(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出する物理量導出装置であって、
ラフト基礎の底面摩擦による水平方向に対する地盤変位を予め定められた近似式で近似し、当該近似によって得られた近似方程式を、杭材を梁材としたときの当該杭材の水平方向に対する撓みを示す所定の方程式に組み込むことにより得られた、前記物理量を算出する演算式が予め記憶された記憶手段と、
前記物理量の算出指示を入力する入力手段と、
前記入力手段によって前記算出指示が入力されたときに前記演算式を前記記憶手段から読み出して前記物理量を演算する演算手段と、
前記演算手段によって演算された前記物理量を表示する表示手段と、
を備えた物理量導出装置。
【請求項２】
前記地盤変位を次式によって示される第２方程式により算出されるものとし、
【数１】
0004723981.tif 000047
前記所定の方程式を次式によって示される方程式とした、
【数２】
0004723981.tif 000048
ことを特徴とする請求項１記載の物理量導出装置。
【請求項３】
前記近似式を、指数近似式又は３次までの多項式近似式とした
ことを特徴とする請求項２記載の物理量導出装置。
【請求項４】
前記演算式を、パイルド・ラフト基礎の水平荷重分担率を算出する演算式、杭の水平荷重を算出する演算式、及び杭の杭頭曲げモーメントを算出する演算式の少なくとも１つとした
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の物理量導出装置。
【請求項５】
前記パイルド・ラフト基礎の水平荷重分担率を算出する演算式を次式によって示される演算式とし、
【数３】
0004723981.tif 000049
前記杭の水平荷重を算出する演算式を次式によって示される演算式とし、
【数４】
0004723981.tif 000050
前記杭の杭頭曲げモーメントを算出する演算式を次式によって示される演算式とした、
【数５】
0004723981.tif 000051
ことを特徴とする請求項４記載の物理量導出装置。
【請求項６】
前記パイルド・ラフト基礎の水平荷重分担率を算出する演算式を次式によって示される演算式とし、
【数６】
0004723981.tif 000052
前記杭の水平荷重を算出する演算式を次式によって示される演算式とし、
【数７】
0004723981.tif 000053
前記杭の杭頭曲げモーメントを算出する演算式を次式によって示される演算式とした、
【数８】
0004723981.tif 000054
ことを特徴とする請求項４記載の物理量導出装置。
【請求項７】
パイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出する物理量導出方法であって、
ラフト基礎の底面摩擦による水平方向に対する地盤変位を予め定められた近似式で近似し、当該近似によって得られた近似方程式を、杭材を梁材としたときの当該杭材の水平方向に対する撓みを示す所定の方程式に組み込むことにより得られた、前記物理量を算出する演算式を記憶手段によって予め記憶しておき、
前記物理量の算出指示が入力されたときに前記演算式を前記記憶手段から読み出して前記物理量を演算し、
演算した前記物理量を表示する、
物理量導出方法。
【請求項８】
前記地盤変位を次式によって示される第２方程式により算出されるものとし、
【数９】
0004723981.tif 000055
前記所定の方程式を次式によって示される方程式とした、
【数１０】
0004723981.tif 000056
ことを特徴とする請求項７記載の物理量導出方法。
【請求項９】
前記近似式を、指数近似式又は３次までの多項式近似式とした
ことを特徴とする請求項８記載の物理量導出方法。
【請求項１０】
パイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出する物理量導出プログラムであって、
前記物理量の算出指示を入力する入力ステップと、
前記入力ステップによって前記算出指示が入力されたときに、記憶手段によって予め記憶された、ラフト基礎の底面摩擦による水平方向に対する地盤変位を予め定められた近似式で近似し、当該近似によって得られた近似方程式を、杭材を梁材としたときの当該杭材の水平方向に対する撓みを示す所定の方程式に組み込むことにより得られた、前記物理量を算出する演算式を前記記憶手段から読み出して前記物理量を演算する演算ステップと、
前記演算ステップによって演算された前記物理量を表示する表示ステップと、
