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BOXカルバートの設計計算 Q&A


U.ウィング

22.形状

Q22−1. Hw(胸壁高)>Hs(ウィング先端高)は計算はできるか。
A22−1. Hw(胸壁高)>Hs(ウィング先端高)は計算はできますがCAD連動はできません。(CAD側で「天端筋」の入力が必須なため。)
 
Q22−2. ウィング長に勾配がついたモデルは計算できるか。
A22−2. 「翼壁CAD連動データ」では勾配も設定できますが計算上は水平しかできません。便宜上、翼壁のテーパー高に勾配分の高さを加味して入力すれば等価な結果を得ることができます。
 
Q22−3. ウィング形状で斜角ありの場合のウィング長LL及びハンチ端位置の取り方。



 
Q22−4. ウィング形状入力画面で「背面かぶりD’」、「前面かぶりD''」は何を示すのか。
A22−4. 鉄筋かぶりを示します。「D’」、「D''」両方入力すれば複鉄筋を意味します。ただし実際に複鉄筋で応力度照査ができるのは「道路公団」の場合だけです。「土工指針」、「建設省」を選択した場合は「D''」を入力しても意味をもちません。常に単鉄筋で照査します。
 
Q22−5. 地表面形状が入力できない。
A22−5. 地表面形状は適用基準が「道路公団」の場合だけ入力できます。
適用基準が「土工指針」、「建設省」の場合は地表面形状の入力はありません。(地表面は水平扱いとなります。)

23.土圧

Q23−1. 道路公団の場合、土圧式の出典は何か。
A23−1. 「ボックスカルバート標準設計図集」(H4.10日本道路公団)によります。
 
Q23−2. 斜角考慮の場合、「θ=45°」と「θ=135°」とで土圧による断面力が変わらない。
A23−2. 確かに厳密にいえば「θ=90°」に比べ「θ=135°」の方が断面力が大きく、「θ=45°」の方が小さくなりますが、本プログラムでは「θ」から決定されるハンチ端からのウィング長Lで断面力の大きさを決めています。「θ=45°」と「θ=135°」とではLが等しいので土圧や活荷重による断面力は変わりません。
「θ=45°」と「θ=135°」で計算結果が変わってくるのは隅角部の応力度照査のみです。
 ・隅角部の応力度計算

M’
S’
=M’+S’・l
:ウィング付根位置の曲げモーメント
:ウィング付根から隅角部格点までの距離
:ウィング付根位置のせん断力
(「l」が「θ=135°」の場合は「l」が小さくなり、「θ=45°」では「l」は大きくなります。そのためMが変わります。)

24.風荷重

Q24−1. 風荷重による断面力の扱い。
A24−1. 荷重強度を入力すると風荷重を土圧作用方向と同方向及び逆方向両方向に作用させます。
そして前面側において「風荷重による断面力>土圧による断面力」の場合、前面引張も計算します。
なお、中間点は風荷重による断面力は考慮していません。
  
Q24−2. 風荷重データの入力で割増し係数α=1.25の根拠。
A24−2. H8「道示W下部構造編(5.6 荷重の組合せによる許容応力度の割増し)」P173参照)によります。当社の判断で入力欄を設けています。
 
Q24−3. JH基準の風荷重計算計算時の方法2に於いて、MWA:遮音壁に作用する風荷重によってウイング付根部に生じる曲げモーメント(kN・m/m)とは?
A24−3. 単位長さあたりの曲げモーメントを算出しており、この場合単位長さは高さ方向での単位長さとなります。
付根部高さ1mあたりの曲げモーメントとなります。

25.活荷重

Q25−1. ウィング(公団仕様)のウィング付根位置の断面力算出の「1)ウィング付根輪荷重載荷位置の出力」において「y」とはどこからの距離か。
A25−1. ウィング天端から荷重分散してウィングとぶつかった位置までの鉛直距離を示します。

 
Q25−2. 「道路公団」の場合、活荷重をどのように載荷しているのか。
A25−2. 左側車輪の右側荷重分散線がウィング先端にさしかかるところから、右側車輪の左側荷重分散線が応力度照査位置(付け根位置。もしくはハンチ端)にさしかかるまでの範囲で活荷重を動かしMmaxとなる位置を検索しています。
 
Q25−3. 輪荷重載荷位置の印字における「T11〜T24」の見方。
A25−3. ・T##:左の「」:「1、2」(図A)、右の「」:「1〜4」(図B)

26.断面力

Q26−1. ウィングの設計断面力を算出する際、Mm=M/H、Sm=S/HにおけるHはウィング全高ではなく、ウィング付け根の有効高ではないのか。
A26−1. 各基準は次の通りです。
(1) 土工指針、標準設計 → ウィング全高
(2) 設計要領 第二集  → ウィング付け根の有効高
本プログラムでは何れの基準を選んでも「基本条件」において有効幅に胸壁高を「含む、含まない」の選択肢があります。
 
