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Q&A開水路の設計・3D配筋 Q&A ('17.10.17)

NEW! 更新内容

Q3−11.土砂形状の形状タイプとして任意形を選択して側壁天端上に土砂を設定しましたが、土砂ブロック割が適切に計算できていないようです('17.10.17)

目  次
 1.適用範囲・制限条件

Q1−1.対応している適用基準は何ですか
 2.土圧

Q2−1.対応している土圧式を教えてください

Q2−2.常時の土圧式を静止土圧とし、地震時を主働土圧とすることはできますか

Q2−3.地震時の壁面摩擦角が入力値と異なります

Q2−4.片側の土圧を0とすることはできますか

Q2−5.地震時ケースの左側土圧が作用しません

Q2−6.「考え方」−「浮力、土圧・水圧」−「土圧」の外側土圧による影響の『地震動と反対側の有効率』とは何ですか

Q2−7.「考え方」−「浮力、土圧・水圧」画面の「抵抗側の反力(土圧)の取り扱い」とは何ですか

Q2−8.入力した土砂高さと土圧計算時の土圧高さが異なります

Q2−9.切土はどのような時に設定するのでしょうか

Q2−10.盛土を等分布荷重換算する場合の勾配部分長X2の算出方法を教えてください

Q2−11.「考え方−浮力、土圧・水圧」画面の「土圧」で、「土圧作用面(かかと端以外)の角度の考え方」を選択可能ですが、どのような状況で使用するのでしょうか

Q2−12.地震時合成角の算出式が水路工P.248等の一般式と異なるのはなぜでしょうか
 3.荷重

Q3−1.土地改良「水路工」に準拠した荷重組合せを自動設定することはできますか

Q3−2.浮力はどのように考慮されているのか教えてください

Q3−3.常時, レベル1地震時のケースは許容応力度法で、レベル2地震時のケースは限界状態設計法で照査を行うことはできますか

Q3−4.浮力算定時に水重を考慮していますが、水重を考慮しないようにできませんか

Q3−5.側壁部材に任意荷重を設定し、荷重の組み合わせ画面でも荷重項目にチェックを入れましたが、安定計算や底版設計時に考慮されません。
Q3−6.土圧画面の背面盛土の扱いで「荷重換算」を選択した場合の、「換算時の躯体高さ」の設定の違いを教えてください

Q3−7.張出底版上の土砂鉛直力が考慮されていません

Q3−8.底版左端で安定計算作用力を集計する場合、左側水圧の水平力によるモーメントが負値になるのはなぜですか

Q3−9.慣性力の作用方向を荷重ケース毎に設定することは可能でしょうか

Q3−10.任意荷重に慣性力を考慮することはできますか

Q3−11.土砂形状の形状タイプとして任意形を選択して側壁天端上に土砂を設定しましたが、土砂ブロック割が適切に計算できていないようです
 4.部材の設計

Q4−1.側壁軸線と底版軸線の交点位置で照査を行うことはできますか

Q4−2.鉄筋の入力はピッチでの入力が標準となっているようですが、本数で入力することはできませんか

Q4−3.「計算確認」−「構造解析」の『対象』で「側壁」、「底版」が選択できるが、その違いは?

Q4−4.底版定着長のピッチが入力値の倍となります

Q4−5.底版設計時に、コンクリート応力度が非常に大きくなる箇所があります
 5.配筋

Q5−1.交互配筋を行うことは出来ますか

Q5−2.単鉄筋と入力したはずが、計算書の鉄筋表示では複鉄筋となっている
 6.安定計算

Q6−1.鉛直支持力の計算式は、どのような基準に基づいていますか

Q6−2.内部水位による慣性力を無視することはできますか

Q6−3.水平反力が受働土圧を超えた場合に受働土圧を採用して計算したい



 1.適用範囲、制限条件

Q1−1.

対応している適用基準は何ですか
A1−1. 農林水産省農村振興局、土地改良事業計画設計基準設計「水路工」基準書・技術書(平成13年2月)を参考に開発されています。
 2.土圧

Q2−1.

対応している土圧式を教えてください
A2−1. 土圧の考え方として、試行くさび法, クーロン式,物部・岡部式,任意土圧入力(土圧強度分布,土圧係数),静止土圧の土圧算出式で検討可能です。
 

Q2−2.

常時の土圧式を静止土圧とし、地震時を主働土圧とすることはできますか
A2−2. 「荷重」−「土圧」画面で下記のように設定して下さい。
・「土圧式」を静止土圧とする。
・「地震時の計算方法」を「主働土圧」とする
 

Q2−3.

