弊社開発商品に関し、お問合せの多い項目についてQ&A形式で掲載しております。
今後、商品毎に掲載予定です。操作上や機能面でちょっとした疑問点(?)がありましたら、本コーナーにてご確認頂ければと思います。
また、開発商品の「技術的な面での補足」につきましては、弊社HPの「PRG技術情報」コーナーでも掲載しておりますのでご確認下さい。
浮き上がりの検討は、Fs=(自重+Pv)/(静水圧×作用幅)で算出します。
よって、算出式では浮力(面積×γw)を考慮していないことにより「・浮力を無視する。」としています。
システム内でプリンターに合わせた調整を個別に調整できるようにしています。
設定は、メニューバー/ツール/オプションの「印刷色の設定」で、ご利用のプリンターに合わせて色調の調整(濃度調節)を行って下さい。
形状入力、入力的には可能となりますが、土圧算出方式が通常と異なるため本システムでは対応しておりません。
計算が正常に行なわれませんのでご注意下さい。(計算不可)
常に慣性力の方向に反力を考慮するとは限りません。
例えば、地震時の慣性力の方向が左→右とする場合、右側壁の主働土圧が自重による慣性力よりも大きい場合は、実質作用力は右→左となり
ます。この場合、反力はあくまでも作用方向に対する左側壁の場合のみの反力が有効となります。
安定計算の場合は、各項目にある「荷重組合の変更」ボタンをクリックして表示される画面内の「水路上面荷重」の項目で入力、
断面計算の場合は、「荷重ケース」において、荷重ケース毎に「水路上面荷重」の項目で設定が可能です。
入力する荷重は、水路の構造計算は、単位m当りで計算を行いますので、考慮したい上面荷重(等分布荷重KN/m2)に対して、
水路幅(m)掛けた値が上面荷重となります。詳しい荷重計算例はマニュアルの補足を参照下さい。
「任意荷重」および「その他の荷重」は、側壁の背面土上側に作用する等分布荷重となり、群集荷重や輪荷重以外の等分布荷重の考慮が可能な機能です。
一方「水路上面荷重」は、底版の反力の計算に影響を与える荷重となります。よって、常時の場合は、上面荷重のみ入力すればOKですが、地震時の場合
は、「上面荷重」および「水平荷重」+「x.y」(重心位置)を入力する必要があります。
部材断面計算では、部材の軸線(中心線)を基準として応力度計算を行っています。
よって、側壁高は「側壁天端位置」より「底版の中心線位置」までを側壁高として計算を行っています。
「側壁天端位置」から「底版上面」位置までを側壁高(手計算と合わないケース)とはしておりません。
壁面傾斜角について、本システムでは「壁高さ+底版厚」(仮想背面長)で傾斜角を計算しています。
よって、側壁の自体の実勾配のθ角とは異なる結果となります。
これは、側壁のコロビ「n」の計算は「水路工P214の図7.1.4」でθ角が「地盤線との∠角」となっている点、
また、P216の水路壁図(左)のnの算出で底版幅を含めた図形としている点にあります。
但し、壁面傾斜角は、実勾配(壁コロビ)」で取るべきとの判断もあるかと思いますので、現状「基本データ/その他」の入力項目で
「□側壁のコロビ角を実勾配で計算」の項目にチェックマークすれば、実勾配のθ角が適用されます。
