U 型 側 溝 ( 底 版 検 討 有 り)の 構 造 計 算 ここでのU 型 側 溝 の 構 造 計 算 は 側 壁 と 底 版 の 検 討 を 行 う 一 般 的 に 底 版 中 央 部 上 面 に 引 張 り 応 力 が 作 用 することは 考 えにくいことから 底 版 の 検 討 は 両 端 部 しか 行 わない 底 版 両 端 部 の 応 力 は 側 壁 下 端 部 の 応 力 と 同 じと 考 えれば 底 版 の 部 材 厚 と 鉄 筋 の 被 りが 側 壁 と 同 じ であれば 断 面 計 算 の 結 果 も 同 じとなる その 場 合 は 底 版 の 検 討 は 必 要 ない しかし 底 版 の 厚 さが 側 壁 より 薄 い 場 合 あるいは 鉄 筋 の 被 りが 厚 く 部 材 の 有 効 高 さが 薄 くなる 場 合 は 検 討 しておかなければ ならない 底 版 中 央 部 の 応 力 は 側 壁 の 荷 重 や 側 壁 に 車 輪 荷 重 上 屋 等 の 荷 重 を 底 版 幅 で 除 して 等 分 布 の 地 盤 反 力 が 作 用 すると 仮 定 して 算 出 する 単 純 梁 のモーメントは M = 1 / 8 * w * L^2 より 求 まり その 値 から 側 壁 下 端 部 のモーメントを 控 除 することから 底 版 幅 が 大 きいこと 側 壁 からの 荷 重 が 大 きく モーメ ントが 小 さい 等 の 条 件 が 重 なると 底 版 中 央 部 上 面 にモーメントが 発 生 する 以 上 より このプログラムでは 側 壁 下 端 底 版 両 端 部 中 央 部 の 検 討 を 行 う 中 央 部 に 応 力 が 発 生 しな いことが 分 かっていても 確 認 の 意 味 で 利 用 されることをお 勧 めします 1.プログラムの 概 略 的 な 内 容 1) U 型 側 溝 の 縦 壁 底 版 の 構 造 計 算 2) 縦 壁 下 端 底 版 隅 角 部 下 面 と 中 央 部 上 面 の 鉄 筋 量 の 計 算 2. 設 計 の 概 略 的 な 条 件 1) 常 時 水 位 無 し 2) 土 圧 は 静 止 土 圧 係 数 を 使 用 3) 直 接 基 礎 4) 壁 の 断 面 力 の 算 出 は 底 版 に 固 定 された 片 持 ち 梁 として 解 く 5) 底 版 については 壁 の 下 端 に 発 生 する 曲 げモーメントにて 底 版 両 端 部 下 面 の 断 面 計 算 を 行 う 底 版 中 央 部 上 面 についての 曲 げモーメント 算 出 は 側 壁 の 荷 重 を 底 版 幅 で 除 して 等 分 布 荷 重 の 地 盤 反 力 が 作 用 するとして 単 純 梁 計 算 の 計 算 値 より 側 壁 からのモーメントを 控 除 した モーメント 値 を 用 いて 算 出 する 6) 単 位 はSI 単 位 を 使 用 3. 設 計 計 算 書 の 内 容 U 型 側 溝 ( 底 版 検 討 有 り)の 構 造 計 算 書 は 以 下 の 項 目 順 序 となっています 1) 設 計 条 件 2) 側 壁 検 討 のための 荷 重 計 算 3) 側 壁 の 応 力 度 計 算 4) 側 壁 の 断 面 計 算 5) 底 版 検 討 のための 地 盤 反 力 の 算 出 6) 底 版 の 応 力 度 計 算 7) 配 筋 要 領 図 (CADにて 別 途 作 成 )
4. 作 業 手 順 1) シート データ 入 力 にて 設 計 条 件 構 造 物 形 状 等 データの 入 力 2) シート 断 面 計 算 にて 鉄 筋 径 単 位 m 当 たり 鉄 筋 本 数 のデータ 入 力 3) 形 状 寸 法 図 荷 重 図 配 筋 要 領 図 をCADにて 別 途 に 作 図 し シート 計 算 書 作 成 に 貼 付 4) シート 計 算 書 作 成 を 印 刷 5.