1
論 文】 UDC ：624．
156．
8 日本建 築 学 会 構 造系論 文 報 告集 第 409 号・
1990 年 3 月枠 基
礎
の
模
型
実験 結 果
な ら
び
に
枠 内
土
の
挙 動
に
関
す
る
考 察
正 会 員 正 会 員伊
藤
淳
志
＊山
肩
邦
男
＊ ＊1．
序本論にお け る枠 基 礎とは， 文 献1 ）で述べ た ご と く
，
基礎フー
チング直 下の地 盤の周 囲に， 土の側方移 動を拘 束す る枠を設け ることに よっ て， 地 盤の鉛 直支持力を増 大 さ せ る 型式の基 礎を言うもの と す る。
筆 者ら は，
枠 基 礎の鉛 直 支 持 力 機 構 を 解 明 する た めの研 究の一
環と し て，
構成要素の一
つ であ る枠 内土の挙 動に関す る基礎実 験 を 行い，
既に文 献 1）で報 告し た。
今回は
，
枠 基 礎の荷 重〜
沈 下 機 構 を検 討し ， 枠 内土の 挙 動特性1） が これに どの よ うに寄 与するか を解明す るこ とを 目的と して，
模型枠 基 礎の鉛 直 載 荷実験を実施し た。 実 験は，一
様な湿 潤 砂 地 盤 を作 製する ことの でき る実 験 槽を用い，
枠と枠 内土および枠 と外 周 地 盤 との 間の摩擦 抵抗 を 分離して測 定する ため， 2重管構造の枠組 を採 用 し た。
本論で は，
これ らの実 験 結 果につ い て報告す る。 枠 基 礎の荷 重一
沈 下 機 構に関し て は，
既にKuzmano ・
vi6 ら！〕や Broms ら3｝の報 告が あ り，
土の 体 積H
≡縮 係 数 を導入した沈 下量の算 定 式が提案され てい る。 し か し， いずれ も枠内 土の鉛直応 力が，
深さに伴っ て直線 的に変 化す る と仮 定して いること，
枠の根入れ長さの違い に よ る応 力 分布性 状の変化につ い て は言 及し ていない こ と な ど，
検 討の余地が あ る。
本 論では
，
特に枠 内土の挙 動に注目 し て， 実験 結 果に 関す る考察を行う。さ らに，
側 方 拘 束さ れ た砂柱の応力・
変形に関す る筆 者らの理 論 解 1を 適 用し たモ デル解析に よっ て，
本 実験結 果と文 献1 ）の実験結果との比 較 検 討 を行うこと と し た。な お
，
本論 文の一
部につ い て は，
すで に文 献4 ）−
7） において中間発表 済みで ある ことをお断り してお く。 2．
実験 概要 2、
1 実 験装置本 実 験で使 用し た実 験 装 置を図
一
1に示す。
実 験 槽は，
毎 回ほ ぼ均等な密 度を もつ砂地 盤 を作 製 する た めの装 置 であっ て，
文 献8）に示さ れ てい る もの を改 造し た もの である。
地 盤の作 製および模型 枠の設置は，
以 下の方 法 に よ る。
まず，
実験槽底部に金網お よ び砂 利 を図一
1の ごとく設 置し， 砂 （1．
2mm
目の フ ルイ を通 過し た淀 川 砂 ） を投 入して お く。 次に，
下 部の送 排 水口 か ら圧 力 水 を送 水し， 槽 内の砂を ボ イ リング させ た状 態で模型枠を 建 込む。
その後送水を止め，
送 排 水口 か ら一
定の時間（今 回の実 験では3
時 間）自然排 水する。
こ の方 法に よ り作 製 し た実 験 地 盤の諸元 お よ び砂の粒 径 加 積 曲線を表一
1 お よび図一2
に示し た。 図一2
より，
地 表 面に沈積す る 約 2mm 厚さの 層 を 除けば，
以 深は粒 度分布に ほと ん ど 差がな く， ほぼ一
様な 地 盤 が作 製さ れ て い ると考え る。模 型枠は， 図
一3
に示す ように，
内枠お よび外枠か ら なる内 径P ＝
150mm，
外径 162 mm，
長さ750 mm の ア ル ミニ ウム製二 重 管 （各 厚さ0．
8mm ）で あ る。 枠 上 端 には荷 重が枠に均一
に伝 達さ れる よ う， ア ク リル板 （厚 さ1mm ）を介して ス テ ン レ ス製 上 端 1丿ン グを 取り付け てある。
ま た 外枠下端に は，
ア ル ミニ ウム製 先端 リングP
t
（単 位 ：mtU） 図一
1 実 験 装置8
困 OO一
＊ 関西 大 学 助 手・
工 修 1＊ 関 西 大 学 教 授・
工博 （1989 年10月31日原 稿 受 理．
1989年12月 28 日採 用 決 定 ）表
一
1 実 験地 盤の諸元 土粒
子の比
重G
。2
。
68
単 位 体 積 重 量 γ1．
475gf
／c胴3 相 対 密 度D
，35
％ 間隙比
e0
．
899
含 水 比 w4
．
57
％ 飽 和 度S
，13．
7
％9O
凶 アク リル板 枠 枠 外 内 φ150／2 φ162 oっ 舘 （単位：rm） 曽 卜 リ ング ス トレインゲー
ジ o ×9
GL．
ε
（L！圓 ） “ π （VD＝3） π噛
8
（レD
＝2
）層
“
卜 『中
（L！D＝
1）巻
軍 テ フ ロ ン シー
ト“
■
沈下棒 沈 下 板 卜． ．
＼ 先端リ ング動
… イ・ D ゲー
ジ パ テ6 凵 図
一
3 模 型 枠 瀦．
O 旨．
O （D
＝1SOttitn
） 図一
一
4
ス トレインゲー
ジ位置 お よび沈下板設 置 深さ を取り付 けて あり，
