JP4612927B2 - 配筋設計の支援装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、擁壁の配筋設計に関して、経済性優先、施工性優先、工期優先の動作モードを任意に選択できる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】
擁壁とは、切土あるいは盛土によって生じるがけ面の崩壊を防ぐための構造物である。この擁壁は、逆T型（図１参照）やL型の断面形状をしたものが一般的であり、一般家屋の地盤を支える役目も果たすものである。このような擁壁は、所定の強度を発揮する必要があり、コンクリートが圧縮によって破壊されないよう、また鉄筋が引張によって降伏しないよう強度設計されて内部に適当本数の鉄筋が配置されている。
【０００３】
しかしながら、この強度計算は非常に複雑であり、かなりの習熟者でないと最適設計できないという問題があった。特に、単なる強度計算ではなく、設置現場に応じて経済性を優先すべき場合や、施工性を優先すべき場合や、工期を優先すべき場合など種々雑多の要求があるところ、その要求を踏まえての最適設計は非常に困難であった。
【０００４】
この発明は、この問題点に鑑みてなされたものであって、複雑な設計要求にも対応することができる擁壁の配筋設計の支援装置を提供することを課題とする。
【０００５】
上記の課題を解決するため、本発明は、形状設計された擁壁について、配筋する鉄筋径と鉄筋ピッチの最適設計値を検出する装置であって、均一配筋手法及び交互配筋手法の配筋パターンを途中定着配筋手法も考慮して検討する経済性優先の動作モード、交互配筋手法も途中定着配筋手法も用いない場合の配筋パターン又は交互配筋手法は用いないが途中定着配筋手法は考慮する場合の配筋パターンを検討する施工性優先の動作モード、及び交互配筋手法も途中定着配筋手法も用いず一の鉄筋ピッチに固定して配筋パターンを検討する工期優先の動作モードのうちいずれかを選択させる動作モード選択手段と、選択可能な複数の鉄筋径を記憶する鉄筋径記憶手段と、選択可能な複数の鉄筋ピッチを記憶する鉄筋ピッチ記憶手段と、Ｎ個に分割された各擁壁区分の断面に作用する応力が鉄筋の許容引張応力度を超えない鉄筋径と鉄筋ピッチとの組合せを各擁壁区分について抽出する組合せ抽出手段と、前記組合せ抽出手段により抽出された組合せについて鉄筋の総重量を算出し、その値が最低となる組合せを最適値として特定する最適値特定手段と、前記最適値特定手段により特定された最適値に基づいて擁壁全体における鉄筋の総重量を算出し、その中から最小値を選択して最適設計値として決定する最適設計値決定手段とを備えており、経済性優先の動作モードが選択された場合、前記組合せ抽出手段は、各擁壁区分について、均一配筋手法及び交互配筋手法に基づき、途中定着配筋手法も考慮して、前記鉄筋径記憶手段に記憶された各鉄筋径と前記鉄筋ピッチ記憶手段に記憶された各鉄筋ピッチとの組合せについて鉄筋の引張応力を算出して、鉄筋の許容引張応力度を超えない組合せを抽出し、前記最適値特定手段は、各擁壁区分について、前記組合せ抽出手段により抽出された組合せのうちで鉄筋の総重量が最小になる鉄筋径と鉄筋ピッチとの組合せを特定し、前記最適設計値決定手段は、一の擁壁区分について前記最適値特定手段により特定された組合せの鉄筋ピッチを他の擁壁区分にも採用した場合における他の擁壁区分の最適値に基づき、擁壁全体における鉄筋の総重量をそれぞれ算出して、算出の結果得られた複数の総重量のうちの最小値を選択して最適設計値として決定し、施工性優先の動作モードが選択された場合、交互配筋手法も途中定着配筋手法も用いないことが選択されたときは、前記組合せ抽出手段は、各擁壁区分について、均一配筋手法に基づき、前記鉄筋径記憶手段に記憶された各鉄筋径と前記鉄筋ピッチ記憶手段に記憶された各鉄筋ピッチとの組合せについて鉄筋の引張応力を算出して、鉄筋の許容引張応力度を超えない組合せを抽出し、交互配筋手法は用いないが途中定着配筋手法は検討することが選択されたときは、前記組合せ抽出手段は、各擁壁区分について、均一配筋手法に基づき、途中定着配筋手法も考慮して、前記鉄筋径記憶手段に記憶された各鉄筋径と前記鉄筋ピッチ記憶手段に記憶された各鉄筋ピッチとの組合せについて鉄筋の引張応力を算出して、鉄筋の許容引張応力度を超えない組合せを抽出し、前記最適値特定手段は、各擁壁区分について、前記組合せ抽出手段により抽出された組合せのうちで鉄筋の総重量が最小になる鉄筋径と鉄筋ピッチとの組合せを特定し、前記最適設計値決定手段は、一の擁壁区分について前記最適値特定手段により特定された組合せの鉄筋ピッチを他の擁壁区分にも採用した場合における他の擁壁区分の最適値に基づき、擁壁全体における鉄筋の総重量をそれぞれ算出して、算出の結果得られた複数の総重量のうちの最小値を選択して最適設計値として決定し、工期優先の動作モードが選択された場合、前記鉄筋ピッチ記憶手段に記憶された鉄筋ピッチのうち一部の鉄筋ピッチのみが選択可能とされており、当該一部の中から一の鉄筋ピッチを選択させ、前記組合せ抽出手段は、各擁壁区分について、均一配筋手法に基づき、前記鉄筋径記憶手段に記憶された各鉄筋径と選択された一の鉄筋ピッチとの組合せについて鉄筋の引張応力を算出して、鉄筋の許容引張応力度を超えない組合せを抽出し、前記最適値特定手段は、前記組合せのうち鉄筋の総重量が最小になる鉄筋径を各擁壁区分について特定し、前記最適設計値決定手段は、各擁壁区分について特定された鉄筋の総重量を算出して最適設計値として決定することを特徴とする配筋設計支援装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
［第１実施例］以下、実施例に基づいて、この発明を更に詳細に説明する。本実施例に係る配筋設計の支援装置は、擁壁を構成する鉄筋についての最適設計を支援する装置であり、経済性優先の動作モードと、施工性優先の動作モードと、工期優先の動作モードとを任意に選択できるようになっている。
【００１０】
経済性優先の動作モードでは、各種の配筋手法について、躯体の長さ方向（図１のＸ方向）１ｍ当たりの総鉄筋重量を算出して、これが最小重量となる配筋パターンを検出するものである。検討対象となる配筋手法は、同一径の鉄筋１を図１のＸ方向に同一ピッチで配筋する均一配筋手法（図２参照）だけでなく、太い鉄筋１Ｌと細い鉄筋１Ｓとを図１のＸ方向に交互に配筋する交互配筋手法（図３参照）や、縦壁の全長にわたる太い鉄筋１Ｌと縦壁の下半分に設ける細い鉄筋１ＳとをＸ方向に交互に配筋する途中定着配筋手法（図４参照）も含まれる。
【００１１】
施工性優先の動作モードでは、わずらわしい施工手法を排除した状態で、躯体の長さ方向（図１のＸ方向）１ｍ当たりの総鉄筋重量を算出して、これが最小重量となる配筋パターンを検出している。具体的には、使用者のオプション指定によって、途中定着配筋手法（図４）及び均一配筋手法（図１）を検討する場合と、均一配筋手法（図１）のみを検討する場合とに別れるが、いずれにしても施工性に劣る交互配筋手法は検討しないようにしている。
【００１２】
工期優先の動作モードでは、施工性優先における上記の条件に加えて、鉄筋ピッチを最大ピッチに統一した状態で、躯体の長さ方向（図１のＸ方向）１ｍ当たりの総鉄筋重量を算出して、これが最小重量となる配筋パターンを検出している。
【００１３】
以上の通り、本実施例の装置では、「経済性優先」「施工性優先」「工期優先」の動作モードを任意に選択した上で最適設計を可能にしている。そして、最適設計を支援する処理内容としては、図５に示すような逆Ｔ型擁壁の場合には、擁壁全体を、縦壁の部分（Ａ）と、つま先の部分（Ｂ）と、かかとの部分（Ｃ）とに区分し、それぞれの断面に作用する「曲げモーメント」と「せん断力」とを算出し、これらの作用によって生じる応力が鉄筋の許容応力度の範囲内か否かを検討するようにしている。
