よくあるご質問(FAQ)
横桟橋設計計算3
Q. 機能
Q. 計算内容
  1. 道路橋示方書による地盤反力バネ係数はどのように算定されていますか
  2. 横桟橋の標準的な設計手順で、本システムが対応している箇所を教えて下さい
  3. 水平偏心荷重は考慮していますか
  4. 加速度応答スペクトルより設計震度を算定する際にはどのようなことに注意すれば良いですか
  5. 設計震度における固有周期の算定に用いるバネ定数はどのようにして計算しているのでしょうか
  6. 作成したファイルを計算させると断面力や応力等が全て0になったのですが、どうすればいいのですか
  7. 杭長が支持層に達していないモデルが上手く計算できません
  8. 杭寸法−杭諸元で仮想固定点を設定した場合に傾斜角の補正の考慮ができるようになるのですが、これは計算にどのように反映されるのでしょうか
  9. 「押し抜き鉄筋比」「引き抜き鉄筋比」はどのような値を入力すればよいのですか
  10. 他外力にある「地震時にモーメントを使用」で設定する作用高さはどのような値を設定すればいいのでしょうか
  11. 杭に波圧を作用させることはできますか
  12. Mmax1/2とその作用位置は、どのように使われるのでしょうか
  13. 杭寸法−鉄筋比、有効高さ、せん断抵抗面積はどのような値を設定すればよいのでしょうか
  14. 地盤反力係数を求める際に、計算方法として利用する”N値→Kh”を選択した時のqu=N/X(N/mm2)という式はどのような文献を使用されたのでしょうか
Q. 参考文献
Q. 設定


Q&A. 機能
  1. コンクリート杭の計算はできますか
  2. 杭のヤング係数や杭に肉厚等を変えて頂ければ、杭の断面力の計算はできますが、杭の断面性能の照査はできません。
    00023
Q&A. 計算内容
  1. 道路橋示方書による地盤反力バネ係数はどのように算定されていますか
  2. 検討対象の土層がある杭に対して、1/β区間でのβの計算を行い
    その値を基に計算載荷幅BHを算定、この値を基に計算を行います。
    鋼管杭の径をDとした場合、βは次式で算定されます。



    1/β区間が多層地盤の場合、
    鋼管杭で使用するβは収束計算によって算定を行います。
    00383
  3. 横桟橋の標準的な設計手順で、本システムが対応している箇所を教えて下さい
  4. 本システムでは
    ・地震波形を用いる際に必要な仮想地表面から1/βの位置
    ・固有周期
    ・対象地震の加速度応答スペクトル
    ・設計震度
    ・断面性能照査(杭反力/杭応力、根入れ長、支持力、負の周面摩擦、杭頭部)
    以上の項目が行えます。

    ・1/β位置での対象地震の加速度波形の算定
    こちらは弊社製品「照査用震度算出」または
    地震時の液状化による構造物被害予測プログラム「FLIP」を使用します。

    ・細部設計(上部工の設計)
    こちらは横桟橋の構造形式に応じて
    弊社製品「RC横桟橋上部工」または「PC横桟橋上部工」を使用します。

    00024
  5. 水平偏心荷重は考慮していますか
  6. 本システムでは、接岸力/牽引力において「平成30年 港湾の施設の技術上の基準・同解説(中巻)」P1207、P1220を基に偏心を考慮した荷重を計算する事ができます。
    ただし、P1220の計算は斜杭かつ組杭の場合が対象となり、それ以外はP1207での計算となります。
    00062
  7. 加速度応答スペクトルより設計震度を算定する際にはどのようなことに注意すれば良いですか
  8. 本システムでは一次元地震応答解析によって
    求められた仮想地表面から1/βの位置の地震波形を用いて加速度応答スペクトルを算出し、また、桟橋のフレーム解析を行い、水平変位と作用する水平力から桟橋のバネ定数を算出し、固有周期を求めます。
    この加速度応答スペクトルと横桟橋の固有周期から設計震度が求まります。

    この時、注意すべき点として
    ・地震波形を用いる際に必要な仮想地表面から1/βの位置
    ・固有周期
    この2項目の値が変更される場合には再度設計震度を計算する必要があります。

    これらの計算の流れをとりまとめたのが以下の計算手順フローになります。



    仮想地表面の1/βの値が変更される項目としては杭径、杭の肉厚、土質条件が考えられます。
    この場合には再度一次元地震応答解析により地震波形を算出しなければなりません。