同 リン グ と内枠 下 端との間は空 隙を 残して パ テ づ め と してあ る。 な お，
実験 開 始前に測定し た ア ル ミニ ウム管の 内外両 面の表 面粗さ はRma
。≒2．
0 μm （基 準 長 さ0．
8mm ）で あっ た。 内枠 外面お よ び外 枠 内 面に は，
枠に生 じ る軸方 向お よ び円周方向の ひずみ を測 定す る た め，
図一
4に示 ず位置に 2 軸の ス トレイン ゲー
ジ を合 計44 カ所 貼り付け た。
な おダミー
ゲー
ジ と しては， 別個の ア ル ミニ ウム管に貼り付け たもの を用 意 し，
地 盤 作 製 時に枠と ともに こ の管 を地 盤に建 込ん だ。
枠内 土の沈 下 量 を測 定する た め，
枠 内 土の図一
4に示 す深さに， 直 径30mm，
厚 さ3mm の ア ル ミニ ウム製 沈 下 板を設 置した。 な お，
沈 下 捧 （φ5mm，
アル ミニ ウ ム製 ）の フ リ ク ショ ン を カッ トするた め，
沈 下 棒に は シ リコ ング リスを挾んで テ フ ロ ンシー
トを．
二 重に巻 付け て あ る。 枠 内土表 面に載 荷す る た めの載 荷 板は， 沈 下捧を 通すた めの 穴 （φ12mm，
4 カ所 ）が開け られた 直 径・
−
124
一
100
ま
）製
50
R0
0
．
1
0
。
5
粒 径 （rnm） 図一
2 粒 径 加 積 曲 線1
130mm ， 厚さ 19mm の鋼 製円板であ る。
2．
2 載 荷 方 法 載 荷 実 験は荷重 制御に よ る急 速1
サ イク ル方 式 とし た。 荷 重 階は等 増 分荷重による 8段 階 以 上とな るよう想 定し，
載 荷板の最大 沈 下 量 が60mm 以 上に達 する まで，
順次荷重階を積み重ね た。・
荷 重 保 持 時 間は増 荷 時5分，
減 荷 時 2分と し， 1段階当りの荷 重 増 減 時 間は，
原 則と して増荷 時30
秒， 減 荷 時15
秒 とし た。
各 荷 重 階におい て は，
載荷 直後，
載荷後30
秒， 1分， 2分および 5分 経 過 時の 5回 （減 荷 時は2分ま での 4回）に わ たっ て， 荷 重，
載 荷 板 沈 下量，
枠沈下量， 沈 下 板 沈 下 量および枠の ひずみ量の計測 を行っ た。
2．3
実 験 種 類 実 験種 類の模式図を図一
5に示し た。
枠に載 荷する こ と な く枠内 土のみ に載 荷す る 「分 離 型 」，
枠 と枠 内 土 と に 同時に載 荷す る「一
体 型 」およ び枠の み に載 荷する 「枠 載 荷型」の 3つの型 式につ い て は， そ れ ぞ れ枠 根入 れ長 さL
の内径D
に対す る比LID ・
＝
1，
2，
3および 4の 4 種 類と し，
載荷板のみに よる載 荷 （平 板 載 荷 ） を含めた 計13
種 類であ る。3．
実 験 結 果 3．
1 荷重〜
沈 下 量 関 係 載 荷 荷重Po
と載荷板沈 下 量S
。 との関係 を図一
6 に示 した。 な お，一
体型につ いて は他の型 式 との比 較のた め， （a），
（b
）の両図に同 じ もの を示してある。
同 図 より，
いずれの載荷型式に おい て も，LID
の増 加に伴い支 持 載 荷 板 o斧
（’
，
剛
・
∵ご ∵．
曇
Z
’
・
．
・
四
：：1・
：∵．
ζ
1’
畔 〜［
）
“ 目 枠D
冒 H⊥
亠
’
1
」
剄 り
：
；
（の 平 板 載 荷幽
（a）分 敵型 （b）一
体型 （c）枠 載 荷 型 図一
う 載 荷 型 式 模 式 図 〔単 位 ：mm ＞2e 2日 日 4 （ E ∈ V ooo 6日 8日 Po 〔kg ヂ ） 23日 4臼 臼 6e3 （a）分 離型，
一
体 型， 平 板載 荷 日 9 2e64
（
∈ ∈）
ou 励 6e 8臼 Po （kg ヂ ） 2ee 42 日 6臼2 （b）一
体 型， 枠載
荷型 図一
6 荷 重P。一
載 荷 板 沈 下量 S。関 係 図 力 が 増 大し てい るこ と， 同一 L
／D
の分 離 型 と一
体 型 と の P。〜
s。曲 線に は多 少の差があるが，
大 局 的に は同 等 とみ られ る こ と， 枠 載 荷 型の P。〜
S。曲 線は低 荷 重 域に おいて一
体 型 とほぼ等しいが，
荷 重の増 大 と と もに一
体 型か ら離れて沈 下が増 大 すること，
かつ LID が大きい ほど枠載 荷 型と一
体 型の曲 線が近づい て く る傾 向が ある ことなどが 分か る。
図一
7（a＞は，
分 離 型にお けるS
。 と枠 沈 下 量SF
との 関係を示したもの である。
SFは S。よ り多少小さいが， 両 者は ほ ぼ直線 関 係 を示 し て お り，L
／D
が大き く な る ほどS
。とSF
との差が増える傾 向がある。
図一
7（b
）は， 枠 載荷型で のS
。 （＝SF
＞と枠 内土表 面沈下量S
． と の 関係 を示し た もの であ る。
同 図 に おい て，S
。の 小さい 範囲で は枠 内土表面が枠と と も に沈 下している が，
その 範囲を越え る と枠は枠内 土とずれ を生 じ，S
．＜S
。と な る。
ずれを生じ始め る と きのS
。は，L
／D
が大きいもの ほど大き く な る傾向の あ ること が分か る。 前 出の図一6
（b
）に お け る同一 LID
