【論 文】
UDC ：624
．
131．
526日本建築 学 会 構 造 系 論 文 報 告集 第 412 号
・
1990 年 6 月Journal of Struct
．
Co皿str．
Engng，
AU，
No．
412，
June．
1990地 盤
の
剛
性
評 価
と
建 物
の
沈
下 予 測
建築 物
の即時沈 下予 測方
法（
その1
）
ESTIMATION
OF
RIGIDITY
OF
GROUND
AND
PREDICTION
OF
SETTLEMENT
OF
BUILDING
Prediction
ofImmediate
Settlement
ofBuilding
（
Part
1
）
秋 野 矩 之
＊Nori
）tZtkiAKINO
Settlement
andheaving
ofbuilding
and ground under construction atfour
cQnstruction sites were measuredby
differential
settlement gauge （at Kumamoyo，
Saizyou，
Ikebukuro
andNago−
ya ＞
．
The
measurement results were simulatedby
means of multi−layer
elastic theory，
finite
ele−
ment method，
and the multi−layer
grouppile
equation．
The estimated moduli of elastisityfor
thegrounds were
higher
than the valuesby
estimating method used up to this timefof
calc 皿lation
of settlement ofbuilding
，
although they were reduced as strainsbecame
largeL
The
correlationsbe−
tween estimated modulus of elasticity and that ofPS
logging，
N ・
value，
and unconfined and tria．
xial compression test were obtained asfunction
of strain．
A prediction method of settlement usingthe elastisity equations was
indicated
and calcnlationsby
the method ag 【eed with measurements at the constrttction sites．
KeyWOivls
：Sett
〜ement，
IVaturai
G
厂ound，
Stress
・
5
‘rα加CurneL
ま え が き 建 物 を建 設す る と き，
建物は その荷 重 状 態 とそ れを支 持する地 盤の剛 性に応 じて沈 下 する。
建 物 沈 下の分 布は 建 物 平 面 内でぱ らつ き の あ る不 同 沈 下 状 態 となるが，
不 同 沈 下 量が大き く な る と建物構造及び機 能 面に悪 影 響 を 与える。
こ のよ う な不同 沈 下に よる弊 害 を防ぐ た め，
建 物 を建 設 する際には，
前もっ て不同 沈 下 量 を精 度 良く予 測し，
そ れ に対応し た設計・
施 工 を行 う必 要 が ある。 地 盤の沈 下は，一
般に，
建 設工事の完 成と と もに ほ ぼ沈 下 の進 行 が 止 まる即 時 沈 下と粘 性 土 地 盤の よ うに荷 重に よっ て生じ た過 剰 間 隙 水圧 が長期間にわ たっ て逸 散して 行く過 程で生じ る圧 密 沈 下に分け ら れ る。
本報 告は， 前 者につ いての研 究である。 即時沈下の予 測手法につ いて は，
これ まで にも 多くの調 査・
研究が発表さ れ てい るが， 精度の高い合 理 的な予測手法 と して一
般化 さ れ た もの が ない のが 現 状といえ る。 この 理由は， 土の応 カー
ひずみ 関係 を正 確に表せ る構 成 則が 必ずし も実 屠 化の段 階に 至 っ ていない こと も ある が，
む し ろ，
種々 の沈 下 予測手 法が あっ て も， その妥 当 性につ い て の検 証 調 査が あ ま り 行わ れ たことがな く， 沈 下 機 構の実 状が十 分に把握さ れ ていないためと考え ら れ る。 しか し，
建 物基礎の設計に際し従 来は主に基 礎の支 持 力の検討に重きを置か れ たのが， 最 近は， 建 物 沈 下につ い ても重要検 討 事 項 とな る場 合 が 多 くな り，
沈 下 予 測 と 沈 下 実 測を行い不 同沈下の検討 を行う例が増え て い る。
ま た， そ れ に関 連し た沈 下 実 測の調 査・
研 究 結 果が多 く 発表さ れ る よ うに なっ た。
以 下に，
これ まで の建 物の沈 下 実 測を行っ た研 究 例に つ い て示 す。 D’
