BOXウイングに働く荷重が逆(前面から)になったら・・・

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みなさん、こんな経験がある方がいらっっしゃれば教えて下さい。
今回、私が遭遇したのは前面ブロック積がBOXウイングにもたれかかり、ウイングにクラックが入ってしまったものです。ウイングの背面土があれば通常ありえない事象ですが、現実に発生しました。BOXはプレロードによる直接基礎です。プレロード撤去後にBOXを構築し、背面道路盛土やウイング前面のブロック積擁壁を施工してから、約10cm前後の沈下が発生しており、発注者いわく、これが原因ではないかということです。

コメント

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・プレロードを施している地盤で10cm以上も沈下する・・・とは
プレロードじたいがおかしいのでは?

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そうなんです。それは私も指摘しましたが、プレロードの除去判定は他社コンサルが行っており、これに対するコメントは「誤差の範囲内」だそうです。
沈下量の大小は別として、若干でも沈下すればウイング背面埋戻し土の体積が変化し、前面のブロック積擁壁のもたれかかりによる荷重が大きくなってしまうのか?背面土による受働土圧が働かなくなってしまうのか?というところが問題です。
適切な施工(所定の締め固め密度が得られるように管理された盛土施工)を行っていれば、こんな現象が発生するなどということは考えられないと思うのですが・・・

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同じように、10cmくらい沈下したBOX見たことありますが
クラックは発生しませんでした
クラックが発生した原因が沈下だとするなら、沈下による前面土圧が問題なのではなく
不動沈下が問題なのでは無いでしょうか?
もしくは、施工不良も疑うべきです。
沈下したことにより、前面土圧が構造物に害をなす程働くとは考えにくいです
BOX自体の施工不良もしくは施工時の盛り土の転圧の施工不良が主な原因かと思います

また、北海道開発局の要領では、ウイングにはモーメントを2割増しにする事が記載されています。これは通常の計算より最大で1.2倍のモーメントが働くという実験により採用されているのです
http://www.hkd.mlit.go.jp/zigyoka/z_doro/download/01_douro.html
こちらも参考にされて、検証してみてはいかがですか

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確かにイメージしにくい現象ですね。
でも、ありうるかもしれませんね。
積みブロックを最大まで高くしていてウィング前面の土被りが大きい状態なのでしょうか?
ウィング前面の主鉄筋はD13@250くらいしか入らないことが多いですし。

ウィング天端に飛雪防止柵等の風荷重をまともに受ける施設を設置する場合に、路外からの風荷重によりウィング前面が引張側になるため、この状態の照査を行う必要がありますが、短期荷重なので、通常は問題になることはないです。

ウィング前面に曲げひび割れが発生したのであれば、やはり想定外の沈下が原因なのでしょうね。でも、それだけが原因と考えるには無理があります。ウィング背面は転圧不足になりがちなので、複合要因による結果だと思います。

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BOX及びパラレルウイング規模が分からないので想像が付きませんが
また、ひび割れはウイング付け根でしょうか?
しかし、通常の標準設計程度の断面及び配筋と仮定した場合、前面ブロック積み擁壁のもたれ荷重でウイングにモーメントひび割れが発生するとは考えにくいです。
また、沈下についても同様です。

再度、現地を確認して曲げひび割れかどうかを観察すべきではないでしょうか?

例えば、施工による打ち継ぎとか?
または、コンクリート打設時におけるウイングの型枠支保工の沈下等も考えられるので改めて現場を観察しては如何でしょうか。

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みなさま、コメント有難う御座いました。
今回ウイングにクラックが発生したBOXは3基(どれも施工業者は同じ)でパラレルウイングです。
BOXウイング上に車両用防護柵や飛雪防止柵は設置しません。
ウイング張出し長と部材厚は?2700・t=400、?2900・t=400、?4400・t=500です。
引張側鉄筋はD19@250、D22@250、D29@250、圧縮側(ウイング前面側)は全てD13@250です(引張鉄筋の1/6以上)。
ブロック積擁壁は最大5mまで高くしていますが、ウィング前面の根入れ(土被り)は700〜1000程度です。
ひび割れはウイング付け根から中間付近、そしてBOX頂版上の土抑え部(地覆部)にも発生しています。
やはり、施工不良(背面土の埋戻し、またはBOXとウイングの施工)を疑うのが素直な考え方ですよね。但し、打ち継ぎとかは無いようですけど。
今回、ここに投稿したのは、全国的にみても珍しい現象なのか、よくあることなのかを知りたかったということが1点。
あとは、今後の対応です。沈下、クラックの進行が収まったとした時、ウイングを取り壊してまで作り直す必要があるか、ということです。
注入材など補修技術が進歩しているので、クラックがウイング部材厚を貫通していたとしても、引張側の鉄筋が降伏していなければ、完全ではないにしろ健全な状態にできるのではないかと思われますがいかがでしょうか。

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圧縮側鉄筋=引張鉄筋の1/6以上・・・1/3の間違いでは?

ユーザー nomkei の写真

軟弱地盤の盛土の沈下では、盛土中央が一番大きい放物線のような分布形状になります。端部のBOXはウィングがあるために重心が偏芯して、ウィング側の沈下が想定より大きく出ることがあります。その結果、背の高いブロック積み擁壁と競り合ってウィングに荷重が作用したとは考えられないでしょうか。
ウィングは裏込めの土圧に抵抗する片持ち梁で設計されているでしょうから、前面から擁壁の作用荷重で逆の曲げが発生すれば、ひび割れが発生してもおかしくないでしょう。通常のウィングでは、ブロック積みがそれほど高くありませんから。最近では軟弱地盤での巻き込みブロックを補強土壁にしている発注者もあります。
補修方法としては、ブロック積みの端部をはつり、擁壁とウィングの間に緩衝材を入れて荷重が作用しないようにして、クラックは低圧樹脂注入を行うのはいかがでしょうか。

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・ BOXウイングでは、圧縮鉄筋は引張鉄筋の1/6にしています(橋台のウイングは違うようですが・・・)。これは国交省標準設計の手引きの参考図をみても解りますが、場所打ち逆T式擁壁などと同じく1/6です。皆様方の地域ではBOXウイングでも1/3にしているところがあるんでしょうか。
・ 今回の場合、背の高いといってもHmax=5mのブロック積み擁壁です。このようなタイプは過去にも多くの事例があると思いますが、ブロック積の荷重がウィングに作用するなどという経験なかったもので・・・。対応としては、緩衝材(目地材)設置かクラックの樹脂注入を行うような対応になるのでしょうが、はたしてこの対応で本来の機能を回復したと言えるのか。 定量的に判断できるような手法を御存知の方はいらっしゃいますか?宜しくお願い致します。

ユーザー 匿名投稿者 の写真

平面フレームでウイングを片持ち梁としてモデル化し,ウイング先端の変位量を強制変位として入力すれば,ウイング基部の断面力が推定できると思います。

断面力が分かれば断面計算で鉄筋の応力度が分かると思います。

ところで,ひび割れ幅は書いてありましたっけ?

ユーザー 匿名投稿者 の写真

北海道でも橋梁以外の構造物の場合は1/6ですよ。
コンクリートのポアソン比から決められたものですよね。
橋梁設計の場合は1/3ですよね。なぜ違うのでしょうね?
橋台のウィングなら1/6でも良いと思いますけどね。
配筋規定をそろえているだけのような気がしますが。