 計 体 系 の 国 際 的 な 調 和 透 明 性 説 明 性 の 向 上 現 存 の 設 計 コードの 上 に 立 つコンセプト 包 括 設 計 コード = 性 能 規 定 型 設 計 コード + コード 作 成 者 のためのコード 地 盤 コード21 Ver.1 性 能 記 述 の 階 層 性, 包 括 設 計 コードの 位 置 付 けとアプローチA,B Requirements Code, Approach Objective Functional Statements Performance Requirements Complehensive Design Code Approach B Specific Base Design Code Specific Design Code Approach A Performance Requirements Verification ( 本 城 土 と 基 礎 ) 引 用 ( 英 字 表 現 に 記 載 ) - F-6 -

8 地 盤 コード21 Ver.1 アプローチの 定 義 Approach A Requirements Code, Approach Objective Functional Statements Performance Requirements Complehensive Design Code Approach B Specific Base Design Code Specific Design Code Approach A 構 造 物 の 性 能 照 査 に 用 いられる 方 法 に 制 限 をもうけず,しかし 設 計 者 に 構 造 物 が 規 定 された 要 求 性 能 を 一 定 のある 適 切 な 信 頼 度 で 満 足 すること を 証 明 することを 要 求 する 構 造 物 性 能 照 査 のアプローチ Approach B Approach B ex. 新 工 法 の 審 査 の 際 のチェックリスト Approach A Performance Requirements Verification 構 造 物 の 性 能 照 査 に, 当 該 構 造 物 の 構 造 的 性 能 を 統 括 する 行 政 機 関 / 地 方 公 共 団 体 / 事 業 主 体 などが 指 定 する 固 有 基 本 設 計 コード 又 は 固 有 設 計 コード に 基 づいて,そこに 示 された 手 順 ( 設 計 計 算 など)に 従 い, 性 能 照 査 を 行 う 性 能 照 査 のアプローチ ex. 道 路 橋 示 方 書 性 能 設 計 と 限 界 状 態 設 計 法 土 構 造 物 の 限 界 状 態 ( 地 盤 コード21 Ver.1 引 用 ) 終 局 限 界 将 来 構 造 物 は 相 当 の 損 傷 を 受 けるが, 崩 壊 など 人 命 に 被 害 を 与 えるような 致 命 的 な 損 傷 を 受 けない 範 囲 にとどめる 限 界 状 態 修 復 限 界 将 来 構 造 物 の 損 傷 は,その 耐 久 性 には 影 響 を 与 えるものの, 限 定 されてお り,その 修 復 が 短 期 間 内 に, 十 分 な 経 済 性 の 下 で 可 能 な 限 界 状 態 機 能 規 定 の 修 復 性 に 対 応 使 用 限 界 機 能 規 定 の 安 全 性 に 対 応 将 来 構 造 物 の 損 傷 は 耐 久 性 に 影 響 を 与 えない 範 囲 に 限 定 されており,さら にその 性 能 が 完 全 に 保 持 され, 通 常 の 使 用 に 全 く 支 障 のない 限 界 状 態 機 能 規 定 の 使 用 性 に 対 応 - F-7 -

9 品 質 ( 性 能 ): 時 間 経 過 に 伴 う 変 化 1. 土 構 造 物 の 品 質 評 価 と 性 能 設 計 2. 土 構 造 物 の 性 能 規 定 化 NKB 5 Level System, ISO, Eurocodes, 建 築 基 準 法, 地 盤 コード21 Ver.1 3. 土 構 造 物 の 性 能 設 計 に 関 連 する 既 往 研 究 道 路 盛 土 稲 垣 ら(2002):L.C.C., 最 適 設 計,DACSAR 埋 立 地 土 田 ら(1989): 土 質 定 数 のばらつき, 不 同 沈 下,L.C.C. 自 然 作 用 : 降 雨, 風 人 為 的 作 用 : 使 用 供 用 時 間 経 過 個 別 的! LCCの 適 切 性? 初 期 投 資 力 学 的 に 予 測 できたとする! 現 在 の 資 産 価 値? + 保 険 料 の 算 定? 性 能 規 定? ( 原 価 償 却 費?) 維 持 補 修 費? - F-8 -

10 土 構 造 物 の 性 能 設 計 性 能 規 定 における 問 題 点? 1 各 発 注 機 関 で 性 能 規 定 化 の 取 り 組 みがバラバラ? 2 不 具 合 発 生 時 のリスク 評 価 の 考 え 方 が 未 確 立? 3 土 構 造 物 の 資 産 価 値 をどう 評 価 する? 4 設 計 指 針 を 具 体 的 にどう 書 く? 地 盤 分 野 の 性 能 照 査 型 設 計 において, 地 盤 コード 21との 対 応? - F-9 -

11 MAEDA Corp Technical Research Institutes 軟 弱 地 盤 上 の 道 路 盛 土 の 長 期 変 形 挙 動 安 定 性 評 価 と 性 能 設 計 への 応 用 藤 山 哲 雄 稲 垣 太 浩 前 田 建 設 工 業 ( 株 ) 技 術 研 究 所 日 本 道 路 公 団 試 験 研 究 所 安 定 性 や 長 期 変 形 を 合 理 的 に 予 測 可 能 現 場 毎 の 複 雑 な 条 件 を 反 映 可 能 土 / 水 連 成 FEMの 適 用 性 を 検 討 目 的 要 求 性 能 (Functional Statement) 目 標 性 能 ( 要 求 水 準 ) (Performance Requirements) 自 動 車 が 高 速 で 安 全 かつ 快 適 に 走 行 できる 安 全 性 走 行 性 耐 久 性 環 境 適 合 性 経 済 性 維 持 管 理 の 容 易 性 震 度 の 地 震 に 対 して 壊 れない 走 行 に 有 害 な 沈 下 が 生 じない 供 用 後 期 間 中 に 不 同 沈 下 が 以 下 照 査 方 法 要 求 水 準 の 達 成 を 評 価 する ための 計 算 法 試 験 法 等 みなし 規 定 要 求 水 準 を 満 足 していると みなされる 具 体 的 な 構 造, 材 料 等 の 仕 様 試 験 盛 土 A 試 験 盛 土 B 供 用 後 (1984 年 ~)の 沈 下 分 布 厚 さ18mの 海 成 粘 土 層 地 層 図 舗 装 維 持 補 修 履 歴 - F-10 -

12 常 磐 自 動 車 道 神 田 地 区 の 維 持 補 修 費 用 の 実 態 維 持 補 修 費 用 は 延 長 1km 当 たり 約 9 億 円 JH 設 計 要 領 沈 下 規 定 ;なし 盛 土 立 上 り 時 Fs 1.1 情 報 化 施 工 最 適 設 計 道 路 土 工 指 針 沈 下 規 定 ;10~30cm 盛 土 立 上 り 時 Fs 1.25 As As As Ac Ac Ac 無 対 策,メンテで 対 処 深 層 混 合 でガチガチ 改 良 コスト トータルコスト 初 期 コスト メンテナンスコスト - F-11 -

13 FEMによる 応 力 変 形 挙 動 の 再 現 ( 神 田 試 験 盛 土 無 対 策 とSD) 土 水 連 成 有 効 応 力 解 析 関 口 太 田 モデル 弾 塑 性 体 固 結 粘 土 層 砂 層 線 形 弾 性 体 軟 弱 粘 土 層 弾 粘 塑 性 体 FEMメッシュモデル 排 水 境 界 排 水 境 界 非 排 水 境 界 施 工 時 沈 下, 過 剰 間 隙 水 圧 の 再 現 結 果 沈 下 +9m GL -1.5m -8m -23m 過 剰 間 隙 水 圧 - F-12 -

14 道 路 供 用 後 14 年 間 の 残 留 沈 下 の 再 現 結 果 供 用 後 の 過 剰 間 隙 水 圧 の 消 散 傾 向 再 現 結 果 - F-13 -

15 高 速 道 路 縦 断 方 向 に 対 する 残 留 沈 下 量 の 解 析 結 果 神 田 橋 落 見 川 橋 非 排 水 境 界 非 排 水 境 界 非 排 水 境 界 縮 尺 比 :Y 方 向 /X 方 向 =1/2 周 辺 地 盤 の 連 れ 込 み 沈 下 の 解 析 結 果 - F-14 -

16 供 用 後 残 留 沈 下 量 と 維 持 補 修 費 の 関 係 高 橋 川 井 田 らによる 岩 見 沢 江 別 の 実 績 整 理 値 供 用 後 残 留 沈 下 δ 橋 台 橋 台 供 用 後 残 留 沈 下 ~ 段 差 修 正 費 用 の 実 績 供 用 後 残 留 沈 下 ~ 縦 断 勾 配 修 正 費 用 の 実 績 維 持 補 修 費 用 の 計 算 値 と 実 績 値 の 比 較 FEMによる 供 用 後 残 留 沈 下 予 測 推 定 段 差 修 正 費 縦 断 勾 配 修 正 費 田 畑 補 修 費 実 態 LCCの 評 価 が 可 能 - F-15 -

17 FEMによる 盛 土 安 定 性 評 価 手 法 の 提 案 円 弧 すべり 法 対 策 工 法 の 効 果 を 表 現 しづらい 有 効 応 力 FEMによる 安 定 性 評 価 σ vi τ si θ 円 弧 すべり 面 τ i L i τ si =c + σ vi tanφ Fs=(Στ si L i )/ (Στ i L i ) FEM+ 円 弧 すべり 模 式 図 ( 菅 井 石 黒 三 嶋 長 尾 ら, 1994 年 ) 有 効 応 力 FEMによる 施 工 時 安 定 性 の 再 現 精 度 盛 土 高 さ(m) すべり 安 全 率 沈 下 量 (mm) 袋 井 試 験 盛 土 盛 立 速 度 : 180(mm/day) 安 全 率 <1.0 (27 日 目 ) 日 解 析 Fs<1.0(27 日 ) 200 実 測 沈 下 急 増 点 袋 井 実 測 値 800 解 析 結 果 ( 法 肩 地 盤 表 面 ) 滑 り 破 壊 状 況 10 日 後 ( 破 壊 域 コンター) 18 日 後 ( 破 壊 域 コンター) 27 日 後 ( 破 壊 域 コンター) F-16 -

18 性 能 設 計 への 応 用 事 例 LCCが 最 小 となる 工 法 の 選 択 FEMのメリット 複 雑 な 条 件 を 変 えた 机 上 検 討 が 容 易 1 無 対 策 軽 量 盛 土 緩 速 施 工 9.5m 13m 無 対 策 : 単 位 体 積 重 量 γ=1.9tf/m 3 軽 量 盛 土 : 単 位 体 積 重 量 γ=0.8tf/m 3 無 対 策 : 盛 り 立 て 速 度 =5.0cm/day 緩 速 施 工 : 盛 り 立 て 速 度 =3.0cm/day 4 深 層 混 合 9.5m 13m 改 良 部 ( 深 層 混 合 ) 5 浅 層 混 合 9.5m 改 良 部 ( 浅 層 混 合 ) 2 押 さえ 盛 土 9.5m 押 さえ 盛 土 4m 13m 10m 2.7m 13m ジオテキスタイル 6 鋼 矢 板 鋼 管 矢 板 鋼 矢 板 or 9.5m 鋼 管 矢 板 3 サンドドレーン 9.5m 13m サンドドレーン 13m タイロッド 7 サント ト レーン+ 深 層 混 合 9.5m サント ト レーン 13m 改 良 部 深 層 混 合 改 良 部 各 工 法 の 盛 土 立 上 り 時 のすべり 安 全 率 の 比 較 施 工 時 安 定 性 の 照 査 2.20 盛 立 完 了 時 安 全 率 盛 立 速 度 :50mm/ 日 Fs=1.1 Fs crit,=1.1 ( 柴 田 関 口 )20) 0.60 無 対 策 押 さえ 盛 土 緩 速 施 工 軽 量 盛 土 サンドドレーン 深 層 混 合 + サンドドレーン 深 層 混 合 浅 層 混 合 鋼 矢 板 鋼 管 矢 板 - F-17 -

19 各 工 法 の 残 留 沈 下 の 比 較 維 持 管 理 の 容 易 性 の 照 査 供 用 後 経 過 年 数 深 層 混 合 深 層 混 合 +サント ト レーン 押 さえ 盛 土 サント ト レーン 浅 層 混 合 サント ト レーン 深 層 混 合 1000 鋼 矢 板 浅 層 混 合 沈 下 量 (mm) 軽 量 盛 土 緩 速 施 工 鋼 管 矢 板 軽 量 盛 土 鋼 矢 板 鋼 管 矢 板 緩 速 施 工 2500 無 対 策 ( 崩 壊 ) 深 層 混 合 +サント ト レーン 押 さえ 盛 土 3000 各 工 法 の 盛 土 周 辺 の 地 表 面 傾 斜 量 の 比 較 環 境 適 合 性 の 照 査 敷 地 境 界 外 の 地 盤 の 傾 斜 角 φ(rad) E E E E E E E+000 無 対 策 押 さえ 盛 土 傾 斜 角 許 容 値 の 範 囲 サンドドレーン 深 層 混 合 深 層 混 合 + サンドドレーン 傾 斜 角 Φ(rad) 浅 層 混 合 軽 量 盛 土 鋼 矢 板 鋼 管 矢 板 緩 速 施 工 - F-18 -