をコンピュータに実行させる物理量導出プログラム。
【請求項１１】
前記地盤変位を次式によって示される第２方程式により算出されるものとし、
【数１１】
0004723981.tif 000057
前記所定の方程式を次式によって示される方程式とした、
【数１２】
0004723981.tif 000058
ことを特徴とする請求項１０記載の物理量導出プログラム。
【請求項１２】
前記近似式を、指数近似式又は３次までの多項式近似式とした
ことを特徴とする請求項１１記載の物理量導出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量導出装置、物理量導出方法及び物理量導出プログラムに係り、より詳しくは、パイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出する物理量導出装置、物理量導出方法及び物理量導出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建物の荷重を直接基礎及び杭を介して地盤に伝達するパイルド・ラフト基礎が注目を集めている。
【０００３】
パイルド・ラフト基礎は、建物を支承する直接基礎の底面に、複数本の沈下抑止用の杭を設けることにより、建物の荷重を直接基礎及び杭を介して地盤に伝達するようにしたものであり、直接基礎で設計した場合に、地盤の支持力は許容値を満足するものの、不同沈下量が問題となるような地盤において、沈下抑止用の杭を効果的に配置することにより、直接基礎の抵抗と沈下抑止用の杭による抵抗とによって基礎全体の不同沈下量を低減しようとする基礎形式である。
【０００４】
そして、パイルド・ラフト基礎の地震時における水平抵抗を短時間に、かつ高い精度で算出できるようにすることを目的として、特許文献１には、直接基礎及び摩擦杭を梁要素及び／又は板要素でモデル化すると共に、上記直接基礎と上記地盤との間の摩擦抵抗及び上記地盤の水平抵抗部を地盤バネでモデル化して、有限要素法により上記基礎の水平抵抗を算出するに際して、上記直接基礎の底面における水平加力方向の長さ寸法に応じて、上記直接基礎底面から所定の深度の範囲における上記摩擦杭の前面水平地盤抵抗を低減して上記パイルド・ラフト基礎の水平抵抗を算出する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−５４１５７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示されている技術では、有限要素法によって地盤の水平抵抗値を算出するものとされているため、モデル化の過程が複雑であり、解析コストが高い、という問題点があった。なお、この問題点は、有限要素法を用いて算出する他の技術においても生じる問題点である。
【０００６】
これに対し、ミンドリン解を用いてラフトと杭の相互作用を考慮した簡易解析を行う技術も考えられるが、この技術では、複雑なプログラミングを必要とする、という問題点があった。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、高コスト化を招くことなく、かつ複雑な過程を要することなくパイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出することのできる物理量導出装置、物理量導出方法及び物理量導出プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１記載の物理量導出装置は、パイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出する物理量導出装置であって、ラフト基礎の底面摩擦による水平方向に対する地盤変位を予め定められた近似式で近似し、当該近似によって得られた近似方程式を、杭材を梁材としたときの当該杭材の水平方向に対する撓みを示す所定の方程式に組み込むことにより得られた、前記物理量を算出する演算式が予め記憶された記憶手段と、前記物理量の算出指示を入力する入力手段と、前記入力手段によって前記算出指示が入力されたときに前記演算式を前記記憶手段から読み出して前記物理量を演算する演算手段と、前記演算手段によって演算された前記物理量を表示する表示手段と、を備えている。
【０００９】
ここで、本発明の原理について説明する。
【００１０】
本発明の発明者らは、一様地盤の場合のパイルド・ラフト基礎の杭の水平荷重分担率と杭の断面力を理論式展開より求めることを考えた。ここで、相互作用の近似条件として、ラフトから杭への相互作用のみ考慮し、杭間、及び杭からラフトへの影響は無視するものとする。
