池田　澪央

砂質地盤における直接基礎の偏心鉛直載荷支持力

大塚　悟

道路橋示方書における偏心傾斜荷重を受ける直接基礎の安定照査では，マクロエレメント理論に基づいた支持力曲面式によって鉛直力V・水平力H・曲げモーメントMの組合せ荷重と極限支持力との関係を評価し，マクロな視点で基礎・地盤の支持力・変位を評価している．単調な静的載荷実験，繰返し載荷実験及び振動模型実験の結果に基づき検証されたが，砂質地盤への適用性が明確でないこと，基礎幅Bが支持力に及ぼす寸法効果の定量的な検討不足や組合せ荷重の単純事例しか検討されていないこと等，支持力式の適用範囲に対して多くの課題がある，また，道路橋示方書の支持力式は大規模模型実験に基づいて提案されているため，複雑な荷重方式や地盤条件に対する適用性は明らかではなく，特に偏心荷重を受ける直接基礎に関する実験的検証は鉛直荷重と比較して，実験数が少ない．本研究では，複雑な荷重条件でも検討が可能である数値解析的検討に着目し，剛塑性有限要素法(RPFEM)による2次元解析を用いて，砂質土及び粘性土における偏心鉛直荷重を受ける基礎の極限支持力について検討した．しかし，RPFEMを用いた数値解析によって提案された支持力式の適用性の検証は模型実験による検証が必要である．既存文献の遠心模型試験との比較は中央荷重に対して良好な結果を得たが偏心載荷試験のないことから，本研究は小型模型実験(中心鉛直載荷試験及び偏心鉛直載荷試験)とRPFEMによる数値解析を実施し，極限支持力の比較を実施した．模型実験では異なる相対密度の砂質地盤に対して，模型実験および数値解析を実施し，数値解析ではMohr-Coulombの線形挙動モデルのほか非線形強度モデルの解析を行った．非線形強度モデルは相対密度の異なる砂質地盤に対して，基礎幅の異なる遠心模型試験との比較から極限支持力の寸法効果を合理的に説明できることを明らかにした．
小型模型実験は数値解析と異なり，試験中の変形の影響を受けて荷重変位関係に明確な支持力を定義できない問題が生じたが，慣用的に用いられる支持力の定義を用いるとRPFEMを用いた数値解析によって提案された支持力式に近似する結果となった．また，非線形強度モデルの場合は数値解析がやや不安定で結果がバラついたが，線形強度モデルの正規化支持力空間と一致する結果が得られ，支持力式を高度化するための基礎的な知見（特徴）が得られた．