土木設計システム落石防護擁壁落石防護柵の設計 Rockwall マニュアル ver 1.10 CIVIL WORKS

Size: px

Start display at page:

Download "土木設計システム落石防護擁壁落石防護柵の設計 Rockwall マニュアル ver 1.10 CIVIL WORKS"

ふみなさかいざわ
4 years ago
Views:

1 土木設計システム落石防護擁壁落石防護柵の設計 Rockwall マニュアル ver 1.10 CIVIL WORKS

2 目次 1. 概要ソフトの概要動作条件対応構造物対応ケース本ツールの特長操作方法基本的な操作の流れ計算書名の入力基本事項の入力擁壁形状の入力防護柵条件の入力 ) 防護柵条件 ) 材料データ編集落石条件の入力背面土条件の入力地盤条件の入力計算条件の設定計算結果一覧表について計算直後に表示される計算結果一覧表 ( 画面表示用 ) ) 画面の説明 ) 計算ログの説明ワークシート上の計算結果一覧表 ( 印刷用 ) 計算理論土圧計算盛土部擁壁の主働土圧 ) 常時の土圧算定式 ( 地震時以外の土圧算定式 )... 1 ) 地震時の土圧算定式切土部擁壁の主働土圧 ) 切土部擁壁に作用する土圧の考え方... 4 ) 切土部擁壁としての土圧 a) 常時の土圧算定式 ( 地震時以外の土圧算定式 )... 5 b) 地震時の土圧算定式 ) 切土部擁壁としての土圧... 7 a) 常時の土圧算定式 ( 地震時以外の土圧算定式 )... 7 b) 地震時の土圧算定式 ) 切土部擁壁としての土圧の土くさび重量 (Ws1 Ws) 算定式の根拠 a) Z の算定式 b) W S1 の算定式 c) W S の算定式許容支持力の計算許容支持力の算定法支持力係数について落石時の計算について... 35

3 1. 概要 1-1. ソフトの概要 Rockwall は落石対策便覧 (H1.06 版 ) 等の基準に基づき落石防護擁壁及び落石防護柵の安定検討 ( 構造計算 ) を行うツールです本ツールは落石防護擁壁及び防護柵の設計な必要な機能は勿論図形描画を多用して極力判り易くグラフィカルな計算書となっています道路防災業務や急傾斜地崩壊防止施設設計に大変便利な実用ツールです本ツールの適用基準及び参考文献は以下の通りです適用基準落石対策便覧 (H1.06) 日本道路協会道路土工擁壁工指針 (H11.03) 日本道路協会道路橋示方書同解説 Ⅳ 下部構造編 (H14 版 ) 日本道路協会参考文献落石対策工設計マニュアル (H14.05) 理工図書なおユーザー登録 ( パスワード購入 ) までは一部のデータ ( 擁壁高と柵高 ) の変更が出来ないなど機能制限がありますが本ツールの殆どの機能を使用することが可能です 1-. 動作条件オペレーティングシステム (OS) Windows XP Vista 以降必要ソフトハードウェアディスプレイメモリ 1-3. 対応構造物 MS-Excel000 以降 Pentium Ⅲ 800MHz 以上 17inch 以上画面解像度 1, ドット以上 56MB 以上本ツールでは擁壁と防護柵を一連の構造物として扱います防護柵の設置状態によって下記種類の構造種別の計算に対応しています対応構造物種別略図説明落石防護柵 ( 柵併用 ) 落石防護柵を設置した落石防護擁壁の安定照査を行います柵と擁壁双方への落石衝突を想定した安定検討を行うことができます落石防護柵 ( 壁単独 ) 落石防護柵基礎柵を設置しない落石防護擁壁の安定照査を行います擁壁への落石衝突を想定した安定検討を行うことができます落石防護柵と柵基礎の安定照査を行います柵への落石衝突を想定した安定検討を行うことができます ( 壁への衝突検討は対象外です ) 3

4 1-4. 対応ケース本ツールで計算可能な検討ケースは下表の通りです表内の - は計算が不要なケースです対応ケース一覧表種別略図対応ケース常時堆積時地震時落石時 1 ( 柵への衝突 ) 落石時 ( 壁への衝突 ) 落石防護擁壁 ( 柵併用 ) 落石防護擁壁 ( 壁単独 ) - 落石防護柵基礎 - - 落石防護柵基礎は土中に埋め込む柵基礎を想定しています計算可能 - 計算不要本ツールでは土圧を考慮することが可能ですただし構造物の状態によって土圧計算が不要な場合や必須となる場合があります下表は土圧計算と構造物の関係についてまとめたものです土圧を考慮できるケース種別略図土圧対応ケース常時堆積時地震時落石時 1 ( 柵への衝突 ) 落石時 ( 壁への衝突 ) 落石防護擁壁 ( 柵併用 ) - 落石防護擁壁 ( 壁単独 ) - 落石防護柵基礎 - - 土圧計算必須土圧計算 / 非計算の選択可 - 土圧計算しない 4

