待受け擁壁 ( 逆 L 型 )( 地山がけ対策 ) の構造計算 目 次 (1) 基本方針 1. 本設計の説明 2 2. 構造諸元 2 3. 設計方針 参考資料 3 4. 設計の目的 3 5. 資料 図面 3 6. 特記事項 3 現場説明図 構造図他 4~8 (2) 概要 1. 設計フロー 9 2. 設計条件 9 3. 使用材料 9 4. 土質定数 10 5. 設計外力 10 6. 根入れ深さ 13 7. 擁壁の壁面水抜き穴 13 8. 伸縮目地 13 9. 鉄筋コンクリートの耐久性 13 告示 383 号の区分 14~15 (3) 擁壁の安定検討 1. 鉄筋コンクリート造擁壁の安定検討 16 2. 底版の厚さ 16 3. 地盤支持力 16 4. 滑動に対する検討 16 5. 鉄筋コンクリート造擁壁の安定計算書 16 計算結果の概要 17~18 詳細計算書 19~76 (4) 鉄筋コンクリート断面計算 1. 擁壁のRC 断面計算 77 2. 鉄筋の構造細目チェック 77 3. 鉄筋コンクリートのひび割れの検討について 77 竪壁応力計算 78~96 底版応力計算 96~109 竪壁 RC 断面計算 110 底版 RC 断面計算 111~115 ( 株 ) ブルドジオテクノ http://www.bulld.net/ 1
(1) 基本方針 1. 本設計の説明 木造平屋造を建築する敷地において 隣地に高さ 20m 以上のがけがある このため 防災上の待受擁壁を計画する 断面図 2. 構造諸元 工事場所 県 市地内土砂災害警戒区域内 擁壁待受け式擁壁全高さ 3.5m 鉄筋コンクリート逆 L 型基礎 : 直接基礎 3. 設計方針 参考資料 宅地防災マニュアル ( 平成 19 年版 ) 土砂災害防止に関する基礎調査の手引き ( 財 ) 砂防フロンティア整備推進機構建築基礎構造設計指針 ( 日本建築学会 2001) 道路橋示方書耐震設計編 (2002) 道路土工擁壁工指針日本道路協会 ( 平成 11 年 3 月 ) 構造物の衝撃挙動と設計法土木学会 ( 平成 6 年 ) 国土交通省告示第 332 号新 擁壁の設計法と計算例 理工図書 ( 右城猛 ) 崩壊の恐れのある土層厚の空間分布を考慮したがけ崩れ対策に関する検討 ( 国土技術政策総合研究所資料 ) 2
4. 設計の目的 設定した外力による影響を推定し安全性の検討を行う 荷重状態 想定する荷重 設計荷重への対応 要求性能 使用限界状態 常時作用する荷重 常時 豪雨時 性能 1 損傷限界状態 1 回 ~ 数回遭遇する荷重 中地震時 暴風時 堆積時 積雪時 性能 2 終局限界状態 最大級の荷重 大地震 崩壊衝撃時 性能 3 * 建築基礎構造設計指針 P17 P46 参照 性能 1 性能 2 性能 3 無被害 ひび割れ幅 0.3mm 以内 擁壁本体に 転倒 滑動 沈下 が生じずクリープ変形も生じない 簡単な復旧 補修で対応出来る程度の被害 ひび割れ幅 0.5mm 未満 擁壁本体の有害な残留変形が生じない 構造物の一部が崩壊しても 擁壁全体が倒壊しない ( 破壊は免れても 以後の安全性は確保出来ない ) ひび割れ幅 0.5mm 以上 擁壁本体に 転倒 滑動 沈下 が生じない 擁壁く体に せん断破壊 曲げ破壊 が生じない * 宅地防災マニュアル ⅠP303 参照 * ここでの ひび割れ は構造上の目安 材料及び施工が原因のひび割れは含まない * 補修が必要なひび割れ幅は目安値 ( ひび割れ調査 補修 補強指針日本コンクリート工学協会 ) * 上記は構造部材について説明で 本計算書では上記以外のもの ( 仕上げ 設備など ) は含まない 5. 資料 図面 ( 設計図は別綴による ) 現場説明図 構造図 ( 概要のみ ) PAGE=4 PAGE=5~8 * 特記仕様書 平面図 展開図 施工断面図 鉄筋加工図等は省略 6. 特記事項 本待受け擁壁は 隣接がけに対する防護を目的に設計するものであるが がけに対する安全性を検討するものではない また 隣接がけのすべり面は 設計基準等による仮定 ( 想定 ) による算定結果であり がけ崩壊などを仮定したものではないことに注意 また がけによる崩壊による衝撃力や体積土砂量に対しても 上記設計基準等による算定結果であることに注意が必要である あくまでも 想定される緊急時に対応しているものであり 絶対的な安全性を保証しているものではないことに注意が必要である 3
擁壁設計条件項 目 単位 常時中地震時大地震時 宅地防災マニュアル ( 平成 19 年 ) 擁 壁 高 ( 全高 ) m 3.500 待受け擁壁 擁 壁 形 式 逆 L 型擁壁 ( 鉄筋コンクリート造 ) 地山 2 0.00( 建物なし ) 地域区分 ;() 0.20 0.25 がけ土 単位体積重量 土砂 3 17.0 鉄筋コンクリート 3 24.5 土圧算定 算定式 クーロン法 ( 主働土圧 ) 前 面 土 砂 砂質土 (φ=30 c=0kn/m2) 土圧算定 算定式 クーロン法 ( 受働土圧考慮の場合 ) 地 盤 種 別 第 1 種地盤 基 礎 形 式 直接基礎 ( 長期地盤支持力 :100kN/m2) 待受け擁壁設計条件項 目 単位 区域内 適 用 基 準 国土交通省告示第 383 332 号 kn/m2 F=100.0 がけの高さ m 20.80 がけの土質定数 度 φ=25 kn/m2 c=0.0 kn/m3 γ=17.0
(2) 概要 1. 設計フロー 設計条件の設定 : 材料 土質定数の決定 設計外力の算定 設計震度 土圧 がけの高さ等 衝撃力の算定 土石等の移動による作用力 堆積土量の算定 堆積土量捕獲容量 堆積土土圧 擁壁の安定検討 擁壁の設計 RC 断面の算定 限界状態設計法 基礎の検討 基礎設計を参照 結果の整理 -END 2. 設計条件 ( 要求性能 ) 法第 20 条 令第 81 条令第 82 条 令第 83 条 1. 各指針により算出される荷重 外力に対して 同書により規定されている安全性能を満足すること ( 安全な構造であること ) 2. 応力の計算 3. 検討すべき各応力の組み合わせ 4. 許容応力度 ( 構造耐力 ) 以下であること 5. 次の荷重 外力を採用する 固定荷重 積載荷重 積雪荷重 風圧力 地震力 他実状に応じて外力を採用 検討内容 1. 部材の安全 部材応力が許容応力度以下( 許容応力度法により計算 ) 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 耐震性支持力 Fs 1.0( 地盤支持力算定の場合 ) 2 荷重の組合せ 常時 中地震時 大地震時 その他* * 積雪時 風荷重時 施工時 崩壊衝撃時 堆積時など必要と思われるもの 限界状態 1. 使用限界状態 耐久性に支障が生じない ( 基礎指針 P353) ( 検討項目 = 応力 ひび割れ ) 2. 損傷限界状態 補修 補強を必要とするような損傷を生じない ( 検討項目 = 応力 ) 3. 終局状態 崩壊が生じない ( 検討項目 = 応力 ) 土砂災害警戒区域内 F=100.0(kN/m2) α=なし に対する衝撃力 県砂防課による支給値 本設計では 現場がけ形状を考慮した衝撃力を α=0.5 として算定し その結果値が上記 F を上回る場合は算定値を 下回る場合は α を調整して F を求める 告示 383 号の区分 : 一号 PAGE=14 上記検討事項 PAGE=15 3. 使用材料 1 擁壁 ( 鉄筋コンクリート ) 使用コンクリート Fc24 (JASS5P10 標準級 ) 鉄筋 SD345 ヤング係数比 n(fc24) n=15 (RC 基準 P14) 材料強度 許容応力度 RC 断面 参照 9
4. 土質定数 がけの土質定数 表土は シルト混砂質土 と思われるが 定数などは不明である また がけを形成するコア部の土質 ( 岩質 ) 等は不明である 逆解析にで以下の定数を推定した 内部摩擦角 φ=37.6 粘着力 c=0.0(kn/m2) 単位堆積重量 γs=17.0(kn/m3) 衝撃時 堆積時では すべり部の土層を対象にしているため 砂質土に対する定数を推定した 内部摩擦角 φ=25.0 粘着力 c=0.0(kn/m2) 単位堆積重量 γs=17.0(kn/m3) 土砂災害警戒区域内 本がけの 崩壊深さ は未調査のため 2mと推定した に対する衝撃力 これは 移動高さ=1m( 不明な場合 P 急 -3-16) 移動高さ= 崩壊深さ /2 ( 資料 261 号 P34) により2mと推定した 基礎地盤の土質定数 基礎地盤は支給資料によると シルト混砂質土 であり 土質定数は推定式により求めた ( 地盤調査結果による : 省略 ) 内部摩擦角 φ=32 粘着力 c=0.0(kn/m2) 単位堆積重量 γs=17.0(kn/m3) 前面地盤の土質定数 敷地側の地盤は比較的良好であるが 受動土圧算定にさいしては 工事で掘り起こ ( 受動土圧時 ) してしまうことや 土圧式に対する安全側の配慮などにより設定した 内部摩擦角 φ=30 粘着力 c=0.0(kn/m2) 単位堆積重量 γs=17.0(kn/m3) 作用高さ=1.1m( 建築基礎の下面より下側を考慮 ) 地盤種別 第 Ⅰ 種 ( 地盤調査結果による : 省略 ) 5. 設計外力 1 固定荷重 名称 ( 固定荷重 ) 単位体積重量 鉄筋コンクリート 24.5(kN/m3): 道路土工擁壁工指針 P52 2 積載荷重 地山のがけにより 考慮しない 3 土圧 主働土圧 試行くさび法 受働土圧クーロン法 ( 地震時 ) 宅防マニュアル P340 4 衝撃力 ( 崩壊土砂の衝撃力 ) 擁壁に作用する衝撃力 移動の力 F=α Fsm F: 擁壁に作用する衝撃力 (kn/m2) α: 衝撃力緩和係数 ( 一般値 =0.5) Fsm: 移動の力 (kn/m2) bu,bd:b の定義式に含まれる θ にそれぞれ θu θd を代入した値 10
x: 急傾斜地の下端からの水平距離 H: 急傾斜地の高さ hsm: 急傾斜地の崩壊に伴う土砂等の移動高さ θ: 傾斜度 ( ) θu: 急傾斜地の傾斜度 ( ) θd: 当該急傾斜地の下端からの平坦の傾斜度 ( ) ρm: 土砂等の密度 (t/m3) σ: 急傾斜地の崩壊に伴う土砂等の比重 c: 急傾斜地の崩壊に伴う土砂等の容積濃度 fb: 急傾斜地の崩壊に伴う土砂等の流体抵抗係数 φ: 急傾斜地の崩壊に伴う土砂等の内部摩擦角 ( ) 5 土砂捕獲容量の算定 6 水圧及び浮力 水圧土圧へ作用宅防マニュアル P137 * 敷地側の水位は調査により確認されており 基礎底面より下側であることが確認されているため考慮しない * 隣地側 ( がけ側 ) の水位は調査を行っていないため不明である 本設計は斜面の安定検討は設計に含まれないため がけ側の水位を想定する 水位はがけ側地盤面とした 7 設計用風荷重 ( 宅防マニュアル P312) 省略する 11
8 設計用地震荷重 ( 宅地防災マニュアルの解説 ⅠP93) 地震規模 kh Cz kho 中地震 0.2 1.0 0.2 大地震 0.25 0.25 kh=cz k o kh: 設計水平震度 Cz: 地域別補正係数 ( 令地震係数 :) kho: 標準震度 設計用地震荷重 ( 特定開発行為技術基準福岡県県土整備部砂防課 P 急 -3-15) 地震規模 kh Δ1 Δ2 Δ3 kho 中地震 0.13 0.2 0.8 0.8 1.0 大地震 0.16 (Ⅰ 種地盤 ) ( 通常値 ) 0.25 kh=δ1 Δ2 Δ3 k o 設計用地震荷重 ( 採用値 ) kh: 設計水平震度 Δ1: 地域別補正係数 Δ2: 地盤別補正係数 Δ3: 用途別補正係数 kho: 標準震度 地震規模 kh 中地震 0.2 大地震 0.25 9 設計用積雪荷重 省略する 10 荷重の組み合わせ ( 建築基礎構造設計指針 P46) 設計条件荷重条件考慮する荷重水位考慮 使用限界 ( 長期 ) 常時固定荷重 + 常時土圧 + 積載荷重なし 降雨時 * 固定荷重 + 常時土圧 + 積載荷重 + 水圧あり 堆積時固定荷重 + 堆積土圧 + 水圧あり 損傷限界 ( 短期 ) 暴風時 * 固定荷重 + 常時土圧 + 積載荷重 + 風荷重なし 積雪時 * 固定荷重 + 常時土圧 + 積載荷重 + 積雪荷重なし 中地震時固定荷重 + 地震時土圧 **+ 積載荷重なし 終局限界 ( 終局 ) 大地震時固定荷重 + 地震時土圧 **+ 積載荷重なし 崩壊時固定荷重 + 衝撃値力 + 常時土圧 + 水圧なし * 本設計では省略している ** 中地震及び大地震の荷重は 以下 (1) と (2) の大きい方を採用する ( 宅防マニュアル P334) (1) 擁壁の自重による慣性力 + 常時土圧 (2) 地震土圧による荷重上記対応は プログラム上は両方とも計算し 安定性の検討ではそれぞれに対して安全性を照査し 断面計算は大きい方によって照査を行っている 12
6. 根入れ深さ L 型設計地盤面より底版 ( 下 ) 上面 =h( 下図 ) 根入れ h=0.5 計算書 :PAGE= 省略 ( 宅地防災マニュアル P326 364 参照 ) 7. 擁壁の壁面水抜き穴 本擁壁は構造上水抜き穴を設けない 8. 伸縮目地 伸縮目地は 原則 10m 以内ごとに設ける ( 以下を参考 ) 伸縮目地は 場合原則 20m 以内ごとに設ける ( 鉄筋コンクリート造 : 宅防マニュアル P344) ( 練積み造 : 宅防マニュアル P370) 伸縮目地は 原則以下のように設ける ( 鉄筋は切断 ) ( 重力式 10m 以内 : 擁壁工指針 P212) ( 鉄筋コンクリート造 15~20m 以下 : 擁壁工指針 P212) ひび割れ誘発目地 ( 目地工 ): 壁高の 1~2 倍程度 ( 擁壁工指針 P213) 9. 鉄筋コンクリートの耐久性 ( 場所打ち ) 鉄筋コンクリートのかぶり厚さ 基礎 竪壁 ( 土に面する箇所 ) 6cm 以上 宅防マニュアルP323 ( 塩害等の考慮が必要ない場合 ) 竪壁 ( 土に面していない箇所 ) 4cm 以上 13
平成 13 年国土交通省告示第 383 号 急傾斜地の崩壊を対象 土砂災害特別警戒区域内か? 行政での確認により区域内である 下記を検討する 第 2(P16): 一号 二号の区分 * 一号 * 二号 第二号以外 1 最大に力が 100(kN/m2) を超える 2 最大の力が 50(kN/m2) を超え かつ移動土砂の高さが 1 を超える 3 移動土砂の高さが 2 を超える 4 土砂崩壊土の堆積高さが 5 を超える 入力データ p H1 H2 判定 100 1 1.96 一号 p: 急傾斜地の崩壊に伴う土砂等の移動に伴う最大の力の大きさ (kn/m2) H1: 移動土砂の高さ H2: 土砂崩壊土の堆積高さ ( 計算書参照 ) 14