の一
体 型と枠載 荷型の 曲線が離れ出すS
。の値につ い て も，
図一
7（b
） と同様の傾 向が みられ，
かつ 量的に も近 似して い る。 両 型 式の外 周の摩 擦 抵 抗 特 性を同等と考え る と，
枠 載 荷 型 の 支持力は，
枠が枠 内土とずれ を生 じ るこ とに よ り低 下 日 日 2a 24（
EE）
」 m 6Z ee So （mm ） 2日 49 6e 8e （a） 分 離 型 2e a4（
EE）
O ω 62 8e 2 So量
SF （mm ） 20 4日 62 8臼 （b） 枠載 荷型 図一
7 載 荷 板 沈 下 量S。〜
枠沈下 量 SF〜
枠 内 土 表面 沈 下 量S． 関係 図一
125
一
日 − 臼 口 丶 N 1 口 ＼ N2e 2 Ri （kgV ） 292 4日26e6 e L／n＝1 星 口 丶 Ne ー ロ ＼ N e Ri （kgS ） 229 4eg69 臼 日 L！D
闘
1 2 Ri （kgぞ ） 20日 弓a66 臼0 ー 2 ロ 丶 N 3e 1 2 口 丶 N3 4 し！ 口脇
2 F。冨540kgf．
2P
。＝400kgf
1 ロ ＼ N Po ＝重60kgf L！D国
3 P。＝560kεf
（a）分離型 し！D＝
4 e 1 2 口 ＼ N 3e 1 2 口 丶 N3 4 L！D輿
2P
。＝480kgfL
！D“
3 P。乙
640kgf
（b
）一
体型 L！D椰
4 日 1 口 丶 N22 1 2 口 ＼ N 3o 監 2 口 ＼ N3 4 L！Dm ：P
。＝240kgf
L1Dロ
2 P。＝400kgf
L／O■
3 P。＝480k8f （c） 枠 載 荷 型 L！口“
4 図一
8 内 砕 軸 方 向 力R‘−
Z／D 関係図 0 1 ロ 丶 N e Ro Ckg ヂ ） 2ee 4e6 Po＝360kgf 6e3 e L！D■
呈 1 臼 ロ 丶 N e．
巳 1 口 ＼ N Ro くkgF ） 2日日 4日日Po＝
360kgf 22 60臼 o 1 2 口 ＼ N 3 臼P
。＝450k8f
L！Dt ！ 正 ロ ＼ N 臼 6 1 ー 口 丶 N 1 口 ＼ N Ro 〔kgf ） 2臼e 4ee 2 口 丶 N 6eg 3 4 し！De2P
。＝540k8f
L！Dm3 P。＝560kgf
22 L！Bn・
2P
。＝480kgf
2 日 L！D膤
1 （a） 分 離 型 L！口m4 1 2 口 ＼ N 3 臼 且 2 ロ ＼ N3 L／D■
ヨ P。＝640kgf
L／m■
2 1 2 口 ＼ N 3 Po；400k8f 4 （b）一
体 型 L！D−
4 9 1 2 口 ＼ N3 4 L！0営
3P
。＝480kgf
（c） 枠 載 荷 型 L／De4 図一
9 外 枠 軸 方 向力 R。−
Z／P関 係 図一 126一
す ること が 分 か る
。
3．2
内枠お よび外枠の軸 方向力分布 図一
8お よ び図一
9に，
内枠の軸 方 向力R
‘お よ び外 枠の軸 方向 力R
。のZID
（Z
：地表 面か らの初期深さ） 方向の分布を示す。
いずれ も二重 管 構 造の枠に貼り付け たス トレインゲー
ジの記 録か ら算 定し た もので あって，
分布に多少の乱れが見られ るが， 止むを得な い測 定 誤 差 と考え る。
な お算 定に当っ て は，
内 枠および外 枠の み の 軸 方 向 加 力 検 定 試 験を行い，
そ の結 果による弾 性 係 数お よ び ボア ソ ン比を採 用し た。
図一
8におい て，分 離 型のR
‘は上 端で は ほ ぼ0
で あっ て，
中央 深 さにおい て最 大 値 を 示し， 先 端で0とな る 弓 形の形 状 を 示してい る。
根入 れ長さの上半分では，
枠内 土か ら枠へ 下向きの摩擦 力 が， 逆に下半分で は上向き の 摩 擦 力が作用し てい ること が分か る。一
体型 お よ び枠 載 荷型で は，
上 端の ひずみ測 定 値の乱れ のた め，R
【が多 少 減 少し ているもの も ある が， お お む ねR
‘は上方で大 き く，
先 端のR
‘＝0
に向かっ て減少す る分布形状と なっ て い る。
その減 少の割 合は先端に近い ほ ど 大 きい。
図一
9の Re分 布で は，
分 離 型お よび一
体 型の値は小 さ く，
枠 外 周 面の摩擦抵 抗 R。
f および枠 先 端 抵 抗 Rp が 抵 抗と して寄 与す る割 合が か な り小さい こと が分か る。 これに対 し枠 載 荷 型では，R
。は比 較 的 大き く現れてお り，
荷重の増 加に伴う Rqf お よび Rpの増 大 も他の 2型 式に比べ れ ば顕 著で ある。
し か し，
LID の増 加に伴い，
P
。に対 するR
。の 割 合が減 少 して くる傾 向が認 め られ る。
図一
10は，
各型式の LID＝
3の実 験で の P。，
R。t，
Rρ お よ び枠 内土先 端 抵 抗R
。p とS
。との関 係を示し たもの で あっ て，
Repは P。一
（R。f 十Rρ）とし て算 出し た値をプ ロ ッ ト して あ る。 同 図より，
図一
9に関して述べ た と同 様に，
分 離 型お よ び一
体 型につ い ては，
荷 重に対し大 部 分 が枠 内土先端で抵抗して い ること が分か る。
な お枠載 荷 型で は，
枠と枠 内 土 表 面と がずれ を生 じ始め るS。