Appolonia は，
実際の建 物の沈 下 を測 定し，
その デー
タに基づい て地 盤を弾性体と仮定し た場 合の地 盤の弾 性 係 数 評 価 方 法につ い て報 告し て お り1） ， これが，1
日建 築 基 礎 構 造 設 計 規 準・
同解説2） において採用 さ れ てい る。
また， 笹 尾 らは主に東 京 都内の超高層ビル を対象に， 根 切り掘 削 時の地 盤の浮き上が り と建物建 設 時の地 盤
・
建 物の沈 下を実測し，
その デー
タに基づ き支 持 地 盤の沈 下 性 状 と地 盤 剛 性につ いて報告して いる3 ｝−
6）。
高 幣・
寺 田ら は 地 盤の沈 下と リ バ ウン ドの実 測デー
タ に基づ き，
地 盤の弾 性 係 数の ひずみ依 存 性を考 慮し た弾 性 係 数 評価式につ いて報 告し て い る7｝ 。．
建築構 造 物の沈 下の予 測 解 析 手 法に関しては，
これ ま で に発 表されて いる研 究において は，
土の構 成則を主対＊ 〔株 ）大 林 組 技術 研 究 所 主 任 研 究 員
・
工修 Ohbayashi Corporation TechnicaL Research Institute，
Chif research en．
gineer Master of engineering象 とし た研 究は少な く， 地 盤を弾 性 体 と仮 定し た上で建 物 剛 性の沈下に及 ぼ す影響につ い て論 じ た ものが 多い
。
建 物 剛 性に関す る 理 論 的研 究と して は，
横 尾・
山 肩81，
大 崎9） ， 松 浦 1°） ， 中田・
山 肩 ii），
土屋ら12｝の研 究 が あり，
実 測に基づ く研究と して は，
大崎13，，
松浦・
芳資
14，，
芳 賀15）の研究な ど が あ る。
建物の設計・
施工 に際し て は，
これ までに行わ れてき た建物の即時沈 下の予測 計算は，
ほ と ん ど が弾 性 理 論に よっ て い る とい っ て過 言で ない。
弾性理論を用い た沈下 予測では
，
地 盤の弾 性 係 数の決 定 方 法が問題と な る。 従来より行わ れて い る地盤の弾 性 係 数の決定方 法 と しては，一
一
一
軸・
三軸圧縮 試 験に よ る も の， 現位置で行う平 板 載 荷 試 験や ボー
リング孔 中で行 う 孔内水平載 荷 試験か ら推定す る もの，
標 準 貫入試 験のN
値か ら経 験式に より求め る方法 な どい ろい ろ な推 定 方 法が あ る。 し か し，
筆 者らの経 験で は，
これらの方 法 で求め た弾性係数をそ の ま ま沈 下計算に適 用す る と必 ず し も妥 当な値が得ら れず，
計 算 値が実 際の沈 下 量より過 大と な るq
と が多かっ た。 以 上の観点か ら，
筆 者らは精 度の高い沈 下 予 測 法の確 立の た め，
ま ず，
沈 下 機 構の実態調査 とし て多くの建 設 現 場で沈 下 挙 動につ い て調 査を行っ た16〕一
’
19｝。
さらにそ れら の実 測デー
タを基に し て地 盤の弾 性 評 価 方 法と それ を用いた沈 下 計 算 方 法を考 案し た2°）。
本報告は以 上の研 究 をと り ま と め，
建 物 沈 下 を弾 性 理 論に よっ て予 測する 方 法につ い て示し た もの である。
2．
多 層 系 地 盤の沈 下・
浮 き上 が りの弾 性 解 析 手 法 本 報 告の地 盤・
建 物の沈下解 析で は，
直接 基 礎につ い て は，、
3次 元FEM
弾 性 解，Steinbrenner
の近 似解 z｝ を 多層 系 地 盤の場 合に拡 張し たもの，
お よび，Mindlin
の 第一
解z1〕 を 拡 張し て求め た多層系 地 盤に矩形等分布 荷 重が作用する場合の沈 下解析 方法を用い てい る。 ま た，
杭 基 礎につ いて は，3
次元FEM
と山肩・
八 尾 の 群杭理論n］ を 近似的に多 層系地 盤 に 拡 張 し た計算式 を用いてい る。 以 上の う ち，
筆 者が既 往の理論を展 開 し て新た に求め た 二 つの多層系 地 盤の沈下計 算 方 法，Mindiin
の第一
解 を積 分 して矩 形等分布 荷 重が作用 し た 場合の沈下式を 誘 導し，
さ らに多 層 系 地 盤に載る場 合に拡 張し た方 法，
お よ び，
山 肩・
八 尾の群 杭理論を多層系地 盤に拡 張す る方法 につ いて示 す。
Z．1
多層系地 盤に お け る矩 形 等 分 布 荷 重の沈 下 計 算 式 地 盤 中の あ る 深 さ に鉛直方向集中荷重Q
が作 用し た 場 合の 任 意の地 点の 鉛 直 方 向変 位量 ζは，
Mindlin の 第一
解よ り （1）式で表され る。
・−
16
。（名
、 、［
（z云
ρ
尸＋3
蔵
レ一一
110
一
y鷏
ノ x ン x Z 図一
1 矩形 分布荷重の沈 ド 5−
121ノー
ト8v2 十 R2 （3−
4ンX2
十P
）2−
2（z十D）D一
ト21）： 十Rl
・
壟
＋黔
P
］
……・
