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UC-1シリーズ 水工
 
UC-1  マンホールの設計・3D配筋 Ver.6

   開口部拡張オプション
¥264,000(税別)
レンタル ¥79,200 〜(税別)
¥40,000(税別)
現場打ち、組立て式マンホール/集水桝の設計計算、図面作成プログラム

初版リリース : '09.07.10 / 最新Ver.リリース : '16.08.02

計算-CAD統合電子納品対応SXF3.1対応
3D PDF対応3D配筋対応IFC/Allplan対応

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  プログラム概要
ライン
  本プログラムは、マンホールの常時の設計検討、レベル1、レベル2地震時の耐震設計を行うプログラムです。
常時の設計検討では平版解析、ラーメン解析より断面力を算出し、地震時照査では下記の参考文献に準じた応答変位法により断面力を算出します。 
 (社)日本下水道協会 下水道施設の耐震対策指針と解説−2014年版−
 (社)日本下水道協会 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 下水道施設耐震設計例−管路施設編−2015年版−
 (社)日本下水道協会 下水道施設耐震設計例−管路施設編−2001年版−

断面計算は、常時、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り照査を行います。

「マンホールの設計・3D配筋」は、「マンホールの設計計算」の設計計算機能を継承し、「設計計算機能の拡張」および「図面作成機能のサポート」を行った「計算-CAD統合版」プログラムです。
「マンホールの設計・3D配筋」により設計計算から図面作成までの業務を一貫して行えるため、マンホールの設計業務の効率化、省力化をさらに推進することができます。
画像をクリックすると大きな画像が表示されます。
▲メイン画面

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  プログラムの機能と特長
ライン

■特長
  本プログラムは、上記の計算機能に加えて、入出力部分に次のような機能があります。
  • 「基準値」データの活用により、あらかじめ基準類等で定められた値の入力や基本的設計の考え方を毎回入力する煩わしさを解消しています。
  • 3D表示を採用することにより、実際の構造物の外観の確認ができます。
  • 入力した条件・照査判定結果はアイコンイメージで一目で確認できます。
  • 断面力(モーメント、せん断力)等をグラフィック表示で確認ができます。
  • 計算書においては、項目をツリー形式で表示し編集することもできます。


■マンホールの常時の検討、地震時検討

1.モデル化
  • 土質条件:1地点のみ指定可能で、水位標高の指定が可能。
  • 円形、矩形マンホールの設計が可能で、混在しても検討可能。組立て式と現場打ちが混在する場合でも、地震時の検討が可能。
  • 地層数、部材数の指定は制限無し。各部材毎に断面照査の有無と節点の分割数を指定できます。
  • ラーメン解析時には、剛域の有無が選択可能。
  • 矩形側壁に中壁を考慮する事が可能。
  • 部材の剛比によるモーメントの分配を考慮した計算に対応。

2.常時の設計
  • 頂板・中床板・底板、側壁の設計に対応。
  • 側壁が複数連続する、側壁間に中床板がある場合、分割するか一体で扱うかを側壁毎に指定可能(平板解析及び鉛直方向連続梁モデル時)。
  • 断面力の算出方法として、矩形の場合は四辺固定支持板、四辺単純支持板、四辺固定支持板、三辺固定一辺自由支持板、二辺固定二辺単純支持板、一辺固定三辺単純支持板、水平ラーメン、鉛直方向連続梁、鉛直ラーメン、円形の場合は周辺固定支持板、周辺単純支持板から選択可能。円形底版では周辺固定支持(端部)+周辺単純支持(中央)も選択可能。
  • 平板解析は、建築学会、土木学会から基準の選択が可能。
  • ポアソン比の補正が可能で、矩形の場合は選択により補正可能
  • 安定照査   : 浮力の検討、支持力検討が可能。
    浮力の検討 : 周面摩擦抵抗力を考慮することが可能。
    支持力検討 : 地盤反力度による照査と築造前後の重量比による照査から選択可能。
    許容支持力 : ケーソン基礎の許容支持力度を算出可能。
  • 活荷重、内水位、任意荷重による荷重の組み合わせを作成可能。
  • 頂版に群集荷重を考慮可能。荷重ケースごとに、活荷重の考え方を指定することができるので、同じデータファイルで頂版にT荷重と群集荷重を載荷したケースを検討することもできます。
  • 頂板、中床板、側壁における開口部の照査が可能。無筋の断面計算にも対応。
  • 開口寸法を入力することにより、開口部の計算モデルを自動で生成可能。
  • 円形側壁の円筒シェル解析に対応。