（Ａ）一様地盤の場合の地盤変位
半径ｒの円形基礎に水平力Ｆｒが作用した時、円の中心を通る鉛直軸上の水平変位は次の（Ａ）式で表される。
【００１１】
【数１】
0004723981.tif 000002
【００１２】
【数２】
0004723981.tif 000003
【００１３】
となるので、
【００１４】
【数３】
0004723981.tif 000004
【００１５】
となる。
【００１６】
これを、指数近似すると以下のように求められる。
【００１７】
【数４】
0004723981.tif 000005
【００１８】
ａ，ｂ１は、Ｇ，Ｆｒ，ｒによらず一定値であり、地盤内変位が以下のように求められる。
【００１９】
【数５】
0004723981.tif 000006
【００２０】
また、多項式近似すると、以下のように求められる。
【００２１】
【数６】
0004723981.tif 000007
【００２２】
（１）式、（２）式、及び（３）式によるδｇ（ζ）／δｇ（ζ＝０）〜ζを図７に示す。同図に示されるように、（２）式及び（３）式の近似式により、（１）式による算出値を高精度で算出することができることが分かる。
（Ｂ）杭材の撓み方程式
地盤変形を有する杭材を梁材とした方程式は次の（４）式で与えられる。
【００２３】
【数７】
0004723981.tif 000008
【００２４】
地盤の水平変位δｇを（２）式より、
【００２５】
【数８】
0004723981.tif 000009
【００２６】
とおく。
【００２７】
ここで、
【００２８】
【数９】
0004723981.tif 000010
【００２９】
と置換すると（２）’式は、
【００３０】
【数１０】
0004723981.tif 000011
【００３１】
となり、（５）式は、
【００３２】
【数１１】
0004723981.tif 000012
【００３３】
となる。
【００３４】
（５）’式，（６）式を（４）式に代入すると、
【００３５】
【数１２】
0004723981.tif 000013
【００３６】
（ａ）＝δｇより、
【００３７】
【数１３】
0004723981.tif 000014
【００３８】
境界条件として杭頭回転固定とし、
【００３９】
【数１４】
0004723981.tif 000015
【００４０】
（５）’式より、
【００４１】
【数１５】
0004723981.tif 000016
【００４２】
十分長い杭として、
【００４３】
【数１６】
0004723981.tif 000017
【００４４】
パイルド・ラフト基礎なので、杭頭でラフトの変形（地盤の変形）と同じ条件から、
【００４５】
【数１７】
0004723981.tif 000018
【００４６】
（７）式を（１１）式に代入すると、
【００４７】
【数１８】
0004723981.tif 000019
【００４８】
杭の曲率φは、
【００４９】
【数１９】
0004723981.tif 000020
【００５０】
杭頭の曲率φ（０）は、
【００５１】
【数２０】
0004723981.tif 000021
【００５２】
（７）式を（１３）式に代入すると、
【００５３】
【数２１】
0004723981.tif 000022
【００５４】
杭頭曲げモーメントは、
【００５５】
【数２２】
0004723981.tif 000023
【００５６】
杭頭せん断力は、
【００５７】
【数２３】
0004723981.tif 000024
【００５８】
また、地盤の水平変位δｇを（３）式の多項式近似すると、
【００５９】
【数２４】
0004723981.tif 000025
【００６０】
ここで、
【００６１】
【数２５】
0004723981.tif 000026
【００６２】
とおき、
【００６３】
【数２６】
0004723981.tif 000027
【００６４】
と置換すると、（３）’式は次のようになる。
【００６５】
【数２７】
0004723981.tif 000028
【００６６】
そして、（１９）式は、
【００６７】
【数２８】
0004723981.tif 000029
【００６８】
となり、（４）式を満足する。
【００６９】
ここで、境界条件として杭頭回転固定とすると、
【００７０】
【数２９】
0004723981.tif 000030
【００７１】
より、
【００７２】
【数３０】
0004723981.tif 000031
【００７３】
境界条件δ（ｚ＝０）＝δｇ（ｚ＝０）より、
【００７４】
