ATTコラムの設計手順

設計事例（3F建て）

3F建ての場合の設計例を以下に示します。

(1) 設計条件
(2) 許容鉛直支持力の算定
(3) 荷重条件と鉛直力に対する検討
(4) 水平力に対する検討

(1) 設計条件

(1)−1. 建物概要

用途	実験棟
建築面積	680m2、延床面積： 2040m2
高さ	13.2m
階数	地上3階、地下なし
構造種別	鉄骨造
構造形式	上部構造　ラーメン構造 下部構造　独立基礎

(1)−2. ATT コラムの仕様

杭本体径	Do (mm)	190.7 、 216.3
羽根径	D (mm)	400 、 450
コラム径	Dc (mm)	600 、 700
鋼管厚	t (mm)	7.0 、 8.2
杭長	Lo (m)	5.0 (杭先端深度 G.L.-6.4m.)
コラム長	Lc (m)	5.1 (コラム先端深度 G.L.-6.6m ）
埋込み長	l (m)	0.1
鋼管材質		STK400 (基準値 F = 235N/mm2)

(1)−3. パイルキャップ仕様

基礎底面深度	G.L.-1.5m
高さ	0.8m
杭芯間隔	2D
へりあき	Dc/2
単位体積重量 γc (kN/m3)	24.0

(1)−4. 地盤条件
地表面加速度 200gal とした検討で F1 ≧ 1.0 を確認した。
液状化の発生はないものとして設計する。

水の単位体積重量　γw (kN/m3)	10.0
地下水位	G.L.-2.0m
想定支持地盤	砂質地盤
基礎杭の先端より下方に 1D 、上方に 1D 間の地盤の 標準貫入試験による打撃回数の平均値（回）	10.5
杭頭部の地盤の変形係数　 Eo(kN/m2)	3850 ( 700N より推定 )

(2) 許容鉛直支持力の算定

(2)−1. 地盤から決まる許容鉛直支持力

(2)−2. 材料から決まる許容鉛直支持力

(3) 荷重条件と鉛直力に対する検討

(3)−1. 荷重条件と杭反力の計算

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(3)−2. 杭反力の集計
●杭本体径　 Do (mm) ： 190.7
杭本数　　　 n (本)： 20 本
長期軸力　　　 NL （ kN ） ： 388 ≦ Ra ＝ 393 (kN) O.K.
短期最大軸力 Nmax (kN) ： 438 ≦ sRa ＝ 786 (kN) O.K.
短期最小軸力　 Nmin (kN) ： 278 　引抜き力は生じない O.K.

●杭本体径　 Do (mm) ： 216.3
杭本数　 n (本)： 12 本
長期軸力　 N_L (kN) ： 441 ≦ Ra ＝ 450 (kN) O.K.
短期最大軸力　 Nmax (kN) ： 589 ≦ sRa ＝ 900 (kN) O.K.
短期最小軸力　 Nmin (kN) ： 269 　引抜き力は生じない O.K

(4) 水平力に対する検討

(4)−1. 杭に作用する総水平力

(4)−2. 水平方向地盤反力係数の算定

ここで、
変位量を算定する際の水平方向地盤反力係数　 K_Hy (MN/m³) ： 135 、 123
曲げモーメントを算定する際の水平方向地盤反力係数　 K_HM (MN/m³) ： 506 、 461
変位量に対するコラム効果の割増し係数αy ： 4
曲げモーメントに対するコラム効果の割増し係数　α _M ： 15
杭頭部の地盤の変形係数　 Eo (kN/m²) ： 3850

(4)−3. 杭に作用する水平力の分配
各杭に作用する水平力は、剛床仮定が成立するものとして、各杭の杭頭水平量を等しくする条件から、杭の Ip ・β³に比例させて各杭 1本当りに作用する水平力を求める。

鋼管の弾性係数　 Ep (×10⁶ kN/m²) ： 205
鋼管の断面 2次モーメント　 Ip (×10^-6m⁴) ： 17.1 、 29.1

(4)−4. 水平変位の算定
yo ＝ Qp/4EpIp βy³ ・ Ryo
杭頭変位量　 yo (mm) : 3.81
杭頭の固定度から決まる係数 Ryo : 1.2
（ 杭頭固定度 α r ＝ 0.8 を仮定している）

(4)−5. 杭本体に生じる応力の検討

設計用軸力　 Nmax （ kN ） ： 438 、 589
杭本体部の有効断面積　 A (mm²) ： 4040 、 5361
杭本体部の断面係数　 Z (×10 ^-6 m³) ： 179 、 269
杭頭モーメント　 Mo (kN ・ m) ： 17.3 、 22.9

Mo ＝ Qp/2 β M ・ RMo
杭の特性値　β M (m ^-1) ： 1.62 、 1.43

杭頭固定度から決まる係数　 RMo ： 0.8
（杭頭固定度α r ＝ 0.8 を仮定している）

●杭本体径　 Do (mm) ： 190.7
杭本体に生じる応力度　σmin (MN/m²) ： 205 ≦ F ^* ＝ 231 (MN/m²) O.K.

●杭本体径　 Do （ mm ） ： 216.3
杭本体に生じる応力度　σmin (MN/m²) ： 195 ≦ F ^* ＝ 233 (MN/m²) O.K.

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