土砂災害特別計画区域内に設置する待受け擁壁 ( 急傾斜地の崩壊 )( 建築物としている ) 国土交通省告示第 383 号に関する照査第一号に該当 ( 以下 )P16 最大移動力が100(kN/m2) 以下 最大移動力が50(kN/m2) 以下 + 崩壊土砂高が1m 以下検討する 移動土砂高さ2m 以下 堆積土砂の高さ5m 以下構造 OK 擁壁は鉄筋コンクリート構造であること 配筋は以下を満足すること 1. 共通 ( 竪壁 + 底版 ) Fs 縦壁厚 底版厚 根入れ 底版幅 移動土砂高堆積土砂高最大移動力堆積土圧 採用 30 300 500 1400 3800 1 1.96 100 7.826 告示 18 200 300 600 600 (kn/m2) (kn/m2) 判定 OK OK OK OK OK 5m 以下 役所資料 計算書 Fs: 鉄筋コンクリートの設計基準強度 (p) (w) 2. 竪壁 ( 文中は外壁 ) 配筋 鉄筋寸法配置 @ As ΣAs(/1m) 主筋径 主筋間隔 主筋量 横筋径 横筋間隔 縦主筋 D13 100 127 1270 OK OK OK OK OK 横筋 D13 200 127 635 (Φ12 以上 ) (200 以内 ) (use 以上 ) (Φ129 以上 ) (200 以内 ) (mm) (mm2) (mm2) As: 鉄筋断面積 (mm2) ΣAs: 鉄筋量 ( 長さ1mあたり ) (=1 本あたりの断面積 x1mあたりの本数 ) 条件 : 表一移動土砂高堆積土砂高 算定式 xp xw use 1m 以下 2m 以下 11.2p 又は11.9wのうち大きい値 1120 93 1120 3. 底版 ( 文中は基礎 ) 配筋 鉄筋寸法配置 @ As ΣAs(/1m) 鉄筋径 鉄筋間隔 鉄筋量 縦主筋 D13 100 127 1270 OK OK OK 横筋 D13 150 127 847 OK OK OK (mm) (mm2) (mm2) (Φ12 以上 ) (150 以内 ) (use 以上 ) As: 鉄筋断面積 (mm2) ΣAs: 鉄筋量 ( 長さ1mあたり ) (=1 本あたりの断面積 x1mあたりの本数 ) 条件 : 表三移動土砂高堆積土砂高 算定式 xp xw use 1m 以下 2m 以下 5.2p 又は8.4wのうち大きい値 520 66 520 15
(3) 擁壁の安定検討 1. 鉄筋コンクリート造擁壁の安定検討 1 設計規準 : 宅地防災マニュアルにより擁壁の安定検討を行う 転倒 滑動及び支持力について照査する 2 使用プログラム 擁壁の設計 フォーラムエイト 2. 底版の厚さ 底版は 基礎の安定計算の前提として剛体と仮定仮定して算定する 従って剛体と見なせる厚さを確保しなければならない ( 道路橋示方書 Ⅳ 下部構造編 P238) 道路橋示方書 Ⅳ 下部構造編 P238 の方法で 底版の剛体判定を行う 1βλ 1.0 β= 4 3k Eh 3 λ: 底版の換算突出長 2FH1 < FH2 FH1: 底版の厚さ FH2: 剛体と判定する厚さ * 底版は剛体と見なせるか判定 =1または2を満足すること ( 各擁壁安定計算書参照 ) 3. 地盤支持力 地盤支持力の計算 国土交通省告示第 1113 号式による 内部摩擦角 φ=32( ) 粘着力 c=0(kn/m2) 単位体積重量 γ=17.0(kn/m3) 根入れ深さDf=1.4 上記プログラム内で自動計算により行う 4. 滑動に対する検討 底面摩擦係数 μ=tan32 =0.625=0.6 5. 鉄筋コンクリート造擁壁の安定計算書 擁壁の安定性検討 ( プログラム 擁壁の設計 結果 ) 擁壁記号ファイル名結果一覧表詳細結果 PAGE 待受け擁壁 161006 PAGE=17~18 PAGE=19~76 ** 中地震及び大地震の荷重 (1) 擁壁の自重による慣性力 + 常時土圧 = 地震時 1 (2) 地震土圧による荷重 = 地震時 2 と区別している 16
1 躯体形状 510 300 600 Hf=1.400 Df=1.400 3500 500 450 2550 1850 540 1:0.200 1:0.200 3000 500 [ 単位 :mm] 3800 奥行方向幅 ( ブロック長 ) B = 10000(mm) 2 安定計算 (1) 偏心量に対する照査 荷重状態 ( 水位 ) フーチング中心の作用力 M (kn.m) N 計算値 偏心量 eb 許容値 判定 常時 ( 水位 1) -40.450 134.039 0.302 0.633 中地震時 1( 水位 1) -15.277 134.039 0.114 1.267 中地震時 2( 水位 1) -96.568 185.386 0.521 1.267 大地震時 1( 水位 1) -8.984 134.039 0.067 1.900 大地震時 2( 水位 1) -135.293 220.535 0.613 1.900 衝撃時 ( 水位 2) 158.174 125.821 1.257 1.267 堆積時 ( 水位 2) -27.258 142.576 0.191 1.267 (2) 転倒安全率に対する照査 荷重状態 ( 水位 ) つま先での作用力 抵抗 M(kN.m) 転倒 M(kN.m) 計算値 転倒安全率 安全率 判定 常時 ( 水位 1) 286.770-8.354 34.326 1.500 中地震時 1( 水位 1) 261.597-8.354 31.313 1.200 中地震時 2( 水位 1) 286.770-162.032 1.770 1.200 17
荷重状態 ( 水位 ) つま先での作用力 抵抗 M(kN.m) 転倒 M(kN.m) 計算値 転倒安全率 安全率 判定 大地震時 1( 水位 1) 255.305-8.354 30.560 1.000 大地震時 2( 水位 1) 286.770-267.539 1.072 1.000 衝撃時 ( 水位 2) 74.976-5.911 12.684 1.000 堆積時 ( 水位 2) 265.054-33.099 8.008 1.200 (3) 滑動に対する照査 荷重状態 ( 水位 ) フーチング中心の作用力 N H 計算値 滑動安全率 安全率 判定 常時 ( 水位 1) 134.039 8.475 9.490 1.500 中地震時 1( 水位 1) 134.039 32.479 3.609 1.200 中地震時 2( 水位 1) 185.386 97.984 1.511 1.200 大地震時 1( 水位 1) 134.039 38.480 3.011 1.000 大地震時 2( 水位 1) 220.535 158.593 1.058 1.000 衝撃時 ( 水位 2) 125.821 112.175 1.047 1.000 堆積時 ( 水位 2) 142.576 38.722 3.293 1.200 (4) 支持に対する照査 荷重状態 ( 水位 ) フーチング中心の作用力 M (kn.m) N 反力作用幅 地盤反力度 (kn/m 2 ) 計算値 許容値 判定 常時 ( 水位 1) -40.450 134.039 3.800 52.081 241.853 中地震時 1( 水位 1) -15.277 134.039 3.800 41.621 355.980 中地震時 2( 水位 1) -96.568 185.386 3.800 88.911 355.980 大地震時 1( 水位 1) -8.984 134.039 3.800 39.006 355.980 大地震時 2( 水位 1) -135.293 220.535 3.800 114.251 355.980 衝撃時 ( 水位 2) 158.174 125.821 1.929 130.452 241.853 堆積時 ( 水位 2) -27.258 142.576 3.800 48.846 241.853 (5) フーチング厚さの照査 荷重状態 計算値 β λ 許容値 フーチング厚さ h 剛体とする厚さ ho 判定 常時 0.776 1.0 0.500 > 0.460 地震時 0.923 1.0 0.500 > 0.460 (6) 土砂捕捉容量の検討 荷重状態 ( 水位 ) 捕捉容量 崩壊土量 Vh(m 2 ) v(m 2 ) 堆積高さ hd 空き高さ hs 判定 堆積時 ( 水位 2) 7.925 7.143 1.960 2.100 18
目次 1 設計条件 20 1.1 形式 20 1.2 形状寸法 20 1.3 地盤条件 20 1.4 使用材料 20 1.5 土砂 21 1.6 任意荷重 24 1.7 水位 24 1.8 浮力 24 1.9 土圧 24 1.10 水圧 25 1.11 荷重組み合わせ 26 1.12 基礎の条件 26 1.12.1 許容せん断抵抗算出用データ 26 1.12.2 鉛直支持力算出用データ 27 1.12.3フーチング厚さ照査用データ 27 1.13 安定計算の許容値及び部材の許容応力度 27 1.13.1 安定計算の許容値 27 2 安定計算 28 2.1 水位を考慮しないブロックデータ 28 2.2 躯体自重, 土砂重量, 任意荷重, 浮力 ( 揚圧力 ) による鉛直力 水平力 29 2.3 崩壊土による移動の力 41 2.4 土砂捕捉容量の検討 42 2.5 土圧 水圧 45 2.6 作用力の集計 63 2.7 安定計算結果 68 2.7.1 転倒に対する安定 68 2.7.2 滑動に対する安定 70 2.7.3 支持に対する照査 70 2.7.4フーチング厚さの照査 75 19
1 設計条件 1.1 形式 逆 L 型 -B( 直接基礎 ) 1.2 形状寸法 510 300 600 Hf=1.400 Df=1.400 3500 500 450 2550 1850 540 1:0.200 1:0.200 3000 500 [ 単位 :mm] 3800 奥行方向幅 ( ブロック長 ) B = 10000(mm) 1.3 地盤条件 地震規模 : 大規模 対象地域 : (3) 1.4 使用材料 コンクリート 竪壁 ( 鉄筋コンクリート ):σck = 24 (N/mm 2 ) 底版 ( 鉄筋コンクリート ):σck = 24 (N/mm 2 ) 鉄筋 種類 : SD345 土 質 裏込め土 : 砂利または砂 埋戻し土 : 砂利または砂 支持地盤 : 密実な砂質地盤 20
内部摩擦角 背面土砂 : 37.60 ( 度 ) 前面土砂 : 30.00 ( 度 ) 土石等 ( 堆積時 ): 25.00 ( 度 ) 土石等 ( 衝撃時 ): 25.00 ( 度 ) 単位体積重量 (kn/m 3 ) 躯体 水 鉄筋コンクリート 浮力算出用 24.500 9.800 土 砂 湿潤重量 飽和重量 背 面 17.000 18.000 前 面 17.000 18.000 土石等 18.000 設計水平震度 中地震時 Kh = 0.16, 大地震時 Kh = 0.20 衝撃力算出用 比重 : 2.60 (t/m 3 ) 容積濃度 : 0.50 密度 : 1.80 (t/m 3 ) 1.5 土砂 (1) 背面土砂形状 擁壁天端と地表面始点のレベル差 土圧を考慮しない高さ Hr 2.100 [1] 常時 323713883081 12002725 4726 3387 5297 2496 6663 1530 2100 513 1176 2023 3910 2509 2196 2108 1135 3503 1208 537 21
[2] 中地震時 1, 中地震時 2, 大地震時 1, 大地震時 2 323713883081 12002725 4726 3387 5297 2496 6663 1530 2100 513 1176 2023 3910 2509 2196 2108 1135 3503 1208 537 (2) 前面土砂形状 [1] 常時 HF=1.400 高さ 1.400 安定計算鉛直力 考慮 つま先版鉛直力 考慮 [2] 中地震時 1, 大地震時 1 HF=1.400 高さ 1.400 安定計算鉛直力 考慮 つま先版鉛直力 考慮 22
[3] 中地震時 2, 大地震時 2 HF=1.400 高さ 1.400 安定計算鉛直力 考慮 つま先版鉛直力 考慮 [4] 衝撃時 HF=1.400 高さ 1.400 安定計算鉛直力 考慮 つま先版鉛直力 考慮 [5] 堆積時 HF=1.400 高さ 1.400 安定計算鉛直力 考慮 つま先版鉛直力 考慮 23
1.6 任意荷重 考慮しない 1.7 水位 [1] 常時, 中地震時 1, 中地震時 2, 大地震時 1, 大地震時 2 水位 1 : 前面水位 Ff = m, 背面水位 Fr = 1.000 m Fr=1.000 [2] 衝撃時, 堆積時 水位 2 : 前面水位 Ff = m, 背面水位 Fr = 1.400 m Fr=1.400 1.8 浮力 揚圧力として浮力相当分を考慮する 1.9 土圧 土圧式 : 試行くさび 土圧の作用面の壁面摩擦角 ( 度 ) 荷重状態 安定計算時 主働土圧断面計算時 切土 受働土圧 常時土圧 25.067 25.067 1 地震時土圧 18.800 18.800 1 安定計算時の土圧の仮想背面は 竪壁背面 安定計算時の土圧作用面が鉛直面となす角度 11.310 ( 度 ) 24
竪壁設計時の土圧作用面が鉛直面となす角度 11.310 ( 度 ) 水位以下の土圧算出時の地震時慣性力は見かけの震度 kh'1 を適用 受働土圧 荷重状態 中地震時 1 中地震時 2 大地震時 1 大地震時 2 衝撃時 堆積時 作用高さ 1.100 1.100 1.100 1.100 1.100 1.100 有効率 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 粘着力 (kn/m 2 ) 荷重状態 すべり面用 粘着高さ用 受働土圧用 常時 地震時 地震動の方向と異なる土圧の扱い 安定計算 竪壁設計 扱い 常時土圧 有効率 0.500 0.500 1.10 水圧 静水圧算出の考え方 荷重状態 常時 地震時 背面 考慮 考慮 前面 考慮 考慮 地震動の方向と異なる静水圧の扱い 外側水位 安定計算 竪壁設計 考慮 考慮 25
