JP4584383B2 - 擁壁設計支援装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、擁壁の設計から許認可書類の作成までを迅速に終えることのできる擁壁設計支援装置に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、傾斜する地盤上に図１６に示すような宅地（Ａ〜Ｆ）を造成しようとするような場合には、宅地の周りに擁壁を設ける必要が生じる。その他、道路建設などにおいても擁壁を設ける必要が生じる。
このような場合には、都市計画法や宅地造成等規制法に基づく許認可の申請が必要であるが、設計基準は、各市区町村ごとに微妙に相違するので、一々その基準を確認する必要があり非常に煩雑であった。また、強度計算などに不慣れな建築デザイナーでも、確実に宅地用の擁壁設計をすることのできる装置が望まれるところである。
【０００３】
この発明は、これらの問題点に鑑みたものであり、各市区町村により異なる設計基準を一々調べなくても、擁壁の設計から許認可書類の作成までを容易かつ迅速に終えることのできる擁壁設計支援装置を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る擁壁設計支援装置では、逆Ｔ字型またはＬ型の形状に基づいて擁壁の安定計算を行うコンピュータを用いた擁壁設計支援装置であって、前記安定計算に先立って機能し、土質種別に応じて各市町村ごとに登録されている土に関するパラメータ・データを選択するか、地質調査に基づく前記パラメータ・データを設定するか、或いはデフォルト値を使用するかのいずれかを行わせるデータ設定手段と、前記擁壁の支点を中心とする安定モーメントと前記支点を中心とする転倒モーメントとの差を前記擁壁に作用する鉛直力の総和で割って求めた合力作用位置と支点との距離が、前記擁壁の底版の幅の３分の１よりも大きい場合は転倒に対して擁壁が安定であると判定する第一の転倒判定手段と、前記合力作用位置と支点との距離が前記擁壁の底版の幅の３分の１以下である場合に、前記支点を中心とする安定モーメントを、前記支点を中心とする転倒モーメントで割って求めた安全率が１．５以上であれば転倒に対して前記擁壁が安定であると判定する第二の転倒判定手段と、前記第一及び第二の転倒判定手段により転倒に対して前記擁壁が安定と判定されなかった場合には、第一のエラーメッセージとして、エラーの要因は重心が前すぎることとする第一の要因表示メッセージ及び底版を大きくすることで対策できるとする第一の形状修正を支援するメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と、前記第一及び第二の転倒判定手段により転倒に対して前記擁壁が安定と判定された場合であって、前記合力作用位置と支点との距離が前記擁壁の底版の幅の３分の１よりも大きくかつ前記擁壁の底版の幅の３分の２よりも小さいときには基礎地盤に生じる接地圧の正成分と、接地圧の負成分が、ともに許容地盤反力度以下であれば地盤反力に対して前記擁壁が安定であると判定する第一の沈下判定手段と、前記合力作用位置と支点との距離が前記擁壁の底版の幅の６分の１よりも大きくかつ前記擁壁の底版の幅の３分の１よりも小さい場合には前記基礎地盤に生じる接地圧の正成分が許容地盤反力度以下であれば地盤反力に対して前記擁壁が安定であると判定する第二の沈下判定手段と、前記第一及び第二の沈下判定手段により地盤反力に対して前記擁壁が安定であると判定されない場合であって、前記合力作用位置が許容範囲を超えて偏っているときには、第二のエラーメッセージとして、エラーの要因は合力作用位置が条件範囲外であるとする第二の要因表示メッセージ及び底版を大きくすることで対策できるとする第二の形状修正を支援するメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と、前記合力作用位置が前記許容範囲内である場合であって、前記擁壁の底版の幅を擁壁の全高で割って求めた値が１．５よりも大きいときには、地盤反力の不足により対策要因があるとする第三の要因表示メッセージ、部材厚を薄くすることで対策できるとする第三の形状修正を支援するメッセージ、Ｌ字型擁壁である場合には逆Ｔ字型へ形式変更することで対策できるとする第一の型式変更を支援するメッセージ、及び地質調査をしていない場合には地質調査による地盤の確認により対策できるとする第一の地質調査を支援するメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と、前記合力作用位置が前記許容範囲内である場合であって、前記擁壁の底版の幅を擁壁の全高で割って求めた値が１．５以下であり、前記最大接地圧を前記許容地盤反力度で割って求めた値が１．１よりも大きいとき、又は前記最大接地圧を前記最小接地圧で割って求めた値が１．５以下であるときには地盤反力の不足により対策要因があるとする第四の要因表示メッセージ、部材厚を薄くすることで対策できるとする第四の形状修正を支援するメッセージ、Ｌ字型擁壁である場合には逆Ｔ字型へ形式変更することで対策できるとする第二の型式変更を支援するメッセージ、及び地質調査をしていない場合には地質調査による地盤の確認により対策できるとする第二の地質調査を支援するメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と、前記最大接地圧を前記許容地盤反力度で割って求めた値が１．１以下、かつ前記最大接地圧を前記最小接地圧で割って求めた値が１．５よりも大きいと判断された場合に、前記最大接地圧を前記許容地盤反力度で割って求めた値が１．０１よりも大きいときには重心が前すぎることに対策要因があるとする第五の要因表示メッセージ及び底版を大きくすることで対策できるとする第五の形状修正を支援するメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と、前記合力作用位置が前記許容範囲内である場合であって、前記擁壁の底版の幅を擁壁の全高で割って求めた値が１．５以下であり、前記最大接地圧を前記許容地盤反力度で割って求めた値が１．１以下でかつ前記最大接地圧を前記最小接地圧で割って求めた値が１．５よりも大きく、前記最大接地圧を前記許容地盤反力度で割って求めた値が１．０１以下のときには、底版幅を増やす又は擁壁の部材厚を減らすことにより対策できるとする第六の形状修正を勧めるメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と、前記第一及び第二の沈下判定手段により地盤反力に対して前記擁壁が安定であると判定された場合であって、滑動に対する抵抗力を前記擁壁に作用する水平力の総和で割ることにより求めた滑動安全率が１．５以上であるときには滑動に対して前記擁壁が安定であると判定する滑動判定手段と、前記滑動安全率が１以上かつ１．５未満であるときには突起を設けることにより対策できるとするメッセージ又は底版を大きくすることで対策できるとする第七の形状修正を支援するメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と、前記滑動安全率が０．９８以上かつ１未満である場合には底版を大きくするかつ部材を厚くすることにより対策できるとする第八の形状修正を勧めるメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と、前記滑動安全率が０．９８未満であるときには重心が前すぎることにより対策要因があるとする第六の要因表示メッセージ及び底版を大きくすることで対策できるとする第九の形状修正を勧めるメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、実施例に基づいて、この発明を更に詳細に説明する。本発明は、典型的にはコンピュータによって実現されるが、安定計算を終えるまでの処理内容をフローチャートで示すと図１に示す通りである。すなわち、（３．）安定計算を行うに先立って、（１．）プロジェクトの作成と（２．）安定計算に関する設定とを行っている。
