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開水路の設計
土地改良「水路工」に特化したU型開水路計算・図面作成プログラム

最新版製品価格 ●リリース 2013年 12月27日
UC-1 水工

 はじめに
「開水路の設計」は、設計基準として『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)』に示される開水路の設計手法を参考にして、安定計算及び許容応力度法による部材設計から、図面作成までを一貫して行うことができるプログラムです。

以下にその概要をご紹介いたします。

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▲図1 メイン画面
 作用荷重
設計に考慮する外力として、自重,慣性力,載荷荷重,雪荷重,土圧,浮力,水圧をサポートしています。プログラムで対応していない荷重については、任意荷重として集中荷重,分布荷重,モーメント荷重で入力することができます。土圧については、試行くさび法,クーロン土圧,任意土圧(土圧強度分布,土圧係数),静止土圧の中から選択可能です。
 入力方法
「初期入力」画面において、形状,材料,部材,荷重や、考え方の設計条件パラメータを入力するだけで、土地改良「水路工」に準拠した一般的な条件の設計を簡単に行うことができます。

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▲図2 初期入力画面

側壁・底版は、各々使用部材として鉄筋コンクリート、無筋コンクリートとしての設計を行うことが可能です。

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▲図3 材料−躯体入力画面

荷重組合せ画面では、設定済みの荷重・水位・土砂・土圧等を荷重ケースとして組み合わせます。この荷重組合せの初期設定は、初期入力画面で入力された情報をもとに、自動的に土地改良「水路工」に準拠した一般的な設定が行われます。この時設定された組合せ設定は、後で変更することも可能です。計算上の荷重の組み合わせは、最大10ケースまで設定することができます。

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▲図4 荷重組合せ入力画面

基準値入力画面にて、基準類等で定められた値や基本的な設計の考え方をあらかじめ入力しておくことにより、毎回入力する煩わしさを解消しました。

このあらかじめ設定された基準値データは、土地改良「水路工」に準拠した一般的な値を設定しています。またその値は、自由に変更することも可能です。

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▲図5 基準値入力画面

その際変更された基準値画面のデータは、基準値ファイルとして個別に保存することができます。さらに、複数ユーザで基準値を共有する際や物件毎に同じ基準値を適用する時に使用し、共有データとして設定することで基準値の共有が可能になります。
基準値ファイルは弊社製品「擁壁の設計」と共通のデータを用いることが可能です。
 照査内容
部材設計の荷重の考慮方法として、次の4つの方法から選択できます。

(1)全荷重を考慮:
  軸線外に外れる荷重を、図のように集中荷重として考慮します。
(2)軸線内(底版の地盤反力:フレーム計算):
  軸線内に存在する荷重のみを考慮し、底版設計時の地盤反力はフレーム荷重から算出します。
(3)軸線内(底版の地盤反力:安定計算結果):
  軸線内に存在する荷重のみ考慮しますが、地盤反力は安定計算結果を採用します。
(4)軸線内(側壁、底版の荷重条件は同一):
  「側壁設計モデル」と「底版設計モデル」を同じものとして扱い、側壁底版の各照査を同じ荷重条件で行うことができます。

 
▲図6 全荷重を考慮    ▲図7 軸線内の荷重
のみ考慮

部材設計は、「側壁設計モデル」と「底版設計モデル」の2つのモデルにて行いますが、上記選択において(1),(2),(3)を選択した場合、これらのモデルは土圧や土砂等の扱いが異なります。例えば(1),(3)の場合には、底版設計モデルにおける地盤反力は安定計算で算出した地盤反力を考慮しますので、荷重条件は安定計算時と同じものを考慮する必要があります。それに対して側壁設計モデルにおける地盤反力は、部材軸線内にて個別に算出した値を用いますため、両モデルの荷重条件が異なることとなります。

(4)を選択した場合は、「側壁設計モデル」と「底版設計モデル」を同じものとして扱い、側壁底版の各照査を同じ荷重条件で行うことができます。
 結果表示
安定計算及び部材設計における照査結果を、項目毎に一覧形式で表示できます。照査結果が許容値を満足していない時は項目内を赤色で表示しますので、結果を画面上にて一目で確認することが可能です。

U型構造解析におけるモデル、荷重、結果を画面上で表示・確認することもできます。

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▲図8 計算確認画面 ▲図9 構造解析結果画面

計算の過程や照査結果は、もちろん計算書として出力することも可能です。出力可能な計算書は、計算結果を一覧表の形式で出力・確認することができる結果一覧表示、計算過程などの詳細な結果を出力できる結果詳細表示の2種類を用意しています。

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▲図10 結果詳細計算書
 図面作成
図面作成機能として、配筋図の作成はもちろんのこと、他にも開口部,水抜穴や一般図を表示でき、図形のレイアウトも自動的に行います。
また、図面の出力方法としては、図面印刷のほかに、SXF出力,DWG・DXF出力,JWW・JWC出力に対応しています。

また、弊社製品「擁壁の設計」等と同様に、3D配筋データを生成し、「3D配筋ビューア」で表示することもできます。構造物内の鉄筋(主鉄筋、配力鉄筋、組立鉄筋など)を実際の鉄筋径や折曲げなどを3次元で表示します。また、マウス操作にて視点変更・拡大・縮小表示が任意にでき、鉄筋毎の色設定を行うことも可能です。生成された3D配筋は、3D配筋CAD形式,3DS形式,Allplan/IFC形式でのエクスポートが可能です。

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▲図11 配筋図 ▲図12 3D配筋
 おわりに
以上、新製品「開水路の設計」の概要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て、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 '14 新年号掲載)
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