階段擁壁の安定計算・構造計算｜宅地の階段擁壁

計算方法と適用範囲

このツールで計算できること

階段擁壁（宅地の階段の左右を側壁とし、底版と一体とするU字断面。延長1mあたり）について、部材の安全性（側壁・底版の断面照査）、浮上がりに対する検討、躯体自体の安定性（滑動・転倒・支持）の照査を行います。中詰め土なし（階段下段側）と中詰め土あり（階段最上段部）の2ケースを自動で両方解き、項目ごとに不利な側を採用します。常時に加えて、設計水平震度を用いた地震時の照査に対応します。

計算方法・使用式

• 躯体の設計は道路土工 擁壁工指針のU型擁壁（5-7-6）に準じます。常時の背面土圧は静止土圧（p = K0・(γ・z + q)、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)）の水平成分と躯体自重の慣性力を考慮します。法担ぎは換算等分布荷重として上載荷重に加算します。
• 側壁: 底版との結合部を固定端とする片持ばりです。中詰め土は内面から側壁を押し背面土圧に抵抗するため、中詰め土の土圧が背面土圧を上回る場合は内側引張となることを考慮し、外側・内側両方の主鉄筋を照査します。
• 底版: 弾性床上のはり（Winklerばり）として、鉛直地盤反力係数kvによるばね支持のはりを解き、断面力と地盤反力分布を求めます。
• 階段スラブの死荷重（厚さ×単位体積重量）は中詰めの有無によらず、歩行者荷重（群集荷重）は中詰めありのケースにのみ載せます。いずれも中詰め土に対する上載荷重として内面の土圧にも算入します。
• 浮上がり: Fs = (WB＋WS＋QS)/(US＋UD)（指針 式 解5-42）。
• 安定性: 滑動は Fs = (V0・μ＋cB・B′)/H0（式 解5-10、B′= B−2e）、転倒は合力作用位置の偏心量（常時 |e|≦B/6、地震時 |e|≦B/3）、支持は地盤反力度と許容支持力度の比較で照査します（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・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・内空幅・側壁厚・底版厚・張出し）、中詰め土（高さ・単位体積重量・土圧係数）・階段スラブ・歩行者荷重・地下水位、左右別々の土砂形状、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（鉛直地盤反力係数kv・摩擦係数μ・付着力cB・許容支持力度）、浮上がりのその他荷重、配筋、許容安全率・許容応力度（多くは他の入力から自動入力）。

出力: 中詰めなし・ありの2ケースについて、側壁（外側・内側）・底版の応力度照査、浮上がりの安全率、滑動・転倒（偏心量）・支持の照査結果の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

• 着目する断面の横断面について、延長1mあたりの2次元計算です。階段の縦断方向の勾配は扱いません。
• 躯体は左右対称とし、土砂形状のみ左右別々に与えられます。
• 常時の背面土圧は静止土圧です。主働土圧への低減は行いません。
• 内空に水は入らないものとし、内水位は扱いません。中詰め土も湿潤単位体積重量で扱います（内空側は排水されているものとみなします）。
• 底版の解析は鉛直地盤反力係数kvに依存します。kvの設定が結果に大きく影響します。
• 地下水位は静水圧（揚圧力）として扱い、浸透流は考慮しません。

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）: U型擁壁の設計（5-7-6）、静止土圧（式 解5-5）、浮上がりの照査（式 解5-42）、滑動（式 解5-10）・転倒・支持の照査（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)）。

設計水平震度・許容安全率・許容応力度・土質定数・鉛直地盤反力係数・歩行者荷重は参考の既定値を自動入力しますが、地域・用途・地盤条件により異なります。採用値の妥当性のほか、揚圧力の設定、階段部の排水、支持地盤の許容支持力度は、設計者が別途確認してください。