IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 清水建設株式会社の特許一覧

<>
  • 特許-地中連続壁の終局せん断耐力算定方法 図1
  • 特許-地中連続壁の終局せん断耐力算定方法 図2
  • 特許-地中連続壁の終局せん断耐力算定方法 図3
  • 特許-地中連続壁の終局せん断耐力算定方法 図4
  • 特許-地中連続壁の終局せん断耐力算定方法 図5
  • 特許-地中連続壁の終局せん断耐力算定方法 図6
  • 特許-地中連続壁の終局せん断耐力算定方法 図7
  • 特許-地中連続壁の終局せん断耐力算定方法 図8
  • 特許-地中連続壁の終局せん断耐力算定方法 図9
  • 特許-地中連続壁の終局せん断耐力算定方法 図10
  • 特許-地中連続壁の終局せん断耐力算定方法 図11
  • 特許-地中連続壁の終局せん断耐力算定方法 図12
  • 特許-地中連続壁の終局せん断耐力算定方法 図13
  • 特許-地中連続壁の終局せん断耐力算定方法 図14
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-17
(45)【発行日】2024-10-25
(54)【発明の名称】地中連続壁の終局せん断耐力算定方法
(51)【国際特許分類】
   E02D 5/20 20060101AFI20241018BHJP
【FI】
E02D5/20 103
E02D5/20 102
【請求項の数】 2
(21)【出願番号】P 2021086826
(22)【出願日】2021-05-24
(65)【公開番号】P2022179976
(43)【公開日】2022-12-06
【審査請求日】2024-03-08
(73)【特許権者】
【識別番号】000002299
【氏名又は名称】清水建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100161506
【弁理士】
【氏名又は名称】川渕 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(72)【発明者】
【氏名】金本 清臣
【審査官】荒井 良子
(56)【参考文献】
【文献】特開2020-172823(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
E02D 5/20
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
先行して施工される先行エレメントと、前記先行エレメントの後に施工される後行エレメントと、が地盤に隣接して構築される地中連続壁の終局せん断耐力算定方法であって、
前記先行エレメントと前記後行エレメントとを接合する鉛直継手部は、前記先行エレメントのコンクリート部における前記後行エレメント側の端部に沿って、壁高さ方向全体にわたって設けられる波形鋼板を有し、
前記波形鋼板は、前記先行エレメント側の面が前記先行エレメントのコンクリート部と定着し、前記後行エレメント側の面が前記後行エレメントのコンクリート部と定着し、
前記地中連続壁の終局せん断耐力は、下記の式(1)で算定する地中連続壁の終局せん断耐力算定方法。
Q=0.1FcBL・・・(1)
Q :地中連続壁の終局せん断耐力
Fc:コンクリートの設計基準強度(N/mm
B :地中連続壁の厚さ寸法(mm)
L :地中連続壁の高さ寸法(mm)
【請求項2】
前記コンクリートの設計基準強度は、18N/mm以上80N/mm以下である請求項1に記載の地中連続壁の終局せん断耐力算定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鉛直継手部に波形鋼板を用いた地中連続壁の終局せん断耐力算定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
バケット式もしくは回転水平多軸式の掘削機により鉄筋コンクリート製の地中連続壁を構築する地中連続壁の施工方法が知られている。このような地中連続壁の施工方法として、地中に間隔をあけて先行エレメントを設け、先行して設けられた先行エレメントの間に後行エレメントを先行エレメントと連結させて設けて地中連続壁を構築する方法がある。
