3次元鋼管矢板基礎の設計計算(R7／H29道示対応) Ver.5

• 材料非線形性を考慮した立体骨組解析により鋼管矢板基礎の挙動の解析を行います。
• 通常の鋼管矢板井筒基礎の他、連結鋼管矢板工法の検討を行うことが可能です。
• 継手の剛度、耐力を適切に定義することにより、従来のP-P型継手だけでなく、H-H型継手の検討を行うことができます。
• 弊社製品「 基礎の設計・3D配筋」と同等の簡易な入力により、立体骨組解析結果を得られます。
• レベル1地震時の安定計算において、地盤の非線形性を考慮した3次元解析に対応しています。

▲平面形状（左から円形、小判形、矩形。矩形は連結鋼管矢板工法の例）

▲サポート範囲

常時、暴風時およびレベル1地震時の安定計算（許容変位、許容支持力の照査,地盤の非線形性を考慮した3次元解析）、鋼管矢板の応力度照査、レベル2地震時の基礎の耐力照査および応答塑性率の照査を行うことが可能で、いずれも立体骨組解析により求めた結果を用いて照査します。

また、立体骨組解析により求めた反力を用いて、頂版の設計、頂版と鋼管矢板との接合部の設計等の部材計算を行います。その他、施工時の仮締切り計算、固有周期算定用の地盤バネ定数等の算出が可能で、いずれも成果品として使用可能な詳細な計算書の出力を行います。

基礎本体の計算

• 設計地盤面：常時、地震時ごとに設定可能。
• 鋼管杭、連結鋼管矢板：外周矢板、隔壁矢板、中打ち単独杭ごとに、鋼管径、断面変化（板厚、材質）を指定可能。
• 地盤バネ：基礎前面の水平／鉛直方向地盤反力係数、基礎側面の水平／鉛直方向地盤反力係数、及び底面バネ値を計算。
• 地盤耐力：基礎前面、周面地盤の地盤反力度の上限値を計算。使用値の修正可能。
• 許容支持力：打込み工法の他に中掘り工法（最終打撃方式、セメントミルク噴出攪拌方式、コンクリート打席方式）、プレボーリング方式にも対応。負の周面摩擦力に対する検討可能。
• 設計荷重：上載土、頂版、中詰めコンクリートの各重量を算出し、入力された脚柱下端作用力とを集計、頂版下面における設計荷重を計算。荷重ケース数は10ケースまでとし、各ケースごとに地盤バネと支持力の取扱い（常時扱い／地震時扱い）を指定可能。
• 断面力、安定計算：立体骨組み解析による変位、傾斜角、断面力を指定された深さ方向のピッチごとに計算。同時に外壁、隔壁鋼管矢板、中打ち単独杭の応力度の算出に対応。外壁鋼管矢板1本当たり（連結鋼管矢板基礎のとき1セットあたり）の最大・最小鉛直反力を算出し、許容支持力を照査に対応。
• レベル2地震時照査：地震時保有水平耐力法によるレベル2地震時照査が可能。通常の設計水平震度による照査の他、流動化の影響を考慮した照査可能。

仮締切りの計算

• 支点バネ値、地盤バネ値：支保工バネ定数、底盤コンクリートバネ定数を計算。水平方向地盤反力係数は本体計算の常時の換算載荷幅を用いて計算。使用値の修正可能。
• 断面力の計算：各施工ステップごとに有効主働・受働側圧を求め、弾塑性解析により深さ方向のピッチごとに計算。着目点ごとに鋼管矢板の応力度を算出。指定されたステップ番号における応力度を残留応力度として、後述する合成応力度を算出。
• 支保工の検討：断面力の計算で算出された支保工反力を用いて、腹起し、切梁、火打ち梁の検討が可能。
• 根入れ長の検討：仮締切り壁として安定計算を行い、必要根入れ兆を計算。ボイリングによる必要根入れ長も同時に計算可能。
• 合成応力度：基礎本体の計算で算出した完成形の応力度と仮締切りの計算で算出した残留応力度を合成して応力度の照査に対応。

部材設計

• 頂版の計算：片持ち梁または2方向スラブとして断面力を算出し、応力度照査を行います。レベル2地震時照査に対応。
• 頂版と連結鋼管矢板との結合部：プレートブラケット方式、差し筋方式、鉄筋スタッド方式から選択された方式について計算を行います。レベル2地震時照査に対応。
• 杭頭結合部の計算：杭頭を頂版内に埋め込ませて結合する場合について、「道路橋示方書・同解説IV下部構造編」に記載されている方法A、方法Bの2通りの計算が可能。（隔壁、及び中打ち単独杭）部材計算は、本体データの連動処理及び単独での計算が可能。ただし、頂版の計算のレベル2地震時照査は本体データとの連動が必要。

基礎バネ

• 固有周期算定用の地盤バネ定数の算定機能をサポート。

道示モデル

基礎側面の水平方向せん断地盤抵抗は基礎前面に含めて考えます。また、基礎前面、側面の鉛直方向せん断地盤抵抗は、許容支持力に含めて考えるため、計算モデルに考慮しません。よって、考慮する地盤バネは基礎前面の水平方向地盤抵抗及び基礎底面の鉛直、水平せん断地盤抵抗のみとなります。

地盤の非線形性は、道示に規定されるひずみ依存性を考慮した計算を行います。ひずみ依存性とは、仮定した水平変位と3次元モデルの解析結果の水平変位がほぼ一致する（誤差1%未満）まで水平方向地盤反力係数を補正しながら繰り返し計算を行うことにより地盤の非線形性を考慮する方法です。

詳細モデル

工学的により厳密な解析を行うことを目的としたモデルです。レベル2地震時と同様、6種類の地盤抵抗を考慮し、基礎周面の地盤抵抗をバイリニアモデルとしてモデル化することにより地盤の非線形性を考慮します。鉛直方向せん断地盤抵抗を考慮したモデル化を行うことから、許容支持力に周面摩擦力は考慮しません。