【００１４】
なお、本装置では、配筋設計に先だって、断面厚さなど形状の特定された設計後の擁壁に関して、コンクリートの圧縮応力とせん断応力とを算出し、算出値が許容圧縮応力度と許容せん断応力度の範囲内であることを確認している。そして、コンクリートの許容圧縮応力度や許容せん断応力度を超えない擁壁に関して、縦壁部（Ａ）の主筋１Ａと、つま先部（Ｂ）の主筋１Ｂと、かかと部（Ｃ）の主筋１Ｃの形状と配置位置を特定して、各断面での鉄筋の引張応力を算出している。
【００１５】
各主筋１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、問題になる表面から特定の深さ（例えば、７０ｍｍ）に配置することとし、その形状としては、例えば、図１に示す形状とする。なお、各部の副筋１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、通常、許容応力度に影響を与えないので、主筋１Ａ，１Ｂ，１Ｃの太さと配置ピッチとを決定した後、最小鉄筋を下限として、主筋より２ランク細い鉄筋を主筋と同じピッチで配筋することにしている。
【００１６】
使用する鉄筋としては、表１に示すように、Ｄ１３からＤ３２までの鉄筋径のものを候補としている。また、鉄筋ピッチとしては、表２に示す１２５ｍｍ〜３００ｍｍまでの５通りを候補としている。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】
均一配筋手法における検討事項を具体的に説明すると、最小径の鉄筋（Ｄ１３）を最大ピッチ（３００ｍｍ）で配筋する場合から、順次、配筋ピッチを小ピッチに変更してゆき、鉄筋の引張応力を算出して鉄筋の許容引張応力度の範囲内か否かを検討する。
【００２０】
その後も同様であり、２番目に小径の鉄筋（Ｄ１６）を最大ピッチで配筋する場合から、順次、配筋ピッチを小ピッチに変更してゆき、鉄筋の引張応力を算出して、鉄筋の許容引張応力度の範囲内か否かを検討する。そして、許容範囲内に入るものであって最小重量となる可能性のある鉄筋の組み合わせ（通常、複数個存在する）、及びそのときの鉄筋重量を記憶していく。
【００２１】
交互配筋における検討事項も同様であるが、鉄筋径については１ランク下の鉄筋のみを組み合わせるようにしている。すなわち、細い鉄筋１Ｓとして最小径Ｄ１３を選択した場合は、太い鉄筋１Ｌとしては１ランク上のＤ１６を選択し、この組み合わせにおいて、最大ピッチで配筋する場合から、順次、配筋ピッチを小ピッチに変更してゆき、鉄筋の引張応力を算出し、鉄筋の許容引張応力度の範囲内か否かを検討する。そして、許容範囲内に入るものであって最小重量となる可能性のある鉄筋の組み合わせ、及びそのときの鉄筋重量を記憶していく。
【００２２】
このようにして、最小径の鉄筋（Ｄ１３）と、次に小径の鉄筋（Ｄ１６）の組み合わせについての検討が終われば、次に、細い鉄筋１ＳとしてＤ１６を選択し、太い鉄筋１ＬとしてＤ１９を選択して、この組み合わせで、最大ピッチで配筋する場合から、順次、配筋ピッチを小ピッチに変更してゆき、鉄筋の許容引張応力度の範囲内となる配筋ピッチのものを検出する。そして、許容範囲内に入るものであって最小重量となる可能性のある鉄筋の組み合わせ、及びそのときの鉄筋重量を記憶していく。
【００２３】
以下、Ｄ１９とＤ２２の鉄筋を組み合わせる場合、及び、それより大きい鉄筋の組み合わせの場合についても同様である。なお、ここでは、交互配筋の場合に、１ランク下の鉄筋径のものを組み合わせるとして説明したが、必ずしもこのような組み合わせに限定される必要はなく、本装置では、ユーザによるオプション指定によって、２ランク下の鉄筋径のものと組み合わせた場合についても、検討できるようにしている。但し、安全上の観点から２ランクより小径の鉄筋径は選択できないようになっている。
【００２４】
図４に示す途中定着配筋手法は、縦壁の下部に比べて、縦壁の上部は土圧の作用が減少することを利用したものであるから、使用できるのは縦壁Ａに限られ、擁壁のつま先Ｂや、かかとＣには使用できない。
【００２５】
途中定着配筋手法を採用した場合の最適値の算出については、太い鉄筋１Ｌと細い鉄筋１Ｓの組み合わせを、鉄筋径が１ランク以内のものに限定している。すなわち、太い鉄筋１ＬとしてＤ１６、細い鉄筋１ＳとしてＤ１３を選択し、この組み合わせにおいて鉄筋ピッチを最大ピッチ（３００ｍｍ）に設定して上記と同様の検討を行い、順次、鉄筋ピッチを最小ピッチ（１２５ｍｍ）に向けて狭くしながら、許容範囲内に入るものであって最小重量となる可能性のある鉄筋の組み合わせ、及びそのときの鉄筋重量を記憶していく。
【００２６】
次に、太い鉄筋１ＬとしてＤ１９を候補とする場合には、細い鉄筋１ＳとしてＤ１６との組み合わせについて、鉄筋の引張応力を算出して、鉄筋の許容引張応力度の範囲内か否かを検討する。また、太い鉄筋１ＬとしてＤ２２を候補にする場合には、細い鉄筋１ＳとしてＤ１９との組み合わせについて検討して、許容範囲内に入るものであって最小重量となる可能性のある鉄筋の組み合わせ、及びそのときの鉄筋重量を記憶していく。
【００２７】
本装置では、上記のような手順で、総当たり的に、最小重量となる可能性のある鉄筋の組み合わせを検出しているが、経済性優先の動作モードと、施工性優先の動作モードと、工期優先の動作モードごとに最適値を検出している。
【００２８】
図６は、本装置を使用するユーザが、最初に「経済性優先」の設計を選択した場合のフローチャートである。「経済性優先」の設計が選択されると、本装置は、擁壁の縦壁部Ａ、つま先部Ｂ、かかと部Ｃのそれぞれについて応力計算をおこない、各断面毎に応力基準を超えない最小重量の鉄筋径と鉄筋ピッチの組み合わせを特定する（ＳＴ１）。具体的には、擁壁の縦壁部Ａ、つま先部Ｂ、かかと部Ｃのそれぞれについて、図２の配筋手法、図３の配筋手法、図４の配筋手法を採った場合の最適値を求め、各配筋手法の最適値の中で鉄筋の総重量が最小になるものを、縦壁部Ａ、つま先部Ｂ、かかと部Ｃについて特定する。
【００２９】
次に、ステップＳＴ１で特定された縦壁部Ａの鉄筋ピッチＰＩＴＡを採用したと仮定して、その鉄筋ピッチＰＩＴＡを採用した場合におけるつま先部Ｂとかかと部Ｃの最適値に基づいて、擁壁全体における総重量ＳＵＭ１を算出する（ＳＴ２）。また、ステップＳＴ１で特定されたつま先部Ｂの鉄筋ピッチＰＩＴＢを採用したと仮定して、その鉄筋ピッチＰＩＴＢを採用した場合における縦壁部Ａとかかと部Ｃの最適値に基づいて、擁壁全体における総重量ＳＵＭ２を算出する（ＳＴ３）。
【００３０】
同様に、ステップＳＴ１で特定されたかかと部Ｃの鉄筋ピッチＰＩＴＣを採用したと仮定して、その鉄筋ピッチＰＩＴＣを採用した場合における縦壁部Ａとつま先部Ｂの最適値に基づいて、擁壁全体における総重量ＳＵＭ３を算出する（ＳＴ４）。以上の処理が終われば、最後に、ステップＳＴ２〜ＳＴ４の処理で得られた総重量ＳＵＭ１〜ＳＵＭ３のうちの最小値を選択して最適設計値とする（ＳＴ５）。
【００３１】
図７は、本装置を使用するユーザが最初に「施工性優先」の設計を選択した場合のフローチャートである。この施工性優先の設計では、交互配筋手法も途中定着配筋手法も用いない場合（フローチャート右側）と、途中定着配筋手法は検討するが交互配筋手法は用いない場合（フローチャート左側）とを任意に選択できるようになっている（ＳＴ６）。
【００３２】
