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トルネードラフト工法
高性能ハイブリッドコラム工法 トルネードラフト工法
トルネードラフト工法とは
(1)基礎底面の支持力を有効に活用します
本工法では、小規模建築物の現状に即した支持力機構(改良体支持力+地盤支持力)により支持力性能の検証を行うことで、トルネードパイルおよび基礎スラブの双方が有効に作用し、複合的な支持力性能を評価する事が可能となりました。
(2)トルネードラフト工法を用いて経済性UP
本工法では改良体間地盤の支持力性能を適切に評価することが出来るため、補強体部分に荷重が集中することなく、複合地盤として一様に支持力剛性が向上します。 従って、従来の杭状地盤補強に比べ、基礎梁にはたらく応力が減少し、適切な配筋量及び適切な断面での設計が可能となります。
(3)適用範囲
本工法の適用建築物は以下の通りです。
トルネードラフト工法の魅力
(4)摩擦力が大きく優れた支持力
トルネードラフト工法は、鋼管杭工法の安定した材料強度とソイルセメントコラム工法の大きな摩擦力を合成させることにより、ソイルセメントコラム工法の短所であるコラム強度のバラツキを鋼管が補い、鋼管杭工法の短所である小さな摩擦力をソイルセメントコラム工法が補うことで、各工法の短所を打ち消し、高い支持力を発揮することができます。
(5)良好な品質を確保!
芯材に使用する鋼管は、一般的に使用されている冷間製造の鋼管ではなく、熱間製造の鋼管を使用しており、造管ラインにて段付の鋼管を製造し、付着力の増大を考慮した鋼管として利用するものです。
安全性の比較
ソイルセメントコラムは、頭部周辺に応力が集中するため、固化不良や土塊の混入があると補強体が崩壊してしまうのに対し、トルネードパイルは、芯材効果により応力集中を防ぐと共に、芯材全長で支えていることから一部分に固化不良が生じた場合でも影響を回避できます。
腐植土地盤における適用性
腐植土により固化不良が発生する地盤の場合、ソイルセメントコラムは強度を確保出来ないのに対し、トルネードパイルは、芯材の摩擦力(付着力)が大きいため、芯材の材料強度(80〜166kN)及び腐植土部分を除いた支持力の小さい方まで設計考慮することができます。
(6)優れた環境性能
高支持力化に伴い、施工長の短縮が可能。 製造時、CO2発生量の多い鉄やセメント系固化材の使用量を大幅に縮小。 施工時の発生残土量及び施工設備の排気ガスについても大幅に減少することができ、環境に配慮した工法です。
(7)トルネードラフト工法の配置例
トルネードパイルの仕様
らせん溝付鋼管の仕様
施工手順
撹拌装置
トルネードラフト工法の許容鉛直支持力 1
本工法で補強された複合地盤の許容鉛直支持力度qaは、式1の通り、地盤の極限支持力度qdと補強体の許容鉛直支持力Ra、及び1本当たりが負担する基礎の支配面積Afに対する改良率as から求める。
地盤の極限支持力度qdは、式2の通り、日本建築学会『小規模建築物基礎設計指針』(以下、小規模指針と称す)に示された支持力度算定式により求める。
許容鉛直支持力 2
トルネードパイルの仕様は、負担荷重により鋼管長Lを設定して、先端支持力及び周面摩擦力を考慮する部分を設定し、先端地盤の平均N'値(N's値)及び周面地盤の平均N'値(N'f値)を求めて設定する。 ここで、先端地盤の平均N'値は、図2に示す先端平均N'値を算定する範囲(芯材先端から800o以内)の平均N'値と、先端支持地盤の層厚(鋼管先端より400o深い深度から3Dの範囲)の25p毎のN'値を比較し、最も小さい値をN'sとして求める。 また、周面地盤の平均N'値は、図1に示す周面地盤の平均N'値を算定範囲(鋼管長+400o)より算出しN'fとして求める。ここで、先端支持地盤の層厚とは、先端支持力を確実に確保するため、応力影響範囲を考慮するための層厚で、鋼管先端より400o深い深度から3Dの範囲と定義するものである。 また、余長を400o以上とする理由は、支持力が確保出来ていた場合でも、沈下量を軽減するために改良長のみ長く確保する場合があるためである。
N'の算定はSWS試験結果より、土質に応じて式3、式4を用いて行う。 また、先端地盤及び周辺地盤の平均N'値の適用範囲は表2の通りとする。
※SWS試験とは、JIS A 1221:2020 スクリューウェイト貫入試験方法の略である。(旧名称:スウェーデン式サウンディング試験)
許容鉛直支持力 3
許容支持力Raの算定は、次式による。
ここで、Ra'は、地盤から決まるトルネードパイルの許容支持力であり、Ra1は、トルネードパイルの圧縮耐力である。 以下その算定方法を示す。
本工法は、ソイルセメントコラムが未固化状態の時にらせん溝付鋼管を建て込むため、鋼管の鉛直性(傾斜)を容易に確保出来ると共に施工時に座屈の問題は発生しない。 また、らせん溝付鋼管はソイルセメントコラムで周囲を拘束されることから局部座屈の恐れはないので、長さ径比低減は施さない。