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Q&APCボックスカルバートの設計計算 Q&A ('17.09.15)

NEW! 更新内容

Q1−9.静止土圧係数が0.5で設定されていますが、任意に変更することは可能ですか('17.09.15)

   


目  次
 1.適用範囲、制限条件

Q1−1.プログラムで参照している基準や文献を教えてください。

Q1−2.温度荷重は考慮可能でしょうか。

Q1−3.カルバート工指針P.143にあるPC構造150型/300型/600型の3タイプは対応可能か?

Q1−4.地震時の検討は可能か

Q1−5.コンクリートや鉄筋の材料強度などは任意に設定可能か?

Q1−6.多層の地盤条件での検討は可能か?

Q1−7.隅角部に剛域を考慮した計算は可能ですか

Q1−8.左右の土被りが異なる計算は可能か?

Q1−9.静止土圧係数が0.5で設定されていますが、任意に変更することは可能ですか

 2.荷重

Q2−1.カルバート内空に荷重を載荷するにはどうしたらよいですか

Q2−2.死荷重のみ(活荷重無し)の条件で計算可能ですか

Q2−3.任意活荷重(縦断方向)で入力する輪荷重(kN)は2輪分か?それとも1輪分か?

Q2−4.任意死荷重で設定した荷重の慣性力は自動計算で考慮されますか

Q2−5.地下水位以下の土の単位重量はどのように算出していますか。
また、水中重量を任意に設定することはできますか。
 3.配筋

Q3−1.配筋の入力において、外側、内側に各々2種類ずつ鉄筋径とピッチが入力できるが、これは何を意味するのか

Q3−2.配筋の各部位のかぶりは入力が1つしかないが、2段配筋することは可能か

Q3−3.丸鋼(SR235)に対応しているか
 4.断面照査

Q4−1.曲げ耐力の算出方法(レベル2地震時照査用) N一定/(M/N)一定 とは?

Q4−2.PC部材のせん断応力度照査について、道示Wやカルバート工指針(H21)に記載の補正係数を考慮した方法は可能か?

Q4−3.全検討ケースの照査結果を出力することは可能か

Q4−4.ハンチを考慮した応力度照査は可能か?

Q4−5.RC部材のせん断応力度照査の出力において、全ケース中で最大のせん断力ではないケースが抽出されることがあります。
抽出方法について教えてください。


Q4−6.道路土工カルバート工指針(H21年度版)(P.140)に記載のハンチを設けない場合の断面は、余裕としてコンクリートの曲げ圧縮応力度が 許容応力度の3/4程度となる部材厚にするのが望ましい。を選択する箇所はあるか。

Q4−7.RC部材の曲げ応力度照査で、鉄筋の許容応力度σsaがマイナスになっているのはなぜか

Q4−8.RC部材(側壁、底版)の曲げ応力度照査で必要鉄筋量が0.00(cm)となる場合があるのはなぜですか

Q4−9.RC部材の曲げ応力度照査と最小鉄筋量照査では決定ケースが異なる場合があるのはなぜか?

Q4−10.死荷重時と設計荷重時とで許容値を別設定することは可能か

Q4−11.「許容値」において「許容曲げ圧縮応力度隅角部(ハンチ無)」とは?

Q4−12.側壁が必要鉄筋量不足でNGとなるため、使用鉄筋量を増やして再計算を行うと必要鉄筋量も増え、OKとならない

Q4−13.許容応力度の割り増しを行いたいが割増係数の入力はあるか

Q4−14.計算確認画面の青色表示は何を表しているのか
 5.その他

Q5−1.FRAME解析結果のデータをFRAME製品で利用することは出来ないのか?

Q5−2.メイン画面の正面図において、カルバートの全幅や全体の寸法線は表示されるが内空寸法や部材厚の寸法線は表示できないか?

Q5−3.「形状」−「土被り」画面−「鉛直土圧係数の算定条件」の「通常の地盤」「良好な地盤」とは?

Q5−4.断面力計算のFRAMEモデルにおいて、ハンチがある場合でもハンチを無視してモデル化していますが、何か考慮するスイッチがありますか



 1.適用範囲、制限条件

Q1−1.

