提出番号 No.IT1815 提出先御中 ハンドホール 1800 1800 1500 - 強度計算書 - 国土交通省大臣官房官庁営繕部監修平成 5 年度版 電気設備工事監理指針 より 受領印欄 提出平成年月日 株式会社インテック 1
1. 設計条件奥行き ( 短辺方向 ) X 1800 mm 横幅 Y 1800 mm 側壁高 Z 1500 mm 部材厚 床版 t 1 180 mm 底版 t 150 mm 側壁 t 3 10 mm 嵩上げ高 h 100 mm 蓋 ( 開口部 ) の直径 D 600 mm 蓋 ( コンクリートリング ) の外径 D 1 860 mm 蓋の重量 W 4 1.75 kn 一輪荷重 T W 50 kn 衝撃係数 i 0.4 埋戻土の単位体積重量 γ s 19 kn/m 3 鉄筋コンクリートの単位体積重量 γ c 5 kn/m 3 土圧係数 Ka 0.5 コンクリートの設計基準強度 F c 30 N/mm コンクリートの許容圧縮応力度 σ ca 10 N/mm (1/3Fc) 鉄筋の許容引張応力度 σ sa 180 N/mm コンクリートの許容せん断応力度 τ a 1 N/mm 鉄筋とコンクリートの弾性係数比 n 15 鋼材弾性係数 (Es.1 10 5 N/mm ) コンクリート弾性係数 (Ec1.4 10 4 N/mm )
床 版 側 壁 1- 本体重量の計算 底 版 18.77 15.606 kn Lx Ly t 1 γ c 床版 :W 1 -(πd /4 t 1 γ c ) 1.7 17.455 kn 埋戻し土 :Wo Lx Ly h γ s -(πd 1 /4 h γ s ) 7.907 1.103 6.804 kn Lx Ly t γ c 底版 :W 側壁 :W 3 (Lx Ly-X Y) Z γ c 34.560 kn 蓋重量 :W 4 1.75 kn 3
1) 後輪 1 輪荷重 T W は 道路橋示方書 同解説. 荷重.. 活荷重に 道路構造令第 35 条の規定を受け 設計自動車荷重をT-5とし これに大型の自動車の交通状況を勘案して活荷重を定めたものである とあり また 道路構造令の解説と運用 の表 1-8 車両の諸元に関する基準 ( 車両制限令 ( 昭和 36 年 7 月 17 日政令第 65 号最終改正平成 16 年 1 月 8 日政令第 387 号 )) より 重量輪荷重は5t 以下 より 50kNとします ) 土圧係数 Kaは 道路示方書 同解説. 荷重..6 土圧に 静止土圧係数は土質や締固めの方法によって異なり0.4~0.7 程度であると言われているが 通常の砂質土や粘性土 (LL<50) に対しては 0.5 程度と考えておくのが望ましい より0.5としました. 床版の計算 床版の検討は 床版の開口部の中心を自由端とした等分布荷重を受ける3 辺固定 1 辺自由版として曲げ強度の検討を行う モーメントの算出は 土木学会構造力学公式集 10.6(n) の等分布荷重を受ける 3 辺固定 1 辺自由版のたわみ及びモーメントを使用します ( 表 -1) b 1.5 a 1.8 係数 b a 0.844 0.9を採用 A 部 ( 中央部 )β 1 0.045 (x0,yb) t 1 C 部 B 部 A 部 t 3 b a (x 方向曲げモーメント係数 ) B 部 ( 端部 ) β 3 0.0836 (xa/,yb) (x 方向曲げモーメント係数 ) C 部 ( 端部 ) β 5 0.053 (x0,yb) (y 方向曲げモーメント係数 ) 4
表 -1 b/a 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.5 1.50 等分布荷重を受ける 3 辺固定 1 辺自由板の曲げモーメントの係数 A 部 ( 中央部 ) B 部 ( 端部 ) C 部 ( 端部 ) (x0,yb) (xa/,yb) (x0,y0) 係数 β 1 係数 β 3 係数 β 5 0.0336-0.0745-0.0554 0.0371-0.078-0.0545 0.0401-0.081-0.0535 0.045-0.0836-0.053 0.0444-0.0853-0.0510 0.0467-0.0867-0.0470 0.0454-0.084-0.0418-1 荷重の計算 床版にかかる荷重は 鉛直荷重が床版上に等分布荷重としてかかるとして計算する 鉛直荷重 V f T W (1+i) V f 50 (1+ 0.4 ) 70 kn 床版にかかる鉛直荷重による等分布荷重 W U1 V f X Y 70 1.800 1.800 1.605 kn/ m 床版にかかる等分布荷重 W U Wo+W 1 +W 4 Lx Ly 5.534.040.040 6.136 kn/ m ここで 埋戻し土 :Wo 床版 :W 1 蓋重量 :W 4 床版にかかる等分布荷重の合計 W U W U1 +W U 7.741 kn/ m 5
- 曲げモーメントの計算 A 部 ( 中央部 ) 曲げモーメント M U1 β 1 W U a 3.8 kn m B 部 ( 端部 ) 曲げモーメント M U β 3 W U a 7.514 kn m C 部 ( 端部 ) 曲げモーメント M U3 β 5 W U a 4.701 kn m -3 せん断力の計算 B 部 ( 端部 ) せん断力 S U1 W U a 4.967 kn/m C 部 ( 端部 ) せん断力 S U W U b 1.083 kn/m 6