フローチャート左側では、先ず、擁壁の縦壁部Ａ、つま先部Ｂ、かかと部Ｃのそれぞれについて、図２の均一配筋手法、図４の途中定着配筋手法を採った場合の最適値を求め、各配筋手法の最適値の中で鉄筋の総重量が最小になるものを、縦壁部Ａ、つま先部Ｂ、かかと部Ｃについて特定する（ＳＴ７）。
【００３３】
その後の処理は図６の場合と同じであり、次に、ステップＳＴ７で特定された縦壁部Ａの鉄筋ピッチＰＩＴＡを採用したと仮定して、その鉄筋ピッチＰＩＴＡを採用した場合におけるつま先部Ｂとかかと部Ｃの最適値に基づいて、擁壁全体における総重量ＳＵＭ１を算出する（ＳＴ８）。また、ステップＳＴ７で特定されたつま先部Ｂの鉄筋ピッチＰＩＴＢを採用したと仮定して、その鉄筋ピッチＰＩＴＢを採用した場合における縦壁部Ａとかかと部Ｃの最適値に基づいて、擁壁全体における総重量ＳＵＭ２を算出する（ＳＴ９）。
【００３４】
同様に、ステップＳＴ７で特定されたかかと部Ｃの鉄筋ピッチＰＩＴＣを採用したと仮定して、その鉄筋ピッチＰＩＴＣを採用した場合における縦壁部Ａとつま先部Ｂの最適値に基づいて、擁壁全体における総重量ＳＵＭ３を算出する（ＳＴ１０）。以上の処理が終われば、最後に、ステップＳＴ８〜ＳＴ１０の処理で得られた総重量ＳＵＭ１〜ＳＵＭ３のうちの最小値を選択して最適設計値とする（ＳＴ１１）。
【００３５】
フローチャート右側では、先ず、擁壁の縦壁部Ａ、つま先部Ｂ、かかと部Ｃのそれぞれについて、図２の均一配筋手法を採った場合の縦壁部Ａ、つま先部Ｂ、かかと部Ｃについて最適値のみを特定する（ＳＴ１２）。その後、ステップＳＴ８〜ＳＴ１１に対応する処理として、ステップＳＴ１３〜ＳＴ１６の処理をして最適設計値を特定する（ＳＴ１６）。
【００３６】
図８は、本装置を使用するユーザが最初に「工期優先」の設計を選択した場合のフローチャートである。この工期優先の設計では、均一配筋手法のみを検討するが、最初に、鉄筋ピッチを３００ｍｍに固定するか（フローチャート左側）、鉄筋ピッチを２５０ｍｍに固定するか（フローチャート右側）を選択できるようになっている（ＳＴ１７）。
【００３７】
但し、いずれの場合も処理内容は、図６や図７の場合と基本的に同じである。すなわち、先ず、縦壁（Ａ）について、最小径の鉄筋１（Ｄ１３）を、所定の鉄筋ピッチ（２５０ｍｍまたは３００ｍｍ）で配筋したとして応力を算出し、その算出値が鉄筋の許容引張応力度の範囲内か否かを検討する。
【００３８】
次に、２つ目に小さい径の鉄筋（Ｄ１６）を、所定の鉄筋ピッチで配筋したとして応力を算出し、その算出値が鉄筋の許容引張応力度の範囲内か否かを検討する。以下、同じであり、径の小さい鉄筋から大きい鉄筋に向けて検討を加え、許容応力度を超えない鉄筋を検出する（ＳＴ１８，ＳＴ２１）。
【００３９】
次に、つま先（Ｂ）についても同様の処理を行い、径の小さい鉄筋から大きい鉄筋に向けて検討を加えることによって、許容応力度を超えない鉄筋を検出する（ＳＴ１９，ＳＴ２２）。最後に、かかと（Ｃ）について、径の小さい鉄筋から大きい鉄筋に向けて検討を加えることによって、許容応力度を超えない鉄筋を検出する（ＳＴ２０，ＳＴ２３）。
【００４０】
［第２実施例］続いて、底版の配筋設計において、縦壁の倍ピッチの配筋も含めて検討する別の実施例について説明する。図１０は、図９と対比して底版倍ピッチの配筋手法を図示したものであり、底版βの鉄筋は、縦壁αの倍のピッチで配筋されている。この実施例は、経済性優先の動作モード、施工性優先の動作モード、又は工期優先の動作モードのいずれかを選択できる点では第１実施例の場合と同じであるが、経済性優先の動作モードの場合には、均一配筋手法、途中定着配筋手法、交互配筋手法の他に、図１０に示す底版倍ピッチ配筋手法も考慮して最適設計を行うようにしている。
【００４１】
施工性優先の動作モードの場合には、二種類のオプションが用意されており、そのいずれかをユーザが任意に選択できるようになっている。第１の施工性優先モードでは、交互配筋手法と底版倍ピッチ配筋手法を計算から除外して、均一配筋手法と途中定着配筋手法のみを検討して最適値を算出しており、第２の施工性優先モードでは、均一配筋手法のみを検討して最適値を算出している。
【００４２】
また、工期優先の動作モードの場合にも、均一配筋手法のみを検討して最適値を算出しているが、鉄筋ピッチ３００ｍｍのみについて計算する場合と、鉄筋ピッチ２５０ｍｍのみについて計算する場合の二種類のオプションが用意されている。
【００４３】
以下、第２実施例にかかる設計支援装置についてフローチャート（図１２〜図１５）に基づいて具体的に説明する。この実施例では、縦壁部（Ａ）と、つま先部（Ｂ）と、かかと部（Ｃ）と、突起部（Ｄ）とを備える擁壁を例に挙げるが、鉄筋の配筋状態を断面図で示すと図１１の通りである。なお、途中定着配筋手法を採る場合には、安全上の観点から、鉄筋と鉄筋の間のピッチは３００ｍｍ以下としているので、鉄筋と鉄筋の間のピッチは、１５０ｍｍまたは１２５ｍｍに限定される。同様に、底版倍ピッチ配筋手法を採る場合にも、安全上の観点から、鉄筋と鉄筋の間のピッチは３００ｍｍ以下としているので、底版に倍ピッチの配筋手法を採ることができるのは、縦壁の配筋ピッチが１５０ｍｍ又は１２５ｍｍの場合に限られることになる。
【００４４】
本装置では、図１２に示すように、応力計算が完了すると、各断面の曲げモーメントとせん断力を算出し、各断面の有効高さを算出する（Ｓ１，Ｓ２）。そして、鉄筋重量の算出に使用するデータを初期化する（変数のゼロクリア）。なお、この状態では、ユーザが、経済性優先、施行性優先、工期優先のいずれの動作モードを選択したかが特定されている。いずれの配筋設計手法を採る場合も、最小の鉄筋径のものを最大ピッチで配筋した場合から検討を始めるので、先ず、鉄筋ピッチは初期値として３００ｍｍとする（Ｓ４）。なお、工期優先の動作モードの場合には、ユーザによるオプション指定に従い、３００ｍｍまたは２５０ｍｍのいずれかのみについて計算する。
【００４５】
鉄筋ピッチを初期値に設定したら、縦壁について、許容応力度を満たすもののうち最低鉄筋重量となる鉄筋径を抽出する（Ｓ５）。具体的には、Ｄ１３，Ｄ１６，Ｄ１９，Ｄ２２，Ｄ２５，Ｄ２９，Ｄ３２の７種類の鉄筋径に関して、縦壁下端についてのコンクリートの圧縮応力度、鉄筋の引張応力度、コンクリートのせん断応力度を超えないか否かを検討して、条件を満足するもの（鉄筋径と鉄筋ピッチの組合せ）について鉄筋の重量を算出して記憶する。なお、途中定着配筋手法を検討すべき場合（経済性優先の設計の場合）には、均一配筋手法における検討に加えて、特定の組合せの鉄筋について、同様の処理を行う。具体的には、Ｄ１６＋Ｄ１３，Ｄ１９＋Ｄ１６，Ｄ２２＋Ｄ１９，Ｄ２５＋Ｄ２２，Ｄ２９＋Ｄ２５，Ｄ３２＋Ｄ２９の６種類の組合せである。
【００４６】
続いて、途中定着配筋手法を検討すべき（経済性優先モード、及び、施工性優先モード第１）の場合には（Ｓ６がyes）、途中定着配筋手法を採ったとして、許容応力度を満たすもののうち最低鉄筋重量となる鉄筋径を抽出する。但し、鉄筋ピッチが１５０ｍｍや１２５ｍｍでない場合には、途中定着配筋手法を採用しないので以降の処理をスキップする（Ｓ７）。なお、途中定着配筋する場合、鉄筋径は、Ｄ１３単独，Ｄ１６＋Ｄ１３，Ｄ１６単独，Ｄ１９＋Ｄ１６，Ｄ１９単独，Ｄ２２＋Ｄ１９，Ｄ２２単独，Ｄ２５＋Ｄ２２，Ｄ２５単独，Ｄ２９＋Ｄ２５，Ｄ２９単独，Ｄ３２＋Ｄ２９，Ｄ３２単独の１３通りについて検討する（Ｓ８）。
【００４７】
以上の処理が終われば、縦壁について途中定着配筋手法を採用した場合と、そうでない場合について鉄筋重量を比較して（Ｓ９）、最も軽量となる「配筋手法と鉄筋径と鉄筋ピッチの組合せ」を特定する（Ｓ１０，Ｓ１１）。
【００４８】