【０００８】
本装置の第１の特徴は、都市計画法や宅地造成等規制法に関する設計基準が、各市区町村ごとに登録されている点である。すなわち、土の単位体積重量γS［ｔ／ｍ3］、主働土圧係数Ｋａ、土の内部摩擦角φ［°］、作用角度δｓ［°］、摩擦係数μ、許容地盤反力度ｑａ［ｔ／ｍ3］の各デフォルト値とともに、各市区町村の設計基準に基づいた各パラメータの設定値が登録されている。例えば、大阪府であれば、「地質調査をすれば土の単位体積重量γSとして数値１．８［ｔ／ｍ3］を採用できる」などの情報が登録されている。
【０００９】
同様に、表面載荷重についても、デフォルト値とともに、各市区町村の設計基準に基づく最低基準値が登録されている。具体的には、表面載荷重のデフォルト値は１．０であるが、例えば、豊中市であれば「最低基準値が０．５である」旨が登録されている。
【００１０】
本装置では、プロジェクトの作成処理（１．）において、市町村の選択処理や所在地の入力処理が行われるので、この段階で、データベースに保存されているどの設計基準を使用すべきかが特定される。そして、安定計算に関する設定処理（２．）の段階において、▲１▼土質種別に応じて各市区町村ごとに登録されている土に関するパラメータ・データを選択するか、▲２▼地質調査に基づく前記パラメータ・データを設定するか、或いは▲３▼デフォルト値を使用するかの選択が行われる。
【００１１】
また、表面載荷荷重についても、▲１▼デフォルト値を使用するか、▲２▼各市区町村の設計基準に基づく最低基準値を参照しつつ、操作者が任意の値を設定するかが選択される。そして、表面載荷重の設定が完了すると、Ｌ型擁壁を使用するか逆Ｔ型擁壁を使用するかが選択され、選択した型式の擁壁について形状を特定する数値が操作者によって入力される（いわゆる形状設計である）。
【００１２】
図２は、逆Ｔ型擁壁１とＬ型擁壁２とをクロスハッチングで図示したものである。なお、上記の形状設計において、簡易的には、図２のＢ３とｈの数値のみを入力し、他はデフォルト値を使用することもできる。図２より明らかな通り、ｈは、擁壁の地面ＧＬからの高さであり、Ｂ３は、擁壁の頂上幅である。
【００１３】
以上のようにして形状設計が完了すると、続いて、図３〜図５に示す安定計算が行われる。なお、安定計算における擁壁の自重は、図２のクロスハッチング部の擁壁自重に限らず、斜線部に含まれる背面土も含んだ値として計算される。また、背面土の単位体積重量γSは、地質調査をして得られた数値を設定しても良いが、そうでない場合には、背面土の種別が「砂利又は砂」、「砂質土」、「シルト、粘土又はそれらを多量に含む土」のいずれであるかによって各々のデフォルト値が採用される。デフォルト値は、例えば、大阪府の場合、それぞれ１．８［ｔ／ｍ3］、１．７［ｔ／ｍ3］、１．６［ｔ／ｍ3］である。
【００１４】
１．安定計算（ＳＴ１）の処理内容
［自重の算出方法］
安定計算（ＳＴ１）の処理内容を説明するため、ここでは逆Ｔ型擁壁に関して自重の算出方法その他を説明するが、Ｌ型擁壁の場合にも同様の算出方法によって処理される。
【００１５】
躯体（擁壁全体）の自重を算出するには、図６のように、擁壁を１〜９で示す三角形と四角形とに分割し、それぞれの部分について、鉛直荷重（断面積×単位重量［ｔｆ／ｍ］）と、擁壁の前端（支点Ｏ）から各部の重心（Ｗ１〜Ｗ９）までの距離であるアーム長（Ｘ１〜Ｘ９、Ｙ１〜Ｙ９［ｍ］）を算出する。そして、各部分のモーメント（鉛直荷重×ＳＱＲ（Ｘｉ2＋Ｙｉ2））の総和と、鉛直荷重の総和との関係に基づいて、躯体（擁壁全体）の重心位置を算出する。
【００１６】
背面土の自重についても同様であり、図６の１０〜１２の部分に分割し、鉛直荷重と、支点から各部の重心までの距離（Ｘ１０〜Ｘ１２、Ｙ１０〜Ｙ１２）を算出し、各部分のモーメントの総和と、鉛直荷重の総和との関係に基づいて背面土の重心位置を算出する。
また、載荷重については、（Ｂ７＋Ｂ４）×表面載荷荷重の計算により鉛直荷重を算出し、アーム長Ｘｑは支点から（Ｂ７＋Ｂ４）の中心位置までの水平距離であるとする。また、アーム長Ｙｑは、擁壁の全高Ｈ０である。
【００１７】
［土圧計算］
擁壁に作用する常時土圧の算出は、下記の通りに行っている。なお、ここでは、図２の斜線部以外の背面土による土圧と、表面載荷重による土圧を問題にしている。
この土圧計算において、背面土圧の作用面は、図７に示す仮想背面（擁壁右端の高さＨ０）であるとする。なお、作用点は、前記仮想背面の高さＨ０／３の位置となる。そして、背面土による土圧ＰA1は、
１／２×ＫA×γｓ×Ｈ０2［ｔ］…（式２．２−１）
の計算式により算出され、土圧ＰA1の水平成分はＰA1×ｃｏｓδｓ、垂直成分はＰA1×ｓｉｎδｓとなる。
【００１８】
背面土による土圧ＰA1の計算式（式２．２−１）におけるＫAは、主働土圧係数であり、主働土圧係数ＫAは、図８に示す（式２．２−４）により算出される。（式２．２−４）において、φは背面土の内部摩擦角［°］、θは擁壁背面と鉛直面のなす角［°］、δは擁壁の背面と土との壁面摩擦角［°］である。但し、安定計算時にはδ＝βとする。なお、βは水平面と地表面とのなす角度［°］である。
【００１９】
表面載荷重による土圧を計算する場合、表面載荷重土圧の作用面は、図９に示す仮想背面（擁壁右端の高さＨ０）であるとする。なお、作用点は、前記仮想背面の高さＨ０／２の位置である。そして、表面載荷重による土圧ＰA2は、ＫA×ｑ×Ｈ０の計算式により算出され、土圧ＰA2の水平成分はＰA2×ｃｏｓδｓ、垂直成分はＰA2×ｓｉｎδｓとなる。ここで、ｑは表面載荷荷重［ｔ／ｍ２］であり、表面載荷荷重ｑの最低基準値は市区町村ごとに異なる。しかし、この最低基準値は本装置に予め登録されているので、工事地域に合わせた値が使用されることになる。なお、特に指定しなければ、デフォルト値（＝１．０）が使用させる。
【００２０】
２．転倒についての判定（ＳＴ２）
ここでは、擁壁が図１０の破線のように転倒しないことを確認する。支点を中心とする安定モーメントＭｒは、
Ｍｒ＝ΣＷ×Ｘ＋ΣＰｖ×Ｂ０…（式２．３−１）
の計算によって算出される。ΣＷ×Ｘは、躯体自重と背面土自重と載荷荷重の各々について、支点からそれぞれの重心位置までの水平距離を掛け算し、その総和を求めたものである。また、ΣＰｖは、土圧の合力の鉛直成分（ｔ）であり、ＰA1×ｓｉｎδｓ＋ＰA2×ｓｉｎδｓにより算出される。なお、Ｂ０は擁壁の底版の幅（ｍ）である。
【００２１】
一方、支点を中心とする転倒モーメントＭｏは、
Ｍｏ＝ＰA1H×Ｈ０／３＋ＰA2H×Ｈ０／２…（式２．３−２）
の計算式によって算出される。ここでＰA1Hは背面土による土圧の水平成分（＝ＰA1×ｃｏｓδｓ）、ＰA2Hは表面載荷重による土圧の水平成分（＝ＰA2×ｃｏｓδｓ）、Ｈ０は擁壁の全高である。