地震時の壁面摩擦角が入力値と異なります
A2−3. 「考え方」−「浮力、土圧・水圧」画面において、「地震動の方向と異なる土圧の扱い」をご確認ください。
こちらで『常時土圧』が選択されている場合、該当する土圧については常時の壁面摩擦角を採用しています。そのため、地震時の値が入力と異なる場合があります。

尚、「地震動の方向と異なる土圧」は以下のようになります。
慣性力方向が「左←右」の場合・・・外側:左側土圧、内側:右側土圧
慣性力方向が「左→右」の場合・・・外側:右側土圧、内側:左側土圧
 

Q2−4.

片側の土圧を0とすることはできますか
A2−4. 片側土圧を0とする場合は、下記何れかの設定を行なってください。

■片側土砂高さを0とする方法
「形状」−「土砂」画面において以下の手順により土砂高さを0としてください。
(1)土圧を0とする側(左側、右側)を選択します。
(2)形状タイプを水平とします。
(3)レベル差=土圧を0とする側の躯体高さ と設定します。

■任意土圧を使用する方法
土圧式を土圧強度分布や土圧係数として、土圧力を直接指定してください。
 

Q2−5.

地震時ケースの左側土圧が作用しません
A2−5. 「考え方」−「浮力、土圧・水圧」画面の土圧の中にあります、「地震動の方向と異なる土圧の扱い」で土圧の評価方法を選択してください。
また、同画面の「外側土圧による影響」で有効率を設定してください。
「地震動の方向と異なる土圧の扱い」の指定により算出された土圧に、この有効率を乗じて背面(外側)土圧とします。
 

Q2−6.

「考え方」−「浮力、土圧・水圧」−「土圧」の外側土圧による影響の『地震動と反対側の有効率』とは何ですか
A2−6. 外側土圧による影響の『地震動と反対側の有効率』は、「鉄道構造物等設計標準・同解説 基礎構造物・抗土圧構造物(平成12年6月)」のP555の「地震時の橋台背面土の取扱い」の「橋台背面方向に地震力が発生する場合」等を参考に設定できるようにしています。
常に永久荷重として土圧が働く場合には有効率を1.0に設定する等、設計者において土圧係数や有効率等をご判断の上設定してください。
 

Q2−7.

「考え方」−「浮力、土圧・水圧」画面の「抵抗側の反力(土圧)の取り扱い」とは何ですか
A2−7. 「考え方」−「浮力、土圧・水圧」画面の「抵抗側の反力(土圧)の取り扱い」は、抵抗力Pが負値となる場合の設定で、「ため池整備」に掲載されている考え方です。

ここで、「抵抗力」が選択されている場合、以下のように抵抗力Pを算出します。
P=Fs・H−V・μ
ここに、
Fs:滑動安全率
H:受働側土圧の水平成分の除いた水平力合計
V:鉛直力合計
μ:摩擦係数

この時、Pが負値になった場合(滑動しない場合)は、受働側には作用力を考慮しません。
Pが正値であれば通常通り計算を行います。
 

Q2−8.

入力した土砂高さと土圧計算時の土圧高さが異なります
A2−8. 擁壁工指針では、「嵩上げ盛土高比が1を超える場合でも土圧は,盛土高が15mまでは嵩上げ盛土高比を1とみなして計算してよい」と記載されています。
土砂形状に盛土の有る場合は、本プログラムの初期設定でもこの考え方に従っているため、盛土高比によってはご指摘の状態となります。
常に入力値を採用したい場合は、「考え方」−「浮力、土圧・水圧」画面の「土圧」において、「かさ上げ盛土高比(H1/H)の場合」の設定を変更してください。
 

Q2−9.

切土はどのような時に設定するのでしょうか
A2−9. プログラムでの切土とは、例えば背面に岩盤のような土圧が全く発生しない山があり、その一部を削って構造物を設置する場合を想定しています。
プログラム上は切土面として設定した位置よりも後方の土圧を無視する計算となります。
 

Q2−10.

盛土を等分布荷重換算する場合の勾配部分長X2の算出方法を教えてください
A2−10. 盛土を等分布荷重換算する場合、盛土高Hは入力盛土高H0と換算盛土高H1の合計値となります。

H1=q/γ
 H=H0+H1

そのため、勾配部分長X2は、以下のようになります。
 X2=H×勾配n

背面土の荷重換算につきましては、下記ヘルプもご参照ください。
・「計算理論及び照査の方法」-「荷重の考え方」-「地表面載荷荷重」-「地表面載荷荷重の荷重の形式」
 

Q2−11.

「考え方−浮力、土圧・水圧」画面の「土圧」で、「土圧作用面(かかと端以外)の角度の考え方」を選択可能ですが、どのような状況で使用するのでしょうか
A2−11. 土地改良「水路工」では、『壁面摩擦角以外では側壁背面の傾斜は無視』とされています。
これに従う場合は、「土圧合力計算時のみ考慮」としてください。
 

Q2−12.

