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Q&Aマンホールの設計計算 ('09.04.07)

NEW!更新内容

Q1−31.任意荷重が底版の設計で考慮されていない。(Ver.5) ('09.04.07)


目  次
 

Q1−1.分割数を増やすと計算結果が変わる理由は?

Q1−2.鉛直方向の鉄筋量が、入力値と計算書とで異なっている。

Q1−3.基盤面をマンホール底面に設定する方法は?

Q1−4.「荷重」−「組み合わせ」画面の「円形側壁に作用する偏荷重の土圧に対する比」に関連し、ヘルプ「計算理論及び照査の方法」−「マンホールの常時設計」−「部材設計」−「側壁」には「偏荷重=Ps×20%」と記載されているが、その根拠は?

Q1−5.マンホールの耐震設計において、マンホールが部分的に基盤層に入る場合に、基盤面以下の応答変位を考慮(無視)する事が可能か?

Q1−6.フレーム解析データを「FRAME(面内)」や「FRAMEマネージャ」で利用したい。

Q1−7.組立マンホールの底版が現場打ちのケースの計算中に「頂版の下に側壁がありません」とエラーが表示されるが?

Q1−8.コンクリート示方書を選択した場合のせん断応力のjの表示が「1.000」と「−」の表示となるが、この意味は?

Q1−9.桝の底版がないタイプの計算は可能か?

Q1−10.マンホールの地震時の検討で、内部水位を考慮する事はできるか?

Q1−11.側壁に開口(円形)を入力したが、計算結果を見ると開口の計算を行っていないように思えるが?

Q1−12.鉛直方向の鉄筋の入力で、外側、内側の区別はないのか。(Ver.5)

Q1−13.側壁の断面計算で、小数の半端な鉄筋本数が出力されている。(Ver.5)

Q1−14.開口モデルの自動生成をすると計算スパン長が自動的に短スパン長になる理由は?(Ver.5)

Q1−15.せん断補強筋を入力したにも関わらず計算で考慮されていない。(Ver.5)

Q1−16.液状化すると判定された場合、液状化の土質定数は低減されるか。(Ver.5)

Q1−17.内部水位がある場合に、その慣性力を考慮できるか。(Ver.5)

Q1−18.開口部があり、応答変位法で検討するとき、剛性の低下は考慮されるか?(Ver.5)

Q1−19.集水桝の側壁の断面照査はどの位置で行われるのか?(Ver.5)

Q1−20.配筋データ入力画面の「せん断補強筋(地震時)」はどのように考えて入力したらよいのか。(Ver.5)

Q1−21.マンホールの耐震設計で、フレームデータのマンホール底面の水平バネKhが、底面のせん断バネKsよりも大きくなっている理由は?(Ver.5)

Q1−22.結果確認画面でせん断応力度が青く表示されているが、この意味は?(Ver.5)

Q1−23.任意荷重はどのように計算に考慮されるのか?(Ver.5)

Q1−24.地震時の検討を照査対象として計算実行すると「骨組み解析 構造系が不安定」というエラーメッセージが表示される。(Ver.5)

Q1−25.矩形マンホールのハンチの重量はどのように算出されるのか?(Ver.5)

Q1−26.丸鋼と異形鉄筋が混在するときの鉄筋データの入力方法は?(Ver.5)

Q1−27.周面摩擦抵抗力を考慮する必要はあるか?(Ver.5)

Q1−28.基盤面はどのように決定されるのか?(Ver.5)

Q1−29.地震時の検討で内水位を考慮することはできるか?(Ver.5)

Q1−30.水平方向ラーメン解析の剛域の有無で、どの位置のモーメントが曲げ照査に用いられるのか。(Ver.5)

Q1−31.任意荷重が底版の設計で考慮されていない。(Ver.5)




 
 
Q1−1.

