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配水池の耐震設計計算のなぜ? 解決フォーラム
耐震壁の活用方法について
 はじめに

配水池は各部材が3次元に接合された構造物のため、厳密には3次元解析モデルとするのが望ましいとされていますが、一般的には鉛直断面の2次元解析モデルで設計を行うことができるとされています(水道施設耐震工法指針2009、p131)。

2次元解析モデルを用いる場合、配水池はその機能上、側壁をはじめ迂流壁、隔壁など耐震壁に相当する壁量が多く、立体的な剛性が大きい施設となります。そのため、検討断面内や検討断面の奥行き方向に配置されている各種の壁の影響を考慮することが望ましいとされており、その方法としては、2次元解析モデルの骨組内空部に板要素、ブレース部材、壁エレメント等を配置する方法が考えられています。

「底版一体」は側壁と底版が同じ照査方法なので問題とはなりませんが、「片持ち梁」は側壁と底版が異なる照査方法であるため、任意荷重も個別に設定する必要があります。

ここでは、本プログラムの耐震壁の骨組モデルを説明し、いくつかの入力例を紹介いたします。

 骨組モデルの考え方

本プログラムでは耐震壁として、側壁、迂流壁、柱間壁を考慮することができます(Ver.6以降、2009年版基準を選択時)。

耐震壁のモデル化は、壁エレメント置換方式を採用しています。壁エレメントは、耐震壁を鉛直な柱部材としてモデル化し(図中赤色)、柱の上下端に水平方向に仮想部材を設け(図中青色)、工の字状の骨組を用意します。これを耐震壁エレメントと呼びます。

柱部材はファイバー要素もしくはM-φ要素、水平の仮想部材は剛域要素として考慮し、耐震壁エレメントの4隅を2次元解析モデルの骨組内空部に二重格点を用いて結合します。

 耐震壁の設定項目

耐震壁の設定項目は「形状」と「分担幅」を設定します。「形状」には水槽構造を選択し、「分担幅」にはX方向およびY方向の分担幅を入力して下さい。耐震壁エレメントの部材剛性はプログラム内で自動設定となります(Ver.6以降、2009年版基準を選択時)。

画像をクリックすると大きな画像が表示されます。

「形状」について
  1. 1. 迂流壁なし・柱なし:検討方向に平行な側壁部分を考慮
    画像をクリックすると大きな画像が表示されます。

  2. 迂流壁あり:検討方向に平行な迂流壁部分を考慮
    画像をクリックすると大きな画像が表示されます。

  3. 柱あり:検討方向に平行な側壁部分を考慮
    画像をクリックすると大きな画像が表示されます。

  4. 迂流壁・柱あり:側壁部分、柱間壁部分(柱と迂流壁が重なる場合)、または、迂流壁部分(柱と迂流壁が重ならない場合)の
    いずれかを考慮
    画像をクリックすると大きな画像が表示されます。

「分担幅」について

2次元解析モデルの骨組内空部に耐震壁エレメントが付きますが、耐震壁強度を100%そのまま2次元解析モデルに考慮するのは不自然なので、低減する(=1/分担幅)ための入力値を任意入力可能としています。考慮する耐震壁1箇所が、検討方向に直交した側壁に作用する水平力慣性力等をどの程度分担するのかの「分担幅」としてお考え下さい。



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