20 各 工 法 のLCC( 初 期 建 設 費 + 維 持 補 修 費 )の 比 較 経 済 性 の 照 査 コスト( 万 円 /m) 崩 壊 初 期 建 設 費 維 持 補 修 費 トータルコスト 0 無 対 策 押 さえ 盛 土 サンドドレーン 深 層 混 合 + サンドドレーン 深 層 混 合 浅 層 混 合 軽 量 盛 土 鋼 矢 板 緩 速 施 工 鋼 管 矢 板 ドレーンピッチとLCCの 関 係 コスト( 万 円 /m) 初 期 コスト 維 持 補 修 費 トータルコスト サンドドレーンピッチ(m) 施 工 ピッチ4mのサンドドレーンが 最 適 工 法 - F-19 -

21 まとめ 提 案 する 土 / 水 連 成 弾 粘 塑 性 FEMにより 軟 弱 地 盤 上 の 盛 土 の パフォーマンス 予 測 が 可 能 であることを 示 した 要 求 性 能 を 満 たしLCCを 最 小 にする 性 能 設 計 の 具 体 例 を 示 した 性 能 規 定 発 注 における 問 題 FEMによる 盛 土 性 能 評 価 手 法 を 提 案 したが 技 術 的 信 頼 性 を 客 観 的 に 評 価 できるか? 長 期 にわたるパフォーマンス 予 測 は 必 ず 誤 差 を 伴 う 予 測 通 りにいかなった 場 合, 責 任 は 設 計 者? その 場 合,リスクに 見 合 った 発 注 額 が 設 定 されるのか? - F-20 -

22 道 路 橋 示 方 書 における 性 能 照 査 型 設 計 の 考 え 方 道 路 構 造 令 第 35 条 1. 橋 高 架 の 道 路 その 他 これらに 類 する 構 造 の 道 路 は 鋼 構 造 コ ンクリート 構 造 又 はこれらに 準 ずる 構 造 とするものとする 2. 橋 高 架 の 道 路 その 他 これらに 類 する 構 造 の 道 路 は その 設 計 に 用 いる 設 計 自 動 車 荷 重 を245kNとし 当 該 橋 高 架 の 道 路 その 他 これらに 類 する 構 造 の 道 路 における 大 型 の 自 動 車 の 交 通 の 状 況 を 勘 案 して 安 全 な 交 通 を 確 保 することができる 構 造 とするものとする 3. 前 二 項 に 規 定 するもののほか 橋 高 架 の 道 路 その 他 これらに 類 する 構 造 の 道 路 の 構 造 の 基 準 に 関 し 必 要 な 事 項 は 国 土 交 通 省 令 で 定 める - F-21 -

23 道 路 構 造 令 施 行 規 則 ( 橋 高 架 の 道 路 等 ) 第 5 条 橋 高 架 の 道 路 その 他 これらに 類 する 構 造 の 道 ( 以 下 橋 等 とい う )の 構 造 は 当 該 橋 等 の 構 造 形 式 及 び 交 通 の 状 況 並 びに 当 該 橋 等 の 存 する 地 域 の 地 形 地 質 気 象 その 他 の 状 況 を 勘 案 し 死 荷 重 活 荷 重 風 荷 重 地 震 荷 重 その 他 の 当 該 橋 等 に 作 用 する 荷 重 及 び これらの 荷 重 の 組 合 せに 対 して 十 分 安 全 なものでなければならない 平 成 14 年 度 版 道 示 1. 性 能 規 定 化 2. 耐 久 性 の 向 上 3.その 他 設 計 の 合 理 化 - F-22 -

24 3.その 他 設 計 の 合 理 化 ( 耐 震 設 計 の 見 直 し 等 ) 1フーチングのせん 断 耐 力 算 定 法 の 見 直 し 2レベル2 地 震 動 に 対 する 支 承 の 照 査 方 法 の 見 直 し 3 液 状 化 が 生 じる 地 盤 での 橋 台 基 礎 の 照 査 の 導 入 4コンクリートを 充 填 した 鋼 製 橋 脚 の 照 査 方 法 の 見 直 し 2. 耐 久 性 の 向 上 (ライフサイクルコストの 縮 減 維 持 管 理 の 軽 減 ) 1 塩 害 に 対 する 耐 久 性 の 検 討 の 規 定 化 規 定 内 容 ⅰ) コンクリート 構 造 物 は 塩 害 により 所 要 の 耐 久 性 が 損 なわれてはならない ⅱ) 表 に 示 す 地 域 においては かぶりの 最 小 値 等 を 表 に 示 す 値 以 上 の 対 策 を 行 うことによ り 1 項 を 満 足 するとみなしてよい 2 鋼 橋 における 疲 労 の 検 討 の 規 定 化 - F-23 -

25 1. 性 能 規 定 化 性 能 規 定 化 の 主 な 背 景 構 造 や 景 観 などへのニーズの 多 様 化 や 一 層 のコスト 縮 減 に 対 応 するため 新 たな 設 計 手 法 や 新 技 術 新 工 法 を 速 やかに 導 入 し 得 る 柔 軟 な 基 準 の 在 り 方 が 求 められ ていること 国 際 間 の 技 術 移 転 を 容 易 にするため 性 能 に 着 目 した 基 準 への 移 行 が 国 際 的 な 流 れであること 道 示 Ⅰ 1.5 設 計 の 基 本 理 念 1. 橋 の 設 計 にあたっては, 使 用 目 的 との 適 合 性 1, 構 造 物 の 安 全 性 2, 耐 久 性 3, 施 工 品 質 の 確 保 4, 維 持 管 理 の 容 易 さ 5, 環 境 との 調 和 6, 経 済 性 7 を 考 慮 しなければならない 2. 設 計 は, 理 論 的 な 妥 当 性 を 有 する 手 法, 実 験 等 に よる 検 証 がなされた 手 法 等 適 切 な 知 見 に 基 づいて 行 うものとする 1.1~3 要 求 性 能 を 明 示 2. 従 来 からの 規 定 と 同 等 以 上 の 性 能 を 有 す ることを 一 つの 目 安 としている - F-24 -

26 現 行 との 比 較 現 行 の 仕 様 規 定 に 対 し 仕 様 規 定 が 求 める 要 求 性 能 を 性 能 規 定 として 明 示 併 せて 現 行 の 仕 様 規 定 を みなし 規 定 として 併 記 するこ とを 原 則 [ 現 行 ] (の 仕 様 )は とする < 仕 様 規 定 > [ 改 訂 ] の 設 計 にあたっては (の 性 能 )を 満 足 しなければならない < 性 能 規 定 > (の 仕 様 )を とする 場 合 は 1を 満 足 するとみなしてよい <みなし 規 定 > 道 示 における 表 記 例 1. 鋼 材 は, 強 度, 伸 び,じん 性 等 の 機 械 的 性 質, 化 学 組 成, 有 害 成 分 の 制 限, 厚 さやそ り 等 の 形 状 寸 法 等 の 特 性 や 品 質 が 確 かなも のでなければならない 2. 表 及 び 表 に 示 す 鋼 材 について は,1.を 満 足 するものと 見 なしてよい 鋼 材 の 種 類 1) 構 造 用 鋼 材 規 格 JISG3101 一 般 構 造 用 圧 延 鋼 材 鋼 材 記 号 SS400 JISG3106 溶 接 構 造 用 圧 延 鋼 材 SM400, SM 性 能 規 定 ( 要 求 事 項 ) 2.みなし 適 合 仕 様 - F-25 -

27 道 示 の 性 能 規 定 化 について 定 性 的 要 求 性 能 定 量 的 要 求 性 能 評 価 方 法 計 算, 試 験 従 来 の 手 法 仕 様 規 定 性 能 規 定 化 の 考 えを 導 入 し, 新 技 術 新 工 法 の 採 用 を 可 能 にした 技 術 基 準 の 国 際 標 準 化 の 流 れにも 対 応 規 定 が 全 て 性 能 規 定 で 表 記 されていない 要 求 性 能 を 満 足 していることを 確 認 するルー ル 手 順 はまだ 整 備 されていない 当 面 は, 個 別 の 適 用 事 例 ごとに 委 員 会 等 を 設 置 し, 審 議 検 討 して 要 求 性 能 を 満 足 しているこ とを 確 認 することが 必 要 と 思 われる - F-26 -

28 性 能 設 計 : 地 盤 コード21 と code PLATFORM ver.1 岐 阜 大 学 本 城 勇 介 2003 年 11 月 21 日 飯 塚 委 員 会 土 木 学 会 目 次 WTO/TBT 協 定 Eurocodesと 欧 州 の 戦 略 性 能 設 計 code PLATFORM ver1 地 盤 コード21 - F-27 -

29 WTO/TBT 協 定 : 概 要 JISC( 日 本 工 業 標 準 調 査 会 )ホームページから TBT 協 定 とは 1979 年 4 月 に 国 際 協 定 として 合 意 されたGATTス タンダードコードが1994 年 5 月 にTBT 協 定 として 改 訂 合 意 され 1995 年 1 月 にWTO 協 定 に 包 含 されたものです TBT 協 定 はW TO 一 括 協 定 となっており WTO 加 盟 国 全 部 に 適 用 されるものと なっています TBT 協 定 は 工 業 製 品 等 の 各 国 の 規 格 及 び 規 格 への 適 合 性 評 価 手 続 き( 規 格 基 準 認 証 制 度 )が 不 必 要 な 貿 易 障 害 とならな いよう 国 際 規 格 を 基 礎 とした 国 内 規 格 策 定 の 原 則 規 格 作 成 の 透 明 性 の 確 保 を 規 定 しています これらにより 規 制 や 規 格 が 各 国 で 異 なることにより 産 品 の 国 際 貿 易 が 必 要 以 上 妨 げられること ( 貿 易 の 技 術 的 障 害 :Technical Barriers to Trade)を できるだ けなくそうとしています WTO/TBT 協 定 : 基 本 的 構 造 JISC( 日 本 工 業 標 準 調 査 会 )ホームページから 強 制 規 格 は 受 け 入 れ 考 慮 適 合 性 評 価 は 結 果 ( 性 能 ) 受 入 確 保 任 意 規 格 は 国 際 規 格 と 整 合 - F-28 -

30 WTO/TBT (1995) (AGREEMENT ON TECHNICAL BARRIERS TO TRADE) Article 2: Preparation, Adoption and Application of Technical Regulations by Central Government Bodies 2.8 Wherever appropriate, Members shall specify technical regulations based on product requirements in terms of performance rather than design or descriptive characteristics. ISOとCEN(Eurocodes) ISO( 国 際 標 準 化 機 構 ) ISO2394 構 造 物 の 信 頼 性 に 関 する 一 般 原 則 一 般 / 要 求 とコンセプト/ 限 界 状 態 設 計 法 の 原 則 / 基 本 変 数 /モデル/ 確 率 に 基 づいた 設 計 法 の 原 則 / 部 分 係 数 照 査 式 / 既 存 構 造 物 の 評 価 CEN( 欧 州 標 準 化 機 構 ) Eurocode 0: 構 造 物 設 計 の 基 本 Eurocode 7: 地 盤 設 計 - F-29 -

31 欧 州 の 戦 略 デファクト(de fact) 標 準 戦 略 : 事 実 上 の 標 準 デジュール(de jure) 標 準 戦 略 : 公 的 な 標 準 What is Eurocodes EN1990 Basis of design for structural Eurocodes EN1991 Actions on structures EN1992 Design of concrete structures EN1993 Design of steel structures EN1994 Design of composite structures EN1995 Design of timber structures EN1996 Design of masonry structures EN1997 Geotechnical design EN1998 Design of structures for earthquake resistance EN1999 Design of Aluminum structures Started their work in 1970 s. More than 60 documents. CEN (European Committee for Standardization), Brussels - F-30 -

32 Purposes of establishing Eurocodes The purpose of Eurocodes is to establish a set of rules for design of civil and building structures thereby eventually replace present design rules that are different from one country to another. promote construction industries with in EU region by unifying the market. Strengthen the competitiveness of EU construction industry against non-eu. Limit State Design Concept: The concept Eurocodes are based Force or Resistance L S D Allowable Stress Design (A S D) Force Q Resistance R Behavior of a member or a structure Displacement - F-31 -

33 Present situation of Eurocodes: Eurocodes Package EC By 2010, EC1 most of EC2 the packages EC3 EC6 will EC7 become EC8 EN. EC9 UK 1984 (UK 1984) 12 - F-32 -