背面土砂形状を任意形状で行う場合は、土圧公式が「試行くさび」の場合にご利用が可能です。
土圧公式が一般的な「クーロン」を選択された場合は、「任意形状」は選択できません。
基本的には、「δ=2/3φ」として取り扱います。
しかしながら、フーチング上の土は、躯体と同一と考えると「土と土」とも考えられます。
よって、「土と土」としたい場合は、「荷重ケース」の項目の下側に配置している「□内部摩擦角δを算出する際にフーチング長を考慮します。」
にチェックマークすれば、適用されます。但し、「TB≦T/2」の場合は無視されます。
「配筋方法」とは、部材に対して鉄筋をシングル(単鉄筋)またはダブル(外側・内側に配置)の何れかで配筋するかを指定します。
「計算方法」の選択は、応力度計算で「複鉄筋」で鉄筋を配置した場合に、応力度計算を複鉄筋の影響を考慮しないで計算を行う
「単鉄筋」計算か、考慮して行う「複鉄筋」の計算を行うかの選択となります。通常、水路工関連の計算例等では、
配筋は「複鉄筋」で、計算方法は「単鉄筋」で行っております。
尚、本システムでの鉄筋の応力度計算は「主鉄筋」のみについて行われます。配力筋についての照査は行っておりません。
計算書プレビュー画面の「ページ設定」機能で「余白」や「へッダー・フッター(ページ番号印刷)」の指定が可能ですが、
「RTF」や「Word」変換される場合は、余白やページ番号は無視されて計算書のみが変換されます。
よって、Wordへ変換した場合は、余白やページ番号は、再度Word上で再設定して頂く必要があります。
地震時の転倒の安定計算では、先ず慣性力が「右→左」「左→右」の方向それぞれについて計算し(自重の慣性力による水平力の計算を+、-の両方で行う)
、偏心量eを求めます。その結果、「偏心量e」の大きい方を慣性力の方向としていますので、滑動と異なる場合があります。
これは、転倒の判定は「e≦L/3--OK」としていますので、「e」が大なる方が危険側との考えからです。
尚、滑動の場合は、水平力が大きい方向で慣性力の方向を決定しています。
水路上面荷重(編土圧)は、「鉛直荷重」「水平荷重」「アーム長X」「アーム長Y」を入力できるようにしていますが、安定計算
においては、荷重集計表において「外力のV・H」として、また「モーメント荷重のMx・My」として与えられます。よって偏心量(e)の算出等に
影響を与えます。
一方、部材計算においては、底版反力の計算において、「外力のV・H」として、また「モーメント荷重のMx・My」および「反力鉛直成分(Pv)」と
して与えられます。よって、現状では「水路上面荷重」は、側壁に影響を与える荷重(軸力・M)として考慮しておりませんのでご注意下さい。
「水路工(P248)」では上面荷重について「・・台形盛土、自動車荷重、群集荷重等は、開水路壁背面上の等分布荷重に換算(フリューリッヒ)して土圧を計算する。」
としています。また、P251では「壁背面に作用する群集荷重及びその他の荷重は、同様に換算(フリューリッヒ)する。」と記載しています。
ここで「その他の荷重(P239)」には、「雪荷重」を含む内容となっています。
それでは、「雪荷重」自体も等分布荷重に換算(フリューリッヒ)して計算する必要があるのでしょうか?
