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BOXカルバートの設計 Ver.12
BOXカルバート1〜3連の断面計算、縦方向ウイングの設計・図面作成プログラム

最新版製品価格 ●リリース 2013年4月
UC-1/道路土工シリーズ

 ボックスカルバートの設計セミナー CPD
●開催日 :5月22日(水) 9:30〜16:30
●本会場 : フォーラムエイト東京本社GTタワーセミナールーム
 ※TV会議システムにて 東京・大阪・名古屋・福岡・仙台・札幌にて同時開催
●参加費 : 1名様 \18,000 (税別)

 はじめに
「BOXカルバートの設計Ver.12」では、以下の拡張を行いました。

(1) 斜角付きBOX設計時の任意荷重対応
(2) 門形カルバートの多層盛土対応
(3) 杭基礎時の杭種追加(回転杭)
(4) 鉄筋の本数入力対応

以下に、これらの拡張機能の概要を紹介いたします。
 斜角付きBOX設計時の任意荷重対応
斜角付きBOXの検討は、「ボックスカルバート標準設計図集(H.11.5)日本道路公団」の「斜角があるボックスカルバートの設計方法」を参考に対応していました。「斜角があるボックスカルバートの設計方法」には水位等について記載されておらず、本プログラムでも水位は考慮していませんでしたが、基準が想定していない荷重への対応についてのご要望をお寄せいただいていることから、水位だけでなく水位以外の荷重も含めて考慮可能となるように任意荷重の対応を行いました。

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■図1 任意荷重画面

任意荷重の入力では、「通常設計」時の任意死荷重で入力する載荷部位(頂版、底版等)、荷重の方向(水平、鉛直)、載荷位置、荷重強度に加え、奥行き方向の載荷位置も設定していただくことになります。任意荷重が載荷されている場合、原点における外力集計に任意荷重分を考慮します。また、奥行き方向の載荷位置が、1-1断面(土被り最大となる断面)、11-11断面(側壁短辺側の受動土圧が最大となる断面)の位置(図2の赤線位置)に載荷される場合には、各断面での断面力算出時のFRAME荷重として考慮します。任意荷重は下図のような断面方向、奥行き方向とも分布の載荷状態の他に、線荷重(断面方向は集中載荷、奥行き方向は分布載荷)として載荷することも可能です。

■図2 任意荷重
 門形カルバートの多層盛土対応
門形カルバートの場合、盛土は単層で構成されているケースのみを対象としておりましたが、盛土が複数層で構成されるケースに対応しました。

従来、盛土が複数層のケースを検討する場合には、複数層の場合の荷重強度を別途算出していただき、単層の場合との差分を任意死荷重や任意地震荷重で設定していただくことで等価な荷重状態を作成していただく方法でしか考慮することができず、ご不便をおかけしておりました。

今回の多層盛土への対応により、層ごとに層厚、盛土の単位重量、地震時土圧算出用の係数等必要なデータを入力していただくことで、荷重強度の算出や任意荷重として設定するといったことをする必要がなくなり、労力を大幅に軽減することが可能となりました。
なお、多層盛土とする場合、路面下端から底版下面までの範囲において最大10層までの層が指定可能となります。

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■図3 門形多層盛土 ■図4 門形盛土画面

また、多層盛土の場合には以下の制限を設けております。

多層盛土時の制限
  • 底版テーパー部に沿う変化位置は設定不可
  • ウイングの設置は不可
 杭基礎時の杭種追加(回転杭)
本プログラムでは杭基礎の場合の杭種として鋼管杭、RC杭、PC杭、PHC杭、場所打ち杭の5種類の対応でしたが、新たに回転杭を追加いたしました。

回転杭とは、鋼管杭の先端に羽根を設けた鋼管杭で、回転させることにより、地盤中に貫入させる杭です。無排土施工、低騒音等のメリットがあります。羽根外径は杭外径の1.5倍か2.0倍のいずれかで設定してください。

回転杭の主な特長
  • 羽根を利用した回転貫入により無排土施工となるため、残土処理が不要となり、コスト低減と環境問題に寄与します。また、騒音・振動公害を起こしませんので、市街地での基礎工事に最適です。
  • 杭先端の羽根を介して支持層へ荷重を伝達することから、大きな押込み支持力、引抜き抵抗力を得ることができ、経済的な設計が可能となります。

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■図5 杭基礎基本画面

回転杭の場合も他の杭種と同様、以下の照査を行うことが可能です。
  • 許容支持力・引抜き力の計算
  • 杭体照査
  • 負の周面摩擦力の検討

回転杭は、「道路橋示方書・同解説 W下部構造編(H24.3)」を参考にしているため、「考え方」-「基本」画面で「杭基礎について準拠する道路橋示方書年版=H24.3」が選択されている場合のみ、選択可能としています。
 鉄筋の本数入力対応
従来、単鉄筋構造の場合は単位m当りの本数での入力、複鉄筋構造の場合はピッチでの入力としていました。二次製品については、単鉄筋構造の場合と同様、鉄筋の本数での入力を可能として欲しいとのご要望をお寄せいただいており、複鉄筋構造の場合についても、単鉄筋構造の場合と同様、配筋の各画面にて単位m当りの本数での入力を可能としました。

初期入力画面に「鉄筋の入力方法」の選択(ピッチ/本数)を追加し、ピッチが選択されている場合は従来どおりピッチでの入力を行い、本数が選択されている場合は、単位m当りの本数での入力が可能です。本数は小数第3位までの入力を用意しており、より正確な鉄筋量が反映されます。

鉄筋の本数での入力の場合は、計算確認画面、計算書、設計調書において、本数で表示・出力します。

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■図6 配筋入力画面 ■図7 鉄筋本数入力(設計調書)

なお、鉄筋の本数入力の場合には以下の制限を設けております。

鉄筋本数入力時の制限事項
検討対象:以下の検討対象(1〜3連)
 ・通常設計
 ・地震時検討
 ・地震時検討(NEXCO)
 ・サイロ土圧(NEXCO)
本数入力対象箇所:カルバート本体のみ
 ・頂版外側、頂版内側
 ・底版外側、底版内側
 ・側壁、隔壁
 ・ハンチ
計算:・主鉄筋定着位置の計算不可
 ・縦断方向の計算不可
図面:図面作成不可

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■図8 鉄筋本数入力(計算書)
 おわりに
以上、プログラムの概略を紹介させていただきました。
今後も皆様からのご要望を取り入れ、改良・改善を加えていきますのでどうぞご期待ください。
(Up&Coming '13 春の号掲載)
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