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基礎・杭・地盤の一連計算

BUS-基礎構造


シンプルな操作性、多様な基礎形式、多彩な杭種、高度な計算機能、見やすい出力

イメージ BUS-基礎構造は、杭基礎、独立フーチング基礎、べた基礎、布基礎、ラップルコンクリートなど多様な基礎形式に対応した構造計算ソフトです。「2015年版 建築物の構造関係技術基準解説書」に準拠した計算および検証を行うことができます。
地盤データ(土質柱状図)を入力することにより、液状化判定計算、杭・地盤の支持力計算から杭・基礎の応力・断面計算、沈下量計算、数量計算までを一貫して計算することができます。
また、杭基礎のねじりに対する検討や施工誤差による偏心曲げモーメントの算出などを行うことができます。

BUS-6/BUS-5(RC/SRC/S造建物の一貫構造計算ソフト)と組み合わせて使用することにより、上部構造から基礎構造までを連続して計算することができます。また、基礎構造で求められた杭頭曲げモーメントや基礎の偏心による曲げモーメントなどの曲げ戻しデータ、浮上り抵抗重量などを上部構造のデータとして自動転送することもできます。
また、杭を柱に置換し、上部構造〜杭〜地盤系を一体と見なし、解析することもできます。

入力 材質 計算 出力 データ転送 準拠基準

拡張・改良機能: 拡張・改良機能   既存機能: 既存機能

入力

入力メニューの構成やダイアログ形式はBUS-6/BUS-5の入力仕様と同じです。
上部架構データの入力後、基礎符号や基礎に関する計算条件の入力や編集がスムーズに行えます。

取り扱う基礎形式・基礎架構

杭基礎を含む独立フーチング基礎、布基礎、べた基礎、ラップルコンクリートを個別に配置できるほか、架構内にこれら異なる基礎を組み合わせて配置することもできます。また、外部階段直下(任意点)の基礎など通り心から外れた位置にも配置できます。

基礎伏図

部分地下のある建物の基礎の計算ができます。基礎層が複数ある場合は、各基礎層を個別の剛床(同一水平変位)と見なし、各基礎層ごとに層せん断力を自動的に分配します。

基礎架構図

杭種・基礎形状

扱う杭形状

扱う杭形状

杭基礎

杭配置の例

直接基礎

扱う基礎形状の例

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使用できる材質一覧

材料は基礎ごと、杭ごとに指定することができます。

コンクリート 普通コンクリート(Fc≦60N/mm2
鉄筋 材質 普通鉄筋
SR235、SR295、SD235、SD295、SD345、SD390、SD490
アンカー筋
SD235、SD295、SD345、SD390、SD490、KSW-400、KSW-490
10[9]、13、16、19、22、25、29[28]、32、35、38、41mmまで
(SR材は32mmまでで[ ]内の数値はSR材の径)
鉄骨 SKK400、SKK490、STK400、STK490

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液状化判定計算・支持力計算・必要杭本数/基礎寸法の算定計算