34 性 能 設 計 (Performance based design) 物 事 をoutcomesで 評 価 しようと 言 う 風 潮 競 争 原 理 の 導 入 による 効 率 的 な 社 会 の 実 現 情 報 公 開 公 正 規 制 緩 和 自 己 適 任 説 明 責 任 (accountability) 透 明 性 リスク 管 理 等 企 業 経 営 行 政 評 価 教 育 評 価 WTO/TBT 協 定 仕 様 に 基 づく 規 定 ではなく 性 能 に 基 づく 規 定 性 能 照 査 型 設 計 と 性 能 明 示 型 設 計 性 能 照 査 型 設 計 : 構 造 物 の 機 能 が 確 保 されて いることを 要 求 性 能 をブレイクダウンした 仕 様 ではなく 要 求 性 能 そのものを 提 示 し これを 照 査 することを 規 定 した 設 計 法 Nordic five levels 等 性 能 明 示 型 設 計 : 構 造 物 の 機 能 を 確 保 するた めに 要 求 する 性 能 のレベルと その 照 査 に 用 い る 荷 重 のレベルの 関 係 を 明 確 にした 設 計 法 Vision 2000 Performance Matrix 等 - F-33 -

35 性 能 規 定 型 設 計 コード: Nordic five levels Structure for Building Regulations NKB report No.34 November 1978 建 築 物 の 規 制 の 構 造 について 規 定 した 文 書 世 界 のいろいろな 性 能 規 定 型 コードの 階 層 性 Nordic 5 Leave New Zealand Australia UK Canada Goal Objectives Objectives Goals Objectives Functional Requirements Operational Requirements Functional Requirements Performance Requirements Functional Requirem. Perform. Deem to Requirem. Satisfy Functional Requirements Functional Requirem. Mandatory Requirem. Verification Methods Acceptable Solutions Verification Methods Acceptable Methods Performance Technical Sol. Alternative Approaches Acceptable Solutions Supporting Documents (Guidance) - F-34 -

36 性 能 明 示 型 設 計 : 性 能 マトリックス VISION 2000 Performance Based Seismic Engineering of Buildings ( SEAOC 1995 ) 所 有 者 と 設 計 者 の 対 話 のための 道 具 ( 地 震 被 害 の 経 験 より 生 まれた) 性 能 設 計 の 利 点 説 明 性 と 透 明 性 が 高 い: 規 定 の 意 図 の 理 解 が 容 易 異 なる 背 景 を 持 つ 仕 様 型 設 計 コードや 社 会 制 度 の 基 にあっても 調 和 や 統 一 が 容 易 新 技 術 の 導 入 コストダウンが 可 能 ( 期 待?) 後 進 の 教 育 技 術 継 承 が 容 易 IT 技 術 による 表 示 検 索 が 容 易 記 述 の 一 貫 性 を 保 ちやすい - F-35 -

37 性 能 設 計 の 問 題 点 性 能 規 定 型 設 計 コードのトップダウン 的 な 記 述 と 従 来 からの 仕 様 型 設 計 コードの 記 述 になりやす い 照 査 方 法 の 関 係 が 整 合 しない ( 一 般 ユー ザーの 思 考 vs. 設 計 者 の 思 考 ) 性 能 設 計 された 構 造 物 が 要 求 性 能 を 満 たしてい るのか 否 かを 照 査 する 社 会 的 制 度 の 不 備 問 題 が 生 じたときの 瑕 疵 の 判 定 に 従 来 からの 仕 様 型 の 規 定 が 用 いられる 場 合 が 多 い 性 能 設 計 の 問 題 点 : ユーザーの 視 点 と 技 術 者 の 視 点 要 求 アプローチ アプローチ B 要 求 性 能 固 有 基 本 設 計 コード 固 有 設 計 コード 目 的 性 能 規 定 包 括 設 計 コード アプローチ A ユ ー ザ ー 規 制 者 の 視 点 要 求 性 能 の 階 層 照 査 の 階 層 技 術 者 の 視 点 - F-36 -

38 問 題 の 核 心 構 造 物 の 性 能 に 基 づく 上 からのアプローチと 仕 様 規 定 になり 易 い 照 査 に 関 する 下 からのアプ ローチのインターフェース どのような 共 通 の 表 現 を 見 つけるか 性 能 規 定 型 設 計 コードに 性 能 明 示 型 設 計 の 概 念 をはめ 込 む 性 能 マトリックスを 持 ち 込 むだけでは 不 足 ( 発 表 者 の 意 見 では 確 率 リスク という 共 通 言 語 の 使 用 が 必 要 になると 考 えている) 性 能 設 計 は 複 雑 なモデルを 要 求 する? 性 能 の 評 価 に 複 雑 なモデルが 必 要 か Yes and No Yes: 正 確 な 挙 動 予 測 は 必 要 No: いたずらに 複 雑 なモデルを 導 入 する よりも 予 測 の 精 度 が 十 分 分 かっているモ デルの 方 が 設 計 では より 貴 重 ( 信 頼 性 設 計 理 論 に 基 づく) - F-37 -

39 包 括 設 計 コード 一 つの 国 や 地 域 で, 土 木 建 築 構 造 物 一 般,さらに 個 々の 構 造 物 種 別 について,その 構 造 的 な 設 計 の 原 則 を 記 述 した 設 計 コード. 個 々の 構 造 物 の 設 計 を 行 うためのコードというよりは, 構 造 物 の 性 能 規 定 の 方 法, 用 語 の 統 一, 安 全 性 余 裕 の 導 入 方 法 と 形 式, 情 報 伝 達 法 の 標 準 化 の 他, 設 計 で 留 意 すべき 共 通 事 項 を 記 述 した, 設 計 コード 体 系 の 階 層 の もっとも 上 位 に 立 つべきコード. 設 計 コード 作 成 者 のためのコード と 考 えることもできるが, 設 計 者 に とって 基 本 的 な 情 報 を 含 んでいる. 固 有 基 本 設 計 コードの 上 位 に 立 つ 設 計 コード. (code PLATFORMより) 包 括 設 計 コードとは 設 計 コードの 考 え 方 手 続 き などの 基 本 的 な ルールを 示 したもの 主 に 基 準 策 定 者 (コードライター)に 参 照 される 包 括 設 計 コート ( 国 内 ) 意 見 の 反 映 国 際 標 準 (ISO) 個 別 設 計 コート ( 鉄 道 ) 尊 重 尊 重 個 別 設 計 コート ( 道 路 ) 尊 重 個 別 設 計 コート ( 港 湾 ) 共 通 の 設 計 思 想 手 順 - F-38 -

40 Code PLATFORM ver.1.0 < 日 本 語 名 称 > 性 能 設 計 体 系 に 基 づいた 構 造 物 設 計 のため の 原 則 指 針 と 用 語 < 英 語 名 称 > Principles, guidelines and terminologies for design code drafting founded on the performance based design 実 施 体 制 ( ) 国 総 研 港 湾 研 究 部 委 託 土 木 学 会 委 託 とりまとめ 業 務 ( 議 論 集 約 報 告 書 作 成 ) 鹿 島 土 木 設 計 本 部 組 織 包 括 設 計 コード 検 討 / 策 定 基 礎 調 査 委 員 会 (25 名 ) 委 員 長 : 日 下 部 治 教 授 ( 東 工 大 ) 副 委 員 長 : 市 川 篤 司 (JR 総 研 ) 佐 藤 尚 次 教 授 ( 中 央 大 ) 幹 事 長 : 本 城 勇 介 教 授 ( 岐 阜 大 ) 委 員 : 香 月 智 ( 防 衛 大 ) 澤 田 純 男 ( 京 大 ) 上 東 泰 ( 日 本 道 路 公 団 ) 谷 村 幸 裕 ( 鉄 道 総 研 ) 下 迫 健 一 郎 ( 港 湾 航 空 技 研 ) 幹 事 : 佐 々 木 設 計 主 査 ( 鹿 島 ) - F-39 -

41 ドラフトWG SWG SWG1: 用 語 定 義 SWG2: 要 求 性 能 SWG3: 照 査 法 主 査 : 本 城 幹 事 長 事 務 局 : 佐 々 木 幹 事 メンバー 香 月 ( 防 衛 大 ) 杉 山 ( 山 梨 大 学 ) 谷 ( 横 国 大 ) 澤 田 ( 京 大 防 災 研 ) 谷 村 ( 鉄 道 総 研 ) 山 口 ( 九 工 大 ) 上 東 ( 日 本 道 路 公 団 ) 策 定 上 の 基 本 方 針 10 年 後 の 施 行 を 考 え, 現 状 にとらわれず に 理 想 的 なものを 目 指 す 若 手 のコードライターを 中 心 とするメン バーで 議 論 する 海 外 へ 説 明 することを 念 頭 に 置 き,できる 限 り 簡 素 で 解 りやすい 構 造 とする 性 能 設 計 体 系 を 推 進 させる 内 容 とする 既 存 の 文 書 を 尊 重 し 用 語 を 統 一 し 議 論 に 齟 齬 がないようにする - F-40 -

42 包 括 設 計 コード( 案 ) 目 次 1. 用 語 の 定 義 2. 一 般 ( 適 用 範 囲 設 計 コート の 枠 組 ) 3. 構 造 物 の 目 的 要 求 性 能 性 能 規 定 4. 照 査 の 方 法 5. 構 造 物 設 計 報 告 書 [REQ]:~する ~すべきである( 要 求 規 定 ) [REC]:~することを 推 奨 する( 推 奨 規 定 ) [POS]:~してもよい( 許 可 規 定 ) 包 括 設 計 コード( 案 )の 特 徴 (1/ 2) 性 能 設 計 体 系 に 基 づく - 性 能 規 定 化 に 進 む 現 状 との 整 合 性 能 記 述 の 階 層 の 再 定 義 - 目 的 - 要 求 性 能 - 性 能 規 定 性 能 規 定 ( 照 査 上 の 目 標 値 ) - 限 界 状 態 - 作 用 - 時 間 に よって 定 義 される その 際, 重 要 度 を 勘 案 する - F-41 -

43 性 能 記 述 の 階 層 目 的 構 造 物 を 必 要 とする 理 由 要 求 性 能 ( 群 ) 目 的 を 達 成 するために 必 要 な 性 能 ( 一 般 的 な 言 葉 で 表 す) 基 本 要 求 性 能 付 加 要 求 性 能 性 能 規 定 限 界 状 態 作 用 時 間 重 要 度 照 査 可 能 なように 具 体 的 に 示 す 性 能 規 定 : 限 界 状 態 - 時 間 - 作 用 定 量 的 な 尺 度 ( 例 えば 耐 力 変 位 ) 作 用 を 受 けた 場 合 の 応 答 ( 予 測 ) 作 用 を 受 けた 場 合 の 応 答 ( 補 強 前 提 ) 作 用 を 受 けた 場 合 の 応 答 ( 補 修 前 提 ) 限 界 値 限 界 状 態 時 間 設 計 供 用 期 間 - F-42 -

44 包 括 設 計 コード( 案 )の 特 徴 (2/ 2) 許 容 される 照 査 法 - 照 査 アフ ローチA: 性 能 達 成 を 直 接 証 明 - 照 査 アフ ローチB: 設 計 コードに 基 づく 照 査 部 分 係 数 法 を 推 奨 ISO2394 土 木 建 築 にかかる 設 計 の 基 本 と 整 合 構 造 物 設 計 報 告 書 責 任, 透 明 性 の 確 保 のための 記 述 内 容 包 括 設 計 コード( 案 ) の 紹 介 - F-43 -

45 2. 一 般 2.1 適 用 範 囲 (3) REQ この 包 括 設 計 コードは 性 能 設 計 の 基 本 的 な 概 念 を 示 したものであり わが 国 の 性 能 設 計 に 関 するコード 体 系 の 最 上 位 に 位 置 づけら れる (5) REQ 下 位 に 位 置 づけられる 設 計 コードを 作 成 する 際 には 以 下 の 規 定 による 1)この 包 括 設 計 コート を 必 ず 参 照 しなければならない 2) 設 計 コードの 作 成 に 関 わる 国 際 的 な 基 準 規 格 類 の 内 容 を 尊 重 しなければならない 2.2 設 計 コードの 枠 組 み (2)[REQ] 設 計 コードでは, 構 造 物 の 目 的 を 要 求 性 能 に 書 き 換 え, 最 終 的 に, 照 査 す ることが 可 能 な 性 能 規 定 を 定 める.この 際,それ らの 導 出 過 程 を 明 らかにしなければならない. (3)[REQ] 設 計 者 は, 性 能 規 定 が 守 られているこ とを 照 査 において 示 さなければならない.この 際, 設 計 者 は, 照 査 方 法 が 広 く 選 択 可 能 な 照 査 アプ ローチAあるいは 固 有 基 本 設 計 コード(または, 固 有 設 計 コード)が 指 定 する 照 査 方 法 を 用 いる 照 査 アプローチBのいずれかを 選 択 する. - F-44 -