5 1-5. 本ツールの特長本ツールの特長は以下の通りです特長切土部擁壁盛土部擁壁双方に対応概要落石防護擁壁は地山に接近して設置される場合が多い構造物です擁壁の背後に裏込土とは異質の境界面が接近している擁壁を切土部擁壁と呼び地山の影響を考慮した土圧計算を行う必要があります本ツールでは擁壁工指針 P66~68 に記述されている方法に準じて切土部の主働土圧を算定しています H=4.000mh=.500m B1=0.500m β = : :0.000 H=4.000mh=.500m B1=0.500m β = : :0.000 θ = ( 地山等 ) B=.500m B=.500m 盛土部擁壁切土部擁壁岩着時などの際の下端部の土圧無視に対応基礎地盤が岩盤などの場合にはその部分の主働土圧を無視することができます H=4.000mh=.500m B1=0.500m β = : :0.000 H=4.000mh=.500m B1=0.500m β = : :0.000 土圧無視高 Hr=0.800m B=.500m B=.500m 通常の盛土部擁壁土圧を一部考慮しないケース許容支持力の算定に対応図形描画を多用した判り易い結果一覧表操作性の高い対話形式によるデータ入力地盤の許容支持力を直接入力するほかに計算で求めることができます許容支持力の算定は道路橋示方書同解説 Ⅳ 下部構造編 10.3 に基づいており基礎地盤の土質定数から求めた極限支持力を安全率で除して求めます計算結果は落石防護擁壁落石防護柵それぞれについて表形式にまとめると同時に各ケースごとに荷重状態図 ( 説明図 ) を表示して極力判り易くしていますデータの入力はメインメニューの入力欄を上から下に向かって進めてゆくだけです各入力欄には説明文や説明図参考表などを配し入力を補助しています 5

6 . 操作方法 -1. 基本的な操作の流れ Rockwall は画面左のメインメニューを上から下方に従って入力を進めて行くことですべての条件設定が可能となりますメインメニューは計算書名基本事項擁壁形状防護柵条件落石条件背面土条件地盤条件計算条件で構成されますすべての条件が揃うと計算開始ボタン左のインジケータが赤から緑に変わります計算開始ボタンを押すと計算が始まり終了すると自動的に計算結果一覧表が表示されますメインメニュー計算 ( 印刷 ) およびデータメニュー 6

7 -. 計算書名の入力計算書の名称およびタイトルを入力しますただし計算書に表示されるのは計算書名とタイトルのみでコメントは表示されませんまたこのウインドウ欄への入力は必須ではありません次の基本事項ウインドウを開きます 7

設計水平震度を簡易計算により求めます ( 下図のウインドウより ) 設計水平震度を入力します ( 躯体土砂共通 ) 土圧を考慮するかどうかを選択します

8 -3. 基本事項の入力計算書名の次に入力するウインドウですメニューの基本事項ボタンを押すと表示されますこのウインドウでは構造物の種別や計算ケースを設定します計算をおこなうケースにはチェックを入れますケース名称を変更する場合に入力します設計水平震度を簡易計算により求めます ( 下図のウインドウより ) 設計水平震度を入力します ( 躯体土砂共通 ) 土圧を考慮するかどうかを選択します次の擁壁形状ウインドウを開きます擁壁工指針 P30~3 より地域区分を設定擁壁工指針 P9~34 より規模地盤種別を設定分を設定前の計算書名ウインドウを開きます計算値を代入します 8

9 -4. 擁壁形状の入力基本事項の次に入力するウインドウですメニューの擁壁形状ボタンを押すと表示されますこのウインドウでは落石防護擁壁 ( 基礎 ) の形状を入力します入力後擁壁形状を確認することが出来ます現バージョンでは台形形状のみとなります任意形についてはご要望等に応じて今後対応の予定です形状確認図を描画します形状データを消去します前の基本事項ウインドウを開きます次の擁壁形状ウインドウを開きます 9