続いて、設計対象の擁壁が逆Ｔ型かＬ型かを判定して（Ｓ１２）、逆Ｔ型の場合には、つま先部（Ｂ）についても、縦壁（Ａ）の場合と同様の手順で最低鉄筋重量となる鉄筋径を抽出する（Ｓ１３）。均一配筋手法の場合には、鉄筋径は、Ｄ１３，Ｄ１６，Ｄ１９，Ｄ２２，Ｄ２５，Ｄ２９，Ｄ３２の７種類について検討し、交互配筋手法も検討すべき場合には、Ｄ１６＋Ｄ１３，Ｄ１９＋Ｄ１６，Ｄ２２＋Ｄ１９，Ｄ２５＋Ｄ２２，Ｄ２９＋Ｄ２５，Ｄ３２＋Ｄ２９の６種類の組合せについても検討する。
【００４９】
そして、底版倍ピッチの配筋手法を採ることができる場合（経済性優先の設計）には、鉄筋ピッチが１５０ｍｍである場合と１２５ｍｍである場合に限り（Ｓ１４がyes）、倍ピッチの配筋手法を採った場合の（許容応力度を満たすもののうち）鉄筋重量を算出する（Ｓ１５）。具体的には、均一配筋手法を採る場合には、縦壁の鉄筋ピッチの２倍の鉄筋ピッチにおいて、鉄筋径がＤ１３，Ｄ１６，Ｄ１９，Ｄ２２，Ｄ２５，Ｄ２９，Ｄ３２の７種類について検討する。また、交互配筋手法を採る場合には、前記７種類の鉄筋径に加えて、Ｄ１６＋Ｄ１３，Ｄ１９＋Ｄ１６，Ｄ２２＋Ｄ１９，Ｄ２５＋Ｄ２２，Ｄ２９＋Ｄ２５，Ｄ３２＋Ｄ２９の６種類の組合せについても検討する。
【００５０】
以上の処理が終われば、つま先部（Ｂ）について、縦壁の２倍ピッチの配筋手法を採った場合とそうでない場合について鉄筋重量を比較して（Ｓ１６）、許容応力度を満たすもののうち、最も軽量となる「配筋手法と鉄筋径と鉄筋ピッチの組合せ」を特定する（Ｓ１７，Ｓ１８）。
【００５１】
かかと部（Ｃ）についても同様であり、均一配筋手法の場合には、鉄筋径は、Ｄ１３，Ｄ１６，Ｄ１９，Ｄ２２，Ｄ２５，Ｄ２９，Ｄ３２の７種類について検討し、交互配筋手法も検討すべき場合には、Ｄ１６＋Ｄ１３，Ｄ１９＋Ｄ１６，Ｄ２２＋Ｄ１９，Ｄ２５＋Ｄ２２，Ｄ２９＋Ｄ２５，Ｄ３２＋Ｄ２９の６種類の組合せについても検討する（Ｓ１９）。
【００５２】
そして、底版倍ピッチの配筋手法を採ることができる場合（経済性優先の設計）には、鉄筋ピッチが１５０ｍｍである場合と１２５ｍｍである場合に限り（Ｓ２０がyes）、倍ピッチの配筋手法を採った場合の（許容応力度を満たすもののうち）鉄筋重量を算出する（Ｓ２１）。具体的には、均一配筋手法を採る場合には、縦壁の鉄筋ピッチの２倍の鉄筋ピッチにおいて、鉄筋径がＤ１３，Ｄ１６，Ｄ１９，Ｄ２２，Ｄ２５，Ｄ２９，Ｄ３２の７種類について検討する。また、交互配筋手法を採る場合には、前記７種類の鉄筋径に加えて、Ｄ１６＋Ｄ１３，Ｄ１９＋Ｄ１６，Ｄ２２＋Ｄ１９，Ｄ２５＋Ｄ２２，Ｄ２９＋Ｄ２５，Ｄ３２＋Ｄ２９の６種類の組合せについても検討する。
【００５３】
以上の処理が終われば、かかと部（Ｃ）について、縦壁の２倍ピッチの配筋手法を採った場合とそうでない場合について鉄筋重量を比較して（Ｓ２２）、許容応力度を満たすもののうち、最も軽量となる「配筋手法と鉄筋径と鉄筋ピッチの組合せ」を特定する（Ｓ２３，Ｓ２４）。
【００５４】
以上のようにして、ある鉄筋ピッチ（初期値３００ｍｍから順次減少させて検討している）について、今回の処理により算出した各断面の最低鉄筋重量の合計について（Ｓ２５）、前回の処理までに算出された最低鉄筋重量と比較して（Ｓ２６）、今回算出した算出値の方が小さい場合には、最低鉄筋重量値を更新する（Ｓ２７）。このようにして、初期値３００ｍｍから順次減少させた鉄筋ピッチについて最低ピッチまで検討していく（Ｓ２８，Ｓ２９）。
【００５５】
最低の鉄筋ピッチまで検討を終えた後、突起を設けた形状の擁壁であるか否かを判定して（Ｓ３０）、突起が存在する場合には、かかと部に採用した鉄筋ピッチに基づいて、突起部における最適の鉄筋径を算出する（Ｓ３１）。鉄筋径は、Ｄ１３，Ｄ１６，Ｄ１９，Ｄ２２，Ｄ２９，Ｄ３２の７種類であり、それぞれについて、許容応力度を満たすか否かを判定して最小の鉄筋径を特定する。
【００５６】
以上のＳ１からＳ３１までの処理によって、垂直方向（及びこれに連続する水平方向）についての鉄筋ピッチと鉄筋径の最適値が特定されるので、次に、特定された鉄筋と交差する配力筋の鉄筋径と鉄筋ピッチを特定する（Ｓ３２）。なお、配力筋は自動的に決定される。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、複雑な設計要求にも対応することができる擁壁の配筋設計の支援装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】逆Ｔ型擁壁と鉄筋の関係を図示したものである。
【図２】均一配筋手法を説明する図面である。
【図３】交互配筋手法を説明する図面である。
【図４】途中定着配筋手法を説明する図面である。
【図５】逆Ｔ型擁壁の断面形状を図示したものである。
【図６】経済性優先の動作モードを説明するフローチャートである。
【図７】施工性優先の動作モードを説明するフローチャートである。
【図８】工期優先の動作モードを説明するフローチャートである。
【図９】底版倍ピッチ配筋手法を用いない場合の配筋状態を図示したものである。
【図１０】底版倍ピッチ配筋手法を用いた場合の配筋状態を図示したものである。
【図１１】図１０は配筋状態を断面図で図示したものである。
【図１２】第２実施例を示すフローチャートの一部である。
【図１３】第２実施例を示すフローチャートの一部である。
【図１４】第２実施例を示すフローチャートの一部である。
【図１５】第２実施例を示すフローチャートの一部である。
【図１６】第２実施例を示すフローチャートの一部である。
【図１７】第２実施例を示すフローチャートの一部である。
【図１８】第２実施例を示すフローチャートの一部である。
【図１９】第２実施例を示すフローチャートの一部である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、擁壁の配筋設計に関して、経済性優先、施工性優先、工期優先の動作モードを任意に選択できる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】
擁壁とは、切土あるいは盛土によって生じるがけ面の崩壊を防ぐための構造物である。この擁壁は、逆T型（図１参照）やL型の断面形状をしたものが一般的であり、一般家屋の地盤を支える役目も果たすものである。このような擁壁は、所定の強度を発揮する必要があり、コンクリートが圧縮によって破壊されないよう、また鉄筋が引張によって降伏しないよう強度設計されて内部に適当本数の鉄筋が配置されている。
【０００３】
しかしながら、この強度計算は非常に複雑であり、かなりの習熟者でないと最適設計できないという問題があった。特に、単なる強度計算ではなく、設置現場に応じて経済性を優先すべき場合や、施工性を優先すべき場合や、工期を優先すべき場合など種々雑多の要求があるところ、その要求を踏まえての最適設計は非常に困難であった。
【０００４】
この発明は、この問題点に鑑みてなされたものであって、複雑な設計要求にも対応することができる擁壁の配筋設計の支援装置を提供することを課題とする。
【０００５】