そこで、フリューリッヒ(等分布荷重換算係数Iw)の数式を見ると、側壁背面からXの距離に上載荷重(等分布荷重Q)が載荷される場合、
その離れの係数分が低減される考えとしています。
よって、自動車荷重や群集荷重に対しては、その作用する位置が側壁背面より離れている場合(X)、低減する考えは理解できますが、
雪荷重の場合(雪)は、その側壁背面側に満遍なく降り積もる状態になると思いますので、載荷位置の離れはX=0.00となりますので、
等分布換算係数Iwの式にX=0.00を代入すると、Iw=1.0となります。
つまり、雪荷重の場合、等分布荷重そのものを上載荷重として考慮すれば良い事になります。
よって、フリューリッヒの理論式で算出する必要は無いと思われます。
桝構造物のような地中に埋設されるピット形状については、その計算手法(設計基準)を明確にしている基準書は無い
のが実態と思います。(弊社調査)
そのため、側壁については版(板)として解析する手法、また桝をBOXと見立て水平応力解析で応力度判定する方法が、
一般的に用いられています。
唯一の参考資料として、土地改良事業計画設計基準「ポンプ場」では、「深いピット」(一般的な桝形状)という表現をつかい、
壁高(H)が壁の長辺長(L)の概ね2倍以上となる場合(2>H/L≧1)は、平面ボックラーメンとして解析(水平応力計算)する方法と
固定版として解析する方法があるが、構造物の規模が大きい場合は、版として解析した方が有利となる。と解説しています。
また「浅いピット」の場合L/Hが2倍以上となる場合は、フルーム構造(水路)として、片持バリで計算するとしています。
以上の解説が、解析手法選択のひとつの判断になるかと思います。
また、「両端固定梁+3辺固定版」は、近畿地建指針の平成12年設計便覧の添付資料に記載されている計算例で、
この場合、検討断面位置を固定して版の解析を行っている手法となり、近畿地建指針で指定された場合の選択になると思います。
一方、底版については、側壁が上記何れの解析手法でも、4辺固定スラブ法で解析するのが一般的となっています。
以上ですが、上記解析手法の概要につきましては、「PRG技術情報」コーナーで解説しておりますので参考にして下さい。
桝構造物に対しは、設計手法が規定されていない現状を踏まえ「平均せん断」と「最大せん断」を選択できるようにしています。
それは「水路工」基準では、ボックスカルバート(水平応力解析)の場合、せん断力は「平均せん断応力度(s/bd)」で算定する。としており、
擁壁および水路(片持ちバリ計算)の場合は、「最大せん断応力度(s/bjd)」で算定する。としている点にあります。
よって、集水桝の解析により何れかの計算手法で選択は可能ですが、問題は、その指定した「せん断力」に対して、
正しい「許容応力度」を入力(指定)することが重要です。
「平均せん断応力度(s/bd)」の場合、「水路工」基準ではP293「表-7.8.9」の許容応力度表(道路土工と同じ)を参照し、
「最大せん断応力度(s/bjd)」の場合は、P290「表-7.8.2」の許容応力度表(コンクリート基準と同じ)を参照することになります。
両式の相違点は、係数「j」の考慮の有無ですが、基本的にはその「せん断力公式」に適用される許容応力度を選択することにより、同様の
結果となります。
蓋版等の上面荷重は、「基本データ」のその他荷重項目の「上面荷重(KN)」で入力が可能です。
但し、部材検討時の「荷重ケース」の荷重組合せの項目で「底版」の項目「上面荷重」に「○」を付加することで適用されます。
集水桝では、規定された設計基準がありませんので、検討荷重ケースについては、個別に(Max6ケース)荷重の組合わせを「1ケース」
以上指定する必要があります。(「検討の有無」で「必要」を指定)
また、「基本データ」の入力項目で、上載荷重等を指定しても「荷重ケース/荷重組合わせ」で考慮したい荷重項目に「○」を付加して
適用となりますのでご注意下さい。
この表示は「3辺固定スラブ法」の場合に表示されます。
3辺固定スラブ法では「ly/lx」比により「等変分布応力図(土圧など)」と「等分布応力図(群集荷重など)」よりモーメントとせん断力
の係数を求め断面力を算出しますが、ここで、側壁の高さ(天端位置)よりも地盤線が低い場合、その縦方向の「l」の有効長さどこまでとす
