Q206 異なる径の鉄筋の重ね継手長の考え方

回答

　拙著に記述した重ね継手長の説明は不適切でした。
　例えば，図−１の片持梁について考えてみます。φ１の鉄筋の許容張力をTa1とすると，この鉄筋が引き抜けないためにはla1=Kφ１の重ね継手長(定着長)が必要になります。φ２の鉄筋に対してはla2=Kφ2の重ね継手長が必要になります。
　図−２のような単純梁であると，φ1の鉄筋の必要定着長はla1=Kφ1，φ2の鉄筋の必要定着長はla21=Kφ2です。この場合は，la1=la2でなければならないので重ね継手長はla1とla2のどちらか大きい方ということになります。
　単純に鉄筋径の大きい方の定着長を採用するという考えは間違っていると思われます。定着させる鉄筋に対して必要定着長を確保するように重ね継手長を決定すべきと言えます。

Q&Aコーナー

Q207　大型ブロック積み擁壁の底面地盤反力算定式の適用条件

回答
　大型ブロック積み擁壁では，下図のように擁壁の底面と壁背面に地盤反力が発生します。地盤反力を決定するには，V，H，Q，ξ，ηの５個の未知量を求める必要があります。ところが，力のつり合い条件式は３個しか立てられないので二次の不靜定問題になりります。このため，マニュアルでは地盤係数法によって地盤反力度を算定する方法を採用しています。マニュアルのp24の2.3.5(1)には，地盤反力度は，地盤係数法によって算定するのを原則とすると書いてあります。
　地盤係数法で計算するのは計算が複雑で，コンピュータが必要になります。このため，制限条件を設けて簡便な方法を示したのが2.3.5(2)の説明です。
　通常のブロック積み擁壁の壁厚は壁高の1/10程度です。また，支持地盤と盛土地盤のN値の比は1〜10の範囲にあると考えられます。さらに，図−１のような壁厚が等厚とすれば，試算の結果ξ≒0.52b，η≒0.25lになることがわかりました。そうすると，未知量はV，H，Qの３個になるので力のつり合い条件から地盤反力を算定することができます。2.3.5(2)に示してある地盤反力度の算定式(2.11)は，このようにξとηを仮定して求めています。
　壁厚と擁壁高の比が1/10程度でない場合，基礎コンクリートも考慮して地盤反力を算定する場合などには式(2.11)は使用できません。その場合は，地盤係数法で計算して下さい。なお，ソフトが必要であればご連絡下さい。

Q208 試行くさび法とクーロン土圧とランキン土圧の関係

回答

　試行くさび法とは，すべり面の角度をいろいろと変化させて，試行錯誤的に正解の主働あるいは受働土圧を算定する数値計算法(図解法)です。試行くさび法と言えば，一般的にはクーロンの土圧理論に基づいた数値計算法を指しますが，道路土工−擁壁工指針では壁面に直接作用する土圧はクーロンの土圧理論に基づいた試行くさび法で，逆Ｔ形擁壁やL形擁壁などのかかと版を有する擁壁の仮想背面に作用する土圧はランキン土圧理論に基づいた試行くさび法を適用することにしています。
　
　擁壁工指針では，仮想背面における土圧の傾斜角δを地表面の傾斜角βと同じとしています。これは，ランキンの土圧理論によるものです。このことから，仮想背面に作用する土圧を求める場合の試行くさび法は，ランキンの土圧理論に基づいた試行くさび法と言えます。

　地表面が水平か一様勾配の場合には，試行くさび法を適用せずとも解析解として得られた土圧公式を使って土圧を求めることができます。重力式擁壁の場合の試行くさび法の解析解はクーロンの土圧公式になり，仮想背面の土圧を求める場合の試行くさび法の解析解はランキンの土圧公式になります。

　プレガードは地表面が水平の場合のみを対象としています。したがって，プレガードの仮想背面に作用する土圧は，ランキン式で算出しても，道路土工−擁壁工指針の試行くさび法による計算結果と全く同じになります。
　プレガードのたて壁に作用する土圧計算では，道路土工−擁壁工指針に準拠すれば，壁面摩擦角をδ=2φ/3とすべきなのですが，プレガードの設計では土圧を安全側に(大きめに)算出するためδ=0としています。壁面の傾斜が鉛直(α=0)で，壁面摩擦角がδ=0であれば，クーロン式とランキン式は同じになります。