上記の課題を解決するため、本発明は、形状設計された擁壁について、配筋する鉄筋径と鉄筋ピッチの最適設計値を検出する装置であって、均一配筋手法及び交互配筋手法の配筋パターンを途中定着配筋手法も考慮して検討する経済性優先の動作モード、交互配筋手法も途中定着配筋手法も用いない場合の配筋パターン又は交互配筋手法は用いないが途中定着配筋手法は考慮する場合の配筋パターンを検討する施工性優先の動作モード、及び交互配筋手法も途中定着配筋手法も用いず一の鉄筋ピッチに固定して配筋パターンを検討する工期優先の動作モードのうちいずれかを選択させる動作モード選択手段と、選択可能な複数の鉄筋径を記憶する鉄筋径記憶手段と、選択可能な複数の鉄筋ピッチを記憶する鉄筋ピッチ記憶手段と、Ｎ個に分割された各擁壁区分の断面に作用する応力が鉄筋の許容引張応力度を超えない鉄筋径と鉄筋ピッチとの組合せを各擁壁区分について抽出する組合せ抽出手段と、前記組合せ抽出手段により抽出された組合せについて鉄筋の総重量を算出し、その値が最低となる組合せを最適値として特定する最適値特定手段と、前記最適値特定手段により特定された最適値に基づいて擁壁全体における鉄筋の総重量を算出し、その中から最小値を選択して最適設計値として決定する最適設計値決定手段とを備えており、経済性優先の動作モードが選択された場合、前記組合せ抽出手段は、各擁壁区分について、均一配筋手法及び交互配筋手法に基づき、途中定着配筋手法も考慮して、前記鉄筋径記憶手段に記憶された各鉄筋径と前記鉄筋ピッチ記憶手段に記憶された各鉄筋ピッチとの組合せについて鉄筋の引張応力を算出して、鉄筋の許容引張応力度を超えない組合せを抽出し、前記最適値特定手段は、各擁壁区分について、前記組合せ抽出手段により抽出された組合せのうちで鉄筋の総重量が最小になる鉄筋径と鉄筋ピッチとの組合せを特定し、前記最適設計値決定手段は、一の擁壁区分について前記最適値特定手段により特定された組合せの鉄筋ピッチを他の擁壁区分にも採用した場合における他の擁壁区分の最適値に基づき、擁壁全体における鉄筋の総重量をそれぞれ算出して、算出の結果得られた複数の総重量のうちの最小値を選択して最適設計値として決定し、施工性優先の動作モードが選択された場合、交互配筋手法も途中定着配筋手法も用いないことが選択されたときは、前記組合せ抽出手段は、各擁壁区分について、均一配筋手法に基づき、前記鉄筋径記憶手段に記憶された各鉄筋径と前記鉄筋ピッチ記憶手段に記憶された各鉄筋ピッチとの組合せについて鉄筋の引張応力を算出して、鉄筋の許容引張応力度を超えない組合せを抽出し、交互配筋手法は用いないが途中定着配筋手法は検討することが選択されたときは、前記組合せ抽出手段は、各擁壁区分について、均一配筋手法に基づき、途中定着配筋手法も考慮して、前記鉄筋径記憶手段に記憶された各鉄筋径と前記鉄筋ピッチ記憶手段に記憶された各鉄筋ピッチとの組合せについて鉄筋の引張応力を算出して、鉄筋の許容引張応力度を超えない組合せを抽出し、前記最適値特定手段は、各擁壁区分について、前記組合せ抽出手段により抽出された組合せのうちで鉄筋の総重量が最小になる鉄筋径と鉄筋ピッチとの組合せを特定し、前記最適設計値決定手段は、一の擁壁区分について前記最適値特定手段により特定された組合せの鉄筋ピッチを他の擁壁区分にも採用した場合における他の擁壁区分の最適値に基づき、擁壁全体における鉄筋の総重量をそれぞれ算出して、算出の結果得られた複数の総重量のうちの最小値を選択して最適設計値として決定し、工期優先の動作モードが選択された場合、前記鉄筋ピッチ記憶手段に記憶された鉄筋ピッチのうち一部の鉄筋ピッチのみが選択可能とされており、当該一部の中から一の鉄筋ピッチを選択させ、前記組合せ抽出手段は、各擁壁区分について、均一配筋手法に基づき、前記鉄筋径記憶手段に記憶された各鉄筋径と選択された一の鉄筋ピッチとの組合せについて鉄筋の引張応力を算出して、鉄筋の許容引張応力度を超えない組合せを抽出し、前記最適値特定手段は、前記組合せのうち鉄筋の総重量が最小になる鉄筋径を各擁壁区分について特定し、前記最適設計値決定手段は、各擁壁区分について特定された鉄筋の総重量を算出して最適設計値として決定することを特徴とする配筋設計支援装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
［第１実施例］以下、実施例に基づいて、この発明を更に詳細に説明する。本実施例に係る配筋設計の支援装置は、擁壁を構成する鉄筋についての最適設計を支援する装置であり、経済性優先の動作モードと、施工性優先の動作モードと、工期優先の動作モードとを任意に選択できるようになっている。
【００１０】
経済性優先の動作モードでは、各種の配筋手法について、躯体の長さ方向（図１のＸ方向）１ｍ当たりの総鉄筋重量を算出して、これが最小重量となる配筋パターンを検出するものである。検討対象となる配筋手法は、同一径の鉄筋１を図１のＸ方向に同一ピッチで配筋する均一配筋手法（図２参照）だけでなく、太い鉄筋１Ｌと細い鉄筋１Ｓとを図１のＸ方向に交互に配筋する交互配筋手法（図３参照）や、縦壁の全長にわたる太い鉄筋１Ｌと縦壁の下半分に設ける細い鉄筋１ＳとをＸ方向に交互に配筋する途中定着配筋手法（図４参照）も含まれる。
【００１１】
施工性優先の動作モードでは、わずらわしい施工手法を排除した状態で、躯体の長さ方向（図１のＸ方向）１ｍ当たりの総鉄筋重量を算出して、これが最小重量となる配筋パターンを検出している。具体的には、使用者のオプション指定によって、途中定着配筋手法（図４）及び均一配筋手法（図１）を検討する場合と、均一配筋手法（図１）のみを検討する場合とに別れるが、いずれにしても施工性に劣る交互配筋手法は検討しないようにしている。
【００１２】
工期優先の動作モードでは、施工性優先における上記の条件に加えて、鉄筋ピッチを最大ピッチに統一した状態で、躯体の長さ方向（図１のＸ方向）１ｍ当たりの総鉄筋重量を算出して、これが最小重量となる配筋パターンを検出している。
【００１３】
以上の通り、本実施例の装置では、「経済性優先」「施工性優先」「工期優先」の動作モードを任意に選択した上で最適設計を可能にしている。そして、最適設計を支援する処理内容としては、図５に示すような逆Ｔ型擁壁の場合には、擁壁全体を、縦壁の部分（Ａ）と、つま先の部分（Ｂ）と、かかとの部分（Ｃ）とに区分し、それぞれの断面に作用する「曲げモーメント」と「せん断力」とを算出し、これらの作用によって生じる応力が鉄筋の許容応力度の範囲内か否かを検討するようにしている。
【００１４】
なお、本装置では、配筋設計に先だって、断面厚さなど形状の特定された設計後の擁壁に関して、コンクリートの圧縮応力とせん断応力とを算出し、算出値が許容圧縮応力度と許容せん断応力度の範囲内であることを確認している。そして、コンクリートの許容圧縮応力度や許容せん断応力度を超えない擁壁に関して、縦壁部（Ａ）の主筋１Ａと、つま先部（Ｂ）の主筋１Ｂと、かかと部（Ｃ）の主筋１Ｃの形状と配置位置を特定して、各断面での鉄筋の引張応力を算出している。
【００１５】
各主筋１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、問題になる表面から特定の深さ（例えば、７０ｍｍ）に配置することとし、その形状としては、例えば、図１に示す形状とする。なお、各部の副筋１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、通常、許容応力度に影響を与えないので、主筋１Ａ，１Ｂ，１Ｃの太さと配置ピッチとを決定した後、最小鉄筋を下限として、主筋より２ランク細い鉄筋を主筋と同じピッチで配筋することにしている。
【００１６】
使用する鉄筋としては、表１に示すように、Ｄ１３からＤ３２までの鉄筋径のものを候補としている。また、鉄筋ピッチとしては、表２に示す１２５ｍｍ〜３００ｍｍまでの５通りを候補としている。
【００１７】
【表１】
【表２】
均一配筋手法における検討事項を具体的に説明すると、最小径の鉄筋（Ｄ１３）を最大ピッチ（３００ｍｍ）で配筋する場合から、順次、配筋ピッチを小ピッチに変更してゆき、鉄筋の引張応力を算出して鉄筋の許容引張応力度の範囲内か否かを検討する。
【００２０】
その後も同様であり、２番目に小径の鉄筋（Ｄ１６）を最大ピッチで配筋する場合から、順次、配筋ピッチを小ピッチに変更してゆき、鉄筋の引張応力を算出して、鉄筋の許容引張応力度の範囲内か否かを検討する。そして、許容範囲内に入るものであって最小重量となる可能性のある鉄筋の組み合わせ（通常、複数個存在する）、及びそのときの鉄筋重量を記憶していく。