…………・
………
（・） こ こ に，G
は せ ん断 弾 性 係 数，
レ は ボア ソ ン比，
2 は 計 算 点の深度，D
は載 荷 点の 深 度，
r は計 算 点の 載 荷 点か ら の 水 平 距 離，R
、＝
〆 ＋（Z− D
）2，
R
，＝
r2 十（Z十D
）2 であ る。
図一
1の ような矩 形 面に等 分 布 荷 重 qが載っ た 場合の 隅 角 部 直 下における鉛 直 変 位 ξは， （1 ）式 を r と θ に つ い て積 分す ることに より次 式の よ うに得ら れ る。
ξ二EOAB
＋ξ08c・
・
…
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
『
…
『
・
・
・
・
・
…
一…
（2 ）e
・ ・B「 6 。 （も
副
一
・［（1−
・・）（Z − D
）・（Z
＋D） ・（1−
4ン十4v2｝］tan
−
！帯
一
（Z − P
）・in−
’ n 〔D｝・（・
一
・・）（Z −
・｝［
mZ2 （Z − D
）1
・9舞 多
… n迦D
）］
・（・−
12・＋ ・・’x
・・D
）［
，艀
。）1
・9
睾
蕩
… n−
・η（D
）］
一
（3−
4の（Z＋P）。in−
ln （Z
＋D
） ・1
（訪
罕
響
瀛
1
…・
…・
一 ……
（・）e
・BC一 丁呑誰
，）、｛
一
・［（1−
・の（Z−
P）・（Z＋・） ×（1−
4、＋4ノ）］tan
−
I M−
（Z −
D）S血一
・ m （ik
， z1 ！2D
） ・（・一
・の（Z−
D）［
， 〔h71
．．
i
・9驚
多
… n−
lva （Dl
］
・（同 2・＋ ・ v2）（Z ＋ ・）［
，6
旱
。）
−1
・9驚
彡
… n−・
瓢Z
＋P）］
一
（・−
4・v・（Z ＋ ・… r 訓D
）層 番号 弾 性定数 深度 1E1 γ 1 2Ez γ 2 … ： mE
旧 γ
皿
Z 層間r
圧縮量 計 算点 沈 下量壽
△ ＋ △陞
。
、 △＝
ξ 〔Z，
E■
〕 ＋△8や
巳
＋・
・
・
…
＋ △“
一
ξ〔Z。
．
E国
〕 m 十1Eロ
，
【 レ囗
q 乙．
鹽
△■
・
・
冒
ξ〔z嵒
．
E。
。
、レ ξ 〔』．
、．
E區
，
、
〕 … nEhVnz。
−
1 ム △。
・
ξ 〔Z。
−
bE．
ト ξ 〔Z。
，
E。
〕 ／ ／ 図一
2 多 層系地盤の沈下計算 Ro〔Kl Ro 〔L｝ K杭 L 杭 丶 123 」 F 〔J，
L） L IW （1．
K，
J，
L ｝ N一
且 N （N＋1｝ Z 図一
3 群 杭 計 算模 式 図・ 肋
z
舞
嬲
，｝。｝
…・
・
…一 ……・
（・・こ こに
，A ＝
》需（mZ ＞2十（
Z − D
）2J
，＝ （m2 十n2）Z2
十（Z − D
） 2 Js＝ （M2 十n2）z
！十（z
十D
）2J
、＝
VMT
（mZ ｝ ・ ＋（
z
＋D
｝2J
，＝v
｝EiiF
｝ii
（nZ ） 2 ＋（z −
D）2ゐr
／
齋
「 （nZ ）z十（Z
十D
）2である
。
（2）式を図一
2の よ うな多 層 系 地 盤の場 合に近似 的 に適 用す る方 法は， 任 意の計 算 地 点の沈 下量 ξ。 は， そ の 直下にある各 層の圧 縮 量 を合 計した もの と考え る。
各 層の圧 縮 量は，
各 層が単 独に存 在 した場 合の層の上面深 度と下 面 深 度にお け る沈 下量の差と考え る と， （2 ）式 を用い て次式の ように表さ れる。 り 隻＝ Σi
ξ（z ‘−
ITE ‘）一
ξ（z‘ ，E，）i
i＝
m＋
1＋ξ（
Z ，Em
）一
ξ（Z
．，
Em
）………・
…
（5 ） こ こ に， ξ（Z
‘−
1，E
，）， ξ（Zi，
E
‘）は，
そ れ ぞ れ弾 性 係 数 がEs
の半無限弾 性体と し た場 合の第i
層における上 面 深 度と下 面 深 度にお け る沈 下 量である。
2．
2
多層系群杭の沈 下計算 式 山 肩・
八 尾に よ る群杭 理論は，
図一
3に示 す よ うに半 無限弾性体に お け る杭を適当な間 隔の エ レ メ ン トに分 割 し て考え，
各エ レ メ ン ト中心位置にお け る杭と地 盤の鉛 直 変 位が一
致す る と い う仮 定か ら解を求め て い るZZI。
杭は軸 方 向に弾性的に挙動し， 地 盤は半無限弾性体と 仮 定 しMindlin
の 第一
解が適合す る と し て，
図一3
の K 杭の第 1 エ レ メ ン トに関す る釣 合 式と して （6）式 を 求 めている。 全エ レ メ ントに対 して こ の式 を求め，
連 立 釣 合 方 程 式を解く。
N＋
1 M Σ Σ〕w
（∬、K ，
J，
L
）F
（J，
L
） J1tL＝
1 N一
Σ Wp （∬，
κ，
」，
K）F （」，
κ｝ J＝
1 N＋
1 M一
Σ Σ 則N
＋1，
κ，J ，L
）F
（」，L
） J＝
1L＝
1− WP
（1，
K ，
O，
K
）R
。（K
）＝0 ・
…………
（6・
a） N＋1 ΣユF
（1，K
）− Ro
（K
）＝O ・