【数３１】
0004723981.tif 000032
【００７５】
杭の曲率φは、
【００７６】
【数３２】
0004723981.tif 000033
【００７７】
杭頭の曲率φ（０）は、
【００７８】
【数３３】
0004723981.tif 000034
【００７９】
杭頭せん断力は、
【００８０】
【数３４】
0004723981.tif 000035
【００８１】
（Ｃ）杭の水平荷重分担率
杭の水平変位δｐは、δｐ＝δｐｐ＋δｐｒとし、δｒはδｒ＝δｒｒとすると、
【００８２】
【数３５】
0004723981.tif 000036
【００８３】
杭の分担率αｐ（＝Ｆｐ／Ｆ）は、
【００８４】
【数３６】
0004723981.tif 000037
【００８５】
同様に多項式近似したとき（２８）式は、
【００８６】
【数３７】
0004723981.tif 000038
【００８７】
なお、以上の演算式の展開は、ラフト基礎の底面摩擦による水平方向に対する地盤変位を（Ａ）式により算出されるものとした場合について説明したが、当該地盤変位はＦＥＭ（有限要素法）解析や実験等によって導出した値を適用することができる。この場合、地盤変位の深度分布を表等により予め表しておき、当該地盤変位を予め定められた近似式で近似すればよく、その場合、当該近似式を指数近似式とした場合の係数ａ，ｂ１や、多項式近似式とした場合の係数ａ，ｂ，ｃのみが上述したものと異なることになる。
【００８８】
以上の演算式の展開等に基づいて、請求項１記載の物理量導出装置は、ラフト基礎の底面摩擦による水平方向に対する地盤変位を予め定められた近似式で近似し、当該近似によって得られた近似方程式を、杭材を梁材としたときの当該杭材の水平方向に対する撓みを示す所定の方程式に組み込むことにより得られた、前記物理量を算出する演算式が記憶手段によって予め記憶される。なお、上記記憶手段には、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）、フラッシュＥＥＰＲＯＭ（Flash EEPROM）等の半導体記憶素子、スマート・メディア（SmartMedia（登録商標））、フレキシブル・ディスク等の可搬記録媒体やハードディスク等の固定記録媒体、或いはネットワークに接続されたサーバ・コンピュータ等に設けられた外部記憶装置が含まれる。
【００８９】
ここで、本発明では、演算手段により、入力手段によって前記物理量の算出指示が入力されたときに前記演算式が前記記憶手段から読み出されて前記物理量が演算され、演算された前記物理量が表示手段によって表示される。なお、上記入力手段による前記算出指示の入力には、キーボード、ポインティング・デバイス等の入力装置を介した入力の他、ローカル・エリア・ネットワーク、インターネット、イントラネット等の通信回線を介した外部装置からの入力が含まれる。また、上記表示手段による前記物理量の表示には、ディスプレイ装置等による可視表示、プリンタ等による永久可視表示、スピーカ等による可聴表示等が含まれる。
【００９０】
このように、請求項１記載の物理量導出装置によれば、パイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出するに当たり、ラフト基礎の底面摩擦による水平方向に対する地盤変位を予め定められた近似式で近似し、当該近似によって得られた近似方程式を、杭材を梁材としたときの当該杭材の水平方向に対する撓みを示す所定の方程式に組み込むことにより得られた、前記物理量を算出する演算式を記憶手段によって予め記憶しておき、前記物理量の算出指示が入力されたときに前記演算式を前記記憶手段から読み出して前記物理量を演算し、演算した前記物理量を表示しているので、有限要素法を用いる場合のモデル化の過程や、ミンドリン解を用いる場合の複雑なプログラミングを必要としないため、高コスト化を招くことなく、かつ複雑な過程を要することなくパイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出することができる。
【００９１】
なお、本発明は、上述した原理の説明で用いた演算式を適用して、請求項２に記載の発明のように、前記地盤変位を次式によって示される第２方程式により算出されるものとし、
【００９２】
【数３８】
0004723981.tif 000039
【００９３】
前記所定の方程式を次式によって示される方程式としてもよい。
【００９４】
【数３９】
0004723981.tif 000040
【００９５】