プログラムで参照している基準や文献を教えてください。
A1−1. 本プログラムは、以下の基準、文献を参考にしております。
 ・道路土工カルバート工指針(平成21年度版)(平成22年3月)(社)日本道路協会
 ・道路橋示方書・同解説T共通編(平成14年3月)(社)日本道路協会
 ・道路橋示方書・同解説Vコンクリート橋編(平成14年3月)(社)日本道路協会
 ・道路橋示方書・同解説W下部構造編(平成14年3月)(社)日本道路協会
 (参考文献)
 ・共同溝設計指針 昭和61年3月 (社)日本道路協会
 ・駐車場設計・施工指針 同解説 平成4年11月 (社)日本道路協会
 ・下水道施設の耐震対策指針と解説−2006年版− (社)日本下水道協会
 ・下水道施設耐震計算例−管路施設編−後編 2001年版 (社)日本下水道協会
  

Q1−2.

温度荷重は考慮可能でしょうか。
A1−2. 申し訳ございませんが、現プログラムでは温度荷重の考慮には対応しておりません。
  

Q1−3.

カルバート工指針P.143にあるPC構造150型/300型/600型の3タイプは対応可能か?
A1−3. 可能です。
但し内寸に応じた形状寸法自動セット等には対応しておりませんので、各寸法を直接入力していただく必要があります。
  

Q1−4.

地震時の検討は可能か
A1−4. 「共同溝設計指針」「駐車場設計施工指針」「下水道施設の耐震対策指針」を参照した応答変位法による地震時の検討が可能です。
レベル1地震時、レベル2地震時の検討が行えます。
「初期入力」画面に「地震時の検討:しない/する」、「レベル2地震時の照査:しない/する」のスイッチを用意しています。
  

Q1−5.

コンクリートや鉄筋の材料強度などは任意に設定可能か?
A1−5. 以下の項目について設定することが可能です。
■コンクリート
 ・設計基準強度 (16.00〜50.00)
 ・ヤング係数 (0.01〜9.99)×10^4
 ・許容応力度
■鉄筋
 ・鉄筋材質(SD295/SD345)
 ・設計降伏強度
 ・許容応力度
  

Q1−6.

多層の地盤条件での検討は可能か?
A1−6. 可能です。
「初期入力」画面に「多層地盤:しない/する」のスイッチを設けています。
常時の場合、各層の土の単位体積重量を用いて水平土圧を算出します。
地震時については、基盤面までの表層地盤の情報を元に地震荷重を算出します。
  

Q1−7.

隅角部に剛域を考慮した計算は可能ですか
A1−7. 剛域を考慮した計算には対応しておりません。ご了承ください。
  

Q1−8.

左右の土被りが異なる計算は可能か?
A1−8. 本プログラムでは、ボックス天端は地表面以深に存在し、地表面は水平として対応しています。
そのため、左右の土被り厚が異なる場合について、直接的には対応しておりません。
ただし、左右土被りの差分を任意死荷重として別途入力することでお考えと等価な状態で検討することは可能と考えます。
また、本プログラムでは左右それぞれの水平土圧係数の入力を用意しています。
水平土圧係数を0入力することで自動的に算出される水平土圧を無視し、予め算出しておいた水平土圧を任意死荷重で入力して検討することも可能です。
  

Q1−9.

静止土圧係数が0.5で設定されていますが、任意に変更することは可能ですか
A1−9. 「考え方」−「基本・荷重」画面に水平土圧係数の入力を設けています。こちらで変更することが可能です。
 2.荷重

Q2−1.

カルバート内空に荷重を載荷するにはどうしたらよいですか
A2−1. 本プログラムでは、内空に荷重を載荷するケース等を想定して、「任意死荷重」の入力を用意しています。
「荷重」−「任意死荷重」画面で設定してください。
入力方法につきましては、入力画面上の[ヘルプ]ボタンから開く説明画面をご参照ください。
  

Q2−2.

死荷重のみ(活荷重無し)の条件で計算可能ですか
A2−2. 「初期入力」画面で「定型活荷重=考慮しない」と設定してください。
これにより定型活荷重(定型1、定型2)を無視します。
また、任意活荷重を入力している場合は、任意活荷重を削除してください。
以上により、死荷重のみの計算を行うことが可能です。
  

Q2−3.

任意活荷重(縦断方向)で入力する輪荷重(kN)は2輪分か?それとも1輪分か?
A2−3. 1輪分の輪荷重(kN)を入力してください。入力された輪荷重を2倍して荷重強度を算出します。
  

Q2−4.