【００２１】
交互配筋における検討事項も同様であるが、鉄筋径については１ランク下の鉄筋のみを組み合わせるようにしている。すなわち、細い鉄筋１Ｓとして最小径Ｄ１３を選択した場合は、太い鉄筋１Ｌとしては１ランク上のＤ１６を選択し、この組み合わせにおいて、最大ピッチで配筋する場合から、順次、配筋ピッチを小ピッチに変更してゆき、鉄筋の引張応力を算出し、鉄筋の許容引張応力度の範囲内か否かを検討する。そして、許容範囲内に入るものであって最小重量となる可能性のある鉄筋の組み合わせ、及びそのときの鉄筋重量を記憶していく。
【００２２】
このようにして、最小径の鉄筋（Ｄ１３）と、次に小径の鉄筋（Ｄ１６）の組み合わせについての検討が終われば、次に、細い鉄筋１ＳとしてＤ１６を選択し、太い鉄筋１ＬとしてＤ１９を選択して、この組み合わせで、最大ピッチで配筋する場合から、順次、配筋ピッチを小ピッチに変更してゆき、鉄筋の許容引張応力度の範囲内となる配筋ピッチのものを検出する。そして、許容範囲内に入るものであって最小重量となる可能性のある鉄筋の組み合わせ、及びそのときの鉄筋重量を記憶していく。
【００２３】
以下、Ｄ１９とＤ２２の鉄筋を組み合わせる場合、及び、それより大きい鉄筋の組み合わせの場合についても同様である。なお、ここでは、交互配筋の場合に、１ランク下の鉄筋径のものを組み合わせるとして説明したが、必ずしもこのような組み合わせに限定される必要はなく、本装置では、ユーザによるオプション指定によって、２ランク下の鉄筋径のものと組み合わせた場合についても、検討できるようにしている。但し、安全上の観点から２ランクより小径の鉄筋径は選択できないようになっている。
【００２４】
図４に示す途中定着配筋手法は、縦壁の下部に比べて、縦壁の上部は土圧の作用が減少することを利用したものであるから、使用できるのは縦壁Ａに限られ、擁壁のつま先Ｂや、かかとＣには使用できない。
【００２５】
途中定着配筋手法を採用した場合の最適値の算出については、太い鉄筋１Ｌと細い鉄筋１Ｓの組み合わせを、鉄筋径が１ランク以内のものに限定している。すなわち、太い鉄筋１ＬとしてＤ１６、細い鉄筋１ＳとしてＤ１３を選択し、この組み合わせにおいて鉄筋ピッチを最大ピッチ（３００ｍｍ）に設定して上記と同様の検討を行い、順次、鉄筋ピッチを最小ピッチ（１２５ｍｍ）に向けて狭くしながら、許容範囲内に入るものであって最小重量となる可能性のある鉄筋の組み合わせ、及びそのときの鉄筋重量を記憶していく。
【００２６】
次に、太い鉄筋１ＬとしてＤ１９を候補とする場合には、細い鉄筋１ＳとしてＤ１６との組み合わせについて、鉄筋の引張応力を算出して、鉄筋の許容引張応力度の範囲内か否かを検討する。また、太い鉄筋１ＬとしてＤ２２を候補にする場合には、細い鉄筋１ＳとしてＤ１９との組み合わせについて検討して、許容範囲内に入るものであって最小重量となる可能性のある鉄筋の組み合わせ、及びそのときの鉄筋重量を記憶していく。
【００２７】
本装置では、上記のような手順で、総当たり的に、最小重量となる可能性のある鉄筋の組み合わせを検出しているが、経済性優先の動作モードと、施工性優先の動作モードと、工期優先の動作モードごとに最適値を検出している。
【００２８】
図６は、本装置を使用するユーザが、最初に「経済性優先」の設計を選択した場合のフローチャートである。「経済性優先」の設計が選択されると、本装置は、擁壁の縦壁部Ａ、つま先部Ｂ、かかと部Ｃのそれぞれについて応力計算をおこない、各断面毎に応力基準を超えない最小重量の鉄筋径と鉄筋ピッチの組み合わせを特定する（ＳＴ１）。具体的には、擁壁の縦壁部Ａ、つま先部Ｂ、かかと部Ｃのそれぞれについて、図２の配筋手法、図３の配筋手法、図４の配筋手法を採った場合の最適値を求め、各配筋手法の最適値の中で鉄筋の総重量が最小になるものを、縦壁部Ａ、つま先部Ｂ、かかと部Ｃについて特定する。
【００２９】
次に、ステップＳＴ１で特定された縦壁部Ａの鉄筋ピッチＰＩＴＡを採用したと仮定して、その鉄筋ピッチＰＩＴＡを採用した場合におけるつま先部Ｂとかかと部Ｃの最適値に基づいて、擁壁全体における総重量ＳＵＭ１を算出する（ＳＴ２）。また、ステップＳＴ１で特定されたつま先部Ｂの鉄筋ピッチＰＩＴＢを採用したと仮定して、その鉄筋ピッチＰＩＴＢを採用した場合における縦壁部Ａとかかと部Ｃの最適値に基づいて、擁壁全体における総重量ＳＵＭ２を算出する（ＳＴ３）。
【００３０】
同様に、ステップＳＴ１で特定されたかかと部Ｃの鉄筋ピッチＰＩＴＣを採用したと仮定して、その鉄筋ピッチＰＩＴＣを採用した場合における縦壁部Ａとつま先部Ｂの最適値に基づいて、擁壁全体における総重量ＳＵＭ３を算出する（ＳＴ４）。以上の処理が終われば、最後に、ステップＳＴ２〜ＳＴ４の処理で得られた総重量ＳＵＭ１〜ＳＵＭ３のうちの最小値を選択して最適設計値とする（ＳＴ５）。
【００３１】
図７は、本装置を使用するユーザが最初に「施工性優先」の設計を選択した場合のフローチャートである。この施工性優先の設計では、交互配筋手法も途中定着配筋手法も用いない場合（フローチャート右側）と、途中定着配筋手法は検討するが交互配筋手法は用いない場合（フローチャート左側）とを任意に選択できるようになっている（ＳＴ６）。
【００３２】
フローチャート左側では、先ず、擁壁の縦壁部Ａ、つま先部Ｂ、かかと部Ｃのそれぞれについて、図２の均一配筋手法、図４の途中定着配筋手法を採った場合の最適値を求め、各配筋手法の最適値の中で鉄筋の総重量が最小になるものを、縦壁部Ａ、つま先部Ｂ、かかと部Ｃについて特定する（ＳＴ７）。
【００３３】
その後の処理は図６の場合と同じであり、次に、ステップＳＴ７で特定された縦壁部Ａの鉄筋ピッチＰＩＴＡを採用したと仮定して、その鉄筋ピッチＰＩＴＡを採用した場合におけるつま先部Ｂとかかと部Ｃの最適値に基づいて、擁壁全体における総重量ＳＵＭ１を算出する（ＳＴ８）。また、ステップＳＴ７で特定されたつま先部Ｂの鉄筋ピッチＰＩＴＢを採用したと仮定して、その鉄筋ピッチＰＩＴＢを採用した場合における縦壁部Ａとかかと部Ｃの最適値に基づいて、擁壁全体における総重量ＳＵＭ２を算出する（ＳＴ９）。
【００３４】
同様に、ステップＳＴ７で特定されたかかと部Ｃの鉄筋ピッチＰＩＴＣを採用したと仮定して、その鉄筋ピッチＰＩＴＣを採用した場合における縦壁部Ａとつま先部Ｂの最適値に基づいて、擁壁全体における総重量ＳＵＭ３を算出する（ＳＴ１０）。以上の処理が終われば、最後に、ステップＳＴ８〜ＳＴ１０の処理で得られた総重量ＳＵＭ１〜ＳＵＭ３のうちの最小値を選択して最適設計値とする（ＳＴ１１）。
【００３５】
フローチャート右側では、先ず、擁壁の縦壁部Ａ、つま先部Ｂ、かかと部Ｃのそれぞれについて、図２の均一配筋手法を採った場合の縦壁部Ａ、つま先部Ｂ、かかと部Ｃについて最適値のみを特定する（ＳＴ１２）。その後、ステップＳＴ８〜ＳＴ１１に対応する処理として、ステップＳＴ１３〜ＳＴ１６の処理をして最適設計値を特定する（ＳＴ１６）。
【００３６】
図８は、本装置を使用するユーザが最初に「工期優先」の設計を選択した場合のフローチャートである。この工期優先の設計では、均一配筋手法のみを検討するが、最初に、鉄筋ピッチを３００ｍｍに固定するか（フローチャート左側）、鉄筋ピッチを２５０ｍｍに固定するか（フローチャート右側）を選択できるようになっている（ＳＴ１７）。
【００３７】
但し、いずれの場合も処理内容は、図６や図７の場合と基本的に同じである。すなわち、先ず、縦壁（Ａ）について、最小径の鉄筋１（Ｄ１３）を、所定の鉄筋ピッチ（２５０ｍｍまたは３００ｍｍ）で配筋したとして応力を算出し、その算出値が鉄筋の許容引張応力度の範囲内か否かを検討する。