地震時合成角の算出式が水路工P.248等の一般式と異なるのはなぜでしょうか
A2−12. 地震時合成角の一般式tan^-1 kH (ただし、kV=0)は、載荷荷重及び土砂全てに設計震度が考慮されている状態を想定しています。
実際には以下のように考えます。

θ=tan^-1(H/V)=tan^-1(W・kH/W)=tan^-1 kH

上記は気中で、載荷荷重にも慣性力を考慮する場合の算出方法ですが、載荷荷重に慣性力を考慮しない場合や水位を考慮するときには上記では算出できません。
そのためHとVを厳密に評価してθを算出しています。
 3.荷重

Q3−1.

土地改良「水路工」に準拠した荷重組合せを自動設定することはできますか
A3−1. 初期入力画面を初回確定する際に「水路工P.336に準拠した荷重組合せを生成しますか」とメッセージが表示されますので、「はい」を選択してください。
 

Q3−2.

浮力はどのように考慮されているのか教えてください
A3−2. 左フーチング先端では左側水位から算出した水圧を用い、右フーチング端では右側水位から算出した水圧を用いて直線変化として算出しています。
 

Q3−3.

常時, レベル1地震時のケースは許容応力度法で、レベル2地震時のケースは限界状態設計法で照査を行うことはできますか
A3−3. 可能です。
「荷重」−「組み合せ」画面の「照査項目選択」ボタンより、各ケースで行う照査内容を個別に設定できます。
 

Q3−4.

浮力算定時に水重を考慮していますが、水重を考慮しないようにできませんか
A3−4. 全照査において水重を除くためには、「考え方」−「浮力、土圧・水圧」画面の「浮力:特殊条件」において、「水圧鉛直成分」の設定を「全範囲:無視」として下さい。
 

Q3−5.

側壁部材に任意荷重を設定し、荷重の組み合わせ画面でも荷重項目にチェックを入れましたが、安定計算や底版設計時に考慮されません。
A3−5. 「荷重」−「任意荷重」画面の載荷部材の設定をご確認ください。

側壁照査方法が「片持ち梁」の場合は、載荷部材については、以下の通りとなります。
・側壁:側壁設計に適用
・底版:安定計算,底版設計に適用

こちらの設定が全て「左(右)側壁」となっている場合、安定計算や底版設計時に考慮されません。
安定計算時や底版設計時に任意荷重を考慮したい場合には、「載荷部材:底版」と設定されたデータが必要になります。

また、側壁照査方法が「底版一体」の場合には、計算対象を選択いただけます。
この場合は、安定計算・底版設計、側壁設計のそれぞれで、考慮するかを設定することができます。
側壁照査方法の設定により、任意荷重の計算対象が異なりますためご注意ください。

側壁照査方法については初期入力画面の「考え方」で選択できます。
 

Q3−6.

土圧画面の背面盛土の扱いで「荷重換算」を選択した場合の、「換算時の躯体高さ」の設定の違いを教えてください
A3−6. 荷重換算の選択肢の違いは下記の通りです。
軸線高:天端より底版軸線位置までの高さ
全 高:底版底面までの高さ

また、換算時の躯体高さは考え方(部材設計:共通)画面の荷重の考慮の設定と連動しています。
「全荷重を考慮」の状態の場合、軸線外荷重も考慮することになるため、「換算時の躯体高さ」が「全高」に変更されます。
 

Q3−7.

張出底版上の土砂鉛直力が考慮されていません
A3−7. 「形状」−「土砂」画面で仮想背面の考え方として「かかと端」あるいは「実背面」を選択することで張出部の土砂の重量を考慮することができます。
 

Q3−8.

底版左端で安定計算作用力を集計する場合、左側水圧の水平力によるモーメントが負値になるのはなぜですか
A3−8. 抵抗モーメント(鉛直力によるモーメント)に対しては時計まわりが正、転倒モーメント(水平力によるモーメント)に対しては反時計まわりが正となります。
左側水圧は右向きの水平力となりますので負値となります。
 

Q3−9.

慣性力の作用方向を荷重ケース毎に設定することは可能でしょうか
A3−9. 可能です。
「荷重−組み合わせ」画面の地震時ケース毎に「慣性力方向」を指定してください。
 

Q3−10.

任意荷重に慣性力を考慮することはできますか
A3−10. 可能です。
任意荷重画面の「慣性力」で、考慮したい震度を選択してください。
ただし、震度を選択したケースの荷重タイプは鉛直力固定となります。
 

Q3−11.