46 3.2 要 求 性 能 (1) REQ 要 求 性 能 は, 構 造 物 がその 目 的 を 達 するために 保 有 が 必 要 な 性 能 を 一 般 的 な 言 葉 で 表 現 したものである (3) POS 要 求 性 能 は, 構 造 物 の 目 的 を 達 成 す るために 不 可 欠 な 基 本 要 求 性 能 (これを 機 能 ということができる)と,これに 加 えて 与 えられる 付 加 要 求 性 能 に 分 けることができる (4) REC 構 造 物 の 要 求 性 能 には, 構 造 物 の 安 全 性, 使 用 性, 環 境 性, 施 工 性, 経 済 性 などが ある 3.3 性 能 規 定 定 義 (2) REQ 個 々の 性 能 規 定 は 構 造 物 の 限 界 状 態 作 用 環 境 的 作 用 の 程 度 とそれらの 組 み 合 わせ 時 間 の3つの 要 素 の 組 み 合 わせ で 構 造 物 の 重 要 度 に 応 じて 規 定 されなけれ ばならない 限 界 状 態 : 定 量 的 な 表 現 作 用 :ISO2394の 規 定 に 従 う 時 間 : 保 有 性 能 の 劣 化 を 考 慮 - F-45 -

47 4. 照 査 の 方 法 4.1 許 容 される 照 査 方 法 ー 一 般 (2) REQ 前 章 で 示 した 構 造 物 の 要 求 性 能 は こ の 章 で 定 める 照 査 アプローチAまたは 照 査 アプ ローチBのいずれかの 方 法 で 照 査 されなけれ ばならない 照 査 アプローチA: 性 能 を 直 接 照 査 する 照 査 アプローチB: 部 分 係 数 法 を 推 奨 ISO2394 土 木 建 築 にかかる 設 計 の 基 本 と 整 合 4.2 照 査 アプローチA (1) REC 照 査 アプローチAによる 構 造 物 の 性 能 照 査 を 行 う 場 合 設 計 者 は 必 要 な 設 計 報 告 書 等 を 作 成 し 適 切 な 審 査 機 関 に 提 出 して 審 査 を 受 けることが 望 まし い (2) REC 性 能 照 査 のために 提 出 される 設 計 報 告 書 は ISO2394およびISO13822に 指 定 された 設 計 方 法 に 従 って 作 成 することが 望 ましい (3) REC 審 査 機 関 は 適 切 な 手 順 に 従 い 提 出 された 設 計 報 告 書 等 に 基 づき 構 造 物 が 要 求 性 能 を 満 足 し ているかどうか 評 価 および 判 定 することが 望 まし い - F-46 -

48 4.3 照 査 アプローチB 一 般 (1) REQ 照 査 アプローチBによる 構 造 物 の 性 能 照 査 と は 当 該 構 造 物 の 事 業 者 が 指 定 する 固 有 基 本 設 計 コード または 固 有 設 計 コード に 基 づいて 性 能 照 査 を 行 うことである (3) REQ 固 有 基 本 設 計 コード または 固 有 設 計 コー ド は 本 包 括 設 計 コードに 基 づいて 作 成 されなければ ならない (4) REC 固 有 基 本 設 計 コード または 固 有 設 計 コー ド では 構 造 物 あるいは 部 位 部 材 において 直 ちに 照 査 できる 具 体 的 な 規 定 として 与 えられることが 望 ま しい (6) REC 固 有 基 本 設 計 コード または 固 有 設 計 コー ド の 作 成 では 部 分 係 数 による 設 計 法 に 基 づいた 書 式 を 採 用 することが 望 ましい 部 分 係 数 による 設 計 法 (1) REQ 部 分 係 数 による 設 計 法 により 固 有 基 本 設 計 コード または 固 有 設 計 コード の 作 成 を 行 うときは ISO2394の 規 定 に 従 わなければならない (2) REQ 部 分 係 数 による 設 計 法 を 適 用 するとき 必 要 な 基 本 変 数 解 析 モデル 確 率 に 基 づく 設 計 の 原 則 につ いては ISO2394を 参 照 しなければならない - F-47 -

49 包 括 設 計 コードの 課 題 荷 重 : 荷 重 論 の 充 実 を 待 つ 土 木 構 造 物 荷 重 指 針 連 合 小 委 員 会 土 木 学 会 ~ 3 年 間 性 能 評 価 の 体 制 : 関 連 機 関 の 議 論 を 待 つ 建 築 の 例 が 参 考 になるか? 各 方 面 へのオーソライズ 包 括 基 礎 構 造 物 設 計 コード: 地 盤 コード21 Ver.2 - F-48 -

50 研 究 の 組 織 地 盤 工 学 会 わが 国 の 基 礎 設 計 と 地 盤 調 査 の 現 状 と 将 来 のあり 方 に 関 する 研 究 委 員 会 ( 委 員 長 日 下 部 治 東 工 大 教 授 ) 1997 年 度 ~1999 年 度 WG3: 設 計 法 のコンセプト 科 研 基 盤 研 究 (B) 限 界 状 態 設 計 モデルコードの 提 案 ( 代 表 本 城 勇 介 岐 阜 大 学 教 授 )1998~1999 年 度 年 度 将 来 日 本 の 統 一 基 礎 設 計 コードを 考 えるときの たたき 台 となる ようなモデル コードをドラフトする 限 られた 期 間 の 中 で 当 初 よ り 杭 基 礎 の 設 計 法 をターゲットとして これに 必 要 な 荷 重 項 地 盤 構 造 物 の 設 計 の 基 本 事 項 をカバーする 部 分 をドラフトする 地 盤 工 学 会 基 礎 設 計 基 準 化 検 討 委 員 会 ( 委 員 長 日 下 部 治 東 工 大 教 授 )2000 年 度 地 盤 工 学 会 基 礎 設 計 基 準 化 検 討 委 員 会 ( 委 員 長 本 城 勇 介 岐 阜 大 学 教 授 )2001 年 度 ー 関 連 した 研 究 組 織 ISSMGE/TC23 Limit State Design in Geotechnical Engineering Practice 国 際 地 盤 工 学 会 TC23 地 盤 工 学 における 限 界 状 態 設 計 法 ( 主 査 本 城 勇 介 ) TC23 国 内 委 員 会 ( 委 員 長 本 城 勇 介 幹 事 長 松 井 謙 二 ) 国 土 交 通 省 国 土 総 合 研 究 所 より 土 木 学 会 への 委 託 研 究 包 括 設 計 コードの 調 査 研 究 委 員 会 ( 委 員 長 日 下 部 治 東 京 工 業 大 学 教 授 幹 事 長 本 城 勇 介 ) F-49 -

51 全 般 的 特 徴 背 景 ー 日 本 の 土 木 建 築 構 造 物 設 計 法 をSingle Voiceで 世 界 へ 発 信! 地 盤 コード21 Ver.2 の 特 徴 設 計 コードの 理 想 像 の 追 求 日 本 のコードの 調 和 標 準 化 と 多 様 化 に 同 時 に 応 える 包 括 コードの 提 案 完 全 な 性 能 規 定 型 コード 世 界 標 準 : 信 頼 性 に 基 づいた 限 界 状 態 設 計 法 地 盤 パラメータの 特 性 値 設 定 の 標 準 化 最 新 の 地 盤 工 学 耐 震 設 計 の 知 見 に 基 づくコード 設 計 作 業 の 情 報 フローの 標 準 化 と 技 術 者 の 資 格 地 盤 コード21 ver.2.0 の 目 次 0. 構 造 物 設 計 の 基 本 0.1 適 用 範 囲 0.2 目 的 0.3 機 能 規 定 0.4 要 求 性 能 0.5 許 容 される 照 査 方 法 0.6 アプローチAによる 照 査 0.7 アプローチBによる 照 査 0.8 設 計 施 工 管 理 維 持 と 関 連 文 書 0.9 本 コードの 改 訂 0.10 用 語 と 記 号 の 定 義 1. 基 礎 構 造 物 設 計 の 基 本 1.1 適 用 範 囲 1.2 基 礎 構 造 物 の 目 的 1.3 機 能 規 定 1.4 要 求 性 能 1.5 基 礎 構 造 物 設 計 一 般 1.6 アプローチAによる 照 査 1.7 アプローチBによる 照 査 1.8 基 礎 構 造 物 設 計 報 告 書 2. 地 盤 に 関 する 情 報 2.1 適 用 範 囲 2.2 一 般 2.3 地 盤 調 査 2.4 地 盤 パラメータの 評 価 2.5 地 盤 調 査 報 告 書 3. 浅 い 基 礎 の 設 計 4. 杭 基 礎 の 設 計 4.1 適 用 範 囲 目 的 と 機 能 規 定 4.2 要 求 性 能 4.3 地 盤 及 び 周 辺 の 状 況 調 査 4.4 杭 の 設 計 法 4.5 単 杭 の 設 計 4.6 複 数 の 杭 で 構 成 された 基 礎 の 設 計 4.7 杭 基 礎 の 耐 震 設 計 4.8 杭 基 礎 設 計 報 告 書 4.9 施 工 5. その 他 の 基 礎 の 設 計 6. 抗 土 圧 構 造 物 の 設 計 - F-50 -

52 設 計 コードの 理 想 像 の 追 求 今 日 の 社 会 の 要 求 : 公 開 性 説 明 性 透 明 性 知 識 の 普 遍 化 体 系 化 技 術 の 体 系 化 分 かりやすさ 共 有 化 ( 日 本 地 域 世 界 の 構 造 物 の 諸 性 能 照 査 の 標 準 化 ) 経 済 力 に 見 合 った 日 本 の 技 術 的 なリーダーシップの 発 揮 (cf. Eurocodes) 構 造 物 設 計 法 の 教 育 設 計 = 工 学 知 識 + 社 会 + 時 代 情 報 フローの 標 準 化 技 術 者 の 資 格 標 準 化 と 多 様 化 に 同 時 に 応 える 性 能 設 計 : 公 開 性 説 明 性 透 明 性 対 話 自 由 度 の 増 大 分 権 化 市 場 の 公 開 規 制 緩 和 加 盟 国 は, 適 当 な 場 合 は, デザイン 又 は 記 述 的 に 示 さ れた 特 性 よりも 性 能 に 着 目 した 要 件 に 基 づき 強 制 規 格 を 定 める (WTO/TBT 協 定 2.8 項 ) ユーロコード ISO: 統 一 化 標 準 化 自 由 度 の 減 少 中 央 集 権 化 ( 欧 州 の 覇 権 の 追 求 ) 市 場 の 拡 大 グローバル スタンダード 規 格 統 一 二 つの 流 れは どのように 関 係 し また 整 理 されるのか! - F-51 -

53 要 求 性 能 と 性 能 照 査 法 の 階 層 化 要 求 性 能 の 階 層 化 透 明 性 と 説 明 性 : 目 的 / 機 能 規 定 / 要 求 性 能 法 的 要 求 と 補 足 文 書 性 能 マトリックス 性 能 照 査 法 の 階 層 化 : 包 括 設 計 コード 標 準 化 と 多 様 化 :アプローチAとB アプローチA: 完 全 な 性 能 設 計 アプローチB: コード 作 成 者 のためのコード コードの 階 層 化 による 多 様 性 の 受 容 包 括 設 計 コード 要 求 アプローチ 目 的 要 求 性 能 要 求 性 能 の 階 層 アプローチ B 固 有 基 本 設 計 コード 固 有 設 計 コード 性 能 規 定 包 括 設 計 コード アプローチ A 照 査 の 階 層 - F-52 -

54 情 報 のフローの 標 準 化 プロジェクト フェーズ 計 画 報 告 文 書 発 信 者 受 信 者 備 考 フィージビリティー 調 査 報 告 書 予 備 調 査 報 告 書 調 査 者 設 計 者 発 注 者 設 計 調 査 地 盤 調 査 報 告 者 調 査 者 設 計 者 発 注 者 設 計 地 盤 設 計 報 告 書 設 計 者 発 注 者 施 工 施 工 計 画 書 施 工 者 施 工 報 告 書 発 注 者 完 成 後 維 持 管 理 計 画 書 設 計 者 発 注 者 0 章 2 章 0 章 1 章 3 章 3 章 0 章 と1 章 の 概 略 適 用 範 囲 / 要 求 性 能 の 階 層 / 性 能 照 査 / 文 書 /その 他 0. 構 造 物 設 計 の 基 本 0.1 適 用 範 囲 0.2 目 的 0.3 要 求 性 能 0.4 性 能 規 定 0.5 許 容 される 照 査 方 法 0.6 アプローチAによる 照 査 0.7 アプローチBによる 照 査 0.8 設 計 施 工 管 理 維 持 と 関 連 文 書 0.9 本 コードの 改 訂 0.10 用 語 と 記 号 の 定 義 1. 基 礎 構 造 物 設 計 の 基 本 1.1 適 用 範 囲 1.2 基 礎 構 造 物 の 目 的 1.3 要 求 性 能 1.4 性 能 規 定 1.5 基 礎 構 造 物 設 計 一 般 1.6 アプローチAによる 照 査 1.7 アプローチBによる 照 査 1.8 基 礎 構 造 物 設 計 報 告 書 - F-53 -