1.11 荷重組み合わせ No 荷重名称 コメント 1 2 3 4 5 6 7 常時中地震時 1 中地震時 2 大地震時 1 大地震時 2 衝撃時堆積時 常時中地震時中地震時 2 大地震時 1 大地震時 2 衝撃時堆積時 地震時の扱い No 荷重名称 地震規模 慣性力方向水平鉛直 前面 土砂慣性力 背面 2 中地震時 1 中規模 方向 考慮 考慮 3 中地震時 2 中規模 無視 無視 考慮 4 大地震時 1 大規模 方向 考慮 考慮 5 大地震時 2 大規模 無視 無視 考慮 荷重名称 1 2 3 4 5 6 7 土砂 土砂 1 土砂 2 土砂 3 土砂 4 水位 水位 1 水位 2 載荷荷重 主働土圧 載荷荷重 1 考慮しない 常時土圧 地震時土圧 受働土圧 受働土圧 1 1.12 基礎の条件 1.12.1 許容せん断抵抗算出用データ 照査に用いる底版幅 基礎底面と地盤との間の付着力 CB (kn/m 2 ) 基礎底面と地盤との間の摩擦係数 μ 全幅 0.600 26
1.12.2 鉛直支持力算出用データ 地盤の粘着力 c (kn/m 2 ) 地盤のせん断抵抗角 φ ( 度 ) 形状係数 (α, β) 32.00 帯状 荷重状態 ( 水位 ) 根入れ深さ Df 単位体積重量 (kn/m 3 ) γ1 γ2 常時 ( 水位 1) 1.400 17.0000 17.0000 中地震時 1( 水位 1) 1.400 17.0000 17.0000 中地震時 2( 水位 1) 1.400 17.0000 17.0000 大地震時 1( 水位 1) 1.400 17.0000 17.0000 大地震時 2( 水位 1) 1.400 17.0000 17.0000 衝撃時 ( 水位 2) 1.400 17.0000 17.0000 堆積時 ( 水位 2) 1.400 17.0000 17.0000 ここに D f : 基礎の有効根入れ深さ γ 1: 支持地盤の単位体積重量 (kn/m 3 ) γ 2: 根入れ地盤の単位体積重量 (kn/m 3 ) 1.12.3 フーチング厚さ照査用データ (1) 地盤データ 基礎底面の変形係数 αeo (kn/m 2 ) 常時 8400 地震時 16800 (2) 底版データ フーチングのヤング係数 10 4 (N/mm 2 ) フーチング厚さ上限値 ( 土圧幅 - 竪壁厚 )/n 2.500 5.00 1.13 安定計算の許容値及び部材の許容応力度 1.13.1 安定計算の許容値 荷重状態 許容偏心量 eb / B 転倒安全率滑動安全率 常時 1/6 1.500 1.500 中地震時 1 1/3 1.200 1.200 中地震時 2 1/3 1.200 1.200 大地震時 1 1/2 1.000 1.000 大地震時 2 1/2 1.000 1.000 衝撃時 1/3 1.000 1.000 堆積時 1/3 1.200 1.200 27
2 安定計算 2.1 水位を考慮しないブロックデータ (1) 躯体 1) ブロック割り 2 1 3 6 5 7 4 2) 体積 重心 区分 計算式幅 高さ 奥行 体積 Vi(m 3 ) Xi 重心位置 Yi Vi Xi Vi Yi 備考 1 2 3 4 5 6 7 1/2 0.600 3.000 1.000 0.300 3.000 1.000 1/2 0.600 3.000 1.000 3.800 0.500 1.000 0.540 0.450 1.000-1/2 0.540 0.450 1.000-1/2 0.090 0.450 1.000 0.900 0.900 0.900 1.900 0.243-0.122-0.020 2.700 3.050 3.400 1.900 2.120 2.030 2.360 1.500 2.000 1.500 0.250 0.725 0.800 0.650 2.430 2.745 3.060 3.610 0.515-0.247-0.048 1.350 1.800 1.350 0.475 0.176-0.097-0.013 Σ 4.701 12.066 5.041 重心位置 XG = Σ(Vi Xi)/ΣVi = 12.066/ 4.701 = 2.566 YG = Σ(Vi Yi)/ΣVi = 5.041/ 4.701 = 1.072 (2) 前面土砂 [1] 常時 中地震時 1 中地震時 2 大地震時 1 大地震時 2 衝撃時 堆積時 1) ブロック割り 3 4 1 2 28
2) 体積 重心 区分 計算式幅 高さ 奥行 体積 Vi(m 3 ) Xi 重心位置 Yi Vi Xi Vi Yi 備考 1 2 3 4 1.850 0.450 1.000 1/2 0.540 0.450 1.000 2.390 0.450 1.000 1/2 0.090 0.450 1.000 0.832 0.122 1.076 0.020 0.925 2.030 1.195 2.420 0.725 0.800 1.175 1.250 0.770 0.247 1.285 0.049 0.604 0.097 1.264 0.025 Σ 2.050 2.351 1.990 重心位置 XG = Σ(Vi Xi)/ΣVi = 2.351/ 2.050 = 1.147 YG = Σ(Vi Yi)/ΣVi = 1.990/ 2.050 = 0.971 2.2 躯体自重, 土砂重量, 任意荷重, 浮力 ( 揚圧力 ) による鉛直力 水平力 (1) 自重による作用力 [1] 常時 衝撃時 堆積時 位置 鉛直力 W = γ V X 躯 体 24.500 4.701 = 115.179 2.566 [2] 中地震時 1 位置 鉛直力 W = γ V X 躯 体 24.500 4.701 = 115.179 2.566 位置 水平力 H = W kh Y 躯 体 115.179 0.16 = 18.429 1.072 [3] 中地震時 2 位置 鉛直力 W = γ V X 躯 体 24.500 4.701 = 115.179 2.566 [4] 大地震時 1 位置 鉛直力 W = γ V X 躯 体 24.500 4.701 = 115.179 2.566 位置 水平力 H = W kh Y 躯 体 115.179 0.20 = 23.036 1.072 29
[5] 大地震時 2 位置 鉛直力 W = γ V X 躯 体 24.500 4.701 = 115.179 2.566 (2) 土砂重量, 浮力 [1] 常時 ( 水位 1) 1) 土砂重量による作用力水位位置による分割 全体積 重心位置 水位より下の体積 重心位置 位置 体積 V(m 3 ) X 重心位置 Y 体積 Vl(m 3 ) Xl 重心位置 Yl 土砂 ( 前面 ) 2.050 1.147 0.971 水位より上の体積 重心位置 位置 体積 Vu(m 3 ) Xu 重心位置 Yu 土砂 ( 前面 ) 2.050 1.147 0.971 水位より上の体積 Vu = V-Vl 水位より上の重心位置 Xu = (V X-Vl Xl)/Vu Yu = (V Y-Vl Yl)/Vu 土砂による作用力 位置 土砂 ( 前面 ) 水位より上の重量 Wu = Vu ( 土の湿潤重量 ) 2.050 17.000 = 34.847 水位より下の重量 Wl = Vl ( 土の飽和重量 ) 18.000 = 位置 土砂 ( 前面 ) 重量 W Wu + Wl 34.847 X (Wu Xu+Wl Xl)/W 1.147 30
2) 浮力の算出 Hr=1.000 Pf= Pr=9.800 前面水位 背面水位 Hf = Hr = 1.000 フーチング前面での水圧強度 Pf = (kn/m 2 ) フーチング背面での水圧強度 Pr = 9.800 (kn/m 2 ) 躯体底面に作用する浮力 U = Pf+Pr Bj Bc λ = 18.620 2 ( フーチング前面から ) Pf+2 Pr X = Bj = 3 (Pf+Pr) 2.533 ここに Bj : 土圧方向フーチング幅 Bj = 3.800 Bc : 直角方向フーチング幅 Bc = 1.000 λ : 浮力の低減係数 λ = 1.000 [2] 中地震時 1 ( 水位 1) 1) 土砂重量による作用力 水位位置による分割 全体積 重心位置 水位より下の体積 重心位置 位置 体積 V(m 3 ) X 重心位置 Y 体積 Vl(m 3 ) Xl 重心位置 Yl 土砂 ( 前面 ) 2.050 1.147 0.971 水位より上の体積 重心位置 位置 体積 Vu(m 3 ) Xu 重心位置 Yu 土砂 ( 前面 ) 2.050 1.147 0.971 水位より上の体積 Vu = V-Vl 31
水位より上の重心位置 Xu = (V X-Vl Xl)/Vu Yu = (V Y-Vl Yl)/Vu 土砂による作用力 位置 土砂 ( 前面 ) 水位より上の重量 Wu = Vu ( 土の湿潤重量 ) 2.050 17.000 = 34.847 水位より下の重量 Wl = Vl ( 土の飽和重量 ) 18.000 = 位置 重量 W Wu + Wl X (Wu Xu+Wl Xl)/W 水平力 H W kh Y 土砂 ( 前面 ) 34.847 1.147 34.847 0.16 = 5.575 0.971 2) 浮力の算出 Hr=1.000 Pf= Pr=9.800 前面水位 背面水位 Hf = Hr = 1.000 フーチング前面での水圧強度 Pf = (kn/m 2 ) フーチング背面での水圧強度 Pr = 9.800 (kn/m 2 ) 躯体底面に作用する浮力 U = Pf+Pr Bj Bc λ = 18.620 2 ( フーチング前面から ) Pf+2 Pr X = Bj = 3 (Pf+Pr) 2.533 ここに Bj : 土圧方向フーチング幅 Bj = 3.800 Bc : 直角方向フーチング幅 Bc = 1.000 λ : 浮力の低減係数 λ = 1.000 32
[3] 中地震時 2 ( 水位 1) 1) 土砂重量による作用力 水位位置による分割 全体積 重心位置 水位より下の体積 重心位置 位置 体積 V(m 3 ) X 重心位置 Y 体積 Vl(m 3 ) Xl 重心位置 Yl 土砂 ( 前面 ) 2.050 1.147 0.971 水位より上の体積 重心位置 位置 体積 Vu(m 3 ) Xu 重心位置 Yu 土砂 ( 前面 ) 2.050 1.147 0.971 水位より上の体積 Vu = V-Vl 水位より上の重心位置 Xu = (V X-Vl Xl)/Vu Yu = (V Y-Vl Yl)/Vu 土砂による作用力 位置 土砂 ( 前面 ) 水位より上の重量 Wu = Vu ( 土の湿潤重量 ) 2.050 17.000 = 34.847 水位より下の重量 Wl = Vl ( 土の飽和重量 ) 18.000 = 位置 土砂 ( 前面 ) 重量 W Wu + Wl 34.847 X (Wu Xu+Wl Xl)/W 1.147 2) 浮力の算出 Hr=1.000 Pf= Pr=9.800 前面水位 背面水位 Hf = Hr = 1.000 フーチング前面での水圧強度 Pf = (kn/m 2 ) 33
フーチング背面での水圧強度 Pr = 9.800 (kn/m 2 ) 躯体底面に作用する浮力 U = Pf+Pr Bj Bc λ = 18.620 2 ( フーチング前面から ) Pf+2 Pr X = Bj = 3 (Pf+Pr) 2.533 ここに Bj : 土圧方向フーチング幅 Bj = 3.800 Bc : 直角方向フーチング幅 Bc = 1.000 λ : 浮力の低減係数 λ = 1.000 [4] 大地震時 1 ( 水位 1) 1) 土砂重量による作用力 水位位置による分割 全体積 重心位置 水位より下の体積 重心位置 位置 体積 V(m 3 ) X 重心位置 Y 体積 Vl(m 3 ) Xl 重心位置 Yl 土砂 ( 前面 ) 2.050 1.147 0.971 水位より上の体積 重心位置 位置 体積 Vu(m 3 ) Xu 重心位置 Yu 土砂 ( 前面 ) 2.050 1.147 0.971 水位より上の体積 Vu = V-Vl 水位より上の重心位置 Xu = (V X-Vl Xl)/Vu Yu = (V Y-Vl Yl)/Vu 土砂による作用力 位置 土砂 ( 前面 ) 水位より上の重量 Wu = Vu ( 土の湿潤重量 ) 2.050 17.000 = 34.847 水位より下の重量 Wl = Vl ( 土の飽和重量 ) 18.000 = 位置 重量 W Wu + Wl X (Wu Xu+Wl Xl)/W 水平力 H W kh Y 土砂 ( 前面 ) 34.847 1.147 34.847 0.20 = 6.969 0.971 34
2) 浮力の算出 Hr=1.000 Pf= Pr=9.800 前面水位 背面水位 Hf = Hr = 1.000 フーチング前面での水圧強度 Pf = (kn/m 2 ) フーチング背面での水圧強度 Pr = 9.800 (kn/m 2 ) 躯体底面に作用する浮力 U = Pf+Pr Bj Bc λ = 18.620 2 ( フーチング前面から ) Pf+2 Pr X = Bj = 3 (Pf+Pr) 2.533 ここに Bj : 土圧方向フーチング幅 Bj = 3.800 Bc : 直角方向フーチング幅 Bc = 1.000 λ : 浮力の低減係数 λ = 1.000 [5] 大地震時 2 ( 水位 1) 1) 土砂重量による作用力 水位位置による分割 全体積 重心位置 水位より下の体積 重心位置 位置 体積 V(m 3 ) X 重心位置 Y 体積 Vl(m 3 ) Xl 重心位置 Yl 土砂 ( 前面 ) 2.050 1.147 0.971 水位より上の体積 重心位置 位置 体積 Vu(m 3 ) Xu 重心位置 Yu 土砂 ( 前面 ) 2.050 1.147 0.971 水位より上の体積 Vu = V-Vl 35
水位より上の重心位置 Xu = (V X-Vl Xl)/Vu Yu = (V Y-Vl Yl)/Vu 土砂による作用力 位置 土砂 ( 前面 ) 水位より上の重量 Wu = Vu ( 土の湿潤重量 ) 2.050 17.000 = 34.847 水位より下の重量 Wl = Vl ( 土の飽和重量 ) 18.000 = 位置 土砂 ( 前面 ) 重量 W Wu + Wl 34.847 X (Wu Xu+Wl Xl)/W 1.147 2) 浮力の算出 Hr=1.000 Pf= Pr=9.800 前面水位 背面水位 Hf = Hr = 1.000 フーチング前面での水圧強度 Pf = (kn/m 2 ) フーチング背面での水圧強度 Pr = 9.800 (kn/m 2 ) 躯体底面に作用する浮力 U = Pf+Pr Bj Bc λ = 18.620 2 ( フーチング前面から ) Pf+2 Pr X = Bj = 3 (Pf+Pr) 2.533 ここに Bj : 土圧方向フーチング幅 Bj = 3.800 Bc : 直角方向フーチング幅 Bc = 1.000 λ : 浮力の低減係数 λ = 1.000 36