ttt
・
tt・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
（6・
b
） 「＝
1 こ こ に，
W （1，
K，
J，
L ）は，L
杭の第Jz
レ メ ン トに 単 位 荷 重が作 用 し た と きのK
杭のng
1
エ レ メ ン ト位置 に おける地 盤の鉛直方 向変 位で あ る。F
（」，L
）は，L
杭の第J
エ レ メ ン トに作用す る杭 周 面 摩 擦 力で ある。
WP 〈1，
K，
」，
K
）は，
K
杭の 第J
エ レメ ン トに単位荷 重が作 用 し た と きのK
杭の先 端と第1
エ レ メン ト間の 圧 縮 量である。
（ ）内の添え字 1，J
の値で特に 0は杭 頭 （地 表 面），1V
＋1は杭 先 端 を表 す。 以 上は，
均一
な半 無 限 地 盤の場 合で あ る が，
これ を，
近 似 的に多 層 系 地 盤の場 合に拡 張す る方 法は，
多 層系地 盤の直 接 基 礎の場 合の （5）式 と 同 様 な取り扱い を上 記 式 （6）のW
（1，K ，J
，L）につい て行え ばよい 似 下，
多層系 群 杭理論と呼 称する）。
2．
3 沈 下 測 定の シ ミュ レー
ション の方 法 各 現 場の地 盤・
建 物の浮 き上がりと沈 下 測 定 結 果につ い て， 上 記の弾 性 理 論に よっ て シ ミュ レー
シ ョ ンを行っ た が， その方 法は， 地 盤に沈 下 計 を設 置し た深 度で層 分 け し， 下 方の計 器か ら順に測 定 値が理 論 値と一
致 するよ うに，
下方の層か ら弾 性 係 数 を 決めて い る。
以 下に お い て， こ の よ う に し て求め た弾性係 数 を評 価 弾 性 係 数 と呼 ぶe3．
四現 場に お け る地 盤・
建 物の沈 下 と浮 き上 がり の実 測 結 果 と解 析 3．
1 沈下測 定 方 法 各 現 場の沈 下 測 定の計 測 装 置は同じ機 構であり，
ボー
リング孔に鋼 製ロ ッ ドを建て込 み，
セ ンター
ホー
ル 型の 沈 下 計を所 定の深 度に定 着させ， ロ ッ ドとの相対変位を 電 気 変 換して計 測 するもの で ある （計 器の精 度は，
測 定 値の約1
％ であ る）。
測 定の基準点と して，
ボー
リング 孔の孔 底 を想 定してい る。
3．
2
浮き上が り・
沈 下測 定結果と解析 四つ の現 場で行っ た根切 り掘 削 時の地 盤の 浮き上がり と建 設 時の地 盤・
建 物の沈下の実 測 結果 お よ び 解 析 結 果 につ い て示 す。一 111一
3
．
2．
1 熊 本ニ ュー
ス カイホ テル の例16｝ 当 建 物は熊 本 市 東 阿 弥 陀寺 町に建 設さ れて いる。
平 面 形状は， 図一
4に示 すと お り であ り，
地 上25
階建の 高 層 部 と地 上3階 建の低 層 部か ら な り，
共に地下2
階 （床 付GL −
12．
7m ）で ある。 地 盤状態は図一
5の と お りで あ り， 建物基 礎はGL−
25−
30 m の N 値 ＞50の 洪 積 砂 礫層に地 中 壁 杭 を 図一
4の よ うに配 置して支 持さ れて い る。
地盤・
建 物の浮き上 がりと沈 下 測 定は図一
4に示 す よ うに建物 中央に おいて， 図一
5に示 す 深 度に計 器を設 置 して測 定 し た。
図一
6に測 定 結 果の経 時変化を示し た。
同 図には，
測 定 期 間に お け る排 土 量 と建 物 重 量の経 時 変 化 も併記し た。
床 付 時の排 土 重 量は約 19t／皿2，
ま た，
建 物の設 計杭頭 荷重は図一
4に示すと お り で ある。
以 上の 実 測結果に対し て行っ た多 層 系 群 杭 理 論 とFEM
（3次 元弾性 ）に よ る シ ミュ レー
ショ ン結 果につ いて示 す。
根 切り掘 削時の地 盤の浮き上が り測 定に対し て は3
次 元FEM
に よっ て， 建 物建 設時の沈 下 測定に 対 して は 多 層 系 群 杭理論と3次元FEM
を 用い て シ ミュ レー
シ ョ ンを行っ た。 床 付け時の地 盤の浮き上が り と建 物 竣 工 後の沈 下につ い て行っ た シ ミュ レー
ショ ンに 5i7t。n 6S46b4
6b4
5i7
83
一・
杭荷 重 ♂＼
97 1，
267 低層部 1，
ゴ67 壁杭に 付 し た 数 値 は，
抗願荷 重 〔堪 位 ；t。 隠1 地中 壁杭 1，
267 39783397
且」681，
16B・
500＿
300．
168397 883971，
168 高 層 部 1，
168 測定点 位 置，
1683978
睾’
397 1，
71，
67 1，
27 397 8 需 1低層部．
、
17 444 444．
＿
444 51 7，
9007．
5007，
500 7，
500 図一4
平 面 図・
測 点 位 置・
杭 頭 荷 重 深 度 記 上 号質 N値 o 且02030405D 基礎・
くい
断 面 LiIFBIF→
「
一