任意死荷重で設定した荷重の慣性力は自動計算で考慮されますか
A2−4. 慣性力の算出は躯体自重のみを対象としており、任意死荷重で設定された荷重の慣性力については自動で考慮しておりません。
任意死荷重分の慣性力を考慮する場合には、地震時の任意荷重として「任意地震荷重Lv1」、「任意地震荷重Lv2」にてレベル1地震時、レベル2地震時毎に設定してください。
  

Q2−5.

地下水位以下の土の単位重量はどのように算出していますか。
また、水中重量を任意に設定することはできますか。
A2−5. 地下水位以下の土の単位重量γ’は
 γ’=γsat−γw
  γsat:盛土(飽和)の単位重量
  γw :水の単位重量
により算出しております。
水中重量は上記のように算出しており、任意に設定することはできません。

お考えの水中重量をγ’’とした場合、盛土(飽和)重量γsatを
 γsat=γ’’+γw
で算出していただき、この値をγsatに設定することでご対処していただきますようお願いいたします。
 3.配筋

Q3−1.

配筋の入力において、外側、内側に各々2種類ずつ鉄筋径とピッチが入力できるが、これは何を意味するのか
A3−1. 1段に異なる鉄筋径を交互に配筋する場合に用いる入力です。同一鉄筋径を使う場合は1種類だけ入力してください
  

Q3−2.

配筋の各部位のかぶりは入力が1つしかないが、2段配筋することは可能か
A3−2. 申し訳ございませんが、2段配筋による計算には対応しておりません。
本プログラムで計算する場合は、1段目と2段目の鉄筋の重心位置を算出していただき、1段として近似していただく方法しかございません。
鉄筋の重心位置
 重心位置=(As1×d1+As2×d2)/(As1+As2)
  As1:1段目の鉄筋量(cm2)
  d1 :1段目のかぶり(cm)
  As2:2段目の鉄筋量(cm2)
  d2 :2段目のかぶり(cm)
この場合、鉄筋の応力度は、入力されたかぶり位置(2段配筋の重心位置)での値になり、最遠鉄筋位置での値ではありませんのでご注意ください。
  

Q3−3.

丸鋼(SR235)に対応しているか
A3−3. 丸鋼(SR235)には対応しておりません。
現プログラムで丸鋼での計算を行いたい場合は、
・「許容値」で、鉄筋の許容応力度を変更
・「配筋」で、ピッチまたは本数を調整して鉄筋量を近似
の入力でご対応くださいますようお願いいたします。
 4.断面照査

Q4−1.

曲げ耐力の算出方法(レベル2地震時照査用) N一定/(M/N)一定 とは?
A4−1. 「曲げ耐力の算出方法=N一定/(M/N)一定」は、曲げ耐力Mu算出における収束条件の指定となります。
「道路橋示方書・同解説 V コンクリート橋編(H14.3)日本道路協会」(P.142)図-解4.2.4 M−N相関関係図を元に説明しますと、以下のようになります。
・N一定:Md,Nd点を通り水平軸(M軸)に平行な線がNM曲線と交差する位置でMuを算出します。
・(M/N)一定:原点OとMd,Nd点を結ぶ線がNM曲線と交差する位置でMuを算出します。

なお、「昭和61年制定 コンクリート標準示方書 設計編 土木学会」(P.44)では、「e=Md/N’dを一定として求めた設計曲げ耐力Mudが式(6.1.1)を満足することを確かめることによって行うものとする。」と記述されていますが、平成3年版以降より上記のM/N一定の記述は無くなり、NM曲線の内側(原点側)にあればよいとのみ記述されています。
N一定/(M/N)一定の指定につきましては、設計者の方の判断で決定して頂きますようお願い申しあげます。
  

Q4−2.

PC部材のせん断応力度照査について、道示Wやカルバート工指針(H21)に記載の補正係数を考慮した方法は可能か?
A4−2. 可能です。「考え方」→「応力度照査」画面で「せん断照査位置(PC部材)=部材内面から部材高/2の位置」を選択し、「道示W,土工指針(H21)の方法で照査」をチェック(レ点を付ける)することで道示Wやカルバート工指針(H21)に記載の方法で検討を行います。
  

Q4−3.

全検討ケースの照査結果を出力することは可能か
A4−3. 可能です。
「計算書作成」→「結果詳細」→「出力項目選択」画面→「照査結果表の後に、全検討ケースの結果を出力」に各照査毎のスイッチを設けています。
こちらのスイッチにチェックが付いている項目は、照査結果表の最後に全検討ケースの結果を出力します。
  

Q4−4.