[6] 衝撃時 ( 水位 2) 1) 土砂重量による作用力 水位位置による分割 全体積 重心位置 水位より下の体積 重心位置 位置 体積 V(m 3 ) X 重心位置 Y 体積 Vl(m 3 ) Xl 重心位置 Yl 土砂 ( 前面 ) 2.050 1.147 0.971 水位より上の体積 重心位置 位置 体積 Vu(m 3 ) Xu 重心位置 Yu 土砂 ( 前面 ) 2.050 1.147 0.971 水位より上の体積 Vu = V-Vl 水位より上の重心位置 Xu = (V X-Vl Xl)/Vu Yu = (V Y-Vl Yl)/Vu 土砂による作用力 位置 土砂 ( 前面 ) 水位より上の重量 Wu = Vu ( 土の湿潤重量 ) 2.050 17.000 = 34.847 水位より下の重量 Wl = Vl ( 土の飽和重量 ) 18.000 = 位置 土砂 ( 前面 ) 重量 W Wu + Wl 34.847 X (Wu Xu+Wl Xl)/W 1.147 2) 浮力の算出 Hr=1.400 Pf= Pr=13.720 前面水位 背面水位 Hf = Hr = 1.400 フーチング前面での水圧強度 Pf = (kn/m 2 ) 37
フーチング背面での水圧強度 Pr = 13.720 (kn/m 2 ) 躯体底面に作用する浮力 U = Pf+Pr Bj Bc λ = 26.068 2 ( フーチング前面から ) Pf+2 Pr X = Bj = 3 (Pf+Pr) 2.533 ここに Bj : 土圧方向フーチング幅 Bj = 3.800 Bc : 直角方向フーチング幅 Bc = 1.000 λ : 浮力の低減係数 λ = 1.000 [7] 堆積時 ( 水位 2) 1) 土砂重量による作用力 水位位置による分割 全体積 重心位置 水位より下の体積 重心位置 位置 体積 V(m 3 ) X 重心位置 Y 体積 Vl(m 3 ) Xl 重心位置 Yl 土砂 ( 前面 ) 2.050 1.147 0.971 水位より上の体積 重心位置 位置 体積 Vu(m 3 ) Xu 重心位置 Yu 土砂 ( 前面 ) 2.050 1.147 0.971 水位より上の体積 Vu = V-Vl 水位より上の重心位置 Xu = (V X-Vl Xl)/Vu Yu = (V Y-Vl Yl)/Vu 土砂による作用力 位置 土砂 ( 前面 ) 水位より上の重量 Wu = Vu ( 土の湿潤重量 ) 2.050 17.000 = 34.847 水位より下の重量 Wl = Vl ( 土の飽和重量 ) 18.000 = 位置 土砂 ( 前面 ) 重量 W Wu + Wl 34.847 X (Wu Xu+Wl Xl)/W 1.147 38
2) 浮力の算出 Hr=1.400 Pf= Pr=13.720 前面水位 背面水位 Hf = Hr = 1.400 フーチング前面での水圧強度 Pf = (kn/m 2 ) フーチング背面での水圧強度 Pr = 13.720 (kn/m 2 ) 躯体底面に作用する浮力 U = Pf+Pr Bj Bc λ = 26.068 2 ( フーチング前面から ) Pf+2 Pr X = Bj = 3 (Pf+Pr) 2.533 ここに Bj : 土圧方向フーチング幅 Bj = 3.800 Bc : 直角方向フーチング幅 Bc = 1.000 λ : 浮力の低減係数 λ = 1.000 (3) 自重集計 [1] 常時 ( 水位 1) 重量 Ni 水平力 Hi Xi Yi モーメント (kn.m) Ni Xi Hi Yi 躯 体 115.179 2.566 295.607 前面土砂 34.847 1.147 39.967 合 計 150.026 335.574 39
[2] 中地震時 1 ( 水位 1) 重量 Ni 水平力 Hi Xi Yi モーメント (kn.m) Ni Xi Hi Yi 躯 体 115.179 18.429 2.566 1.072 295.607 19.760 前面土砂 34.847 5.575 1.147 0.971 39.967 5.413 合 計 150.026 24.004 335.574 25.173 [3] 中地震時 2 ( 水位 1) 重量 Ni 水平力 Hi Xi Yi モーメント (kn.m) Ni Xi Hi Yi 躯 体 115.179 2.566 1.072 295.607 前面土砂 34.847 1.147 39.967 合 計 150.026 335.574 [4] 大地震時 1 ( 水位 1) 重量 Ni 水平力 Hi Xi Yi モーメント (kn.m) Ni Xi Hi Yi 躯 体 115.179 23.036 2.566 1.072 295.607 24.700 前面土砂 34.847 6.969 1.147 0.971 39.967 6.766 合 計 150.026 30.005 335.574 31.466 [5] 大地震時 2 ( 水位 1) 重量 Ni 水平力 Hi Xi Yi モーメント (kn.m) Ni Xi Hi Yi 躯 体 115.179 2.566 1.072 295.607 前面土砂 34.847 1.147 39.967 合 計 150.026 335.574 [6] 衝撃時 ( 水位 2) 重量 Ni 水平力 Hi Xi Yi モーメント (kn.m) Ni Xi Hi Yi 躯 体 115.179 2.566 295.607 前面土砂 34.847 1.147 39.967 合 計 150.026 335.574 40
[7] 堆積時 ( 水位 2) 重量 Ni 水平力 Hi Xi Yi モーメント (kn.m) Ni Xi Hi Yi 躯 体 115.179 2.566 295.607 前面土砂 34.847 1.147 39.967 合 計 150.026 335.574 2.3 崩壊土による移動の力 (1) 移動の力 土砂災害防止に関する基礎調査の手引き より算出する F sm = ρ mgh sm[{ bu a = ここに 2 (σ-1)c+1 fb a ( 1-exp ( b u = cosθ u{ tanθu - (σ-1)c (σ-1)c+1 tanφ } b d = cosθ d{ tanθd - (σ-1)c -2aH hsmsinθu ) ) cos2 (θ u-θ d) } exp ( -2aX hsm ) (σ-1)c+1 tanφ } = -0.048 + bd a ( 1-exp ( -2aX hsm ))] Fsm: 急傾斜地の移動に伴う土石等の移動により建築物の地上部分に想定される力の 大きさ (kn/m 2 ), 但し Fsm 0.0 bu, bd:b の定義式に含まれる θ に θu, θd をそれぞれ代入した値 X: 急傾斜地の下端からの水平距離, X = 3.237 H: 急傾斜地の高さ hsm: 急傾斜地の崩壊に伴う土石等の移動の高さ θ: 傾斜度 ( 度 ) θu: 急傾斜地の傾斜度 ( 度 ) θd: 当該急傾斜地の下端からの平坦の傾斜度 ( 度 ), θd = 9.000 注 ) 建築物は通常敷地を平坦に造成して建築するのが普通であることから 原則 として θd=0 とする ( ただし 傾斜度を有したまま建築することが明らかと判断 される場合には その傾斜度を用いて計算するものとする ) ρm: 土石等の密度 (t/m 3 ), ρm = 1.800 参考値 ( 流速 V) σ: 急傾斜地の崩壊に伴う土石等の比重 (t/m 3 ), σ = 2.600 c: 急傾斜地の崩壊に伴う土石等の容積濃度, c = 0.500 fb: 急傾斜地の崩壊に伴う土石等の流体抵抗係数 φ: 急傾斜地の崩壊に伴う土石等の内部摩擦角 ( 度 ), φ = 25.000 F sm = ρ m V 2 より V = [1] 衝撃時 F sm ρm 地点 標高差 y 水平距離 L 勾配 θu( 度 ) 移動高さ hsm bu 移動速度 V(m/s) Fsm (kn/m 2 ) 1 1.000-0.207 7.903 41
地点 標高差 y 水平距離 L 勾配 θu( 度 ) 移動高さ hsm bu 移動速度 V(m/s) Fsm (kn/m 2 ) 2 1.176 1.388 40.273 1.000 0.488 2.704 13.161 3 3.199 4.469 35.596 1.000 0.414 4.782 41.154 4 7.109 5.669 51.430 1.000 0.653 6.229 69.832 5 9.618 8.394 48.888 1.000 0.617 7.187 92.967 6 11.814 13.120 42.002 1.000 0.515 8.000 115.210 7 13.922 16.507 40.144 1.000 0.486 8.404 127.124 8 15.057 21.804 34.627 1.000 0.398 8.408 127.249 9 18.560 24.300 37.372 1.000 0.442 8.930 143.531 10 19.768 30.963 32.556 1.000 0.363 8.694 136.062 11 20.305 32.493 32.001 1.000 0.354 8.672 135.358 fb = 0.025, a = 0.028 移動の力 Fsm は 最大値 143.531( 地点 9) を採用する (2) 衝撃力 F = α F sm ここに F : 待ち受け擁壁に作用する衝撃力 (kn/m 2 ) FH : 壁背面に作用する水平力,FH=F hsm α : 待ち受け擁壁における衝撃力緩和係数 [1] 衝撃時 100.041 α Fsm (kn/m 2 ) F (kn/m 2 ) hsm FH Y 0.697 143.531 100.041 1.000 100.041 1.900 2.4 土砂捕捉容量の検討 (1) 設計条件 斜面高 H = 20.305 下端勾配 θd = 9.000 ( 度 ) 斜面下端から擁壁までの距離 X = 3.237 擁壁の空き高さ Z = 2.100 落石防護柵の高さ Hsg = 42
(2) 崩壊土砂量 V 全国の斜面崩壊データでの斜面高さ毎に区分した崩壊土量 ( 下表 ) より求める ( 自動算出時 ) v = V W ここに v: 単位幅当りの崩壊断面積 (m 2 ) V: 崩壊土量 (m 3 ) W: 崩壊幅 荷重状態 V (m 3 ) W v (m 2 ) 堆積時 15 21.000 7.143 表斜面高さ毎の崩壊土量 斜面高 H 5 H<10 10 H<15 15 H<20 20 H<25 25 H<30 30 H<40 40 H<50 50 H 崩壊土量 V (m 3 ) 40 80 100 150 210 240 370 500 崩壊幅 W 14 17 19 21 24 25 29 32 (3) 土砂捕捉容量の検討 6 7 8 3 4 5 1 2 区分 1 2 3 4 5 6 7 8 Σ 計算式幅 高さ 奥行 1/2 0.102 0.513 1.000 1/2 3.237 0.513 1.000 1/2 0.235 1.176 1.000 3.339 1.176 1.000 1/2 1.388 1.176 1.000 1/2 0.082 0.411 1.000 4.963 0.411 1.000 1/2 0.626 0.411 1.000 体積 Vi(m 3 ) 0.026 0.830 0.138 3.927 0.816 0.017 2.041 0.129 7.925 ここに Vh v Vh: 土砂捕捉容量 (m 2 ) 43
荷重状態 Vh v (m 2 ) (m 2 ) 堆積時 7.925 7.143 (4) 崩壊土砂の堆積高土砂捕捉容量 Vdが 崩壊土砂量 vと近似する堆積高さを求める ( 参考式 ) 2tanθu( -X+ X2 + 2Vd tanθu ) hd = 2 ここに hd: 崩壊土砂の堆積高さ Vd: 土砂捕捉容量 (m 2 ),Vd=v v : 単位幅当りの崩壊土砂量 (m 2 ) θu: 斜面勾配 ( 度 ) hd 算出式は参考式 ( 急斜面が一定勾配で 下端勾配 堆積勾配が0の場合 ) 6 7 8 3 4 5 1 2 区分 1 2 3 4 5 6 7 8 Σ 計算式幅 高さ 奥行 1/2 0.102 0.513 1.000 1/2 3.237 0.513 1.000 1/2 0.235 1.176 1.000 3.339 1.176 1.000 1/2 1.388 1.176 1.000 1/2 0.054 0.271 1.000 4.963 0.271 1.000 1/2 0.413 0.271 1.000 体積 Vi(m 3 ) 0.026 0.830 0.138 3.927 0.816 0.007 1.346 0.056 7.148 荷重状態 v (m 2 ) hd 堆積時 7.143 1.960 44
2.5 土圧 水圧 W α δ P ω R φ [1] 常時 ( 水位 1) 中地震時 1 ( 水位 1) 大地震時 1 ( 水位 1) 土圧は試行くさび法により求める 仮想背面の位置 ( つま先からの距離 ) xp = 3.900 m yp = m 仮想背面の高さ H = 1.400 m 土圧作用面が鉛直面となす角度 α = 11.310 背面土砂の単位体積重量 γs = 17.000 kn/m 3 背面土砂の飽和単位体積重量 γsat = 18.000 kn/m 3 水の単位体積重量 γw = 9.800 kn/m 3 背面土砂の水中単位体積重量 γsat-γw = 8.200 kn/m 3 背面土砂の内部摩擦角 φ = 37.600 壁面摩擦角 δ = 2/3φ = 25.067 すべり角の変化範囲 ωi = 10.00 ~ 80.00 すべり角 (ω) に対する土砂重量 (W), 土圧力 (P) 水位 hw = 1.000 m すべり角 ω( ) 土砂重量 W 水位以上水位以下上載荷重合計 土圧力 P 60.00 8.098 3.187 11.285 4.432 61.00 7.801 3.093 10.894 4.440 62.00 7.514 3.000 10.514 4.440 土圧力が最大となるのは ω = 61.00 のとき P = 4.440 kn である 土圧力 W sin(ω-φ) P = cos(ω-φ-α-δ) 10.894 sin(61.00-37.60 ) = cos(61.00-37.60-11.310-25.067 ) = 4.440 kn このときの土圧力の水平成分 鉛直成分 は次のようになる 45
