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支持力算出理論
ヘリカルピア工法は、「Bearing Capacity(先端支持力)理論」と「貫入トルクと極限支持力の相関性理論」に基づいて設計されます。
先端支持力理論 bearing capasity
ヘリカルピアの極限支持力の理論値を算出する計算式は、Bearing Capacity(先端支持力)理論に基づいています。その概要とは、「基礎を支えるマルチヘリカルピアの限界能力の理論値は、個々のヘリックスの能力の総和に等しい」というものです。ヘリックス(螺旋状のプレート)の能力は、土の支持力を計算し、その値を個々のヘリックス面積に適用することによって求められます。(SSシャフトでは杭体周面に生じる摩擦力を考慮しません。)
 
ヘリカルピアの極限支持力は以下の二つの計算式(公式A 公式B)によって求められます。
 
公式A Qt=ΣQh
Qt ・・・マルチヘリカルピアの極限支持力
Qh ・・・個々のヘリックスの支持力
理論グラフ
公式B Qh= Ah (c×Nc + q×Nq) ≦ Qs
Qh ・・・個々のヘリックスの支持力
Ah ・・・ヘリックスの有効面積
c ・・・土の粘着力
Nc ・・・粘性土の支持力係数(=9)
q ・・・有効土被り圧
Nq ・・・非粘性土の支持力係数
Qs ・・・ヘリックスの上方限界強度
理論図
貫入トルクと鉛直極限支持力の相関性理論
A.B.CHANCE社は長年にわたって、ヘリカルピアを貫入する際に生じるねじれのエネルギーと極限支持力の関係について提唱してきました。その原理とは、「ヘリカルピアを固い地盤に施工すればするほど、貫入トルクは増大する」というものです。すなわち、「貫入トルクが増大するにつれ、ヘリカルピアの鉛直極限支持力が増大する」ということです。次の公式Fが施工中の貫入トルクと極限支持力の相関性を示す経験的に編み出された計算式です。
Qu = Kt×T
Qt ・・・極限支持力[KN]
Kt ・・・経験上のトルク係数[m-1]
T ・・・平均貫入トルク値[KN-m]
Kt値は土質の状況やアンカーシャフトのサイズや形状、ヘリックスの厚みにもよりますが、10〜66 m-1の範囲です。シャフトの形状がSSタイプならば33〜39の範囲(推奨値は33)、直径89mmのHSタイプならば23〜33推奨値は23です。このKt値は引張・圧縮両方の荷重に使えます。
トルクゲージに表示される施工トルクをモニタリングすることによって、ヘリカルピア工法の極限支持力を推定することができるため施工管理に役立ちます。
理論グラフ
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設計ソフトウェア design software
ヘリカルピア工法の設計は専用ソフトウェアHeliCAPtmを用います。地盤調査によるデータを入力し、支持力計算を行い製品タイプの選定をします。施工管理に必要な貫入 トルク値も自動計算されます。 ソフトウェア
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