3.地震時の設計
  • 現場打マンホール、組立式マンホールの耐震設計が検討可能。鉛直方向の照査は、弾性体として地盤の応答変位を地盤バネを介した強制変位として作用させるフレーム解析により行い、水平方向の照査は常時の荷重に地盤反力を地震時増分として作用させる。
  • 埋戻し土の土質定数を考慮可能。地盤の変位振幅は、任意に指定可能。
  • 組立式マンホールの場合は、継手のタイプを4種から選択可能。
  • 入力された土質条件を基に地盤種別の判定が可能。
  • 鉛直方向の弾性体モデルとして、節点バネ・節点荷重、分布バネ・分布荷重の選択可能。
  • 液状化の影響を考慮した浮き上がりの検討が可能
  • マンホールと本管の接合部の照査が可能。

4.地盤の扱い
  • 地盤は水平であることが前提。
  • 基盤層の位置は、自動算出または直接指定が可能です。
  • マンホール上部は、地表面以深であることを前提。
  • 本製品及び「下水道管の耐震計算Ver.2」Ver.2.3.0(UC-1 Engineer's Suite 下水道管の耐震計算 Ver.1.3.0)以降において地層データの連動が可能です。

5.断面照査
  • ハンチを設けない場合の端部(格点)の許容値の低減が可能。
  • せん断応力度、斜引張鉄筋、付着応力度の計算及び許容値の割り増しの扱いにおいては、道路橋示方書、土工指針、コンクリート示方書から選択可能。
  • せん断応力度の照査位置は、付け根、h/2点、2d点の選択が可能で端部(格点)の照査が可能。
  • 最小鉄筋量の算出を行うことが可能。
  • 曲げ耐力の算出法は、「N 一定」、「M/N一定」から選択可能。

6.その他
  • 液状化の判定を行うことが可能。


■集水桝の設計
  • 矩形の側壁、底版の照査が可能。土砂の形状は、水平、一定勾配、勾配−水平、水平−勾配、水平−勾配−水平、任意形状から選択。
  • 中壁あり形状に対応しています。 部材設計では、3辺固定版等の平板解析や3辺固定版+両端固定梁において、側壁は中壁で分割された版や梁として断面力を算出します。水平方向ラーメン解析においても、中壁を考慮したフレームモデルを作成して計算を行います。また、中壁を考慮した重量算出、中壁の位置により生じた偏心を考慮した地盤反力度の算出を行い、安定計算および底版照査を行います。中壁あり形状の配筋図も生成可能です。

    画像をクリックすると大きな画像が表示されます。 画像をクリックすると大きな画像が表示されます。
    ▲中壁入力(側壁寸法入力)画面 ▲グレーチングあり集水桝の生成図面
  • グレーチングの有無の指定が可能。グレーチングありの場合には側壁上部に切り欠き形状を指定できます。
    グレーチング重量も指定可能で、安定計算および底版照査に考慮されます。図面生成も、グレーチングの切り欠き形状に対応しています。
  • 土圧の考え方として、試行くさび法、クーロン、土圧係数、静止土圧の土圧算出式で検討可能。
  • 内部水位による重量、水圧、慣性力を考慮可能。
  • 載荷荷重、外水位、内水位、土圧、任意荷重による荷重の組み合わせの作成が可能。
  • 安定照査では、浮力の検討、支持力検討が可能。支持力の照査では、「道路橋示方書IV(下部構造編)」P269による許容支持力の算出が可能。
  • 側壁の解析方法として、平板解析、水平ラーメンの他に、近畿地方整備局の設計便覧による3辺固定版+両端固定梁での照査が可能。
  • 開口部の照査及び断面照査に関しては、マンホールの設計に準じます。


■断面の照査
  • 断面力の算出
    円形の場合は、下水道基準の式を適用して、断面力を算出します。
    矩形の場合は、フレーム解析から着目点毎に断面力を算出します。
    (ハンチの扱いは、骨組みでは無視し、軸力にのみ考慮しています)
  • 断面計算方法
    照査方向 部材形状 照査項目 レベル1地震時 レベル2地震時
    許容応力度法 限界状態設計法
    鉛直方向 円形 曲げ 円環断面 円環断面
    せん断 等面積の箱型断面/円環断面 等面積の箱型断面
    矩形 曲げ 箱型断面 箱型断面
    せん断
    水平方向 円形 曲げ 矩形断面 矩形断面
    矩形 せん断