水平成分 鉛直成分 Ph = P cos(α+δ) = 4.440 cos(11.310 +25.067 ) = 3.575 kn Pv = P sin(α+δ) = 4.440 sin(11.310 +25.067 ) = 2.633 kn Ho = H 3 = 1.400 3 = 0.467 m x = xp-ho tanα = 3.900-0.467 tan11.310 = 3.807 m y = yp+ho = +0.467 = 0.467 m 土圧図 2.633 3.575 [2] 中地震時 2 ( 水位 1) 土圧は地震時慣性力を考慮した試行くさび法により求める 仮想背面の位置 ( つま先からの距離 ) 仮想背面の高さ xp = 3.900 m yp = m H = 1.400 m 土圧作用面が鉛直面となす角度 α = 11.310 背面土砂の単位体積重量 γs = 17.000 kn/m 3 背面土砂の飽和単位体積重量 γsat = 18.000 kn/m 3 水の単位体積重量 γw = 9.800 kn/m 3 背面土砂の水中単位体積重量 γsat-γw = 8.200 kn/m 3 背面土砂の内部摩擦角 φ = 37.600 壁面摩擦角 δ = 1/2φ = 18.800 地震時合成角 ( 水位以下に見かけ震度を用いる ) kh(wu+wq)+kh' WL -1 θ = tan WU+WL+Wq kh' = 0.16 (1387.128+)+0.35 7.381-1 = tan 1387.128+7.381+ = 9.146 γsat γsat-γw kh = 18.000 0.16 = 0.35 18.000-9.800 すべり角の変化範囲 ωi = 10.00 ~ 80.00 46
すべり角 (ω) に対する土砂重量 (W), 土圧力 (P) 水位 hw = 1.000 m すべり角 ω( ) 土砂重量 W 水位以上水位以下上載荷重合計 土圧力 P 31.00 1671.514 7.644 1679.158 93.966 32.00 1387.128 7.381 1394.509 107.603 33.00 24.763 7.133 31.896 4.720 土圧力が最大となるのは である 土圧力 ω = 32.00 のとき P = 107.603 kn P = W/cosθ sin(ω-φ+θ) cos(ω-φ-α-δ) = 1394.509/cos9.146 sin(32.00-37.60 +9.146 ) cos(32.00-37.60-11.310-18.800 ) = 107.603 kn このときの土圧力の水平成分 鉛直成分 は次のようになる 水平成分 鉛直成分 Ph = P cos(α+δ) = 107.603 cos(11.310 +18.800 ) = 93.084 kn Pv = P sin(α+δ) = 107.603 sin(11.310 +18.800 ) = 53.980 kn Ho = H 3 = 1.400 3 = 0.467 m x = xp-ho tanα = 3.900-0.467 tan11.310 = 3.807 m y = yp+ho = +0.467 = 0.467 m 土圧図 53.980 93.084 [3] 大地震時 2 ( 水位 1) 土圧は地震時慣性力を考慮した試行くさび法により求める 47
仮想背面の位置 ( つま先からの距離 ) 仮想背面の高さ xp = 3.900 m yp = m H = 1.400 m 土圧作用面が鉛直面となす角度 α = 11.310 背面土砂の単位体積重量 γs = 17.000 kn/m 3 背面土砂の飽和単位体積重量 γsat = 18.000 kn/m 3 水の単位体積重量 γw = 9.800 kn/m 3 背面土砂の水中単位体積重量 γsat-γw = 8.200 kn/m 3 背面土砂の内部摩擦角 φ = 37.600 壁面摩擦角 δ = 1/2φ = 18.800 地震時合成角 ( 水位以下に見かけ震度を用いる ) kh(wu+wq)+kh' WL -1 θ = tan WU+WL+Wq kh' = 0.20 (1671.514+)+0.44 7.644-1 = tan 1671.514+7.644+ = 11.370 γsat γsat-γw kh = 18.000 0.20 = 0.44 18.000-9.800 すべり角の変化範囲 ωi = 10.00 ~ 80.00 すべり角 (ω) に対する土砂重量 (W), 土圧力 (P) 水位 hw = 1.000 m すべり角 ω( ) 土砂重量 W 水位以上水位以下上載荷重合計 土圧力 P 30.00 2008.564 7.921 2016.485 170.576 31.00 1671.514 7.644 1679.158 177.667 32.00 1387.128 7.381 1394.509 176.424 土圧力が最大となるのは である 土圧力 ω = 31.00 のとき P = 177.667 kn P = W/cosθ sin(ω-φ+θ) cos(ω-φ-α-δ) = 1679.158/cos11.370 sin(31.00-37.60 +11.370 ) cos(31.00-37.60-11.310-18.800 ) = 177.667 kn このときの土圧力の水平成分 鉛直成分 は次のようになる 水平成分 鉛直成分 Ph = P cos(α+δ) = 177.667 cos(11.310 +18.800 ) = 153.693 kn Pv = P sin(α+δ) = 177.667 sin(11.310 +18.800 ) = 89.129 kn Ho = H 3 = 1.400 3 = 0.467 m 48
x = xp-ho tanα = 3.900-0.467 tan11.310 = 3.807 m y = yp+ho = +0.467 = 0.467 m 土圧図 89.129 153.693 [4] 衝撃時 ( 水位 2) 土圧は試行くさび法により求める 仮想背面の位置 ( つま先からの距離 ) xp = 3.900 m yp = m 仮想背面の高さ H = 1.400 m 土圧作用面が鉛直面となす角度 α = 11.310 背面土砂の単位体積重量 γs = 17.000 kn/m 3 背面土砂の飽和単位体積重量 γsat = 18.000 kn/m 3 水の単位体積重量 γw = 9.800 kn/m 3 背面土砂の水中単位体積重量 γsat-γw = 8.200 kn/m 3 背面土砂の内部摩擦角 φ = 37.600 壁面摩擦角 δ = 2/3φ = 25.067 すべり角の変化範囲 ωi = 10.00 ~ 80.00 すべり角 (ω) に対する土砂重量 (W), 土圧力 (P) 水位 hw = 1.400 m すべり角 ω( ) 土砂重量 W 水位以上水位以下上載荷重合計 土圧力 P 59.00 1.871 6.435 8.306 3.137 60.00 1.755 6.247 8.002 3.142 61.00 1.646 6.062 7.708 3.141 土圧力が最大となるのは である ω = 60.00 のとき P = 3.142 kn 49
土圧力 W sin(ω-φ) P = cos(ω-φ-α-δ) 8.002 sin(60.00-37.60 ) = cos(60.00-37.60-11.310-25.067 ) = 3.142 kn このときの土圧力の水平成分 鉛直成分 は次のようになる 水平成分 鉛直成分 Ph = P cos(α+δ) = 3.142 cos(11.310 +25.067 ) = 2.530 kn Pv = P sin(α+δ) = 3.142 sin(11.310 +25.067 ) = 1.863 kn Ho = H 3 = 1.400 3 = 0.467 m x = xp-ho tanα = 3.900-0.467 tan11.310 = 3.807 m y = yp+ho = +0.467 = 0.467 m 土圧図 1.863 2.530 [5] 堆積時 ( 水位 2) 1) 崩壊土による土圧 盛土部の土圧 土圧は試行くさび法により求める 仮想背面の位置 ( つま先からの距離 ) xp = 3.620 m yp = 1.400 m 仮想背面の高さ H = 1.960 m 土圧作用面が鉛直面となす角度 α = 11.310 土石等の単位体積重量 γd = 18.000 kn/m 3 土石等の内部摩擦角 φd = 25.000 堆積勾配 β = 壁面摩擦角 δ = 2/3φ = 16.667 すべり角の変化範囲 ωi = 20.00 ~ 80.00 50
すべり角 (ω) に対する土砂重量 (W), 土圧力 (P) 水位 hw = 1.400 m すべり角 ω( ) 土砂重量 W 水位以上水位以下上載荷重合計 土圧力 P 56.00 30.237 30.237 15.595 57.00 29.369 29.369 15.602 58.00 28.520 28.520 15.593 土圧力が最大となるのは ω = 57.00 のとき P = 15.602 kn である 土圧力 W sin(ω-φ) P2 = cos(ω-φ-α-δ) 29.369 sin(57.00-25.00 ) = cos(57.00-25.00-11.310-16.667 ) = 15.602 kn 土圧の決定 すべり面 bm を変化させた場合の土圧 通常の盛土部の土圧 P1<P2 なので この場合の土圧は P1 = kn P2 = 15.602 kn P = P2 = 15.602 kn このときの土圧力の水平成分 鉛直成分 は次のようになる 水平成分 鉛直成分 Ph = P cos(α+δ) = 15.602 cos(11.310 +16.667 ) = 13.779 kn Pv = P sin(α+δ) = 15.602 sin(11.310 +16.667 ) = 7.319 kn Ho = H 3 = 1.960 3 = 0.653 m x = xp-ho tanα = 3.620-0.653 tan11.310 = 3.489 m y = yp+ho = 1.400+0.653 = 2.053 m 51
土圧図 7.319 13.779 2) 壁面全体に作用する土圧 土圧は試行くさび法により求める 仮想背面の位置 ( つま先からの距離 ) xp = 3.900 m yp = m 仮想背面の高さ H = 1.400 m 土圧作用面が鉛直面となす角度 α = 11.310 背面土砂の単位体積重量 γs = 17.000 kn/m 3 背面土砂の飽和単位体積重量 γsat = 18.000 kn/m 3 水の単位体積重量 γw = 9.800 kn/m 3 背面土砂の水中単位体積重量 γsat-γw = 8.200 kn/m 3 背面土砂の内部摩擦角 φ = 37.600 壁面摩擦角 δ = 2/3φ = 25.067 すべり角の変化範囲 ωi = 10.00 ~ 80.00 すべり角 (ω) に対する土砂重量 (W), 土圧力 (P) 水位 hw = 1.400 m 土砂重量 W すべり角 ω( ) 裏込土砂水位以上水位以下上載荷重 崩壊土砂水位以上水位以下上載荷重 合計 土圧力 P 62.00 1.543 5.880 37.681 45.104 19.047 63.00 1.445 5.701 36.457 43.603 19.051 64.00 1.353 5.526 35.261 42.140 19.025 土圧力が最大となるのは である ω = 63.00 のとき P = 19.051 kn 52
土圧力 W sin(ω-φ) P = cos(ω-φ-α-δ) 43.603 sin(63.00-37.60 ) = cos(63.00-37.60-11.310-25.067 ) = 19.051 kn このときの土圧力の水平成分 鉛直成分 は次のようになる 水平成分 Ph = P cos(α+δ) = 19.051 cos(11.310 +25.067 ) = 15.339 kn 鉛直成分 Pv = P sin(α+δ) = 19.051 sin(11.310 +25.067 ) = 11.299 kn 3) の算定 Ph Pv y x Ph y Pv x 1) 2) 13.779 15.339 7.319 11.299 2.053 0.467 3.489 3.807 28.293 7.158 25.539 43.012 Σ 29.118 18.618 ---------- ---------- 35.451 68.550 x = Σ(Pv x)/pv = 68.550 / 18.618 = 3.682 m y = Σ(Ph y)/ph = 35.451 / 29.118 = 1.217 m 土圧図 18.618 29.118 受働土圧 ( 滑動に対する検討時に考慮します ) [2] 中地震時 1 ( 水位 1) 土圧は物部 岡部の式により求める 仮想地表面までの高さ H = 1.100 m 水位面より上の高さ H1 = 1.100 m 水位面より下の高さ H2 = m 土圧作用面が鉛直面となす角度 α = 土砂の単位体積重量 γs = 17.000 kn/m 3 53
土砂のせん断抵抗角 φ = 3 地表面が水平面となす角度 β = 壁面摩擦角 δ = 1 水位以上の地震時合成角 θ = tan -1 kh = tan -1 0.16 = 9.090 水位以上の受働土圧係数 K = = cos 2 (φ+α-θ) [ sin(φ+δ) sin(φ+β-θ) cosθ cos 2 α cos(α-δ-θ) 1- cos(α-δ-θ) cos(α-β)]2 cos 2 (30.00 + -9.090 ) cos9.090 cos 2 cos( -1-9.090 ) [ 1- = 3.6338 1 sin(30.00 +1 ) sin(30.00 + -9.090 ) cos( -1-9.090 ) cos( - )]2 ただし φ+β-θ<0 のときは sin(φ+β-θ) = 0 とする 土圧作用面の上端土圧 p1= q K = 3.6338 = kn/m 2 水位上面での土圧 p2= K γs H1+p1 = 3.6338 17.000 1.100+ = 67.952 kn/m 2 水位下面での土圧 p3= p2 = 67.952 kn/m 2 土圧作用面の下端土圧 p4= p3 = 67.952 kn/m 2 水位以上の土圧力 P1= 1 2 (p1+p2) H1 = 1 ( + 67.952) 1.100 = 37.374 kn 2 水位以下の土圧力 P2= 1 2 (p3+p4) H2 = 1 ( 67.952+ 67.952) = kn 2 土圧力 P = P1+P2 = 37.374+ = 37.374 kn このときの土圧力の水平成分は次のようになる Ph = P cos(α-δ) = 37.374 cos( -1 ) = 36.806 kn 54