【００３８】
次に、２つ目に小さい径の鉄筋（Ｄ１６）を、所定の鉄筋ピッチで配筋したとして応力を算出し、その算出値が鉄筋の許容引張応力度の範囲内か否かを検討する。以下、同じであり、径の小さい鉄筋から大きい鉄筋に向けて検討を加え、許容応力度を超えない鉄筋を検出する（ＳＴ１８，ＳＴ２１）。
【００３９】
次に、つま先（Ｂ）についても同様の処理を行い、径の小さい鉄筋から大きい鉄筋に向けて検討を加えることによって、許容応力度を超えない鉄筋を検出する（ＳＴ１９，ＳＴ２２）。最後に、かかと（Ｃ）について、径の小さい鉄筋から大きい鉄筋に向けて検討を加えることによって、許容応力度を超えない鉄筋を検出する（ＳＴ２０，ＳＴ２３）。
【００４０】
［第２実施例］続いて、底版の配筋設計において、縦壁の倍ピッチの配筋も含めて検討する別の実施例について説明する。図１０は、図９と対比して底版倍ピッチの配筋手法を図示したものであり、底版βの鉄筋は、縦壁αの倍のピッチで配筋されている。この実施例は、経済性優先の動作モード、施工性優先の動作モード、又は工期優先の動作モードのいずれかを選択できる点では第１実施例の場合と同じであるが、経済性優先の動作モードの場合には、均一配筋手法、途中定着配筋手法、交互配筋手法の他に、図１０に示す底版倍ピッチ配筋手法も考慮して最適設計を行うようにしている。
【００４１】
施工性優先の動作モードの場合には、二種類のオプションが用意されており、そのいずれかをユーザが任意に選択できるようになっている。第１の施工性優先モードでは、交互配筋手法と底版倍ピッチ配筋手法を計算から除外して、均一配筋手法と途中定着配筋手法のみを検討して最適値を算出しており、第２の施工性優先モードでは、均一配筋手法のみを検討して最適値を算出している。
【００４２】
また、工期優先の動作モードの場合にも、均一配筋手法のみを検討して最適値を算出しているが、鉄筋ピッチ３００ｍｍのみについて計算する場合と、鉄筋ピッチ２５０ｍｍのみについて計算する場合の二種類のオプションが用意されている。
【００４３】
以下、第２実施例にかかる設計支援装置についてフローチャート（図１２〜図１５）に基づいて具体的に説明する。この実施例では、縦壁部（Ａ）と、つま先部（Ｂ）と、かかと部（Ｃ）と、突起部（Ｄ）とを備える擁壁を例に挙げるが、鉄筋の配筋状態を断面図で示すと図１１の通りである。なお、途中定着配筋手法を採る場合には、安全上の観点から、鉄筋と鉄筋の間のピッチは３００ｍｍ以下としているので、鉄筋と鉄筋の間のピッチは、１５０ｍｍまたは１２５ｍｍに限定される。同様に、底版倍ピッチ配筋手法を採る場合にも、安全上の観点から、鉄筋と鉄筋の間のピッチは３００ｍｍ以下としているので、底版に倍ピッチの配筋手法を採ることができるのは、縦壁の配筋ピッチが１５０ｍｍ又は１２５ｍｍの場合に限られることになる。
【００４４】
本装置では、図１２に示すように、応力計算が完了すると、各断面の曲げモーメントとせん断力を算出し、各断面の有効高さを算出する（Ｓ１，Ｓ２）。そして、鉄筋重量の算出に使用するデータを初期化する（変数のゼロクリア）。なお、この状態では、ユーザが、経済性優先、施行性優先、工期優先のいずれの動作モードを選択したかが特定されている。いずれの配筋設計手法を採る場合も、最小の鉄筋径のものを最大ピッチで配筋した場合から検討を始めるので、先ず、鉄筋ピッチは初期値として３００ｍｍとする（Ｓ４）。なお、工期優先の動作モードの場合には、ユーザによるオプション指定に従い、３００ｍｍまたは２５０ｍｍのいずれかのみについて計算する。
【００４５】
鉄筋ピッチを初期値に設定したら、縦壁について、許容応力度を満たすもののうち最低鉄筋重量となる鉄筋径を抽出する（Ｓ５）。具体的には、Ｄ１３，Ｄ１６，Ｄ１９，Ｄ２２，Ｄ２５，Ｄ２９，Ｄ３２の７種類の鉄筋径に関して、縦壁下端についてのコンクリートの圧縮応力度、鉄筋の引張応力度、コンクリートのせん断応力度を超えないか否かを検討して、条件を満足するもの（鉄筋径と鉄筋ピッチの組合せ）について鉄筋の重量を算出して記憶する。なお、途中定着配筋手法を検討すべき場合（経済性優先の設計の場合）には、均一配筋手法における検討に加えて、特定の組合せの鉄筋について、同様の処理を行う。具体的には、Ｄ１６＋Ｄ１３，Ｄ１９＋Ｄ１６，Ｄ２２＋Ｄ１９，Ｄ２５＋Ｄ２２，Ｄ２９＋Ｄ２５，Ｄ３２＋Ｄ２９の６種類の組合せである。
【００４６】
続いて、途中定着配筋手法を検討すべき（経済性優先モード、及び、施工性優先モード第１）の場合には（Ｓ６がyes）、途中定着配筋手法を採ったとして、許容応力度を満たすもののうち最低鉄筋重量となる鉄筋径を抽出する。但し、鉄筋ピッチが１５０ｍｍや１２５ｍｍでない場合には、途中定着配筋手法を採用しないので以降の処理をスキップする（Ｓ７）。なお、途中定着配筋する場合、鉄筋径は、Ｄ１３単独，Ｄ１６＋Ｄ１３，Ｄ１６単独，Ｄ１９＋Ｄ１６，Ｄ１９単独，Ｄ２２＋Ｄ１９，Ｄ２２単独，Ｄ２５＋Ｄ２２，Ｄ２５単独，Ｄ２９＋Ｄ２５，Ｄ２９単独，Ｄ３２＋Ｄ２９，Ｄ３２単独の１３通りについて検討する（Ｓ８）。
【００４７】
以上の処理が終われば、縦壁について途中定着配筋手法を採用した場合と、そうでない場合について鉄筋重量を比較して（Ｓ９）、最も軽量となる「配筋手法と鉄筋径と鉄筋ピッチの組合せ」を特定する（Ｓ１０，Ｓ１１）。
【００４８】
続いて、設計対象の擁壁が逆Ｔ型かＬ型かを判定して（Ｓ１２）、逆Ｔ型の場合には、つま先部（Ｂ）についても、縦壁（Ａ）の場合と同様の手順で最低鉄筋重量となる鉄筋径を抽出する（Ｓ１３）。均一配筋手法の場合には、鉄筋径は、Ｄ１３，Ｄ１６，Ｄ１９，Ｄ２２，Ｄ２５，Ｄ２９，Ｄ３２の７種類について検討し、交互配筋手法も検討すべき場合には、Ｄ１６＋Ｄ１３，Ｄ１９＋Ｄ１６，Ｄ２２＋Ｄ１９，Ｄ２５＋Ｄ２２，Ｄ２９＋Ｄ２５，Ｄ３２＋Ｄ２９の６種類の組合せについても検討する。
【００４９】
そして、底版倍ピッチの配筋手法を採ることができる場合（経済性優先の設計）には、鉄筋ピッチが１５０ｍｍである場合と１２５ｍｍである場合に限り（Ｓ１４がyes）、倍ピッチの配筋手法を採った場合の（許容応力度を満たすもののうち）鉄筋重量を算出する（Ｓ１５）。具体的には、均一配筋手法を採る場合には、縦壁の鉄筋ピッチの２倍の鉄筋ピッチにおいて、鉄筋径がＤ１３，Ｄ１６，Ｄ１９，Ｄ２２，Ｄ２５，Ｄ２９，Ｄ３２の７種類について検討する。また、交互配筋手法を採る場合には、前記７種類の鉄筋径に加えて、Ｄ１６＋Ｄ１３，Ｄ１９＋Ｄ１６，Ｄ２２＋Ｄ１９，Ｄ２５＋Ｄ２２，Ｄ２９＋Ｄ２５，Ｄ３２＋Ｄ２９の６種類の組合せについても検討する。
【００５０】
以上の処理が終われば、つま先部（Ｂ）について、縦壁の２倍ピッチの配筋手法を採った場合とそうでない場合について鉄筋重量を比較して（Ｓ１６）、許容応力度を満たすもののうち、最も軽量となる「配筋手法と鉄筋径と鉄筋ピッチの組合せ」を特定する（Ｓ１７，Ｓ１８）。
【００５１】
かかと部（Ｃ）についても同様であり、均一配筋手法の場合には、鉄筋径は、Ｄ１３，Ｄ１６，Ｄ１９，Ｄ２２，Ｄ２５，Ｄ２９，Ｄ３２の７種類について検討し、交互配筋手法も検討すべき場合には、Ｄ１６＋Ｄ１３，Ｄ１９＋Ｄ１６，Ｄ２２＋Ｄ１９，Ｄ２５＋Ｄ２２，Ｄ２９＋Ｄ２５，Ｄ３２＋Ｄ２９の６種類の組合せについても検討する（Ｓ１９）。
【００５２】
そして、底版倍ピッチの配筋手法を採ることができる場合（経済性優先の設計）には、鉄筋ピッチが１５０ｍｍである場合と１２５ｍｍである場合に限り（Ｓ２０がyes）、倍ピッチの配筋手法を採った場合の（許容応力度を満たすもののうち）鉄筋重量を算出する（Ｓ２１）。具体的には、均一配筋手法を採る場合には、縦壁の鉄筋ピッチの２倍の鉄筋ピッチにおいて、鉄筋径がＤ１３，Ｄ１６，Ｄ１９，Ｄ２２，Ｄ２５，Ｄ２９，Ｄ３２の７種類について検討する。また、交互配筋手法を採る場合には、前記７種類の鉄筋径に加えて、Ｄ１６＋Ｄ１３，Ｄ１９＋Ｄ１６，Ｄ２２＋Ｄ１９，Ｄ２５＋Ｄ２２，Ｄ２９＋Ｄ２５，Ｄ３２＋Ｄ２９の６種類の組合せについても検討する。