液状化判定計算

土質柱状図の各層に対して液状化の有無を判定します。

繰り返しせん断ひずみγcy、地表変位Dcy、液状化指標PL値を計算し、液状化の程度および危険度を確認します。

判定結果から基準水平地盤反力係数kh0の低減率を求め、杭の応力計算(多層地盤モデル)時に考慮、また杭の支持力計算時に周面摩擦力を無視できます。

杭の支持力計算

国土交通省告示、学会基礎指針式、杭メーカーの認定工法による計算ができます。
杭と地盤の支持力計算式一覧

支持力係数や摩擦力係数、先端N値算定区間、先端・周面摩擦応力度の上下限を直接入力することができます。

引抜き抵抗力、負の摩擦力、押込み方向の支持力に対しても群杭効果を考慮することができます。

敷地内で地盤の条件が違う場合など複数の土質柱状図に対して支持力の検討ができます。

求められた支持力を該当する杭符号に自動登録することができます。

「2015年版建築物の構造関係技術基準解説書」に基づき、杭先端下部のN値が杭先端から杭径の5倍以上の範囲と同等以上であるかをチェックできます。

層状地盤(2層地盤)と見なした支持力計算ができます。

地盤の支持力計算

国土交通省告示や学会基礎指針による計算ができます。

内部摩擦角や粘着力の式を多数用意し、式を選択するだけで各値を自動計算することができます。

ラップルコンクリートを考慮することができます。

求められた支持力度は該当する基礎の個別の支持力度、または架構全体の支持力度として自動登録することができます。

層状地盤(2層地盤)と見なした支持力計算ができます。

杭基礎の必要杭本数・杭径の算定計算

軸力と杭の支持力から必要となる杭本数や最小の杭径を算定します。

※算定された結果は、基礎符号として登録され、基礎伏図ウィンドウに自動配置されます。

直接基礎の必要基礎寸法の算定計算

軸力と地盤の許容支持力度から必要な基礎底版面積(底版寸法)を算定します。

※算定された結果は、基礎符号として登録され、基礎伏図ウィンドウに自動配置されます。

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杭・基礎の応力計算

扱う荷重ケース

鉛直、地震、風圧、積雪を扱うことができます。

基礎重量の計算

基礎フーチング・スラブと基礎柱・基礎ばりとの重複分を控除した正確な重量を自動計算します。また、直接入力もできます。

上部構造の応力

上部構造の支点反力を自動取得することができます。また、直接入力することもできます。

基礎ばりがない方向の応力の扱い

ユーザーの指定に加えて、建物上部構造の支点の拘束条件(固定、半固定)や基礎ばりの有無をプログラムが自動的に判断し、支点位置の曲げモーメントやせん断力の杭およびフーチングでの負担、または上部構造への曲げ戻しの設定を行います。

杭頭に作用する水平力

上部構造の応力計算によって求められた各階の水平力に、基礎重量を加算した各層の水平力を自動計算します。

層ごとに剛床を設定できるほか、同一層内における多剛床(同一水平変位)や基礎ばりがない方向に対する独立水平変位を設定できます。

多剛床の例

杭基礎ごとに方向別杭頭固定度を設定することができます。

杭の計算(上部構造〜基礎分離モデル)

上部構造〜基礎分離モデル
上部構造〜基礎分離モデル

杭全長にわたって一定の水平地盤反力係数khを持つと仮定する「一様地盤モデル」、深さごとに異なる水平地盤反力係数khを持つと仮定する「多層地盤モデル」のいずれかを選択できます。

杭頭変位量が1cmを超える場合は変位に応じたkhを求める収斂計算を行うことができます。

杭の計算(上部構造〜杭〜地盤系一体解析モデル)

上部構造〜杭〜地盤系一体解析モデル
上部構造〜杭〜地盤系一体解析モデル

BUS-6/BUS-5を組み合わせて使用することで、柱の直下に配置された杭を全長にわたって線材に置換し、指定されたピッチで節点を設け、地盤のP-y関係のモデル化により水平地盤バネを設けます。許容応力度等計算から保有水平耐力計算までを行います。指定により地盤や杭の塑性化を考慮することができます。

パイルキャップ工法などの場合に、杭頭接合部に復元力特性を入力することにより、杭頭接合部の弾塑性を考慮した解析ができます。

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杭・基礎の断面計算

杭の断面計算

XY両方向から水平力が杭頭に作用する場合、2軸の設計用曲げモーメントを合成して検討します。また、各杭種類に応じて以下の断面計算を行うことができます。

場所打ち杭

作用する水平力に対して、必要な主筋、せん断補強筋を求める算定計算および許容応力度に対する検定計算を行います。また、杭ごと、部位ごとにかぶり厚や算定する鉄筋径を変更することができます。

鋼管杭

作用する水平力に対して、必要な鋼管厚を求める算定計算および許容応力度に対する検定計算を行います。

既製コンクリート杭

作用する水平力に対して、耐力を満たす杭種を求める算定計算と許容応力度に対する検定計算を行います。PHC杭で水平耐力が不足する場合はPRCあるいはSC杭で必要な杭種や鋼管厚を自動算定します。