-5. 防護柵条件の入力 1) 防護柵条件擁壁形状の次に入力するウインドウですメニューの防護柵条件ボタンを押すと表示されますただし基本事項にて擁壁単独の場合や防護柵の照査を行わない場合は表示されませんこのウインドウでは落石防護柵の寸法入力や材料を選択しますせん断面を 45 面 (=c) とするか

10 -5. 防護柵条件の入力 1) 防護柵条件擁壁形状の次に入力するウインドウですメニューの防護柵条件ボタンを押すと表示されますただし基本事項にて擁壁単独の場合や防護柵の照査を行わない場合は表示されませんこのウインドウでは落石防護柵の寸法入力や材料を選択しますせん断面を 45 面 (=c) とするか 90 面 ( l ) とするかを選択します落石対策便覧では 90 面 ( l) で計算していますが本ツールでは 45 面にも対応可能です柵やコンクリートの規格等を編集する際に使用します次ページの材料データ編集ウインドウを開きます次の落石条件ウインドウを開きます擁壁形状ウインドウに戻ります 10

) 材料データ編集防護柵条件ウインドウ内の材料データ編集ボタンを押すと表示されますこのウインドウでは防護柵の材料データの編集やコンクリートの許容値等を編集できますまた材料データリストを csv ファイルに保存したり読み込むことが可能ですデータ編集は以下の手順でおこないます 1. 編集したいデータ行を左クリック. 選択行が青色 ( ハイライト ) 表示となります 3.

11 ) 材料データ編集防護柵条件ウインドウ内の材料データ編集ボタンを押すと表示されますこのウインドウでは防護柵の材料データの編集やコンクリートの許容値等を編集できますまた材料データリストを csv ファイルに保存したり読み込むことが可能ですデータ編集は以下の手順でおこないます 1. 編集したいデータ行を左クリック. 選択行が青色 ( ハイライト ) 表示となります 3. データ編集ボタンを押します 4. データが編集欄に複写されます 5. 編集欄内のデータを変更します 6. データ更新ボタンを押してデータ変更を確定させますデータを新規登録する場合は以下の手順でおこないます 1. 編集欄内の各欄に新規データの値を入力します. データリスト欄においてデータを挿入したい位置にあるデータ行を左クリックします 3. 選択行が青色 ( ハイライト ) 表示となります 4. リストに追加登録ボタンを押します 5. データリスト欄に新規データが追加されますデータ編集はまずデータを編集したい行をクリックしてハイライト表示させた後にデータ編集ボタンを押しますデータはこの編集欄で編集しますダウンロード時の初期値に戻します材料データの保存読込に使用しますデータファイルは csv ファイルとなります 11

12 なお編集した材料データを次回以降も使用する場合は材料データファイルとして保存しておいて下さいデータは保存ボタンを押しファイル名を付けて csv ファイルとして保存しますデータを読み込む場合は読込ボタンを押しデータファイルを指定します 1

13 -6. 落石条件の入力防護柵条件の次に入力するウインドウですメニューの落石条件ボタンを押すと表示されますこのウインドウでは落石の落下高や落石重量等の設定を行います現バージョンでは落下高斜面勾配等から算定のみとなります要望等に応じて今後対応の予定です落下高が 40m を超えるとほぼ一定速度になるという考えに基づきエネルギー計算等に用いる落下高の上限を 40m にする場合はチェックをして下さい防護柵条件ウインドウに戻ります次の背面土条件ウインドウを開きます 13

-7. 背面土条件の入力落石条件の次に入力するウインドウですメニューの背面土条件ボタンを押すと表示されますただし基本事項にて土圧を考慮しない設定の場合は表示されませんこのウインドウでは擁壁タイプ ( 盛土部切土部 ) の選択や裏込土の設定等をおこないます擁壁タイプを選択します擁壁の背後に裏込土とは異質の境界面 ( 地山 ) が接近している場合は切土部擁壁を

