Transcript 講義資料No.3（PPT）

平成20年度
設計演習
～鋼矢板護岸の設計～
平成２０年７月１５日
本日の内容
支点反力の求め方
鋼矢板の断面の決定
タイロッドの設計
腹起こしの設計
設計計算例の説明
各自の設計条件のチェック
支点反力の求め方（仮想交点法）
矢板に作用する最大曲げモーメントおよびタイ材取付点反力
は，矢板の剛性，根入れ長，地盤の硬軟等を考慮した適切な
方法により算定する．（参考資料No.1 p.672）
タイロッド
主働土圧＋残留水圧
D.L
受働土圧
タイロッド取付点と海底面を
支点とし，海底面から上の土
圧及び残留水圧が荷重として
作用する単純ばりと仮想して，
最大曲げモーメントおよびタ
イ材取付点反力を求める
海底面
主働土圧＋残留水圧：P
l
lT
タイロッド取付点反力：AP
仮想交点反力：RD
P：合力（tf/m）
l
AP   P
lT
RD  P  AP
AP：タイロッド取付点反力（tf/m）
RD：仮想交点反力（tf/m）
l：仮想交点から合力作用点までの距離（m）
lT：仮想交点からタイロッド取付点までの高さ（m）
Mmax：最大曲げモーメント
M max
s
 105  s a
Z
Z：鋼矢板の断面係数（cm3/m）
s：曲げ応力度（kgf/cm2）
s a：許容曲げ応力度（kgf/cm2）
dR
S7
S2
S1
Ap
pW
S8
S4
S3
p A2
x
lj
lD
p Ax
p A3
RD
タイロッド取付点におけるモーメントの釣り合い
M  R
D
AP 
 lD
S  R
D
最大曲げモーメント
せん断力Qx＝0→Mx＝Mmax
p Ax  p A3   p A3  p A2  
x
dR
・・・①
p A3  p A2 2
Qx  
x  ( p A3  pW ) x  RD ・・・②
2d R
1
M x  RD  x  ( p Ax  2 p A3  3 pW ) x 2 ・・・③
6
②式より，Qx＝0として，Mmaxの生じる位置を求める
p A3  pW  ( p A3  pW )  2( p A3
2
x
p A3  p A2
→xを①，③式に代入
RD
 p A2 ) 
dR
 dR
最大曲げモーメント
鋼矢板の断面決定
仮想ばり法により求めた最大曲げモーメントに耐えうる断面力
を有する部材を選定する．
使用する鋼矢板の選定（材質，種類などなど）
使用環境→護岸（海岸）→腐食に対する検討
→安全性のある構造物の設計
ところで，断面力が大きい，すなわち外力に対して断面力
に余裕があるほど安全
→経済性の観点からは望ましくない
安全性＋経済的な構造物→設計者の腕の見せ所
タイロッドの設計（配布資料p.101）
タイ材に作用する張力は，矢板に作用する曲げモーメント及びタイ
材取付点反力を基に算定する（参考資料No.1，p.681）
T  Ap  l  sec  Ap  l
T：タイ材の張力（tf）
Ap：タイ材取付点反力（tf/m）
l：タイ材取付点間隔（m）
：タイ材取付点で立てた矢板面への垂線
とタイ材の傾斜角（°）＝0°
A
AP  l
sa
 10 
3
T
sa
 103
sa：タイ材の許容応力度（kgf/cm2）
A：タイロッドの断面積（cm2）
タイロッド
腹起こしの設計（配布資料No.1 p.101）
矢板などが土圧や水圧でふくれ出したり，倒れたりしないように，
押さえのために取りつける横材のこと
腹起し材
タイロッド取付点を支点とし，タイロッド取付点反力AP
が等分布に作用する3径間連続梁として設計
イメージ
AP
l
1
1
2
Mmax  AP  l  T  l
10
10
Z
M max
sa
l
l
Mmax：腹起こしに作用する最大曲げ
モーメント
Z：腹起こしの断面係数
105
設計計算例の説明
配布資料No.1 p.111～113
根入れ長の決定
未知の根入れ長Dを含む方程式を満足しうるDの値を求める．
数値は0.1m単位で丸めること．
例：D>5.238m⇒5.3m，5.67m⇒5.7m
鋼矢板長：l（m）
天端高さ＋水深＋根入れ長
設計例では，D:12.5m，Hw：7.5m，C.H.：3.5m
12.5＋7.5＋3.0＝23.0m
この設計では，鋼矢板とタイロッド，腹起こしを一体化させるために，この部分をコンク
リートで保護している
鋼矢板の断面決定
①：使用する鋼矢板の選定：SY295材（sa＝1800kgf/cm2）
（配布資料No.1 p.46）
②：鋼矢板に作用するMmaxより断面係数Zを算出
Mmax＝52.911tf・m/m
Z
M max
sa
⇒断面係数Z≧2940（cm3/m）
③：②で求めたZを満足する性能を有する鋼矢板の選定
（配布資料No.1 p. 6-7）
鋼矢板の腐食及び防食法に関する規準
⇒FSP-ⅤL（Z1＝3150cm3/m）
④：腐食の検討（50年）
（配布資料No.1 p. 457～）
海側
陸側
表より
海側（t1）＝0.03mm/年（海底泥層中）＝0.03×50＝1.5mm
陸側（t2）＝0.02mm/年（残留水位より下）＝0.02×50＝1.0mm
耐用年数×腐食代＝腐食代：a＝t2/t1＝1.0/1.5＝0.667
⑤：腐食時の断面係数（Z2）の決定
（配布資料No.1 p. 457～）
Z
Z/Z0
Z：腐食時の断面係数
Z0：腐食してない場合
88%
α
t1
Z2＝Z1×0.88＝3150×0.88＝2770＜2940
Z2<Z；すなわち，腐食が進行するとMmaxに耐えうるだけの断面力を保持する
ことができない．Z1＞Z2＞Z：これを満たすような断面係数を有する矢板を選定
する．
タイロッドの断面決定
タイロッドの選定（材質，種類等） （配布資料No.1 p.47）
取付間隔の決定
A
AP  l
sa
 10 
3
T
sa
 103
T：タイロッド張力（tf）
AP：タイロッド取付点反力（tf/m）
l：タイロッド取付間隔（m）
sa：許容応力度
腐食の検討（50年）
腐食代：Δd＝2×0.03mm/年×50年
陸上側，残留水位より上
※タイロッド取付位置が残留水位よ
り下の人は0.02mm
タイロッド断面
タイロッドに作用する張力
T＝AP・lP
※取付間隔に関する指針が見つからなかった為，設計例に準じて，
lP＝2.00mとしてください．
タイロッドの直径の決定
d
4T
sa
 d
使用するタイロッドの直径決定
直径の寸法は規格化されています．
配布資料No.1 p.443-449
腹起こしの断面決定
タイロッドの選定（材質，種類等） （配布資料No.1 p.456）
コンクリートで捲きたてる⇒腹起こしやタイロッド
の取付をコンクリートで覆っている⇒腹起こしは
外気に曝露されないことから，腐食に関する検
討は行わない．
M max 
1
AP  l 2
10
Mmax：腹起こしに作用する最大曲げ
モーメント
Z：腹起こしの断面係数
Z
M max
sa
 105
溝形鋼を使用
（２つ重ね合わせて用いるものとする）