＝ 20mm 付 近 （図一7
（b
）参 照）か らRp
が増 大し て く る 傾向が認め ら れ る。
3．3
枠 内 土の沈下量 分布 図一11
は，
各 実 験での枠 内土沈 下量S
。 とZ／D との 関 係 を示し たもの で あっ て，
分離型お よび一
体型につ い て は，SF
を点線 で併記 し た。
同 図 よ り，
い ず れの 載 荷 型 式に おい て も，Ss
は上 端で最も大き く， 深く な るに 従い減 少し ているこ と，
枠 内土の圧 縮 量 （上端と先端と のS。
の差 ）は沈下量に比べ てか な り小さい こ と，
分 離 型の 場 合いずれのL
／D
に おい て も，Ss
が枠内土 の ほ ぼ中 央 深さ でSF
と一
致し て お り，
荷重が増大して もそ の位置に顕著な変化 は み ら れ ない こと な ど が分かる。
4．
枠 内土の圧縮特性の検討3
章の実験 結果を踏ま えて，
本章では，
特に枠 内 土の 挙 動に注 目 して検 討 を 行 うこと と す る。
図一12
は，
枠 内土の軸方向力R
。 とZID
との関 係 を 示し た もの であっ て，R
。 はz ／D＝
oの位置に お い て，
分離型 ではR
。＝
・
PD ，一
体型で はR
。≡
P。一
（R
‘＋R
。〉， 枠 載 荷 型で はRs＝0
と し，
各 深さ でのRs
の差 を積分 す る こ とに よ り算 出した。
同 図中の点 線は， 最大 荷 重時のPo
の大き さを表 して お り， こ れ と実 線のRs
との差が 枠の軸方向力 〔R
，＋R
。〉に相 当し ている。
同 図に おいて，
分離型の Rs は．
上端お よ び先 端で大き く，
中 央深 さにお い て最 小 値を示す ようなほ ぼ上下 対 称 型の分 布 形 状で あっ て，
荷 重の増 加に伴いPo
とこ の最 小 値 との差は大 き くな る傾 向が見ら れ る。
こ の よ うな R。
の分 布 形 状は，
図一
11（a）のSs
と SFとの差に対 応す るもの であっ て， 枠 中 央 深さ付 近で枠 内 土か ら伝 達さ れ た枠の軸 方 向 力が 最 大となっ て い る こと が分か る。一一
体 型の Rsは枠 内 土 先 端におい て最 大 値を示し， 上方に向かっ て減 少する傾 向が見ら れ る。 その減 少の割 合は，
先 端に近い ほど大き く なっ て い る。
枠載荷型に お い て は，
枠 内土表 面に お い Po ，Ref ，Rp ，Rsp Ckgf ） e 2日e 4e3 62e 日 2e 0 4（
E 匚）
o 匂o62 8e （a） 分 謹 型Po
卩Ro
爭，R
ρ，
Rsp
（kg
ヂ） 9 2日日 40日 SO2 3 29 臼 4 （ EE）
0 ω 6日Po ，Ro
｛ Rp，
Rs卩 （kgf ） 日 200 4臼2 6臼日 2 22 0 4（
匠 ε〕
ロ 9063 82 B3 （b）一
体型 図一
10 荷重，
各抵 抗一
載 荷板沈下量 S。関係図 （L／0＝
3） （c） 枠載 荷 型一
127
一
口 ＼ N ー P 丶 N Ss 〔mm ） Po：
360kgf
霹
204 臼 6臼 809
；’
； i． ． ．
…9
且 L！9■
1 日’
▼
： …… i i i ； ： i … … 1 、i
三 … … … i i i i i ：．
： 「iP
。＝i450kg
，
2e 1 2 口 丶 N 39 1 2 口 丶 N3 4 L！口回
2…
iiiii
i
i
・
・
； ： i．
…
…
……
ii
黠
L！0凹
3．
，
，
，
7
F
．
鹽
，
凸
．
「
，
巳
．
，
l ii ii 三…
……
：…
：…
…．
≡ ； … ≡ …i
…
… …
：■
■
，
■
，
「
9
■
i
乙…
i…
…き
：…
……
… o＝ 560k8f 日 口 丶 Ne ー 口 ＼ N2n り 1 2 口 丶 N 36 1 2 ロ ＼ N Ss （mm ） P。＝360kgf し！De ！fL
！D■
2．
．
： ii
……
iiiiii
… iil ：i
i
i
i
i
iPo
＝ i i i i i■ 鹽 鹽 ， ■ 9i480kg
口 丶 N 1 口 丶 N Ss （mm ） L！Dm3，
、 ii
i
…
iiiiii
… … …．
… … … … …iiiiiii
i i…
1
……
iii
…
畠
20 40 6臼 80魂
1P
。＝160kgf
し ！コ雷
1 0 1 2P
。＝240k8f
e
L！Dm2 12
口 丶 N 30Po
鴇400k8f
（a） 分 離 型 L！D冒
4 3 4 （b
）一
体型 1 2 口 丶 N3 i640kgf 4 L！口回
4 L！0■
3 P。＝違80kgf
（c） 枠 載 荷型 L！コn4 図一
11 枠 内 土 沈 下量S。〜
Z／D 関係図 （点線は枠沈下量 SF） 臼 ー 0 口 丶 N Rs Ckg ｛ ） 2ee 4966 日日 ≡Po
；360kgfL
！DdliP
。・i450k8f
．
■
．
．
，
．
．
．
0 1 口 丶 Nz 6 Rs 〔kgヂ） 2日e 4ee 1 口 丶 N 1 口 ＼ N 600 L！D“t 0 正 0 口 丶 N 1 口 丶 N 臼 Rs 〔kgs ） 2日9 4e2690 20 1 2 ロ 丶 N 32 1 2 口 ＼ N3 4 L／n騾
2…
： …P