[3] 中地震時 2 ( 水位 1) 土圧は物部 岡部の式により求める 仮想地表面までの高さ H = 1.100 m 水位面より上の高さ H1 = 1.100 m 水位面より下の高さ H2 = m 土圧作用面が鉛直面となす角度 α = 土砂の単位体積重量 γs = 17.000 kn/m 3 土砂のせん断抵抗角 φ = 3 地表面が水平面となす角度 β = 壁面摩擦角 δ = 1 水位以上の地震時合成角 θ = tan -1 kh = tan -1 0.16 = 9.090 水位以上の受働土圧係数 K = = cos 2 (φ+α-θ) [ sin(φ+δ) sin(φ+β-θ) cosθ cos 2 α cos(α-δ-θ) 1- cos(α-δ-θ) cos(α-β)]2 cos 2 (30.00 + -9.090 ) cos9.090 cos 2 cos( -1-9.090 ) [ 1- = 3.6338 1 sin(30.00 +1 ) sin(30.00 + -9.090 ) cos( -1-9.090 ) cos( - )]2 ただし φ+β-θ<0 のときは sin(φ+β-θ) = 0 とする 土圧作用面の上端土圧 p1= q K = 3.6338 = kn/m 2 水位上面での土圧 p2= K γs H1+p1 = 3.6338 17.000 1.100+ = 67.952 kn/m 2 水位下面での土圧 p3= p2 = 67.952 kn/m 2 土圧作用面の下端土圧 p4= p3 = 67.952 kn/m 2 水位以上の土圧力 P1= 1 2 (p1+p2) H1 = 1 ( + 67.952) 1.100 = 37.374 kn 2 水位以下の土圧力 P2= 1 2 (p3+p4) H2 = 1 ( 67.952+ 67.952) = kn 2 55
土圧力 P = P1+P2 = 37.374+ = 37.374 kn このときの土圧力の水平成分は次のようになる Ph = P cos(α-δ) = 37.374 cos( -1 ) = 36.806 kn [4] 大地震時 1 ( 水位 1) 土圧は物部 岡部の式により求める 仮想地表面までの高さ H = 1.100 m 水位面より上の高さ H1 = 1.100 m 水位面より下の高さ H2 = m 土圧作用面が鉛直面となす角度 α = 土砂の単位体積重量 γs = 17.000 kn/m 3 土砂のせん断抵抗角 φ = 3 地表面が水平面となす角度 β = 壁面摩擦角 δ = 1 水位以上の地震時合成角 θ = tan -1 kh = tan -1 0.20 = 11.310 水位以上の受働土圧係数 K = = cos 2 (φ+α-θ) [ sin(φ+δ) sin(φ+β-θ) cosθ cos 2 α cos(α-δ-θ) 1- cos(α-δ-θ) cos(α-β)]2 cos 2 (30.00 + -11.310 ) cos11.310 cos 2 cos( -1-11.310 ) [ 1- = 3.4995 1 sin(30.00 +1 ) sin(30.00 + -11.310 ) cos( -1-11.310 ) cos( - )]2 ただし φ+β-θ<0 のときは sin(φ+β-θ) = 0 とする 土圧作用面の上端土圧 p1= q K = 3.4995 = kn/m 2 水位上面での土圧 p2= K γs H1+p1 = 3.4995 17.000 1.100+ = 65.441 kn/m 2 水位下面での土圧 p3= p2 = 65.441 kn/m 2 土圧作用面の下端土圧 p4= p3 = 65.441 kn/m 2 56
水位以上の土圧力 P1= 1 2 (p1+p2) H1 = 1 ( + 65.441) 1.100 = 35.993 kn 2 水位以下の土圧力 P2= 1 2 (p3+p4) H2 = 1 ( 65.441+ 65.441) = kn 2 土圧力 P = P1+P2 = 35.993+ = 35.993 kn このときの土圧力の水平成分は次のようになる Ph = P cos(α-δ) = 35.993 cos( -1 ) = 35.446 kn [5] 大地震時 2 ( 水位 1) 土圧は物部 岡部の式により求める 仮想地表面までの高さ H = 1.100 m 水位面より上の高さ H1 = 1.100 m 水位面より下の高さ H2 = m 土圧作用面が鉛直面となす角度 α = 土砂の単位体積重量 γs = 17.000 kn/m 3 土砂のせん断抵抗角 φ = 3 地表面が水平面となす角度 β = 壁面摩擦角 δ = 1 水位以上の地震時合成角 θ = tan -1 kh = tan -1 0.20 = 11.310 水位以上の受働土圧係数 K = = cos 2 (φ+α-θ) [ sin(φ+δ) sin(φ+β-θ) cosθ cos 2 α cos(α-δ-θ) 1- cos(α-δ-θ) cos(α-β)]2 cos 2 (30.00 + -11.310 ) cos11.310 cos 2 cos( -1-11.310 ) [ 1- = 3.4995 1 sin(30.00 +1 ) sin(30.00 + -11.310 ) cos( -1-11.310 ) cos( - )]2 ただし φ+β-θ<0 のときは sin(φ+β-θ) = 0 とする 土圧作用面の上端土圧 p1= q K = 3.4995 = kn/m 2 水位上面での土圧 p2= K γs H1+p1 = 3.4995 17.000 1.100+ = 65.441 kn/m 2 57
水位下面での土圧 p3= p2 = 65.441 kn/m 2 土圧作用面の下端土圧 p4= p3 = 65.441 kn/m 2 水位以上の土圧力 P1= 1 2 (p1+p2) H1 = 1 ( + 65.441) 1.100 = 35.993 kn 2 水位以下の土圧力 P2= 1 2 (p3+p4) H2 = 1 ( 65.441+ 65.441) = kn 2 土圧力 P = P1+P2 = 35.993+ = 35.993 kn このときの土圧力の水平成分は次のようになる Ph = P cos(α-δ) = 35.993 cos( -1 ) = 35.446 kn [6] 衝撃時 ( 水位 2) 土圧はクーロン式により求める 仮想地表面までの高さ H = 1.100 m 水位面より上の高さ H1 = 1.100 m 水位面より下の高さ H2 = m 土圧作用面が鉛直面となす角度 α = 土砂の単位体積重量 γs = 17.000 kn/m 3 土砂のせん断抵抗角 φ = 3 地表面が水平面となす角度 β = 壁面摩擦角 δ = 1 受働土圧係数 K = = cos 2 (φ+α) [ sin(φ+δ) sin(φ+β) cos 2 α cos(α-δ) 1- cos(α-δ) cos(α-β)]2 cos 2 (30.00 + ) cos 2 cos( -1 ) [ 1- = 4.1433 1 sin(30.00 +1 ) sin(30.00 + ) cos( -1 ) cos( - )]2 土圧作用面の上端土圧 p1= q K = 4.1433 = kn/m 2 58
水位面での土圧 p2= K γs H1+p1 = 4.1433 17.000 1.100+ = 77.480 kn/m 2 土圧作用面の下端土圧 p3= p2 = 77.480 kn/m 2 水位以上の土圧力 P1= 1 2 (p1+p2) H1 = 1 ( + 77.480) 1.100 = 42.614 kn 2 水位以下の土圧力 P2= 1 2 (p2+p3) H2 = 1 ( 77.480+ 77.480) = kn 2 土圧力 P = P1+P2 = 42.614+ = 42.614 kn このときの土圧力の水平成分は次のようになる Ph = P cos(α-δ) = 42.614 cos( -1 ) = 41.967 kn [7] 堆積時 ( 水位 2) 土圧はクーロン式により求める 仮想地表面までの高さ H = 1.100 m 水位面より上の高さ H1 = 1.100 m 水位面より下の高さ H2 = m 土圧作用面が鉛直面となす角度 α = 土砂の単位体積重量 γs = 17.000 kn/m 3 土砂のせん断抵抗角 φ = 3 地表面が水平面となす角度 β = 壁面摩擦角 δ = 1 受働土圧係数 K = = cos 2 (φ+α) [ sin(φ+δ) sin(φ+β) cos 2 α cos(α-δ) 1- cos(α-δ) cos(α-β)]2 cos 2 (30.00 + ) cos 2 cos( -1 ) [ 1- = 4.1433 1 sin(30.00 +1 ) sin(30.00 + ) cos( -1 ) cos( - )]2 土圧作用面の上端土圧 p1= q K = 4.1433 = kn/m 2 59
水位面での土圧 p2= K γs H1+p1 = 4.1433 17.000 1.100+ = 77.480 kn/m 2 土圧作用面の下端土圧 p3= p2 = 77.480 kn/m 2 水位以上の土圧力 P1= 1 2 (p1+p2) H1 = 1 ( + 77.480) 1.100 = 42.614 kn 2 水位以下の土圧力 P2= 1 2 (p2+p3) H2 = 1 ( 77.480+ 77.480) = kn 2 土圧力 P = P1+P2 = 42.614+ = 42.614 kn このときの土圧力の水平成分は次のようになる Ph = P cos(α-δ) = 42.614 cos( -1 ) = 41.967 kn 静水圧 P = 1 γw h2 2 Y = h 3 ここに γw: 水の単位重量 (kn/m 3 ), γw=9.800 h: 水位 Y: [1] 常時 ( 水位 1) Fr=1.000 9.800 h P Y 背面 1.000 4.900 0.333 60
[2] 中地震時 1 ( 水位 1) Fr=1.000 9.800 h P Y 背面 1.000 4.900 0.333 [3] 中地震時 2 ( 水位 1) Fr=1.000 9.800 h P Y 背面 1.000 4.900 0.333 [4] 大地震時 1 ( 水位 1) Fr=1.000 9.800 h P Y 背面 1.000 4.900 0.333 61
[5] 大地震時 2 ( 水位 1) Fr=1.000 9.800 h P Y 背面 1.000 4.900 0.333 [6] 衝撃時 ( 水位 2) Fr=1.400 13.720 h P Y 背面 1.400 9.604 0.467 [7] 堆積時 ( 水位 2) Fr=1.400 13.720 h P Y 背面 1.400 9.604 0.467 62
2.6 作用力の集計 (1) フーチング前面での作用力の集計 [1] 常時 ( 水位 1) 項目 鉛直力 Ni 水平力 Hi Xi アーム長 Yi 回転モーメント (kn.m) Mxi= Ni Xi Myi= Hi Yi 自 重 150.026 2.237 335.574 浮 力 -18.620 2.533-47.171 背面静水圧 4.900 0.333 1.633 土 圧 2.633 3.575 3.807 0.467 10.024 1.670 合 計 134.039 8.475 298.428 3.303 [2] 中地震時 1 ( 水位 1) 項目 鉛直力 Ni 水平力 Hi Xi アーム長 Yi 回転モーメント (kn.m) Mxi= Ni Xi Myi= Hi Yi 自 重 150.026 24.004 2.237 1.049 335.574 25.173 浮 力 -18.620 2.533-47.171 背面静水圧 4.900 0.333 1.633 土 圧 2.633 3.575 3.807 0.467 10.024 1.670 合 計 134.039 32.479 298.428 28.476 63
[3] 中地震時 2 ( 水位 1) 項目 鉛直力 Ni 水平力 Hi Xi アーム長 Yi 回転モーメント (kn.m) Mxi= Ni Xi Myi= Hi Yi 自 重 150.026 2.237 335.574 浮 力 -18.620 2.533-47.171 背面静水圧 4.900 0.333 1.633 土 圧 53.980 93.084 3.807 0.467 205.502 43.470 合 計 185.386 97.984 493.906 45.104 [4] 大地震時 1 ( 水位 1) 項目 鉛直力 Ni 水平力 Hi Xi アーム長 Yi 回転モーメント (kn.m) Mxi= Ni Xi Myi= Hi Yi 自 重 150.026 30.005 2.237 1.049 335.574 31.466 浮 力 -18.620 2.533-47.171 背面静水圧 4.900 0.333 1.633 土 圧 2.633 3.575 3.807 0.467 10.024 1.670 合 計 134.039 38.480 298.428 34.769 64
[5] 大地震時 2 ( 水位 1) 項目 鉛直力 Ni 水平力 Hi Xi アーム長 Yi 回転モーメント (kn.m) Mxi= Ni Xi Myi= Hi Yi 自 重 150.026 2.237 335.574 浮 力 -18.620 2.533-47.171 背面静水圧 4.900 0.333 1.633 土 圧 89.129 153.693 3.807 0.467 339.314 71.775 合 計 220.535 158.593 627.718 73.408 [6] 衝撃時 ( 水位 2) 項目 鉛直力 Ni 水平力 Hi Xi アーム長 Yi 回転モーメント (kn.m) Mxi= Ni Xi Myi= Hi Yi 自 重 150.026 2.237 335.574 浮 力 -26.068 2.533-66.039 背面静水圧 9.604 0.467 4.482 土 圧 1.863 2.530 3.807 0.467 7.092 1.182 衝撃力 100.041 1.900 190.078 合 計 125.821 112.175 276.628 195.741 65