55 適 用 範 囲 当 該 設 計 コードの 適 用 範 囲 を 述 べる 0 章 では 構 造 物 設 計 における 適 用 範 囲 1 章 では 基 礎 構 造 物 設 計 における 適 用 範 囲 が 述 べられる その 他 の 必 要 な 概 説 的 説 明 0 章 では 包 括 設 計 コードの 位 置 付 け 目 的 要 求 性 能 性 能 規 定 の 階 層 性 照 査 方 法 アプローチA 及 び Bの 定 義 照 査 コードの 階 層 性 等 の 説 明 が 行 われて いる 1 章 では 0 章 の1 章 への 拘 束 性 地 盤 カテゴリーの 定 義 と 本 コードの 適 用 範 囲 が 説 明 される 目 的 (objectives): 構 造 物 - 目 的 (Objectives): 目 的 とは 構 造 物 に 要 求 される 性 能 の 内 のある 特 定 のもの( 例 えば 構 造 性 能 )についての 社 会 的 最 終 目 的 を 一 般 的 な 言 葉 で 表 現 したものである 例 えば 第 0 章 では REQ 土 木 建 築 構 造 物 はその 設 計 供 用 期 間 中 に 遭 遇 する 可 能 性 の 高 い 荷 重 に 対 して, 十 分 な 構 造 的 な 性 能 を 保 持 するように 設 計 されなけれ ばならない. REQ 構 造 的 な 性 能 とは, 構 造 物 の 強 度, 安 定 性, 変 形 性, 耐 久 性 に 係 わる 性 質 により 規 定 される 性 能 のことである. このような 性 能 には 後 述 するように, 使 用 性, 修 復 性, 安 全 性 などが 含 まれる. 構 造 物 の 性 能 の 他 の 側 面, 耐 火 性, 遮 音 性, 景 観, 環 境 負 荷 などに 関 する 性 能 の 保 持 は, 含 まれていない. - F-54 -

56 目 的 (objective): 基 礎 構 造 物 また 第 1 章 基 礎 構 造 物 では REQ 基 礎 構 造 物 は, 上 部 構 造 (および 下 部 構 造 )からの 荷 重,な らびに 基 礎 自 体 に 作 用 する 荷 重 を 安 全 に 地 盤 に 伝 えることによ り, 上 部 構 造 に 要 求 される 種 々の 構 造 的 な 性 能 を 保 持 するよう に 設 計 されなければならない. REC 基 礎 構 造 物 の 構 造 的 な 性 能 には, 安 全 性, 修 復 性, 使 用 性 などが 含 まれる. 要 求 性 能 (Performance Requirements) - 要 求 性 能 : 目 的 が 満 たされるために 構 造 物 が 供 給 する 機 能 を 一 般 的 な 用 語 で 説 明 する 例 えば 地 震 時 に 構 造 物 が 崩 壊 しな い 重 要 な 構 造 物 については 地 震 によってもその 限 界 的 な 使 用 が 確 保 される REQ 構 造 物 は, その 供 用 期 間 中 に 発 生 する 荷 重 の 頻 度 に 応 じて, 安 全 性, 修 復 性, 使 用 性 などの 構 造 的 な 機 能 を, それぞれ 所 定 のある 適 当 な 信 頼 度 で 満 足 しな ければならない. REQ 構 造 物 は, その 供 用 期 間 中 に 発 生 する 可 能 性 のある 荷 重 状 態 に 対 して, そ の 構 造 物 を 利 用 または 周 辺 に 存 在 する 人 間 に 重 大 な 傷 害 を 負 わせることのない ように, 十 分 安 全 に 設 計 されなければならない( 安 全 性 ). REC 構 造 物 は, 当 該 構 造 物 の 事 業 主 体 / 所 有 者 の 判 断 により, その 重 要 度 に 応 じて, その 供 用 期 間 中 に 発 生 する 可 能 性 の 高 い 荷 重 に 対 し, それぞれにその 通 常 の 使 用 が 妨 げられない 状 態 ( 使 用 性 ), あるいは 構 造 物 への 損 傷 がある 修 復 可 能 な 限 度 以 内 に 収 まる 状 態 ( 修 復 性 )などの 要 求 を 適 当 な 信 頼 度 で 満 足 するよう に 設 計 されなければならない. PER 当 該 構 造 物 の 事 業 主 体 / 所 有 者 の 判 断 により, 上 記 以 外 の 構 造 的 な 機 能 規 定 を 定 めることを 妨 げない.. - F-55 -

57 性 能 規 定 (performance criteria) - 性 能 規 定 : 性 能 規 定 は, 要 求 性 能 が 満 たされ るために 必 要 な, 設 計 作 業 において 照 査 可 能 な 詳 細 な 規 定 である. - 本 コードでは 性 能 規 定 は 設 計 供 用 期 間 設 計 状 態 (design situation)= 荷 重 の 種 類 とそれらの 組 み 合 わせ 構 造 物 の 限 界 状 態 の3つの 要 素 から 決 める 性 能 マトリックス による 表 現 - 限 界 状 態 の 照 査 における 具 体 的 な 定 義 には 必 ず 工 学 的 判 断 が 含 まれる ( 従 って 性 能 規 定 (= 限 界 状 態 )の 規 定 は 照 査 の 中 に 含 まれる 部 分 がある ) 性 能 規 定 の 性 能 マトリックスによる 表 示 : 限 界 状 態 荷 重 の 程 度 と 頻 度 重 要 度 設 計 期 間 ( 達 成 度 ) 構 造 物 の 損 傷 程 度 増 大 設 計 状 態 荷 重 組 み 合 わ せ 使 用 限 界 状 態 修 復 限 界 状 態 終 局 限 界 状 態 高 頻 度 小 荷 重 中 頻 度 中 荷 重 低 頻 度 大 荷 重 備 考 : 重 要 構 造 物 標 準 的 な 構 造 物 修 復 の 容 易 な 構 造 物 - F-56 -

58 包 括 設 計 コード 要 求 アプローチ 目 的 要 求 性 能 要 求 性 能 の 階 層 アプローチ B 固 有 基 本 設 計 コード 固 有 設 計 コード 性 能 規 定 包 括 設 計 コード アプローチ A 照 査 の 階 層 性 能 照 査 の 方 法 : アプローチA vs. アプローチB アプローチA:アプローチAとは 構 造 物 の 性 能 照 査 に 用 い られる 方 法 に 制 限 をもうけず しかし 設 計 者 に 構 造 物 が 規 定 された 要 求 性 能 を 一 定 のある 高 い 信 頼 性 で 満 足 すること を 証 明 することを 要 求 する 構 造 物 性 能 照 査 のアプローチ アプローチB:アプローチBとは 構 造 物 の 性 能 照 査 に 当 該 構 造 物 の 構 造 的 性 能 を 統 括 する 行 政 機 関 / 地 方 公 共 団 体 / 事 業 主 体 等 が 指 定 する 固 有 基 本 設 計 コード 又 は 固 有 設 計 コード に 基 づいて そのに 示 された 手 順 ( 設 計 計 算 等 )に 従 い 性 能 照 査 を 行 う 性 能 照 査 のアプローチ - F-57 -

59 基 礎 構 造 物 の 構 造 性 能 の 照 査 方 法 計 算 による 設 計 : 基 礎 構 造 物 の 挙 動 を 主 に 力 学 的 な 知 識 に 基 づいてモデル 化 し, 計 算 により 与 えられた 構 造 物 の 挙 動 と 限 界 状 態 との 関 係 を 予 測 し, 性 能 の 照 査 を 行 う 設 計 法. 載 荷 試 験 : 構 造 物 の 全 体 または 一 部 に 載 荷 し, これを 基 に 構 造 物 の 構 造 的 な 性 能 を 照 査 するもの. モデル 試 験 : 実 大 の 基 礎 構 造 物 よりスケールダウンしたモデルに 載 荷 し, こ れを 基 に 構 造 物 の 構 造 的 な 性 能 を 照 査 する 方 法. 観 測 的 方 法 / 情 報 化 設 計 施 工 : 施 工 時 に 行 う 観 測 結 果 により, それ 以 後 の 構 造 物 の 設 計 をより 合 理 的 に 行 おうとする 設 計 の 考 え 方 である. 適 合 見 做 し 規 定 : 上 記 の 計 算 による 設 計 が, それぞれの 構 造 物 の 限 界 状 態 をある 程 度 忠 実 に 再 現, 予 測 しようとしているのに 対 し, 適 合 見 做 し 規 定 では, 限 界 状 態 を 全 く 再 現 しない 計 算 方 法 などで 構 造 物 の 性 能 を 照 査 する. この 照 査 方 法 には, まったく 計 算 を 含 まない, 仕 様 化 された 部 材 の 使 用 なども 含 ま れる. これらの 照 査 の 有 効 性 は, 経 験 により 保 証 されると 考 えられる. アプローチB: 部 分 係 数 による 設 計 ISO2394 構 造 物 の 信 頼 性 に 関 する 一 般 原 則 第 9 章 の 規 定 に 従 う 材 料 係 数 アプローチ vs. 抵 抗 係 数 アプローチ 部 分 係 数 の 決 定 方 法 について 付 録 で 参 考 資 料 を 準 備 したい - F-58 -

60 2 章 の 概 要 : 地 盤 パラメータの 特 性 値 の 決 定 2. 地 盤 に 関 する 情 報 2.1 適 用 範 囲 2.2 一 般 2.3 地 盤 調 査 2.4 地 盤 パラメータの 評 価 2.5 地 盤 調 査 報 告 書 設 計 の 構 成 要 素 地 盤 パラメータ 荷 重 幾 何 学 寸 法 照 査 値 設 計 計 算 モデル 安 全 性 余 裕 ( 設 計 コード) - F-59 -

61 地 盤 パラメータの 情 報 設 計 の 構 成 要 素 特 性 値 決 定 における2つの 本 質 的 な 要 素 異 なる 不 確 実 性 発 生 源 の 間 のバランス 工 学 的 判 断 必 要 な 工 学 的 判 断 を 最 大 限 度 用 いて 地 盤 パラメータ の 平 均 値 の 推 定 を 行 って 欲 しい 導 入 される 安 全 性 余 裕 は 設 計 コードで 考 える 計 測 値 導 出 値 特 性 値 設 計 値 計 測 値 導 出 値 特 性 値 ( 設 計 値 ) 1 次 処 理 ( 異 常 値 除 去 偏 差 補 正 ) 2 次 処 理 ( 理 論 経 験 相 関 ) 注 意 深 い 平 均 値 の 推 定 値 ( 部 分 係 数 ) - F-60 -

62 Eurocode 7 における 特 性 値 と 設 計 値 EC0:1.5.4(1)の 特 性 値 : 仮 定 的 な 無 数 の 試 験 を 行 っ たとき, ある 規 定 された 確 率 でしかその 値 に 到 達 しな いような 材 料 の 性 質 に 関 する 値. 一 般 には, その 材 料 の 性 質 が 従 うと 仮 定 される 統 計 分 布 の, 規 定 されたフ ラクタイル 値 に 一 致 する. 場 合 によっては, 公 称 値 が 特 性 値 として 用 いられる. EC7:2.4.5(2): 土 や 岩 の 地 盤 パラメータの 特 性 値 は, 限 界 状 態 の 発 生 に 影 響 を 与 える 値 の 注 意 深 い 推 定 値 (a cautious estimate)として 選 択 されなければなら ない. コード21 における 特 性 値 設 計 者 と 地 盤 調 査 者 REQ 地 盤 調 査 と 構 造 物 の 設 計 は 密 接 な 関 係 にある 一 連 の 作 業 であり, 設 計 者 と 調 査 者 は 十 分 に 協 力 して 作 業 を 進 める.それは, 基 礎 の 配 置 や 構 造,あるいは 地 震 動 は 現 地 の 地 質 地 盤 の 条 件 に 依 存 し, 逆 に, 調 査 試 験 の 項 目 位 置 数 量 などは 基 礎 地 盤 のモデル( 設 計 モデ ル)に 依 存 するからである. REQ 設 計 者 は, 地 盤 調 査 の 計 画, 結 果 の 評 価 に 関 する 最 終 的 決 定 を 行 う. 調 査 者 はその 専 門 技 術 を 活 用 して, 地 盤 調 査 を 実 施 し, 地 盤 調 査 報 告 書 をとりまとめて 設 計 者 に 提 出 する. REQ 設 計 者 と 調 査 者 の 協 力 は 協 調 的 な 対 話 ( 協 議 )によ り 行 う. - F-61 -

63 コード21 における 特 性 値 特 性 値 の 設 定 REQ 特 性 値 は, 設 計 で 検 討 する 限 界 状 態 を 予 測 するための 基 礎 地 盤 のモデルに 最 も 適 切 な 値 として 推 定 された 地 盤 パラメー タの 代 表 値 である. REQ 特 性 値 の 決 定 にあたっては, 理 論 や 過 去 の 経 験 にもとづき, 地 盤 パラメータのばらつきや 単 純 化 したモデルの 適 用 性 に 十 分 留 意 しなければならない. REQ この 特 性 値 は, 原 則 として 導 出 値 の 平 均 値 ( 期 待 値 )である. この 平 均 値 は, 単 なる 導 出 値 の 機 械 的 な 平 均 値 ( 算 術 平 均 値 ) ではなく, 統 計 的 な 平 均 値 の 推 定 誤 差 を 勘 案 しなければならな い.また, 地 質 学 的 地 盤 工 学 的 な 知 見 や 過 去 の 類 似 のプロ ジェクトで 得 られた 経 験 を 十 分 に 反 映 し, 複 数 の 調 査 試 験 法 の 計 測 結 果 の 整 合 性 ( 調 和 性 )なども 総 合 的 に 判 断 して 求 めた 注 意 深 い 平 均 値 の 推 定 値 でなければならない. 4 章 杭 基 礎 の 設 計 : 具 体 的 構 造 物 の 包 括 設 計 コードの 実 験 4. 杭 基 礎 の 設 計 4.1 適 用 範 囲 目 的 と 機 能 規 定 4.2 要 求 性 能 4.3 地 盤 及 び 周 辺 の 状 況 調 査 4.4 杭 の 設 計 法 4.5 単 杭 の 設 計 4.6 複 数 の 杭 で 構 成 された 基 礎 の 設 計 4.7 杭 基 礎 の 耐 震 設 計 4.8 杭 基 礎 設 計 報 告 書 4.9 施 工 - F-62 -