一
「
一
「
一
皿
10 30 40「
’
L．
■
i．
冫
鶚 宅蒔．
9，
L2
：き5 「 h：
モi
・
殿 ，．
穿．
qq § 紆 § ゴ § ゴ GL−
GL−
1匳
§
：一 7m一
沈π
1
許 GL−
25．
5m剴
雫
欝
90 § 図一
一
5 地 盤 断 面・
測 点 深度112
一
よ り評 価 し た各地 層の弾性 係 数を図一7
に，
ま た，
測 定 値と計 算 値の比 較 を表一
1に示 し た。
図一
7には当地 盤で行っ たPS
検層，
孔内水 平 載 荷 試 験，一
軸圧縮試験か ら求め た弾性 係 数，D ’
Appolonia
’） のN
値か ら換 算す る式E
＝ 102 （N
＋41
）t／M2 を用い て 求め た弾性 係数も示し た。PS
検層によ る値は，
杭 先 端 か ら下 方に離れ た応 力 （ひずみ）増分 の小さい位 置で は 評価弾性 係数に近く，
杭に近い応 力増分の大きい位置で は評 価 弾 性 係 数よ り大きい。 これ は，
PS 検 層が微 小ひ ずみレベル で行わ れ る調 査 法で あ る か ら， これによ る弾 性係 数はひずみ レ ベ ルの小さい領 域に対 応して い る た め と考え ら れ る。N
値に よ る値は，
杭先 端 以 浅で は評 価 弾 性 係 数に近いが， 杭 先端以 深で は評 価 弾 性 係 数よ り か なり小さい。
し た がっ て，
こ の値を 沈 下計算に使う と沈 下 量を過 大に評 価す るこ とに な る。 ま た，一
軸 圧 縮 試 験 と孔 内 水 平 載荷試験に よ り得ら れ る弾 性 係 数が評 価 弾 性 係 数に比べ て全 体 的に小さい のは ボー
リング穿 孔やサン プリングによる土の乱れ と試 験 装 置 等の機 構 上の問 題 点 の た め と考え ら れ る。 また，
多 層 系 群 杭 理 論とFEM 解 析は表一
1に見ら れ るよ うに両 者は比 較 的一
致 して い る。 廱 土 量 ttib91
浮 琶 上 が ワ ■ 11 30 建 物 伺 1田
凵 〔 0 叫 沈 下 量 b xlo卩
LO 図一
毛 測定結果経 時変 化 1〜 s5r s5＆ Iz コ 45 凵 5910 旧 2 口 345 躍 嵐鹽
〕十
印L．
13．
5｛
Gし・
2r o 十 旺．
33．
o 表一
1 沈 下 量 計 算 値と実 測 値 建 物・
地 盤 沈 下 （ ｝ 地 盤の浮 き上が り 〔mm｝ 計器深度 （m｝ 実 泪IH 多層系群杭 三次 元FEM弾性解 実 測値 三次 元FEM弾性 解 GL−
12．
8 蝋GL−
13．
5｝ 8．
073 〔杭 頭沈 下17、
5〔杭頭沈下〕 9．
4 茎3、
o GL−
27．
02．
64．
1 2，
02．
723 GL−
33．
0L11．
1 1，
21．
061．
o 販地 盤の浮 き上 が））測定 時 ［e
） 蝉 性 係 綾．
t皿
’．
L。0 5ゆOi
．
Qゆ0 5伽 lo、
ooo 釦、
ooO l．
Doo 0 鉱。
50 幽 ム ム 0O o 15 即 ムム o
一
” 杭 箆坩跚
0 孔 内准 肇載荷砥騏 験 0一
雌何
の
津きトカ
”
卩
y遣
呂
旨
一
r引
’
目 譌 ω ムー
軸 匝 餅1 ■ N値 か ら の 換算＿
ps戦 暦辻
鞠
引
u，
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45 図一
7 地 盤 弾 性 係 数3
，
2，
2 四国 電 力 西 条火 力 発 電 所 石炭サ イロ の 例17 ） 当 石 炭 サ イロ は愛 媛 県 西 条市 喜 多 川854
に建 設さ れて いる。
図一8
に示 す よ うに最 大 貯 炭 量 13，
OOO ton，
直 径 約 30m ， 高さ約 43m の鉄 筋コ ン ク リー
ト造の サイロ 3 基か ら なっ て い る。
サイロ建 設 地 点の地 層 構 成は 図一9
に示 す とお りで，
サ イロの基 礎は，GL −
20 m 付 近の砂 礫 層に地 中 壁 杭 （厚さ 0，
6m ）によっ て， 図一
8の よ う な配 置で支 持さ れて い る。
地 盤 沈 下 測 定は，
図一
8に示 すと お り中 央のサ イロの 中 心に おい て， 図一
9に示す深 度で計 測している。
当現 場で は， 沈 下 測 定 以 外に図一
8に示 す 位置で杭 応 力， 不 同 沈 下の測 定 も行っ て い る。
地 盤・
建物沈下測 定に よる各 計器 深度に おける沈 下と 計 器 深 度 間の地 盤の平 均 鉛 直 方 向ひずみ， お よび， 構 造 体重 量 と石 炭 重 量の経 時変化を 図一
ユ0
に示 し た。
各測 定深度に おける沈下 性状は， 上載荷重の増 加と ともに沈 下は増大し てい る が， 石炭負荷試験 時に見ら れ る よ う に 石 炭 荷 重 を 除 荷して も沈 下の戻り は少な く残 留量 が大き い。 ま た，
石炭を再載荷す る時に，
履 歴荷 重内では，
あ ま り沈下 は増加し ないが， 履歴最 大荷重に達すると若干 増 加してい る。
