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地すべり抑止用 材料強度変化杭 Gパイル-S

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TOPGパイル-Sとは曲げモーメント分布への影響変化位置応用集中対策

クボタGパイル-Sで杭鋼材費を約10%削減!

 ■ Gパイル-Sとは

Gパイル‐S(材料強度変化杭)は、曲げモーメントに応じて強度の異なる鋼材を適用したものです。570N級のくさび杭において、曲げモーメントの小さい部分に490N級鋼材を適用することにより、コストダウンを実現しました。
 

Gパイル‐Sは、「強度変化タイプ」と「強度/肉厚変化タイプ」の2タイプをご用意しています。

くさび杭のモーメント分布とGパイル-S 強度変化タイプ、強度/肉厚変化タイプ

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 ■ 曲げモーメント分布への影響

強度/肉厚変化タイプの場合、杭の曲げ剛性が一様でないことから曲げモーメント分布への影響が考えられます。ただし、変化位置を限定することにより、その影響は無視できます。
右図は、移動層、不動層ともに1/2最大曲げモーメント位置で肉厚を変化させた場合の計算例ですが、肉厚変化による曲げモーメント分布への影響はありません。
(図中の凡例に示した数字は、中央部断面に対する変化部断面の剛性比です。凡例の範囲では、剛性比の影響はほとんどありません。 )

図 移動層、不動層ともに1/2最大曲げモーメント位置で肉厚を変化させた場合の計算例

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 ■ 変化位置

地盤の条件に応じて変化位置を次の3ケースから選定します。

変化位置と発生曲げモーメント (1)すべり深さの1/2点 (2)曲げモーメント第一0点 (3)1/2最大曲げモーメント位置

鋼材費低減効果例
1.「強度変化タイプ」

1−2「強度変化タイプ」の鋼材費低減効果
下記の設計条件における鋼材費低減効果を表−1に示します。ケースで、約6パーセントの低減効果が期待できます。

 

表−1 強度変化タイプの鋼材費比較

変化位置 杭長さ(m) 杭鋼材費
円/1本
鋼材費比率
570材 490材
変化なし 25.5   2,075,777 100%
すべり深さの1/2点
17 8.5 2,014,424 97%
モーメント第一0点
13.5 12 1,989,161 96%
1/2最大曲げモーメント位置
8 17.5 1,949,462 94%
 
●設計条件
設計式 :くさび杭 N値(移動層,不動層) :N=25,N=55
抑止力 :770kN/m 根入れ長 :モーメント0点の1.5 倍
すべり面の傾角 :15度 杭断面 :Φ500×35t(401kg/m)
移動層深さ :17m 杭ピッチ :2.5m
 
2.「強度/肉厚変化タイプ」

2−2「強度/肉厚変化タイプ」の鋼材費低減効果
下記の設計条件における鋼材費低減効果を表−2に示します。ケースで、約15パーセントの低減効果が期待できます。

 

表−2 強度/肉厚変化タイプの鋼材比較

    杭長さ(m) 杭鋼材費
円/1本
鋼材費比率
変化位置 材質 570材 490材
断面 Φ500×35t Φ500×30t
単位重量 401(kg) 348(kg)
変化なし 25.5   2,075,777 100%
すべり深さの1/2点
17 8.5 1,931,081 93%
モーメント第一0点
13.5 12 1,871,501 90%
1/2最大曲げモーメント位置
8 17.5 1,777,874 86%
 
●設計条件
設計式 :くさび杭 N値(移動層,不動層) :N=25,N=55
抑止力 :770kN/m 根入れ長 :モーメント0点の1.5 倍
すべり面の傾角 :15度 杭断面 中央部 :Φ500×35t(401kg/m)
移動層深さ :17m   変化部 :Φ500×30t(348kg/m)
    杭ピッチ :2.5m

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 ■ 応力集中対策

肉厚変化位置近傍は応力集中が発生しますので、次の対策を取ります。

肉厚変化部の応力集中はR加工で緩和
肉厚変化率は0.85以上に設定
肉厚変化部照査には、許容応力度に対して安全率1.3を設定

断面変化部の応力集中面 R加工ありの場合 R加工無しの場合

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