デ-タの 入 力 方 法 このU 型 側 溝 構 造 計 算 のプログラムで 入 力 するデータは 以 下 の 通 りです なお 着 色 部 の 数 値 は 手 で 入 力 します (シート データ 入 力 ) 1) 計 算 書 のタイトル 2) U 型 側 溝 の 構 造 寸 法 3) 単 体 積 重 量 過 載 荷 重 等 設 計 の 条 件 4) コンクリート 鉄 筋 の 許 容 値 等 また 鉄 筋 の 被 り (シート 断 面 計 算 ) 5) 鉄 筋 径 単 位 m 当 たり 鉄 筋 本 数 が 鉄 筋 材 料 の 許 容 値 内 に 収 まるよう 入 力 6.CADによる 作 図 プログラムに 添 付 してある 形 状 寸 法 図 荷 重 図 配 筋 要 領 図 はプログラムとリンクしていません 別 途 CADにて 作 図 し シート 計 算 書 作 成 に 貼 付 して 下 さい プログラムに 添 付 してある 図 のCADデーターを プログラムと 同 じフォルダーに 入 れています 添 付 したCADは 以 下 のもので 元 のCADは ( 株 )ビッグバン BV-CAD を 使 用 して 作 成 しました BV-CAD(ver.3) ( 株 )ビッグバン AutoCAD2000 AutoCAD.CC JW CAD SXFファイル(SFC) 7.シート 計 算 書 作 成 の 説 明 計 算 書 の 印 刷 枠 は 表 示 メニュー 改 ページプレビュー にて 表 示 できます 印 刷 枠 より 外 に 以 下 のコメントがあります 参 考 にして 下 さい 入 力 データより : 入 力 したデータを 読 み 取 ります 先 計 算 結 果 より : 計 算 書 内 で 計 算 された 値 を 読 み 取 ります 自 動 計 算 : 数 値 の 中 に 計 算 式 が 組 み 込 まれてあり 自 動 計 算 します 自 動 条 件 判 定 : 計 算 書 枠 外 にある 変 数 から 条 件 判 定 をし 読 み 込 みます 条 件 用 変 数 : 条 件 判 定 用 の 数 値 です ( 文 字 変 数 もあります) CADにて 作 図 :CADで 別 途 作 図 して 下 さい プログラムとは 別 に 作 成 します ( 構 造 図 等 の 図 面 は データとリンクはしていません ) 無 筋 構 造 であれば 削 除 : 赤 の 文 字 は 特 に 注 意 してください
8. 計 算 書 枚 数 10 枚 ( 目 次 1 枚 込 み) 別 にシート 断 面 計 算 に 断 面 計 算 書 が 側 壁 と 底 版 で2 枚 あります 参 考 に 付 けていただいてもよ ろしいでしょう 9.その 他 プログラムの 使 用 法 について 画 面 上 で シート データ 入 力 ) と シート 断 面 計 算 ( 入 力 と 印 刷 ) をExcelの 画 面 上 に 並 べてデータの 入 力 をすると 計 算 結 果 を 見 て 入 力 値 を 変 えながら 検 討 が 出 来 ます 画 面 上 での 並 べ 方 は メニューの ウィンドウ 新 しいウィンドウを 開 く で 同 じデータが 開 きますから その 後 メニューの ウィンドウ 整 列 並 べて 表 示 とします それからその 2 画 面 別 々に シート データ 入 力 ) と シート 断 面 計 算 ( 入 力 と 印 刷 ) を 開 きます 10. 印 刷 方 法 について 印 刷 の 際 計 算 書 の 順 番 は 別 フォルダー 計 算 書 のPDF&DW の 中 に 以 下 の2つのファイル が 入 っていますので 参 考 にしてください 1 PDFファイル 使 用 説 明 データ 入 力 断 面 計 算 計 算 書 作 成 の 全 てのシートが 順 番 に 入 っています 2 DWファイル DocuWorks ファイルです 計 算 書 作 成 と 断 面 計 算 を 提 出 できる 形 に 順 番 に 並 べています 成 果 品 提 出 の 際 は 参 考 にしてください