特に、請求項２に記載の発明は、請求項３に記載の発明のように、前記近似式を、指数近似式又は３次までの多項式近似式としてもよい。
【００９６】
なお、この場合、指数近似式及び多項式近似式の何れか一方を予め定められた条件に応じて選択的に適用するようにしてもよい。なお、当該条件には、杭の長さ、用途（深度が深いところまで安定して物理量を導出したい用途には指数近似式を適用し、比較的浅い部分における導出精度が要求される用途には多項式近似式を適用する等）、物理量の導出対象とする地盤の特性（例えば、一様地盤の場合は指数近似式を適用し、多層地盤の場合は多項式近似式を適用する）等が含まれる。
【００９７】
また、本発明は、請求項４に記載の発明のように、前記演算式を、パイルド・ラフト基礎の水平荷重分担率を算出する演算式、杭の水平荷重を算出する演算式、及び杭の杭頭曲げモーメントを算出する演算式の少なくとも１つとしてもよい。これにより、これらの物理量の少なくとも１つを、高コスト化を招くことなく、かつ複雑な過程を要することなく導出することができる。
【００９８】
特に、請求項４に記載の発明は、上述した演算式の展開により導出した（３３）式、（１８）式、及び（１５）式を適用して、請求項５に記載の発明のように、前記パイルド・ラフト基礎の水平荷重分担率を算出する演算式を次式によって示される演算式とし、
【００９９】
【数４０】
0004723981.tif 000041
【０１００】
前記杭の水平荷重を算出する演算式を次式によって示される演算式とし、
【０１０１】
【数４１】
0004723981.tif 000042
【０１０２】
前記杭の杭頭曲げモーメントを算出する演算式を次式によって示される演算式としてもよい。
【０１０３】
【数４２】
0004723981.tif 000043
【０１０４】
更に、請求項４に記載の発明は、上述した演算式の展開により導出した（３６）式、（２８）式、及び（２５）式を適用して、請求項６に記載の発明のように、前記パイルド・ラフト基礎の水平荷重分担率を算出する演算式を次式によって示される演算式とし、
【０１０５】
【数４３】
0004723981.tif 000044
【０１０６】
前記杭の水平荷重を算出する演算式を次式によって示される演算式とし、
【０１０７】
【数４４】
0004723981.tif 000045
【０１０８】
前記杭の杭頭曲げモーメントを算出する演算式を次式によって示される演算式としてもよい。
【０１０９】
【数４５】
0004723981.tif 000046
【０１１０】
一方、上記目的を達成するために、請求項７記載の物理量導出方法は、パイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出する物理量導出方法であって、ラフト基礎の底面摩擦による水平方向に対する地盤変位を予め定められた近似式で近似し、当該近似によって得られた近似方程式を、杭材を梁材としたときの当該杭材の水平方向に対する撓みを示す所定の方程式に組み込むことにより得られた、前記物理量を算出する演算式を記憶手段によって予め記憶しておき、前記物理量の算出指示が入力されたときに前記演算式を前記記憶手段から読み出して前記物理量を演算し、演算した前記物理量を表示するものである。
【０１１１】
従って、請求項７記載の物理量導出方法によれば、請求項１記載の発明と同様に作用するので、請求項１記載の発明と同様に、高コスト化を招くことなく、かつ複雑な過程を要することなくパイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出することができる。
【０１１２】
なお、請求項７記載の発明は、請求項８に記載の発明のように、前記地盤変位を導出するための第２方程式と、前記所定の方程式を請求項２に記載の発明と同様のものとしてもよい。
【０１１３】
特に、請求項８記載の発明は、請求項９に記載の発明のように、前記近似式を、指数近似式又は３次までの多項式近似式としてもよい。
【０１１４】
一方、上記目的を達成するために、請求項１０記載の物理量導出プログラムは、パイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出する物理量導出プログラムであって、前記物理量の算出指示を入力する入力ステップと、前記入力ステップによって前記算出指示が入力されたときに、記憶手段によって予め記憶された、ラフト基礎の底面摩擦による水平方向に対する地盤変位を予め定められた近似式で近似し、当該近似によって得られた近似方程式を、杭材を梁材としたときの当該杭材の水平方向に対する撓みを示す所定の方程式に組み込むことにより得られた、前記物理量を算出する演算式を前記記憶手段から読み出して前記物理量を演算する演算ステップと、前記演算ステップによって演算された前記物理量を表示する表示ステップと、をコンピュータに実行させるものである。
