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土地改良事業設計指針「ため池整備」に対する考察 (2015年11月5日)
 
「ため池計算」は、堤体の断面に対して浸潤線を設定し、円弧すべりによる安定計算を行って堤体の安全性を確認するシステムです。
土地改良事業設計指針「ため池整備」、土地改良事業計画設計基準・設計「ダム」技術書(フィルダム編)、防災調節池等技術基準(案)解説と設計実例 に準拠した解析が可能となっています。
また、液状化の影響を考慮した安全性の検討(静的解析法:⊿u法)にも対応しています。
 
堤体形状は4種類(均一型、傾斜遮水ゾーン型、中央遮水ゾーン型、表面遮水壁型)から選択でき、それぞれに応じた浸潤線を作成することができます。

データ入力には、直感的にわかりやすい表現でまとめたインターフェイスになっています。
また、フローチャートで作業の流れがひと目でわかるように表現してますので、誰でも簡単に解析結果を得ることができます。

1ファイルで最大20ケースの解析断面を作成できるので、測線などの管理をするのに便利です。

印刷は、条件と結果を簡潔にまとめた報告書と、計算手法や過程を詳細に示した計算書が出力できます。また、docx形式(Word2010以降)への出力に対応しています。

   
 

設計基準

ため池計算は、次の設計基準に対応しています。選択した基準によって検討ケースが変わります。
設計基準 検討ケース
土地改良事業設計指針「ため池整備」 完成直後、常時満水位、設計洪水位、水位急降下時
土地改良事業計画設計基準・設計「ダム」技術書(フィルダム編) 設計洪水位、サーチャージ水位、常時満水位、中間水位、
空虚(完成直後)、水位急降下
防災調節池等技術基準(案)解説と設計実例 建設直後、建設後常時(空虚)、建設後満水位



 
 
ここで、液状化を考慮した解析法などについては、以下の基準を参考にしています。

 ・土地改良施設 耐震設計の手引き   (平成16年3月)
 
 

地形モデルの作成

ため池計算は、地形モデルの作成方法が2つ用意されています。

【簡易地形モデル】 ・・・ 堤体や地盤が単純なもの。新設堤体など。

  

・堤体は寸法入力

・上流側、下流側は2段法面まで対応

・堤体内は表層とランダム部、遮水性ゾーン部の4層まで

・下流側に積ブロックの設置が可能

・基礎地盤は最大3層まで

 

傾斜遮水ゾーン型の形状寸法入力画面

 

 

【詳細地形モデル】 ・・・ 複雑な地層で形成されているもの。既設のため池など。

  

 

・地形、地層境界をXY座標で入力(各1000点まで)

・地層数の制限なし

・地層認識により自動で地層領域を作成

 (ただし、地形、地層境界を接続するには交点が必要)

・浸潤線の作成には、堤体モデルとの対応が必要

 

座標入力画面と地層認識

 

 
 

堤体の種類

堤体の種類は、4つの中から選択できます。これにより浸潤線の作成方法が異なります。
均一型 堤体の全断面で遮水する型式、または堤体の最大断面で均一の材料の占める割合が80%以上である型式。
傾斜遮水ゾーン型 土質材料が遮水性材料と半透水性または透水性材料からなる型式で、遮水性ゾーンが上流側へ傾斜したもの。
中央遮水ゾーン型 土質材料が遮水性材料と半透水性または透水性材料からなる型式で、遮水性ゾーンを堤体中心に設けるもの。
表面遮水壁型 堤体が透水性または半透水性材料からなり、上流側法面に遮水シートまたはアスファルト舗装により遮水する型式。
  

浸潤線と浸透量

浸潤線は、A.Casagrandeの方法および福田の方法により自動で求めることができます。また、任意の座標を設定して浸潤線とすることもできます。
浸透量についても、堤体形状に合わせて算出します。
均一型 中央遮水ゾーン型
   
傾斜遮水ゾーン型   表面遮水壁型 (浸潤線の計算はできません)
 

安定計算

安定計算手法は、円弧すべり面スライス法を用います。
上流側/下流側の円弧すべり条件を指定して、繰り返し円弧計算を行います。

円弧すべり面スライス法 ・・・ 円の中心に関する各スライスのすべり面に作用する滑動モーメントと抵抗モーメントの総和の比をもって、安全率を求める方法。



円弧すべり条件として、中心と半径/深度/通過点/通過範囲の指定/多角形メッシュがあります。
また、制限条件として、通過線/不通過線/不通過層の指定ができます。
繰り返し円弧すべりの結果は、等値線(コンター)で表現することができます。
 

液状化の影響

液状化の影響を考慮した安全性の検討(静的解析法:⊿u法)が可能です。(レベル1地震動を対象とします。)
静的解析法:⊿u ・・・ 液状化に対する抵抗率FLを用いて地盤内および盛土内の過剰間隙水圧を計算し、有効応力法を適用した安定計算法を組み合わせて用いる方法。

