UC-1 Engineer's Suite 仮設土工スイートの「アーチカルバートの設計計算」が断面方向において応答変位法による地震時検討に対応しました。
今回はカルバート製品「BOXカルバートの設計・3D配筋」，「PCボックスカルバートの設計計算」，「アーチカルバートの設計計算」での応答変位法による地震時の検討荷重をご紹介します。
地震時の検討荷重
応答変位法では常時に作用する死荷重（自重，土圧＋水圧）に加えて地震の影響を地震時土圧、地震時周面せん断力、躯体慣性力によって表し、構造物の耐震計算を行います。
地震時土圧は、水平変位振幅を算出し底版軸線位置を基準とした相対変位に地盤バネを乗じて算出します。
フレーム計算により算出した死荷重による断面力と地震荷重による断面力を足し合わせて地震時断面力とし、その断面力を用いて地震時の断面照査を行います。
矩形きょとアーチカルバートの相違点
アーチカルバートは上部がアーチ形状、下部が矩形となっており、下部は矩形きょと同じですが上部は形状の相違から載荷方法が異なります。
地震荷重について、矩形きょの場合は頂底版軸線間の着目位置の深度を基に水平力を算出し載荷します。
アーチカルバートの場合、アーチ部の地震時土圧、周面せん断力はアーチ部頂点から一定の深度毎に水平方向の相対変位や周面せん断力を算出し、それから内角を基に法線方向と接線方向に分解して載荷します。地震時土圧は分解した相対変位に各方向のバネを乗じて地震力を算出します。
躯体慣性力もアーチ部頂点から一定の深度毎に算出した設計水平震度に自重を乗じて載荷します。
アーチ部頂点から一定の深度毎に設計水平震度の算出や、法線方向と接線方向それぞれに分解して荷重を算出、載荷という煩雑さを「アーチカルバートの設計計算」では自動的に行えます。
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σ(θ)＝−τ(z)・sin(2θ)
τ(θ)＝τ(z)・cos(2θ)
ここに、
σ(θ)：法線方向の周面せん断力(kN/m2)
τ(θ)：接線方向の周面せん断力(kN/m2)
τ(z)：地震時周面せん断力(kN/m2)
θ：アーチ天端から各節点の角度(°)
z：地表面からの深さ(m)
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