【０１１５】
従って、請求項１０記載の物理量導出プログラムによれば、コンピュータに対して請求項１記載の発明と同様に作用させることができるので、請求項１記載の発明と同様に、高コスト化を招くことなく、かつ複雑な過程を要することなくパイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出することができる。
【０１１６】
なお、請求項１０記載の発明は、請求項１１に記載の発明のように、地盤変位を導出するための第２方程式と、前記所定の方程式を請求項２に記載の発明と同様のものとしてもよい。
【０１１７】
特に、請求項１１記載の発明は、請求項１２に記載の発明のように、前記近似式を、指数近似式又は３次までの多項式近似式としてもよい。
【発明の効果】
【０１１８】
本発明によれば、パイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出するに当たり、ラフト基礎の底面摩擦による水平方向に対する地盤変位を予め定められた近似式で近似し、当該近似によって得られた近似方程式を、杭材を梁材としたときの当該杭材の水平方向に対する撓みを示す所定の方程式に組み込むことにより得られた、前記物理量を算出する演算式を記憶手段によって予め記憶しておき、前記物理量の算出指示が入力されたときに前記演算式を前記記憶手段から読み出して前記物理量を演算し、演算した前記物理量を表示しているので、有限要素法を用いる場合のモデル化の過程や、ミンドリン解を用いる場合の複雑なプログラミングを必要としないため、高コスト化を招くことなく、かつ複雑な過程を要することなくパイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出することができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１１９】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【０１２０】
まず、図１及び図２を参照して、本発明が適用された物理量導出装置１０の構成を説明する。
【０１２１】
図１に示すように、本実施の形態に係る物理量導出装置１０は、本装置の全体的な動作を制御する制御部１２と、ユーザからの各種情報等の入力に使用するキーボード１４及びマウス１６と、本装置による処理結果や各種メニュー画面、メッセージ等を表示するディスプレイ１８と、を含んで構成されている。すなわち、本実施の形態に係る物理量導出装置１０は、汎用のパーソナル・コンピュータにより構成されている。
【０１２２】
次に、図２を参照して、本実施の形態に係る物理量導出装置１０の電気系の要部構成を説明する。
【０１２３】
同図に示すように、物理量導出装置１０は、物理量導出装置１０全体の動作を司るＣＰＵ（中央処理装置）２２と、ＣＰＵ２２による各種プログラムの実行時のワークエリア等として用いられるＲＡＭ２４と、各種制御プログラムや各種パラメータ等が予め記憶されたＲＯＭ２６と、各種情報を記憶するために用いられるハードディスク２８と、前述のキーボード１４、マウス１６、及びディスプレイ１８と、外部に接続された装置との間の各種情報の授受を司る外部インタフェース３０と、がシステムバスＢＵＳにより相互に接続されて構成されている。なお、外部インタフェース３０にはプリンタ５０（図１では図示省略。）が接続されている。
【０１２４】
従って、ＣＰＵ２２は、ＲＡＭ２４、ＲＯＭ２６、及びハードディスク２８に対するアクセス、キーボード１４及びマウス１６を介した各種情報の取得、ディスプレイ１８に対する各種情報の表示、及び外部インタフェース３０を介したプリンタ５０による各種情報の印刷、を各々行うことができる。
【０１２５】
図３には、物理量導出装置１０に備えられたハードディスク２８の主な記憶内容が模式的に示されている。同図に示すように、ハードディスク２８には、パイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を算出するために予め導出された各種演算式を記憶するための演算式領域ＥＸと、各種処理を行うためのプログラムを記憶するためのプログラム領域ＰＧと、が設けられている。
【０１２６】