【0003】
隣接する先行エレメントと後行エレメントとの鉛直継手部の構造には、鉛直継手部に仕切り板を設け、先行エレメントの横筋と後行エレメントの横筋とを重ね継手として剛接合する構造や、鉛直継手部に仕切り板の有無の種別はあるが、鉛直継手部に横筋を通さず、応力伝達(接合耐力)を期待しない構造がある。また、鉛直継手部の構造として、鉛直継手部に横筋は通さないが、鉛直継手部材として上下方向に波形が連なる波形鋼板を設け、波形鋼板がシヤーキーとなる半剛接合の構造も知られている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2020-169487号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
地中連続壁の設計に際しては、これまで許容応力度設計を踏襲してきたが、昨今、地中連続壁にも2次設計が求められている。
【0006】
そこで、本発明は、地中連続壁の2次設計が可能となる地中連続壁の終局せん断耐力算定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため、本発明に係る地中連続壁の終局せん断耐力算定方法は、先行して施工される先行エレメントと、前記先行エレメントの後に施工される後行エレメントと、が地盤に隣接して構築される地中連続壁の終局せん断耐力算定方法であって、前記先行エレメントと前記後行エレメントとを接合する鉛直継手部は、前記先行エレメントのコンクリート部における前記後行エレメント側の端部に沿って、壁高さ方向全体にわたって設けられる波形鋼板を有し、前記波形鋼板は、前記先行エレメント側の面が前記先行エレメントのコンクリート部と定着し、前記後行エレメント側の面が前記後行エレメントのコンクリート部と定着し、前記地中連続壁の終局せん断耐力は、下記の式(1)で算定する。
Q=0.1FcBL・・・(1)
Q :地中連続壁の終局せん断耐力
Fc:コンクリートの設計基準強度(N/mm
B :地中連続壁の厚さ寸法(mm)
L :地中連続壁の高さ寸法(mm)
【0008】
本発明では、地中連続壁の終局せん断耐力を上記の式(1)で算定することにより、地中連続壁の終局せん断耐力を安全側に評価することができる。これにより、地中連続壁の2次設計が可能となる。
【0009】
また、本発明に係る地中連続壁の終局せん断耐力算定方法では、前記コンクリートの設計基準強度は、18N/mm以上80N/mm以下としてもよい。
【0010】
このような構成とすることにより、地中連続壁の終局せん断耐力をより安全側に評価することができる。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、2次設計が可能となる地中連続壁を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】本発明の実施形態による地中連続壁の水平断面図で図2のA-A線断面に対応する図である。
図2】本発明の実施形態による地中連続壁の鉛直断面図で図1のB-B線断面に対応する図である。
図3】試験体の立面図である。
図4】試験体の平面図である。
図5】試験体の側面図である。
図6】シヤーキーの形状、寸法を示す図である。
図7】構造実験の載荷方法を示す図である。
図8】加力サイクルを示すグラフである。
図9】変位測定位置を示す図である。
図10】試験体No.1の荷重-変位関係を示すグラフである。
図11】試験体No.2の荷重-変位関係を示すグラフである。
図12】試験体No.3の荷重-変位関係を示すグラフである。
図13】試験体No.4の荷重-変位関係を示すグラフである。
図14】試験体No.5の荷重-変位関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態による地中連続壁の終局せん断耐力算定方法について、図1図14に基づいて説明する。
本実施形態による地中連続壁の終局せん断耐力算定方法は、図1および図2に示すような壁長さ方向に配列される複数の壁状のエレメント2、3を有する地中連続壁1におけるエレメントの終局せん断耐力算定方法である。複数のエレメント2、3は、いずれも地盤11(図1参照)を掘削して構築されている。地盤の掘削は、例えば、バケット式もしくは回転水平多軸式の掘削機により行われる。