上記（式２．３−１）と（式２．３−２）の計算式によって算出されたＭｒとＭｏの差ΣＭ（＝Ｍｒ−Ｍｏ）を求めるとともに、擁壁に作用する鉛直力の総和ΣＶを（式２．３−４）により求める。
ΣＶ＝ΣＷ＋ΣＰｖ…（式２．３−４）
ここで、ΣＷは、躯体自重と背面土自重と載荷荷重による鉛直力の合計であり、ΣＰｖは土圧による鉛直力の総和である。
【００２２】
以上の算出結果に基づいて、ΣＭ／ΣＶの計算をすると、擁壁等の自重（躯体自重＋背面土自重＋載荷荷重）及び土圧の合力の作用位置と支点との距離ｄ（以下、合力作用位置ｄということがある）が求まる（ｄ＝ΣＭ／ΣＶ）。そして、この合力作用位置ｄがｄ＞Ｂ０／３であれば転倒に対する安定性が充分であると判定され、これを第一の転倒判定手段とする。但し、ｄ＞Ｂ０／３でない場合でも、安全率Ｆｓ＝Ｍｒ／Ｍｏ≧１．５であれば安全であると判定し、これを第二の転倒判定手段とする。
【００２３】
そして、安全でない場合には、第一のエラーメッセージを表示させる（ＳＴ３）。第一のエラーメッセージとして、例えば、下記のような内容が表示される。
「第一の要因：重心が前すぎます。」「対策：適正化を図りましょう。→擁壁形状の修正により底版（Ｂ０）を大きくします。」
次に、操作者による第一の形状修正を支援して（ＳＴ４）、その後、ＳＴ１の安定計算をやり直すことになる。
【００２４】
［地盤反力に対する検討］
ステップＳＴ２の判定がＯＫであった場合には、ステップＳＴ５において、擁壁が図１１の破線に示すように沈下するか否かの検討を行う。ここでは、合力作用位置ｄ（支点から上記合力の作用位置までの距離）の偏心量ｅ（＝Ｂ０／２−ｄ）を問題にする。
【００２５】
（ａ）合力作用位置ｄがＢ０／３＜ｄ＜２×Ｂ０／３の場合（図１２参照）には、基礎地盤に生じる接地圧の＋成分であるｑ１と、接地圧の−成分であるｑ２が、ともに許容地盤反力度ｑａ以下であれば安定であると判断し、これを第一の沈下判定手段とする。
ｑ１＝ΣＶ／Ｂ０×（１＋６×ｅ／Ｂ０）≦ｑａ［ｔ／ｍ２］
ｑ２＝ΣＶ／Ｂ０×（１−６×ｅ／Ｂ０）≦ｑａ［ｔ／ｍ２］
ΣＶ：擁壁に作用する鉛直力の総和
ｅ：偏心量（＝Ｂ０／２−ｄ）
Ｂ０：擁壁の底版幅
（ｂ）合力作用位置ｄがＢ０／６＜ｄ＜Ｂ０／３の場合（図１３参照）には、基礎地盤に生じる接地圧ｑ１が許容地盤反力度ｑａ以下であれば安定であると判断し、これを第二の沈下判定手段とする。
ｑ１＝２×ΣＶ／（３×（Ｂ０／２−ｅ））≦ｑａ
（ｃ）その他の場合には、擁壁の設計上、安全面に問題があると考えられるので、地盤反力の判定をＮＧと判定する（ＳＴ５）。
【００２６】
以上説明したステップＳＴ５の判定において、地盤反力の判定がＮＧであった場合には、合力作用位置ｄが偏っているか否かを判定する（ＳＴ６）。合力作用位置ｄが偏っている場合には、下記のような第二のエラーメッセージを表示して第二の形状修正を支援する（ＳＴ７、ＳＴ８）。
「第二の要因：合力作用位置が条件範囲外です。」
「対策：適正化を図りましょう。→擁壁形状修正により底版（Ｂ０）を大きくします。」
【００２７】
ステップＳＴ６の判定において、合力作用位置ｄが許容範囲内であった場合には、次に、底版幅（Ｂ０）／擁壁全高（Ｈ０）の値が１．５より大きいか否かを判定し（ＳＴ９）、Ｂ０／Ｈ０＞１．５の場合には下記のメッセージを表示して、第三の形状修正、第一の型式変更、または第一の地質調査を勧める（ＳＴ１０、ＳＴ１１）。
「第三の要因：形状を確認して下さい。地盤反力が大きく不足しています。」
「対策：１．（擁壁に余裕がある場合）さらに底版を延長することで安定計算をクリアすることも考えられますが、地質調査をしていない場合は、地質調査による地盤の確認をお勧めします。」
「対策：２．（Ｌ型擁壁の場合）逆Ｔ型への形式変更も有効な手段です。」
「対策：３．部材厚が厚すぎる可能性があります。形状確認の上、擁壁形状を修正し、部材厚（Ｂ３，Ｂ４，Ｈ３，Ｈ４）を減らします。」
【００２８】
一方、ステップＳＴ９の判定において、Ｂ０／Ｈ０≦１．５であった場合には、次ぎに、最大接地圧ｑ１／許容地盤反力度ｑａ≦１．１であり、且つ最大接地圧ｑ１／最小接地圧ｑ２＞１．５であるか否かを判定する（ＳＴ１２）。そして、いずれか一方でも条件を満たさない場合には、下記のメッセージを表示して、第四の形状修正、第二の型式変更、または第二の地質調査を勧める。
「第四の要因：地盤反力が不足しています。」
「対策：１．（地盤の設置スペースに余裕がある場合）擁壁形状の修正により底版（Ｂ０）を大きくします。」
「対策：２．（Ｌ型擁壁の場合）逆Ｔ型への形式変更も有効な手段です。」
「対策：３．部材厚が厚すぎる可能性があります。形状確認の上、擁壁形状を修正し、部材厚（Ｂ３，Ｂ４，Ｈ３，Ｈ４）を減らします。」
「対策：４．地質調査をしていない場合は、地質調査による地盤の確認をお勧めします。」
【００２９】
ステップＳＴ１２の判定において、最大接地圧ｑ１／許容地盤反力度ｑａ≦１．１であり、且つ最大接地圧ｑ１／最小接地圧ｑ２＞１．５であった場合には、次ぎに、最大接地圧ｑ１／許容地盤反力度ｑａが１．０１以下であるかどうかを判定する（ＳＴ１５）。そして、最大接地圧ｑ１／許容地盤反力度ｑａ＞１．０１であれば、下記のメッセージを表示して第五の形状修正を勧める（ＳＴ１６、ＳＴ１７）。
「第五の要因：重心が前すぎます。」
「対策：適正化を図りましょう。→擁壁形状修正により底版（Ｂ０）を大きくします。」
【００３０】
ステップＳＴ１５の判定において、最大接地圧ｑ１／許容地盤反力度ｑａ≦１．０１であった場合には、下記のメッセージを表示して第六の形状修正を勧める（ＳＴ１８、ＳＴ１９）。「重心を以下のいずれかの方法によって微調整できます。１．底版幅を１ステップ増やす。２．擁壁の部材厚を１ステップ分減らす。３．底版の部材厚においてＨ４を１ステップ分減らし、Ｈ３を１ステップ増やす。４．擁壁前面の転びを増やします。１．〜４．を組合せて使用するのも有効な手段です。安定計算、（地盤）の許容地盤反力と、最大接地圧の関係を意識して調整して下さい。」
【００３１】
［滑動安定率についての判定］（ＳＴ２０）
ステップＳＴ５の判定において地盤反力がＯＫであった場合には、次ぎに、滑動安定率について判定する。具体的には、擁壁が図１４に示すような状態で滑動しないかを検討する。
擁壁に作用する水平力の総和ΣＨは、土圧による水平力の総和ΣＰＨであり、ΣＨ＝ΣＰＨ＝ＰＡ１Ｈ＋ＰＡ２Ｈで与えられる。ＰＡ１Ｈは、背面土による土圧の水平成分（＝ＰＡ１×ｃｏｓδｓ）であり、ＰＡ２Ｈは、表面載荷重による土圧の水平成分（＝ＰＡ２×ｃｏｓδｓ）である。
そして、滑動に関する安定度として、安全率Ｆｓ＝ＲＨ／ΣＨ≧１．５であれば安全であると判定し、これを滑動安定手段とする。ＲＨは、滑動に対する抵抗力であり、力学試験により土質の諸条件（土の粘着力、土の内部摩擦力など）を調査している場合と、力学試験を行っていない場合とで算出方法が異なる。
【００３２】
力学試験により土質の諸条件を調査している場合には、ＲH＝ΣＶ×μ＋ＣB×Ｂ０によって滑動に対する抵抗力ＲHを算出する。ここで、μは摩擦係数（ｔａｎφB）、φBは基礎底面と土の摩擦角である。ＣBは、基礎底面と土の粘着力（ＣB＝Ｃ×２／３）、Ｃは土の粘着力、Ｂ０は擁壁の底版幅である。ただし、大阪府のように、ＲH≦α×ΣＶとして、≦α×ΣＶを上限値とする場合がある。αは土質に応じて定められた定数であり、砂利又は砂なら０．６、砂質土なら０．６、シルト、粘土又はこれらを多量に含む土なら０．５となっている。