るか?を指定する項目となります。
この指定により、「ly/lx」の値が変化しますので断面力に影響します。詳しくは、操作説明書の「2.荷重ケースの設定2.2荷重組合せの入力4」
その他の設定を参照下さい。」
ここで、桝構造の主鉄筋の定義としては、部材断面における最大の断面力が発生する方向(縦または水平)を主鉄筋といい、
その直角方向を配力筋とします。(側壁の場合)
よって、「3辺固定スラブ法」では、その形状により側壁に対して縦方向が主鉄筋となる場合もあれば、水平方向が主鉄筋となる場合もあります。
この場合の判定は、タブ「配筋検討」で表示される「必要鉄筋量計算」ボタンで最大の断面力がどの方向かを確認できます。
一方「水平応力解析」の場合は、解析上主鉄筋は必ず水平方向となります。
よって、この場合「必要鉄筋量計算」で表示される画面でも、縦方向の断面力は、計算していないとして「0.000」として表示されます。
土木構造物(水路・擁壁等)では、浮上りの検討を「断面での検討」で行うのが一般的と思われますが、
桝構造の場合は、連続構造物とは異なり構造上「躯体形状」自体で浮力に抵抗しているとも考えられます。
よって本システムでは「躯体全重での検討」も検討できるようにしております。
傾向的に「躯体全重での検討」の方が安定します。
土地改良基準「農道」に記載の示力線(Xh算出式)は、式内に「躯体自重」「土圧」を考慮した式としています。
弊社システムでは「躯体自重」「土圧」については、個別に計算して、合力作用位置を求める方法としていますので表現は異なりますが、
結果的には同じ手法(式)となります。
検証としては、弊社式に「躯体自重」と「土圧」の計算式を代入すると「農道」と同じ式となります。解説書を作成しておりますので参照下さい。
示力線(Xh:合力の作用位置の算出式)の変換式はここから入手できます。
「道路土工(P77)」基準の支持力の検討では、「地盤反力の照査 qmax&qmin≦qa」および「地盤の支持力に対する安全率は常時で3.0、
地震時で2.0を下回ってならない。」としています。よって、底面に作用する全鉛直力が地盤の許容鉛直支持力(qu/Fs)を上回らない
ことを照査する必要があり、地盤の極限支持力度qu求めるために地盤条件が必要となります。
尚、許容支持力について「道路土工(P19)」では、原位置試験などで決定するとしているが、8m以下の擁壁では「P21(表1-6:支持地盤の種類と許容支持力度)を使用してもよい。
としていますので、入力値の項目を設けています。
通常、管網計算を行う場合は、「ヘーゼン・ウィリアムス」の公式を選択する事になります。
「ヘーゼン・ウィリアムス」は、上水道の送配水管(クローズタイプ)の平均流速を求める式として代表的なものです。
また、「マニング」の公式は、河川や水路の平均流速を求める式で「オープンタイプ」に分類されますので、「サイホン」等の
計算等が可能となります。
一方「ウエストン」の公式は、上水道給水管(小口径50mm以下)の計算に使用され、上記公式と異なり「給水管の摩擦損失水頭」
も求める公式となります。
よって、弊社システムでは、上記各公式を混載した管網の計算はできませんので、何れかの公式を選択した管網計算を行うことになります。
「クローズドタイプ」とは、管内において自由水面を持たない(つまり満水)状況で、落差を用いて管末端部に圧力水頭等を考慮できる
状態をいいます。一方「オープンタイプ」は、自由水面も持つ(開放された)状態で、開水路やサイホン等が当てはまります。
また、「セミクローズタイプ」は、上記両タイプの中間に当り「クローズ(管路)→オープン(下流側水槽)→クローズド(管路)」と
なるような状態です。
よって、弊社システム(管網計算)では、「平均流速=ヘーゼン・ウィリアムス」を選択した場合は、ひとつの管網状態に対して
管内が満水状態である「クローズドタイプ」の状態が計算対象となります。
仮に、「セミクローズド」の状態であれば、「下流側水槽」を境として、上流側、下流側として管網路線を作成して、計算が可能となります。
「時間最大給水量」は「時間平均給水量×時間係数」にて求まりますが、この「時間係数」について本システムでは、