分割数を増やすと計算結果が変わる理由は?
A1−1. 一般に地震時の計算では、各部材を分割数により分割してFrame部材や支点条件等を設定し、各部材端で断面照査を行いますので、分割数がある程度多いほうが精度がよくなります。

設計条件にもよりますが、ある程度の分割数以上であれば、大きく結果が変わることはないと思います。
部材分割数が多くなるほど、消費するメモリや計算時間も増えますので、お客様の環境の許す範囲で多めに設定していただければ問題はございません。

 
Q1−2. 鉛直方向の鉄筋量が、入力値と計算書とで異なっている。
A1−2. 「部材・材料」−「配筋」画面の鉛直方向鉄筋は、同画面ヘルプにも記載の通り、全幅あたりの鉄筋を入力してください。
常時の計算時は、単位幅あたりの照査となりますので部材幅で除した鉄筋量で照査しております。

 
Q1−3. 基盤面をマンホール底面に設定する方法は?
A1−3. 基盤層がマンホールの途中にある場合は、「考え方」−「地震時」画面において「計算上の基盤層の位置を指定する」にチェックして「マンホール底面からの深さ」を0(m)にすることで、計算上の基盤面がマンホール底面になります。
この場合、地盤の変位振幅の重ね合わせを行います。
基盤層がマンホール途中にない場合は、「地盤」画面において地層データをマンホール深までの入力としてください。

 
Q1−4. 「荷重」−「組み合わせ」画面の「円形側壁に作用する偏荷重の土圧に対する比」に関連し、ヘルプ「計算理論及び照査の方法」−「マンホールの常時設計」−「部材設計」−「側壁」には「偏荷重=Ps×20%」と記載されているが、その根拠は?
A1−4. 「東京都下水道サービス(株) 特殊人孔構造計算の手引き 平成16年6月」のP3-8「3.7 偏荷重」の項におきましては、「偏土圧は常時土圧の20%を作用させることとする」との記載があります。
これは、「トンネル標準示方書(開削工法偏)H8,土木学会P160」を参考に定められています。

 
Q1−5. マンホールの耐震設計において、マンホールが部分的に基盤層に入る場合に、基盤面以下の応答変位を考慮(無視)する事が可能か?
A1−5.
可能です。
「地盤」画面において、「最下面を基盤面とする」にチェック(レ)がない場合、入力された地層データのN値により基盤層を判定します。
この時、マンホールの途中に基盤面があれば、「考え方」−「地震時」画面の「計算上の基盤層の位置を指定する」の項目が指定可能になります。
計算上の基盤層の位置を指定しない(チェックがない)場合は基盤面より下の地盤の変位振幅は0となり、指定した場合には、基盤層と表層の変位振幅の重ね合わせを行います。

 
Q1−6. フレーム解析データを「FRAME(面内)」や「FRAMEマネージャ」で利用したい。
A1−6.
「マンホールの設計計算」でモデル化したフレームモデルを「FRAME(面内)」等で読み込んで編集・確認する時は、以下の手順によりFRAME用入力データ(*.$O1)を作成し、FRAME製品においてインポートしてください。
 
1.計算実行後、計算確認の「構造解析」画面を開いて、「保存」ボタンを押してください。これによりFRAMEデータファイル(*.$O1)を保存することができます。
2.「FRAME(面内)」等において、「ファイル」メニューの「ファイル読み込み」−「他製品データの読み込み」を選択してください。(「FRAME(面内)」の古いバージョンでは「インポート」→「他製品データのインポート」となっています。)
3.ファイル選択画面が表示されますので、「マンホールの設計計算」にて保存したフレーム入力データ(*.$O1)を選択してください。


    
Q1−7. 組立マンホールの底版が現場打ちのケースの計算中に「頂版の下に側壁がありません」とエラーが表示されるが?
A1−7.
本プログラムにおいて活荷重による鉛直荷重を算出する際の低減係数βは、土被りh≦1mかつ内空幅B≧4mの時β=1.0、それ以外の時はβ=0.9としております。
従って、土被り>1.0mのデータの場合、内空幅によらずβ=0.9となりますが、土被り≦1.0mのデータの場合は、内空幅によりβが決定されます。
この時、内空幅は頂版下の側壁部材寸法を参照しますので、頂版の下の部材が側壁でない場合はご指摘のメッセージが表示されます。
この現象は、「形状」画面において頂版の下の部材の部位を「側壁」にすることで回避することができますので、部位を設定して計算を行ってください。
尚、部位を設定しても、「部材・材料」画面の「常時照査」を「○」にしない限り、常時の検討は行われませんので、計算結果には影響ありません。 
    