各 計器 深度間の地 盤の ひずみ に関して は，GL −Om 〜
11m
間の ひずみ は床板コ ン．
ク リー
ト打 設時に他に比べ て大き な圧 縮が生じ てい る が，
以後は ほ と んど増加して いない。一
方， その他の計器 深 度 間の地盤の ひずみ は，
上載 荷重に比例し て増 加し てい る。 特に、
杭 先端下の O即
O・
靄 No．
3 t イロ No．
2サイ卩 No．
1サ イロ
内 筒 継 ぎ 杭，
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ODO 39，
000 ◇地 餓 沈 下 渕 定 O不 同 沈 下 湖 定 ｛レ
ベル
i川定 ） 口不同 沈 下ilOl定 〔水 盛 式 沈 下 計1 △椀応力測定 図一
8 平 面図・
測 点 位置 罘度 〔m1N 値 G50年
サイロ Om o．
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一
2．
5m 5i’
・
10．
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・
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5ロ1T
床版 基礎 梁 2017r「
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21 ロ 20ロ 20m ：季ゆ・
φ91
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ρ：ro ：o30 扇 塑 地 盤 沈 下計ノ
ク 丶 1 丶丶
サイロ 35 ：うa
： ； 斈 40・
ρ’
9 サ 45囗
45m 写 45鮪幽
o ：o「
一
ト魍 計 算 用 地層分割L
一
塾一
3 図一
9 地 盤 断 面・
測 点深度GL −23
m〜
30 m 間の ひずみ は 石炭 載荷 時 に他に 比べ て 大き く増 加してお り （最 大1200
μ），
杭の先端到達荷重 が増 大し たこ と が分か る。
そ の下の．GL −30
m〜45
m 間で は， ひずみ の増加は少な い （最大400μ）。
以上の測 定 結 果に対 して行っ た3次 元 FEM 弾 性 解 析によ る シミュ レー
ショ ン につ い て示す。
サイロは，
図一8
に示 す よ うに3
基が中 心 間 隔39m
で並んでい る が，
計算では中 央の1
基の み を計 算 対 象と し，
隣 接サ イロの 影響は無視し た。
荷
重
は，
構 造 物 約 10，
000ton，
石 炭 荷重 13，
OOO ton で あ る。 各杭の杭頭荷重は，
図一8
に示す4
種類の杭に 対して行っ た鉄 筋計によ る応力 測定結果か ら，
同種の杭 の杭 荷 重は等しいと仮 定し，
各 杭 種に対して全体
荷 重に 対す る分 担 率を，
外 筒 杭45 ％，
内 筒 杭 15．
7％，
内 筒 継 杭 4．
8％，
独立杭 4．
6％とし残り は床板 29．
7％とし た。
図一
11は， シミュ レー
ショ ン に よる評 価 弾 性 係 数 と 深さの 関 係 を片 対 数グ ラフ で表 した もの で ある。 床 板コ ン ク リー
ト打 設 時，
石 炭 負 荷 試 験 直前お よ び石 炭 満 杯 経 過 時の 3段 階につ い て シ ミュ レー
ショ ン し て求め た各 層 の弾 性 係 数で ある。 各地 層の弾性係 数は，
荷 重が大き く な るに し たがっ て 低 下す る傾向に あ り，
地 盤中の応 力 （ひずみ）増 分が大 き く な る と，
弾性係 数が低下す るこ と を示して いる。 ま 昭扣57年 ゆ tロ
灘： 去・
5．
岩1’
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地 鮟 ひ ずみ
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嗣扣” 年 iime｛m） 500 】、
000 図一
10 測 定結 果経 時 変 化 Et監〆mt 51000 10層
000 9D，
000 100、
000 500・
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ト 打 殴時 石 嵐 負 荷 試 農前 石炭 満杯鰹遇時 計 耳 値一
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換 算 〔D’
A隅 1・
mlaE＝
m21N＋4D〕1
．
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！ 図一
11 地 盤 弾性 係 数一
113
一
た
，
当 敷 地 で 行った孔 内 水 平 載 荷 試験，
D’
Appolonia の N 値か ら換算する式tt お よ び， 敷地内の2
か所で行っ たPS
検 層か ら求め た弾 性 係 数 を併記し た。 各弾性 係 数 と評 価 弾 性 係 数の関係は熊 本ニ ュー