Q26−2. 断面力の算出式が標準設計の式と一部異なる。
A26−2. 標準設計の式では「HS(ウィング先端高)=1.0m」としています。

27.配筋

Q27−1. ウィング配筋で2段配筋する画面があるが複鉄筋のことか。
A27−1. 一段に異なる鉄筋径を交互に配筋したい場合に用いる入力です。同一鉄筋径を使う場合は1種類だけ入力してください。
ちなみに複鉄筋は「道路公団」を選んだ時点で計算可能となっています。
「道路公団」以外(「土工指針」、「建設省」)は常に単鉄筋で計算します。
 
Q27−2. 自動配筋の考え方。
A27−2. 自動配筋の対象:主鉄筋、ハンチ筋(隅角部)、補強筋の3種類。
それ以外の鉄筋(配力筋など)は「D13」をセットしています。
1)付け根(ハンチ端)、隅角部
 入力した基本ピッチのみで配筋を行います。内部計算された必要鉄筋量を参照して「必要鉄筋量/基本ピッチ」値に見合う鉄筋径をセットしています。
2)中間点
 必要鉄筋量は参照せず、付け根(ハンチ端)の配筋量の半分をセットしています。(ただし、配筋が未入力の場合のみ)
 例) 付け根(ハンチ端)の配筋:D22 @125
    中間点の配筋 :D22 @250

28.必要鉄筋量、応力度

Q28−1. ウイング計算部で必要鉄筋量を算出している算出式はどのようなものかを教えて下さい。
A28−1. 適用基準が設計要領で、入力された配筋データが複鉄筋の場合、入力された鉄筋量比を用いて複鉄筋として必要鉄筋量を算出し、引張側必要鉄筋量のみを出力しています。
側壁補強鉄筋においては、軸力を考慮した計算を行っています。ご承知のとおり、曲げ応力度照査では中立軸位置より圧縮側のコンクリート部分の圧縮力Cおよび引張側の鉄筋の引張力Tから、
 N=C−T ・・・ (1)
 M=C・y1+T・y2 ・・・ (2)
   y1:断面中心からCの作用位置までの距離
   y2:断面中心からTの作用位置までの距離
上記(1),(2)の条件を満足する中立軸位置を求めていますが、必要鉄筋量計算では、
 コンクリート圧縮縁応力度σc=σca ・・・ (3)
 鉄筋引張応力度σs=σsa ・・・ (4)
となる鉄筋量,中立軸位置を(3),(4)ごとに算出し、鉄筋量の大きい方を最終解としています。詳しくは、鉄筋コンクリート関連図書をご参照ください。
 
Q28−2. ウィング応力度照査において付け根位置で照査した場合、ハンチ高は考慮しているか。
A28−2. 考慮していません。
 
Q28−3. ウィング隅角部断面照査において、「対角線断面有効高:d=(a・R−d’)/j」のデフォルト値である「a=0.6、j=0.875」の根拠は何か。
A28−3. 「ボックスカルバート標準設計図集」(H4.10日本道路公団)によります。
 
Q28−4. ウィング隅角部の断面計算における「d’」は、どこからもってきた値か。
A28−4. ウィング形状寸法入力画面における「背面かぶりD'」を自動的にセットしています。 
 
Q28−5. 道路公団設計要領の場合、応力度照査位置として「ハンチ端」がデフォルト値となっているが、その根拠は何か。
A28−5. 「ボックスカルバート標準設計図集」(H4.10日本道路公団)によります。

29.補強鉄筋

Q29−1. 補強鉄筋長Lの算定根拠。
A29−1.
補強鉄筋長L
BH
H4
HD

BH/2の根拠
=BH/2+H4+(HD−d)
:BOX全高
:ハンチ高
:翼壁厚
:翼壁鉄筋かぶり
:H6「設計要領 第二集(8−30)参照」

30.段落とし

Q30−1. 段落とし計算方法の根拠。
A30−1. 「ボックスカルバート標準設計図集」(S50.日本道路公団)によります。
 
Q30−2. 定着鉄筋長Laの算定根拠。
A30−2. (1) 主鉄筋の鉄筋を倍ピッチにして抵抗モーメントMRを求め、設計モーメントMと等しくなる位置を定着長「lo」とします。
(2) 定着位置 l=l'+lo
 ただし l’:35D(D:鉄筋径)
(「l’」はメインメニュー「基準値」の「鉄筋諸元」で変更できます。)
(3)
 定着鉄筋長 La


=l+(X−d)
:定着位置
:側壁厚
:側壁鉄筋かぶり
 
Q30−3. 鉄筋の段落としの計算において使用する鉄筋定着長を変更する方法。
A30−3. プログラム起動後のメニュー画面で「基準値」→「鉄筋諸元」において各鉄筋径ごとに定着長を任意に設定できます。
 
Q30−4. 段落とし位置は中間点の照査結果から求めてはいないのか。
A30−4. 中間点の照査結果は参照していません。
「計算」→「計算方法設定」→ウイング「設計断面の応力度計算」を「する」と指定されたときに別途算出しています。
結果は、「結果確認」→「左(右)ウイング」→「主鉄筋定着位置」で確認することができます。
 