。＝540kgfi
：…
… L！Dn3 （a） 分 離 型 L！D■
429
1 2 口 ＼ N 30 1 2 口 丶 N3 4 L！D邑
2 L！Dm3：
Po冨640kgf
… 三 （R ｝＋R
。）i
……
… （b
）一
体 型 L！0闊4 20 且 2 口 丶 N 30 12q
＼ N3 4 Lノロ雷
二 L！D属
2 L！ 口騨
3 （c） 枠 載 荷型 L！Dm4 図一
12 枠 内 土軸 方向力 R。−
Z／D関係 図一 128 一
4 3 2 口 丶 工 1 臼 L！D
ヲ
レ
．
／
3
．
．
．
．
．
辱
，
鹽
／
／
、巳
，
鹽
，
！ ／丶
／
1
丶
丶卜
，
■
，
9
■
．
2 臼．
5 Rs／Rsp （a） 分 離 型 ！．
2 4 3 2 口 ＼ 工 工 e｝
’3
L ’圓■
，
「
■
77
，
へ
、’
父
＼
’
」．
剰
冫
L…圏 e 2
．
5 1．
巳 Rs ／Rsp （b）一
体 型 図一
13 軸 方 向 力比 R。〆R。p−
H〆D関 係 図 4 3 2 口 丶 工 1 e寸
，
胴3
丶
＼
、P
／ 尺 2 ≡ …．
’
，
．
■
匸
■
＼’
1 丶渠
、一
．
．
P
臼 2．
5 1．
e Rs／Rsp 〈c）枠 載 荷 型 てRs
＝0
で あり，
先端に向かっ て R。が漸 増す る形 状で あ ること が分か る。
次に，
各 実 験に お け る枠内 土 先端の軸 方向 力R
。p に 対す るR
。の比 R。／R。p と枠 内 土 先 端か らの 高さ枠 内 径 比 HID との 関 係 を 求め， 図一13
に 示 し た。 こ こ に，
分 離 型お よ び一
体型につ い て は，L
／D
＝ 1〜4
の実 験ご との最 大 荷 重 時の値 を 示してある。
枠載荷型 につ い ては，
最 大 荷 重 付 近で測 定 値に乱れが 見 ら れ る た め，
第 6荷 重 階 （枠 沈 下 量30〜
40mm 程 度）での値を採 用し た。 同 図に おい て，
分 離 型のR
。／Rsp
は，
LID
にか か わらず 先端か らそれぞれの中 央 高さ ま で は ほぼ 同様の割 合で減 少し，
その最 小 値は，LID
の 増 加に伴っ て小さ く なっ てい る。一
体 型で は，
LID
＝
1〜3
につ い て は，
ひずみ 測定 値の乱 れの た め，
上 端で多 少 増 大し てい る が，
先 端 か ら 上方に向かっ て，
分 離 型の場合と ほ ぼ同様の割 合で 減 少す る傾向が見ら れる。
L
／D ；
4 の 場合は，
他に比べ 多少 大き な値となっ て い るもの の， 上 方に向かっ て減 少 し，
上 端で は約 15％ の値 を示し た。
これ ら に対 し，
枠 載荷型のRs
／Rsp
は，
いずれのLID
に おいて も，
枠 内 土表 面におい て 0に収れ ん す る が，LID
の 増加に伴っ て，
一
体型の分 布 形 状に似 通っ て く る傾 向が 認 め られ る。枠内土のみ に着 目し た場 合
，
図一
11のS
。分布か ら分 か る よ うに，
分離型で は枠 内土は ほ ぼ中 央深 さにおい て 枠 と固 定さ れ たの と同 等の状 態で，
上 端お よび先端よ り 圧 縮さ れ る。
これ に対し一
体 型で は，
枠 内 土は上 端が枠 と 固 定さ れ た状態で先端より押し上げられ る。
し た がっ て， 分離型の枠 内土下 半 分の圧 縮 状 態は，1
／2
のLID
の一
体 型 と同等と見ら れ る。
この結 果と して，
分 離 型 と一
体 型とで は，R 。
／R 。
p の先 端か らの 減衰状態に同様の 傾 向 が 現 れた もの と考え ら れ る。
ま た， 分 離型の上半 分 と 下半分 とで は，
剛 板 載 荷と弾 性 的な押 上 げとの違い は あるが， ほぼ 同等の圧縮特性を示す と考えてよかろ う。
枠 載 荷 型の場 合は，一
体型 と 同 様，
枠内 土 は先 端より押 し上 げら れ る。
ただし，
上 端が開放され た状態であ り，
枠 内土 は枠との間に相 対 変 位が生じ や すい。
し か し，
根 入れ長さ が長くなれ ば， 枠 内 土の閉 塞 効果に よ り，
相対 変位・
軸 方 向 力ともに一
体 型と同様の分布形状に近づ い て く る と考えられる。
5
．
枠 内土の挙 動 特性に関 する モデル解析 以 上の実 験 結果に対す る 理論 的検 討に関して は，
紙 面 の制約がある ため． 次報に譲る こと と する。 た だ し，
今 回の模 型 実 験におい て は， 3種 類の載 荷 型 式での枠 内土 の軸 方 向 力およ び沈 下 量 分 布の形 状が ， 側 方 拘 束 鋼 管 内 の砂 柱の圧 縮 試 験1｝の 場 合とは相違 し て い る こ と が特に 注 目さ れ た。 そこ で， 両 者の関 係 を比 較 検 討す ること を 目的とし て，
文 献 1）で提 示し た理論 解を適用 し たモ デ ル解 析 を行 うこと とし た。
し たがっ て， 対 比の都合上，
解 析に は文 献1）の実 験に対 応し た諸常数 を採用す る。 図一
14は，
こ の 目的の た めの対 象モ デルで あっ て，
（a） 分 離 型ケー
ス， （b
）一
体型ケー
ス， （c）枠 載 荷型 ケー
ス お よ び （d
