支 持 力 信 頼 性 を 高 め る た め に は 、 原 位 置 に お い て 杭 の 鉛 直 載 荷 試 験 を 実 施 し て 、 そ
の 情 報 を 杭 の 支 持 力 推 定 に 取 入 れ る こ と が 最 も 有 効 で あ る 。 本 章 で は 、 こ の 載 荷 試 験 値 を 周 辺 地 盤 の 杭 の 支 持 力 推 定 に 確 率 論 的 に 適 用 す る 方 法 に つ い て 検 討 し た 。 主 要 な 結 論 は 以 下 の よ う に 要 約 さ れ る 。
(1) 1橋 1載 荷 試 験 に 適 用 す る た め の 支 持 力 係 数 の 変 動 係 数 に は 平 均 値O'.fと 関 連 づ け
ら れ る 。 奇 か ら 九 を 推 定 す る 際 の 九 の 超 過 確 率 を 1%に 設 定 す る と 、 九 三 0.3否f となる。
( 2 ) 1
橋 多 載 荷 試 験 に お け る 載 荷 試 験 値 の 杭 支 持 力 推 定 に お い て は 、 複 数 の 支 持 力 係 数 の 平 均 値 と 変 動 係 数 を 用 い る こ と に よ り 自 杭 推 定 と 同 程 度 の 推 定 精 度 が 得 ら れ る 。 既 往 の 載 荷 試 験 デ ー タ に 基 づ く 現 行 推 定 式 は 必 ず し も 個 々 の サ イ ト に お け る 最 良 の 支 持 力 推 定 式 と は な ら な い 。(3) 1橋 1載 荷 試 験 で は 九 三 0.3否fの 関 係 式 を 用 い る こ と に よ り 、 現 行 推 定 式 に 比 べ て 高 い 推 定 精 度 が 得 ら れ る 。
(4) 杭 の 支 持 力 機 構 の 違 い を 適 用 杭 の 杭 長 比 と 試 験 杭 の 支 持 力 比 で 説 明 で き る こ と を 示 し 、 載 荷 試 験 結 果 の 適 用 判 定 式 と し て 次 式 を 提 案 し た 。
み = (適用杭 iの 杭 長 比γli)x (試験杭の支持力比γ2i)
J
i :::: 0.9のとき適用可、J
iく 0.9の と き 適 用 不 可( 5 )
こ こ で 提 案 し た 杭 支 持 力 へ の 推 定 法 が 既 往 の 確 率 モ デ ル と 比 較 し て 、 支 持 力 信 頼 性 が 高 い こ と を 安 全 性 指 標s
を用いて検証した。参 考 文 献
1) 日 本 道 路 協 会 : 道 路 橋 示 方 書 ・ 同 解 説 ， IV下部構造編， pp. 276 rv283， 1990.
2) 日 本 建 築 学 会 :建 築 基 礎 構 造 設 計 指 針 ， pp. 215rv242， 1988.
3) Madhav， M. R. and Arumugam， A. : Pile Capacity ‑A Reliability Approach， The 3rcl International Conference on Applications of Statistics ancl Probability in Soil and Structual Engineering， pp. 529 rv538， Syndney， 1979.
4) I<ay
，
J. H. : Safety Factor Evaluation for Singles Pile in Sand. Journal of the Geotechnical Engineer・ingDivision， ASCE， Vo l.102， No. GT10， pp. 1093rv1108， Oct.，
1976.5) Baecher， G. B. and Rackwitz， R. : Factors of Safety and Pile Loacl Tests. ， InLer‑ national J ournal fo工Numerical and Analytical Methods in Geon1echanics
，
Vol. 6， pp. 409rv424，
19826) Sidi
，
1. D. Probabilistic Prediction of Friction Pile Capacities.，
Submitted in P artial Full五llmentof Requirelnents for the Degree of DocLor・ofPhilosophy in Ci vil Engineering， U neversity of Illinois， 1986.7) Sidi， 1. D. a吋 Tang，Vl. H. : Updating Friction Pile Capacity in Clay. ， Reliability ancl Risk Analysis in Ci vil Engineering 2， The 5th International Conference on
Applications of Statistics and Probability in Soil and Structural Engineering
，
pp. 938rv946， Vancouver， May， 1987.8) 岡 原 美 知 夫 : 確 率 モ デ ル に よ る 杭 の 支 持 力 の 安 全 性 評 価1橋梁と基礎， Vol. 14，山o. 7
，
pp. 38rv40，
1980.9 )
前 田 良 万 ・ 遠 藤 元 一 ・ 松 井 謙 二 : 場 所 打 ち 杭 の 支 持 力 に 関 す る 信 頼 性 評 価1橋 梁 と 基礎， Vol. 20， No. 5， pp. 8rv16， 1986.10)宇 都 一 馬 ・ 岡 原 美 知 夫 ・ 池 田 憲 二 ・ 前 田 良 万 ・ 松 井 謙 二 : 摩 擦 杭 の 支 持 力 特 性 と
信 頼 性1第 32回 土 質 工 学 シ ン ポ ジ ウ ム 論 文 集 ‑ 支 持 杭 に 頼 ら な い 基 礎 工 法 ‑ ， pp. 17rv22，土質工学会1昭和 62年.
11) Ang， A. H‑S. and Tang， W.日 著 } 伊 藤 学 ・ 亀 田 弘 行 訳 : 土 木 ・ 建 築 の た め の 確 率 ・統 計 の 基 礎1pp.290 293}丸善， 1977.