Q1−8. コンクリート示方書を選択した場合のせん断応力のjの表示が「1.000」と「−」の表示となるが、この意味は?
A1−8.
コンクリート示方書準拠でせん断照査を行っている場合に照査断面が全圧縮状態になった時は、J(全圧縮応力の作用点から引張鉄筋断面図心までの距離と有効高の比)が算出できません。
このような場合は、計算書においてJがバー(━)表示になり、せん断応力度は全断面有効として計算した結果を表示しております。
また、節点1では、曲げモーメントが発生しておりませんので、曲げ応力度及び中立軸の算出も行えません。
このような場合、Jが算出できませんので、J=1として計算しております。
ただし、節点1においてはせん断応力度も発生しませんので、Jの値に特に意味はございません。
なお、全圧縮状態における最大せん断応力度の算出は、ヘルプ「計算理論及び照査の方法−断面照査−許容応力度法による照査−せん断応力度」をご参照ください。 
    
Q1−9. 桝の底版がないタイプの計算は可能か?
A1−9.
集水桝の検討時に底版部材を外して検討することはできません。そのため、側壁の計算のみ行いたい際は、底版部材も入力して計算し、底版の計算結果を無視してください。
なお、詳細な条件等が不明ですが、側壁を平板解析や3辺固定版+両端固定梁で計算する場合、底版厚が計算結果に影響する点をご注意ください。(版の対象範囲が変わるため)
側壁を平板解析(4辺固定版、3辺固定版)で行いたい場合は、「開口部」画面においてデータを追加後、目的の条件を指定して計算することでも対応可能と考えますのでこちらもご確認ください。 
    
Q1−10. マンホールの地震時の検討で、内部水位を考慮する事はできるか?
A1−10.
地震時は、内部水位の設定はできませんが、任意荷重を入力することで対応できます。
任意荷重のケースを作成して集中荷重を設定し、組み合わせ画面で任意荷重のケースにチェックをしてください。 
   
Q1−11. 側壁に開口(円形)を入力したが、計算結果を見ると開口の計算を行っていないように思えるが?
A1−11
開口部の照査は「開口部」画面において開口部の計算モデルを入力する必要があります。
開口部計算モデルは、開口寸法を入力した後「開口部」画面の「開口モデルの自動生成」ボタン押下により、入力された開口寸法を参照して自動で生成されますので、その操作を行い計算を実行してください。
尚、その際、既に入力されている開口部のデータは消去されますのでご注意ください。 
    
Q1−12. 鉛直方向の鉄筋の入力で、外側、内側の区別はないのか。(Ver.5)
A1−12
本プログラムにおける鉛直方向鉄筋は、外側,内側の入力ではありません。
マンホールの耐震設計における鉛直方向の照査では、全断面の照査になるため、全幅当たりの外側からのかぶりを入力頂く仕様となっております。
マンホールの常時や集水桝の設計の際は単位幅での照査となりますが、鉛直方向鉄筋の入力は全幅当たりで、外側,内側の区別はかぶりを調整して入力くださいますようお願い致します。
    
Q1−13. 側壁の断面計算で、小数の半端な鉄筋本数が出力されている。(Ver.5)
A1−13
本プログラムでは、常時の側壁鉛直方向鉄筋(単位幅当り)は、入力された全幅当りの鉄筋量(本数)/部材幅 により算出しております。
側壁の断面寸法を変更した場合は、自動的に側壁鉛直方向鉄筋本数を変更する処理は行っておりませんので、「配筋」入力画面において鉄筋本数(鉄筋量)の再設定が必要になります。
側壁部材の鉛直方向鉄筋を再度ご確認ください。
尚、鉄筋入力画面では、ピッチの入力を確定することで本数と鉄筋量を自動で設定します。
    
Q1−14. 開口モデルの自動生成をすると計算スパン長が自動的に短スパン長になる理由は?(Ver.5)
A1−14
矩形側壁に開口部がある場合の水平方向の片持ち梁のスパン長は、長短どちらを採用するか明確に定められておりませんが、本プログラムにおいては長スパン側は別途2方向版モデルにより解析する可能性も考慮し、短スパン側にてモデル化しております。
    