「・自動計算」または「・手入力」としています。「自動計算」とした場合は、小規模水道における給水人口と時間係数(K)の関係
図(簡易水道等国庫補助事業にかかる施設基準(厚生省))をシステム内に登録、入力された人口数で時間係数(K)を読みとるように
しています。
尚、上記「時間係数図」は、「上水道施設設計指針(日本水道協会)h17/7/25版」のP432の図-7.1.3に掲載されております。
「静水頭」は「静水位−地盤高」で求まります。
静水位が入力されていない場合は「−地盤高さ」として静水頭に表示されます。
よって、基本データ入力の項目「初期静水位」に「動水位」節点におけるHWLを入力しておく必要があります。
また、減圧弁により「静水圧」に影響(変更)を行いたい場合は、「□静水圧は減圧弁の影響を受ける」にチェックマークします。
尚、「静水位」は、管網計算(水頭・流速)には影響を与えません、静水頭を算出する場合のみ適用されます。
平面図での管路図の作成および計算が可能です。
計算解析は、節点間の動水勾配で計算が行われますので、平面図上で管路が交差していても計算は正常に行われます。
弊社システムでは、2次元座標で管路長を自動計算しています。スキューを考慮した管路長となっておりません。 よって、スキュー長を考慮した管路長としたい場合は、節点間のスキュー長の計算を別途行い、その管路長を 「管路リスト」で直接管路長を入力し「□管路長固定」にチェックマークすれば、スキュー長で入力指定が可能です。
解析手法の「節点水頭法」は、水位法といわれるもので節点間の水頭を仮定して計算を行う手法で、「ハーディ・クロス法」は、流量法といわれ管路間
の流量および流向を仮定して計算を行う手法です。何れも流量・流向・損失水頭(動水頭)を求めることが可能ですが、根本的に異なるのは、
「ハーディ・クロス法(流量法)」では、上水道等の網となっている「管網状配管」についてのみ計算が可能です。
一方「節点水頭法(水位法)」では、「管網状配管」だけでなく「樹枝状配管(かんがい用水)」も計算が可能としている点が異なります。
流速係数は、管種データベース(DB)に登録されている「流速係数」が、「管種」設定時に自動的に適用されます。よって、一度設定した
後に「流速係数」を変更する場合は、本体プログラムの「管路リスト」を開いて1行(件)毎に変更する必要があります。DBを直接変更しても
、ワークシートに一度設定した管種データは固定されてしまいます。
よって、一度登録した「管路リスト」のデータ(管種・管径・管路長・流速係数)を一括に変換するプログラムとして「管路データCSV入出力システム」
を用意しています。本システム(オプション)を利用することにより、流速係数等をExcel状で一括修正が可能です。
管種データベース(DB)は、プログラムインストール時「標準管種」が自動登録されます。
以後その「DBファイル」は、プログラムをアンインストールしても、削除されることはありません。
しかしながら、ユーザ登録や標準管種を削除したりして結果的に元の管種DBに戻したい場合(初期化)、PC内の2箇所に存在する
管種DBファイルを削除する事で再度標準緩DBを登録することが可能です。
再登録の詳細は、管網計算システムの技術情報コーナーを参照ください。
これは、水理諸元となる上流側計算値の「比エネルギー(H)」の値が、その範囲よりも大きい値を計算対象としているからです。 つまり、「Z」は上下流の非エネルギーの差になりますが、その比エネルギー(H)よりも小さいということは、落ち口敷高 よりも下流の比エネルギー位置が高いことになるので、落差工として機能していないことになります(水没状態)。 よって、上流側の比エネルギー(H)を越えない落差「Z」の場合は、たとえ計算範囲と入力されていても、計算の対象外として 処理されます。
調節池容量計算システムで使用する降雨強度式「r=a/(t^n+b):君島式」は、分降雨強度式(mm/min)となります。
よって、時間降雨強度式の定数(a、b)をそのまま適用(入力)することはできません。
時間降雨強度式→分降雨強度式へ変換する必要があります。
尚、変換方法については「技術情報コーナー」にて解説しておりますので参照下さい。
技術情報コーナーへは、ここからジャンプします。