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Q&Aアーチカルバートの設計計算 Q&A ('17.06.23)

NEW! 更新内容

Q1−14.多層の地盤条件での検討は可能か?('17.06.23)

目  次
 1.適用範囲、制限条件

Q1−1.プログラムで参照している基準や文献を教えてください。

Q1−2.温度荷重は考慮可能でしょうか

Q1−3.任意形状(外径はBOX形状、内部断面はアーチ)の入力は可能ですか

Q1−4.カルバート工指針P.164,165にある標準形は対応可能か?

Q1−5. 脚部の部材厚を上(アーチ側)と下(底版側)で変えたいのですが、対応は可能ですか。
入力で出来ないのなら、フレーム内での断面(AとI)を変えることは可能ですか。


Q1−6.左右の土被りが異なる計算は可能ですか

Q1−7.地震時の検討は可能か?

Q1−8.コンクリートや鉄筋の材料強度などは任意に設定可能でしょうか

Q1−9.水の単位体積重量γw = 9.8(kN/m3) の出典先は?

Q1−10.丸鋼(SR235)に対応しているか

Q1−11.円弧部と脚部をPC鋼棒で連結する二分割形に対応していますか

Q1−12.盛土厚は最大何メートルまで検討可能か?

Q1−13.隅角部に剛域を考慮した計算は可能ですか

Q1−14.多層の地盤条件での検討は可能か?

 2..配筋

Q2−1.配筋の入力において、外側、内側に各々2種類ずつ鉄筋径とピッチが入力できるが、これは何を意味するのか。

Q2−2.構造体が無筋もしくは単鉄筋、複鉄筋いずれかの場合、全て対応できるか?  

Q2−3.配筋の各部位のかぶりは入力が1つしかないが、2段配筋することは可能か
 3.荷重

Q3−1.カルバート内空に荷重を載荷するにはどうしたらよいですか

Q3−2.死荷重のみ(活荷重無し)の条件で計算可能ですか  

Q3−3.地下水位以下の土の単位重量はどのように算出していますか。
また、水中重量を任意に設定することはできますか。


Q3−4.雪荷重を死荷重の路面荷重で設定すると全死荷重ケースに考慮される。
雪荷重を考慮するケースと考慮しないケースを同時に計算することは可能か。
 4.断面照査

Q4−1.全検討ケースの照査結果を出力することは可能か


Q4−2.ハンチを考慮した応力度照査は可能か?

Q4−3.せん断応力度照査の出力において、全ケース中で最大のせん断力ではないケースが抽出されることがある。抽出方法について教えてほしい

Q4−4.曲げ応力度照査で必要鉄筋量が0.00(cm)となる場合があるのはなぜか

Q4−5.曲げ応力度照査と最小鉄筋量照査では決定ケースが異なる場合があるのはなぜか?

Q4−6.旧カルバート工指針(H11.3)に準拠したせん断応力度照査は可能か

Q4−7.「許容値」において「許容曲げ圧縮応力度隅角部(ハンチ無)」とは?

Q4−8.曲げ応力度照査で、鉄筋の許容応力度σsaがマイナスになっているのはなぜか?

Q4−9.許容応力度の割り増しを行いたいが割増係数の入力はあるか
 5.その他

Q5−1.FRAME解析結果のデータをFRAME製品で利用することは出来ないのか?

Q5−2.メイン画面の正面図において、カルバートの全幅や全体の寸法線は表示されるが内空寸法や部材厚の寸法線は表示できないか?

Q5−3.「形状」−「土被り」画面−「鉛直土圧係数の算定条件」の「通常の地盤」「良好な地盤」とは?

Q5−4.断面力計算のFRAMEモデルにおいて、ハンチがある場合でもハンチを無視してモデル化していますが、何か考慮するスイッチがありますか



 1.適用範囲、制限条件

Q1−1.