Q1−15. せん断補強筋を入力したにも関わらず計算で考慮されていない。(Ver.5)
A1−15
せん断補強筋が考慮されていないのは、その照査位置断面が全圧縮状態になっているためです。
コンクリート示方書準拠でせん断照査を行っている場合に照査断面が全圧縮状態になった時は、j(全圧縮応力の作用点から引張鉄筋断面図心までの距離と有効高の比)が算出できないために斜引張鉄筋の計算は行っておりません。
このような場合は、計算書においてjがバー(━)表示になり、せん断応力度は全断面有効として計算した結果を表示しております。
    
Q1−16. 液状化すると判定された場合、液状化の土質定数は低減されるか。(Ver.5)
A1−16
本プログラムにおいて液状化すると判定された場合でも、低減係数DEによる地盤反力係数の低減等は行っておりません。
これは、「下水道施設耐震計算例」P21にも記載されておりますように、地震時の地盤反力係数の推定係数αを1として計算しており、結果的に地盤の土質定数を低減していることになるため、このような処理としております。
低減係数を考慮したい場合は、直接「地盤」画面で低減係数を考慮した土質定数を入力することになります。この場合、レベル1、2で別途データを作成する必要があります。
    
Q1−17. 内部水位がある場合に、その慣性力を考慮できるか。(Ver.5)
A1−17
できません。
尚、基本条件画面の検討対象を集水桝にした場合は、応答変位法ではなく震度法により地震時の照査を行います。ただし、形状としては矩形の側壁と底版のみになります。
    
Q1−18. 開口部があり、応答変位法で検討するとき、剛性の低下は考慮されるか?(Ver.5)
A1−18
耐震設計の計算モデルは、開口部の有無は考慮しておりません。そのため、開口部による剛性は考慮できません。
開口部の検討は、「開口部」画面において別途開口部の計算モデルを作成することにより照査を行っています。
    
Q1−19. 集水桝の側壁の断面照査はどの位置で行われるのか?(Ver.5)
A1−19
側壁の解析条件により、照査位置は以下の通りとなります。
・平板解析(3辺固定1辺自由版等)では、版の端部及び中央部
・3辺固定版+両端固定梁では、底版隅より45度分布位置の高さ
・水平方向ラーメン解析では、側壁下端

なお、任意位置(高さ)での照査はできません。
    
Q1−20. 配筋データ入力画面の「せん断補強筋(地震時)」はどのように考えて入力したらよいのか。(Ver.5)
A1−20
地震時の鉛直方向の断面照査におけるせん断補強筋は、水平方向の主鉄筋扱いの鉄筋となります。
配筋入力画面の鉛直方向鉄筋において「水平方向鉄筋より算出する」にチェックがある時は、地震時のせん断補強筋を水平方向の主鉄筋の入力より自動的に算出します。
具体的には、水平方向鉄筋の各段の1本あたりの鉄筋量の和×2(両側の壁の分)となります。
水平方向のせん断補強筋は、スターラップとなりますのでお考えのピッチ(水平方向)と鉄筋量(単位幅当り)を入力してください。
    
Q1−21. マンホールの耐震設計で、フレームデータのマンホール底面の水平バネKhが、底面のせん断バネKsよりも大きくなっている理由は?(Ver.5)
A1−21
フレーム計算データにおけるマンホール底面の水平バネは、地盤の水平バネKh+せん断バネKsとなります。
この水平バネ値は、詳細計算書「鉛直方向断面力の計算−断面力の計算−(1)フレーム入力データ」の最後の部材のj端側水平バネKhiに記載されています。
    
Q1−22. 結果確認画面でせん断応力度が青く表示されているが、この意味は?(Ver.5)
A1−22
せん断補強筋が入力されている部材でせん断応力度τ>許容せん断応力度τa1 となる場合は斜引張鉄筋の照査を行いますが、斜引張鉄筋の照査でOKになる場合は青表示となります。
    
Q1−23. 任意荷重はどのように計算に考慮されるのか?(Ver.5)
A1−23
任意荷重を設定した場合、常時の検討では鉛直荷重として集計され、安定照査や底版照査時の地盤反力に影響します。
ただし、側壁に任意荷重を設定しても側壁設計には影響はありません。
頂版,中床版に任意荷重を設定した場合には、その部材への作用荷重として部材設計時にも考慮されます。

