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雨水調整池の構造計算｜側壁・底版・オリフィスタワーの設計

v1.1.1 最終更新日: 2026-08-25

雨水調整池（現場打ちU字断面の貯留池）の構造計算ツールです。側壁は片持ばり、底版は弾性床上のはりとして部材の安全性を照査し、排水の敷モルタルの重量を考慮した底版の設計、浮上がりに対する検討、オリフィスタワー（放流塔）の構造計算を行います。

このツールで検討できること
  • 現場打ちの雨水調整池（U字断面）の構造計算です。側壁・底版の断面照査、浮上がりの検討、躯体の安定性（滑動・転倒・支持）を照査します。
  • オリフィスタワー（放流塔）を設ける場合は、その壁体・浮上がり・基礎もあわせて照査します。空虚時と満水時（計画高水位まで貯留）を自動で両方解きます。
対象外・注意が必要な条件
  • 構造計算のみを行います。調整容量（貯留量）の計算や、放流量の水理計算（オリフィス・余水吐の能力）は対象外です。
  • 池躯体は延長1mあたりの2次元断面、オリフィスタワーのみ塔1基あたりの計算です。
  • 上部開放の池が対象で、蓋・覆蓋は扱いません。躯体は左右対称が前提です。
  • 常時の背面土圧は静止土圧です。貯留水・地下水は静水圧として扱います。底版の解析はkvの設定が結果に大きく影響します。

適用範囲と計算上の仮定をすべて見る

1. 基本条件

照査するのは、池躯体の部材の安全性（側壁・底版）、浮上がり、躯体自体の安定性（転倒・滑動・支持）と、オリフィスタワーを設ける場合はその壁体・浮上がり・基礎の安定です。池躯体の設計は道路土工 擁壁工指針 5-7-6 の掘割式U型擁壁に準じます。同項により安定性の照査は省略してよいとされていますが、左右の土砂形状が異なると偏土圧が生じるため、同項に従い5-3-1(2)による安定性の照査もあわせて行います。

道路土工要綱 巻末資料 資料-1による地域別補正係数です。設置地点が地域の境界線上にある場合は、係数の大きい方をとってください。

地盤種別と地域別補正係数から自動入力されます（kh = cz・kh0、小数点以下2けたに丸め）。kh0は道路土工 擁壁工指針 解表5-1のレベル1地震動の標準値で、Ⅰ種0.12・Ⅱ種0.15・Ⅲ種0.18です。

2. 躯体形状

底版下端から側壁天端までの全高です（底版厚H2を含みます）。内空高さは H − H2 となります。

左右の側壁の内面間の距離で、貯留断面の幅にあたります。底面幅Bは、内空幅・側壁基部厚・底版張出長から自動的に算出されます（B = Bi + 2・T2 + 2・Lo）。本ツールは横断方向の1断面（延長1mあたり）を対象とするため、池の延長方向の長さは入力しません。

側壁外面から外側への底版の張出し長さです。0とした場合は張出しなしとして扱います。

3. 貯留・水位条件

計画高水位（H.W.L.）までの水深です。敷モルタルを設ける場合は、敷モルタル上面の最も低い位置（＝池底の最深部）からの水深として扱います。本ツールは空虚時（貯留なし）と満水時（計画高水位まで貯留）の両方を解き、部材ごとに不利な側で照査します。なお必要貯留量・放流量などの水理計算は本ツールでは扱いません。別途の洪水調節計算で定めた計画高水位を入力してください。

底版下端を基準とした背面地盤の地下水位の高さです。浮力・背面水圧はこの水位から算定します。

4. 敷モルタル

池底に排水勾配をとるための敷モルタル（均しモルタル）の重量を考慮するかどうかを選びます。「あり」とした場合、敷モルタルは底版上面に載る死荷重として底版の断面力に算入し、浮上がりに対する検討の自重WBと、躯体の安定性の照査の鉛直荷重にも算入します。

内空の中央における敷モルタルの厚さです。中央へ向かって下げる（中央に集水する）場合は端部厚より小さくなります。

側壁の内面位置における敷モルタルの厚さです。中央厚との差が横断方向の排水勾配となり、その間は直線的に変化する台形分布として扱います。

モルタルの単位体積重量です。参考値: 無筋コンクリート・モルタル 21〜23kN/m3。

5. 土砂形状

側壁天端から背面地表面までの下がりです。0のときは地表面が側壁天端と同じ高さになります。側壁天端を地表面より立ち上げる場合は、その立上り高さを入力してください。土圧の作用する高さがその分小さくなります。