【００３３】
一方、力学試験によらない場合には、滑動に対する抵抗力ＲHは、ΣＶ×μによって与えれれる。摩擦係数μは、土質に応じて定められた定数であり、砂利又は砂なら０．５、砂質土なら０．４、シルト、粘土又はこれらを多量に含む土なら０．３と定めている。
【００３４】
以上の計算結果を踏まえて、先ず、滑動安全率Ｆｓが１より小さいか否かを判定し（ＳＴ２１）、滑動安全率Ｆｓ＜１であれば、次ぎに、滑動安全率Ｆｓが更に０．９８より小さいか否かを判定する（ＳＴ２２）。その判定の結果、Ｆｓ＜０．９８であった場合には、下記のメッセージを表示して第九の形状の修正を勧める（ＳＴ２３、ＳＴ２４）。
「第六の要因：重心が前すぎます。」
「対策：適正化を図りましょう。→擁壁形状の修正により底版（Ｂ０）を大きくします。」
【００３５】
滑動安全率Ｆｓ＜１であって、滑動安全率Ｆｓ≧０．９８である場合には（ＳＴ２２）、下記のメッセージを表示して第八の形状の修正を勧める（ＳＴ２５、ＳＴ２６）。
「対策１：（抵抗を増やす方法）擁壁形状の修正により底版（Ｂ０）を大きくします。」
「対策２：（面圧を上げる方法） 擁壁形状の修正により底版（Ｂ０）を大きくします。擁壁形状の修正により地耐力の許す限り、部材（Ｈ３，Ｈ４，Ｂ３，Ｂ４）を厚くします。」
【００３６】
例えば、大阪府の場合であれば、ステップＳＴ２１の判定において、滑動安全率Ｆｓ≧１．０であると判定された場合には、底版幅Ｂ０の１５％と、突起の最低必要高（１５ｃｍ）とを比較し、
Ｂ０×０．１５＞１５ｃｍであれば、下記のメッセージを表示し、突起（図１５参照）の設定について支援を続ける（ＳＴ２８、ＳＴ２９）。
「対策：安全率が１．０以上なので突起を設けることができます。突起を設ける場合は、画面上の設定ボタンを押して下さい。滑動安全率が１．５に近い場合は、底版幅を広げることをお勧めします。」
【００３７】
一方、ステップＳＴ２７の判定において、Ｂ０×０．１５≦１５ｃｍであれば、下記のメッセージを表示し、第七の形状修正の処理を支援する（ＳＴ３０、ＳＴ３１）。
「要因：重心が前すぎます。」
「対策：適正化を図りましょう。→擁壁形状の修正により底版を大きくします。」
【００３８】
以上のような処理を行い、ステップＳＴ２の判定、ステップＳＴ５Ｓの判定、ステップＳＴ２０の判定を全てクリアすれば安定計算が完了し、次の応力計算に移行することになり、擁壁の設計から許認可書類の作成までを迅速に終えることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、各市区町村により異なる設計基準を一々調べなくても、擁壁の設計から許認可書類の作成までを容易かつ迅速に終えることのできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本装置の処理内容の一部を示すフローチャートである。
【図２】擁壁の断面形状を例示したものである。
【図３】本装置の処理内容の一部を示すフローチャートである。
【図４】本装置の処理内容の一部を示すフローチャートである。
【図５】本装置の処理内容の一部を示すフローチャートである。
【図６】擁壁の自重計算を説明するための図面である。
【図７】背面土による土圧を説明するための図面である。
【図８】背面土による土圧を説明するための計算式を示す図面である。
【図９】表面載荷重による土圧を説明するための図面である。
【図１０】転倒に対する判定法を説明するための図面である。
【図１１】地盤反力に関する判定法を説明するための図面である。
【図１２】地盤反力の判定法を説明するための図面である。
【図１３】地盤反力の判定法を説明するための図面である。
【図１４】滑動に関する判定法を説明するための図面である。
【図１５】滑動を防止するために設ける突起を図示したものである。
【図１６】擁壁の設置状況を平面的に例示したものである。
【符号の説明】
ＳＴ２〜ＳＴ４ 転倒判定手段
ＳＴ５〜ＳＴ１９ 沈下判定手段
ＳＴ２０〜ＳＴ３１ 滑動判定手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、擁壁の設計から許認可書類の作成までを迅速に終えることのできる擁壁設計支援装置に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、傾斜する地盤上に図１６に示すような宅地（Ａ〜Ｆ）を造成しようとするような場合には、宅地の周りに擁壁を設ける必要が生じる。その他、道路建設などにおいても擁壁を設ける必要が生じる。
このような場合には、都市計画法や宅地造成等規制法に基づく許認可の申請が必要であるが、設計基準は、各市区町村ごとに微妙に相違するので、一々その基準を確認する必要があり非常に煩雑であった。また、強度計算などに不慣れな建築デザイナーでも、確実に宅地用の擁壁設計をすることのできる装置が望まれるところである。
【０００３】
この発明は、これらの問題点に鑑みたものであり、各市区町村により異なる設計基準を一々調べなくても、擁壁の設計から許認可書類の作成までを容易かつ迅速に終えることのできる擁壁設計支援装置を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る擁壁設計支援装置では、逆Ｔ字型またはＬ型の形状に基づいて擁壁の安定計算を行うコンピュータを用いた擁壁設計支援装置であって、前記安定計算に先立って機能し、土質種別に応じて各市町村ごとに登録されている土に関するパラメータ・データを選択するか、地質調査に基づく前記パラメータ・データを設定するか、或いはデフォルト値を使用するかのいずれかを行わせるデータ設定手段と、前記擁壁の支点を中心とする安定モーメントと前記支点を中心とする転倒モーメントとの差を前記擁壁に作用する鉛直力の総和で割って求めた合力作用位置と支点との距離が、前記擁壁の底版の幅の３分の１よりも大きい場合は転倒に対して擁壁が安定であると判定する第一の転倒判定手段と、前記合力作用位置と支点との距離が前記擁壁の底版の幅の３分の１以下である場合に、前記支点を中心とする安定モーメントを、前記支点を中心とする転倒モーメントで割って求めた安全率が１．５以上であれば転倒に対して前記擁壁が安定であると判定する第二の転倒判定手段と、前記第一及び第二の転倒判定手段により転倒に対して前記擁壁が安定と判定されなかった場合には、第一のエラーメッセージとして、エラーの要因は重心が前すぎることとする第一の要因表示メッセージ及び底版を大きくすることで対策できるとする第一の形状修正を支援するメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と、前記第一及び第二の転倒判定手段により転倒に対して前記擁壁が安定と判定された場合であって、前記合力作用位置と支点との距離が前記擁壁の底版の幅の３分の１よりも大きくかつ前記擁壁の底版の幅の３分の２よりも小さいときには基礎地盤に生じる接地圧の正成分と、接地圧の負成分が、ともに許容地盤反力度以下であれば地盤反力に対して前記擁壁が安定であると判定する第一の沈下判定手段と、前記合力作用位置と支点との距離が前記擁壁の底版の幅の６分の１よりも大きくかつ前記擁壁の底版の幅の３分の１よりも小さい場合には前記基礎地盤に生じる接地圧の正成分が許容地盤反力度以下であれば地盤反力に対して前記擁壁が安定であると判定する第二の沈下判定手段と、前記第一及び第二の沈下判定手段により地盤反力に対して前記擁壁が安定であると判定されない場合であって、前記合力作用位置が許容範囲を超えて偏っているときには、第二のエラーメッセージとして、エラーの要因は合力作用位置が条件範囲外であるとする第二の要因表示メッセージ及び底版を大きくすることで対策できるとする第二の形状修正を支援するメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と、前記合力作用位置が前記許容範囲内である場合であって、前記擁壁の底版の幅を擁壁の全高で割って求めた値が１．