壁長さ方向とは、地中連続壁1の壁面に沿った水平方向を示している。壁長さ方向に直交する水平方向を壁厚さ方向とし、壁長さ方向および壁厚さ方向に直交する上下方向(鉛直方向)を壁高さ方向とする。図1および図2では、壁長さ方向を矢印Xで示し、壁厚さ方向を矢印Yで示し、壁高さ方向を矢印Zで示している。
【0014】
地中連続壁1を構成する複数のエレメント2、3は、先行して施工される先行エレメント2と、先行エレメント2の後に施工される後行エレメント3とから構成され、先行エレメント2と後行エレメント3は、壁長さ方向に交互に配列されている。
【0015】
先行エレメント2と後行エレメント3とは、壁厚さ方向および壁高さ方向の寸法が同じ寸法に設定され、それぞれの壁芯を一致させるように配列されている。先行エレメント2と後行エレメント3とは、それぞれの壁長さ方向の端部を突き合わせるように配置されている。
以下の説明において、壁長さ方向のうち先行エレメント2に対して後行エレメント3が配置されている側を前側とし、後行エレメント3に対して先行エレメント2が配置されている側を後側とし、壁長さ方向を前後方向と表記することがある。また、壁高さ方向を上下方向と表記することがある。
【0016】
本実施形態による地中連続壁は、以下のように構築される。まず、先行エレメント2が構築される全領域、および後行エレメント3の壁長さ方向の端部近傍が構築される領域を先行して掘削する。そして、先行エレメント2を構築した後に、後行エレメント3が構築される領域の残りの領域(後行エレメント3の壁長さ方向の端部近傍以外が構築される領域)を掘削して後行エレメント3を構築する。
【0017】
以下では、先行して掘削される領域を先行掘削部12と表記し、先行エレメント2を構築した後に掘削される領域を後行掘削部13と表記する。先行掘削部12における後行エレメント3の壁長さ方向の端部近傍(先行エレメント2側の端部近傍)が構築される領域を前端領域14と表記する。
【0018】
図1図2に示すように、先行エレメント2は、コンクリート23に鉄筋24が配筋されたRC造の壁状の先行コンクリート部21と、先行コンクリート部21の壁長さ方向の前端部(後行エレメント3側の端部)に設けられた鉛直継手部材4と、を有している。鉛直継手部材4は、先行コンクリート部21の壁高さ方向全体にわたるように設けられている。
【0019】
後行エレメント3は、コンクリート33に鉄筋34が配筋されたRC造の壁状の後行コンクリート部31を有している。後行エレメント3の壁高さ方向の寸法は、先行エレメント2の壁高さ方向の寸法と略同じである。先行エレメント2と後行エレメント3とは、先行エレメント2の鉛直継手部材4を介して接合されている。先行エレメント2と後行エレメント3との接合部分、すなわち、先行コンクリート部21のコンクリート23の前端部分、鉛直継手部材4および後行コンクリート部31の後端部分を鉛直継手部6とする。
【0020】
図1および図2に示すように、鉛直継手部材4は、波形鋼板41と、波形鋼板41の壁厚さ方向の両端部それぞれに取り付けられて後方に延びる一対の側部材42,43と、一対の側部材42,43の間に取り付けられて波形鋼板41の後側に重なって配置される強度付加部材44と、波形鋼板41の前側に取り付けられて前方に突出する突出部45と、を有している。
【0021】
波形鋼板41は、断面形状が波形となり、凹凸が配列された波形形状を成す面を有するように加工された鋼板である。波形鋼板41は、波形形状を成す面が壁長さ方向を向くように配置されている。すなわち、波形鋼板41は、壁厚さ方向から見た形状が波形となっている。本実施形態の波形鋼板41の断面形状の波形は、台形が連なった台形波の形となっている。
【0022】
本実施形態では、2つの波形鋼板41が壁厚さ方向に並んで配置され、2つの波形鋼板41の間に突出部45が接合されている。以下では、2つの波形鋼板41を合わせて波形鋼板41とする。
波形鋼板41の壁高さ方向の寸法は、先行エレメント2の壁高さ方向の寸法と同じである。波形鋼板41の壁厚さ方向の寸法は、先行エレメント2および後行エレメント3の壁厚さ方向の寸法よりも小さく設定されている。