背面土の天端に法担ぎ（盛土）がある場合に「あり」を選びます。左右で別々に指定できます。法担ぎは換算等分布荷重として静止土圧に加算します。

側壁の外面（底版張出しがある場合は底版先端）から法尻までの水平距離です。土圧作用高より遠い法担ぎは土圧に影響しないものとして扱います。

法尻から法肩までの高さです。

法尻から法肩までの水平距離です。

同上（右側）。

同上（右側）。左右で条件が異なると偏土圧が生じ、転倒・滑動・支持の照査が効いてきます。

6. オリフィスタワー

放流施設としてのオリフィスタワー（放流塔）の構造計算を行う場合に、その断面形式を選びます。本ツールでは、塔は池の内部に自立し、周囲には貯留水が作用するものとしています。塔の壁体の断面計算・浮上がりに対する検討・基礎（フーチング）の安定計算を行います。オリフィス孔からの放流量の算定（水理計算）は対象外です。

フーチング上面から塔天端までの高さです。塔天端は計画高水位より高くとるのが通常です。

円形の塔の内空の直径です。壁体の外径は Dt + 2・tt となります。

矩形の塔の内空のうち、池の横断方向の幅です。

矩形の塔の内空のうち、池の延長方向の幅です。

塔の壁の厚さです。円形は円環方向の圧縮応力度、鉛直方向は片持ばりとしての曲げ・せん断をこの厚さで照査します。

塔の基礎フーチングの幅です。円形の塔ではフーチングも円形とみなし、この値を直径として扱います。

矩形の塔の基礎フーチングの、池の延長方向の幅です。

塔の基礎フーチングの厚さです。フーチング底面は池の底版下端と同じ高さ（＝支持地盤面）にあるものとして、支持・滑動・転倒を照査します。

塔の壁の鉛直方向の主鉄筋です。外水圧により壁は内側へたわみ、基部の外面に引張が生じるため、外側に配置する鉄筋で照査します。

矩形の塔の壁の水平方向の主鉄筋です。水平方向は隅角部を固定端とする両端固定ばりとして解き、支点部（隅角部）と支間中央のそれぞれで照査します。

7. 材料

参考値: 道路土工 擁壁工指針 24.5kN/m3（鉄筋コンクリート）。

常時の鉄筋の許容引張応力度が変わります。道路土工 擁壁工指針 表4-10は、鉄筋が腐食しやすい環境にあることを考慮して、水中あるいは地下水位以下に設ける部材の値を一般の部材（180N/mm2）より低減し160N/mm2としています。貯留により水に接する調整池では「水中あるいは地下水位以下」を選んでください。なお地震の影響を含む場合の基本値には、表4-10でこの区分が設けられていないため、この選択は影響しません。

8. 荷重条件

道路土工 擁壁工指針 5-2-4(3)の静止土圧係数です。土質や締固めの方法によって0.4〜0.7の値をとりますが、通常の砂質土や粘性土（wL<50%）に対してはK0=0.5としてよいとされています。調整池のように土圧による水平方向の変位がほとんど生じない構造では、常時の部材設計に静止土圧を用います。

地震時の照査に用いる水平方向の土圧係数です。せん断抵抗角φと設計水平震度khから物部・岡部式（道路橋示方書Ⅴ耐震設計編 式(解4.2.4)）で自動入力されます。壁面摩擦角δEは、道路橋示方書Ⅰ共通編 表-解8.7.1の「壁の断面計算・土とコンクリート・地震時土圧を算出する場合」によりδE=0としています。

浮上がり計算のせん断抵抗QSと、張出し底版がある場合の土圧作用面の摩擦角に用います。

背面地表面に作用する上載荷重です。管理用通路・点検車両等を等分布に換算した値（10kN/m2）を既定としています。

9. 基礎条件

道路橋示方書Ⅳ下部構造編 表-8.5.1の推定方法です。選んだ方法により換算係数αが決まり（常時1/4/4/1、地震時2/8/8/2）、鉛直方向地盤反力係数kvの自動計算に用います。

地盤の変形係数です。標準貫入試験のN値から推定する場合は E0 = 2,800N（N=10なら28,000kN/m2）としてください。

底版を弾性床上のはりとして解くための鉛直方向地盤反力係数です。道路橋示方書Ⅳ下部構造編 式(8.5.2)(8.5.3)により kv = λ・(α・E0/0.3)・(B\x27/0.3)^(-3/4) として自動入力されます。換算載荷幅B\x27は底面幅B、施工方法の影響を考慮する係数λは1としています。地質調査結果に基づき直接入力してもかまいません。

滑動の照査に用いる、底面と地盤との間の摩擦係数です。道路土工 擁壁工指針 式(解5-10)により μ = tanφB とするか、同 解表4-9の値を用います（参考値: 土種区分1種 0.5、2種 0.4、3種 0.3）。

底面と地盤との間の付着力です。評価が難しい場合は安全側に0としてください。

基礎地盤の許容鉛直支持力度です。別途「直接基礎の地耐力計算」等で求めた値を入力してください。オリフィスタワーの基礎の照査にも同じ値を用います。参考: 道路橋示方書Ⅳ下部構造編 表-9.5.1の鉛直地盤反力度の制限値は、粘性土200・砂400・砂れき700kN/m2です。