-4 応力度の計算 M U M b ここで bはb 1 b に示し Mは上記計算値 M U1 M U の各種となる よってM U はA 部 B 部の各種となる 床版におけるX 方向計算幅 b 1 a 180 cm 床版におけるY 方向計算幅 b b 15 cm 蓋の部分の押し抜きせん断荷重 M U V f 70 kn 各部における鉄筋比 M U A s b d ここで b は b 1 b に示し A s は各部における鉄筋量となり d は各部における有効高とする 中立軸比 K n p+(n p) -n p ここで コンクリートと鉄筋の弾性係数比 n15 7
応力中心距離 : j 1-K/3 コンクリート圧縮応力度 : σ c M U K j b d 鉄筋の引張応力度 : σ s M U A s j d コンクリートせん断応力度 : 押し抜きせん断応力 τ S U π D 1 d 表 -3 床版の応力度計算結果 項目 b 1 又はb cm A 部 ( 中央部 ) 15 B 部 ( 端部 ) 15 C 部 ( 端部 ) 180 d 鉄筋径断面積 cm D cm 9 16 1.986 9 16 1.986 9 16 1.986 本数 A s cm M U1~3 kn cm 7 13.90 38 7 13.90 751.4 8 15.888 470.1 M U kn cm 580.6 114.1 846. S U1~3 kn S U kn PA s /(b d) K 70 0.01016 0.4 4.967 37.95 0.01016 0.4 1.083 37.949 0.009807 0.415 j1-k/3 σ c N/mm 判定 :σ ca 10N/mm σ s N/mm 判定 :σ sa 180N/mm τ N/mm 判定 :τ a 1N/mm 0.86.61 53.96 0.03 押し抜きせん断応力 0.86 5.14 106.14 0.86 3.4 68.65 8
3. 底版の計算底版の検討は 等分布荷重を受ける周辺固定として計算を行います 3-1 荷重の計算底版にかかる荷重は 自重及び床版上の埋戻し土及び垂直荷重を考える 本体による自重 ΣW Wo+W 1 +W +W 3 +W 4 ここで埋戻し土 :Wo 床版 :W 1 75.700 kn 底版 :W 側壁 :W 3 蓋重量 :W 4 鉛直荷重 V f T W (1+i) 70.00 kn 底版にかかる等分布荷重 W L ΣW+V f Lx Ly 75.700 + 70.00 35.011.040.040 kn/ m 3- 曲げモーメントの計算 矩形底版の短辺分担荷重 矩形底版の短辺長さ Lx 矩形底版の長辺長さ Ly 1.8 m 1.8 m W X W L Ly 4 Lx 4 +Ly 4 17.506 kn/ m 短辺側端部曲げモーメント M es Wx Lx 1 4.77 kn m 短辺側中央部曲げモーメント M cs Wx Lx 3.151 kn m 18 9
長辺側端部曲げモーメント M el W L Lx 4 4.76 kn m 長辺側中央部曲げモーメント M cl W L Lx 36 3.151 kn m 3-3 せん断力の計算 短辺側端部せん断力 S L1 W L Ly 31.51 kn/m 長辺側端部せん断力 S L W L Lx 31.51 kn/m 10
3-4 応力度の計算 M h M b ここで bはb 3 b 4 に示し Mは上記計算値 M es M cs M el M cl の各種となる よってM h は長辺 ( 短辺方向 ) 端部 中央部 短辺 ( 長辺方向 ) 端部 中央部の各種となる 底版の計算幅長辺 ( 短辺方向 ) 側 b 3 180 cm 底版の計算幅短辺 ( 長辺方向 ) 側 b 4 180 cm 各部における鉄筋比 P A s b d ここで b は b 3 b 4 に示し A s は各部における鉄筋量となり d は各部における有効高とする 中立軸比 K n p+(n p) -n p ここで コンクリートと鉄筋の弾性係数比 n15 応力中心距離 : j 1-K/3 コンクリート圧縮応力度 : σ c M h K j b d 鉄筋の引張応力度 : σ s M h A s j d 11
表 3-3 底版の応力度計算結果 項目 長辺 ( 短辺方向 ) 短辺 ( 長辺方向 ) 端部中央部端部中央部 b 3 又はb 4 cm 180 180 180 180 d cm 8 8 8 8 鉄筋径 D 16 16 16 16 断面積 cm 1.986 1.986 1.986 1.986 本数 A s cm M es~cl kn cm M h kn cm S L1,S L kn S kn PA s /(b d) K j1-k/3 σ c N/mm 判定 :σ ca 10N/mm σ s N/mm 判定 :σ sa 180N/mm 6 6 6 6 11.916 11.916 11.916 11.916 47.7 315.1 47.6 315.1 850.9 567. 850.7 567. 31.51-31.51-56.718-56.718-0.00875 0.00875 0.00875 0.00875 0.389 0.389 0.389 0.389 0.87 0.87 0.87 0.87 4.37.91 4.36.91 10.6 68.39 10.57 68.39 1