14 -7. 背面土条件の入力落石条件の次に入力するウインドウですメニューの背面土条件ボタンを押すと表示されますただし基本事項にて土圧を考慮しない設定の場合は表示されませんこのウインドウでは擁壁タイプ ( 盛土部切土部 ) の選択や裏込土の設定等をおこないます擁壁タイプを選択します擁壁の背後に裏込土とは異質の境界面 ( 地山 ) が接近している場合は切土部擁壁をそうでない場合は盛土部擁壁を選択します擁壁背面に土圧を無視できる層がある場合は有りをそうでない場合は無しを選択します擁壁天端から背面土上面までの比高差を入力します背面土が擁壁天端に一致する場合は 0( ゼロ ) となりますすべり面の角度の最小値を指定したい場合に入力します通常は 0( ゼロ ) として下さい 1:n の値から法面傾斜角の値を計算して代入します δ 欄に φ もしくは /3 φ の値を代入します次の地盤条件ウインドウを開きますすべり面の角度 ω を内部摩擦角 φ 以上に規定する場合にチェックしますまたすべり面の指定角 α 1(α) も併せて設定している場合はすべり角 ω の下限値は ωmin=max(α1(α),φ) で表されます落石条件ウインドウに戻ります 14

15 -8. 地盤条件の入力背面土条件の次に入力するウインドウですメニューの地盤条件ボタンを押すと表示されますここでは基礎地盤の土質条件や許容支持力度の設定をおこないます許容支持力を直接入力する場合は直接入力を許容支持力を計算で求める場合は極限支持力から算定を選択します現バージョンでは地盤定数等から算定のみとなります背面土条件ウインドウに戻ります次の計算条件ウインドウを開きます 15

16 -9. 計算条件の設定地盤条件の次に入力するウインドウですメニューの計算条件ボタンを押すと表示されますここでは安定計算の許容値や設定値を計算ケースごとに設定します安定計算条件表の値をダウンロード時の初期値に戻します落石対策便覧では擁壁の水平変位の照査をおこなっていませんがここに値を入力すると水平変位の照査をおこなうことができます照査をしない場合は空欄のままにして下さい安定計算を実行しますただし入力に不備があると中断します地盤条件ウインドウに戻ります 16

17 3. 計算結果一覧表について 3-1. 計算直後に表示される計算結果一覧表 ( 画面表示用 ) 1) 画面の説明計算開始ボタンを押して計算をおこなった直後に表示される計算結果一覧表ですこの一覧表では説明図等は最小限です落石防護擁壁の計算結果一覧表 ( 画面表示用 ) 落石防護柵の計算結果一覧表 ( 画面表示用 ) 17

18 18

19 ) 計算ログの説明計算直後に表示される結果一覧表にエラーが生じ正常に計算できませんでしたと表示された場合に問題箇所に関する計算ログが表示されます下記は正常に計算を終了した場合の計算ログですがエラーが生じた場合にはエラー箇所が表示されます ( ただし予期せぬエラーの場合を除く ) 19

20 3-. ワークシート上の計算結果一覧表 ( 印刷用 ) ワークシート上に生成される計算結果一覧表では図形描画を多用した判り易い様式としています落石防護擁壁の計算結果一覧表 ( ワークシート上 ) 落石防護擁壁の計算結果一覧表 ( ワークシート上 ) 0

21 4. 計算理論 4-1. 土圧計算盛土部擁壁の主働土圧 1) 常時の土圧算定式 ( 地震時以外の土圧算定式 ) 盛土部擁壁に作用する土圧は擁壁工指針 P60 の記述に基づき試行くさび法により算定しますここに盛土部擁壁とは擁壁裏込部の地形に特殊な条件のないごく普通の平坦部の擁壁をいいます試行くさび法はクーロン土圧を図解によって求める方法の一つですべり面の角度を様々に変えて最大土圧を求めるものです最大土圧 P は次式により求まります Ws sin P - cos ここに P: 土圧合力 (KN/m) ω: すべり角 ( ) φ: 背面土の内部摩擦角 ( ) δ: 壁面摩擦角 ( ) α: 壁背面と鉛直面のなす角 ( ) Ws: 土くさび重量 (KN/m) H P δ α β Ws ω 土圧を考慮しない層 Hr なお土くさび重量 Ws は次式により算定します 1/ γ s H Ws sin cos cos cos ここに H: 土圧を考慮する背面土高 (m) β: 背面土の傾斜角 ( ) δ: 壁面摩擦角 ( ) α: 壁背面と鉛直面のなす角 ( ) γs: 背面土の単位重量 (KN/m3) 1

