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PCボックスカルバートの設計計算 Ver.2
水路用・通路用PCボックスカルバートの設計計算プログラム

最新版製品価格 ●リリース 2011年5月
道路土工

 はじめに
PCボックスカルバートの設計計算 Ver.2」では、下記の対応を行いました。
  • 多層地盤への対応
  • 応答変位法による地震時検討への対応
  • せん断応力度の照査位置をPC部材とRC部材とで分けて設定できるよう対応
以下に、これらの拡張機能の概要を紹介いたします。

 多層地盤
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、複数層で構成されるケースに対応いたしました。鉛直土圧および水平土圧の算出において多層地盤を考慮して検討を行います。

Ver.1では、複数層のケースを検討する場合は、任意死荷重により実際の土圧強度との差分を入力していただき、複数層の場合と等価な荷重状態を作成していただく必要がありました。多層地盤への対応により、層ごとに層厚および土の単位重量(湿潤、飽和)を入力していただくことで内部計算により土圧を算出することが可能となり、任意死荷重での設定が不要となります。

地盤データは地表面から最大30層まで入力可能としており、後述の「地震時の検討」を行わない場合はボックス底面までの地盤条件を考慮し、それ以深の地盤は無視します。また、1層のみの入力でも計算を行うことは可能です(図1・2)。


■図1 多層地盤入力画面

■図2 多層地盤:土圧の計算書

 応答変位法による地震時検討
従来は常時のみの検討としておりましたが、地震時の検討に対応いたしました。

地震時の検討は、「共同溝設計指針」、「駐車場設計施工指針」、「下水道施設の耐震対策指針」を参照し応答変位法により地震荷重を算出し、レベル1地震時は許容応力度法、レベル2地震時は限界状態設計法による耐力照査により検討します。

地盤データは地表面から基盤面直上までの入力(最大30層)としています。入力された地盤データより地盤の特性値TG、地盤種別の判定、地震時のバネ値を内部計算します。地震時のバネ値については、内部計算した値を変更可能としており、別途算出した値を入力して計算することも可能です。なお、頂版軸線から底版軸線間の地層数は10層までとしています(図3・4)。


■図3 地震時検討時の地盤入力画面

■図4 地震時バネ入力画面

地震時ケースの地震の向きは、
  • 左向きのみ
  • 右向きのみ
  • 左右両方向
の3通りが可能です。

設計応答速度や躯体慣性力の算出に用いる設計水平震度は、指定された指針に基づいた方法で自動セットします。また、自動セットした値の変更や別途算出した値を直接入力することも可能としています(図5)。
設計水平震度 L1 下水道施設の耐震対策指針
駐車場設計指針
L2 下水道施設の耐震対策指針
設計応答速度 L1 駐車場設計指針
共同溝設計指針
L2 下水道施設の耐震対策指針
■自動セットの対象指針 ■図5 地震荷重入力画面


地震時の荷重としては、水平変位振幅荷重、躯体慣性力、周面せん断力を考慮します(図6)。

■図6 地震時の作用力

また、これらの荷重とは別に、別途算出された荷重を任意地震荷重(レベル1、レベル2別々に設定可)として設定することも可能です。ただし、設定可能な任意地震荷重は鉛直方向、水平方向の荷重のみとなります(図7)。


■図7 任意地震荷重入力画面

これらの地震時の荷重と常時の固定荷重(土圧+水圧)を組み合わせ、フレーム計算により地震時の断面力を算出します(図8・9)。


■図8 フレーム計算モデル(地震時)

■図9 曲げモーメント図(レベル1地震時)

算出した断面力を用いて、レベル1地震時の検討では、PC部材については曲げ応力度照査、せん断応力度照査、RC部材については、曲げ応力度照査、せん断応力度照査、最小鉄筋量照査、最大鉄筋量照査を行います。レベル2地震時の検討では、PC部材、RC部材とも曲げ耐力照査とせん断耐力照査を行います。照査結果は、計算確認画面で結果の概要、計算書では詳細な結果を確認することが可能です(図10・11・12)。

■図10 結果確認画面(レベル1地震時)   ■図11 結果確認画面(レベル2地震時) ■図12 計算書画面

 せん断応力度照査位置のPC部材、RC部材別途設定
従来はせん断応力度の照査位置設定についてPC部材、RC部材とも共通として1つの入力しか設けておりませんでしたが、PC部材用、RC部材用それぞれの入力を用意し、分けて設定できるようにしました(図13)。


■図13 応力度照査入力画面

以上、拡張機能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 '11 盛夏の号掲載)
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