データ 入 力 表 計 算 書 タイトル U 型 水 路 の 検 討 構 造 寸 法 水 路 内 形 水 路 内 高 さ H = 2.000 m 水 路 内 幅 W = 5.000 m 部 材 厚 さ 側 壁 Tw = 0.400 m 底 版 Ts = 0.400 m 奥 行 き 長 B = 1.000 m Tw W Tw qkn/m2 T s H 設 計 条 件 単 位 体 積 重 量 コンクリート( 鉄 筋 ) γc = 24.50 kn/m3 土 ( 湿 潤 状 態 ) γs = 19.00 kn/m3 活 荷 重 自 動 車 荷 重 Pvl = 10.00 kn/m2 群 集 荷 重 q = 3.50 kn/m2 静 止 土 圧 係 数 K0 = 0.5 断 面 計 算 被 り 縦 壁 d = 10.00 cm 底 版 ( 上 面 ) d = 11.00 cm 底 版 ( 下 面 ) d = 11.00 cm コンクリート 設 計 基 準 強 度 σck = 24 N/mm2 許 容 応 力 度 常 時 ( 圧 縮 ) σca = 8.0 N/mm2 ( 引 張 ) σsa = 160 N/mm2 ( 剪 断 ) τa = 0.39 N/mm2
U 型 水 路 の 検 討 目 次 1. 設 計 条 件 ----------------- 2. 形 状 寸 法 図 ---------------- 3. 荷 重 の 組 み 合 わせ ------------- 4. 側 壁 の 検 討 ---------------- 4.1 荷 重 ----------------- 1) 土 圧 係 数 ------------- 2) 活 荷 重 -------------- 3) 土 圧 --------------- 4.2 荷 重 の 集 計 と 応 力 度 ---------- 4.3 断 面 計 算 --------------- 5. 底 版 の 検 討 ---------------- 5.1 地 盤 反 力 --------------- 5.2 部 材 応 力 --------------- 5.3 断 面 計 算 --------------- 6. 配 筋 要 領 図 ----------------
1. 設 計 条 件 U 型 水 路 の 設 計 に 使 用 する 設 計 条 件 は 以 下 のとおりである 1) 材 料 の 単 位 体 積 重 量 コンクリート ( 鉄 筋 ) γc = 24.50 kn/m3 裏 込 土 ( 湿 潤 状 態 ) γs = 19.00 kn/m3 3) 静 止 土 圧 係 数 常 時 静 止 土 圧 係 数 K0 = 0.50 4) 活 荷 重 常 時 自 動 車 荷 重 Pvl = 10.00 kn/m2 群 集 荷 重 q = 3.50 kn/m2 5) 鉄 筋 の 被 り 縦 壁 10.0 cm 底 版 ( 上 面 ) 11.0 cm 底 版 ( 下 面 ) 11.0 cm 6)コンクリート 設 計 基 準 強 度 σck = 24.0 N/mm2 7) 許 容 応 力 度 圧 縮 σca = 8.0 N/mm2 引 張 り σsa = 160 N/mm2 剪 断 τa = 0.39 N/mm2 準 拠 示 方 書 及 び 参 考 文 献 土 木 構 造 物 標 準 設 計 第 2 巻 の 手 引 き( 擁 壁 類 ) 道 路 土 工 擁 壁 工 指 針 道 路 橋 示 方 書 同 解 説 ( 下 部 構 造 編 ) 全 日 本 建 設 技 術 協 会 日 本 道 路 協 会 日 本 道 路 協 会
2. 形 状 寸 法 図 400 5800 5000 400 q=10.0kn/m2 CADにて 作 図 400 2000 2400 3. 荷 重 の 組 合 せ 1) 縦 壁 の 計 算 時 常 時 荷 重 組 合 せ 活 荷 重 による 水 平 力 土 圧 による 水 平 力 2) 底 版 の 計 算 時 常 時 荷 重 組 合 せ 縦 壁 自 重 による 鉛 直 荷 重
