プログラム概要
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「河川構造物の耐震性能照査指針(案)・同解説」を主たる適用基準とし、排水機場の設計計算をサポートするプログラムです。
断面形状は、鉛直方向5階層、水平方向15スパンまでの版ラーメン構造と、版部材は個別に部材厚の変更または削除ができ、部材厚の不均一な個所を有する版ラーメン構造にも適用可能です。設計の考え方は、震度法または応答変位法による設計に対応し、常時、レベル1地震時、レベル2地震時の設計計算を行うことが可能です。地震時の部材の非線形性を考慮するため、ファイバーモデルを適用した構造解析（弊社Engineer's Studio®による解析）を行います。直接基礎の安定計算、液状化の判定、杭基礎の設計用反力の算定を同時に行うことが可能です。 |
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| ▲メイン画面 |
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プログラムの機能と特長
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■適用形状
- 平面形状は、機場本体部における水路直角方向の検討断面位置を考慮
- 取水路、放水路部分についても検討断面位置として考慮することで設計可能
- 断面形状は、鉛直方向5階層、水平方向15スパンまでの版ラーメン構造。版部材は個別に部材厚の変更または削除ができ、部材厚の不均一な個所を有する版ラーメン構造にも適用可能
- 基礎構造は、直接基礎または杭基礎に対応可能
- 柱を有する構造モデルに対応可能
- 地盤面の左右非対称に対応可能
■計算機能
- 震度法または応答変位法による設計に対応し、常時、レベル1地震時、レベル2地震時の設計計算を行うことが可能
- 震度法を適用した非線形解析として、荷重増分法によりプッシュオーバー解析（荷重または変位をある刻みで増やしながら解析する方法）に対応
- 地震時の部材の非線形性を考慮するため、ファイバーモデルを適用した構造解析Engineer's Studio®による解析）に対応
直接基礎の安定計算、液状化の判定、杭基礎の設計用反力の算定を同時に実行可能
■解析モデルと解析機能
設計対象として地上構造物・地中構造物のいずれかを選択し、それぞれ震度法の適用または応答変位法の適用による設計計算に対応
震度法を適用する構造物
- 構造体に生じる断面力に及ぼす影響が地盤変位よりも構造体に作用する慣性力の方が支配的と考えられる構造物に適用
- 構造物が地上に構築されているものだけでなく、半地下構造物に対しても必要に応じて地上構造物の扱いとすることが可能
震度法を適用する構造物
- 構造体に生じる断面力に及ぼす影響が慣性力より地盤変位の方が支配的と考えられる構造物に適用。
- 構造物が地中にあり、かつ、構造物が地盤の変位に追随するように変位し、この変位に伴い大きな断面力が発生する構造物が主になります。
- 周辺地盤の影響については地盤バネを適用して考えますが、この地盤バネは地震時受働土圧を上限とするバイリニアバネとして考慮可能。
■揚排水機場の耐震性能
- 「河川構造物の耐震性能照査指針・解説」では、揚排水機場の耐震性能として次に示す3段階が示されています。
- 耐震性能1：地震によって揚排水機場としての健全性を損なわない性能
- 耐震性能2：地震後においても、揚排水機場としての機能を保持する性能
- 耐震性能3：地震による損傷が限定的なものにとどまり、揚排水機場としての機能の回復が速やかに行いうる性能
- レベル1地震動に対しては「耐震性能1〜3」のいずれかを設定可能で、レベル2地震動に対しては「耐震性能2〜3」を設定可能
- 時およびレベル1地震時「耐震性能1」では構造物を弾性体扱いとして線形解析、「耐震性能2」または「耐震性能3」では部材剛性の低下を考慮した非線形解析に対応
▲揚排水機場の解析モデルと解析方法
■荷重
- 設計に考慮する主な荷重は、躯体自重、上載荷重、外圧（土圧・水圧）、内圧（水圧）、および、地震時の慣性力、土圧、水圧などに対応
- 荷重を組合せて載荷し、 各部材に発生する断面力に対しての断面照査（許容応力度法、限界状態設計法） に対応
- データ入力段階における荷重図の確認が可能
常時の照査に考慮する荷重
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荷重項目 |
生成方法 |
| 1 |
躯体自重 |
自動算定 |
| 2 |
上載荷重 |
任意入力 |
| 3 |
土圧 |
自動算定（静止土圧） |
| 4 |
外水圧 |
自動算定（静水圧） |
| 5 |
内水圧 |
自動算定（静水圧） |
| 6 |
その他 |
任意入力（任意荷重データとして入力） |
地震時の照査に考慮する荷重
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荷重項目 |
生成方法 |
| 1 |
躯体自重 |
自動算定 |
| 2 |
上載荷重 |
任意入力 |
| 3 |
外水圧 |
自動算定（静水圧） |
| 4 |
内水圧 |
自動算定（静水圧） |
| 5 |
その他 |
任意入力（任意荷重データとして入力） |
| 6 |
地震時慣性力 |
自動算定 |
| 7 |
地震時土圧 |
自動算定 |
| 8 |
地震時動水圧 |
自動算定 |
| 9 |
変位振幅荷重 |
自動算定 |
■結果確認／印刷
- 画面上での結果確認および印刷プレビューを行なうことが可能
- 結果確認としては、安定計算結果、断面照査結果、フレーム解析結果などを用意
- 3D表示、3Dアノテーション表示が可能
■液状化の判定
- 液状化の判定は、液状化抵抗係数FL＝R/Lが1.0以下である場合に、地盤が液状化するものと判定
Rは地盤の液状化に対する抵抗力を表す指標（動的せん断強度比）であり、Lは地震動によって地盤中に生じるせん断応力を表す指標です。
- 各地層ごとに液状化の判定を行なう／行なわないの指定が可能
- 値は層ごとの平均N値を用いる場合と、任意深度ごとに細かく入力したN値を用いる場合との選択が可能
- 適用基準（設計水平震度の算出方法）の選択が可能
- 土質定数の低減係数DEの算出が可能
■杭基礎構造に対応
- 任意の杭配置・杭頭条件で支持された設計計算が可能
- 各杭1本ごとの杭頭反力を出力し、別途基礎の設計を用いて杭の設計が可能
- 杭頭条件として、ピン支点、固定支点、バネ支点など、さまざまな設定が可能
- 杭基礎のバネ支点条件で、常時/地震時の個別入力が可能
■Engineer's Studio®との連携が可能
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適用基準及び参考文献
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適用基準
- 河川構造物の耐震性能照査指針・解説 V揚排水機場編 国土交通省水管理・国土保全局治水課 平成28年3月
- 河川構造物の耐震性能照査指針・解説 V揚排水機場編 国土交通省水管理・国土保全局治水課 平成24年2月
参考文献
- 水道施設耐震工法指針・解説 2009年版 社団法人 日本水道協会
- 水道施設耐震工法指針・解説 1997年版 社団法人 日本水道協会
- 土地改良事業計画設計基準及び運用・解説 設計「水路工」 公益社団法人 農業農村工学会 平成26年3月
- 道路橋示方書・同解説 V耐震設計編 （社）日本道路協会 平成14年3月
- 計算事例-10 独立行政法人土木研究所
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