） 砂 柱 圧 縮 ケー
ス と 名 付け る。
（a）〜
（c） で は，
鋼 管 下 端の抵 抗はない もの と し て あ り，
（Cl
）は 文 献 1）の場 合である。
文 献1）で報 告し た理 論 解の基 本 式 （1）〜
（4 ）を以 下に引 用し，
同 式 を 図一
14の 解 析モ デル に適 用す る 場 合の境 界 条 件を示す。 な お， こ こ で使 用する記号を表一
2に示してお く。 ただし，
本 論で の他の記 号 との関 係 上，
文献 1）で の記 号の一
部を変更し た こ とを了承されたい 荷 板 ・エ
鋼管 （a）分離 型 ケ
ー
ス鳳
（b
）一
体型 （c）枠 載 荷型 （の 砂 柱圧 縮 ケv ス ケー
ス ケv ス 図一
14 解析対 象モデル一
一
Rs （ゴ Rs （」＋1 △S ） ） S（ゴ）
双
」＋1｝ ＋1） Po △S （ △ Rs （」） Rs （ゴ＋1） △S （ 1）＝一
△S（n ＋1） （a） 分 離 型 ケー
ス ） ） S 〔ゴ） （j
＋1） ＋1） Rs ，j
），
Rs （j
十1 △s S（n十1）＝一
△S （n十1） （b
）一
体 型ケー
ス 図一15
記 号 説 明 図 （砂 柱の 軸方 向 力 ：Rs， 鋼 管と砂 柱 との 相 対 変 位 ：AS
）。
鋼 管お よ び砂 柱の ノ区 間 （ゴ
；
1一
η）につ い て，
（1
） 式お よび （2 ）式が成 り立つ （図一
15参 照 ） 。 ん（ノ）．
2ハE
lS
（j
十1
）十 △Sl
ノ十1）｝−
IS
（ノ）十△S
（ゴ）｝S
（ノ＋1トS
ω＝R
（j
＋1｝＋R
（ゴ）＿＿＿＿
（1）h
（j
）− R
訊1
嶺 磐
…………・
…・
……・
（・） ただし，R
ω一R
（・）・tLl
．
鯉
＋＾ω ψ、・（tl…・
・
…
（・）副 脚
唱
掣
＋ft
（t
／a
，h
・1
）1
−
（・） こ こ に， 分 離 型 ケー
ス の場 合 ：R
｛1
）＝0，R
貳1
）＝P
。一
体 型ケー．
ス の場合：R
（1）＝ αP
。，
Rs
（1）＝ ＝（1−
a）Po
（O
≦a≦1） 枠 載 荷 型ケー
ス の場 合 ：R
（1
）＝P
。，Rs
（1
）＝＝O
t−・
韓・
…
一
・
・
・
・
…
−t…
4・
−t・
−t・
・
・
・
…
（5＞ ま た，
鋼 管下端 自由の条件より，
R
（n＋ ・）− R
（1
）＋解 響
耀 Z）di
，h
（1
）一
・・
・
・
・
…
−99・
…
9・
・
・
・
・
…
一・
・
・
・
・
・
・
…
（6 ） 表一
2 記 号．
一
覧 記 号 単 位 説 明 P。 kgf 載 荷荷重 R（」），
R。
（j） k8f 」点 での鋼 管 お よび砂 柱の軸 方向 力 α 0R （1）／ Pg （0≦α≦D A．
A3 c 鋤 管お よ び 砂 柱 の 断 面積 ψi 鋼 管 内周 長 さ E，
E。（j） kgf！c ザ 鋼 管お よ び」区 間 で の 砂 柱 の弾性 係数 （砂 柱は非線 形） h（」） C刷 」区 間の区 間 長 さ S（」） C国 j点での鋼 管の変 位量 △S（j） C団 」点での 鋼 管 と砂 柱との相 対変 位 fi（」〉 kgf1 2 」点で の銅 管 と 砂 柱 との間の摩擦応 力 βi（j） f！c fl（」）／△S（」） S（n＋1） （c）枠載荷型 ケー
ス こ こ で， ノ1
（ノ｝＝
β己（ノ）・
△S
（ノ〉・
一
・
・
…………・
…・
…………
（7）以 上に おい て
，S
（n＋1
）＝
」ムS
（n＋1
）≠0，
さ ら に一
体型 ケー
スの場 合はAS
（1
）＝O
よ り，
いずれのケー
ス に おい て も （2
n＋1
〕個の未 知 数に たい して，
（2n
＋1｝個の 連 立 方 程 式が成り立つ。
し た がっ て，
文 献1 ）と 同様の 手 順に よっ て解を 求 め ること がで き る。
計算に は，
文 献 1 ）の相対密 度が 49％の実 験に基づ く以 下の値を採用し た。
鋼 管内径．D
＝ ・206．
4mm 肉厚 ：t
≒ 5．
OmmE ＝
・
2．1
×106kgf
／cm2 av＝1860
ES・
4skgf
／cm2ft
＝3．
29A
S
”’3kgf
／cm2・
一・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
（8） こ こ に，
av お よび εv は，
砂 柱の鉛 直 応 力 お よび鉛 直ひ ず み を表す。
図一16
は，L
／l
）＝
1〜
4の場合につ い て， モ デル解 析 （P
。＝32
tf）に よ る砂柱の沈 下 量Ss
と鋼 管の沈 下 量S
との 深 さ方 向分布を示し た もの である。
分 離 型ケー
ス の 場合，
鋼 管と砂柱と の相対 変 位AS （＝8
。− S
）は，
枠 内 土の 中央 を0と して上 下で逆 対 称と なっ てお り，
図一
11（a）の実 験 結果と同様の傾 向を示し て いる。
一
体型ケー
ス の AS は， 図一
11（b）と同 様に下端で最も大き く，
上 方に向かっ て減 衰 し， 上 端で 0と な る。 これ に対し， 砂 柱圧縮ケー
ス で は，
△S （S≒0）は文 献 1 ）の実験結 果と同様に，深さ．
に伴っ て減 衰し，
砂 柱 下端で 0にな る。
こ こ で，
分 離 型ケー