4. 側 壁 の 検 討 底 版 で 固 定 された 片 持 梁 として 解 く 常 時 q=10.0kn/m2 CADにて 作 図 2200 ( 活 荷 重 )( 土 圧 ) P P2 4.1 荷 重 1) 土 圧 係 数 常 時 静 止 土 圧 係 数 K0 = 0.50 2) 活 荷 重 常 時 自 動 車 荷 重 q1 = 10.00 kn/m2 群 集 荷 重 q2 = 3.50 kn/m2 土 圧 作 用 深 さ H = 2.000 m 活 荷 重 の 合 計 q = 10.00 + 3.50 = 13.50 kn/m2 活 荷 重 水 平 力 qh = q * H * K0 * B = 13.5 * 2.000 * 0.50 * 1.000 = 13.500 kn 作 用 点 ( 鉛 直 距 離 ) Y = 1 / 2 * 2.000 = 1.000 m
3) 土 圧 裏 込 土 の 単 位 体 積 重 量 ( 湿 潤 ) γs = 19.0 kn/m3 大 気 中 土 層 厚 H1 = 2.000 m 縦 壁 下 端 位 置 における 土 圧 強 度 p1 = γs * Ka * H1 * B = 19.00 * 0.50 * 2.000 * 1.000 = 19.000 kn/m p(kn/m) H(m) H(kN) y(m) Hy(kN m) 大 気 中 19.000 * 2.000 / 2 19.000 0.667 12.673 Σ 19.000 12.673 土 圧 水 平 力 H = 19.000 kn 作 用 点 鉛 直 距 離 y= ΣHy / ΣH = 0.667 m 4.2 荷 重 の 集 計 と 応 力 度 ( 水 平 方 向 ) 水 平 力 作 用 高 モーメント H(kN) Y(m) HY(kN m) 活 荷 重 による 水 平 力 13.500 1.000 13.500 裏 込 土 による 土 圧 19.000 0.667 12.673 合 計 32.500 26.173 曲 げモーメント M = 26.173 kn m
4.3 断 面 計 算 応 力 曲 げモーメント M = 26.173 kn m せん 断 力 S = 32.500 kn 断 面 寸 法 部 材 幅 B = 100 cm 部 材 高 H = 40 cm 有 効 高 D = 30 cm かぶり D' = 10 cm 鉄 筋 量 D 16 4.00 本 = 7.94 cm2 断 面 計 算 圧 縮 応 力 度 σc = 2.6 N/mm2 (σca = 8.0 N/mm2) 引 張 応 力 度 σs = 119.6 N/mm2 (σsa = 160 N/mm2) せん 断 力 応 力 度 τ = 0.11 N/mm2 (τa = 0.39 N/mm2)
4.4 断 面 計 算 項 目 記 号 単 位 縦 壁 曲 げモーメント M kn m 26.173 せん 断 力 S t 32.500 有 効 幅 B cm 100.0 全 高 H cm 40.0 引 張 鉄 筋 被 り d cm 10.0 鉄 筋 径 * 本 数 As mm 本 D 16 4 鉄 筋 断 面 積 cm2 7.944 鉄 筋 比 P 0.00 実 応 力 度 ( 圧 縮 ) σc N/mm2 OK 2.6 ( 引 張 ) σs N/mm2 OK 119.6 ( 剪 断 ) τ N/mm2 OK 0.11 許 容 応 力 度 ( 圧 縮 ) σca N/mm2 8.0 ( 引 張 ) σsa N/mm2 160.0 ( 剪 断 ) τa N/mm2 0.39
5. 底 版 の 検 討 底 版 両 端 底 版 の 両 端 の 検 討 を 行 う 際 は 両 端 が 側 壁 に 固 定 された 梁 として 解 き 側 壁 下 端 に 発 生 したモー メントにより 底 版 両 端 部 下 面 の 断 面 計 算 を 行 う 底 版 中 央 部 底 版 中 央 部 の 検 討 は 側 壁 の 荷 重 を 底 版 幅 で 除 した 地 盤 反 力 により 等 分 布 荷 重 が 作 用 すると 考 え る その 荷 重 により 両 端 単 純 梁 と 考 えて 底 版 中 央 部 のモーメントを 算 出 そのモーメントより 側 壁 下 端 のモーメントを 差 し 