10. 浮上がり条件

土のせん断抵抗または側壁と土の摩擦抵抗です。液状化に対する抵抗率FLが1.0以下の土層におけるQSは考慮してはならないとされています。安全側に0としてかまいません。なお常時はQSを無視するため、常時の計算には用いません。

液状化に伴う過剰間隙水圧による浮力です。液状化の発生が予想されない場合は0としてください。算出方法は共同溝設計指針を参考にしてください。

11. 配筋条件

側壁の外側（背面側）に配置する主鉄筋です。空虚時は背面土圧により側壁の外側に引張が生じるため、通常はこちらが主となります。

側壁の内側（貯留面側）に配置する主鉄筋です。満水時に内水圧が背面土圧を上回ると側壁の内側に引張が生じるため、その場合の照査に用います。

12. 許容値

道路土工 擁壁工指針 5-7-6により、常時は1.1以上とします。オリフィスタワーの浮上がりにも同じ許容安全率を用います。

同上。レベル1地震動に対しては1.0以上とします。

道路土工 擁壁工指針 式(解5-10)により、常時は1.5を下回ってはならないとされています。

同上。地震時は1.2を下回ってはならないとされています。

設計基準強度に応じて自動入力されます（道路土工 擁壁工指針 表4-3の曲げ圧縮応力度）。

円形の塔の円環方向に生じる軸圧縮応力度の照査に用います。既定値は設計基準強度の1/4を目安とした値を自動入力しています。準拠する基準に軸圧縮応力度の規定がある場合は、その値に修正してください。

同上（表4-3のτa1）。τa1には有効高及び軸方向引張鉄筋比に関する補正係数（表4-4・表4-5）を乗じるため、本ツールでは断面ごとに自動で乗じています。

道路土工 擁壁工指針 表4-2の、地震の影響を考慮する場合の割増し係数です。

使用鉄筋材と部材の設置環境に応じて自動入力されます（道路土工 擁壁工指針 表4-10、地震の影響を含まない場合）。

表4-10の「地震の影響を含む場合の基本値」（SD295A/B: 180、SD345: 200）に、表4-2の割増し係数1.50を乗じた値を既定値としています。

リアルタイムプレビュー

入力に応じて自動更新

断面図

計算方法と適用範囲

このツールで計算できること

現場打ちの雨水調整池（左右の側壁と底版が一体のU字断面。内空に雨水を一時貯留）の構造計算を行います。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）、オリフィスタワー（放流塔）を設ける場合はその壁体・浮上がり・基礎の照査を行います。空虚時と満水時（計画高水位まで貯留）を自動で両方解き、項目ごとに不利な側を採用します。

計算方法・使用式

  • 池躯体の設計は道路土工 擁壁工指針の掘割式U型擁壁（5-7-6）の考え方によります。常時の背面土圧は静止土圧（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)）の水平成分と躯体自重の慣性力を考慮します。
  • 側壁: 底版との結合部を固定端とする片持ばりです。貯留水の内水圧が背面土圧を上回る場合の内側引張も考慮し、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ます。貯留水・敷モルタルの重量は底版に載る荷重として考慮します。
  • 敷モルタル: 排水勾配のため横断方向に厚さが変化する台形分布の死荷重として底版に載せ、浮上がりの自重・安定計算の鉛直荷重にも算入します。水深の基準となる池底の最深部は敷モルタル上面の低い側とします。
  • 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）、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）。
  • オリフィスタワー: 池内に自立する独立基礎の塔として、周囲に貯留水が作用するものとし、壁体の断面（鉛直・水平鉄筋）、浮上がり、基礎の安定（転倒・滑動・支持）を塔1基あたりで照査します。

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）、計画水深・地下水位、敷モルタルの条件（中央/端部厚・単位体積重量）、左右別々の土砂形状、オリフィスタワーの諸元（形式・高さ・内径・壁厚・基礎寸法・配筋）、材料・荷重条件（K0・Kea・φ・上載荷重）、基礎条件（kv・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（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、オリフィスタワーの各照査のOK/NG判定。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

  • 池躯体は延長1mあたりの2次元断面、オリフィスタワーのみ塔1基あたりの計算です。
  • 構造計算のみを行います。調整容量（貯留量）の計算・放流量の水理計算（オリフィス・余水吐の能力）は対象外です。
  • 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。貯留水・地下水は静水圧として扱います。
  • 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。
  • 上部開放の池を対象とし、蓋・覆蓋は扱いません。

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）: 掘割式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)）。

調整池の必要容量・放流施設の能力は、各自治体の宅地開発指導要綱・流域の基準により別途算定してください。設計水平震度・許容値・鉛直地盤反力係数の採用値、揚圧力の設定（地下水位）、堆砂・維持管理への配慮は、設計者が別途確認してください。

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