プログラムで参照している基準や文献を教えてください。
A1−1. 本プログラムは、以下の基準、文献を参考にしております。
 ・道路土工カルバート工指針(平成21年度版)(平成22年3月)(社)日本道路協会
 ・道路橋示方書・同解説W下部構造編(平成14年3月)(社)日本道路協会
 

Q1−2.

温度荷重は考慮可能でしょうか
A1−1. 申し訳ございませんが、現プログラムでは温度荷重の考慮には対応しておりません。
 

Q1−3.

任意形状(外径はBOX形状、内部断面はアーチ)の入力は可能ですか。
A1−3. 任意形状の入力や、ご質問の外形はBOX形状、内部断面はアーチ(直載形)には対応しておりません。ご了承ください。
 

Q1−4.

カルバート工指針P.164,165にある標準形は対応可能か?
A1−4. 可能です。
但し呼び名に応じた形状寸法自動セット等には対応しておりませんので、各寸法を直接入力していただく必要があります。
 

Q1−5.

脚部の部材厚を上(アーチ側)と下(底版側)で変えたいのですが、対応は可能ですか。
入力で出来ないのなら、フレーム内での断面(AとI)を変えることは可能ですか。
A1−5. 現プログラムでは、アーチ、左脚部、右脚部は部材厚が全長にわたって等厚であるものを対象としており、部材厚が変化する形状には対応しておりません。
ヘルプ「概要」→「プログラムの機能概要」→「適用範囲」に関連内容を記載しておりますので併せてご参照ください。
また、ご質問のフレームデータの直接編集等につきましても対応しておりません。
 

Q1−6.

左右の土被りが異なる計算は可能ですか
A1−6. 本プログラムでは、アーチ天端は地表面以深に存在し、地表面は水平として対応しています。
そのため、左右の土被り厚が異なる場合について、直接的には対応しておりません。
ただし、左右土被りの差分を任意死荷重として別途入力することでお考えと等価な状態で検討することは可能と考えます。
また、本プログラムでは左右それぞれの水平土圧係数の入力を用意しています。
水平土圧係数を0入力することで自動的に算出される水平土圧を無視し、予め算出しておいた水平土圧を任意死荷重で入力して検討することも可能です。
 

Q1−7.

地震時の検討は可能か?
A1−7. 申し訳ございませんが、現プログラムでは地震時の検討には対応しておりません。
 

Q1−8.

コンクリートや鉄筋の材料強度などは任意に設定可能でしょうか
A1−8. 以下の項目について設定することが可能です。
■コンクリート
 ・設計基準強度 (16.00〜50.00)
 ・ヤング係数 (0.01〜9.99)×10^4
 ・許容応力度
■鉄筋
 ・鉄筋材質(SD295/SD345)
 ・許容応力度
なお、鉄筋の降伏点強度については、選択された鉄筋材質から内部で設定(SD295→295、SD345→345)
としており、任意に設定することはできません。
 

Q1−9.

水の単位体積重量γw = 9.8(kN/m3) の出典先は?
A1−9. 「道路土工 カルバート工指針(平成21年度版) H22.3 (社)日本道路協会」には水の単位重量について特に記載されておりませんが、「道路土工 擁壁工指針(平成24年度版) H24.7 (社)日本道路協会」の「4-2-5 水圧及び浮力 (1)水圧」(P.56)に、水の単位体積重量 = 9.8(kN/m3)の記述があり、これを元に初期値としております。
また、「土木構造物設計マニュアル(案)に係わる設計・施工の手引き(案) H11.11 (社)全日本建設技術協会」の「2.2.4 安定計算」(P.84)でも9.8(kN/m3)の記述があります。
「入力」モード→「材料」画面−「単位重量」に入力を設けておりますので、必要に応じて変更することも可能です。
 

Q1−10.