５よりも大きいときには、地盤反力の不足により対策要因があるとする第三の要因表示メッセージ、部材厚を薄くすることで対策できるとする第三の形状修正を支援するメッセージ、Ｌ字型擁壁である場合には逆Ｔ字型へ形式変更することで対策できるとする第一の型式変更を支援するメッセージ、及び地質調査をしていない場合には地質調査による地盤の確認により対策できるとする第一の地質調査を支援するメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と、前記合力作用位置が前記許容範囲内である場合であって、前記擁壁の底版の幅を擁壁の全高で割って求めた値が１．５以下であり、前記最大接地圧を前記許容地盤反力度で割って求めた値が１．１よりも大きいとき、又は前記最大接地圧を前記最小接地圧で割って求めた値が１．５以下であるときには地盤反力の不足により対策要因があるとする第四の要因表示メッセージ、部材厚を薄くすることで対策できるとする第四の形状修正を支援するメッセージ、Ｌ字型擁壁である場合には逆Ｔ字型へ形式変更することで対策できるとする第二の型式変更を支援するメッセージ、及び地質調査をしていない場合には地質調査による地盤の確認により対策できるとする第二の地質調査を支援するメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と、前記最大接地圧を前記許容地盤反力度で割って求めた値が１．１以下、かつ前記最大接地圧を前記最小接地圧で割って求めた値が１．５よりも大きいと判断された場合に、前記最大接地圧を前記許容地盤反力度で割って求めた値が１．０１よりも大きいときには重心が前すぎることに対策要因があるとする第五の要因表示メッセージ及び底版を大きくすることで対策できるとする第五の形状修正を支援するメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と、前記合力作用位置が前記許容範囲内である場合であって、前記擁壁の底版の幅を擁壁の全高で割って求めた値が１．５以下であり、前記最大接地圧を前記許容地盤反力度で割って求めた値が１．１以下でかつ前記最大接地圧を前記最小接地圧で割って求めた値が１．５よりも大きく、前記最大接地圧を前記許容地盤反力度で割って求めた値が１．０１以下のときには、底版幅を増やす又は擁壁の部材厚を減らすことにより対策できるとする第六の形状修正を勧めるメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と、前記第一及び第二の沈下判定手段により地盤反力に対して前記擁壁が安定であると判定された場合であって、滑動に対する抵抗力を前記擁壁に作用する水平力の総和で割ることにより求めた滑動安全率が１．５以上であるときには滑動に対して前記擁壁が安定であると判定する滑動判定手段と、前記滑動安全率が１以上かつ１．５未満であるときには突起を設けることにより対策できるとするメッセージ又は底版を大きくすることで対策できるとする第七の形状修正を支援するメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と、前記滑動安全率が０．９８以上かつ１未満である場合には底版を大きくするかつ部材を厚くすることにより対策できるとする第八の形状修正を勧めるメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と、前記滑動安全率が０．９８未満であるときには重心が前すぎることにより対策要因があるとする第六の要因表示メッセージ及び底版を大きくすることで対策できるとする第九の形状修正を勧めるメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、実施例に基づいて、この発明を更に詳細に説明する。本発明は、典型的にはコンピュータによって実現されるが、安定計算を終えるまでの処理内容をフローチャートで示すと図１に示す通りである。すなわち、（３．）安定計算を行うに先立って、（１．）プロジェクトの作成と（２．）安定計算に関する設定とを行っている。
【０００８】
本装置の第１の特徴は、都市計画法や宅地造成等規制法に関する設計基準が、各市区町村ごとに登録されている点である。すなわち、土の単位体積重量γS［ｔ／ｍ3］、主働土圧係数Ｋａ、土の内部摩擦角φ［°］、作用角度δｓ［°］、摩擦係数μ、許容地盤反力度ｑａ［ｔ／ｍ3］の各デフォルト値とともに、各市区町村の設計基準に基づいた各パラメータの設定値が登録されている。例えば、大阪府であれば、「地質調査をすれば土の単位体積重量γSとして数値１．８［ｔ／ｍ3］を採用できる」などの情報が登録されている。
【０００９】
同様に、表面載荷重についても、デフォルト値とともに、各市区町村の設計基準に基づく最低基準値が登録されている。具体的には、表面載荷重のデフォルト値は１．０であるが、例えば、豊中市であれば「最低基準値が０．５である」旨が登録されている。
【００１０】
本装置では、プロジェクトの作成処理（１．）において、市町村の選択処理や所在地の入力処理が行われるので、この段階で、データベースに保存されているどの設計基準を使用すべきかが特定される。そして、安定計算に関する設定処理（２．）の段階において、▲１▼土質種別に応じて各市区町村ごとに登録されている土に関するパラメータ・データを選択するか、▲２▼地質調査に基づく前記パラメータ・データを設定するか、或いは▲３▼デフォルト値を使用するかの選択が行われる。
【００１１】
また、表面載荷荷重についても、▲１▼デフォルト値を使用するか、▲２▼各市区町村の設計基準に基づく最低基準値を参照しつつ、操作者が任意の値を設定するかが選択される。そして、表面載荷重の設定が完了すると、Ｌ型擁壁を使用するか逆Ｔ型擁壁を使用するかが選択され、選択した型式の擁壁について形状を特定する数値が操作者によって入力される（いわゆる形状設計である）。
【００１２】
図２は、逆Ｔ型擁壁１とＬ型擁壁２とをクロスハッチングで図示したものである。なお、上記の形状設計において、簡易的には、図２のＢ３とｈの数値のみを入力し、他はデフォルト値を使用することもできる。図２より明らかな通り、ｈは、擁壁の地面ＧＬからの高さであり、Ｂ３は、擁壁の頂上幅である。
【００１３】
以上のようにして形状設計が完了すると、続いて、図３〜図５に示す安定計算が行われる。なお、安定計算における擁壁の自重は、図２のクロスハッチング部の擁壁自重に限らず、斜線部に含まれる背面土も含んだ値として計算される。また、背面土の単位体積重量γSは、地質調査をして得られた数値を設定しても良いが、そうでない場合には、背面土の種別が「砂利又は砂」、「砂質土」、「シルト、粘土又はそれらを多量に含む土」のいずれであるかによって各々のデフォルト値が採用される。デフォルト値は、例えば、大阪府の場合、それぞれ１．８［ｔ／ｍ3］、１．７［ｔ／ｍ3］、１．６［ｔ／ｍ3］である。