22 ) 地震時の土圧算定式盛土部擁壁に作用する地震時土圧は擁壁工指針 P69 の記述に基づき試行くさび法において土くさびに水平方向の地震時慣性力を作用させる方法を用いますただし地震時の土圧合力の算定式は擁壁工指針には具体的に明記されていませんので地震時土圧の算定式を算定過程と併せて表記すると以下となります盛土部擁壁に作用する地震時土圧の作用力は下図で表されます α β kh Ws Ws k h W H δ Pe P ω φ R θ W ' tan 1 k h 土圧を考慮しない層 Hr ここに P e : 地震時土圧合力 (KN/m) H : 土圧を考慮する背面土高 (m) β : 背面土の傾斜角 ( ) δ : 壁面摩擦角 ( ) α : 壁背面と鉛直面のなす角 ( ) γs : 背面土の単位重量 (KN/m 3 ) ω : すべり角 ( ) φ : 背面土の内部摩擦角 ( ) θ' : 地震合成角 ( ) k h : 設計水平震度 α : 壁背面と鉛直面のなす角 ( ) W : 土くさび重量 (KN/m) R : 不動土塊面に作用する土圧合力 (KN/m) 上図のうち未知数は Pe と R のつですこの未知数を各土圧 ( 作用力 ) の水平成分並びに垂直成分の釣り合い式より求めることができます P e 0 0 ( 水平方向 ) cos R sin W tan 1 式 ( 鉛直方向 ) sin R c o s W 式 P e 1 式より R は下式により表されます R ' sin P co s W tan e 3 式 3 式を式に代入すると下式となります W tan ' sin P e cos P sin cos W 0 e

23 さらに式を変換してゆくと以下となります sin cos cos sin 上式より最終的に Pe は下式により表されます tan ' cos sin sin sin W P e P e sin tan ' cos 0 cos W 0 sin cos tan ' P e W cos sin cos ' cos sin ' W cos cos ' W sin ' cos cos ' 4 式盛土部擁壁の地震時土圧算定式常時等の地震時土圧算定式 P e co s W sin ' φδα co s ' 3

24 4-1-. 切土部擁壁の主働土圧 1) 切土部擁壁に作用する土圧の考え方切土部擁壁に作用する土圧の考え方は擁壁工指針 P66~68 に記述されています切土部擁壁であってもすべり線が裏込土 ( 盛土 ) 内のみを通過する場合は盛土部擁壁と同じ手法で土圧を求めることができますしかしすべり線が背後斜面 ( 地山線 ) に近接したり交わるような場合は背後斜面 ( 地山線 ) の影響を考慮した土圧算定が必要となります主働土圧の算定方法は地山斜面とすべり線の関係により下記種類に区分されます切土部擁壁としての土圧 1 すべり線と背後切土面 ( 地山線 ) が同じ点で発する場合 ( 擁壁工指針 P67 図 -7 に該当する場合 ) 切土部擁壁としての土圧すべり線が背後斜面 ( 地山線 ) に交わりその点から地山線に沿って折れ曲がるような場合 ( 擁壁工指針 P68 図 -8) に該当する場合 ) 4

25 ) 切土部擁壁としての土圧 1 擁壁工指針 P67 図 -7 に該当する場合 (ω=θ) a) 常時の土圧算定式 ( 地震時以外の土圧算定式 ) すべり線が地山線に近接する (ω θ) 場合の主働土圧の算定式は擁壁工指針 P67 の記述に従い盛土部擁壁における土圧式内のすべり線の摩擦角 ( 盛土部擁壁では φ) に地山線における摩擦角 δ を用いた下式により求めることが出来ます主働土圧 :P Ws sin - ' P cos ' β ここに θ: 背後斜面 ( 地山線 ) の傾斜角 ( ) P: 土圧合力 (KN/m) ω: すべり角 ( ) φ: 背面土の内部摩擦角 ( ) δ: 壁面摩擦角 ( ) δ': 地山線のすべり摩擦角 ( ) α: 壁背面と鉛直面のなす角 ( ) Ws: 土くさび重量 (KN/m) H α Ws δ P θ ω ω =θ の場合 δ ' R 背後斜面 ( 地山線 ) すべり線が地山線付近を通る場合土圧は地山の表面状態の影響を受けますこの場合土圧は地山線のすべり摩擦角を考慮した切土部擁壁に作用する土圧として求める必要がありますこのときすべり線における摩擦角 ( 盛土部擁壁では φ) は地山線におけるすべり摩擦角 δ' を用います ( 擁壁工指針 P67) 1/ γ s H Ws sin cos cos cos ここに H : 土圧を考慮する背面土高 (m) β : 背面土の傾斜角 ( ) δ : 壁面摩擦角 ( ) α : 壁背面と鉛直面のなす角 ( ) γs : 背面土の単位重量 (KN/m3) 5