求めた安全率から予想される最大の沈下量を、経験的な関係式から算出することができます。

0.8Fsmin1.0 

沈下量 = (堤高)×0.25

0.6Fsmin0.8 

沈下量 = (堤高)×0.50

Fsmin0.6 

沈下量 = (堤高)×0.75


 

印刷

印刷できる項目として、次の7種類があります。プレビューで印刷する前に確認することができます。
docx形式への出力も同様です。(ただし、Microsoft Word 2010以降が必要となります。)
簡易報告書 解析断面と土質の特性値、検討ケースすべての計算結果を1ページにまとめた書式
報告書 表紙から始まり、土質の特性値、計算条件、各検討ケースの断面と安全率結果をまとめた書式
断面図 計算した解析断面と円弧、安全率を1ページにまとめた書式
計算書 入力条件から計算結果に至るまでの計算過程を詳細に示した書式
スライス集計表 スライスの詳細な計算値(W,N-U,Tなど)の一覧

スライス座標一覧

スライスのXY座標、重心位置の一覧
スライス詳細集計表 スライスの面積、スライス重量、地震慣性力の一覧

 

CAD出力

解析断面は、次の5種類のCADデータ形式で出力することができます。
CADデータ形式 CRAFT5形式(.cfv)
DWG形式(.dwg)
DXF形式(.dxf)
SXF CADデータ交換用形式(.sfc
SXF STEP/AP202準拠形式(.p21

出力される解析断面は、レイヤごとに細かく分類されていますので必要に応じて選択することができます。
 
 
 

Version2 -新機能-

 
◆設計基準として、以下の内容に対応しました  
・ 土地改良事業設計指針「ため池整備」  平成27年5月版に対応
 
検討ケース 安全率 設計震度
(%)
円弧すべり面スライス法の適用
応力表示 計算斜面
完成直後 1.2以上 50 全応力/有効応力 上下流側
常時満水位 1.2以上 100 有効応力 上下流側
設計洪水位 1.2以上 - 有効応力 上下流側
水位急降下 1.2以上 50 有効応力 上流側
 
・土地改良事業計画設計基準・設計「ダム」技術書(フィルダム編)  平成15年4月版に対応
 
検討ケース 安全率 設計震度
(%)
円弧すべり面スライス法の適用
応力表示 計算斜面
設計洪水位 1.2以上 - 有効応力 上下流側
サーチャージ水位 1.2以上 50 有効応力 上下流側
常時満水位 1.2以上 100 有効応力 上下流側
中間水位 1.2以上 100 有効応力 上流側
空虚(完成直後) 1.2以上 50 全応力/有効応力 上下流側
水位急降下 1.2以上 50 / 100 有効応力 上流側
 
◆堤体の両側に盛土地形を作成することができます
盛土地形の作成方法として4パターン(天端高変化、天端幅変化、法高変化、法勾配変化)から選択できます
 
 
地形作成は範囲とピッチを入力することでトライアルできます。作成された地形の盛土量も一覧で表示されます
 
 
テンションクラックを深さラインで設定できます
液状化の安定計算を行う際に設定するテンションクラックを、深さラインを任意に入力する方法を追加しました
 
 

過去のバージョンアップ内容

 
バージョン 主な機能
Version 1 土地改良事業設計指針「ため池整備」、防災調節池等技術基準(案)解説と設計実例
液状化の影響を考慮した安全性の検討(静的解析法:⊿u法)
堤体の種類(均一型、傾斜遮水ゾーン型、中央遮水ゾーン型、表面遮水壁型)
浸潤線の作成(A.Casagrandeの方法および福田の方法)
 
 


パソコン Windows Vista / 7 / 8 / 10 が動作する機種
基本ソフトウェア Windows Vista / 7 / 8 / 10
※64ビット版Windowsでは、32ビット互換モード(WOW64)で動作します
ディスプレイ
ビデオカード
1024×768ピクセル以上の画面の領域(解像度)
TrueColorが表示可能であること
CPU/メモリ 基本ソフトウェアで推奨されている容量以上であること
ハードディスク 100MBのディスク容量を使用
出力装置 基本ソフトウェアに対応したプリンタ
ドライブ CD-ROMドライブ(アプリケーションのセットアップに必要)
その他 ホイールマウス必須
PDF閲覧ソフト(ヘルプの表示に必要)
プロテクタ USBスタンドアロンタイプ または USBネットワークタイプ(別売)
Windows Vista / 7 / 8 / 10 は、米国Microsoft Corporationの登録商標です。
その他、記載されている会社名、製品は、各社の商標または登録商標です。
この内容は、2015年11月現在のものです。
製品の内容および価格については予告なく変更する場合があります。

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