【0023】
突出部45は、先行エレメント2を構築する際に先行掘削部12の前端領域14に設置される保護部材(不図示)に係合したり、構築された先行エレメント2の前端部(鉛直継手部材4)を洗浄する際に洗浄機(不図示)をガイドしたりする部材として設けられている。突出部45は、断面形状がT字形状の形材で、壁高さ方向に延びる向きに配置される。突出部45は、壁厚さ方向に並んだ2つの波形鋼板41の間に配置され、2つの波形鋼板41それぞれに接合されている。
【0024】
図1図3に示すように、一対の側部材42,43は、壁厚さ方向に対称となるように設けられている。
一対の側部材42,43は、それぞれ断面形状がL字形の長尺の型材で、壁高さ方向に延びる向きに配置されている。一対の側部材42,43は、波形鋼板41の壁高さ方向の長さ寸法と同じ長さ寸法に設定されている。
一対の側部材42,43の断面形状のL字形を構成する直交して接続される2つの片を前板部421,431および側板部422,432とする。
【0025】
一方の側部材42は、前板部421が壁長さ方向を向く鉛直面に沿い、かつ側板部422が前板部421の壁厚さ方向の他方側の端部(波形鋼板41側の端部)から後側に突出する向きに配置される。
他方の側部材43は、前板部431が壁長さ方向を向く鉛直面に沿い、かつ側板部432が前板部431の壁厚さ方向の一方側の端部(波形鋼板41側の端部)から後側に突出する向きに配置される。
【0026】
一対の側部材42,43それぞれの前板部421,431は、前面が波形鋼板41の前端部の位置と略同じ位置に配置されている。
一対の側部材42,43それぞれの側板部422,432は、波形鋼板41側の面が波形鋼板41の側部と当接し、波形鋼板41に接合されている。一対の側部材42,43それぞれの側板部422,432と波形鋼板41とは、例えば、L字形のアングル材とボルト・ナットを介して接合されている。
側板部422,432は、波形鋼板41の前後方向(壁長さ方向)の寸法よりも長く形成され、後端部が波形鋼板41の後端部よりも後側に配置されている。
波形鋼板41の壁厚さ方向の両端部は、一対の側部材42,43によって塞がれている。
【0027】
強度付加部材44は、断面形状がコの字形(C字形)の長尺の形材で、壁厚さ方向に延びる向きに配置されている。強度付加部材44は、壁高さ方向に間隔をあけて複数設けられている。
強度付加部材44は、その長さ方向の一方の端部(壁厚さ方向の一方の端部)が一方の側部材42の側板部422の後端部近傍に接合され、長さ方向の他方の端部(壁厚さ方向の他方の端部)が他方の側部材43の側板部432の後端部近傍に接合されている。
強度付加部材44は、先行エレメント2に設けられることで鉛直継手部6の剛性および強度を増大させ、施工の際の吊り上げ時に必要となる剛性や強度を確保することができる。
【0028】
本実施形態の地中連続壁1では、波形鋼板41の本体部分412、一対の側部材42,43の前板部421,431の後側に、先行コンクリート部21のコンクリート23が打設され、前側に後行コンクリート部31のコンクリート33が打設される。
一対の側部材42,43の側板部422,432、強度付加部材44は、先行コンクリート部21に埋設される。波形鋼板41に接合された突出部45は、後行コンクリート部31に埋設される。
【0029】
先行コンクリート部21のコンクリート23および後行コンクリート部31のコンクリート33は、波形鋼板41の波形の凹部にも充填されている。先行コンクリート部21と、後行コンクリート部31とは、波形鋼板41を介して噛み合った形状となり、先行エレメント2と後行エレメント3との接合部分にシヤーキーが形成される。このため、先行エレメント2と後行エレメント3とは、互いに面内せん断力を伝達可能に構成されている。
【0030】
図1に示すように、本実施形態では、一対の側部材42,43は、先行エレメント2のコンクリート23の打設時に、後行エレメント3側(前側)にコンクリート23が流出することを防止するシート部材51と、シート部材51が側部材42,43側に寄らず、先行掘削部12の側面に沿うように抑える棒状の押さえ部材52(スタッド等)と、が取り付けられている。