■耐震計算の設計フロー
  • 現場打マンホールの耐震設計は、次のフローに従って行います。


  • 組立式マンホールの耐震設計は、次のフローに従って行います。

■下水道施設の耐震対策指針と解説 2014年版対応
「下水道施設の耐震対策指針と解説−2014年版−」の改定内容の中で、マンホールの耐震計算に関連するものとして、以下の項目があります。

  • 地盤反力係数の算出方法変更
  • マンホール浮上判定式の明記
  • 液状化の判定の準拠基準変更

マンホールの耐震設計を行う際に適用基準の選択を可能とし、耐震対策指針2006年版及び2014年版に準拠した計算を行うことができます。

地盤反力係数の算出方法変更
耐震対策指針2006年版では、地盤反力係数を「道路橋示方書・同解説W下部構造編」に記載の方法で算出していましたが、2014年版ではその算出式が変更され、動的変形係数から求める式となっています。


マンホール浮上判定式の明記
耐震対策指針2006年版では、マンホールの浮き上がりの判定については、具体的な記載はありませんでしたが、2014年版では、液状化の可能性のある地盤に埋設されているマンホールについては、浮上判定を行った上で対策を講じることとされ、浮上判定式も記載されています。Ver.4でも、液状化の影響を考慮した浮き上がりの検討は可能ですが、耐震対策指針2014年版の方法とは異なるため、Ver.5では耐震対策指針に準拠した浮き上がりの判定を行うようにします。


液状化の判定の準拠基準変更
耐震対策指針2014年版では、液状化の判定を「道路橋示方書・同解説V耐震設計編」(平成24年3月)に準じて行うことになりました。耐震対策指針2014年版に準拠した場合は、平成24年の道路橋示方書に準じた液状化の判定を行います。2006年版に準拠した場合には、平成14年と平成24年のどちらに準拠するかを選択することができます。


●矩形側壁の開口の入力制限緩和
マンホールの設計では、開口寸法を指定が行えますが、矩形側壁の開口については、各面ごとに1つのみ指定が可能でした。Ver.5では、その制限を緩和し、各面ごとに2つの開口を指定できるように拡張します。

●継手バネ直接指定時の機能拡張
組立式マンホールの場合に指定する継手バネ特性は、Aタイプ(弾性シールタイプ)、Bタイプ(プレート接合タイプ)、Cタイプ(ボルト接合タイプ)、バネ定数直接入力のいずれかとなりますが、A〜Cタイプでは、円形マンホールを前提として継手の特性値をプログラムで算出しているので、矩形の組立式マンホールの場合にはバネ定数直接入力を指定することになります。しかしながら、Ver.4では、前後・左右の両方向に同じバネ特性を適用するので、マンホールが長方形で前後方向と左右方向でバネ特性が異なる場合には適用できませんでした。Ver.5では、方向毎にバネ特性を指定できるようになり、このような場合にも適用可能となります。

●結果一覧計算書の書式改善
「マンホールの設計」の計算書には、結果一覧計算書と結果詳細計算書がありますが、Ver. 4の結果一覧計算書は、結果詳細計算書の断面照査の表と同じ書式となっており、ページ数も多くなっていました。Ver. 5では、一覧計算書をより簡潔な書式に変更し、最終結果の確認がより見やすくなるように改善します。

画像をクリックすると大きな画像が表示されます。
▲結果一覧計算書


■開口部拡張オプション
開口部を有する矩形の頂版、側壁、中床版においてFEM解析を用いて照査を行う機能。
  • 照査位置の自動設定
    FEM解析の場合、照査位置は任意に指定することができます。曲げモーメントの最大/最小の位置を自動的に照査位置として追加することが可能となります。
  • 支持条件の直接指定
    各辺の支持条件を自由に設定できます。この場合、各辺の拘束条件として、自由/固定/ばね値指定のいずれかを選択できます。支持条件の直接指定により、1辺固定3辺自由等の支持条件での検討が可能となります。
 
画像をクリックすると大きな画像が表示されます。
▲開口部画面(FEM支持条件指定)
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■図面作成機能
図面作成機能においては、「マンホール」(現場打ち、組立式、組立式+現場打ち)および「集水桝」を作図対象としています。
作図対象とする各部形状は、以下のとおりです。