【００１４】
１．安定計算（ＳＴ１）の処理内容
［自重の算出方法］
安定計算（ＳＴ１）の処理内容を説明するため、ここでは逆Ｔ型擁壁に関して自重の算出方法その他を説明するが、Ｌ型擁壁の場合にも同様の算出方法によって処理される。
【００１５】
躯体（擁壁全体）の自重を算出するには、図６のように、擁壁を１〜９で示す三角形と四角形とに分割し、それぞれの部分について、鉛直荷重（断面積×単位重量［ｔｆ／ｍ］）と、擁壁の前端（支点Ｏ）から各部の重心（Ｗ１〜Ｗ９）までの距離であるアーム長（Ｘ１〜Ｘ９、Ｙ１〜Ｙ９［ｍ］）を算出する。そして、各部分のモーメント（鉛直荷重×ＳＱＲ（Ｘｉ2＋Ｙｉ2））の総和と、鉛直荷重の総和との関係に基づいて、躯体（擁壁全体）の重心位置を算出する。
【００１６】
背面土の自重についても同様であり、図６の１０〜１２の部分に分割し、鉛直荷重と、支点から各部の重心までの距離（Ｘ１０〜Ｘ１２、Ｙ１０〜Ｙ１２）を算出し、各部分のモーメントの総和と、鉛直荷重の総和との関係に基づいて背面土の重心位置を算出する。
また、載荷重については、（Ｂ７＋Ｂ４）×表面載荷荷重の計算により鉛直荷重を算出し、アーム長Ｘｑは支点から（Ｂ７＋Ｂ４）の中心位置までの水平距離であるとする。また、アーム長Ｙｑは、擁壁の全高Ｈ０である。
【００１７】
［土圧計算］
擁壁に作用する常時土圧の算出は、下記の通りに行っている。なお、ここでは、図２の斜線部以外の背面土による土圧と、表面載荷重による土圧を問題にしている。
この土圧計算において、背面土圧の作用面は、図７に示す仮想背面（擁壁右端の高さＨ０）であるとする。なお、作用点は、前記仮想背面の高さＨ０／３の位置となる。そして、背面土による土圧ＰA1は、
１／２×ＫA×γｓ×Ｈ０2［ｔ］…（式２．２−１）
の計算式により算出され、土圧ＰA1の水平成分はＰA1×ｃｏｓδｓ、垂直成分はＰA1×ｓｉｎδｓとなる。
【００１８】
背面土による土圧ＰA1の計算式（式２．２−１）におけるＫAは、主働土圧係数であり、主働土圧係数ＫAは、図８に示す（式２．２−４）により算出される。（式２．２−４）において、φは背面土の内部摩擦角［°］、θは擁壁背面と鉛直面のなす角［°］、δは擁壁の背面と土との壁面摩擦角［°］である。但し、安定計算時にはδ＝βとする。なお、βは水平面と地表面とのなす角度［°］である。
【００１９】
表面載荷重による土圧を計算する場合、表面載荷重土圧の作用面は、図９に示す仮想背面（擁壁右端の高さＨ０）であるとする。なお、作用点は、前記仮想背面の高さＨ０／２の位置である。そして、表面載荷重による土圧ＰA2は、ＫA×ｑ×Ｈ０の計算式により算出され、土圧ＰA2の水平成分はＰA2×ｃｏｓδｓ、垂直成分はＰA2×ｓｉｎδｓとなる。ここで、ｑは表面載荷荷重［ｔ／ｍ２］であり、表面載荷荷重ｑの最低基準値は市区町村ごとに異なる。しかし、この最低基準値は本装置に予め登録されているので、工事地域に合わせた値が使用されることになる。なお、特に指定しなければ、デフォルト値（＝１．０）が使用させる。
【００２０】
２．転倒についての判定（ＳＴ２）
ここでは、擁壁が図１０の破線のように転倒しないことを確認する。支点を中心とする安定モーメントＭｒは、
Ｍｒ＝ΣＷ×Ｘ＋ΣＰｖ×Ｂ０…（式２．３−１）
の計算によって算出される。ΣＷ×Ｘは、躯体自重と背面土自重と載荷荷重の各々について、支点からそれぞれの重心位置までの水平距離を掛け算し、その総和を求めたものである。また、ΣＰｖは、土圧の合力の鉛直成分（ｔ）であり、ＰA1×ｓｉｎδｓ＋ＰA2×ｓｉｎδｓにより算出される。なお、Ｂ０は擁壁の底版の幅（ｍ）である。
【００２１】
一方、支点を中心とする転倒モーメントＭｏは、
Ｍｏ＝ＰA1H×Ｈ０／３＋ＰA2H×Ｈ０／２…（式２．３−２）
の計算式によって算出される。ここでＰA1Hは背面土による土圧の水平成分（＝ＰA1×ｃｏｓδｓ）、ＰA2Hは表面載荷重による土圧の水平成分（＝ＰA2×ｃｏｓδｓ）、Ｈ０は擁壁の全高である。
上記（式２．３−１）と（式２．３−２）の計算式によって算出されたＭｒとＭｏの差ΣＭ（＝Ｍｒ−Ｍｏ）を求めるとともに、擁壁に作用する鉛直力の総和ΣＶを（式２．３−４）により求める。
ΣＶ＝ΣＷ＋ΣＰｖ…（式２．３−４）
ここで、ΣＷは、躯体自重と背面土自重と載荷荷重による鉛直力の合計であり、ΣＰｖは土圧による鉛直力の総和である。
【００２２】
以上の算出結果に基づいて、ΣＭ／ΣＶの計算をすると、擁壁等の自重（躯体自重＋背面土自重＋載荷荷重）及び土圧の合力の作用位置と支点との距離ｄ（以下、合力作用位置ｄということがある）が求まる（ｄ＝ΣＭ／ΣＶ）。そして、この合力作用位置ｄがｄ＞Ｂ０／３であれば転倒に対する安定性が充分であると判定され、これを第一の転倒判定手段とする。但し、ｄ＞Ｂ０／３でない場合でも、安全率Ｆｓ＝Ｍｒ／Ｍｏ≧１．５であれば安全であると判定し、これを第二の転倒判定手段とする。
【００２３】
そして、安全でない場合には、第一のエラーメッセージを表示させる（ＳＴ３）。第一のエラーメッセージとして、例えば、下記のような内容が表示される。
「第一の要因：重心が前すぎます。」「対策：適正化を図りましょう。→擁壁形状の修正により底版（Ｂ０）を大きくします。」
次に、操作者による第一の形状修正を支援して（ＳＴ４）、その後、ＳＴ１の安定計算をやり直すことになる。
【００２４】
［地盤反力に対する検討］
ステップＳＴ２の判定がＯＫであった場合には、ステップＳＴ５において、擁壁が図１１の破線に示すように沈下するか否かの検討を行う。ここでは、合力作用位置ｄ（支点から上記合力の作用位置までの距離）の偏心量ｅ（＝Ｂ０／２−ｄ）を問題にする。
【００２５】
（ａ）合力作用位置ｄがＢ０／３＜ｄ＜２×Ｂ０／３の場合（図１２参照）には、基礎地盤に生じる接地圧の＋成分であるｑ１と、接地圧の−成分であるｑ２が、ともに許容地盤反力度ｑａ以下であれば安定であると判断し、これを第一の沈下判定手段とする。
ｑ１＝ΣＶ／Ｂ０×（１＋６×ｅ／Ｂ０）≦ｑａ［ｔ／ｍ２］
ｑ２＝ΣＶ／Ｂ０×（１−６×ｅ／Ｂ０）≦ｑａ［ｔ／ｍ２］
ΣＶ：擁壁に作用する鉛直力の総和
ｅ：偏心量（＝Ｂ０／２−ｄ）
Ｂ０：擁壁の底版幅
（ｂ）合力作用位置ｄがＢ０／６＜ｄ＜Ｂ０／３の場合（図１３参照）には、基礎地盤に生じる接地圧ｑ１が許容地盤反力度ｑａ以下であれば安定であると判断し、これを第二の沈下判定手段とする。
ｑ１＝２×ΣＶ／（３×（Ｂ０／２−ｅ））≦ｑａ
（ｃ）その他の場合には、擁壁の設計上、安全面に問題があると考えられるので、地盤反力の判定をＮＧと判定する（ＳＴ５）。
【００２６】
以上説明したステップＳＴ５の判定において、地盤反力の判定がＮＧであった場合には、合力作用位置ｄが偏っているか否かを判定する（ＳＴ６）。合力作用位置ｄが偏っている場合には、下記のような第二のエラーメッセージを表示して第二の形状修正を支援する（ＳＴ７、ＳＴ８）。
「第二の要因：合力作用位置が条件範囲外です。」
「対策：適正化を図りましょう。→擁壁形状修正により底版（Ｂ０）を大きくします。」
【００２７】
ステップＳＴ６の判定において、合力作用位置ｄが許容範囲内であった場合には、次に、底版幅（Ｂ０）／擁壁全高（Ｈ０）の値が１．５より大きいか否かを判定し（ＳＴ９）、Ｂ０／Ｈ０＞１．５の場合には下記のメッセージを表示して、第三の形状修正、第一の型式変更、または第一の地質調査を勧める（ＳＴ１０、ＳＴ１１）。