丸鋼(SR235)に対応しているか
A1−10. 丸鋼(SR235)には対応しておりません。
現プログラムで丸鋼での計算を行いたい場合は、
・「許容値」で、鉄筋の許容応力度を変更
・「配筋」で、ピッチまたは本数を調整して鉄筋量を近似
の入力でご対応くださいますようお願いいたします。
 

Q1−11.

円弧部と脚部をPC鋼棒で連結する二分割形に対応していますか
A1−11. 申し訳ございませんが、二分割形には対応しておりません。
 

Q1−12.

盛土厚は最大何メートルまで検討可能か?
A1−12. 盛土厚の入力範囲は0.000〜50.000(m)としており、最大50mまで検討可能です。
 

Q1−13.

隅角部に剛域を考慮した計算は可能ですか
A1−13. 剛域を考慮した計算には対応しておりません。ご了承ください。
 

Q1−14.

多層の地盤条件での検討は可能か?
A1−14. 申し訳ございませんが、現プログラムでは多層の地盤条件には対応しておりません。

 2..配筋

Q2−1.

配筋の入力において、外側、内側に各々2種類ずつ鉄筋径とピッチが入力できるが、これは何を意味するのか。
A2−1. 1段に異なる鉄筋径を交互に配筋する場合に用いる入力です。同一鉄筋径を使う場合は1種類だけ入力してください。
 

Q2−2.

構造体が無筋もしくは単鉄筋、複鉄筋いずれかの場合、全て対応できるか?
A2−2. 無筋コンクリートおよび一般的に部材中央付近に1段のみ配置する単鉄筋構造につきましては、現プログラムでは対応しておりません。
部材の引張側と圧縮側に配置する複鉄筋構造については対応しており、圧縮側と引張側の両鉄筋を考慮する複鉄筋としての計算、および、圧縮側の鉄筋は無視して引張側の鉄筋のみ考慮する単鉄筋としての計算を行うことは可能です。
 

Q2−3.

配筋の各部位のかぶりは入力が1つしかないが、2段配筋することは可能か
A2−3. 2段配筋の入力には対応しておりません。
本プログラムで計算する場合は、1段目と2段目の鉄筋の重心位置を算出していただき、1段として近似していただく方法しかございません。
鉄筋の重心位置
 重心位置=(As1×d1+As2×d2)/(As1+As2)
  As1:1段目の鉄筋量(cm2)
  d1 :1段目のかぶり(cm)
  As2:2段目の鉄筋量(cm2)
  d2 :2段目のかぶり(cm)
この場合、鉄筋の応力度は、入力されたかぶり位置(2段配筋の重心位置)での値になり、最遠鉄筋位置での値ではありませんのでご注意ください。


 3.荷重

Q3−1.

カルバート内空に荷重を載荷するにはどうしたらよいですか
A3−1. 本プログラムでは、内空に荷重を載荷するケース等を想定して、「任意死荷重」の入力を用意しています。
「荷重」−「任意死荷重」画面で設定してください。
入力方法につきましては、入力画面上の[ヘルプ]ボタンから開く説明画面をご参照ください。
 

Q3−2.

死荷重のみ(活荷重無し)の条件で計算可能ですか
A3−2. 「初期入力」画面で「定型活荷重=考慮しない」と設定してください。
これにより定型活荷重(定型1、定型2)を無視します。
また、任意活荷重を入力している場合は、任意活荷重を削除してください。
以上により、死荷重のみの計算を行うことが可能です。
 

Q3−3.

地下水位以下の土の単位重量はどのように算出していますか。
また、水中重量を任意に設定することはできますか。
A3−3. 地下水位以下の土の単位重量γ’は
 γ’=γsat−γw
  γsat:盛土(飽和)の単位重量
  γw :水の単位重量
により算出しております。
水中重量は上記のように算出しており、任意に設定することはできません。

お考えの水中重量をγ’’とした場合、盛土(飽和)重量γsatを
 γsat=γ’’+γw
で算出していただき、この値をγsatに設定することでご対処していただきますようお願いいたします。
 

Q3−4.