マンホール種別 現場打ち、組立式、現場打ち+組立式
平面形状 円形、矩形
側壁厚 2段まで変更可
側壁の平断面サイズ変化 組立式の変更可(斜壁の設置可能)
中床版 最大3段
開口部 頂版(矩形) 円形、矩形
頂版(円形) 円形
中床版(矩形) 円形、矩形
中床版(円形) 半円
側壁 円形、矩形
ハンチ 頂版(矩形)
底版(矩形)
側壁(矩形)
 

集水桝:平断面形状 矩形
開口部 側壁 円形、矩形
ハンチ 底版
側壁



作図対象の各部鉄筋は、以下のとおりです。

頂版
側壁
底版
側壁帯筋
(円形)
中床版鉄筋
頂版(円形)
底版(円形)
開口部補強筋
スターラップ
(頂版・底版・
中床版)
スターラップ
(側壁)


図面作成機能では、計算時に入力あるいは計算で算出された形状・かぶり・鉄筋基本ピッチ・鉄筋径に応じた各鉄筋の配筋情報を自動生成し、構造一般図および配筋図・加工図・鉄筋表(組立式は一般図のみ)を作成します。
作成した図面は、図面確認機能にて確認・レイアウト編集・出力(SFC形式、DXF/DWG形式など)・印刷を行うことが可能です。 


CADデータ交換標準SXF Ver3.1形式のファイル(レベル2)出力機能を備えています。
3D配筋シミュレーション機能(3D配筋自動生成、表示機能)、3DS形式、IFC形式、Allplan形式のファイル出力に対応。
▲< 図面作成機能 > 図面作成モードの画面
画像をクリックすると大きな画像が表示されます。
▲3D配筋シミュレーション


■計算機能の拡張

  • 液状化判定の考慮
    液状化判定後の土質定数の低減において、低減係数DEの入力を設けて、L1地震時、L2地震時毎に簡単に検討できるようにします。

  • ハンチの扱い拡張
    端部にハンチを設置する際は、曲げの照査時は影響を考慮し、せん断照査時は無視できるように照査毎にハンチの扱いを選択できるようにします。

  • その他
    その他の拡張機能として、付着応力度のケース毎の照査選択では、常時、L1地震時、L2地震時毎の選択の追加、断面計算時の軸力の扱いの選択では、フレーム計算により断面力を算出する際は安全側の照査として軸力考慮の有無を選択できるようにします。
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  適用基準及び参考文献
ライン
適用基準
  • (社)日本下水道協会 下水道施設の耐震対策指針と解説−2014年版− 平成26年 5月
  • (社)日本下水道協会 下水道施設の耐震対策指針と解説−2006年版− 平成18年 8月
  • 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

参考文献
  • (公社)日本下水道協会、下水道施設耐震設計例−管路施設編−2015年版  平成27年 6月
  • (社)日本下水道協会、下水道施設耐震設計例−管路施設編−2001年版  平成13年 4月
  • (社)日本下水道協会、下水道施設耐震設計例−処理場・ポンプ場編−2002年版  平成14年 8月
  • (社)日本道路協会、道路橋示方書・同解説 I 共通編  平成24年 3月
  • (社)日本道路協会、道路橋示方書・同解説 IV下部構造編   平成24年 3月
  • (社)日本道路協会、道路橋示方書・同解説 V耐震設計編   平成24年 3月
  • (社)日本道路協会、道路橋示方書・同解説 V耐震設計編    平成14年 3月
  • (社)日本道路協会、道路土工 カルバート工指針   平成11年 3月
  • (社)日本道路協会、道路土工 擁壁工指針  平成11年 3月
  • 東・中・西日本高速道路、設計要領 第2集 −カルバート編−  平成26年 7月
  • 東京都下水道サービス(株)、下水道施設耐震構造指針(管路施設偏)  平成14年 4月
  • (社)日本建築学会、鉄筋コンクリート構造計算用資料集  平成14年 2月
  • (社)土木学会、構造力学公式集 昭和61年版   平成15年 3月
  • (社)土木学会、2006年制定 トンネル標準示方書 開削工法・同解説  平成18年 7月
  • (社)農業土木学会、土地改良事業計画設計基準 設計「農道」基準書・技術書  平成17年 3月
  • (社)農業土木学会、土地改良事業計画設計基準 設計「ポンプ場」基準書・技術書 平成18年 3月
  • (公社)農業農村工学会、土地改良事業計画設計基準 設計「水路工」基準書・技術書 平成26年 3月
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