【００５３】
以上の処理が終われば、かかと部（Ｃ）について、縦壁の２倍ピッチの配筋手法を採った場合とそうでない場合について鉄筋重量を比較して（Ｓ２２）、許容応力度を満たすもののうち、最も軽量となる「配筋手法と鉄筋径と鉄筋ピッチの組合せ」を特定する（Ｓ２３，Ｓ２４）。
【００５４】
以上のようにして、ある鉄筋ピッチ（初期値３００ｍｍから順次減少させて検討している）について、今回の処理により算出した各断面の最低鉄筋重量の合計について（Ｓ２５）、前回の処理までに算出された最低鉄筋重量と比較して（Ｓ２６）、今回算出した算出値の方が小さい場合には、最低鉄筋重量値を更新する（Ｓ２７）。このようにして、初期値３００ｍｍから順次減少させた鉄筋ピッチについて最低ピッチまで検討していく（Ｓ２８，Ｓ２９）。
【００５５】
最低の鉄筋ピッチまで検討を終えた後、突起を設けた形状の擁壁であるか否かを判定して（Ｓ３０）、突起が存在する場合には、かかと部に採用した鉄筋ピッチに基づいて、突起部における最適の鉄筋径を算出する（Ｓ３１）。鉄筋径は、Ｄ１３，Ｄ１６，Ｄ１９，Ｄ２２，Ｄ２９，Ｄ３２の７種類であり、それぞれについて、許容応力度を満たすか否かを判定して最小の鉄筋径を特定する。
【００５６】
以上のＳ１からＳ３１までの処理によって、垂直方向（及びこれに連続する水平方向）についての鉄筋ピッチと鉄筋径の最適値が特定されるので、次に、特定された鉄筋と交差する配力筋の鉄筋径と鉄筋ピッチを特定する（Ｓ３２）。なお、配力筋は自動的に決定される。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、複雑な設計要求にも対応することができる擁壁の配筋設計の支援装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】逆Ｔ型擁壁と鉄筋の関係を図示したものである。
【図２】均一配筋手法を説明する図面である。
【図３】交互配筋手法を説明する図面である。
【図４】途中定着配筋手法を説明する図面である。
【図５】逆Ｔ型擁壁の断面形状を図示したものである。
【図６】経済性優先の動作モードを説明するフローチャートである。
【図７】施工性優先の動作モードを説明するフローチャートである。
【図８】工期優先の動作モードを説明するフローチャートである。
【図９】底版倍ピッチ配筋手法を用いない場合の配筋状態を図示したものである。
【図１０】底版倍ピッチ配筋手法を用いた場合の配筋状態を図示したものである。
【図１１】図１０は配筋状態を断面図で図示したものである。
【図１２】第２実施例を示すフローチャートの一部である。
【図１３】第２実施例を示すフローチャートの一部である。
【図１４】第２実施例を示すフローチャートの一部である。
【図１５】第２実施例を示すフローチャートの一部である。
【図１６】第２実施例を示すフローチャートの一部である。
【図１７】第２実施例を示すフローチャートの一部である。
【図１８】第２実施例を示すフローチャートの一部である。
【図１９】第２実施例を示すフローチャートの一部である。
Claims (1)
- 形状設計された擁壁について、配筋する鉄筋径と鉄筋ピッチの最適設計値を検出する装置であって、
均一配筋手法及び交互配筋手法の配筋パターンを途中定着配筋手法も考慮して検討する経済性優先の動作モード、交互配筋手法も途中定着配筋手法も用いない場合の配筋パターン又は交互配筋手法は用いないが途中定着配筋手法は考慮する場合の配筋パターンを検討する施工性優先の動作モード、及び交互配筋手法も途中定着配筋手法も用いず一の鉄筋ピッチに固定して配筋パターンを検討する工期優先の動作モードのうちいずれかを選択させる動作モード選択手段と、
選択可能な複数の鉄筋径を記憶する鉄筋径記憶手段と、
選択可能な複数の鉄筋ピッチを記憶する鉄筋ピッチ記憶手段と、
Ｎ個に分割された各擁壁区分の断面に作用する応力が鉄筋の許容引張応力度を超えない鉄筋径と鉄筋ピッチとの組合せを各擁壁区分について抽出する組合せ抽出手段と、
前記組合せ抽出手段により抽出された組合せについて鉄筋の総重量を算出し、その値が最低となる組合せを最適値として特定する最適値特定手段と、
前記最適値特定手段により特定された最適値に基づいて擁壁全体における鉄筋の総重量を算出し、その中から最小値を選択して最適設計値として決定する最適設計値決定手段
とを備えており、
経済性優先の動作モードが選択された場合、
前記組合せ抽出手段は、各擁壁区分について、均一配筋手法及び交互配筋手法に基づき、途中定着配筋手法も考慮して、前記鉄筋径記憶手段に記憶された各鉄筋径と前記鉄筋ピッチ記憶手段に記憶された各鉄筋ピッチとの組合せについて鉄筋の引張応力を算出して、鉄筋の許容引張応力度を超えない組合せを抽出し、
前記最適値特定手段は、各擁壁区分について、前記組合せ抽出手段により抽出された組合せのうちで鉄筋の総重量が最小になる鉄筋径と鉄筋ピッチとの組合せを特定し、
前記最適設計値決定手段は、一の擁壁区分について前記最適値特定手段により特定された組合せの鉄筋ピッチを他の擁壁区分にも採用した場合における他の擁壁区分の最適値に基づき、擁壁全体における鉄筋の総重量をそれぞれ算出して、算出の結果得られた複数の総重量のうちの最小値を選択して最適設計値として決定し、
施工性優先の動作モードが選択された場合、
交互配筋手法も途中定着配筋手法も用いないことが選択されたときは、
前記組合せ抽出手段は、各擁壁区分について、均一配筋手法に基づき、前記鉄筋径記憶手段に記憶された各鉄筋径と前記鉄筋ピッチ記憶手段に記憶された各鉄筋ピッチとの組合せについて鉄筋の引張応力を算出して、鉄筋の許容引張応力度を超えない組合せを抽出し、
交互配筋手法は用いないが途中定着配筋手法は検討することが選択されたときは、
前記組合せ抽出手段は、各擁壁区分について、均一配筋手法に基づき、途中定着配筋手法も考慮して、前記鉄筋径記憶手段に記憶された各鉄筋径と前記鉄筋ピッチ記憶手段に記憶された各鉄筋ピッチとの組合せについて鉄筋の引張応力を算出して、鉄筋の許容引張応力度を超えない組合せを抽出し、
前記最適値特定手段は、各擁壁区分について、前記組合せ抽出手段により抽出された組合せのうちで鉄筋の総重量が最小になる鉄筋径と鉄筋ピッチとの組合せを特定し、
前記最適設計値決定手段は、一の擁壁区分について前記最適値特定手段により特定された組合せの鉄筋ピッチを他の擁壁区分にも採用した場合における他の擁壁区分の最適値に基づき、擁壁全体における鉄筋の総重量をそれぞれ算出して、算出の結果得られた複数の総重量のうちの最小値を選択して最適設計値として決定し、
工期優先の動作モードが選択された場合、
前記鉄筋ピッチ記憶手段に記憶された鉄筋ピッチのうち一部の鉄筋ピッチのみが選択可能とされており、当該一部の中から一の鉄筋ピッチを選択させ、
前記組合せ抽出手段は、各擁壁区分について、均一配筋手法に基づき、前記鉄筋径記憶手段に記憶された各鉄筋径と選択された一の鉄筋ピッチとの組合せについて鉄筋の引張応力を算出して、鉄筋の許容引張応力度を超えない組合せを抽出し、
前記最適値特定手段は、前記組合せのうち鉄筋の総重量が最小になる鉄筋径を各擁壁区分について特定し、
前記最適設計値決定手段は、各擁壁区分について特定された鉄筋の総重量を算出して最適設計値として決定する
ことを特徴とする配筋設計支援装置。
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