雪荷重を死荷重の路面荷重で設定すると全死荷重ケースに考慮される。
雪荷重を考慮するケースと考慮しないケースを同時に計算することは可能か。
A3−4. 「死荷重」画面の路面荷重で設定された荷重は、死荷重扱いとして常に載荷されることとなり、考慮、無視の2ケースの計算を同時に行うことはできません。
以下の手順で雪荷重による影響を任意死荷重として設定することで考慮、無視を同時に検討することが可能です。
 1.「荷重」−「死荷重」画面で同じ水位を2ケース設定し、雪荷重は0.0とします。
 2.「荷重」−「任意死荷重」画面で雪荷重による
   ・頂版に作用する鉛直方向荷重
   ・側壁に作用する水平方向荷重
  を入力し、「同時に載荷する死荷重ケース」で「ケース2」をチェックします。
以上により、死荷重ケース1は雪荷重なし、死荷重ケース1は雪荷重ありの荷重状態となります。


 4.断面照査

Q4−1.

全検討ケースの照査結果を出力することは可能か
A4−1. 可能です。
「計算書作成」→「結果詳細」→「出力項目選択」画面にて「断面方向:全検討ケースの応力度=出力する」に設定しますと、照査結果表の最後に全検討ケースの結果を出力します。
 

Q4−2.

ハンチを考慮した応力度照査は可能か?
A4−2. 可能です。
「考え方」→「応力度照査」画面→「ハンチの影響」にて「1:n」の勾配を入力してください。
1:nより緩やかな部分を有効として計算します。
なお「1:n」は、曲げ照査,せん断照査ごとに入力を設けています。
 

Q4−3.

せん断応力度照査の出力において、全ケース中で最大のせん断力ではないケースが抽出されることがある。抽出方法について教えてほしい
A4−3. 本プログラムのせん断応力度照査では、各照査断面ごとに全検討ケースについてせん断応力度を計算し、(せん断応力度/許容せん断応力度)が最大となるケースを抽出しています。

製品ヘルプの「計算理論及び照査の方法」−「断面方向の計算」−「断面照査」−「応力度照査」の『(2)せん断応力度照査』の『許容せん断応力度の割増』に記載されていますように、有効高、引張主鉄筋比、軸方向圧縮力の影響を考慮して許容せん断応力度の割増を行っており、軸方向圧縮および曲げモーメントが影響しますので、必ずしも最大せん断力時が『応力度/許容応力度』最大とはなりません。

なお、本プログラムでは全検討ケースについて応力度結果を出力することが可能です。
計算実行後、「計算書作成」→「結果詳細」にて表示される「出力項目選択」画面にて『断面方向:全検討ケースの応力度=出力する』に設定して頂くことで、計算書の「応力度計算」に全検討ケースの結果が出力されますので、こちらをご参照頂くことで抽出結果を確認することが可能です。
 

Q4−4.

曲げ応力度照査で必要鉄筋量が0.00(cm)となる場合があるのはなぜか
A4−4. 必要鉄筋量が小数2位で表せないほど微小な値となっていることを示しています。
曲げモーメントに比して軸力が大きい場合にこのような状態となります。
 

Q4−5.

曲げ応力度照査と最小鉄筋量照査では決定ケースが異なる場合があるのはなぜか?
A4−5. 曲げ応力度照査では、全検討ケースのなかで
 ・σc/σca
 ・σs/σsa
が最大となるケースを抽出しています。
曲げ応力度には曲げモーメントだけではなく軸力も影響しますので、最大曲げモーメント時が(応力度/許容応力度)最大とならない場合があります。
また、最小鉄筋量照査では、全検討ケースのなかで
 ・Mc/Mu
 ・1.7M/Mc
 ・0.008A1’/As’
が最大となるケースを抽出しています。

上記のとおり、曲げ応力度と最小鉄筋量では抽出方法が異なるため、曲げ照査と最小鉄筋量照査の検討ケースが異なる場合があります。
 

Q4−6.