なお、本実施の形態に係る物理量導出装置１０では、上記物理量として、パイルド・ラフト基礎の水平荷重分担率、杭の水平荷重、及び杭の杭頭曲げモーメントの３種類の物理量が適用されており、演算式領域ＥＸには、上記水平荷重分担率を算出するための演算式として（３９）式が、上記杭の水平荷重を算出するための演算式として（４０）式が、上記杭の杭頭曲げモーメントを算出するための演算式として（４１）式が、各々予め記憶されている。
【０１２７】
次に、図４を参照して、本実施の形態に係る物理量導出装置１０の作用を説明する。なお、図４は、ユーザによりキーボード１４、マウス１６の操作によって上記物理量の導出の実行指示が入力された際にＣＰＵ２２により実行される物理量導出プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、当該プログラムはハードディスク２８のプログラム領域ＰＧに予め記憶されている。
【０１２８】
まず、同図のステップ１００では、ユーザに対して上記物理量の導出に必要とされる各種パラメータを入力させるためのパラメータ入力画面をディスプレイ１８に表示し、次のステップ１０２にて所定情報の入力待ちを行う。
【０１２９】
図５には、本実施の形態に係るパラメータ入力画面の表示状態が示されている。同図に示すように、当該画面では、上記物理量の演算で用いるパラメータの入力を促すメッセージが表示されると共に、当該パラメータを入力するための矩形枠が対応するパラメータ名と共に表示される。同図に示すようなパラメータ入力画面がディスプレイ１８に表示されると、ユーザは、上記パラメータの値を対応する矩形枠内にキーボード１４及びマウス１６を用いて入力した後、当該画面の最下部に表示されている「終了」ボタンをマウス１６にてポインティング指定する。これに応じて、上記ステップ１０２が肯定判定となってステップ１０４に移行する。
【０１３０】
ステップ１０４では、ハードディスク２８の演算式領域ＥＸに記憶されている演算式（ここでは、（３９）式〜（４１）式の３つの演算式）を読み出し、当該演算式にパラメータ入力画面上でユーザによって入力されたパラメータを代入することにより上記物理量を算出する。
【０１３１】
次のステップ１０６では、上記ステップ１０４の処理による演算結果に基づいて、当該演算結果を示す提示画面を構成してディスプレイ１８により表示し、その後に本物理量導出プログラムを終了する。
【０１３２】
図６には、上記ステップ１０６の処理によってディスプレイ１８に表示された提示画面の表示状態が示されている。同図に示すように、当該画面では、上記ステップ１０４の処理によって算出された水平荷重分担率、杭の水平荷重、及び杭の杭頭曲げモーメントが一覧形式に表示される。従って、ユーザは、当該提示画面を参照することによって、これらの物理量を容易に把握することができる。
【０１３３】
本物理量導出プログラムのステップ１０４の処理が本発明の演算ステップに、ステップ１０６の処理が本発明の表示ステップに、各々相当する。
【０１３４】
以上詳細に説明したように、本実施の形態では、パイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出するに当たり、ラフト基礎の底面摩擦による水平方向に対する地盤変位（ここでは、（３７）式により算出されるもの）を予め定められた近似式で近似し、当該近似によって得られた近似方程式を、杭材を梁材としたときの当該杭材の水平方向に対する撓みを示す所定の方程式（ここでは、（３８）式）に組み込むことにより得られた、前記物理量を算出する演算式（ここでは、（３９）式〜（４１）式）を記憶手段（ここでは、ハードディスク２８）によって予め記憶しておき、前記物理量の算出指示が入力されたときに前記演算式を前記記憶手段から読み出して前記物理量を演算し、演算した前記物理量を表示しているので、有限要素法を用いる場合のモデル化の過程や、ミンドリン解を用いる場合の複雑なプログラミングを必要としないため、高コスト化を招くことなく、かつ複雑な過程を要することなくパイルド・ラフト基礎の水平方向に対する力に関する物理量を導出することができる。
【０１３５】
特に、本実施の形態では、前記演算式を、パイルド・ラフト基礎の水平荷重分担率を算出する演算式、杭の水平荷重を算出する演算式、及び杭の杭頭曲げモーメントを算出する演算式としているので、これらの物理量を、高コスト化を招くことなく、かつ複雑な過程を要することなく導出することができる。
【０１３６】