4. 側壁の計算 側壁の検討は 水平荷重を受けるボックスラーメンとして計算を行います 4-1 荷重の計算水平荷重 H f は 次の計算になります H f H 1 +H ここで H 1 : 土による水平土圧 H : 後輪荷重による水平土圧 H 1 Ka γ s h' h'h+t 1 +Z/ a0cm b50cm P P H Ka T W (1+i) (a+ h') (b+ h') 水平荷重は下図の様に深さ h' によって検討します a b h t1 Z t 輪荷重による水平土圧 表 4-1 水平荷重土による水平土圧 Z h' H 1 H 1.5 1.03 9.785 6.05 H f 15.835 最大水平荷重 H f 15.835 kn/ m 13
4- 水平ボックスラーメンの計算 4--1 側壁 Z の計算 (1) 形状寸法 x y H f 1.9 m 1.9 m 15.835 kn/ m () 係数及び荷重項の計算 断面 次モーメント b 0 : 板の単位幅 BC 断面 I 1 b 0 t 3 3 1 14400 cm 4 AD 断面 I b 0 t 3 3 1 14400 cm 4 AB 断面 I 3 3 b 0 t 3 1 14400 cm 4 α I 1 y I 3 x 1 β I y I 3 x 1 N 1 +α 3 N +β 3 荷重項の計算 C AD H f x 1 4.865 kn m C BC H f x 4.865 kn m 1 14
C AB H f y 4.865 1 kn m C BA H f y 4.865 1 kn m 未知数の計算 θ A N 1 (C AB -C AD )-(C BC -C BA ) N 1 N -1 0.00 kn m θ B N 1 (C BC -C BA )-(C AB -C AD ) N 1 N -1 0.00 kn m (3) 曲げモーメント せん断力の計算 端部曲げモーメントの計算 部材 AB の A 点端モーメント M AB θ A +θ B -C AB -4.87 kn m 部材 AD の A 点端モーメント M AD β θ A +C AD 4.87 kn m 部材 BA の B 点端モーメント M BA θ B +θ A +C BA 4.87 kn m 部材 AD の A 点端モーメント M BC α θ B -C BC -4.87 kn m 15
各部材の曲げモーメント及びせん断力 部材 AB の計算 両端部のせん断力 S 及び反力 R の計算 S A R A H f y 15. kn S B -R B -Hf y -15. kn 中央部曲げモーメントの計算 H f y M ABmax - M AB.43 kn 部材 BC の計算 両端部のせん断力 S 及び反力 R の計算 S B R B H f x 15. kn S C -R C -Hf x -15. kn 中央部曲げモーメントの計算 H f x M Bcmax - M BC 8.43 kn m 16
(4) 応力計算 偏心距離 e M N ここで M は上記計算値の各種となる 有効幅 t C 3 - (t 3 -d) 計算幅当りのモーメント M s N (e+c) M h M s b ここで b は下記 bs となる 側壁の計算幅 ( 部材高 ) bs 150 cm 各部における鉄筋比 P A s b d ここで b は b 1 b に示し A s は各部における鉄筋量となり d は各部における有効高とする 中立軸比 K n p+(n p) -n p ここで コンクリートと鉄筋の弾性係数比 n15 応力中心距離 : j 1-K/3 コンクリート圧縮応力度 : σ c M U K j b d 鉄筋の引張応力度 : σ s M U A s j d 17
表 4- 側壁の応力度計算結果 (m 当り ) 項目 長辺 ( 短辺方向 ) 短辺 ( 長辺方向 ) 端部中央部端部中央部 bs cm 150 150 150 150 d cm 6 6 6 6 鉄筋径 D 13 13 13 13 断面積 cm 1.67 1.67 1.67 1.67 本数 A s cm M kn cm S kn N kn e cm C cm M s kn cm M h kn cm PA s /(b d) K j1-k/3 σ c N/mm 判定 :σ ca 10N/mm σ s N/mm 判定 :σ sa 180N/mm 9 9 9 9 11.403 11.403 11.403 11.403 487 43 487 43 15. 0 15. 0 15. 15. 15. 15. 3 16 3 16 0 0 0 0 486.4 43. 486.4 43. 730.5 364.5 730.5 364.5 0.0167 0.0167 0.0167 0.0167 0.455 0.455 0.455 0.455 0.848 0.848 0.848 0.848 7.01 3.5 7.01 3.5 15.91 6.8 15.91 6.8 5. 結論 以上の計算結果より 床版 底版 側壁ともにコンクリートの許容圧縮応力度 許容せん断応力度 鉄筋の許容引張り応力度に対して満足している ( 安全である ) 参考文献 一部抜粋道路橋示方書 同解説共同溝設計指針構造力学公式集コンクリート標準示方書 ( 社 ) 日本道路協会 ( 社 ) 日本道路協会 ( 社 ) 土木学会 ( 社 ) 土木学会 18