Q209 擁壁底面の縦断方向勾配の制限

回答
　擁壁底面に縦断方向の勾配を付けると滑動に対する安全率が減少するため，制限を設けているのだと思われます。計算によって滑動に対する安全性が確保されていることを証明すれば，縦断勾配が急であっても問題ないと思われます。縦断勾配が付いた擁壁の滑動安全率の計算法はQ122で回答していますのでそちらをご覧下さい。

Q210 地面が屈曲している場合の切土部土圧の計算法

回答

　主働土圧を試行くさび法(極限平衡法)で算定するには，下記の要領で行うことが設計できます。
　下図で赤の矢印あるいは赤の記号は未知量を，黒の記号と矢印は既知量を表しています。また，ブロックの交点の●は固定する点，○移動させる点を表しています。すべり面角度ω1r，ω1f，ω2f，ω3rを変化させてR3fの最大値を求めれば，それが主働土圧合力PAとなります。
　詳細は，拙著「続・擁壁の設計法と計算例」第１章極限平衡法を見て下さい。

Q211宅地擁壁の支持力の安全率

回答

　建築基礎構造設計指針(日本建築学会)と道路土工−擁壁工指針(日本道路協会)では，擁壁の地震時の安定計算に用いる荷重および許容支持力の考え方が異なっています。擁壁工指針の安全率を単純に変えて計算するだけでは，建築基礎構造設計指針に準拠した設計とはなりません。

●地震時における擁壁の設計法

Q212 主働土圧の鉛直成分は無視するのか

回答

　壁面における土圧の作用方向は，擁壁と裏込め土の相対変位によって決まりますが，主働土圧の計算では一般に擁壁は前方へ水平に変位するものとし，壁面摩擦角は常時δ=2φ/3，地震時δ=φ/2としています。このδの値は経験的なものです。そうしますと，土圧合力の分力は，
　土圧合力の水平方向分力　PH=Ｐ×ｃｏｓ（δ＋α）
　土圧合力の鉛直方向分力　PV=Ｐ×ｓｉｎ（δ＋α）
と表されます。もたれ式擁壁の場合，壁面の傾斜角αが負の値になるので，δ＋α<0となればPV<0になります。

Q213　支持力算定における形状係数βについて

回答

　p34の式(解2.3.6)，p75の式(1)ともβが欠落しています。
　正しくは
　qd=α・κ・c・Nc+κ・q・Nq+1/2γ2・β・B'・Nγ
　です。訂正をお願いします。
　なお，ブロック積み擁壁の場合には，一般に，基礎幅Bに対して延長Lが長いので帯状基礎と考えることができ，α=1.0，β=1.0と見なすことができます。

Q214　かかと版の断面変化点の曲げモーメント計算法

Ｌ型擁壁（道路用）のかかと部付け根の断面検討を行う際、たて壁付け根のモ-メントをかかと部付け根のモ-メントが上回る場合は、つり合いの関係上、たて壁のモ-メントを採用することになっています。 　この時、下図に示したように、かかと部先端の断面検討を行う場合は、どのように算出したモ-メントを用いれば良いのでしょうか。 　宅地の場合は、たて壁付け根のモ-メントをかかと部全長に作用する分布荷重に換算して、かかと部の各検討断面位置のモ-メントを算出し、断面照査を行うことができます。 　通常は、一般的な道路使用の条件下では、かかと部先端の検討は行わないと思いますが、宅地の時と同じ様な考え方でいいでしょうか。それとも、地盤反力から求めたモ-メントを用いるべきでしょうか。 　今回、控え壁タイプの擁壁を検討するため、かかと部先端位置での断面照査を行って置きたいと思っています。かかと部先端位置での断面照査に用いる作用力の算出方法、かかと部先端位置の断面照査の必要の有無について御教授頂けるよう、宜しくお願い致します。