26 b) 地震時の土圧算定式すべり線が地山線に近接する (ω θ) 場合の地震時主働土圧の算定式は ) の 4 式のすべり面の摩擦角 ( 内部摩擦角 )φ を切土面のすべり摩擦角 δ に変えて求めます H α δ P β kh Ws Ws θ ω δ ' R 背後斜面 ( 地山線 ) k h W θ W ' tan 1 k h ω =θ の場合 P e cos W sin δ ' ' δ α ' cos ' ここに P e : 地震時土圧合力 (KN/m) H : 土圧を考慮する背面土高 (m) β : 背面土の傾斜角 ( ) δ : 壁面摩擦角 ( ) α : 壁背面と鉛直面のなす角 ( ) γs : 背面土の単位重量 (KN/m 3 ) ω : すべり角 ( ) φ : 背面土の内部摩擦角 ( ) θ' : 地震合成角 ( ) k h : 設計水平震度 δ' : 切土面のすべり摩擦角 ( ) α : 壁背面と鉛直面のなす角 ( ) W : 土くさび重量 (KN/m) R : 不動土塊面に作用する土圧合力 (KN/m) なお土くさび重量の算定式は常時に準じる 6

27 3) 切土部擁壁としての土圧擁壁工指針 P68 図 -8 に該当する場合 a) 常時の土圧算定式 ( 地震時以外の土圧算定式 ) すべり線が地山線と交わった点から地山線に沿って折れ曲がるようなすべりが生じる場合の主働土圧の算定式は擁壁工指針 P68 の式 (-3) により求めます主働土圧 :P cos tan ' cos W sin S S W P 1 ここに P : 土圧合力 (KN/m) ω : すべり角 ( ) φ : 背面土の内部摩擦角 ( ) δ : 壁面摩擦角 ( ) δ': 地山線のすべり摩擦角 ( ) α : 壁背面と鉛直面のなす角 ( ) θ : 背後斜面 ( 地山線 ) の傾斜角 ( ) WS1,WS: 土くさび重量 (KN/m) H Ws β Z α Ws1 δ ' δ ω P L θ φ R1 すべり線が地山線と交わる場合 R 背後斜面 ( 地山線 ) W W S s L tan H tan tan S1 s Z tan tan Z H tan tan 1 s Z Htan tan 1 tan tan tan 1 式 ) tan tan tan Ltan tan tan 式 3) 式 1) ここに WS1 : すべり線と地山線の交点で分割される土塊領域のうち擁壁側の四角形の土塊重量 (KN/m) WS : すべり線と地山線の交点で分割される土塊領域のうち地山側の三角形の土塊重量 (KN/m) Z : すべり線と地山線の交点における背面土高 ( 盛土高 )(m) H : 土圧を考慮する背面土高 (m) β : 背面土の傾斜角 ( ) δ : 壁面摩擦角 ( ) α : 壁背面と鉛直面のなす角 ( ) γs : 背面土の単位重量 (KN/m3) 注 ) 式 1)~ 式 3) の根拠は次ページ参照のこと 7

28 b) 地震時の土圧算定式下図のような切土部擁壁に作用する地震時土圧は擁壁工指針 P69 の記述に基づき試行くさび法において土くさびに水平方向の地震時慣性力を作用させる方法を用いますただし地震時の土圧合力の算定式は擁壁工指針には具体的に明記されていませんので地震時土圧の算定式を算定過程と併せて表記すると以下となります切土部擁壁に作用する地震時土圧の作用力は下図であらわされます第 1 土塊第土塊 H α δ Pe P kh Ws β Z Ws kh Ws1 X Ws1 ω L θ φ R1 δ ' R 背後斜面 ( 地山線 ) k h W θ W ' tan 1 k h ここに P e : 地震時土圧合力 (KN/m) H : 土圧を考慮する背面土高 (m) β : 背面土の傾斜角 ( ) δ : 壁面摩擦角 ( ) α : 壁背面と鉛直面のなす角 ( ) γs : 背面土の単位重量 (KN/m 3 ) ω : すべり角 ( ) φ : 背面土の内部摩擦角 ( ) θ' : 地震合成角 ( ) k h : 設計水平震度 δ' : 切土面のすべり摩擦角 ( ) α : 壁背面と鉛直面のなす角 ( ) W 1,W : 土くさび重量 (KN/m) R 1,R : 不動土塊面に作用する土圧合力 (KN/m) X : 第土塊部から受ける土圧水平力 (KN/m) ( 擁壁工指針ではすべり摩擦角を考慮しない ) 上図のうち未知数は Pe R 1 R X の 4 項目となりますこの未知数を第 1 土塊および第土塊それぞれについて求めた各土圧 ( 作用力 ) の水平成分並びに垂直成分の釣り合い式より求めます第 1 土塊に関する釣り合い式 0 ( 水平方向 ) cos R sin X W tan ' 1 式 1 P e 0 1 ( 鉛直方向 ) sin R cos W1 式 P e 1 第土塊に関する釣り合い式 0 ( 水平方向 ) X R sin ' W tan ' 3 式 0 ( 鉛直方向 ) R cos ' W 4 式 8