また、地震時に任意集中荷重を設定した場合は、部材の種別による違いはありません。

鉛直方向照査におけるフレーム計算時に、対象部材の上端格点に集中荷重として載荷され、部材への軸力として評価されます。
    
Q1−24. 地震時の検討を照査対象として計算実行すると「骨組み解析 構造系が不安定」というエラーメッセージが表示される。(Ver.5)
A1−24
マンホールの地震時の検討を行っている場合、「地盤」画面の変形係数E0が入力されているかをご確認ください。
変形係数E0が全て0になっている場合、「構造系が不安定」のエラーが発生します。
    
Q1−25. 矩形マンホールのハンチの重量はどのように算出されるのか?(Ver.5)
A1−25
床版と側壁間のハンチの体積は、三角柱×4(各辺分)と四角錐×8(各三角柱の両端部分)の和となります。(下図参照)

 三角柱1つ分の体積 V1=(D-2W)×W×H/2
 四角錐1つ分の体積 V2=W^2×H/3
ここに、
 D:内空幅
 W:ハンチ幅
 H:ハンチ高

上記によりハンチの体積が算出できますが、側壁にハンチがある場合は側壁ハンチと重なる部分を控除する必要があるため、計算書のハンチ重量には重なり部分を控除した重量を表示しております。
ハンチの重なり部分は、ハンチの大きさにもよって形状も変わりますので、単純な式ではあらわせません。
    
Q1−26. 丸鋼と異形鉄筋が混在するときの鉄筋データの入力方法は?(Ver.5)
A1−26
鉄筋材料は部材毎に指定が可能ですので、各部材の配筋入力画面にて鉄筋材料を変更することで対応可能です。

同じ部材に丸鋼と異形鉄筋が混在する場合、本プログラムでは1部材に複数の鉄筋材料を混在させることはできませんので、配筋入力画面において直接鉄筋量を直接指定する等の方法でご検討ください。
ただし、各部材の許容値や降伏強度等は部材毎に指定された鉄筋材料により計算されますので、ご注意ください。
    
Q1−27. 周面摩擦抵抗力を考慮する必要はあるか?(Ver.5)
A1−27
通常は考慮しなくても問題はないと考えますが、「東京都下水道サービス(株)、特殊人孔構造計算の手引き」には、周面摩擦抵抗を考慮した場合の算出式が記載されてますので、本プログラムでも考慮できるようにしています。
考慮する場合、形状によらず、側壁面積×単位摩擦応力度で算出します。
    
Q1−28. 基盤面はどのように決定されるのか?(Ver.5)
A1−28
本プログラムにおいては、基盤層はN値により自動判定しております。(N≧50、粘性土ではN≧25)
また、入力された最下面を基盤面とすることも可能です。
    
Q1−29. 地震時の検討で内水位を考慮することはできるか?(Ver.5)
A1−29
地震時の検討は、「下水道施設の耐震対策指針と解説−2006年版−(社)日本下水道協会」及び「下水道施設耐震設計例−管路施設編−2001年版(社)日本下水道協会」を参考に、応答変位法による照査を行っておりますので、内水圧を考慮することはできません。
また、任意荷重は鉛直力のみになりますので、任意荷重により水圧を考慮することもできません。
    
Q1−30. 水平方向ラーメン解析の剛域の有無で、どの位置のモーメントが曲げ照査に用いられるのか。(Ver.5)
A1−30
以下のようになっております。

・剛域を考慮する場合
部材の内側(付根位置)を使用します。
ただし、剛域端が付根位置より内側にある場合には、剛域端部の断面力を使用します。

・剛域を考慮しない場合
軸心位置(フレーム部材の端部)の断面力を使用します。
    
Q1−31. 任意荷重が底版の設計で考慮されていない。(Ver.5)
A1−31
任意荷重において「安定計算」に○をつけた場合、安定計算(地盤反力等)にも考慮されますが、底版設計時に考慮する地盤反力にも安定計算と同じ地盤反力を使用します。
底版の設計時に任意荷重を考慮する場合は、「安定計算」に○をつけてご検討ください。




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