U型擁壁の設計｜道路土工 擁壁工指針に準拠
掘割式U型擁壁の設計計算ツールです。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、あわせて浮上がりに対する検討を行います。
このツールで検討できること
- 掘割式U型擁壁の側壁・底版について、部材（断面）計算と浮上がりに対する検討を行います。
- 左右で異なる土砂形状による偏土圧に対応し、安定性の照査も常に行います。
対象外・注意が必要な条件
- 常時の土圧は静止土圧です（変位を許さない構造のため、主働土圧への低減は行いません）。他形式の擁壁とは前提が異なります。
- 土圧は水平成分のみを考慮し、鉛直成分は無視します（滑動・転倒に対して安全側の扱いです）。
- 地下水位・内水位は静水圧として扱い、浸透流・間隙水圧の変動は考慮しません。躯体は左右対称が前提です。
- 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。
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
掘割式U型擁壁（側壁と底版が一体の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、擁壁自体の安定性（滑動・転倒・支持）の照査を行います。内空が空の掘割式のほか、中詰め土を入れた形式も扱えます。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
- 土圧: 常時は静止土圧（p = K0・(γ・z + q)。道路土工 擁壁工指針 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として、土圧・水圧による曲げモーメント・せん断力を求めます（指針5-7-6(3)）。
- 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有限要素で解き、断面力と地盤反力分布を求めます（指針5-7-6(3)）。
- 浮上がり: Fs = (WB＋WS＋QS)/(US＋UD)（躯体自重・上載土重量・その他抑え荷重と、静水圧による揚圧力・その他揚圧力の比。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、コンクリート圧縮σc・せん断τ・鉄筋引張σsを照査します。
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（天端/基部）・底版厚・張出し）、左右別々の土砂形状（法担ぎ・天端からの下がり）、地下水位・内水位・中詰め土の条件、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（径・ピッチ・かぶり）、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: 側壁基部・底版（端部・中央）の応力度照査、浮上がりの安全率、滑動・転倒（偏心量）・支持（地盤反力度）の照査結果のOK/NG判定と、底版の断面力・地盤反力の分布。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
- 延長1mあたりの2次元断面として計算します。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。
- 常時の土圧は静止土圧です（掘割式U型擁壁は変位を許さない構造のため）。主働土圧への低減は行いません。
- 土圧は水平成分のみを考慮し、鉛直成分は無視します（滑動・転倒に対して安全側）。
- 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。
- 掘割式では本来省略できるとされる安定性の照査（指針5-3）も、左右の土砂形状が異なる場合の偏土圧や中詰め式に備えて常に行います。
- 地下水位・内水位は静水圧として扱い、浸透流・間隙水圧の変動は考慮しません。
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・鉛直地盤反力係数は参考の既定値を自動入力しますが、地域・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（地下水位の季節変動）、施工時の排水、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。
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