集水桝の構造計算｜側壁・底版・蓋の断面計算と浮上がりの検討

計算方法と適用範囲

このツールで計算できること

現場打ちRC集水桝（平面が閉じた矩形の箱で、上面に蓋を掛ける形式）の設計計算を行います。側壁・底版・蓋の部材の安全性、浮上がりに対する検討、桝自体の安定性（滑動・転倒・支持）を照査します。空虚時と満水時（設計水深まで滞水）を自動で両方解き、項目ごとに不利な側を採用します。常時に加えて地震時の照査に対応します。

計算方法・使用式

• 土圧・水圧は道路土工 擁壁工指針の掘割式U型擁壁（5-7-6）の考え方に準じます。常時は静止土圧（式 解5-5）、地震時は物部・岡部式による地震時主働土圧係数（道路橋示方書Ⅴ耐震設計編 式(解4.2.4)）の水平成分を考慮します。
• 側壁: 四隅で互いに拘束される閉じた箱であることを考慮し、鉛直方向（底版との結合部を固定端とする片持ばり・単位幅1m）と水平方向（隅角部を固定端とする両端固定ばり・単位高さ1m）の2方向で解きます。2方向はそれぞれ全荷重を受け持つものとし、荷重の分担は行いません（安全側）。
• 底版: 底面の地盤反力を等分布と仮定し、幅方向・奥行方向それぞれを側壁位置（壁芯）を支点とする両端固定ばりとして解きます。底版張出しがある場合は片持ちモーメントを支点断面に重ね合わせます。
• 蓋: コンクリート蓋は単純ばりとして断面照査し、既製品（グレーチング蓋・鋳鉄製蓋）は断面力の算出までを行います。
• 浮上がり: Fs = (WB＋WS＋QS)/(US＋UD)（指針 式 解5-42）。桝1基あたりの総量で照査します。
• 安定性: 滑動・転倒（偏心量）・支持を桝1基あたりで照査します。平面が矩形のため、支持は幅方向・奥行方向の2軸の偏心を考慮した地盤反力度で照査します（指針5-3-2）。
• 部材計算は許容応力度法（単鉄筋長方形断面、ヤング係数比n=15）です。

入力と出力

入力: 検討ケース・桝の用途・地盤種別・地域別補正係数cz・設計水平震度kh、躯体形状（高さH・内空の幅Bx/奥行By・側壁厚・底版厚・張出し）、設計水深・地下水位、蓋の条件（種別・厚さ・活荷重）、4面それぞれの土砂の天端からの下がり、材料（γ・Fc・鉄筋材・部材の環境条件）、静止土圧係数K0・地震時土圧係数Kea・φ・上載荷重q、基礎条件（μ・cB・許容支持力度）、浮上がりのその他荷重、配筋、許容値。

出力: 空虚時・満水時の2ケースについて、側壁（鉛直・水平の2方向）・底版（幅・奥行の2方向）・蓋の応力度照査、浮上がりの安全率、滑動・転倒・支持（2軸偏心）の照査結果のOK/NG判定と、各項目の不利側の採用結果。計算過程つきの帳票（計算書）を出力できます。

適用範囲・計算上の仮定

• 部材の断面計算は単位幅1mあたり、浮上がり・安定計算は桝1基あたりの総量で行います。
• 現場打ちRCの矩形桝が対象です。プレキャスト製品の選定計算ではありません。
• 側壁の2方向はいずれも全荷重を受け持つ安全側の扱いで、版としての2方向分担・隅角部の詳細な応力（ハンチ）は解析しません。
• 底版の地盤反力は等分布仮定です（弾性床上のはりとしては解きません）。
• 常時の背面土圧は静止土圧です。内水・地下水は静水圧として扱います。
• 流入・流出管の開口による断面欠損、桝の水理計算（集水能力・泥だめ）は対象外です。

使用基準・参考文献・設計者が確認すべき事項

• 道路土工 擁壁工指針（平成24年7月、日本道路協会）: 掘割式U型擁壁の設計の考え方（5-7-6）、静止土圧（式 解5-5）、浮上がりの照査（式 解5-42）、安定性の照査（5-3-2）、許容応力度（表4-3〜表4-5・表4-10）。
• 道路橋示方書・同解説Ⅴ耐震設計編（平成29年11月、日本道路協会）: 地震時主働土圧係数（物部・岡部式、式(解4.2.4)）。

蓋の活荷重（歩行者・車両）の設定、既製品蓋の耐荷力（製品規格）、開口部の補強、桝の配置・水理条件は、設計者が用途・設置場所に応じて別途確認してください。