土砂形状の形状タイプとして任意形を選択して側壁天端上に土砂を設定しましたが、土砂ブロック割が適切に計算できていないようです
A3−11. 土砂形状の入力によって側壁天端上に土砂を設定することはできません。
この場合はあらかじめ算出した土砂重量を任意荷重で代用頂く等、別途ご検討いただく必要があります。
 4.部材の設計

Q4−1.

側壁軸線と底版軸線の交点位置で照査を行うことはできますか
A4−1. 軸線位置を照査位置に指定することはできませんが、モーメントシフトにて軸線位置のモーメントで照査することができます。

「考え方」−「部材設計」画面の「共通」において、「側壁のモーメントシフト」や「底版のモーメントシフト」を「シフトする」と設定している場合に断面力の移動を行います。
モーメントシフトでは、部材厚の1/2分シフトしますので、この場合は軸線位置のモーメントで照査することになります。
 

Q4−2.

鉄筋の入力はピッチでの入力が標準となっているようですが、本数で入力することはできませんか
A4−2. 可能です。
考え方―部材設計−オプション画面の「鉄筋入力方法」で「本数入力」を選択してください。
 

Q4−3.

「計算確認」−「構造解析」の『対象』で「側壁」、「底版」が選択できるが、その違いは?
A4−3. 側壁設計時と底版設計時の作用荷重が異なる場合があるため、フレーム計算時には側壁設計モデルと底版設計モデルの2つのモデルを用いて計算を行っています。
側壁設計モデルと底版設計モデルでは、土圧や土砂等の扱いが異なります。

詳しくは、下記ヘルプをご参照ください。
・計算理論及び照査の方法−部材設計−計算モデル
 

Q4−4.

底版定着長のピッチが入力値の倍となります
A4−4. 底版定着長の計算では、鉄筋の定着位置を探す際に鉄筋量を半分(即ち応力度計算時の配筋ピッチの倍)にして計算しています。

実際には、入力された配筋情報に応じて次の配筋状態に対する抵抗モーメントを算出します。
・入力鉄筋が1段のとき、ピッチを倍
・入力鉄筋が2段でピッチが同じとき、1段目は入力されたピッチ、2段目はピッチを倍
 

Q4−5.

底版設計時に、コンクリート応力度が非常に大きくなる箇所があります
A4−5. 全引張状態となる箇所では単鉄筋での応力度計算ができず断面を反転して計算を行うため、ご質問の状態となります。
曲げモーメントに対し引張軸力が大きいと全引張状態となります。
実際に片側にしか配筋されないのであれば正しい計算結果ですが、両側に配筋されるのであれば複鉄筋設定としてください。
 5.配筋

Q5−1.

交互配筋を行うことは出来ますか
A5−1. 交互配筋を前提にはしていませんが、1段目と2段目に同じかぶりを設定することで、鉄筋量算出上は設定可能と考えます。
但し、配筋図に反映することはできませんのでご注意ください。
 

Q5−2.

単鉄筋と入力したはずが、計算書の鉄筋表示では複鉄筋となっている
A5−2. 部材設計時には、必ず引張側に配筋されている必要があります。
単鉄筋を指定した場合は、プログラム内部で断面力の状態を判定して配筋が必要な引張側を決定しています。

引張側は、以下のようになります。
■側壁
 M>0の場合、外面
 M<0の場合、内面

■底版
 M>0の場合、下面
 M<0の場合、上面

上記は、荷重ケース毎に判定しますので、上側引張と下側引張が混在している場合は両側に配筋する必要があります。
底版幅が広くなる場合、底版の端部と中央部とでは断面力の状態が異なり、両側配筋が必要な場合が多くあります。
尚、計算書等で単鉄筋を指定したにも関わらず、配筋図や配筋データにおいて両方の鉄筋が表示されている場合は、上側,下側の両方が引張状態となっています。この場合、配筋データは計算に使用した両方の鉄筋を表示していますが、計算自体は指定どおりの単鉄筋で行っています。
 6.安定計算

Q6−1.

鉛直支持力の計算式は、どのような基準に基づいていますか
A6−1. 鉛直支持力を算出する際の計算式は、土地改良の農道,水路工,ポンプ場に準拠した計算式より選択可能です。
基礎−支持地盤、根入れ地盤の鉛直支持力の照査−「照査基準」で選択してください。
 

Q6−2.

内部水位による慣性力を無視することはできますか
A6−2. 「考え方」−「安定計算」画面の「内水位による慣性力」で「無視する」を選択してください。
 

Q6−3.

水平反力が受働土圧を超えた場合に受働土圧を採用して計算したい
A6−3. 「考え方」−「安定計算」−「基本設定」画面で設定することができます。
こちらで水平反力が受働土圧を超えた場合の処理として、「受働土圧で計算」を選択してください。






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