「第三の要因：形状を確認して下さい。地盤反力が大きく不足しています。」
「対策：１．（擁壁に余裕がある場合）さらに底版を延長することで安定計算をクリアすることも考えられますが、地質調査をしていない場合は、地質調査による地盤の確認をお勧めします。」
「対策：２．（Ｌ型擁壁の場合）逆Ｔ型への形式変更も有効な手段です。」
「対策：３．部材厚が厚すぎる可能性があります。形状確認の上、擁壁形状を修正し、部材厚（Ｂ３，Ｂ４，Ｈ３，Ｈ４）を減らします。」
【００２８】
一方、ステップＳＴ９の判定において、Ｂ０／Ｈ０≦１．５であった場合には、次ぎに、最大接地圧ｑ１／許容地盤反力度ｑａ≦１．１であり、且つ最大接地圧ｑ１／最小接地圧ｑ２＞１．５であるか否かを判定する（ＳＴ１２）。そして、いずれか一方でも条件を満たさない場合には、下記のメッセージを表示して、第四の形状修正、第二の型式変更、または第二の地質調査を勧める。
「第四の要因：地盤反力が不足しています。」
「対策：１．（地盤の設置スペースに余裕がある場合）擁壁形状の修正により底版（Ｂ０）を大きくします。」
「対策：２．（Ｌ型擁壁の場合）逆Ｔ型への形式変更も有効な手段です。」
「対策：３．部材厚が厚すぎる可能性があります。形状確認の上、擁壁形状を修正し、部材厚（Ｂ３，Ｂ４，Ｈ３，Ｈ４）を減らします。」
「対策：４．地質調査をしていない場合は、地質調査による地盤の確認をお勧めします。」
【００２９】
ステップＳＴ１２の判定において、最大接地圧ｑ１／許容地盤反力度ｑａ≦１．１であり、且つ最大接地圧ｑ１／最小接地圧ｑ２＞１．５であった場合には、次ぎに、最大接地圧ｑ１／許容地盤反力度ｑａが１．０１以下であるかどうかを判定する（ＳＴ１５）。そして、最大接地圧ｑ１／許容地盤反力度ｑａ＞１．０１であれば、下記のメッセージを表示して第五の形状修正を勧める（ＳＴ１６、ＳＴ１７）。
「第五の要因：重心が前すぎます。」
「対策：適正化を図りましょう。→擁壁形状修正により底版（Ｂ０）を大きくします。」
【００３０】
ステップＳＴ１５の判定において、最大接地圧ｑ１／許容地盤反力度ｑａ≦１．０１であった場合には、下記のメッセージを表示して第六の形状修正を勧める（ＳＴ１８、ＳＴ１９）。「重心を以下のいずれかの方法によって微調整できます。１．底版幅を１ステップ増やす。２．擁壁の部材厚を１ステップ分減らす。３．底版の部材厚においてＨ４を１ステップ分減らし、Ｈ３を１ステップ増やす。４．擁壁前面の転びを増やします。１．〜４．を組合せて使用するのも有効な手段です。安定計算、（地盤）の許容地盤反力と、最大接地圧の関係を意識して調整して下さい。」
【００３１】
［滑動安定率についての判定］（ＳＴ２０）
ステップＳＴ５の判定において地盤反力がＯＫであった場合には、次ぎに、滑動安定率について判定する。具体的には、擁壁が図１４に示すような状態で滑動しないかを検討する。
擁壁に作用する水平力の総和ΣＨは、土圧による水平力の総和ΣＰＨであり、ΣＨ＝ΣＰＨ＝ＰＡ１Ｈ＋ＰＡ２Ｈで与えられる。ＰＡ１Ｈは、背面土による土圧の水平成分（＝ＰＡ１×ｃｏｓδｓ）であり、ＰＡ２Ｈは、表面載荷重による土圧の水平成分（＝ＰＡ２×ｃｏｓδｓ）である。
そして、滑動に関する安定度として、安全率Ｆｓ＝ＲＨ／ΣＨ≧１．５であれば安全であると判定し、これを滑動安定手段とする。ＲＨは、滑動に対する抵抗力であり、力学試験により土質の諸条件（土の粘着力、土の内部摩擦力など）を調査している場合と、力学試験を行っていない場合とで算出方法が異なる。
【００３２】
力学試験により土質の諸条件を調査している場合には、ＲH＝ΣＶ×μ＋ＣB×Ｂ０によって滑動に対する抵抗力ＲHを算出する。ここで、μは摩擦係数（ｔａｎφB）、φBは基礎底面と土の摩擦角である。ＣBは、基礎底面と土の粘着力（ＣB＝Ｃ×２／３）、Ｃは土の粘着力、Ｂ０は擁壁の底版幅である。ただし、大阪府のように、ＲH≦α×ΣＶとして、≦α×ΣＶを上限値とする場合がある。αは土質に応じて定められた定数であり、砂利又は砂なら０．６、砂質土なら０．６、シルト、粘土又はこれらを多量に含む土なら０．５となっている。
【００３３】
一方、力学試験によらない場合には、滑動に対する抵抗力ＲHは、ΣＶ×μによって与えれれる。摩擦係数μは、土質に応じて定められた定数であり、砂利又は砂なら０．５、砂質土なら０．４、シルト、粘土又はこれらを多量に含む土なら０．３と定めている。
【００３４】
以上の計算結果を踏まえて、先ず、滑動安全率Ｆｓが１より小さいか否かを判定し（ＳＴ２１）、滑動安全率Ｆｓ＜１であれば、次ぎに、滑動安全率Ｆｓが更に０．９８より小さいか否かを判定する（ＳＴ２２）。その判定の結果、Ｆｓ＜０．９８であった場合には、下記のメッセージを表示して第九の形状の修正を勧める（ＳＴ２３、ＳＴ２４）。
「第六の要因：重心が前すぎます。」
「対策：適正化を図りましょう。→擁壁形状の修正により底版（Ｂ０）を大きくします。」
【００３５】
滑動安全率Ｆｓ＜１であって、滑動安全率Ｆｓ≧０．９８である場合には（ＳＴ２２）、下記のメッセージを表示して第八の形状の修正を勧める（ＳＴ２５、ＳＴ２６）。
「対策１：（抵抗を増やす方法）擁壁形状の修正により底版（Ｂ０）を大きくします。」
「対策２：（面圧を上げる方法） 擁壁形状の修正により底版（Ｂ０）を大きくします。擁壁形状の修正により地耐力の許す限り、部材（Ｈ３，Ｈ４，Ｂ３，Ｂ４）を厚くします。」
【００３６】
例えば、大阪府の場合であれば、ステップＳＴ２１の判定において、滑動安全率Ｆｓ≧１．０であると判定された場合には、底版幅Ｂ０の１５％と、突起の最低必要高（１５ｃｍ）とを比較し、
Ｂ０×０．１５＞１５ｃｍであれば、下記のメッセージを表示し、突起（図１５参照）の設定について支援を続ける（ＳＴ２８、ＳＴ２９）。
「対策：安全率が１．０以上なので突起を設けることができます。突起を設ける場合は、画面上の設定ボタンを押して下さい。滑動安全率が１．５に近い場合は、底版幅を広げることをお勧めします。」
【００３７】
一方、ステップＳＴ２７の判定において、Ｂ０×０．１５≦１５ｃｍであれば、下記のメッセージを表示し、第七の形状修正の処理を支援する（ＳＴ３０、ＳＴ３１）。
「要因：重心が前すぎます。」
「対策：適正化を図りましょう。→擁壁形状の修正により底版を大きくします。」
【００３８】
以上のような処理を行い、ステップＳＴ２の判定、ステップＳＴ５Ｓの判定、ステップＳＴ２０の判定を全てクリアすれば安定計算が完了し、次の応力計算に移行することになり、擁壁の設計から許認可書類の作成までを迅速に終えることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、各市区町村により異なる設計基準を一々調べなくても、擁壁の設計から許認可書類の作成までを容易かつ迅速に終えることのできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本装置の処理内容の一部を示すフローチャートである。
【図２】擁壁の断面形状を例示したものである。
【図３】本装置の処理内容の一部を示すフローチャートである。
【図４】本装置の処理内容の一部を示すフローチャートである。
【図５】本装置の処理内容の一部を示すフローチャートである。
【図６】擁壁の自重計算を説明するための図面である。