64 4 章 杭 基 礎 の 設 計 : 設 計 照 査 項 目 の 過 不 足 の 無 いチェックリスト 4.2 要 求 性 能 限 界 状 態 一 般 (1)REQ 杭 基 礎 の 限 界 状 態 の 設 定 は, 次 の 状 態 を 考 慮 して 行 う. 基 礎 を 設 置 した 地 盤 全 体 の 不 安 定 押 込 み 支 持 力, 引 抜 き 支 持 力, 水 平 支 持 力 の 喪 失 など 地 盤 条 件 から 決 まる 基 礎 の 不 安 定 状 態 部 材 の 降 伏, 終 局 破 壊,せん 断 破 壊, 破 断, 座 屈 など, 部 材 から 決 まる 基 礎 の 不 安 定 状 態 地 盤 から 決 まるものと 部 材 から 決 まるものの 両 者 の 複 合 的 不 安 定 状 態 長 期 荷 重 による 過 大 な 沈 下, 傾 斜, 水 平 変 位 むすび 地 盤 コード21 日 本 語 版 は 2004 年 3 月 の 慣 性 を 目 指 している 本 文 に 多 くの 付 録 が 付 け 加 えられ ている 英 語 版 は 2004 年 10 月 頃 の 慣 性 を 目 指 している 荷 重 と 荷 重 組 み 合 わせ 耐 震 設 計 法 部 分 係 数 の 決 定 方 法 などに 課 題 が 残 る 地 域 コード(Asian Code)への 展 開 を 視 野 に 入 れている - F-63 -

65 残 された 課 題 限 界 状 態 設 計 法 における 基 礎 構 造 物 に 適 した 部 分 係 数 決 定 方 法 の 確 立 基 礎 構 造 物 設 計 コード から 地 盤 構 造 物 設 計 コード への 拡 張 代 表 的 基 礎 構 造 物 設 計 法 の 提 案 基 礎 構 造 物 の 限 界 状 態 設 計 法 の 基 礎 資 料 収 集 と 整 理 - F-64 -

66 話 題 の 提 供 軟 弱 地 盤 上 の 道 路 盛 土 の 評 価 について 軟 弱 地 盤 対 策 工 の 評 価 に 関 する 研 究 会 報 告 書 より 川 崎 地 質 東 工 大 大 成 建 設 不 動 建 設 前 田 建 設 工 業 JH 日 本 道 路 公 団 試 験 研 究 所 土 工 研 究 室 稲 垣 太 浩 発 表 の 内 容 発 注 者 と 設 計 施 工 者 の 責 任 の 所 在 を 考 える これから 設 計 では 今 までの 責 任 所 在 の 敷 居 線 変 えるか 最 適 設 計 を 実 現 するために 設 計 はどうあるべきか 設 計 の 方 針, 許 容 沈 下 量, 設 計 手 法 はすべて 一 律 でよいか 最 適 とは 何 か - F-65 -

67 土 構 造 物 を 設 計 施 工 するとは 仕 様 どおり 造 ればよい? 発 注 者 は, 構 造 物 に 期 待 する 機 能 安 全 性 経 済 性 から 考 え 土 構 造 物 は, 交 通 車 両 を 安 全 に 設 計 速 度 で 走 行 させることであり 接 続 する 橋 と 滑 らかな 連 続 性 と 車 両 の 繰 返 し 荷 重 によって 大 きく 変 形 したり 地 震 降 雨 時 に 崩 壊 ( 多 少 の 変 形 は 許 す)しないように 造 る ための 仕 様 を 定 めた 設 計 施 工 者 は, 仕 様 どおり 土 構 造 物 を 造 ればよい? 仕 上 がったものの 責 任 の 所 在 は 発 注 者? 設 計 施 工 者? 予 測 を 超 えた 沈 下 橋 と 盛 土 の 連 続 性 供 用 後, 幅 員 不 足 による 拡 幅 施 工 時 に 幅 員 余 裕 確 保 - F-66 -

68 沈 下 を 許 した 設 計 残 留 沈 下 対 策 段 差 修 正 幅 員 余 裕 の 確 保 盛 土 の 崩 壊 - F-67 -

69 盛 土 の 変 状 周 辺 地 盤 の 隆 起 P i /P f = (Pi/Pf=0.8) (Pi/Pf=1.0) 5の 谷 S(m) 鉛 直 変 位 (cm) δh/s のり 尻 水 平 変 位 (cm) 松 尾 安 定 管 理 図 地 表 面 杭 の 変 位 過 度 な 変 形 によるブロック 積 みの 損 傷 損 傷 損 傷 - F-68 -

70 不 同 沈 下 によるブロック 積 みの 損 傷 支 持 杭 沈 下 なし 沈 下 一 段 沈 下 しても 柔 軟 に 機 能 するふとん 籠 工 事 完 了 時 点 20 年 後 - F-69 -

71 豪 雨 による 盛 土 崩 壊 上 信 越 自 動 車 道 ( 平 成 11 年 8 月 15 日 ) 東 海 北 陸 自 動 車 道 ( 平 成 11 年 9 月 22 日 ) 地 震 による 盛 土 変 状 構 造 物 部 の 段 差 片 切 片 盛 部 のクラック - F-70 -

72 責 任 の 所 在 まとめ これから 設 計 では 今 までの 責 任 所 在 の 敷 居 線 変 えるか 仕 様 書 どおり 脱 皮 して, 今 までの 責 任 所 在 の 敷 居 線 変 えるのであれば 契 約 条 件 より 明 確 化 発 注 者 と 請 負 人 の 関 係 の 中 ではこれまで 監 督 員 と 協 議 事 項 であったものも 契 約 事 項 として 具 体 的 に 明 確 化 最 適 設 計 を 実 現 するために 設 計 はどうあるべきか 1. 設 計 の 方 針, 2. 許 容 沈 下 量, 3. 設 計 手 法 すべて 一 律 でよいか - F-71 -

73 設 計 の 方 針 JH 設 計 要 領 沈 下 規 定 ;なし 盛 土 立 上 り 時 Fs 1.1 情 報 化 施 工 最 適 設 計 道 路 土 工 指 針 沈 下 規 定 ;10~30cm 盛 土 立 上 り 時 Fs 1.25 As Ac As Ac As Ac 無 対 策,メンテで 対 処 深 層 混 合 でガチガチ 改 良 コス ト 初 期 コスト トータルコスト メンテナンスコスト 設 計 の 方 針 JHの 沈 下 を 許 した 基 本 方 針 沈 下 を 許 した 構 造 とし 維 持 管 理 の 補 修 で 対 処 する 残 留 沈 下 対 策 として 地 盤 処 理 はしない 道 路 土 工 の 沈 下 を 許 さない( 沈 下 の 規 定 ) 基 本 方 針 所 定 の 安 全 率 が 確 保 され 残 留 沈 下 が10~30cm 以 下 となる 対 策 工 の 中 から 経 済 的 なものを 選 ぶ 一 律 な 設 計 方 針 - F-72 -

74 設 計 の 方 針 まとめ 設 計 の 方 針 は,すべて 包 括 した 今 後 の 望 ましい 軟 弱 地 盤 対 策 工 の 方 針 ( 案 ) 提 案 所 定 の 安 全 率 が 確 保 され 残 留 沈 下 が 維 持 管 理 上 問 題 とならない 対 策 工 の 中 から 経 済 的 なものを 選 ぶ 課 題 維 持 管 理 上 問 題 とならない 維 持 管 理 の 規 定 値 の 設 定 ( 要 求 性 能 ) 経 済 的 なものを 選 ぶ LCC 評 価 手 法 の 確 立 維 持 管 理 の 規 定 値 いつ,どのように 直 すか 補 修 の 目 安 補 修 項 目 補 修 基 準 等 基 準 の 根 拠 縦 断 修 正 最 小 縦 断 曲 線 半 径 の 絶 対 最 小 値 凸 形 曲 線 Rs=6,500m 凹 形 曲 線 Rs=3,000m 設 計 要 領 第 4 集 やむを 得 ない 場 合 最 小 値 段 差 修 正 橋 梁 取 付 け 部 20mm, 横 断 構 造 物 取 付 け 部 30mm 維 持 修 繕 要 領 準 用 幅 員 確 保 路 面 のかさ 上 げ 量 が27mm 以 上 になる 場 合 路 肩 余 裕 幅 員 50cm 分 すり 付 け 1:1.8 相 当 防 護 柵 のかさ 上 げ 路 面 のかさ 上 げ 量 が15cm 以 上 になる 場 合 補 修 実 績 より 排 水 構 造 物 のかさ 上 げ 路 面 のかさ 上 げ 量 が10cm 以 上 になる 場 合 補 修 実 績 より 排 水 構 造 物 ( 横 断 排 水 構 造 物 等 )の 増 設 橋 台 部 の 空 洞 化 沈 下 予 測 を 行 い 排 水 勾 配 が 確 保 できなくなる 箇 所 空 洞 の 高 さが 踏 掛 版 下 30cm 橋 台 基 礎 50cm 補 修 実 績 より 田 面 の 沈 下 田 面 の 沈 下 が 6cm 苗 の 水 没 する 高 さ 6cm 家 屋 の 沈 下 不 同 沈 下 量 ( 家 屋 の 傾 斜 ) 人 が 健 全 な 生 活 が できる 範 囲 - F-73 -

75 維 持 管 理 の 規 定 値 ( 案 )の 提 案 安 全 性 走 行 性 維 持 管 理 の 容 易 性 環 境 適 合 性 耐 久 性 耐 震 性 経 済 性 要 求 する 状 態 所 定 の 期 間 に 盛 土 を 完 了 し その 際 盛 土 立 ち 上 が り 時 に 地 盤 を 含 めた 盛 土 破 壊 に 対 して 余 裕 があるこ と 設 計 ( 規 制 ) 速 度 で 法 定 車 両 が 安 全 走 行 に 適 した 縦 断 線 形 を 有 すること( 構 造 物 から 限 られた 範 囲 のみ) 交 通 の 運 用 補 修 工 事 の 予 算 契 約 気 象 上 維 持 管 理 可 能 な 年 間 沈 下 量 ( 速 度 )を 超 えないこと ( 構 造 物 から 限 られた 範 囲 のみ) 家 屋 の 場 合 : 人 が 健 全 な 生 活 ができる 範 囲 の 不 同 沈 下 を 超 えない 田 畑 の 場 合 : 作 物 が 健 全 に 生 育 できる 範 囲 の 沈 下 を 超 えない 車 両 等 による 繰 り 返 し 荷 重 や 降 雨 に 対 して 有 害 な 変 形 破 壊 することなく 交 通 車 両 を 支 持 すること 盛 土 構 造 物 のある 程 度 の 変 形 は 許 容 するが 盛 土 構 造 物 の 機 能 が 著 しく 低 下 するような 変 形 は 防 止 し 早 期 復 旧 が 可 能 となること 上 記 の 要 求 水 準 を 満 足 し かつ 修 復 性 や 維 持 管 理 を 考 慮 した 最 も 経 済 的 で 効 果 的 な 対 策 工 であるこ と 基 準 値 盛 土 立 ち 上 がり 時 の 安 全 率 1.1 以 上 道 路 構 造 令 100km/hの 最 小 縦 断 曲 線 半 径 一 般 値 を 超 えない 橋 梁 部 との 段 差 20mmBOX 部 30mmで 補 修 し 年 間 補 修 可 能 な 回 数 5 回 とし 年 間 沈 下 量 100mm を 超 えない 家 屋 の 場 合 :: 傾 斜 1/100を 超 えな い 田 の 場 合 : 稲 が 水 没 する6Cmを 超 えない 耐 用 期 間 中 路 床 のたわみ 規 定 値 を 超 えない 地 震 後 緊 急 車 両 が 走 行 可 能 な 沈 下 量 300mmを 超 えない 50km/h 走 行 可 能 な 縦 断 勾 配 6% 踏 掛 版 5mとして300mm ライフサイクルコストの 試 算 により 最 も 経 済 的 で 効 果 的 な 対 策 工 で あること 維 持 管 理 の 規 定 値 残 留 沈 下 と 縦 断 修 正 履 歴 図 -3 神 田 工 区 ( 久 慈 川 橋 ~ 日 立 南 太 田 IC)の 長 期 的 地 盤 沈 下 及 び 縦 断 修 正 経 歴 の 状 況 - F-74 -