ス カ イ ホ テル の場 合 と類 似し て い る。PS
検 層に よる値は，
杭先 端 部より更 に深い， 応 力 （ひずみ）増 分の小さ い部分で は，
評 価 弾 性 係 数に近く， 杭 先 端 付 近お よび 以 浅の建 物 荷重に よる 応 力増 分が大きい と思わ れ るところで は，
評 価 弾 性 係 数 よ り か な り大きい。N
値に よ る値は，
杭 先端 以 浅で は 評 価 弾 性 係 数よ り大きい が，
杭 基 礎の沈下に影 響の大き い杭先端以 深で は小さい。3．
2．3
池袋ター
ミ ナルホ テル ビル の例ls） 当建物は東 京 都豊島 区池袋 1丁 目に建 設さ れ てい る。
建 物 平 面は図一
12に示 す よ うに，
中 央の地 上 25階の高■
図一
12 平面 図・
測 点 位置 慶囗
輳 図 且oN 値 国o ‘ No、
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5 GL．
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貯算 周 〆地 層 け劑 蓐号・
GL−
‘8隠
50 図一
13 地 盤断面・
測 点深 度 層 部と地上4階の低層部か ら なり，両 部と も地 下3階（床 付はGL −
12 m ）である。
地盤 状態は，
図一13
に示 すと お りで， 当 建 物は，GL −
12m 付 近の 層 厚 4−
6m の N 値＞40の砂礫層にベ タ基 礎で支 持さ れ て い る。 浮き上 がりと沈 下 測 定は， 図一
12に示 す測 定 位 置に おい て， 図一
13に示す深 度で行っ てい る。 測 定 値と掘 削 深さ・
建 物 荷 重の経時 変化を図一
14に 示し た、
測 定 値は，
それぞ れ荷 重の変化 量に呼 応し て変 化し ている。
根 切り掘 削の各 段 階にお け る地 盤の浮き 上 がり測 定 結 果に対する前 述のSteinbrenner
式 を多 層 系地盤に拡張 し た式 を用いた シ ミュ レー
ショ ンの平 面 分 布と鉛 直 分 布 を実測値と と もに 図一
15に示 し た。
掘 削 段 階GL −
6．
2 m，9m ，
12 m における排 土 重 量は，
それぞれ9，
9t
／m2 ， 14．
4t ／m2，19．
4t
／mZ で ある。
計算値も実測値も中央で 浮き 上 が り が大きい凸 形の平 面 分布を し てい る が後 者の 方が勾配 が や や きつ く なっ てい る。
シミュ レー
ショ ンに よ り評 価し た地 盤の弾 性 係 数を表一2
に示し た。 掘 削深度が増し， 排土荷重に よ る応力 変 表一
2 地 盤の評価 弾 性 係 数 掘削深 さ GL−
m 第1層 GL−
12m〜
23m 第2層 GL−
23皿〜
32m 第3層 GL−
32m〜
48m GL−
6．
222，
500t／m210，
500t／m2253，
000t／m2 GL−
9．
020，
500t／m29，
100t／m2250，
DOOt／m2 GL−
12，
015，
000t／m28，
500t〆m2200，
000t／m215 雪
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図一
14 測 定結果 経 時 変 化 浮 き 上 が り 回 N 列鞠
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120，
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フ 1 ！ 〆 深 度 囲 浮 き上が り量 （ ） 0 10 20 iUt定 s：位 置・
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15 浮 き 上 が り分布 計 算 値 実 油1値 掘 削 深 さ GL一
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16 建物・
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図一17
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図一
19 地 盤 断 面・
測 点 深 度 化 量 が大き く な る に し た がっ て弾 性 係 数が低 下して い る のが 分か る。
次に
，
表一
2の掘 削深さGL−
12m の時の地 盤 弾 性 係 数 を用い た地 盤・
建物 沈 下 予 測 計 算の沈 下量分 布 を図一
16に実 測 値と と もに示 した。
地下部分の 剛 性 を考 慮 し た場 合と考 慮し ない場 合の計 算を行っ て い るISI。
建 物 荷 重は高 層 部26」 t／m2， 低 層 部 1L7t ／m2 お よ び13．3t
／MZ で あ る。 実 測 値 と計 算 値は かな りよ く一