    桟橋の固有周期の値が変更される項目としては桟橋の形状、杭本数、杭設置間隔、杭寸法、土質条件、他外力等多岐に渡ります。

    設計震度の計算手順・詳細については
    港湾の施設と技術上の基準・同解説(中巻) P1208〜1209に掲載されております。
    00020
  9. 設計震度における固有周期の算定に用いるバネ定数はどのようにして計算しているのでしょうか
  10. 骨組構造解析にて桟橋に水平力を作用させ、算出した構造物の水平変位を作用させた水平力で割る事で算定されます。
    骨組構造解析は線形弾性を前提とした計算ですので、水平力と水平変位は比例の関係になります。
    よって、作用させる水平力はどんな値であっても、構造物のバネ定数は一定になります。



    ここに
    K:構造物のバネ定数
    P:水平力
    δ:水平変位
    00021
  11. 作成したファイルを計算させると断面力や応力等が全て0になったのですが、どうすればいいのですか
  12. 考えられる事のひとつに土質条件があります。本システムでは設定した土層上限位置が杭長を貫入していなければ、正常に計算が行われずに断面力や応力等が0になってしまいます。このような症状が発生した場合はまず、検討模式図から杭長が土層を貫入しているかどうか確認して下さい。それでも改善しない場合は弊社サポートまでお問合せ下さい。
    00040
  13. 杭長が支持層に達していないモデルが上手く計算できません
  14. 杭長が設定した土層に達していないモデルは正常に計算できません。
    杭が貫入するように土層上限を入力して下さい。
    00030
  15. 杭寸法−杭諸元で仮想固定点を設定した場合に傾斜角の補正の考慮ができるようになるのですが、これは計算にどのように反映されるのでしょうか
  16. 杭が傾斜角の場合に仮想固定点以降の土層での地盤反力バネ定数に関する傾斜角の補正を行うかどうかを設定します。
    これについては
    平成30年 改訂版 港湾構造物設計事例集
    第5章 斜め組杭式横桟橋 5-8に掲載されております。
    00044
  17. 「押し抜き鉄筋比」「引き抜き鉄筋比」はどのような値を入力すればよいのですか
  18. 「押し抜き鉄筋比」「引き抜き鉄筋比」は杭とフーチングの結合計算[限界状態設計法]の押し抜き/引き抜きせん断の検討で使用します。
    「押し抜き鉄筋比」は上部工の上側の鉄筋比を
    「引き抜き鉄筋比」は上部工の下側の鉄筋比を入力して下さい。
    00037
  19. 他外力にある「地震時にモーメントを使用」で設定する作用高さはどのような値を設定すればいいのでしょうか
  20. 一概には言えませんが、上部工厚の1/2と杭頭位置との差を設定すればよいのではないかと考えます。通常、フレーム計算では上部工の中心軸は上部工厚の1/2になり、杭頭位置も上部工厚の1/2の高さに設定されます。しかし実際の設計では杭頭位置は上部工厚の1/2ではないことが殆どです。この場合、上部工厚の1/2と杭頭位置との差が地震時に発生する水平力からモーメントが発生すると考えることができます。
    00013
  21. 杭に波圧を作用させることはできますか
  22. 他外力で杭に等辺分布荷重を作用させる項目があります。
    ここで波圧に見立てた等辺分布荷重を作用させることができます。
    00042
  23. Mmax1/2とその作用位置は、どのように使われるのでしょうか
  24. 断面変化位置の設定のための参考値として使用します。
    平成27年 杭基礎設計便覧 P234〜235に掲載されております。
    00025
  25. 杭寸法−鉄筋比、有効高さ、せん断抵抗面積はどのような値を設定すればよいのでしょうか
  26. 杭寸法−鉄筋比、有効高さ、せん断抵抗面積は水平方向の押し抜きせん断の検討の計算で用います。
    計算の事例に関しては
    土木学会 コンクリートライブラリー116
    土木学会コンクリート標準示方書に基づく設計計算例[桟橋上部工編]
    2001年制定コンクリート標準示方書[維持管理編]に基づく
    コンクリート構造物の維持管理事例集(案)
    P79に掲載されております。
    その事例では鉄筋比、有効高さは法線平行方向、法線平行方向の有効高さ及び鉄筋比の平均値を用いると書かれております。
    せん断抵抗面積に関しては計算されている式がありますが、どのような値を用いて計算されているかはその式からは判断できません。
    あくまでも推測ですが、せん断抵抗面積の計算は
    平成18年度 改訂版 杭基礎設計便覧 P298に掲載されております。
    フーチング端部の杭に対する水平方向の押し抜きせん断応力度の照査での計算式の分母に相当するのではないかと考えております。
    00022
  27. 地盤反力係数を求める際に、計算方法として利用する”N値→Kh”を選択した時のqu=N/X(N/mm2)という式はどのような文献を使用されたのでしょうか
  28. 一般社団法人 鋼管杭・鋼矢板技術協会「鋼矢板 設計から施工まで」2014年改訂新版
    P102に記載されています。
    00625
Q&A. 参考文献
  1. 地盤反力係数の計算方法で道路橋示方書に準拠した場合、換算載荷幅B'の算定方法を教えて下さい
  2. 杭基礎構造物での換算載荷幅B'は次式で計算されます。