ス の上半分のAS
分布 （例えば L／D＝
4の右 下りハ ッチン グ部分） がその半 分の LID の砂 柱 圧 縮 ケー
スめAS
分布 （L／l）；
2の右 下りハ ッ チ ング部 分 ）と．
また分 離 型 ケー
スの下 半 分のAS
分布 （例 え ば L／D＝
4の左 下りハ ッ チン グ部分）が その半分の LID の一
体型 ケー
ス の △S
分 布 （L／D＝
2の左 下りハ ッ チン グ部分）と まっ た く同じ計 算値 を 示 して い る。
枠 載 荷 型ケー
ス のAS
は，一・
・
体型 ケー
ス と同 様に下 端で最 も大き く，
上 方に向か っ て減 衰す る が，LIP
が小さいeO 1 2 口 丶 N3 4L ！D
囗
1 Ss ，S ‘mm 冫 8日 日 9日9 8臼臼 8日 ／，
／1
．
’ 型 レ ス（S5
＞ 〃 （S） ’．
1
日 主圧縮ケ畷 （S。
） L／n“
2 L！コ円
3 L！P回
4 ea 星 2 口 丶 N3 4 L！Del 499Rs
〔t｛ ） 4e 臼 4ee1
丿 ／1
1
一
分 離 型ケー
ス一 一
砂柱 圧 縮ケ畷 L！D■
2 L！n目
3 L！nロ
4 4e 93 1 2q 丶 N3 4 L！D□
tSs
，s
〔mm ） 89 臼 8a 臼 80 日i
1
「
1
1
一
一
体型 ス（Sg
）一鹽
一
ク （S
）一 一
枠 載 薇型 ケー
ス（S
。） 〃 （S
）一冒
層
一
し！D＝
2 L！Dロ
3 図一
16 モデル解析に よる沈 下 量 分 布 図 L！コロ
4 8e 場 合は上 端でのAS
が 大きい。
し か し，LID
の増加に 伴っ て一
体 型 ケー
ス の分 布に近づい て く るこ と が 分 か る。
図一17
は， 砂 柱の軸 方 向 力Rs
の分 布 を示し た も ので ある。
分 離 型 ケー
ス のRs
は，
図一12
（a）の実験結果と 同 様に中 央深 さで最も小さ く，その上下 が 対 称 であっ て，
LID ＝
4の分 離 型ケー
スの上半分 と下半分と は， そ れ ぞ れL
／D ＝2
の 砂 柱 圧 縮ケー
スお よび一
体 型ケー
ス （そ れ ぞ れ 図中のハ ッチ ング部分）と 同一
計算値と なっ て い る。
枠載 荷 型ケー
スで は， 下端で最も大き く， 上端で0
に収 束する。
軸 方 向 力の分 布につ いて も，
相対変位の 分 布と同 様に， L／D
の増 加に伴っ て， 枠 載 荷型 ケー
ス と一
体 型 ケー
スとの分 布 が近づ く傾 向 が認め られ る。
6．
結 語 以 上，
模 型枠 基 礎の鉛 直 載 荷 実 験 結果につ い て報 告し， 特に枠 内 土の挙 動に注 目し た検 討 を行っ た。
結論と して，
以 下の ことが 指 摘で き る。
3種 類の載 荷 型 式 （分離型，
一
体 型 お よ び枠 載 荷 型 ），
の いずれも， 枠 根入れ長さ内 径 比LID
の増加に伴 い支 持 力は増 大 する。 こ の際，
同一
LID
の分 離 型と一
体 型との荷 重P。〜
載 荷 板 沈 下 量S
。関係に は，
有 意な 差 は認め られなかっ た。
また枠 載 荷 型は，So
の小さい範 囲で は一
体型 のP
。一
一
S
。曲 線と ほ ぼ等しい が，
枠 と枠 内 土 表 面と がずれ を生じ るS
。以後に おい て，
支 持 力が低 下 し た。
そ の と き の S。は，LID
の増 加に伴っ て大き く な っ て い た。
枠のひずみ計測結 果に よ る と，
分 離 型と一
体 型と は，
枠外 周 面の摩 擦 抵 抗R
。∫お よ び枠 先 端 肉 厚 部の抵 aO 1 2 ロ 丶 N3 4 L！口目
1 49e Rs くt’ ） 4ee 429 ＼ ＼一
一
体 型ケ嘱一 一一
枠 載 荷 型ケ嘱 L／D．
2 L！n＝
3 L／口n4 図一
17 モ デル解 析による軸 方 向 力 分布 図 4e 抗R
ρの影 響は小さ く，
枠 内 土 先 端の抵 抗R 。
p が 支 配 的 であっ た。
こ れに対 し枠 載 荷 型で は，
L／D が小さ く枠 と 枠内 土 表面 と がずれ を 生 じ る場 合は R。！お よ びRp
が 比較 的大きいが，LID
の増 加に伴い，P
。に対す る両抵 抗の割合は減少して い た。
枠と枠 内土 との相 対 変 位 AS お よ び枠 内土の軸 方向力
Rs
の分 布 より，
分 離 型の枠 内 土は中 央 深さで枠 と 固定さ れた の と同 等の状 態で上端
および先 端 より圧縮 さ れ，一
体 型の場 合は，
上端が枠と固 定さ れ た状態で先 端よ り押し上 げら れ ること が分か っ た。
また枠載 荷型 は，
枠 内土の 閉塞 効 果が発揮さ れ る根入れ長 さにおい て，一
体型 と 同等と考え ら れ た。 本 実験での枠 内土の挙 動と文 献1）の側 方 拘 束 鋼 管 内の砂 柱の挙 動とには相違が み ら れ た。 この点に注 目 し，
筆 者らの理論解1）を 適 用 して行 っ た枠 内土の挙 動 特 性に関す る モ デル解析に よっ て，
で述べ た特 性が検 証 さ れ，
枠内 土に関 して は，
図一
14の モ デル で説 明で き る こと が 分 かっ た。
今回の解析は枠 内土の挙 動に し ぼっ た が，
本 実 験 結 果 の理 論 的 検 討に関しては，