【0031】
続いて、本実施形態による地中連続壁の終局せん断耐力算定方法について説明する。
地中連続壁の終局せん断耐力算定式を式(1)に示す。
Q=0.1FcBL・・・(1)
ここに、
Q :地中連続壁の終局せん断耐力
Fc:コンクリートの設計基準強度(N/mm
B :地中連続壁の厚さ寸法(mm)(図4、5参照)
L :地中連続壁の高さ寸法(mm)(図3、4参照)
【0032】
上記の式(1)の妥当性を構造実験により確認した。構造実験の概要を以下に示す。
図3図5に試験体の形状および寸法を、図6にシヤーキー(波形鋼板41、以下シヤーキー41と表記する)の形状・寸法を示す。
試験体101-105は、地中連続壁の鉛直継手部6(鉛直継手部材4周り)を取り出した部分モデルで、コンクリート強度を試験パラメータ(No.1:Fc18(Fc=18N/mm)、No.2:Fc30(Fc=30N/mm)、No.3:Fc45(Fc=45N/mm)、No.4:Fc60(Fc=60N/mm)、No.5:Fc80(Fc=80N/mm))とした計5体である。図面では、試験体No.1を符号「101」で示し、試験体No.2を符号「102」で示し、試験体No.3を符号「103」で示し、試験体No.4を符号「104」で示し、試験体No.5を符号「105」で示す。試験体No.1-No.5のコンクリートの設計基準強度は、18N/mm以上80N/mm以下である。
試験体No.1-No.5それぞれの鉛直継手部6に設けるシヤーキー41の形状・寸法、材質は、全試験体共通とした。シヤーキー41は、PL-2.3(SS400)で製作されている。
試験体No.1-No.5それぞれのコンクリートの打設方向は、図3の矢印Cの方向で、全試験体とも実施工に合わせて縦打ちとした。
【0033】
図7に試験装置8を示す。
試験体No.1-No.5は、それぞれ鉛直継手部6の壁高さ方向が水平になるように試験装置に設置し、上下スタブを加力フレーム81にPC鋼棒82で緊結する。軸力は0とし、2台の2MN鉛直ジャッキ83で初期の鉛直方向変位を一定に保持した状態で、図8に示す加力サイクルに従い(コンクリートの長期許容せん断力Pa(=τa・As、コンクリートの長期許容せん断応力度τa=min(σ/30,0.49+σ/100))レベルで2回繰り返した後、同短期許容せん断力Pa(=τa・As=1.5・τa・As)レベルで2回繰り返す)、3MN水平ジャッキ84により正負交番繰返し加力を与えた。
【0034】
図9に変位計測位置を示す。試験中、3MNロードセルにより水平荷重(せん断力)を、鉛直継手部6のすべり変形DHN、DHS、制御用鉛直方向変位DVN、DVSを高感度変位計CDP-100で測定した。
【0035】
各試験体の荷重-変形関係を図10図14に示す。試験体No.1の荷重-変形関係を図10に、試験体No.2の荷重-変形関係を図11に、試験体No.3の荷重-変形関係を図12に、試験体No.4の荷重-変形関係を図13に、試験体No.5の荷重-変形関係を図14に示す。図10図14のグラフには、それぞれ上記の式(1)による耐力計算結果(鉛直継手部の終局せん断耐力計算値)を示す。
【0036】
上記の耐力計算結果および構造実験から、本実施形態による地中連続壁の終局せん断耐力算定方法では、鉛直継手部に波形鋼板を用いた地中連続壁の終局せん断耐力を安全側に評価することができる。これにより、地中連続壁の2次設計が可能となる。
【0037】
以上、本発明による地中連続壁の終局せん断耐力算定方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記の実施形態では、コンクリートの設計基準強度は、18N/mm以上80N/mm以下としているが、この範囲以外であってもよい。
波形鋼板の断面形状は、上記以外であってもよい。
【符号の説明】
【0038】
1 地中連続壁
2 先行エレメント
3 後行エレメント
4 鉛直継手部材
6 鉛直継手部
11 地盤
21 先行コンクリート部
31 後行コンクリート部
41 波形鋼板
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14