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UC-1シリーズ 水工
UC-1  水門の設計計算 Ver.4
¥359,000(税別)
レンタル ¥107,700〜(税別)
水門・堰の常時・レベル1地震時、およびレベル2の耐震性能照査を行うプログラム
初版リリース : '09.07.31 / 最新Ver.リリース : '15.11.30

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  プログラム概要
ライン
平成20年3月に土木研究所より「地震時保有水平耐力法に基づく水門・堰の耐震性能照査に関する計算例」が示されました。
本製品は、この計算例に示される設計手法を参考として水門・堰の常時・レベル1地震時、およびレベル2の耐震性能照査を行います。
  関連情報
新製品紹介

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  プログラムの機能と特長
ライン
■設計対象モデル
本製品の設計対象は、門柱、中央堰柱および堰柱床版の3つの構造物を有するモデルです。
それぞれの構造物について、以下の形状に対応しています。

門柱(操作台):
計算例で示されたT字形断面、および矩形断面をサポートしています。また、支間部にゲート引揚げ用孔を定義することが可能です。

門柱(柱部):
矩形断面、L字形断面、コの字型断面をサポートしています。柱の配置は、水流方向のに1〜3列、水流直角方向に1〜2列まで設定可能です。

堰柱(中央堰柱/端堰柱):
上流側、下流側それぞれの端部について、小判形断面、計算例に示されている船形断面、R付矩形断面および矩形断面をサポートしています。また、箱抜きとして矩形の切り欠き部を定義することが可能です。

堰柱床版:
矩形断面および、段差床版をサポートしています。


■基礎形式
直接基礎形式をサポートします。
また、弊社の製品「基礎の設計」と連動することで杭基礎の対応が可能です。

■任意荷重
「任意死荷重」と「任意風荷重」を用意しています。
操作台、門柱、堰柱天端、堰柱床版など、載荷する構造物の指定を行い、荷重位置、荷重特性を指定します。


■設計水平震度の自動計算機能
レベル1およびレベル2の地震動タイプ I 、タイプ II について固有周期を自動算定し、設計水平震度を算出する機能を用意しています。固有周期の算定方法は、計算例資料P17の式(2.5.2)を使用します。


■材質の準拠基準
準拠基準を、道示、または建設省河川砂防技術基準(案)同解説から選択します。
材質の特性は、選択した準拠基準に従って計算されます。


■レベル1の照査
常時、レベル1地震時では、指定した荷重ケースについて、操作台、門柱、堰柱、堰柱床版の曲げ照査、およびせん断照査を行います。
荷重ケースは、温度変化、水位(計画湛水位、計画高水位、高潮時)、風荷重、地震時慣性力を考慮します。

端堰柱で背面土を定義した場合、背面土は荷重条件として下表のように影響します。

  常時 地震時
水流方法 直角方向 水流方法 直角方向
慣性力方向 川表方向 川裏方向
重量 照査なし
土圧 × ×
慣性力
(安定計算のみ)

背面土の土圧の載荷方法は道示IVに準拠し、堰柱断面照査用(道示IV 図-解2.2.18)、安定計算用(道示IV 図-解2.2.18)、堰柱床版照査用(道示IV 図-解8.7.1)のそれぞれの載荷条件で照査します。

  堰柱断面照査 安定計算 堰柱床版
載荷方法

レベル1の地震時土圧の計算では、計算条件の指定により水中の見かけの水平震度を適用することが可能です。水中の見かけの水平震度は任意の層厚で分割され、分割した層ごとに河川構造物の耐震性能照査指針(案)・同解説 −I 共通編−の(解5.4.3)式により算出します。


■レベル2(門柱、堰柱)の照査
計算例に示された設計方法に従って、水流方向、水流直角方向のそれぞれについて以下の項目を照査します。
  1. 主たる塑性化の生じる部材の判定
  2. 地震時保有水平耐力の照査
  3. 残留変位の照査

門柱に主たる塑性化が生じる場合は、以下の照査が追加されます。
  1. 堰柱基部の照査
  2. 操作台の降伏照査

端堰柱の場合、背面土の影響を土圧または地盤抵抗としての地盤バネとして考慮します。

慣性力方向 川表方向 川裏方向 水流方向
上流→下流、
下流→上流
共通
土圧 死荷重 ×
増分 ×
(側面土が存在する場合)
地盤バネ ×
(計算条件として指定)

地盤バネ特性は「既設橋梁の耐震補強工法事例集 平成17年4月」のP I-102 「(5)背面土のモデル化」を参考とし、地盤反力が上限値に達したときに降伏する非線形バネとして扱います。

堰柱基部は断面力算出用骨組モデルの解析結果出力オプションに対応しました。


■レベル2(堰柱床版)の照査
水流方向、水流直角方向のそれぞれについて堰柱床版のレベル2照査を行います。段差付床版にも対応します。
基礎の設計」との連携時は、杭基礎側で杭反力を算出し、その結果を読み込んで照査を行います。  


許容応力度法照査
地震時のみ計算オプションで照査が可能です。
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  適用基準及び参考文献
ライン
適用基準
  • 道路橋示方書・同解説 I 共通編 平成14年3月  日本道路協会
  • 道路橋示方書・同解説 III コンクリート橋編 平成14年3月  日本道路協会
  • 道路橋示方書・同解説 IV 下部構造編 平成14年3月  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  日本道路協会

 参考資料
  • 土木研究所資料第4103号 地震時保有水平耐力方に基づく水門・堰の耐震性能照査に関する計算例 平成20年3月
    独立行政法人土木研究所耐震研究グループ(振動)
  • 河川構造物の耐震性能照査指針(案)・同解説 平成19年3月
    国土交通省河川局治水課
  • 河川構造物の耐震性能照査指針(案) 一問一答 平成19年11月版
    国土交通省河川局治水課
  • 道路橋の耐震設計に関する資料 平成9年3月
    日本道路協会
  • 建設省河川砂防技術基準(案)同解説 設計編 山海堂 平成9年10月改訂版
    建設省河川局監修
  • 既設橋梁の耐震補強工法事例集 2005年4月
    海洋架橋・橋梁調査会
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