12)石 井 清 ・ 中 谷 昌 一 ・ 松 井 謙 二 ・ 鈴 木 誠 : 載 荷 試 験 結 果 を 考 慮 し た 杭 鉛 直 支 持 力 の 確 率 論 的 評 価 法 } 土 木 学 会 論 文 集7第 439
号 /
III‑17， pp. 45rv52， 1991.13)松 井 謙 二 ・ 落 合 英 俊 : 地 盤 の 不 確 定 性 を 考 慮 し た 摩 擦 杭 基 礎 の 支 持 力 評 価 } 土 木 学
会論文集}第 445
号/
III‑18， 1992.1
凶 叫
4め )
Co叫rnell，C. A. : Str印 :bi孔li比tyAnalysis， IABSE
，
Syn1p. 1969.第 5 章
限 界 状 態 設 計 ; 去 に お け る 安 全 係 数
5 . 1 概 説
設 計 に お い て は 荷 重 や 抵 抗 力 や 評 価 な ど の 評 価 に お け る 種 々 の 不 確 定 性 に 対 処 す る た め に 安 全 余 裕 度 を 確 保 し て お く 必 要 が あ る 。 我 国 に お け る 現 行 の 許 容 応 力 度 設 計 法 で は 荷 重 や 抵 抗 力 を 確 定 変 数 と し て 扱 い 、 そ の 誤 差 の 結 果 に 及 ぼ す 影 響 を 考 慮 し て 安 全 率 が 用 い ら れ て い る 。 し か し 、 こ の 安 全 率 は 従 来 か ら の 経 験 に 基 づ い て 定 め ら れ た も の で あ り 、 安 全 性 を 定 量 的 に 表 現 し て い る も の で は な し1。 こ れ に 対 し て 限 界 状 態 設 計 法 で は 基 本 的 に は 不 確 定 要 因 を 荷 重 側 と 抵 抗 側 に 分 け て、そ れ ぞ れ 荷 重 係 数1抵 抗 係 数 と い う 安 全 係 数 が 用 い ら れ る1)。 こ の 設 計 法 は 安 全 係 数 に 不 確 定 性 を 考 慮 で き る 準 確 率 論 的 な 方 法 で あ り、信 頼 性 設 計lこ 基 づ い て 安 全 係 数 を 設 定 す る こ と が で き る 。
不 確 定 性 を 合 理 的 か っ 定 量 的 に 評 価 す る 設 計 法 が 信 頼 性 設 計 法 (reilabili ty‑based design )であり 、安 全 性 ・使 用 性 ・耐 久 性 等 の 機 能 を 支 障 な く遂 行 す る 度 合 す な わ ち 信
頼 性 が あ る 合 理 的 な 水 準 以 上 に 保 て る よ う に、確 率 ・統 計 理 論 を 用 い て 設 計 を 行 う 方 法 で あ る2)と定義できる。
第 3章 に お い て 、 地 盤 物 性 値 の 空 間 分 布 を ク リ ヰfン グ に よ る 手 法 を 用 い て 推 定 値 土1σの 精 度 で 推 定 が 可 能 で あ る こ と を 示 し た 。 あ わ せ て 簡 略 的 な 空 間 分 布 の 推 定 法 を 与 え 、 実 用 上 十 分 な 精 度 を 有 し て い る こ と を 確 認 し た 。 ま た、第 4章 で は 載 荷 試 験 値 の 杭 支 持 力 推 定 へ の 適 用 法 を 、 1橋 多 載 荷 試 験 と 1橋 1載 荷 試 験 に 分 け て 検 討 し た 。 い づ
れ も 地 盤 物 性 値 や 支 持 力 値 は 推 定 値 と 推 定 誤 差 で 表 わ し た 。 こ れ ら の 成 果 を 用 い 、 信 頼 性 設 計 を 援 用 す る こ と に よ っ て 、 不 確 定 要 因 を 考 慮 し た 安 全 係 数 を 定 式 化 す る こ と ができる。
第 1章 で も 述 べ た よ う に 、 世 界 的 な す う 勢 と し て 構 造 物 の 設 計 規 準 は 従 来 の 許 容 応 力 度 設 計 法 か ら 限 界 状 態 設 計 法 ま た は 荷 重 抵 抗 係 数 設 計 法lこ 移 行 し つ つ あ り 、 我 国 も 新 し い 設 計 法 の 導 入 を 検 討 す る 必 要 が あ る 。 こ の よ う な 背 景 か ら 、 地 盤 物 性 値 の 空 間 分 布 と 載 荷 試 験 値 の 不 確 定 性 を 考 慮 し た 限 界 状 態 設 計 法 に 対 応 し た 安 全 係 数 を 提 案 す
る こ と は 極 め て 有 意 義 で あ る 。
本 章 で は ま ず 5.2節 に お い て 信 頼 性 設 計 に お け る 限 界 状 態 設 計 法 の 位 置 づ け に つ い て 述 べ る と と も に 、 限 界 状 態 設 計 法 を 採 用 し て い る 海 外 の 代 表 的 な 設 計 規 準 を 概 観 し 、 そ こ に 規 定 さ れ て い る 安 全 係 数 の 内 容 を 考 察 す る 。
5.3節 で は ま ず 、 安 全 係 数 の 設 定 に 関 す る 基 本 的 な 考 え 方 を 述 べ、次 い で N値 の 空 間 分 布 と 載 荷 試 験 値 の 不 確 定 性 を 考 慮 し た 安 全 係 数 の 定 式 化 を 行 う 。 ま た 、 現 行 推 定 式 と 呼 ぶ 半 経 験 的 支 持 力 式 に よ っ た 場 合 の 安 全 係 数 の 定 式 化 も 行 い、載 荷 試 験 の 有 無 に よ る 安 全 係 数 値 の 違 い を 比 較 す る こ と に よ っ て 載 荷 試 験 の 効 果 を 明 ら か に す る 。