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New Products
土留め工の設計 Ver.13
慣用法及び弾塑性法による土留め工解析・図面作成プログラム

●新規価格
●アップグレード価格 
Advanced:500,000円 Standard:420,000円 Lite:264,000円
Advanced:250,000円 Standard:210,000円 Lite:132,000円
●リリース 2015年 7月
UC-1 仮設工
 はじめに
土留め工の設計 Ver.13のリリースにあたり、新機能を中心にご紹介いたします。
新バージョンでは、主に以下に挙げた機能への対応を予定しております。
  1. 壁長から土留め壁に最適な鋼材を自動決定する機能の追加
    (慣用法、弾塑性法)
  2. 建設用重機等による側圧に対応
  3. 鉄道標準の3径間連続梁の方法による腹起しの設計に対応
  4. 逆解析の影響パラメータの推定機能を追加
  5. 逆解析のパラメータ解析手法として「簡易振り分け法」を追加

▲図1 メイン画面
 壁長から土留め壁に最適な鋼材自動決定機能の追加
入力中のデータに対して壁長を設定し、最適な土留め壁の鋼材を自動決定する機能を追加いたします。本機能は、慣用法によるものと弾塑性法によるものの両方をご用意いたします。特に弾塑性法につきましては、土留め壁の鋼材を変更することで断面力が変化しますので、壁体の鋼材を決定する上でお客様の省力化が見込めると考えています。
自動決定の対象となる鋼材につきましては、基準値で登録されている鋼材の中から絞り込むことを可能としますので、特に計算時間のかかる弾塑性法(解析法II)の場合に無駄な時間を省略することができます。

▲図2 慣用法による土留め壁鋼材の自動決定画面

プログラムの起動から土留め壁鋼材の自動決定までの基本的な流れは図3のようになります。
計算した鋼材の中で判定が○で、かつ応力度/許容応力度がもっとも1.0に近い鋼材を最適な自動鋼材とします。

▲図3 土留め壁鋼材の自動決定までの流れ
 建設用重機等による側圧に対応
『鉄道構造物等設計標準・同解説 開削トンネル』(平成13年 3月 鉄道総合研究所)に記載されている建設用重機等による側圧の算定に対応いたします。(図4)
接地長さ(a),接地幅(b),建設用重機の作業時最大輪荷重(T)を入力とし、下式にて算定した荷重強度を側圧に加算します。
ここに、
Px:深さxmにおける荷重強度(kN/m2)
Ks:主働側圧(土圧)係数
T:建設用重機の作業時最大輪荷重(kN)
a:接地長さ(m)
b:接地幅(m)

本機能は、上記の計算方法の出典が『トンネル標準示方書(開削編)・同解説』(1986年6月 土木学会)であることから、本プログラムでは基準に依らず検討できるようにします。
 

▲図4 建設用重機等が土留め壁に近接する場合の側圧
 3径間連続梁の方法による腹起しの設計に対応
『鉄道構造物等設計標準・同解説 開削トンネル』(平成13年 3月 鉄道総合研究所)に記載されている土留め壁が親杭横矢板壁の場合の腹起し計算時の断面力を3径間連続梁で算出する方法に対応いたします。(図5)

▲図5 腹起しに加わる荷重

本製品では、支間長と荷重間隔を任意に入力する(内部計算値をセットすることが可能)ことにより、弊社のFrame計算部を用いて腹起しに生じる断面力を算出します。入力された支間長による3径間連続梁に入力された荷重間隔で荷重を載荷して移動させていき、計算した全てのケースの中から最大曲げモーメントおよび最大せん断力を抽出します。
 逆解析の影響パラメータの推定機能を追加
逆解析ツールでは、推定したいパラメータ(c、φなど)の計算範囲や分割数を指定し、設定されたパラメータ範囲内で値を変更して繰返し計算を行います。この時、計算回数は設定するパラメータ数や分割数に伴って増加するため、適当に変動パラメータを設定すると計算回数が膨大となり、時間の浪費となります。
よって、本バージョンでは影響パラメータの推定機能を追加します。本機能は本計算の前に試行計算を行い、計算結果への影響が大きいパラメータを推定する機能です。本機能では図6に示したように、範囲指定したパラメータについて最小値と最大値の2回計算を行います(他のパラメータは全て元データと同様とします)。全ての変動パラメータに対して同様の計算を行い、最小値と最大値の目的関数(実測値と計算値との残差の平方和)の差を見ることにより、各パラメータの結果への影響の大小を確認できます。
 
▲図6 影響パラメータの推定
本機能を活用することにより、本計算を行う前に影響が小さいパラメータについては固定値にする、影響が大きいパラメータについては分割数を増やすなどの対策が取れますので、より効率的にパラメータの推定を行うことができます。
 逆解析のパラメータ解析手法として「簡易振り分け法」を追加
現在、逆解析ツールのパラメータの振り分け方法は、設定した全てのパラメータの組み合せを検討する「総当たり法」で行っております。本手法は設定範囲内で全組み合せを検討するので結果の信頼性は高いと考えられますが、パラメータ数によっては非常に多くの時間を要します。例えば、図7のケースにおいては、各層の粘着力cについて、それぞれパラメータ数が3つしかありませんが、計算回数は3×3×3=27回となります。

今回追加した「簡易振り分け法」は層ごとのパラメータの掛け合わせを行わない方法です。具体的には、図7の場合ですと、c1が40の時、c2とφ3は60と80を取り、c1が50の時、c2とc3は70と90を取るとします。この場合の全計算回数は3回となり、総当たりの場合と比較して大幅に計算回数が短縮できます。全組み合せを検討する総当たりに比べて信頼性は低くなりますが、検討条件によっては「簡易振り分け法」で充分な場合も考えられますので、状況に応じて使い分けることで、より効率的に逆解析を行うことができます。
 
▲図7 簡易振り分け法
 おわりに
これまでにご紹介した機能以外にも、(1)切ばり支保工のフランジ固定間距離の直接入力に対応、(2)アンカー鉛直分力算定時の分担幅を段ごとに設定できるように機能拡張、(3)解析法Uの場合に地盤バネ値および状態を確認できる印刷を追加など多くのご要望に対応しております。
今後もユーザ様からのご意見、ご要望を取り入れ改善・改良を加えて参ります。どうぞご期待ください。
(Up&Coming '15 盛夏号掲載)
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