76 維 持 管 理 の 規 定 値 残 留 沈 下 量 と 縦 断 修 正 延 長 の 関 係 縦 断 補 修 延 長 (m) 補 修 回 数 最 大 舗 装 厚 ( 沈 下 ) 累 計 (cm) 縦 断 補 修 延 長 最 大 舗 装 厚 ( 沈 下 ) 累 計 縦 断 修 正 勾 配 0.5% 橋 台 S L 1~4 回 目 の 縦 断 修 正 橋 台 当 初 の 縦 断 に 戻 さない 修 正 時 期 25~30cmごと 橋 台 橋 台 縦 断 修 正 延 長 Lは L=S (1/0.005) 5,6 回 目 の 縦 断 修 正 維 持 管 理 の 規 定 値 残 留 沈 下 量 沈 70 下 80 量 c 90 m 上 越 地 区 ( 直 江 津 工 事 ) 路 面 沈 下 量 距 離 KP 五 貫 野 高 架 橋 保 倉 川 橋 年 10 月 1985 年 3 月 1988 年 3 月 1990 年 12 月 1994 年 2 月 1997 年 3 月 1997 年 12 月 2001 年 3 月 EPS EPS - F-75 -

77 維 持 管 理 の 規 定 値 不 同 沈 下 箇 所 ( 構 造 物 )から 距 離 と 幅 員 拡 幅 の 関 係 五 貫 野 Va A1 250m 1.5m 至 保 倉 Va A2 縦 断 勾 配 i (%) =1.5/ =0.6(%) 縦 断 修 正 延 長 L(m) =S (1/0.006) 維 持 管 理 の 規 定 値 幅 員 余 裕 幅 の 設 計 の 提 案 現 行 提 案 残 留 沈 下 量 相 当 分 全 線 一 律 幅 員 余 裕 幅 員 の 範 囲 は 沈 下 量 S 1/0.005 ( 補 修 時 の 縦 断 勾 配 0.5%) ( 構 造 物 間 隔 広 い 場 合 ) 現 行 の 設 計 平 面 図 i=0.5% 縦 断 図 - F-76 -

78 維 持 管 理 の 規 定 値 地 盤 処 理 工 の 範 囲 の 提 案 地 盤 対 策 工 の 範 囲 は 沈 下 量 S 1/0.005の 範 囲 許 容 沈 下 量 は 縦 断 勾 配 0.5%で 変 化 地 震 時 の 供 用 沈 下 量 への 応 用 対 策 範 囲 許 容 沈 下 量 小 大 橋 台 ピッチ 小 i=0.5% 大 無 処 理 でよい LCCの 評 価 沈 下 量 と 縦 断 修 正 コストの 関 係 縦 断 修 正 費 (2 車 線 ) ( 万 円 /m) 泥 炭 地 盤 谷 部 と 平 地 の 比 較 大 沢 郷 札 幌 ~ 岩 見 沢 最 大 沈 下 量 (= 最 大 補 修 厚 )(cm) - F-77 -

79 LCCの 評 価 狭 小 谷 部 縦 断 修 正 の 実 態 施 工 区 間 (240m) 計 画 高 補 修 前 路 面 高 切 盛 境 標 高 (m) 切 盛 境 C-Box DJM 図 -6 5 の 谷 縦 断 標 高 と 供 用 後 の 沈 下 状 況 建 設 時 の 縦 断 線 形 にほぼ 戻 す LCCの 評 価 構 造 物 間 隔 により 建 設 時 の 縦 断 に 戻 す A: 平 野 部 橋 台 橋 台 規 定 の 縦 断 勾 配 で 擦 り 付 ける B: 谷 部 補 修 増 加 切 盛 り 橋 台 C-Box 橋 台 切 盛 り 橋 台 ほぼ 建 設 時 の 縦 断 に 戻 す 図 -8 平 野 部 と 谷 部 における 段 差 補 修 の 違 い 一 律 でない - F-78 -

80 設 計 の 手 法 まとめ 沈 下 が 問 題 となる 箇 所 は, 詳 細 な 手 法 (FEM, 情 報 化 施 工 の 活 用 等 ), 沈 下 が 問 題 とならない 箇 所 は 簡 易 な 手 法 ( 一 次 元 )で 十 分 不 確 実 性 の 対 処 として 情 報 化 施 工 の 有 効 活 用 将 来, 新 しい 理 論 が 導 入 しやすいしくみ 実 務 設 計 が 可 能 な 範 囲 で 設 計 手 法 の 選 択 の 自 由 度 が あるべき. 一 律 な 規 定 としない, 最 低 限 の 規 定 のみ 望 ましい 結 論 最 適 設 計 を 実 現 するために 設 計 はどうあるべきか 最 適 設 計 とは, 要 求 基 準 を 満 たした 中 でコストミニマムの 実 現 要 求 基 準 の 設 定 は, 現 行 の 補 修 事 例, 維 持 管 理 の 実 態 を 見 定 めるべき 設 計 の 方 針 設 計 手 法 許 容 沈 下 量 はすべて 一 律 な 規 定 でなく 実 現 可 能 な 範 囲 でできる 限 り 自 由 度 をもたせる - F-79 -

81 < 土 構 造 物 の 性 能 評 価 に 関 する 研 究 委 員 会 > 鉄 道 における 土 構 造 物 の 性 能 規 定 化 の 動 向 ( 財 ) 鉄 道 総 合 技 術 研 究 所 舘 山 勝 土 構 造 物 に 性 能 設 計 は 必 要 か? - F-80 -

82 鉄 道 盛 土 の 地 震 被 害 ( 兵 庫 県 南 部 地 震 ) 激 震 地 では 盛 土 は 全 線 にわたり, 大 きく 沈 下 した 1995 年 1 月 17 日 :JR 神 戸 線 ( 兵 庫 駅 付 近 ) RC 高 架 橋 の 地 震 被 害 ( 兵 庫 県 南 部 地 震 ) しかし,RC 高 架 橋 と 比 べれば, 盛 土 は 相 対 的 に 被 害 が 小 さ かったため, 大 地 震 動 に 対 する 耐 震 性 能 が 評 価 された 1995 年 1 月 17 日 :JR 神 戸 線 ( 六 甲 道 駅 付 近 ) - F-81 -

83 鉄 道 盛 土 の 地 震 被 害 ( 三 陸 はるか 地 震 ) この 地 震 では, 他 の 構 造 物 は 被 害 が 軽 微 であったが, 盛 土 が1 箇 所 だけが 崩 壊 し, 結 果 として 鉄 道 の 機 能 が 失 われた 1994 年 12 月 28 日 :JR 東 北 線 ( 八 戸 ~ 陸 奥 市 川 間 ) 鉄 道 盛 土 の 雨 による 被 害 ( 東 北 線 集 中 豪 雨 ) 雨 に 対 して, 土 構 造 物 は 強 度 低 下 をきたすため, 時 として 崩 壊 に 至 る 場 合 がある この 結 果, 鉄 道 全 体 の 機 能 が 失 われる 1998 年 10 月 27 日 : 東 北 線 ( 矢 板 ~ 白 河 間 ) 集 中 豪 雨 - F-82 -

84 性 能 規 定 化 の 必 要 性! 鉄 道 のように, 高 架 橋 や 橋 梁, 盛 土,トンネルなど, 異 種 の 構 造 物 が 連 なる 線 状 構 造 物 は,1 箇 所 の 破 壊 が システム 全 体 の 破 壊 につながる 等 価 な 指 標 で 性 能 を 評 価 する 必 要 あり! その 他 の 事 情 国 際 事 情 TBT 協 定 ISO 国 内 事 情 規 制 緩 和 省 庁 統 廃 合 土 構 造 物 の 性 能 規 定 化 鉄 道 の 事 情 1 先 行 して 省 令 が 性 能 規 定 化 され, 設 計 標 準 も 早 急 に 対 応 する 必 要 があった! 2 他 構 造 物 は 既 に 移 行 中! - F-83 -

85 性 能 設 計 とは, いかなる 方 法 か? 性 能 規 定 による 設 計 の 基 本 (1) 構 造 物 の 目 的, 機 能, 要 求 性 能, 照 査 基 準, 適 合 みなし 規 定 が 階 層 構 造 を 有 していること (2) 要 求 性 能 が, 外 力 ( 地 震, 雨 など)の 大 きさと 関 係 付 けて 明 示 されていること (3) 設 計 の 妥 当 性 を 検 証 する 照 査 基 準 が 明 示 さ れていること (4)ライフサイクルコスト ライフサイクルコストの の 概 念 が 盛 り 込 まれて いること - F-84 -

86 仕 様 設 計 従 来 ( 仕 様 ) 設 計 の 特 徴 と 問 題 点 これまでの 土 構 造 物 の 設 計 は, 形 状 や 材 料, 施 工 法 などを 規 定 する 方 法 ( 仕 様 設 計 法 )が 基 本 であ った この 方 法 は 煩 雑 な 計 算 を 行 わないため, 標 準 的 な 土 構 造 物 を 大 量 に 造 る 場 合 には 極 めて 有 効 な 方 法 である 問 題 点 仕 様 と 要 求 性 能 が 直 接 的 に 結 びつかないため, 構 造 を 理 解 することが 困 難 である RCや 鋼 などの 他 構 造 物 と, 同 じ 指 標 で 性 能 評 価 が 出 来 ないため, 本 質 的 な 優 劣 の 判 定 がつけにくい 性 能 照 査 型 設 計 特 徴 性 能 照 査 型 設 計 と 特 徴 土 構 造 物 が 具 備 すべき 性 能 を 示 し, 構 築 された 構 造 物 が 所 定 の 性 能 を 満 足 するか 否 かを 照 査 す る 設 計 法 なお, 要 求 性 能 としては, 安 全 性, 施 工 性, 復 旧 性, 維 持 管 理 性 などがある 要 求 性 能 に 併 せて, 柔 軟 に 設 計 することができる ため, 個 別 の 事 情 や 新 技 術 などに 対 応 できる 具 備 すべき 性 能 が 開 示 されるので, 構 造 を 理 解 し やすい ライフサイクルコストの 評 価 への 展 開 が 期 待 できる - F-85 -

87 性 能 ランク 要 求 性 能 適 用 におけ る 具 体 的 な イメージ 性 能 ランクと 要 求 性 能 のイメージ 性 能 ランク Ⅰ 常 時 においては 極 めて 小 さな 変 形 であ り,L2レベル 地 震 動 や 異 常 降 雨 時 (100 年 確 率 雨 量 )におい ても 過 大 な 変 形 が 生 じない 性 能 を 有 す る 土 構 造 物 例 えば,スラブ 軌 道 を 支 持 する 盛 土 性 能 ランク Ⅱ 常 時 においては 通 常 の 保 守 で 対 応 出 来 る 程 度 の 変 形 は 生 じるが,L2レベル 地 震 動 や 異 常 降 雨 時 (100 年, 確 率 雨 量 )においては 壊 滅 的 な 破 壊 には 至 ら ない 性 能 を 有 する 土 構 造 物 例 えば, 重 要 度 の 高 い 線 区 の バラスト 軌 道 を 支 持 する 盛 土 性 能 ランク Ⅲ 常 時 においての 変 形 は 許 容 するが,L 1レベル 地 震 動 や 年 に 数 度 程 度 の 降 雨 に 対 しては 破 壊 しない 程 度 の 性 能 を 有 する 土 構 造 物 例 えば, 一 般 的 な 線 区 のバラスト 軌 道 を 支 持 する 盛 土 鉄 道 設 計 標 準 の 性 能 設 計 のイメージ 開 始 要 求 性 能 の 決 定 yes 標 準 的 な 仕 様 構 成 によるか? 性 能 照 査 型 設 計 no 盛 土 の 構 成, 形 状 などの 仮 定 限 界 状 態 設 計 法 に 基 づく 性 能 の 算 定 要 求 性 能 を 満 足 しているか? no yes 施 工 の 実 施 施 工 管 理 値 を 満 足 するか? yes 終 了 - F-86 - no 安 全 性, 使 用 性, 復 旧 性 の 指 標 値 を 決 定 する 要 求 性 能 に 応 じて 3ランクの 仕 様 構 成 を 提 示 ( 適 合 みなし 規 定 ) 満 足 出 来 ない 場 合 は, 再 施 工 もし くは 設 計 で 対 処 す ることも 可 能 となる

88 性 能 規 定 による 鉄 道 技 術 基 準 の 体 系 法 令 に 基 づく 技 術 基 準 [ 国 が 策 定 : 省 令 等 ] H13 通 達 H16 整 備 予 定 解 釈 基 準 [ 国 が 策 定 : 設 計 標 準 ] 参 考 実 施 基 準 [ 事 業 者 が 策 定 ] 性 能 照 査 型 設 計 の 例 - F-87 -