[7] 堆積時 ( 水位 2) 項目 鉛直力 Ni 水平力 Hi Xi アーム長 Yi 回転モーメント (kn.m) Mxi= Ni Xi Myi= Hi Yi 自 重 150.026 2.237 335.574 浮 力 -26.068 2.533-66.039 背面静水圧 9.604 0.467 4.482 土 圧 18.618 29.118 3.682 1.217 68.550 35.451 合 計 142.576 38.722 338.086 39.933 荷重状態 ( 水位 ) No Ho Mo (kn.m) 常時 ( 水位 1) 134.039 8.475 295.125 中地震時 1( 水位 1) 134.039 32.479 269.952 中地震時 2( 水位 1) 185.386 97.984 448.802 大地震時 1( 水位 1) 134.039 38.480 263.659 大地震時 2( 水位 1) 220.535 158.593 554.310 衝撃時 ( 水位 2) 125.821 112.175 80.887 堆積時 ( 水位 2) 142.576 38.722 298.153 (2) フーチング中心での作用力の集計 鉛直力 :N c = N o 水平力 :H c = H o 回転モーメント :M c = N o B j/2.0-m o (kn.m) ここに フーチング土圧方向幅 :B j = 3.800 単位幅当り 荷重状態 ( 水位 ) Nc Hc Mc (kn.m) 常時 ( 水位 1) 134.039 8.475-40.450 中地震時 1( 水位 1) 134.039 32.479-15.277 66
単位幅当り 荷重状態 ( 水位 ) Nc Hc Mc (kn.m) 中地震時 2( 水位 1) 185.386 97.984-96.568 大地震時 1( 水位 1) 134.039 38.480-8.984 大地震時 2( 水位 1) 220.535 158.593-135.293 衝撃時 ( 水位 2) 125.821 112.175 158.174 堆積時 ( 水位 2) 142.576 38.722-27.258 全幅 (1m) 当り 荷重状態 ( 水位 ) Nc Hc Mc (kn.m) 常時 ( 水位 1) 1340.394 84.750-404.498 中地震時 1( 水位 1) 1340.394 324.787-152.770 中地震時 2( 水位 1) 1853.864 979.840-965.678 大地震時 1( 水位 1) 1340.394 384.799-89.840 大地震時 2( 水位 1) 2205.354 1585.930-1352.926 衝撃時 ( 水位 2) 1258.214 1121.749 1581.739 堆積時 ( 水位 2) 1425.765 387.217-272.577 67
2.7 安定計算結果 2.7.1 転倒に対する安定 (1) 合力作用点及び偏心量の算出 ここに d = ΣMr-ΣMt ΣV d : つま先から合力の作用点までの距離 ΣMr: つま先回りの抵抗モーメント (kn.m) ΣMt: つま先回りの転倒モーメント (kn.m) ΣV : 底版下面における全鉛直荷重 e = B 2 -d ここに e : 合力の作用点の底版中央からの偏心距離 B : 底版幅, B = 3.800 e a= B/n ここに e a: 許容偏心距離 n : 安全率 荷重状態 ( 水位 ) ΣMr (kn.m) ΣMt (kn.m) ΣV d e ea 常時 ( 水位 1) 298.428 3.303 134.039 2.202 0.302 0.633 中地震時 1( 水位 1) 298.428 28.476 134.039 2.014 0.114 1.267 中地震時 2( 水位 1) 493.906 45.104 185.386 2.421 0.521 1.267 大地震時 1( 水位 1) 298.428 34.769 134.039 1.967 0.067 1.900 大地震時 2( 水位 1) 627.718 73.408 220.535 2.513 0.613 1.900 衝撃時 ( 水位 2) 276.628 195.741 125.821 0.643 1.257 1.267 堆積時 ( 水位 2) 338.086 39.933 142.576 2.091 0.191 1.267 68
(2) 安全率の算出 ここに F = Mr Mo = ΣV x0-σh y0 P AH y A-P AV x A Mr : 抵抗モーメント Mo : 転倒モーメント ΣV: 土圧の鉛直成分を除いた鉛直力の合計 x 0 : 土圧の鉛直成分を除いた鉛直力の合計の ΣH: 土圧の水平成分を除いた水平力の合計 y 0 : 土圧の水平成分を除いた水平力の合計の P AH : 土圧の水平成分 y A : 土圧の水平成分の P AV : 土圧の鉛直成分 x A : 土圧の鉛直成分の 荷重状態 ( 水位 ) ΣV x0 (kn.m) ΣH y0 (kn.m) PAH ya (kn.m) PAV xa (kn.m) 常時 ( 水位 1) 288.404 1.633 1.670 10.024 中地震時 1( 水位 1) 288.404 26.806 1.670 10.024 中地震時 2( 水位 1) 288.404 1.633 43.470 205.502 大地震時 1( 水位 1) 288.404 33.099 1.670 10.024 大地震時 2( 水位 1) 288.404 1.633 71.775 339.314 衝撃時 ( 水位 2) 269.535 194.560 1.182 7.092 堆積時 ( 水位 2) 269.535 4.482 35.451 68.550 荷重状態 ( 水位 ) Mr (kn.m) Mo (kn.m) F = Mr/Mo 安全率 許容値 常時 ( 水位 1) 286.770-8.354 34.326 1.500 中地震時 1( 水位 1) 261.597-8.354 31.313 1.200 中地震時 2( 水位 1) 286.770-162.032 1.770 1.200 大地震時 1( 水位 1) 255.305-8.354 30.560 1.000 大地震時 2( 水位 1) 286.770-267.539 1.072 1.000 衝撃時 ( 水位 2) 74.976-5.911 12.684 1.000 堆積時 ( 水位 2) 265.054-33.099 8.008 1.200 69
2.7.2 滑動に対する安定 F s= ここに RV μ+cb B+α Pp R H R V: 底版下面における全鉛直荷重 R H: 底版下面における全水平荷重 μ: 底版と支持地盤の間の摩擦係数, μ=0.600 C B : 底版と支持地盤の間の付着力 (kn/m 2 ), C B = B : 底版幅, B = 3.800 α: 受働土圧 Ppの有効率 Pp: 受働土圧合力の水平成分 荷重状態 ( 水位 ) 鉛直荷重 RV 水平荷重 RH 受働土圧 Pp 有効率 α 安全率必要安全率 Fs Fsa 常時 ( 水位 1) 134.039 8.475 9.490 1.500 中地震時 1( 水位 1) 134.039 32.479 36.806 1.000 3.609 1.200 中地震時 2( 水位 1) 185.386 97.984 36.806 1.000 1.511 1.200 大地震時 1( 水位 1) 134.039 38.480 35.446 1.000 3.011 1.000 大地震時 2( 水位 1) 220.535 158.593 35.446 1.000 1.058 1.000 衝撃時 ( 水位 2) 125.821 112.175 41.967 1.000 1.047 1.000 堆積時 ( 水位 2) 142.576 38.722 41.967 1.000 3.293 1.200 2.7.3 支持に対する照査 許容支持力の計算 荷重状態 ( 水位 ) 深さ Df 単位重量 (kn/m 3 ) γ1 γ2 常時 ( 水位 1) 1.400 17.000 17.000 中地震時 1( 水位 1) 1.400 17.000 17.000 中地震時 2( 水位 1) 1.400 17.000 17.000 大地震時 1( 水位 1) 1.400 17.000 17.000 大地震時 2( 水位 1) 1.400 17.000 17.000 衝撃時 ( 水位 2) 1.400 17.000 17.000 堆積時 ( 水位 2) 1.400 17.000 17.000 70
ぎょうせい 宅地防災マニュアルの解説改訂版平成 13 年 6 月より 長期許容支持力度 ( 常時 ) q 1 a= (α c Nc+β γ1 B Nγ+γ2 Df Nq) 3 短期許容支持力度 ( 地震時 ) qa= 2 3( α c Nc+β γ1 B Nγ+ 1 γ2 Df 2 Nq) ここに q a : 許容支持力度 (kn/m 2 ) c : 基礎荷重面下にある地盤の粘着力 (kn/m 2 ),c = γ 1 : 基礎荷重面下にある地盤の単位重量 (kn/m 3 ) ( 地下水位下にある部分は水中単位重量を用いる ) γ 2 : 基礎荷重面より上方にある地盤の単位重量 (kn/m 3 ) ( 地下水位下にある部分は水中単位重量を用いる ) α,β: 形状係数,α = 1.000,β = 0.500 N c,n q,n γ: 内部摩擦角 φより求めた支持力係数で下表による φ 0 5 10 15 20 25 28 32 36 40 以上 Nc 5.3 5.3 5.3 6.5 7.9 9.9 11.4 20.9 42.2 95.7 Nq 3.0 3.4 3.9 4.7 5.9 7.6 9.1 16.1 33.6 83.2 Nγ 0 0 0 1.2 2.0 3.3 4.4 10.6 30.5 114.0 N c = 20.900,N q = 16.100,N r = 10.600 φ: 地盤の内部摩擦角 ( 度 ),φ = 32.00 D f : 基礎に近接した最低地盤面から基礎荷重面までの深さ B : 基礎幅,B = 3.800 L : 奥行幅,L = 1 荷重状態 ( 水位 ) 常時 ( 水位 1) 中地震時 1( 水位 1) 中地震時 2( 水位 1) 大地震時 1( 水位 1) 大地震時 2( 水位 1) 衝撃時 ( 水位 2) 堆積時 ( 水位 2) 許容支持力度 qa (kn/m 2 ) 241.853 355.980 355.980 355.980 355.980 241.853 241.853 地盤反力度の計算 71
1) 合力作用点が底版中央の底版幅 1/3( ミドルサード ) の中にある場合 q1 = ΣV B ( 6e 1+ B ) q2 = ΣV B ( 6e 1- B ) 2) 合力作用点が底版中央の底版幅 2/3の中にある場合 2ΣV q 1 = 3 (B/2-e) 3) 合力作用点が底版中にあり かつ底版中央の底版幅 2/3 の外にある場合 q 1 = 4ΣV B ここに ΣV : 底版下面に作用する全鉛直荷重 B : 底版幅, B = 3.800 e : 偏心量 [1] 常時 ( 水位 1) 地盤反力の作用幅 3.800 地盤反力の形状 台形 地盤反力度 (kn/m 2 ) qmin qmax 許容値 18.466 52.081 241.853 2.202-0.302 1.900 52.081 18.466 [2] 中地震時 1( 水位 1) 地盤反力の作用幅 3.800 地盤反力の形状 台形 地盤反力度 (kn/m 2 ) qmin qmax 許容値 28.926 41.621 355.980 2.014-0.114 1.900 41.621 28.926 72
[3] 中地震時 2( 水位 1) 地盤反力の作用幅 3.800 地盤反力の形状 台形 地盤反力度 (kn/m 2 ) qmin qmax 許容値 8.661 88.911 355.980 2.421-0.521 1.900 88.911 8.661 [4] 大地震時 1( 水位 1) 地盤反力の作用幅 3.800 地盤反力の形状 台形 地盤反力度 (kn/m 2 ) qmin qmax 許容値 31.541 39.006 355.980 1.967-0.067 1.900 39.006 31.541 [5] 大地震時 2( 水位 1) 地盤反力の作用幅 3.800 地盤反力の形状 台形 地盤反力度 (kn/m 2 ) qmin qmax 許容値 1.820 114.251 355.980 2.513-0.613 1.900 114.251 1.820 73
[6] 衝撃時 ( 水位 2) 地盤反力の作用幅 1.929 地盤反力の形状 三角形 地盤反力度 (kn/m 2 ) qmin qmax 許容値 130.452 241.853 0.643 1.257 1.900 130.452 [7] 堆積時 ( 水位 2) 地盤反力の作用幅 3.800 地盤反力の形状 台形 地盤反力度 (kn/m 2 ) qmin qmax 許容値 26.194 48.846 241.853 2.091-0.191 1.900 48.846 26.194 74
2.7.4 フーチング厚さの照査 (1)β λ による判定 β λ 1.0 ここに β = 4 3 k V E h 3 (m-1 ) k V : 鉛直方向地盤反力係数 (kn/m 3 ) -3/4 kv = kvo ( 0.3) BV b b B k VO: 直径 30cm の剛体円板による平板載荷試験の値に相当する鉛直方向 地盤反力係数 (kn/m 3 ) k VO = 1 0.3 αeo B V : 基礎に換算載荷幅 B V = A V = L B = 6.164 αeo : 設計の対象とする位置の変形係数 (kn/m 2 ) A V : 鉛直方向の換算載荷幅 (m 2 ) B : フ-チングの幅,B = 3.800 L : フ-チングの奥行き,L = 1 E : フ-チングのヤング係数 (kn/m 2 ),E = 2.50 10 7 h : フ-チングの厚さ,h = 0.500 λ : フ-チングの換算突出長,λ = 1.900 λ = b(b は上図の長い方 ) ただし b B/2 ならば b = B/2 荷重状態 変形係数 αeo(kn/m 2 ) 鉛直方向地盤反力係数 kvo(kn/m 2 ) kv(kn/m 2 ) β (m -1 ) β λ 常時 8400 28000 29012.164 0.408520 0.776 地震時 16800 56000 58024.328 0.485814 0.923 (2) フーチング厚さの上限値 ( 土圧方向幅 - 竪壁の厚さ )/n による判定 FH 1 FH 2 ここに FH 1 : フ-チングの厚さ,FH 1 = 0.500 FH 2 : 剛体であると判定する厚さ,FH 2 = 2.300/5.000 = 0.460 75