ハンチを考慮した応力度照査は可能か?
A4−4. 可能です。
「考え方」→「応力度照査」画面→「ハンチの影響」にて「1:n」の勾配を入力してください。
1:nより緩やかな部分を有効として計算します。
なお「1:n」は、曲げ照査,せん断照査ごとに入力を設けています。
  

Q4−5.

RC部材のせん断応力度照査の出力において、全ケース中で最大のせん断力ではないケースが抽出されることがあります。
抽出方法について教えてください。
A4−5. 本プログラムのせん断応力度照査では、各照査断面ごとに全検討ケースについてせん断応力度を計算し、(せん断応力度/許容せん断応力度)が最大となるケースを抽出しています。

[入力]−「考え方」−「応力度照査」の入力画面で「せん断照査位置(RC部材)=部材内面から部材高/2の位置」が
選択されている場合、製品ヘルプの「計算理論及び照査の方法」−「断面方向の計算」−「断面照査」−「RC部材の応力度照査」の『RC部材のせん断応力度照査』に記載していますように、有効高、引張主鉄筋比、軸方向圧縮力の影響を考慮して許容せん断応力度の割増を行っており、軸方向圧縮力および曲げモーメントが影響しますので、必ずしも最大せん断力時が『応力度/許容応力度』最大とはなりません。

なお、本プログラムでは全検討ケースについて応力度結果を出力することが可能です。
計算実行後、「計算書作成」→「結果詳細」から表示される「出力項目選択」画面にて『照査結果表の後に、全検討ケースの結果を出力』で応力度照査用にチェックして頂くことで、計算書の「応力度計算」に全検討ケースの結果が出力されますので、こちらをご参照頂くことで抽出結果を確認することが可能です。
  

Q4−6.

道路土工カルバート工指針(H21年度版)(P.140)に記載のハンチを設けない場合の断面は、余裕としてコンクリートの曲げ圧縮応力度が 許容応力度の3/4程度となる部材厚にするのが望ましい。を選択する箇所はあるか。
A4−6. 「許容値」→「常時」、「レベル1地震時」画面→「コンクリート」の「許容曲げ圧縮応力度隅角部(ハンチ無)σca」がご質問に該当します。
「許容曲げ圧縮応力度隅角部(ハンチ有)σca」の3/4の値を初期値としており、また「許容曲げ圧縮応力度隅角部(ハンチ有)σca」の入力を変更した際にもその3/4値を自動セットします。
  

Q4−7.

RC部材の曲げ応力度照査で、鉄筋の許容応力度σsaがマイナスになっているのはなぜか
A4−7. 鉄筋の応力度σsは、σs>0.0のとき引張応力度,σs<0.0のとき圧縮応力度が生じていることを示しています。
圧縮軸力(Nが正)に対して曲げモーメントがかなり小さい(0に近い)場合に、σsが圧縮応力度となる傾向がございます。
鉄筋に引張応力度(σs>0.0)が生じる設計断面では、σsaとして「許容値」画面の「鉄筋の許容引張応力度」で設定されている値を出力し、圧縮応力度(σs<0.0)が生じる設計断面ではσsaとして「鉄筋の許容圧縮応力度」で設定されている値を応力度の符号にあわせて出力しております。
なお、鉄筋に圧縮応力度が生じても(σs<0.0となっていても)、許容応力度内であれば問題ありません。
  

Q4−8.

RC部材(側壁、底版)の曲げ応力度照査で必要鉄筋量が0.00(cm)となる場合があるのはなぜですか
A4−8. 必要鉄筋量が小数2位で表せないほど微小な値となっていることを示しています。
曲げモーメントに比して軸力が大きい場合にこのような状態となります。
  

Q4−9.

RC部材の曲げ応力度照査と最小鉄筋量照査では決定ケースが異なる場合があるのはなぜか?
A4−9. 曲げ応力度照査では、全検討ケースのなかで
 ・σc/σca
 ・σs/σsa
が最大となるケースを抽出しています。
曲げ応力度には曲げモーメントだけではなく軸力も影響しますので、最大曲げモーメント時が(応力度/許容応力度)最大とならない場合があります。
また、最小鉄筋量照査では、全検討ケースのなかで
 ・Mc/Mu
 ・1.7M/Mc
 ・0.008A1’/As’
が最大となるケースを抽出しています。

上記のとおり、曲げ応力度と最小鉄筋量では抽出方法が異なるため、曲げ照査と最小鉄筋量照査の検討ケースが異なる場合があります。
  

Q4−10.