引 き その 値 にて 底 版 中 央 部 上 面 の 断 面 計 算 を 行 う 5.1 地 盤 反 力 側 壁 を 軸 線 に 置 き 換 えた 高 さ H = 2.000 m 底 版 を 軸 線 に 置 き 換 えた 幅 B = 5.400 m 側 壁 w= 2.000 * 0.400 * 24.5 * 1.000 * 2 = 39.2 kn 荷 重 合 計 = 39.2 kn 従 って 底 版 に 作 用 する 反 力 度 は w= 39.2 / 5.400 = 7.259 kn/m2 5.2 部 材 応 力 1)モーメント 端 部 側 壁 によるモーメント M= 26.173 kn m 中 央 部 M= 1 / 8 * 7.259 * 5.400 ^ 2-26.173 = 0.286 kn m 中 央 部 モーメントが 正 の 値 であることより 引 張 りが 底 版 上 面 に 作 用 する 従 って 底 版 中 央 部 上 面 の 断 面 計 算 を 行 う 2)せん 断 力 S= 1 / 2 * 7.259 * 5.400 = 19.599 kn
5.3 断 面 計 算 1) 底 版 両 端 応 力 曲 げモーメント M = 26.173 kn m せん 断 力 S = 19.599 kn 断 面 寸 法 部 材 幅 B = 100.00 cm 部 材 高 H = 40.00 cm 有 効 高 D = 29.00 cm かぶり D' = 11.00 cm 鉄 筋 量 D 16 4.00 本 = 7.94 cm2 断 面 計 算 圧 縮 応 力 度 σc = 2.7 N/mm2 (σca = 8.0 N/mm2) 引 張 応 力 度 σs = 123.9 N/mm2 (σsa = 160 N/mm2) せん 断 力 応 力 度 τ = 0.07 N/mm2 (τa = 0.39 N/mm2)
2) 底 版 中 央 部 応 力 曲 げモーメント M = 0.286 kn m 中 央 部 モーメントが 正 の 値 であることより 引 張 りが 底 版 上 面 に 作 用 する 断 面 寸 法 部 材 幅 B = 100.00 cm 部 材 高 H = 40.00 cm 有 効 高 D = 29.00 cm かぶり D' = 11.00 cm 鉄 筋 量 D 13 4.00 本 = 5.07 cm2 断 面 計 算 圧 縮 応 力 度 σc = 0.04 N/mm2 (σca = 8.0 N/mm2) 引 張 応 力 度 σs = 2.09 N/mm2 (σsa = 160 N/mm2)
5.4 断 面 計 算 項 目 記 号 単 位 底 版 両 端 底 版 中 央 曲 げモーメント M kn m 26.173 0.286 せん 断 力 S t 19.599 有 効 幅 B cm 100.0 100.0 全 高 H cm 40.0 40.0 引 張 鉄 筋 被 り d cm 11.0 11.0 鉄 筋 径 * 本 数 As mm 本 D 16 4 D 13 4 鉄 筋 断 面 積 cm2 7.944 5.068 鉄 筋 比 P 0.00 0.00 実 応 力 度 ( 圧 縮 ) σc N/mm2 OK 2.7 OK 0.0 ( 引 張 ) σs N/mm2 OK 123.9 OK 2.1 ( 剪 断 ) τ N/mm2 OK 0.07 許 容 応 力 度 ( 圧 縮 ) σca N/mm2 8.0 8.0 ( 引 張 ) σsa N/mm2 160.0 160.0 ( 剪 断 ) τa N/mm2 0.39
6. 配 筋 要 領 図 D16 CADにて 作 図 D16 D13 D13 D13 側 壁 の 外 側 主 鉄 筋 径 は D 16 ピッチは @ 250 とする 底 版 下 面 の 主 鉄 筋 径 は D 16 ピッチは @ 250 とする 底 版 上 面 の 主 鉄 筋 径 は D 13 ピッチは @ 250 とする 鉄 筋 被 りは 底 版 下 面 を 110 mm 底 版 上 面 を 110 mm とし その 他 については 100 mm とする