29 まず 3 式と4 式より RとXの値を求めます 4 式を変形すると W R cos ' この R を 3 式に代入すると X は下式により表されます ' tan ' X W tan W 次に式を変形し R1 を求めますこれを 1 式に代入し Pe を求めると下式となります両辺に R 1 W さらに右辺の分母と分子に P e 1 P e sin cos W1 P e sin Pe co s sin 1 co s cos sin sin cos W tan ' W tan ' W tan ' 0 cos W 1 sin W tan W1 cos P e cos を乗じると下式に変形されます W 1 tan ' cos sin W cos tan ' tan ' P e cos cos' ' cos cos ' sin cos W 1 sin W cos ' cos W 1 sin W sin cos ' W tan ' tan ' 0 を乗して変形すると最終的に Pe は下式により表されます ' ' sin cos cos ' cos ' cos -' sin ' cos ' ' sin ' sin ' W 1 sin ' W cos cos ' cos ' 5 式すべり線が地山と交わった点から地山線に沿って折れ曲がるような切土部擁壁の土圧算定式 P e ' cos W 1 sin W cos なお土くさびの重量 (W 1,W ) は常時の項で示した算定式を用いて求めます ' sin ' cos ' 9

30 4) 切土部擁壁としての土圧の土くさび重量 (Ws1 Ws) 算定式の根拠 Ws1 及び Ws の算定式は擁壁工指針には明記されていませんが簡単な幾何計算にて求めることが出来ます土くさび説明図より各算定式の根拠は以下の通りです a)z の算定式 Z H tanα L x tanβ H y tanω tanθ tan ω H tan α L L tanβ H L tanθ - tanω tan θ - tan ω tanω tanβ tanθ tanω H tanα tanβ L tanβ L H L tanθ - tanω tan θ - tan ω tanω tanβ- tanθ tanα tan β 1 Ltanβ tanθ - tanω H 式 3) b)w S1 の算定式 1 A Z Htanα tanβ 1 L x Htanα tanβ 1 tanα 1 H 1 1 tanω tanθ tanω 1 Z Htanα tan β 1 L L Htanα tan β 1 H tan α L tan θ H tanθ - tanω Z Htanα tan β 1 tanα tanα tan β 1 W W S1 γs A 1 s L tan H tan tan S1 s Z H tan tan 1 tan tan tan 1 式 1) c)w S の算定式 A W W 1 Z Z tanθ tanβ tanθ - tanβ S γs S A Z s Z tan tan 式 ) H (1+tanα tanβ ) H α Htanα β (A1) ω L Z x θ (A) y Z/(tanθ -tanβ ) 土くさび説明図 30

31 4-. 許容支持力の計算許容支持力の算定法支持地盤の許容支持力度 (qa) は道路橋示方書同解説 Ⅳ 下部構造編 10.3(P69~ 78) に基づき基礎地盤の土質定数から求めた極限支持力度 (qu) を安全率 (F) で除して求めます (qa=qu/f) 許容支持力度 (qa) は支持力照査をおこなう全ケースにて算定が可能です下記は常時における許容支持力度 (qa) の算定例です許容支持力の計算例 ( 常時 ) 常時における支持地盤の許容支持力 (qa) を下式より求める qa = qu / F ここに qu: 極限支持力度 (KN/ m ) = 340.0/3.00 F: 安全率 ( 常時 ) = (KN/ m ) ここに 1 q u c N c S c q N q S q 1 B e N r S r = / = (KN/ m ) ここに Q u : 荷重の偏心傾斜等を考慮した地盤の極限支持力 (KN) B e : 荷重の偏心を考慮した基礎の有効載荷幅 (m) B e = B -e = = (m) κ : 根入れ効果に対する割増係数 κ = Df'/Be = /1.966 = Df' : 支持地盤への根入れ深さ (m) Df' = 0.10 (m) Df : 基礎の有効根入れ深さ (m) Df = 0.30 (m) γ 1 : 支持地盤の単位重量 (KN/m 3 ) γ 1 = (KN/m 3 ) γ : 根入れ地盤の単位重量 (KN/m 3 ) γ = 0.00 (KN/m 3 ) q : 上載荷重 (KN/ m ) q = Df' γ 1 +(Df-Df') γ = ( ) 0.00 = (KN/ m ) c : 地盤の粘着力 c = 5.00 (KN/ m ) α β : 形状係数 α = 1.0 β = 1.0 ( 帯状 ) 31

