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）、常時は載荷重と蓋上の活荷重を載せる・載せない組を自動で解き、項目ごとに不利なケースを採用します。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

• 箱形の躯体の断面力は、道路土工 カルバート工指針 5-7(2) によりラーメンとして求めます（部材中心軸の寸法）。蓋は躯体と剛に結ばれないため、幅方向・奥行方向の鉛直断面は上が開いた門形、水平断面は4面の側壁からなる閉じた矩形の枠として解きます。
• 側壁の鉛直方向: 底版との結合部を固定端とする片持ばり（単位幅1m）です。基部の曲げは側壁に載る荷重だけで決まります。
• 底版: 底面の地盤反力を等分布と仮定します。隅角部では底版の端の曲げが側壁の基部の曲げ（と張出し側の曲げ）とつり合い、支間内の曲げはその両端の曲げと純荷重から求まります。張出しのつけ根も照査します。
• 側壁の水平方向: 単位高さの閉じた矩形の枠として、隅角部の曲げ (pX·LX³＋pY·LY³)/(12(LX＋LY)) と各辺の中央の曲げを求めます。長方形の平面では長辺の中央の内側引張が大きくなります。
• 底版と側壁の水平方向には、隣の部材から伝わる軸方向力（圧縮・引張）を入れて応力度を求めます（指針 5-7(2)・5-4-2）。
• 土圧・水圧と浮上がり・安定性は、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）、地震時は道路橋示方書Ⅴ耐震設計編の地震時土圧（修正物部・岡部式、式(4.2.2)）の水平成分を用います。
• 荷重の組合せは擁壁工指針 4-2-1(2) によります。常時は自重＋土圧に、載荷重と蓋上の活荷重を載せる・載せない組を回し、地震時は自重＋地震の影響（載荷重・蓋上の活荷重は組み合わせない）とします。
• 蓋: コンクリート蓋は単純版として照査します。輪荷重の曲げは道路橋示方書Ⅲ 表-7.4.1 の値とし、せん断は同 7.2(2) により照査せず、7.3.1 の最小全厚を照査します。既製品（グレーチング蓋・鋳鉄製蓋）は断面照査を行いません。
• 浮上がり: Fs = (WB＋WS＋QS)/(US＋UD)（擁壁工指針 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2軸の偏心を考慮し、常時は軸ごとの B/6 に加えて底面の一部が浮かないこと（核の条件）も照査します。合力が底面中央の2/3の外なら支持は算定範囲外です。
• 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・車両の進行方向）、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・背面土の土質・地震時土圧係数KEA・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: 水位のケースと荷重の組合せの各ケースについて、側壁（鉛直方向・水平方向）・底版（幅方向・奥行方向）・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、各項目の不利なケースの採用結果。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。
• 箱が版として2方向に荷重を分けて受け持つ働きは見ません（版の係数の出典が swl_core に無いため、鉛直断面の門形と水平断面の枠を別々に解きます）。隅角部の詳細な応力（ハンチ）も解析しません。
• 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、地震時の内水の動水圧と、側方地盤の液状化による側壁への土圧の増加は扱いません。
• 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 カルバート工指針（平成21年度版、日本道路協会）: 箱形の構造物の断面力をラーメンの構造解析で求めること・軸方向力の考慮（5-7(2)、5-4-2）、荷重の組合せ（解図5-9）、水平土圧（式(解5-2)）、底版反力（式(解5-6)）。 Amazonで見る
• 道路土工 擁壁工指針（平成24年7月、日本道路協会）: U型擁壁の設計の考え方（5-7-6）、荷重の組合せ（4-2-1）、載荷重の載荷方法（4-2-3、解図4-2）、静止土圧（式 解5-5）、設計水平震度（解表5-1）、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）、許容鉛直支持力度と摩擦係数（解表4-8・解表4-9）、許容応力度（表4-2〜表4-5・表4-10）。 Amazonで見る
• 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）: 地震時土圧（4.2、式(4.2.2)）。 Amazonで見る
• 道路橋示方書・同解説Ⅰ共通編（平成29年11月、日本道路協会）: 床版を設計する場合の活荷重（T荷重・群集荷重、8.2(4)）、地震時土圧を算出する場合の壁面摩擦角（表-解8.7.1）。
• 道路橋示方書・同解説Ⅲコンクリート橋編（平成14年3月、日本道路協会）: 床版の設計一般（7.2）、床版の最小全厚（7.3.1、表-7.3.1）、T荷重による床版の設計曲げモーメント（7.4.2、表-7.4.1・表-7.4.2）。
• 道路土工要綱（平成21年度版、日本道路協会）: 地域別補正係数（資料-1）。 Amazonで見る

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。

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