なお、本実施の形態では、本発明の物理量を算出するための演算式が予め記憶されたハードディスク２８を内蔵した単体のパーソナル・コンピュータによって本発明を実現した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、当該ハードディスク２８を内蔵しないパーソナル・コンピュータに、上記演算式が予め記憶された記憶媒体又は記憶装置が設けられた外部装置を、通信回線を介してネットワーク接続することにより、パーソナル・コンピュータと外部装置とによって本発明を実現する形態とすることもできる。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【０１３７】
また、本実施の形態では、上記演算式で用いるパラメータの値を、キーボード等を介して入力する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、当該パラメータの値を記憶媒体又は記憶装置に予め記憶しておき、これを読み出すことにより入力する形態等とすることもできる。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【０１３８】
また、本実施の形態では、本発明の水平荷重分担率を算出するための演算式として（３９）式を、杭の水平荷重を算出するための演算式として（４０）式を、杭の杭頭曲げモーメントを算出するための演算式として（４１）式を、各々適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、水平荷重分担率を算出するための演算式として（４２）式を、杭の水平荷重を算出するための演算式として（４３）式を、杭の杭頭曲げモーメントを算出するための演算式として（４４）式を、各々適用する形態とすることもでき、更には、これらの演算式以外にも、ラフト基礎の底面摩擦による水平方向に対する地盤変位を予め定められた近似式で近似し、当該近似によって得られた近似方程式を、杭材を梁材としたときの当該杭材の水平方向に対する撓みを示す所定の方程式に組み込むことにより得られたものであれば、如何なるものでも適用することができる。これらの場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【０１３９】
また、本実施の形態では、演算結果を、ディスプレイ１８を用いた表示によって提示する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、プリンタ５０を用いた印刷によって提示する形態とすることもできる。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【０１４０】
その他、本実施の形態で説明した物理量導出装置１０の構成（図１〜図３参照。）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【０１４１】
また、本実施の形態で示した物理量導出プログラムの処理の流れ（図４参照。）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【０１４２】
更に、本実施の形態で示したパラメータ入力画面及び提示画面の構成（図５、図６参照。）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】実施の形態に係る物理量導出装置の外観を示す斜視図である。
【図２】実施の形態に係る物理量導出装置の電気系の要部構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態に係る物理量導出装置に備えられたハードディスクの主な記憶内容を示す模式図である。
【図４】実施の形態に係る物理量導出プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】実施の形態に係るパラメータ入力画面の表示状態例を示す概略図である。
【図６】実施の形態に係る提示画面の表示状態例を示す概略図である。
【図７】本発明の原理の説明に供する図であり、（１）式、（２）式、及び（３）式による算出結果の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１４４】
１０    物理量導出装置
１４    キーボード（入力手段）
１６    マウス（入力手段）
１８    ディスプレイ（表示手段）
２２    ＣＰＵ（演算手段）
２８    ハードディスク（記憶手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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