89 盛 土 の 地 震 時 の 性 能 照 査 法 十 勝 沖 地 震 阪 神 大 震 災 < 盛 土 の 沈 下 > 1 支 持 地 盤 の 沈 下 Sg 2 盛 土 のすべり 破 壊 Ss 3 揺 すり 込 み 沈 下 Se S T =S S +S e +S g <S a これまでの 安 全 率 に 代 えて, 地 震 時 に 生 じる 残 留 沈 下 量 と, 復 旧 の 程 度 や 軌 道 構 造 から 定 ま る 許 容 変 形 量 を 照 査 する 設 計 法 とした 盛 土 体 の 滑 動 変 位 量 の 算 定 法 ニューマーク 法 による 滑 動 変 形 量 の 照 査 すべり 破 壊 を 許 容 し,Newmark 法 によってすべり 土 塊 の 滑 動 変 位 量 を 算 出 する 変 形 量 の 照 査 δ<δ a δ : 算 定 変 形 量 δ a : 許 容 変 形 量 地 震 中 の 数 10 秒 間 は 不 安 定 であっても,その 時, 生 じ る 変 形 量 が 許 容 されるのであれば 良 しとする 設 計 法 - F-88 -

90 揺 込 み 沈 下 量 の 算 定 法 ( 累 積 損 傷 度 理 論 ) < 算 定 方 法 > 盛 土 が 均 質 で 地 震 応 答 が 一 定 と 仮 定 し 盛 土 内 に 発 生 する 動 的 せ ん 断 応 力 を 算 定 して 揺 り 込 みによ る 残 留 沈 下 量 を 算 定 する 方 法 を 提 案 し,ノモグラムを 作 成 した < 計 算 手 順 > 1 盛 土 のSR S SR d n~ε 関 係 の 定 式 化 2SR S およびSR d 時 刻 歴 を 算 定 3 累 積 損 傷 度 理 論 によるせん 断 ひ ずみ 累 積 量 の 算 定 4 地 震 による 残 留 沈 下 量 の 算 定 地 盤 の 残 留 沈 下 量 の 計 算 法 一 次 元 応 答 解 析 などにより 地 震 時 地 中 せん 断 ひずみを 想 定 し 劣 化 した 変 形 係 数 で 自 重 による 沈 下 量 を 算 出 する S H 1 1 g h v ( z dz Eaft ( z) Ebef ( z) ) - F-89 -

91 < 振 動 実 験 による 検 証 例 :ニューマーク 法 > 実 験 状 況 実 験 100mm 100mm 計 算 ( 臨 界 すべり 線 ) 600mm 加 振 加 速 度 (gal) 天 端 沈 下 量 (mm) A0 D A2 A 実 験 (D) 605 計 算 (A0) (A1) (A2) 時 間 (Sec) 天 端 沈 下 量 の 経 時 変 化 地 震 時 許 容 沈 下 量 の 設 定 の 目 安 許 容 沈 下 量 は 地 震 の 規 模 構 造 物 の 特 性 使 用 条 件 復 旧 に 要 する 時 間 などを 総 合 的 に 判 定 して 定 める 一 般 的 には L1レベルで 変 形 レベル1 L2レベルで 変 形 レベル3 の 範 囲 で 許 容 沈 下 量 を 設 定 することが 目 安 となる - F-90 -

92 整 備 新 幹 線 における 盛 土 の 許 容 沈 下 量 整 備 新 幹 線 は, 重 要 度 も 高 くスラブ 軌 道 を 用 いることから, L2 地 震 に 対 しての 許 容 沈 下 量 を10cmとした < 施 工 中 > < 完 成 > 整 備 新 幹 線 の 耐 震 性 盛 土 の 設 計 例 L2 地 震 に 対 して 層 圧 管 理 材 (2 kn/m)と 引 張 り 補 強 材 (30 kn/m)を 配 置 する 設 計 とした < 東 北 新 幹 線 の 盛 土 標 準 図 > 層 圧 管 理 材 の 敷 設 盛 土 補 強 材 の 敷 設 - F-91 -

93 今 後 の 展 望 と 課 題 今 後 の 展 望 ( 高 級 構 造 物 への 適 用 ) 性 能 が 等 価 であることが 検 証 できれば, 土 構 造 物 であっ ても 高 級 構 造 物 としての 適 用 が 可 能 となる RC 構 造 物 代 替 え 土 構 造 物 - F-92 -

94 橋 脚 (PL/PSPL/PS 橋 脚 )への 適 用 例 手 順 1: 最 下 段 施 工 手 順 2: 盛 土 盛 立 て 状 況 手 順 3:プレロード 載 荷 <PL/PS 橋 脚 の 完 成 状 況 > JR 篠 栗 線 馬 出 橋 梁 PL/PS 橋 脚 の 完 成 状 況 - F-93 -

95 高 架 構 造 への 適 用 例 ( 補 強 土 アーチ) コルゲートパイプと 補 強 土 工 法 を 組 み 合 わせて,アーチ 構 造 を 造 った 手 順 1: 基 礎 コン 打 設 手 順 3: 補 強 土 の 施 工 手 順 2:コルゲートパイプ 設 置 八 戸 駅 構 内 地 内,2000 < 完 成 状 況 : 八 戸 駅 構 内 地 内 > - F 撮 影

96 橋 台 への 適 用 例 (ソイルセメント 補 強 土 橋 台 ) 橋 台 構 造 施 工 手 順 盛 土 1:1.5 1 セメント 安 定 処 理 アプローチブロック 橋 桁 壁 面 工 1:1.5 セメント 改 良 土 ジオテキ スタイル 盛 土 3 2 1:1.5 盛 土 セメント 安 定 処 理 アプローチブロック < 設 計 断 面 と 載 荷 試 験 : 九 州 新 幹 線 > 良 好 な 施 工 性, 経 済 性 が 確 認 された また, 大 (L2) 地 震 動 に 相 当 する 水 平 力 に 対 しての 残 留 変 形 は,わずか11mm であり, 高 い 耐 震 性 を 有 することが 実 証 された - F-95 -

97 <コスト パフォーマンスの 比 較 > 安 かろう, 悪 かろうのイメージを 脱 して, 等 価 な 性 能 を 指 標 として,RCなみの 高 級 土 構 造 物 の 設 計 が 可 能 となる Vertical compression (mm) 今 後 の 課 題 1( 土 の 変 形 特 性 の 把 握 ) RCや 鋼 よりは 不 確 実 な 土 の 強 度 変 形 特 性 を, 適 切 に モデル 化 することが 急 務 である Preloading Abutment (without PLPS) PLPS Pier 0.25mm/year Elapsed time (day) 土 の 強 度 変 形 特 性 の 把 握 列 車 走 行 時 地 震 時 クリープ 変 形 Compression of abutment (mm) b) Elapsed time (sec) Abutment without PLPS - F-96 -

98 今 後 の 課 題 2 ( 設 計 モデルの 構 築 ) 土 構 造 物 のRC 構 造 物 なみの 性 能 の 照 査 方 法, 検 証 方 法 を 早 急 に 確 立 する 必 要 がある 設 計 モデルの 例 P h P hy 節 点 T T y P shy 水 平 バネ せん 断 バネ hy h 水 平 バネの 非 線 形 性 P sh 1D shy sh せん 断 バネの 非 線 形 性 剛 体 M MM md 1 y 回 転 バネ 補 強 材 バネ 補 強 材 バネの 非 線 形 性 棒 部 材 とし てモデル 化 1 md 回 転 バネの 非 線 形 性 まとめ 1 鉄 道 では, 線 区 全 体 の 性 能 を 評 価 するために, 土 構 造 物 であっても 他 構 造 物 と 同 等 の 性 能 設 計 法 の 整 備 が 求 められている 2 例 えば, 耐 震 設 計 においては, 性 能 照 査 型 設 計 法 が 提 案 されており, 整 備 新 幹 線 の 設 計 など に 実 際 に 用 いられている その 他 に 関 しても 平 成 16 年 度 末 を 期 限 に 整 備 が 進 められている 3 今 後 は, 土 の 設 計 諸 数 値 や 設 計 モデルの 高 精 度 化 などを 早 急 に 整 備 する 必 要 がある - F-97 -

99 1. LCC JH F-98-2

100 3 (EPS - F-99-4

101 5 KP359.2 Ac-1(U) Ac-1(M) Ac-1(M) Ac-1(L) Ac-1(L) mm L=38.00 m Ac-2 As-2 Ac-3 As-3 - F-100-6

102 7 IC A2 IC F-101-8

103 A1 9 - F

104 q (kn/m 2 ) u (S50.B1-2) EPS(H8.B1&B2) EPS(H8.B7&B8) - F

105 F-104 -

106 Case1 Case2 () Case 1 Case Case 2 Case 3 Case 4 Case 5 A3 A2 3,761 3,543 4,267 3, ,153 1, EPS F

107 () EPS 388,800 A 62,400 50,000 1,2mL=18.8m-2.4m95 7,100 t = 30 cm, L = 100 m 22,400 42,300 t = 84 cml = 300 m 5,000 1 (1) (2) 17 Case 2 Case 3 Case 4 Case 5 15,000 15,000 15,000 15,000 50,000 50,000 50,000 50,000 62,400 62,400 62,400 0 EPS 388, , ,100 36,600 24,800 71,400 88,200 42,420 14,140 70,700 70, , , ,350 22,350 10,000 10,000 10,000 20, ,570 (1.00) 516,140 (0.82) 301,850 (0.48) 551,350 (0.88) - F

108 19 - F

109 F-108 -

110 23 Case 2 Case A Case B-1 Case B-2 Case B-3 Case C A2 FCB 3,761 2,244 2,976 2,928 2,270 2, ,156 1, , % Case 2 Case 2 FCB F

111 Case 2 Case A Case B-1 Case B-2 Case B-3 Case C 15,000 15,000 15,000 15,000 15,000 15,000 50, , EPS 388, FCB 0 375, , , , ,900 36,600 49,900 71,600 71,300 54,700 69,900 42,420 42,420 56,560 56,560 42,420 42, , , , ,350 1, ,350 10,000 10,000 10,000 10,000 10,000 10, ,570 (1.00) 515,470 (0.82) 450,110 (0.72) 449,810 (0.72) 397,720 (0.63) 347,570 (0.55) 25 - F

112 F

113 F

114 土 構 造 物 の 性 能 評 価 に 関 する 研 究 小 委 員 会 発 表 資 料 (その2) 民 間 建 設 会 社 からみた 性 能 設 計 平 成 16 年 1 月 30 日 大 成 建 設 ( 株 ) 堀 越 研 一 設 計 施 工 P/J での 地 盤 調 査 の 位 置 づけ 事 前 の 地 盤 調 査 からの 参 加 は 少 ない 競 争 設 計 に 際 して, 受 注 されるか 否 か 不 明 な ものに 対 して, 十 分 な 地 盤 調 査 が 行 われえない 競 争 設 計 に 際 して 提 示 される 地 盤 調 査 結 果 が 限 られており, 少 ない 地 盤 調 査 で 設 計 し, 入 札 にのぞまなければならない 設 計 段 階 で 不 明 な 点,リスクを 見 出 す 技 術 の 必 要 性 契 約 後 に 詳 細 な 地 盤 調 査 を 施 工 者 で 実 施 する 必 要 性 の 増 大 設 計 者 側 での 地 盤 調 査 計 画 策 定, 実 施 経 験 者 の 育 成 の 必 要 性 供 用 中 のデータ 計 測 の 主 体 ( 設 計 者, 施 工 者, 管 理 者?)とその 帰 属? 大 規 模 工 事 への 性 能 発 注 の 適 用 性? 将 来 の 大 規 模 P/J では 設 計 施 工 を 前 提 とした 性 能 発 注 が 想 定 されている 未 経 験 ゾーン の 設 計 精 度 の 問 題 の 克 服 最 大 のデータを 保 有 しているのが 発 注 者 側 では? 建 設 会 社 は, 自 前 のデータを 十 分 に 持 ちえておらず, 設 計 の 精 度 が 不 明 リスクを 定 量 的 に 評 価 することが 困 難 リスクが 高 い 工 事 を Low Cost で 受 注 してしまう 危 険 性 少 々 高 くても,リスク 回 避 などの 対 策 が 練 られた 設 計 や 工 事 の 受 注 の 可 能 性 ( 実 際 は, 価 格 のウェイトが 相 当 に 高 いようにみえる ) 無 理 な 性 能 保 証 を 強 いられないか? リスクを 判 断 するための 技 術 の 必 要 性 むしろ,データが 十 分 に 存 在 するような, 一 般 性 の 高 い 構 造 物 にこそ, 性 能 発 注 が 向 いているのではないか?( 設 計 者 が 設 計 精 度 を 自 ら 確 認 可 能 である 意 味 におい て) 設 計 法 の 透 明 性 とは? 公 共 工 事 において, 第 3 者 は 設 計 をどこまで 知 り 得 るのか?( 誰 でも 知 ることがで きるのであれば, 設 計 技 術 開 発 に 対 する 投 資 意 欲 は 薄 れてしまう ) 知 ることができないとすれば, 設 計 技 術 の 審 査 はどう 行 われるべきなのか?(ギリ シアの Rion Antirion 橋 : 設 計 法 が 公 表 されていない ) - F-113 -