回答

　かかと版の断面が不連続に変化している場合には，ご質問のように断面の不連続部で応力度の照査が必要です。
　曲げモーメントの算定法としては，ご質問にあるように下記の２つが考えられます。
�@付け根の曲げモーメントが得られる等分布荷重に換算し，等価等分布荷重を用いて断面変化点の曲げモーメントを算出
�A自重，地盤反力から断面変化点の曲げモーメントを算出
　かかと版の曲げモーメントを算出する際に，かかと版の上面に作用する荷重の計算において壁面摩擦力を無視している，かかと版底面の摩擦力(水平方向地盤反力度)を無視しているなどのため，かかと版付け根の曲げモーメントがたて壁基部の曲げモーメントより大きくてなるという不合理な結果になります。このため，擁壁工指針では，かかと版付け根の設計用曲げモーメントとして，たて壁基部の曲げモーメント以下という制限を設けています。
　本来は�Aの方法で曲げモーメントを求めるべきでしょうか，上記の理由で�Aの方法を採用すると付け根の曲げモーメントがたて壁基部の曲げモーメントを超えるという不合理を生じます。したがって，一般には�@の方法で計算していると思います。

Q215　安全率を大きくするとアンカー抑止力が小さくなるか？

回答

　拙著「土木構造物　設計・施工の盲点」では，式(3-12)を切土のり面対策，式(3-13)を地すべり対策で使用されているとしていますが，ご指摘のようにこれは誤りです。正しくは，式(3-12)は地すべり対策，式(3-13)は切土のり面対策で使用されているとすべきです。
　式(3-12')と式(3-13')でFとθを変化させてPを計算した結果を下記に示します。いずれの式を用いてもFが大きくなればPも増加します。ご質問のような矛盾した結果は生じません。

Q２１６　杭基礎を用いた大型ブロック積み擁壁の安定計算

回答

�@大型ブロック積み擁壁の安定計算
　ベースコンクリートの上面で，大型ブロック積擁壁の転倒，滑動に対する照査が必要です。これは，直接基礎として計算できます。支持力に対する照査は不要です。
　大型ブロックとベースコンクリートの接合面にコンクリートの突起等のすべり止めを設けることができれば，滑動の照査は不要になります。この場合は，突起のせん断応力に対する照査が必要です。

�A杭基礎の設計
　ベースコンクリートの上部に鉛直力V(鉛直方向地盤反力)，水平力H(水平方向地盤反力)，モーメントM(鉛直地盤反力の偏心によるモーメント)が作用するものとして計算します。杭体の曲げモーメント，杭頭部の水平変位の計算は，杭頭部に水平力とモーメントを受ける弾性床上の梁(林−チャン式など)として計算します。杭体の応力度は，曲げモーメントと軸力(鉛直力)が作用するものとして計算します。

�Bベースコンクリートの応力照査
　大型ブロック積み擁壁の安定計算で求められた鉛直方向地盤反力を荷重として載荷させ，杭で支持された片持ち梁として曲げモーメントを求め応力照査をする必要があります。

Q217　落石防護擁壁の計算法

回答

　小生の設計法と落石対策便覧の設計法は考え方が異なります。
　落石対策便覧の方法は，落石の運動エネルギーを地盤の塑性変形で吸収するものとしています。小生の方法は，落石防護擁壁が設置される個所は地盤が良質であり地盤の変形はわずかであると考えられるため，地盤の変形によるエネルギー吸収は無視しています。

　落石の衝突によって生じる衝撃力による回転モーメントが自重による抵抗モーメントより大きいと，擁壁はある角速度で回転運動を始めます。擁壁が回転すれば，重心が上昇するため，擁壁の回転エネルギーは位置エネルギーに変換されます。したがって，回転エネルギーから擁壁の回転角が求められます。擁壁重心が擁壁のつま先より前に出なければ擁壁は転倒せず，元の姿勢に戻ります。小生の設計法は，以上の考え方に基づいており，擁壁の回転角を求め，回転角が許容値以下にあるかで安定性を評価する方法です。詳細はQ181を見て下さい。

　落石対策便覧の方法で設計すると，�@擁壁高が小さい場合擁壁の規模が大きくなりすぎること，�A基礎地盤が硬い(バネ定数が大きい)ほど基礎の規模が大きくなること，�B擁壁底面と地盤を弾性バネで固定しているため擁壁の回転角が微小な場合しか適用できない等の問題があります。また，落石対策便覧では反発係数を1.0，転倒に抵抗する有効長は壁高の４倍以下といった仮定を設けていますが，これらの妥当性は明らかになっていません。

　小生の設計理論を検証する目的で，H13年度とH14年度の２カ年かけて，国土交通省で重錘衝突実験を行いました。擁壁の回転角が小生の理論で精度良く求められることがわかりました。現在，落石対策便覧も性能照査型に移行させるべく，改定の検討が行われています。時期は定かでありませんが，改定の折りには小生の設計理論に変わるものと思われます。