山留め工の設計｜自立式・切梁式の慣用法（単純梁モデル）による計算

計算方法と適用範囲

このツールで計算できること

山留め工（鋼矢板・親杭横矢板・ソイルセメント柱列壁（SMW））について、慣用法による設計計算を行います。自立式・切梁式に対応し、側圧の算定、根入れ長さの検討、山留め壁の応力・断面算定、支保工（腹起し・切梁・火打ち・中間杭）の設計を一連で行います。

計算方法・使用式

• 側圧: ランキン・レザール式（土圧と水圧を分離して算定）と側圧係数法（掘削深さに比例する換算側圧）を選択できます（山留め設計指針 (4.1)〜(4.3)式）。地下水位は背面・掘削側それぞれ入力できます。
• 根入れ長さ: 最下段支保工位置（自立式では掘削底面の仮想支持点まわり）のモーメントの釣合いから必要根入れ長を求め、安全率F≧1.2で照査します（指針 (6.2.1)(6.2.2)式）。
• 山留め壁の応力: 切梁式は単純梁モデル（分割単純梁法・仮想支点法）、自立式はチャンの方法による梁・ばねモデル（指針 (6.4.14)〜(6.4.21)式）で、曲げモーメント・せん断力・変位を求めます。
• 断面算定: 山留め壁は曲げ応力度・せん断応力度を許容応力度と比較します（指針 (6.5.1)〜(6.5.7)式）。親杭横矢板は横矢板（木材）の曲げも照査します。SMWは芯材の応力度とソイルセメントのせん断を照査します。
• 支保工: 腹起しの曲げ・せん断、切梁の軸力と座屈（圧縮材としての許容応力度）、火打ちの軸力、中間杭の検討を行います（指針 (6.6.1)〜(6.6.25)式）。
• 鋼材の許容応力度は指針5.2（(5.1)〜(5.4)式・表5.1）により、新品・転用の別も考慮します。

入力と出力

入力: 工法（自立式/切梁式）・壁種別（鋼矢板/親杭横矢板/SMW）・掘削深さ・根入れ長・側圧の算定方法・上載荷重・地下水位・設計水平震度、地層条件（複数層。層厚・土質・N値・γ・c・φ）、山留め壁の諸元（鋼矢板断面・親杭のH形鋼と間隔・横矢板・SMW芯材など）、支保工の諸元（段数・位置・腹起し/切梁/火打ちの部材・スパン）。

出力: 側圧分布、必要根入れ長と安全率、山留め壁の最大曲げモーメント・せん断力・変位と応力度照査、支保工各部材（腹起し・切梁・火打ち・中間杭）の応力度照査のOK/NG判定。計算過程つきの帳票（計算書）を出力できます。

適用範囲・計算上の仮定

• 慣用法（単純梁モデルおよび自立式の簡易な梁・ばねモデル）による計算です。弾塑性法（一般の梁・ばねモデル）による解析は行いません。
• 根切り底面の安定（ヒービング・ボイリング・盤ぶくれ）の検討は対象外です。必要に応じて別途検討してください。
• 延長1mあたり（親杭横矢板は杭1本あたりに換算）の2次元計算です。平面的な形状効果・隅角部は考慮しません。
• 掘削段階ごとの逐次解析ではなく、入力した掘削状態（最終掘削時など着目する状態）についての計算です。
• 周辺地盤の変形・近接構造物への影響の予測は対象外です。

使用基準・参考文献・設計者が確認すべき事項

• 山留め設計指針（日本建築学会）: 側圧（4.2、(4.1)〜(4.3)式）、形鋼材の許容応力度（5.2、表5.1）、根入れ長さ（6.2）、自立山留めの梁・ばねモデル（6.4.3、チャンの方法）、単純梁モデル（6.4.4）、山留め壁の断面算定（6.5）、支保工（6.6）。

土質定数・地下水位・上載荷重の設定、掘削順序と支保工設置のタイミング、根切り底面の安定、周辺への影響、施工時の計測管理計画は、設計者が現場条件に応じて別途確認してください。道路・鉄道等の事業では各管理者の仮設基準が優先される場合があります。