Q30−5. 段落としの計算で風荷重時が考慮されていないが、考慮した鉄筋長は計算出来ないか?
A30−5. 風荷重による断面力は、「ボックスカルバート標準設計図集(平成11年 5月)日本道路公団」に基づいて算出していますが、図集にはウイング付根の断面力とあり、中間点に適用できるか不明です。また、ウイング長にも制限があり、本プログラムでは、主鉄筋の定着位置,中間点の計算に風荷重を考慮しておりません。

V.縦方向の計算

Q31−1. FRAME計算時の解析モデルを説明せよ。
A31−1. ・ブロックの結合条件:ピン結合
・支点条件
  水平方向:端部を鉛直ローラー
  鉛直方向:杭基礎の場合は「支点バネ」
         バネ基礎の場合は「分布バネ」
 
Q31−2. 断面方向データから連動されるデータは何か。
A31−2. ・断面寸法からA、Iを内部計算します。
 (断面寸法でハンチを入力し、縦方向の計算で「ハンチ考慮」とすればハンチ寸法も加味したA、Iが連動されます。)
・材料の基準値:ヤング係数Ec、許容曲げ圧縮応力度σca、許容曲げ引張応力度σsa、ヤング係数比n。
 
Q31−3. 荷重の取り扱い。
A31−3. ・土被り形状
 縦方向で入力した土の単位重量:γ(kN/m
 当画面で入力したY座標(m)
 断面方向から連動した奥行き幅B(m)より
 荷重強度:「γ×Y×B」(kN/m)」を内部計算します。
・任意死荷重
 予め奥行き幅を考慮した荷重強度(kN/m)を入力してください。
・路面載荷重
 入力したq(kN/m
 断面方向から連動された奥行き幅B(m)より
 荷重強度:「q×B」(kN/m)を内部計算します。
 
Q31− 4. 分布バネの入力方法。
A31−4. 鉛直地盤反力係数:kv、断面方向幅:Bとしたとき
「kv×B」を入力してください(H8「道示W7.6.2」P.238参照)。なお基礎の換算載荷幅Bv(=√Av)のAvの評価については、ブロックごとの底面積(ブロック長L×断面方向幅B)で考えてよいと思います。
 
Q31−5. 土被り高による鉛直土圧係数αの割り増しがされていない。
A31−5. αの割り増しは考慮していません。
・土被り形状に割り増し分を考慮するか
・盛土の単位重量を割り増すか
・任意死荷重として加味するかなどで対応してください。
 
Q31−6. 浮力は考慮できないのか。
A31−6. 考慮できません。任意死荷重(マイナスで入力可)で対処してください。
 
Q31−7. 活荷重はどのように考えて入力したらよいか。
A31−7. 輪荷重の土中内での分散を考え、任意死荷重(tf/m)に換算して入力してください。
 
Q31−8. RC断面計算時にどのようにモデル化して計算しているのか。
A31−8. I型断面でモデル化して計算しています。
 
Q31−9. 断面方向の計算、縦方向の計算は連動しているのか。 断面方向の計算で用いた活荷重、死荷重などは考慮しているのか?
A31−9. 入力項目で、断面方向データ,縦方向データに分けており、断面方向データで入力したものは断面方向のみで、縦方向データで入力されたものは縦方向のみで用いています。断面寸法や基準値の許容応力度   など断面方向データ,縦方向データ入力にないものは共通で用いています。したがって、断面方向の計算で用いた活荷重,死荷重は、縦方向の計算では考慮していません。活荷重は路面過載荷重で入力してください。死荷重のうち、躯体自重は断面寸法より算出しますが、上載土は、土被り形状で入力してください。また、水位を考慮する場合は、別途、縦方向任意死荷重でその影響を指定してください。
 
Q31−10. 縦方向計算のFRAMEデータを見ると格点が追加されているが?
A31−10. FRAME計算において、1部材あたりの着目点個数を最大20までとしており、これを超える場合は便宜上格点を設けて部材を複数に分けて計算しております。
その為、縦方向において断面力算出間隔を細かいピッチとして入力されると、この制限により、着目点数が20個を超えた位置に格点を設けて部材を分割しております。

W.BOX本体CAD連動部

Q32−1. CAD連動時に縦方向のブロック長は反映されるのか?
A32−1. BOX・カルバートの設計計算では、断面方向の計算をUC-CAD連動の対象としているため、縦方向ブロック長は連動データに反映されておりません。
UC-CADのBOX本体:平面・側面における長さLは下記のようにして設定されます。

基礎形式:地盤反力度、バネ基礎の場合
 UC-CADで用意された初期値8.000mが設定されます。

基礎形式:杭基礎の場合
 BOX・カルバートの設計計算の断面方向:基礎データで入力された奥行き寸法を使用します。

BOXカルバートの設計計算 Q&A INDEX


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