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●はじめに
- 昨年の5月14日の県道上高地公園線落石事故、7月13日の富士山落石事故、そして今年3月14日の高千穂峡の落石事故と落石による被害が後を絶ちません。
「落石対策便覧に関する参考資料」（平成14年4月 社団法人日本道路協会）によると「落石対策便覧に示された経験則を適用することが必ずしも適当ではないと考えられることが往々にしてある」とし、「落石が斜面を落下する際の落下軌跡および速度等をより定量的・合理的に予測評価するための各種の落石シミュレーション手法が開発・提案されてきている。これらの手法は、限られた数の実験事例等をもとに設定された経験則に比べれば、力学的な合理性に優れている、あるいは多様な現地条件などに適応しうる等の利点があると考えられる」と記載しています。
これはコンピューターの得意な分野であり、フォーラムエイトにおきましても前述したような事故の防止に寄与すべく、このたび「落石シミュレーション」プログラムを開発いたしました。
●プログラムの機能と特徴
落石シミュレーション
- 機能
- 落石の落下開始から停止するまでの運動計算を指定された試行回数分行います。（モンテカルロシミュレーション）
- モンテカルロシミュレーションの結果から、照査点での最大値、最小値、中央値、平均値、標準偏差、歪度、尖度などの基本的な統計量を計算します。
- モンテカルロシミュレーションにより落石の到達距離の分析を行います。
- 信頼値の算定に用いる理論分布を決定するための正規性検定を行うことが可能です。
判定可能な理論分布は正規分布と対数正規分布の2種類となっており、正規性検定の結果、適合されると判断した理論分布を用いて信頼値を計算します。
正規性検定は、「D'Agostino-Pearson検定(K2-test)」、「Shapiro-Wilk検定(W-test)」、「Anderson-Darling検定(A2-test)」のいずれか、もしくは全てを同時に行うことが可能です。
- 直接指定した理論分布または上記の正規性検定の結果で採用された理論分布により、指定された信頼係数に応じた信頼値を計算します。
跳躍量、線速度、通過角度、エネルギーの4種類について計算を行います。
- 特徴
- 「地表面形状作成ツール」を用いることにより、CADファイルや画像ファイルの平面図から本プログラム用の斜面形状を作成することが可能です。
- 正規乱数発生方法として、「95%信頼区間で発生する方法」と「標準偏差が変わらないように95%信頼区間で発生する方法」のいずれかを選択することが可能です。
「標準偏差が変わらないように95%信頼区間で発生する方法」は、群馬大学工学研究科・蔡助教が考案した独自の考え方です。
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| ▲正規乱数の発生分布 |
- シミュレーションの軌跡をアニメーションで確認することが可能です。
アニメーションは動画ファイル(*.avi)として保存することができます。
- 照査点分析箇所として最大5箇所を設定することが可能です。
- 落石の到達距離の結果を断面図上に描画されたグラフで確認することが可能です。
- 解析結果はHTMLおよびグラフ・図で表示されます。
また、グラフについては見栄えなどの詳細な設定を任意に変更することが可能です。
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| ▲解析結果表示 |
対策工の設計計算
- 機能
- 本製品がサポートしている落石対策工は、「ポケット式落石防護網」、「高エネルギー吸収柵」の2工法です。
前者は、吊ロープ、支柱、金網、ワイヤロープで構成され、上部の入口から、落石が金網に衝突することで運動エネルギーを吸収させる工法です。
後者は、充填鋼管杭の極めて大きな変形能力とワイヤロープとその支持装置の間での摩擦を利用したエネルギー吸収工法です。
いずれも「落石対策工設計マニュアル(2002年 理工図書)」に準じた設計計算となります。
- 特徴
- 「落石シミュレーション」と連動することにより、シミュレーション結果を対策工に作用する落石エネルギーとしてセットすることができます。
セットするエネルギーは照査点分析の結果である「90%信頼値」、「95%信頼値」、「90%の昇順分析値」、「95%の昇順分析値」等から選択することが可能です。
- 対策工に作用する落石エネルギーはシミュレーション結果からインポートできる他、「落石対策便覧」等の簡易式により考慮することも可能です。
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| ▲シミュレーション結果のインポート |
- 対策工に使用されるワイヤロープや支柱等の使用頻度の高い種類に関してはデータテーブルを用意しておりますので、種類を選択するだけで計算に必要な断面積や破断荷重等の値がセットされます（※ポケット式落石防護網の場合）。
これにより簡易な入力で計算を行うことが可能です。また、データテーブルの内容は任意に追加・編集することができます。
最後に、落石対策工に関連する当社製品を紹介致します。ぜひ、ご活用下さい。
- 擁壁の設計 ： 落石防護擁壁
- ロックシェッドの設計計算 ： 逆L式ラーメン構造形式（PC）、箱形式ラーメン構造形式（RC）
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■落石シミュレーション リリース日：2010年 6月 |
| （Up&Coming '10 盛夏の号掲載） |
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