死荷重時と設計荷重時とで許容値を別設定することは可能か
A4−10. 常時と地震時それぞれの許容値入力を用意しておりますが、これ以外の荷重状態の許容値入力は用意しておらず、死荷重時と設計荷重時とで別設定とすることはできません。
  

Q4−11.

「許容値」において「許容曲げ圧縮応力度隅角部(ハンチ無)」とは?
A4−11. ハンチのない隅角部のコンクリート許容曲げ圧縮応力度σcaは、「道路土工カルバート工指針(平成22年3月)社団法人日本道路協会」(P.140)の内容に基づき、一般部の3/4を初期設定しています。
  

Q4−12.

側壁が必要鉄筋量不足でNGとなるため、使用鉄筋量を増やして再計算を行うと必要鉄筋量も増え、OKとならない
A4−12. 必要鉄筋量は、
 (1)コンクリートの圧縮応力度σcが許容応力度σcaとなるときの鉄筋量
 (2)鉄筋の応力度σsが許容応力度σsaとなるときの鉄筋量
を求め、(1)、(2)のうち大きい方としています。
ご質問のケースでは、(1)により必要鉄筋量が決定されているものと考えられます。
(2)により必要鉄筋量が決定される場合は、鉄筋量を増やすことによりσsが小さくなりますが、
(1)により必要鉄筋量が決定される場合は、鉄筋量を増やしてもσcの減少が僅かなため、
ご質問のように必要鉄筋量が増えていきます。この場合、部材厚を大きくする方が有効と思われます。
  

Q4−13.

許容応力度の割り増しを行いたいが割増係数の入力はあるか
A4−13. 割増係数の入力は設けておりません。
「許容値」画面で割り増した値を入力していただくようお願いいたします。
  

Q4−14.

計算確認画面の青色表示は何を表しているのか
A4−14. せん断応力度がコンクリートのみでせん断力を負担する場合の許容せん断応力度(τa)を超えても、斜引張鉄筋と協同してせん断力を負担する場合の許容せん断応力度(τa2)以内にある場合に青色表示としています。

なお、RC部材の側壁はせん断応力度がτaを超えた場合に必要スターラップ量を算出し、これを満たすせん断補強鉄筋が入力されてなければ赤色表示となります。
 5.その他

Q5−1.

FRAME解析結果のデータをFRAME製品で利用することは出来ないのか?
A5−1. 可能です。「計算確認」→「FRAME」→「断面方向」で「FRAME解析結果」画面を開き、画面左下にある「保存」ボタンを押下してください。
弊社FRAME製品で読み込めるFRAMEデータ(*.$O1)として保存します。
保存したFRAMEデータは、Engineer's Studio,Engineer's Studio面内,FRAME(面内),FRAMEマネージャ,FRAME(2D)で読み込み可能です。FRAME(3D)はサポートしておりません。
  

Q5−2.

メイン画面の正面図において、カルバートの全幅や全体の寸法線は表示されるが内空寸法や部材厚の寸法線は表示できないか?
A5−2. メインメニュー「オプション」→「表示項目の設定」画面→「表示・描画」→「詳細寸法線」にチェックを付けていただくことで、内空寸法および部材厚を示す寸法線が描画されます。
  

Q5−3.

「形状」−「土被り」画面−「鉛直土圧係数の算定条件」の「通常の地盤」「良好な地盤」とは?
A5−3. 「道路土工カルバート工指針(平成22年3月)社団法人日本道路協会」(P.98)に鉛直土圧係数の表(解表5-3)があります。
良好な地盤はこの表の条件が「良好な地盤上〜」の場合、通常の地盤は条件が「上記以外の場合」を指しています。
  

Q5−4.

断面力計算のFRAMEモデルにおいて、ハンチがある場合でもハンチを無視してモデル化していますが、何か考慮するスイッチがありますか
A5−4. 本プログラムでのFRAME解析時の本体骨組みモデルにつきましては、
「道路橋示方書・同解説 W下部構造編(H24.3)日本道路協会」P.211の
 3)断面力を算出する場合の軸線は、ハンチを無視した部材断面の図心軸線に一致させる。
の内容を採用しており、ハンチの影響を考慮した骨組みモデル化は行っておりません。






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