杭頭接合部の断面計算

基礎配置位置や杭種ごとに杭頭接合部の鉄筋量計算、杭頭接合部の各種応力に対する強度検討計算を行うことができます。

接合方式は以下の4方式の中から選択することができ、鉄筋量検討時の仮想コンクリート断面のオフセットやアンカー筋の定着長さも指定することができます。

杭頭接合方式

軸方向の押込み力に対する検討においては、許容圧縮応力度を支圧端部面積と局部圧縮を受ける面積との係数から求めた許容支圧応力度に対して検討することも可能です。

上部構造〜杭〜地盤系一体解析モデルでは、パイルキャップ工法を想定したモデル化も行えます。

主筋定着方式1

杭体主筋を延長あるいははつり出ししたもの。

主筋定着方式2

杭鋼管部に鉄筋をフレア溶接したもの。

※SB・TB耐震杭の場合は、杭本体の内蔵主筋と鋼管部に溶接するアンカー筋の2重配筋を考慮。

中詰め補強方式

杭頭部を鉄筋と中詰め鉄筋コンクリートで補強したもの。

埋込み方式

フーチングの中に杭を一定長埋込みしたもの。

基礎フーチング・スラブの断面計算

杭または地盤から作用する杭反力(地反力)に対する断面計算を行います。また、基礎が偏心している場合など基礎で発生する曲げモーメントを基礎フーチング・スラブで負担することもできます。

杭基礎

杭反力または杭軸力に対して、ベース筋本数、はかま筋本数の計算、せん断力、パンチングシアー、必要付着・定着長さの検討を行います。

施工誤差を入力することができ、フーチングの付加軸力として考慮するのか、偏心曲げモーメントとして上部構造に曲げ戻すのかを選択できます。

杭の施工誤差

応力算定位置の内側に杭心がある場合は、応力を考慮するかどうか指定することができます。

フーチングへの杭の呑み込み長さを基礎ごとに指定できます。

杭によるフーチングのねじれ(コンクリート長方形断面に対するねじりの検討と最小補強鉄筋量を配置したはりで許容し得る反力の組み合わせの確認)を検討できます。

※鉄筋は配置位置ごとに材質や鉄筋径、かぶり厚などを指定することができます。

独立フーチング基礎

地反力に対して、ベース筋本数、はかま筋本数の計算、せん断力、パンチングシアー、必要付着・定着長さの検討を行います。

※鉄筋は配置位置ごとに材質や鉄筋径、かぶり厚などを指定することができます。

布基礎

地反力に対して、ベース筋本数、はかま筋本数の計算、せん断力、必要付着・定着長さの検討を行います。

布基礎の出方向への偏心により、独立基礎と同様に偏心曲げモーメントの計算を行うことができます。

1方向布基礎に対して出長さを入力することができます。重量計算および柱支配面積算定時に考慮され、浮上りへの抵抗ならびに地反力の低減に効果を発揮します。

※鉄筋は配置位置ごとに材質や鉄筋径、かぶり厚などを指定することができます。

べた基礎

地反力に対して、長辺短辺方向の主筋本数、せん断、必要付着・定着長さの検討を行います。

べた基礎の外周に片持スラブや出隅スラブを配置することができます。接地圧や重量計算で考慮され、片持スラブについては断面計算も行います。

※鉄筋は配置位置ごとに材質や鉄筋径、かぶり厚などを指定することができます。

ラップルコンクリート

基礎下端から支持地盤までに打設する無筋コンクリートを入力できます。

地盤の支持力、接地圧、沈下量、数量計算時に考慮します。

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その他の計算

数量計算

杭基礎、独立フーチング基礎、布基礎、べた基礎、ラップルコンクリートについて掘削土量、コンクリート量、鉄筋量、鉄骨量、杭本数などコスト算定に用いる基本的な数値を計算します。

種別 計算内容
既製コンクリート杭 杭径、杭種、杭長、鋼管厚ごとに本数の集計、総延長を求めます。
鋼管杭
場所打ち杭 掘削土量、コンクリート量、鉄筋重量、鉄骨重量を求めます。
基礎フーチング・スラブ 掘削土量、埋戻土量、コンクリート量、型枠面積、鉄筋重量を求めます。
ラップルコンクリート 掘削土量、埋戻土量、コンクリート量、型枠面積を求めます。

