パイプラインの計算 Ver.4がリリース

耐震設計

極めて重要度の高い施設A種、重要度の高い施設B種について、レベル1、レベル2地震動を対象とした応答変位法による耐震計算を行うことが可能です。継手構造の場合は、管体応力、継手伸縮量、継手屈曲角の照査を行い、一体構造の場合には管体ひずみの照査を行います。

また管種として、ダクタイル鋳鉄管、強化プラスチック複合管、塩化ビニル管、ポリエチレン管、ガラス繊維強化ポリエチレン管、鋼管に対応しています。

鋼管の場合には、軸ひずみの算出法として「耐震設計の手引き（H16.3）」または「設計『パイプライン』（H21.3）」から選択できます。地層データにおいては、埋め戻し土の入力を可能とし、不同沈下量計算時の土の重量、地盤の剛性係数Kg1、Kg2および地盤の特性値TGの算出時に考慮できます。地盤の特性値（固有周期）、速度応答スペクトルは、プログラム内部で自動算出する以外に直接指定も可能です。

常時設計

とう性管および不とう性管の横断方向の検討が可能です。

布設状態としては、突出形、溝形、逆突出形、矢板施工が可能です。

不とう性管の場合には、内外圧合成式により、設計水圧が許容内圧を超えないことを照査します。とう性管（強化プラスチック複合管以外）の場合には、許容応力度から求まる管厚計算式を変形して許容水圧を算出し、設計水圧と比較することで判定します。

強化プラスチック複合管の場合は不とう性管と同様、内外圧合成式を用いて照査します。また、とう性管の場合、たわみ率に関しては、算出されたたわみ率と設計たわみ率を比較することで照査します。設計荷重として、土圧のほか、活荷重、上載荷重（宅地荷重、雪荷重）、施工時荷重、管体自重、管内水重、基礎反力、内水圧を考慮します。施工時荷重を指定した場合には、常時と施工時についての照査を行います。

鉛直土圧は、とう性管不とう性管のそれぞれの布設状態について、おのおのに適合した土圧公式（マーストン公式、垂直土圧公式）を適用します。水平土圧は、不とう性管はランキン公式、とう性管はスパングラー公式で算出します。

基礎材の反力係数e' は、五つのパターンから指定可能です。

そのほかに、浮上がりの検討を行えます。

地震時設計

• とう性管による管体応力およびひずみ、継手の変位の計算が可能。
• レベル1、レベル2地震時設計では、継手構造、一体構造の指定が可能。
• 鉛直土砂重量および表層地盤の固有周期TG、地盤の剛性係数算出において埋戻し土の土質定数を考慮した設計が可能。
• 表層地盤の固有周期TG、速度応答スペクトルSvは、任意に指定することが可能。ダクタイル管は、レベル2地震時の軸応力および継手部の軸方向伸縮量を、震度IV以上の地震時の観測結果から得られた式から算出可能。
• 管と地盤のすべりによる非線形応答を考慮した簡便計算法による軸応力の算出が可能。
• 継手構造の場合には、管体応力の照査の有無の指定が可能。

複数管の一括計算

複数管の一括計算が可能です。管の検討方法として「単独指定」「複数指定」「管種選択」が選択でき、その中の複数指定と管種選択の2種類の計算方法から複数管を検討できます。

複数指定では、パイプラインの管データを管ごとに入力し、最大20種類の管のデータを一括で計算を行えます。その際に管種の名称や呼び径などは、単独指定と同様に編集できますので基準値にない管種にて設計することも可能です。

管種選択の方法では、管種を「基準値」のリストから指定して一括で計算を行えます。リストに表示される項目は「基準値」画面であらかじめ入力されている管種データを参照します。よって、計算する管種は一度「基準値」画面に登録する必要がありますが、登録された管種内の呼び径データについては、全て照査対象となるため、複数指定と異なり一つ一つ管データを入力する手間を省けます。

また、指定された土被りについて、どの管種のどの管厚で満足するか比較も行えますので、管の算定にも役に立てることができます。管種指定を選択した場合、計算結果は「管種×呼び径×土被り数」となります。また、基準値画面で入力した管データについては、デフォルトとして保存することができ、次回起動時以降においても初期値として読み込むことが可能です。

複数管の計算書については、土被りの複数指定と同様に呼び径や土被りごとの結果を一覧表で確認できます。一覧表では、図のように管種ごとに縦方向を呼び径、横方向を土被りとした結果を表示します。

グラフ表示

計算結果を数値だけではなくグラフ化できます。グラフ表示は「常時の検討」だけではなく「耐震計算」の結果についても表示できます。グラフ化される際の横軸は土被りとなりますが、縦軸については検討対象や適用管によって異なります。常時の検討の場合は許容水圧となり、耐震設計は次のようになります。

継手構造管路

1. ダクタイル鋳鉄管、塩化ビニル管、強化プラスチック管 管体応力（N / mm2）、継手伸縮量（mm）、屈曲角（°）
2. ポリエチレン管、ガラス繊維強化ポリエチレン管 継手伸縮量（mm）、屈曲角（°）

一体構造管路

1. ダクタイル鋳鉄管、塩化ビニル管、ポリエチレン管、ガラス繊維強化ポリエチレン管、強化プラスチック管、ひずみ（％）

このように結果をグラフ化することで、複数の土被りに対する結果を一目で確認できます。

適用基準および参考文献

設計計算

• 農林水産省農村振興局、土地改良事業計画設計基準及び運用・解説 設計「パイプライン」令和3年6月
• 農林水産省農村振興局、公益社団法人農業農村工学会、土地改良事業計画設計基準及び運用・解説 設計「パイプライン」平成21年3月
• 農林水産省農村振興局、公益社団法人農業農村工学会、土地改良基準施設 耐震設計の手引き 平成16年3月
• 公益社団法人 日本水道協会、水道施設耐震工法指針・解説1997年版 平成9年3月
• 公益社団法人 日本水道協会、水道排水用ポリエチレン管・継手に関する調査報告書 平成10年9月

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