次報で述べ る。
謝 辞本実 験を行う に当り
，
多 大あ
ご協 力を頂い た昭 和62 年 度の関 西 大 学 大 学 院 生， 奥 野 哲 也 氏な らびに卒業研究 生，
近 藤 泰 典，
佐 竹 信 親，
高 島努の諸 氏に
，
感謝の意 を表し ま す。 参考 文 献 1） 伊 藤 淳 志．
山肩 邦男 ：鋼 管で側 方 拘 束 され た砂 柱の応 力・
） 2 ） 3 ） 4 ） 5 変 形特 性の検 討
，
日本建築学会構造系論文報告 集，
第 392号，
pp．
98−
107，
昭和 63年10月Kuzmanovi6
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B．
0．
and Ba且la，
A．
：SpTead footings on‘
‘
reinfoiced
”
soil，
Canadian GeotechnicalJournal
，
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No．
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8Broms
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B．
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G．
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6 伊 藤 淳志，
山肩邦男，
奥野 哲 也 ；分 離 型 枠 基 礎 枠 内 土 の 圧縮 特 性に関 す る考 察，
第23回 土 質工学研究 発 表 会．
pp．
1543〜
1544，
昭 和63年 6月 山 肩 邦 男，
伊藤淳志，
奥野哲也 ：分離型枠 基礎の鉛直支 ｝ 6 ｝ 7 ｝ 8 持 力に 関す る実 験，
第23回 土 質 工 学 研 究 発 表 会，
pp．
1545−
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昭和63年6月 山 肩 邦 男， 伊 藤 淳 志t 奥 野 哲 也 ：枠 基 礎の鉛 直 支持 力に 関す る実 験 （一
体 型お よ び枠 載 荷 型の場 合 ），
日本 建 築 学 会大会学 術講演 梗概集B．
pp．
1075−
1076，
昭和63年10 月 伊藤淳 志，
山 肩 邦 男．
奥 野 哲也：枠 基 礎の鉛 直 支持 力特 性に関す る考察，
日本建築学会 大 会学術講 演梗概集B，
pp．
lq77−
1078，
昭 和63年10月 冨 永 晃 司，
山 肩 邦 男 ：砂地 盤中の模型群ぐい に関す る水 平載 荷試験結果と 理論的考 察，
日本建築学会 論 文報告 集，
第 326号，
pp．
68〜
77，
昭和58年4月SYNOPSIS
UDC ：624．
156．
8
RESULT
OF
MODEL
TESTS
ON
FRAMED
FOUNDATION
AND
INVESTIGATION
ON
BEHAVIOR
OF
INSIDE
SO
皿．by
ATSUSHI 置丁0，
Research AssQciate of kansai University and Dr．
KUNIO YAMAGATA ， Professoτof Kansai Univer−
sity
，
Members of A，
1，
J．
To
study on load−
settlement mechanism and onbehavior
ofinside
soil ofFramed
Foundation，
verticaHoadingtests of model Framed Foundation （internal
diameter
offlame
D ＝
150 mm ）were performed on threedi
正ferent
loading
types（separate type，
combined type andframe
loading
type）and four different depth ratios （LIP＝
1to4）respectively
．
In this paper the result of model tests and of investigation onbehavior
of inside soil are report．
I
ed
．
The
conclusions are summarlzed asfollows
．
（1 ）
The
bearing
capacityincreases
according asLID
increases
in allloading
types．
There is no significantdifference betweell separate type and combined type at 止e same L ／p
．
But
thebearing
capacity offrame
loading type
decreases
afterinside
soil slips．
（2）
On
separate type and combined type，
frictional
resistance of outside offrame
and point resistance of