    ここで使用される特性値βについて

    道路橋示方書・同解説 W下部構造編(平成29年11月)
    P190
    『ここで、B'を算定する際のkHは地震の影響を含まない場合の値とし、設計上の地盤面から1/βまでの深さの平均的な値としてよい。また、地盤を多層として評価し、各層の水平方向地盤反力係数を算出する場合も、各層の換算載荷幅は上記により求めたB'を用いるものとする』

    この一文より
    ・B'を算定する際のKHに用いる地盤反力係数の換算係数αは地震の影響を含まない場合の値を用いる
    ・B'を算定する際のβは1/βまでの深さの平均的な値を用いる

    として換算載荷幅を計算しています。
    00618
Q&A. 設定
  1. 加速度応答スペクトルによる設計震度の算定において、地盤反力係数「2×Khで設定」と地表面「実地表面」はどう使えばいいのでしょうか
  2. 「港湾の施設の技術上の基準・同解説」平成30年5月 P1203にて

    『kCH=1500N 式(5.2.2)

    C横方向地盤反力係数で示した式(5.2.2)は、静的な地盤反力係数であり、静的な骨組み解析により杭の応力に関する照査を行う場合等に用いることができる

    (中略)

    また桟橋の固有周期を算定する場合には、式(5.2.2)を2倍して仮想地表面ではなく実地表面を用いる方が実際の値に近いという報告もある。』

    この記述より、固有周期の算定においては
    横方向地盤反力係数の算定で、1500Nと1500×2Nを用いた骨組み解析の選定が可能です。


    事例として
    「鋼管杭―その設計と施工―」2009(一般社団法人 鋼管杭・鋼矢板技術協会)P366〜P370で

    @kCH=1500N   仮想地表面
    AkCH=1500×2N 仮想地表面
    BkCH=1500N   実地表面
    CkCH=1500×2N 実地表面

    この4ケースで固有周期の計算を行い、算定された固有周期の最大値と最小値の区間内にある最大応答加速度を用いて設計震度を算定しています。
    00952
  3. 法線平行方向にクレーン等の移動荷重が載荷する場合、法線直角方向ではクレーン等による集中荷重はどのように考えればよいのでしょうか。
  4. 次のように桟橋の法線平行方向をクレーンが作用した際の法線直角方向の検討を行う場合
    法線直角方向に作用するクレーンの集中荷重は次のように考えます。


    @クレーンの車輪が載荷する法線平行方向1列目に着目します。


    A影響線等を用いて法線直角方向の検討を行う杭位置に作用する反力が最大となる値を算定する。


    BAで算定した反力の最大値を法線平行方向2列目も同様に計算して、算出された値を法線直角方向のモデルに作用させます。


    以上のような手順で設定を行うのが一般的だと考えます。

    上記の手法を本システムで再現する場合、サンプルデータ「Sample_RC_tyk」を例に説明します。

    @他外力で検討条件「クレーン設置時」を選択します。


    A影響線での算定項目で「設定」ボタンをクリックします。


    B表示されるダイアログにて、法線平行方向に移動するクレーン等の移動荷重の諸元を設定します。クレーン荷重の諸元は平成30年 港湾構造物設計事例集 直杭式横桟橋 4-26〜27 作業時 海側での値を採用しています。


    C「計算」ボタンをクリックします。


    D「OK」ボタンをクリックします。それにより算定結果で表示されている鉛直力と水平力が他外力として反映されます。


    ただし、PC横桟橋等、検討方向が桟橋全体でモデル化を行う場合、桟橋に載荷するクレーンの輪荷重の合計値をそのまま集中荷重として反映させるのが適切であると考えます。

    01570
  5. 鉄板被覆でのスリットの溶接長はどのような値を用いますか
  6. スリット1条当たりの溶接長は、実際には 2×スリット長+スリット幅 になりますが
    2009年版 港湾構造物防食・補修マニュアルP323
    『鋼板溶接においては鉛直方向のすみ肉溶接が曲げに対して有効であり、水平方向すみ肉溶接(小口溶接)の曲げ抵抗効果はきわめて小さい
    したがって、本工法の溶接設計においては水平方向すみ肉溶接を無視し、有効のど断面積および断面係数を求めている』との記述より
    照査に関しては 2×スリット長 で考えます。
    01933