旧カルバート工指針(H11.3)に準拠したせん断応力度照査は可能か
A4−6. 旧カルバート工指針(H11.3)の方法には対応しておりません。
現プログラムでは、「道路土工 カルバート工指針(平成21年度版) H22.3 (社)日本道路協会」に準拠した方法にのみ対応しています。
 

Q4−7.

「許容値」において「許容曲げ圧縮応力度隅角部(ハンチ無)」とは?
A4−7. ハンチのない隅角部のコンクリート許容曲げ圧縮応力度σcaは、「道路土工カルバート工指針(平成22年3月)社団法人日本道路協会」(P.140)の内容に基づき、一般部の3/4を初期設定しています。
 

Q4−8.

曲げ応力度照査で、鉄筋の許容応力度σsaがマイナスになっているのはなぜか?
A4−8. 鉄筋の応力度σsは、σs>0.0のとき引張応力度,σs<0.0のとき圧縮応力度が生じていることを示しています。
圧縮軸力(Nが正)に対して曲げモーメントがかなり小さい(0に近い)場合に、σsが圧縮応力度となる傾向があります。
鉄筋に
・引張応力度(σs>0.0)が生じる設計断面では、σsaとして「許容値」画面の「鉄筋の許容引張応力度」で設定されている値
・圧縮応力度(σs<0.0)が生じる設計断面では、σsaとして「許容値」画面の「鉄筋の許容圧縮応力度」で設定されている値
を出力し、応力度の符号にあわせて出力しております。
なお、鉄筋に圧縮応力度が生じても(σs<0.0となっていても)、許容応力度内であれば問題ありません。
 

Q4−9.

許容応力度の割り増しを行いたいが割増係数の入力はあるか
A4−9. 割増係数の入力は設けておりません。
「許容値」画面で割り増した値を入力していただくようお願いいたします。


 5.その他

Q5−1.

FRAME解析結果のデータをFRAME製品で利用することは出来ないのか?
A5−1. 可能です。「計算確認」→「FRAME」→「断面方向」または「縦方向」で「FRAME解析結果」画面を開き、画面左下にある「保存」ボタンを押下してください。
弊社FRAME製品で読み込めるFRAMEデータ(*.$O1)として保存します。保存したFRAMEデータは、Engineer's Studio,Engineer's Studio面内,FRAME(面内),FRAMEマネージャ,FRAME(2D)で読み込み可能です。FRAME(3D)はサポートしておりません。
 

Q5−2.

メイン画面の正面図において、カルバートの全幅や全体の寸法線は表示されるが内空寸法や部材厚の寸法線は表示できないか?
A5−2. メインメニュー「オプション」→「表示項目の設定」画面→「表示・描画」→「詳細寸法線」にチェックを付けていただくことで、内空寸法および部材厚を示す寸法線が描画されます。
 

Q5−3.

「形状」−「土被り」画面−「鉛直土圧係数の算定条件」の「通常の地盤」「良好な地盤」とは?
A5−3. 「道路土工カルバート工指針(平成22年3月)社団法人日本道路協会」(P.98)に鉛直土圧係数の表(解表5-3)があります。
良好な地盤はこの表の条件が「良好な地盤上〜」の場合、通常の地盤は条件が「上記以外の場合」を指しています。
 

Q5−4.

断面力計算のFRAMEモデルにおいて、ハンチがある場合でもハンチを無視してモデル化していますが、何か考慮するスイッチがありますか
A5−4. 本プログラムでのFRAME解析時の本体骨組みモデルにつきましては、
「道路橋示方書・同解説 W下部構造編(H24.3)日本道路協会」P.211の
 3)断面力を算出する場合の軸線は、ハンチを無視した部材断面の図心軸線に一致させる。
の内容を採用しており、ハンチの影響を考慮した骨組みモデル化は行っておりません。



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