【図７】背面土による土圧を説明するための図面である。
【図８】背面土による土圧を説明するための計算式を示す図面である。
【図９】表面載荷重による土圧を説明するための図面である。
【図１０】転倒に対する判定法を説明するための図面である。
【図１１】地盤反力に関する判定法を説明するための図面である。
【図１２】地盤反力の判定法を説明するための図面である。
【図１３】地盤反力の判定法を説明するための図面である。
【図１４】滑動に関する判定法を説明するための図面である。
【図１５】滑動を防止するために設ける突起を図示したものである。
【図１６】擁壁の設置状況を平面的に例示したものである。
【符号の説明】
ＳＴ２〜ＳＴ４ 転倒判定手段
ＳＴ５〜ＳＴ１９ 沈下判定手段
ＳＴ２０〜ＳＴ３１ 滑動判定手段
Claims (1)
- 逆Ｔ字型またはＬ型の形状に基づいて擁壁の安定計算を行うコンピュータを用いた擁壁設計支援装置であって、
前記安定計算に先立って機能し、土質種別に応じて各市町村ごとに登録されている土に関するパラメータ・データを選択するか、地質調査に基づく前記パラメータ・データを設定するか、或いはデフォルト値を使用するかのいずれかを行わせるデータ設定手段と、
前記擁壁の支点を中心とする安定モーメントと前記支点を中心とする転倒モーメントとの差を前記擁壁に作用する鉛直力の総和で割って求めた合力作用位置と支点との距離が、前記擁壁の底版の幅の３分の１よりも大きい場合は転倒に対して擁壁が安定であると判定する第一の転倒判定手段と、
前記合力作用位置と支点との距離が前記擁壁の底版の幅の３分の１以下である場合に、前記支点を中心とする安定モーメントを、前記支点を中心とする転倒モーメントで割って求めた安全率が１．５以上であれば転倒に対して前記擁壁が安定であると判定する第二の転倒判定手段と、
前記第一及び第二の転倒判定手段により転倒に対して前記擁壁が安定と判定されなかった場合には、第一のエラーメッセージとして、エラーの要因は重心が前すぎることとする第一の要因表示メッセージ及び底版を大きくすることで対策できるとする第一の形状修正を支援するメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と、
前記第一及び第二の転倒判定手段により転倒に対して前記擁壁が安定と判定された場合であって、前記合力作用位置と支点との距離が前記擁壁の底版の幅の３分の１よりも大きくかつ前記擁壁の底版の幅の３分の２よりも小さいときには基礎地盤に生じる接地圧の正成分と、接地圧の負成分が、ともに許容地盤反力度以下であれば地盤反力に対して前記擁壁が安定であると判定する第一の沈下判定手段と、
前記合力作用位置と支点との距離が前記擁壁の底版の幅の６分の１よりも大きくかつ前記擁壁の底版の幅の３分の１よりも小さい場合には前記基礎地盤に生じる接地圧の正成分が許容地盤反力度以下であれば地盤反力に対して前記擁壁が安定であると判定する第二の沈下判定手段と、
前記第一及び第二の沈下判定手段により地盤反力に対して前記擁壁が安定であると判定されない場合であって、前記合力作用位置が許容範囲を超えて偏っているときには、第二のエラーメッセージとして、エラーの要因は合力作用位置が条件範囲外であるとする第二の要因表示メッセージ及び底版を大きくすることで対策できるとする第二の形状修正を支援するメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と、
前記合力作用位置が前記許容範囲内である場合であって、前記擁壁の底版の幅を擁壁の全高で割って求めた値が１．５よりも大きいときには、地盤反力の不足により対策要因があるとする第三の要因表示メッセージ、部材厚を薄くすることで対策できるとする第三の形状修正を支援するメッセージ、Ｌ字型擁壁である場合には逆Ｔ字型へ形式変更することで対策できるとする第一の型式変更を支援するメッセージ、及び地質調査をしていない場合には地質調査による地盤の確認により対策できるとする第一の地質調査を支援するメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と、
前記合力作用位置が前記許容範囲内である場合であって、前記擁壁の底版の幅を擁壁の全高で割って求めた値が１．５以下であり、前記最大接地圧を前記許容地盤反力度で割って求めた値が１．１よりも大きいとき、又は前記最大接地圧を前記最小接地圧で割って求めた値が１．５以下であるときには地盤反力の不足により対策要因があるとする第四の要因表示メッセージ、部材厚を薄くすることで対策できるとする第四の形状修正を支援するメッセージ、Ｌ字型擁壁である場合には逆Ｔ字型へ形式変更することで対策できるとする第二の型式変更を支援するメッセージ、及び地質調査をしていない場合には地質調査による地盤の確認により対策できるとする第二の地質調査を支援するメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と、前記最大接地圧を前記許容地盤反力度で割って求めた値が１．１以下、かつ前記最大接地圧を前記最小接地圧で割って求めた値が１．５よりも大きいと判断された場合に、前記最大接地圧を前記許容地盤反力度で割って求めた値が１．０１よりも大きいときには重心が前すぎることに対策要因があるとする第五の要因表示メッセージ及び底版を大きくすることで対策できるとする第五の形状修正を支援するメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と、
前記合力作用位置が前記許容範囲内である場合であって、前記擁壁の底版の幅を擁壁の全高で割って求めた値が１．５以下であり、前記最大接地圧を前記許容地盤反力度で割って求めた値が１．１以下でかつ前記最大接地圧を前記最小接地圧で割って求めた値が１．５よりも大きく、前記最大接地圧を前記許容地盤反力度で割って求めた値が１．０１以下のときには、底版幅を増やす又は擁壁の部材厚を減らすことにより対策できるとする第六の形状修正を勧めるメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と、
前記第一及び第二の沈下判定手段により地盤反力に対して前記擁壁が安定であると判定された場合であって、滑動に対する抵抗力を前記擁壁に作用する水平力の総和で割ることにより求めた滑動安全率が１．５以上であるときには滑動に対して前記擁壁が安定であると判定する滑動判定手段と、前記滑動安全率が１以上かつ１．５未満であるときには突起を設けることにより対策できるとするメッセージ又は底版を大きくすることで対策できるとする第七の形状修正を支援するメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と、前記滑動安全率が０．９８以上かつ１未満である場合には底版を大きくするかつ部材を厚くすることにより対策できるとする第八の形状修正を勧めるメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と、前記滑動安全率が０．９８未満であるときには重心が前すぎることにより対策要因があるとする第六の要因表示メッセージ及び底版を大きくすることで対策できるとする第九の形状修正を勧めるメッセージをコンピュータ画面上に表示させる手段と
を備えることを特徴とする擁壁設計支援装置。
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