致 してい る。
ま た，
地下 部 分の剛 性 を 考 慮し た もの と， し て ない もの の沈 下 分布に ほ と ん ど差が見られず，
建 物剛 性の影 響が小さい こ と が示さ れて いる が，
これ は，
全 体 86，
300疉
ゐ
罍 蝿罍
図一
18 平面 図・
測 点 位 置鴛
遍ず
ず
ず
ず
ず
的に沈 下 量が比 較 的 小さい た め， 建 物の剛性抵 抗が有 効 に発 揮さ れ る に至っ ていないた め と考え ら れ る。 図一
17は， シ ミュ レー
ショ ンに よ る地 盤の評 価 弾 性 係 数と深さの関 係 を片 対 数 グラフ に示し た もの である。
同 図に当 敷 地で行ったPS
検層，
プレシ オメー
ター
t 三 軸 圧 縮 試 験，D ’
Appolonia
の1V
値に よ る換 算 式か ら求 めた地 盤の弾 性 係 数 を併記し た が，
前 2現 場と類 似の傾 向が見られ る。PS
検層に よ る値は，
床 付 け面に近い応 力 （ひずみ）レベ ル の大きいところで は，
評 価 弾 性 係 数 より かなり大きいが，
床 付け面から遠 ざか っ た応 力 変 化 量の小さ いところ で は， 評価弾性 係 数 よ りや や 小さい。
N 値か らの換 算 値は床付け面近 くで は評 価 弾 性 係 数よ り や や小さい が， さ らに以 深では その差が大きく な り，
全 体 的に地 盤の剛性を過小評 価して いる。 ブレシオメー
ター
と三軸 圧縮試 験に よ る値は全体 的に評 価 弾 性 係 数 よ り か な り小さい。
3．2，
4
名古屋 東 急ホ テル の例19｝当敷 地は名古屋市 中区 栄に建 設さ れてい る
。
建 物平面 は 図一
18の と お りで，
中 央 部の T字 形の高 層 部は16
階，
周 辺 の低層 部は 4階と 5階，
地 下 階は両 部とも2階で あ るQ 当 敷 地の地 盤 状 態は図一
19に示す と お りであ り，
建 物の基 礎はGレ 11m の砂 層にベ タ基 礎で 支持さ れて い る。 地 盤・
建 物の浮き 上 が り・
沈 下 測 定は， 図一18
に 示す よ う に，
高 層部2
カ所，
低 層 部2カ所におい て ， 図一
19に示す 測定深 度で 行 っ てい る。
一
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20 測 定 結 果 経 時 変 化 図一
22 浮き上が り分布 〔二次掘 削 時 ） 5DO 1，
UOOo 10 深 度3QCOL．
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一 y 図一
24 地 盤 弾 性 係 数ぜ
ト
F 図一
23 浮き上 がり分 布 （三次 掘 削 時 ） 図一
25 沈下分 布 予 測 値と実 測 値 〔竣工時 ｝ 地 盤・
建 物の浮き 上 が り・
沈 下 測定値お よ び排土 重 量・
建 物 重 量の経 時変化を図一
20に示し た。
各測 点 と も排 土 重 量・
建 物 重 量の変 化に呼 応し た浮き上が り・
沈 下 性 状を示しており，
深い ところ よ り浅いところ， 周 辺 部より中央に近い部分の変 化 量 が大きい。
根切 り掘削 時の浮き上が り測 定 結 果に対し て， 前 述の Mindlin 第一
解 を 積 分して求めた多層 系 矩 形 分 布 荷 重の 沈 下 式 を用い て行っ た シミュ レー
ショ ン の結果を掘削深 度ご とに図一
21，
22，
23に示し た。 各 掘 削 段 階の 掘 削 深 度は図 中に示すと お りで， 排 土 重量は γ＝
1．
7t／mS と 仮 定して求めて い る。 各 掘 削 深 度とも実 測 値と計 算 値は 比 較的よ く合っ て い る。
図一
24 は， 評価 弾 性 係 数と深度の 関 係を片 対 数グラ フ に示し た もの であ る。同 図に当 敷地で行っ た PS 検層，
一
軸・
三軸 圧 縮 試 験，D
’Appolonia
の N 値に よ る換 算 式か ら求 め た 地 盤の弾 性 係 数 を併 記 し た が，
そ れ ぞ れの 傾 向は前 掲の各 現 場と類 似して い る。
ま た，
図一
25 は， 床 付け時の シ ミュ レー
シ ョ ン か ら 求め た評価弾性係 数 を用い て計 算し た建 物 完 成 時の沈 下 計 算 値 と実 測値 を比 較 した もの で ある。 地 下 部 分の 剛 性 を考 慮 し た場 合と考慮 し な い場合の計 算を行っ て い る19 ）。 建 物 荷重 は，
高層 部14．
5t／mz，
低層 部 10．
Ot／m2 で ある。
計 算 値 ζ実 測 値は比 較 的よ く合 致し てい る。
ま た，
建物剛 性 を考慮し た場 合と考 慮し ない場 合で は全く 差 がな いが，
これ は池 袋ター
ミナル ホ テル の 場 合と 同様，
建 物 全 体の沈 下 量が少な い た め建 物 剛 性の影 響が表れ な一116 一
かっ た と考えられ る