沈下量計算

基礎フーチング・スラブ、および杭に対する即時沈下量、圧密沈下量を計算します。なお、布基礎、べた基礎においては柱支配面積に従って沈下量の計算を行います。

基礎ばりの剛性や隣接する基礎からの影響を考慮することができます。

杭基礎の即時沈下量計算に関しては、杭1本当たりの沈下量を計算する「杭頭荷重〜沈下量曲線」と群杭包絡ブロックとして沈下量を計算する「等価荷重面法」のいずれかを選択することができます。また、摩擦杭などに対して荷重作用面位置を直接指定することができます。

建築基礎構造設計指針に基づき、相対沈下量、総沈下量、変形角を求めます。

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出力

基礎形式に応じた出力

計算書(計算結果)は、表と伏図、各種グラフ(杭体の応力・変位図やM-Nインタラクションカーブ図)を用いてコンパクトで見やすく出力します。カラー表現もでき、計算結果の要点を容易に確認できます。また、クリップボード経由でMicrosoft ExcelやMicrosoft Wordへ計算結果を貼り付けることができます。

検定比図

検定比図
検定比図

杭、基礎フーチング・スラブの断面検定比を伏図形式で出力できます。

計算結果帳票

杭、基礎フーチング・スラブの反力および負担面積を一覧表として出力できます。

用紙に対して、横・縦のいずれの向きで出力するかを指定できます。

計算結果帳票(用紙縦向き/横向き)

杭体変位・応力図、M-N相関曲線図

場所打ち杭、鋼管杭、既製コンクリート杭の杭体応力図やM-N相関曲線図を出力します。

杭の変位・応力図
杭の変位・応力図
杭体M-N相関曲線図
杭体M-N相関曲線図

計算結果の内訳、CSV出力

各計算結果表の欄外に内訳を出力する備考欄を設けており、結果値の計算過程を追うことができます。また基礎底の離散化による接地圧計算や杭の収斂計算などの出力の情報量が多いものに関してはCSV形式ファイルにより内訳を出力します。

最大・最小出力

架構内に配置されている基礎または杭符号ごとに全荷重ケースを通して、検定比が最大または最小となる位置の計算結果を代表して出力することができます。

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上部構造への転送データ

上部構造計算結果の書き込み

BUS-6/BUS-5またはBUS-6/BUS-5+BUS-基礎構造の利用者が、杭メーカーを始めとするBUS-基礎構造の単独版利用者に、基礎構造の設計を依頼する際に必要な基礎計算用軸力や層せん断力、柱脚支点位置応力などの計算結果をデータファイルに書き込むことができます。

自動で上部構造へ曲げ戻し、浮上り抵抗重量、圧縮耐力を転送することができます。

曲げ戻しデータ

曲げ戻しデータ

浮上り抵抗重量・圧縮耐力
浮上り抵抗力(許容応力度計算用)
基礎形式 浮上り抵抗力
杭基礎 基礎重量+短期引抜き抵抗力×杭本数
独立フーチング基礎 基礎重量
布基礎
浮上り抵抗力、圧縮耐力(保有水平耐力計算用)
基礎形式 浮上り抵抗力 圧縮耐力
杭基礎 基礎重量+
終局時引抜き抵抗力×本数
終局時支持力×本数−基礎重量
独立フーチング基礎 基礎重量 終局時支持力度×基礎底面積
−基礎重量
布基礎

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準拠規準等

建築構造に関する法令や、国土交通省告示および技術的助言、下記の基準類に基づいています。

国土交通省住宅局建築指導課他監修

一般財団法人 日本建築センター

一般財団法人 日本建築学会

一般社団法人 コンクリートパイル建設技術協会

公益社団法人 日本道路協会

東京都建築構造行政連絡会

横浜市建築局

大阪市住宅局建築指導部

一般財団法人 日本建築総合試験所

耐震杭協会

東洋一・小森清司

公益社団法人 土木学会

一般財団法人 日本建設情報総合センター

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※「BUS-基礎構造」は、株式会社構造システムの著作物であり、著作権およびその他の権利は株式会社構造システムに帰属します。