(3) 照査結果 (1)β λ による判定 (2) フーチング厚さの上限値による判定 総合判定 フーチングは剛体と見なせる フーチングは剛体と見なせる (1) または (2) を満足しているのでフーチングは剛体として設計してよい 76
(4) 鉄筋コンクリート断面計算 1. 擁壁の RC 断面計算 本擁壁は RC 構造であるが 竪壁については形状より重力方式 ( 無筋 ) でも構造上安定するため 竪壁は無筋コンクリートで断面照査する ただし ひび割れ対策のため鉄筋は配置するため 表記は RC とした 擁壁記号 無筋コンクリート断面計算 擁壁工指針 により断面計算を行う RC 断面計算 鉄筋コンクリート構造計算基準 により RC 断面計算を行う 竪壁 ( 無筋 ) 底版 ( つま先 )(RC) 待受け擁壁 応力計算 : 応力計算 : PAGE=78~96 PAGE=96~109 材料定数 無筋コンクリート断面計算 : RC 断面計算 : PAGE=110 PAGE=111~115 鉄筋コンクリート材料定数 鉄筋材料定数 PAGE= 省略 PAGE= 省略 2. 鉄筋の構造細目チェック チェック項目 2 配力筋の重ね継手長さ 3 鉄筋のあき 4 軸方向筋の定着長さ PAGE= 省略 3. 鉄筋コンクリートのひび割れの検討について 鉄筋コンクリート構造物の構造上の検討にあたっては ひび割れの検討は 基礎指針 P353 では使用限界 ( 長期 ) 及び損傷限界 ( 短期 ) について確認することになっている しかし 基準及び指針等 (RC 基準 P14~38) では ひび割れに対する検討計算方法が示されていない このため 本構造計算は 道路土工擁壁工指針 道路橋示方書 Ⅳ 下部構造編 コンクリート標準示方書 2010( 土木学会 ) に準じて ひび割れに対する検討を行う 照査方法は コンクリートに発生するひび割れについて コンクリート表面におけるひび割れ幅が 鋼材の腐食に対するひび割れ幅の限界値以下であることを確認する 具体的には コンクリート標準示方書 の解説部分を以下に示す 1ひび割れに対する検討は 基本的に ひび割れ幅に対する照査 P144 で行う 2 鋼材腐食によるひび割れ幅の限界値は 以下の使用性の照査による 使用性の照査 ( ひび割れ外観に対する照査 P220) 部材に作用する鉄筋応力度 100(N/mm2)( 土中部材など ) 以下の場合はひび割れに対する検討を省略出来る 以外の場合は 以下の検討を行う 曲げひび割れ幅の設計応答値 wd 構造物係数 γi 曲げひび割れ幅の設計限界値 wd せん断ひび割れ設計せん断耐力 Vcdの70% 作用せん断力 V(Q) の場合せん断ひび割れに対する照査は省略出来る (P220) 3 中性化に対する検討は 必要に応じて行う 4 塩害に対する検討は 必要に応じて行う 5 凍害に対する検討は 必要に応じて行う 77
1 竪壁の設計 1.1 竪壁基部の設計 1.1.1 水位を考慮しないブロックデータ (1) ブロック割り 2 1 3 5 4 6 (2) 体積 重心 区分 計算式幅 高さ 奥行 体積 Vi(m 3 ) 重心位置 Xi Yi Vi Xi Vi Yi 備考 1 2 3 4 5 6 1/2 0.600 3.000 1.000 0.300 3.000 1.000 1/2 0.600 3.000 1.000 0.540 0.450 1.000-1/2 0.540 0.450 1.000-1/2 0.090 0.450 1.000 0.900 0.900 0.900 0.243-0.122-0.020 0.850 1.200 1.550 0.270 0.180 0.510 1.000 1.500 1.000 0.225 0.300 0.150 0.765 1.080 1.395 0.066-0.022-0.010 0.900 1.350 0.900 0.055-0.036-0.003 Σ 2.801 3.273 3.165 重心 XG = Σ(Vi Xi)/ΣVi = 3.273/ 2.801 = 1.169 YG = Σ(Vi Yi)/ΣVi = 3.165/ 2.801 = 1.130 1.1.2 躯体自重, 任意荷重 (1) 躯体自重 [1] 常時 衝撃時 堆積時 位置 躯体 ( 鉄筋 ) W = γ V 24.500 2.801 = 68.629 X 0.031 [2] 中地震時 1 X = Xc-XG = 1.200-1.169 = 0.031 m ここに Xc : 設計断面位置での竪壁前面から設計断面中心までの水平距離 位置 躯体 ( 鉄筋 ) W = γ V 24.500 2.801 = 68.629 X 0.031 78
位置 躯体 ( 鉄筋 ) H = W kh 68.629 0.160 = 10.981 Y 1.130 [3] 中地震時 2 X = Xc-XG = 1.200-1.169 = 0.031 m ここに Xc : 設計断面位置での竪壁前面から設計断面中心までの水平距離 位置 躯体 ( 鉄筋 ) W = γ V 24.500 2.801 = 68.629 X 0.031 [4] 大地震時 1 X = Xc-XG = 1.200-1.169 = 0.031 m ここに Xc : 設計断面位置での竪壁前面から設計断面中心までの水平距離 位置 躯体 ( 鉄筋 ) W = γ V 24.500 2.801 = 68.629 X 0.031 位置 躯体 ( 鉄筋 ) H = W kh 68.629 0.200 = 13.726 Y 1.130 [5] 大地震時 2 X = Xc-XG = 1.200-1.169 = 0.031 m ここに Xc : 設計断面位置での竪壁前面から設計断面中心までの水平距離 位置 躯体 ( 鉄筋 ) W = γ V 24.500 2.801 = 68.629 X 0.031 X = Xc-XG = 1.200-1.169 = 0.031 m ここに Xc : 設計断面位置での竪壁前面から設計断面中心までの水平距離 79
1.1.3 崩壊土による移動の力 (1) 移動の力 土砂災害防止に関する基礎調査の手引き より算出する F sm = ρ mgh sm[{ bu a = ここに 2 (σ-1)c+1 fb a ( 1-exp ( b u = cosθ u{ tanθu - (σ-1)c (σ-1)c+1 tanφ } b d = cosθ d{ tanθd - (σ-1)c -2aH hsmsinθu ) ) cos2 (θ u-θ d) } exp ( -2aX hsm ) (σ-1)c+1 tanφ } = -0.048 + bd a ( 1-exp ( -2aX hsm ))] Fsm: 急傾斜地の移動に伴う土石等の移動により建築物の地上部分に想定される力の 大きさ (kn/m 2 ), 但し Fsm 0.0 bu, bd:b の定義式に含まれる θ に θu, θd をそれぞれ代入した値 X: 急傾斜地の下端からの水平距離, X = 3.237 H: 急傾斜地の高さ hsm: 急傾斜地の崩壊に伴う土石等の移動の高さ θ: 傾斜度 ( 度 ) θu: 急傾斜地の傾斜度 ( 度 ) θd: 当該急傾斜地の下端からの平坦の傾斜度 ( 度 ), θd = 9.000 注 ) 建築物は通常敷地を平坦に造成して建築するのが普通であることから 原則 として θd=0 とする ( ただし 傾斜度を有したまま建築することが明らかと判断 される場合には その傾斜度を用いて計算するものとする ) ρm: 土石等の密度 (t/m 3 ), ρm = 1.800 参考値 ( 流速 V) σ: 急傾斜地の崩壊に伴う土石等の比重 (t/m 3 ), σ = 2.600 c: 急傾斜地の崩壊に伴う土石等の容積濃度, c = 0.500 fb: 急傾斜地の崩壊に伴う土石等の流体抵抗係数 φ: 急傾斜地の崩壊に伴う土石等の内部摩擦角 ( 度 ), φ = 25.000 F sm = ρ m V 2 より V = [1] 衝撃時 F sm ρm 地点 標高差 y 水平距離 L 勾配 θu( 度 ) 移動高さ hsm bu 移動速度 V(m/s) Fsm (kn/m 2 ) 1 1.000-0.207 7.903 2 1.176 1.388 40.273 1.000 0.488 2.704 13.161 3 3.199 4.469 35.596 1.000 0.414 4.782 41.154 4 7.109 5.669 51.430 1.000 0.653 6.229 69.832 5 9.618 8.394 48.888 1.000 0.617 7.187 92.967 6 11.814 13.120 42.002 1.000 0.515 8.000 115.210 7 13.922 16.507 40.144 1.000 0.486 8.404 127.124 8 15.057 21.804 34.627 1.000 0.398 8.408 127.249 80
地点 標高差 y 水平距離 L 勾配 θu( 度 ) 移動高さ hsm bu 移動速度 V(m/s) Fsm (kn/m 2 ) 9 18.560 24.300 37.372 1.000 0.442 8.930 143.531 10 19.768 30.963 32.556 1.000 0.363 8.694 136.062 11 20.305 32.493 32.001 1.000 0.354 8.672 135.358 fb = 0.025, a = 0.028 移動の力 Fsm は 最大値 143.531( 地点 9) を採用する (2) 衝撃力 F = α F sm FH = F h sm ここに F : 待ち受け擁壁に作用する衝撃力 (kn/m 2 ) FH : 壁背面に作用する水平力,FH=F hsm α : 待ち受け擁壁における衝撃力緩和係数 [1] 衝撃時 100.041 α Fsm (kn/m 2 ) F (kn/m 2 ) hsm FH Y 0.697 143.531 100.041 1.000 100.041 1.400 1.1.4 土圧 水圧 W α δ P ω R φ [1] 常時 ( 水位 1) 中地震時 1 ( 水位 1) 大地震時 1 ( 水位 1) 土圧は試行くさび法により求める 81
仮想背面の位置 ( 断面中心からの距離 ) xp = 0.750 m yp = m 仮想背面の高さ H = 0.900 m 土圧作用面が鉛直面となす角度 α = 11.310 背面土砂の単位体積重量 γs = 17.000 kn/m 3 背面土砂の飽和単位体積重量 γsat = 18.000 kn/m 3 水の単位体積重量 γw = 9.800 kn/m 3 背面土砂の水中単位体積重量 γsat-γw = 8.200 kn/m 3 背面土砂の内部摩擦角 φ = 37.600 壁面摩擦角 δ = 2/3φ = 25.067 すべり角の変化範囲 ωi = 10.00 ~ 80.00 すべり角 (ω) に対する土砂重量 (W), 土圧力 (P) 水位 hw = 1.000 m すべり角 ω( ) 土砂重量 W 水位以上水位以下上載荷重合計 土圧力 P 61.00 4.271 0.773 5.044 2.056 62.00 4.120 0.750 4.870 2.057 63.00 3.974 0.727 4.701 2.054 土圧力が最大となるのは ω = 62.00 のとき P = 2.057 kn である 土圧力 W sin(ω-φ) P = cos(ω-φ-α-δ) 4.870 sin(62.00-37.60 ) = cos(62.00-37.60-11.310-25.067 ) = 2.057 kn このときの土圧力の水平成分 鉛直成分 は次のようになる 水平成分 鉛直成分 Ph = P cos(α+δ) = 2.057 cos(11.310 +25.067 ) = 1.656 kn Pv = P sin(α+δ) = 2.057 sin(11.310 +25.067 ) = 1.220 kn Ho = H 3 = 0.900 3 = 0.300 m x = Ho tanα-xp = 0.300 tan11.310-0.750 = -0.690 m y = yp+ho = +0.300 = 0.300 m 82
土圧図 1.220 1.656 [2] 中地震時 2 ( 水位 1) 土圧は地震時慣性力を考慮した試行くさび法により求める 仮想背面の位置 ( 断面中心からの距離 ) 仮想背面の高さ xp = 0.750 m yp = m H = 0.900 m 土圧作用面が鉛直面となす角度 α = 11.310 背面土砂の単位体積重量 γs = 17.000 kn/m 3 背面土砂の飽和単位体積重量 γsat = 18.000 kn/m 3 水の単位体積重量 γw = 9.800 kn/m 3 背面土砂の水中単位体積重量 γsat-γw = 8.200 kn/m 3 背面土砂の内部摩擦角 φ = 37.600 壁面摩擦角 δ = 1/2φ = 18.800 地震時合成角 ( 水位以下に見かけ震度を用いる ) kh(wu+wq)+kh' WL -1 θ = tan WU+WL+Wq kh' = 0.16 (6.082+)+0.35 1.035-1 = tan 6.082+1.035+ = 10.627 γsat γsat-γw kh = 18.000 0.16 = 0.35 18.000-9.800 すべり角の変化範囲 ωi = 10.00 ~ 80.00 すべり角 (ω) に対する土砂重量 (W), 土圧力 (P) 水位 hw = 1.000 m すべり角 ω( ) 土砂重量 W 水位以上水位以下上載荷重合計 土圧力 P 50.00 6.304 1.065 7.369 3.077 51.00 6.082 1.035 7.117 3.078 52.00 5.869 1.006 6.875 3.075 83