32 Sc Sq Sr : 支持力係数の寸法効果に関する補正係数 Sc = (C * ) λ = (1.000)^(-1/3) = ここに C * =c/c 0 = c/10 = 5.00/10 = = Sq = (q * ) v = (1.000)^(-1/3) = ただし 1 C * 10 ここに q * =q/q 0 = q/10 = 5.900/10 = = ただし 1 q * 10 Sr = (B * ) u = (1.966)^(-1/3) = ここに B * =Be/B 0 =Be/1.0 = 1.966/1.0 = = ただし 1 B * Nc Nr Nq : 荷重傾斜を考慮した支持力係数 tanθ = H/ V = / = 0.17 φ = ( ) 道路橋示方書同解説 Ⅳ 編 P74~75 の図 - 解 ~ より Nc = 3.90 Nq = Nr =

33 33

4--. 支持力係数について支持力係数 Nc,Nr,Nq の値は基本的には道路橋示方書の図 - 解 10.3.

34 4--. 支持力係数について支持力係数 Nc,Nr,Nq の値は基本的には道路橋示方書の図 - 解 ~ の支持力係数グラフからの読み取りを重視した設定法を用いています内部摩擦角 φ や tanθ が中間の場合は補間法にて値を求めていますなお支持力係数 Nc,Nq については駒田式などからある程度算定することもできますが示方書のグラフの値と微妙に ( 場合によっては大きく ) 合わない場合もあるためグラフからの読み取りを主としています付加支持力に関する Nr については基本的に解析的に求めることが困難であるためこれもグラフからの読み取りを主としていますまた現バージョンでは Nq について領域 Ⅱ に入った場合は支持力係数 Nq=0 としていますこの領域 Ⅱ に入った場合は下記の画面が表示され Nq 値を手動設定するよう促されます画面に従い変更欄に Nq 値を入力し変更を確定のボタンを押して下さいなおこの変更画面は他の支持力係数についても同様に値を変更 ( 調整 ) することが可能です Nq が領域 Ⅱ に入った場合自動計算では Nq=0 となりますその場合変更欄に直接値を入力してください変更値を確定するにはこのボタンを押して下さい 34

35 4-3. 落石時の計算について落石時の計算は防護柵に衝突する場合と擁壁に衝突する場合について計算可能です前者は落石防護擁壁 ( 柵併用 ) もしくは落石防護柵基礎の場合後者は落石防護擁壁 ( 柵併用もしくは壁単独 ) の場合に適用されます落石時の計算理論は落石対策便覧の P146~174 に詳しく記述されていますなお擁壁に落石が衝突した場合の安定検討 ( 本ツールでは落石時としています ) をおこなう際には落石対策便覧では背面が鉛直の場合のみに対して定式化されていることを考慮の上擁壁形状を設定するよう留意して下さいただし垂直でない場合でも計算は可能です ( 本ツールでは落石時の検討をおこなう設定でしかも擁壁背面の勾配が垂直でない場合は擁壁条件ウインドウ内に垂直でない旨の注記が表示されます ) 35

Rockwalloutput3.xdw

Rockwalloutput3.xdw CIVIL WORKS . 基本条件 -. 一般事項データ名 : sampledata タイトル : 落石防護擁壁 (H4.00m 切土部擁壁地震時あり) -. 落石防護工の種別落石防護擁壁 ( 柵併用 ) -. 照査対象と計算ケース照査対象計算ケース落石防護柵落石時 ( 柵衝突時 ) 及び柵根入れ部落石防護擁壁常時堆積時地震時落石時 ( 柵衝突時 ) 落石時 ( 壁衝突時 )

土木設計システム 落石防護擁壁 落石防護柵の設計 Rockwall マニュアル ver 1.10 CIVIL WORKS

土木設計システム落石防護擁壁落石防護柵の設計 Rockwall マニュアル ver 1.10 CIVIL WORKS