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製品概要

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本アプリケーションは、「管きょ更生工法における設計・施工管理の手引き(案) 平成20年9月 公益社団法人日本下水道協会」および「管更生の手引き(案) 平成13年6月 公益社団法人日本下水道協会」を元にしたSPR工法による複合管の常時(円形・矩形・馬蹄形・蓋掛け)の照査に加え、「管きょ更生工法の耐震設計の考え方(案)と計算例 平成20年9月 公益社団法人日本下水道協会」に沿った弾性床上のはりバネモデルによる線形構造解析(フレーム解析)による地震時(円形・矩形)の照査 と非線形FEM解析による地震時(円形・矩形・馬蹄形・蓋掛け)の照査を行うことが可能です。

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「更生複合管の構造計算SPRana」は、日本工営 株式会社東京都下水道サービス 株式会社足立建設工業 株式会社および積水化学工業 株式会社との共同開発により作成されたアプリケーションです。

機能詳細

常時の検討

常時の照査では、コンクリートのひび割れを考慮した非線形FEM解析により、既設管きょの劣化状態等を反映した、既設管きょおよび更生後の複合管の終局耐荷力を評価し、限界状態設計法に基づく設計を行うことが可能で、「管きょ更生工法における設計・施工管理ガイドライン-2017年版-」等の基準書と同様な設計手法により、SPR工法(製管工法)により更生された複合管に対して、限界状態設計法である使用限界状態(ひび割れ)の照査後、終局限界状態(破壊)の安全性の確認を行う事が可能です。
本アプリケーションでは、非線形FEM解析で一番大変な解析モデルの作成を、既設管きょの埋設条件、形状寸法、劣化状態、材料条件および更生後の各条件等を入力することにより自動作成するため、非線形FEM解析を意識することなく、既設管きょおよび更生後の複合管の安全性の確認を行い、照査結果を報告書形式で出力することが可能です。

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円形・矩形・馬蹄形・蓋掛けの複合管の常時計算用モデル図
  • 対象断面形状として円形、矩形、馬蹄形および蓋掛けの4タイプの照査が可能(更生後の複合管の内面形状は既設管きょと同一形状)。
  • 既設管きょのみの照査が可能。
  • 既設部材と更生部材との接触面に滑りを考慮することが可能。
  • 照査手法は、「荷重係数により照査」または「断面力により照査」から選択可能。
  • 照査方法を「断面力により照査」を選択した場合、曲げ挙動が支配的な場合は軸力の照査を省略することが、およびせん断耐力の算出に実験値または力学モデルを考慮することが可能。
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  • 既設管きょの土被りおよび地表面からの地下水位を入力することにより、鉛直土圧、水平土圧および地下水圧を解析モデルに自動設定。
    また、水平土圧を無視することも可能。
  • 底版下面には、「底版反力」または「固定(剛体基礎)」を選択可能。
  • 円形管きょの場合は、鉛直土圧公式を「直土圧式」または「緩み土圧式」から選択可能。
    「緩み土圧式」として「下水道推進工法の指針と解説-2010年版- 公益社団法人日本下水道協会」または「下水道推進工法の指針と解説-2003年版- 公益社団法人日本下水道協会」を選択可能。
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  • 活荷重は、「自動車荷重」、「軌道荷重(EA荷重)」または「上載荷重(等分布荷重)」を選択可能。
  • 鉛直方向および水平方向の活荷重を個々に考慮することが可能で、鉛直方向のみ、水平方向のみ、または、鉛直方向と水平方向を同時に考慮することが可能。
  • 自動車荷重に考慮する衝撃係数は任意に設定可能で、また、衝撃係数を考慮する判定土被りも任意に設定することが可能。
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  • 円形および矩形きょでは、予め登録された製品(製品名称・呼び寸法・形状寸法・配筋)を選択可能。
  • 馬蹄きょの形状は、「2R馬蹄きょ」、「3R馬蹄きょ」、「4R馬蹄きょ」または「任意馬蹄きょ」を選択可能。
  • 蓋掛けきょでは、「蓋部」と「側壁・底版部」それぞれにコンクリートおよび鉄筋の材料強度を設定可能。
  • 配筋は各部位毎に設定が可能。また、矩形きょでは頂版および底版のハンチ筋を、蓋掛けきょでは底版のハンチ筋を考慮することが可能。
  • 部材の劣化状態として、各部位毎の腐食量(部材厚および鉄筋量)を考慮可能。
  • コンクリートおよび鉄筋の劣化状態を材料強度により設定可能。
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  • 更生材(プロファイル、スチール補強材および裏込め材)は、予め登録された材料から選択可能。
  • 更生材の設置位置は、「管底配置」、「中心配置」または「任意配置」を選択可能。
  • 裏込め材内に補強鉄筋を設定可能。
  • 更生部(モルタルとプロファイル一体)のせん断強度は、予め登録された材料から選択可能。また、直接指定も可能。
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  • 任意荷重(死荷重または活荷重)として分布荷重を、各部位(底版以外)に設定可能。
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  • 入力条件(荷重条件)、断面力、クラック図(ひび割れ)および照査結果を画面により確認可能。
  • 断面力は、終局限界時の設計荷重時および最大荷重時を確認することが可能。
  • クラック図(ひび割れ)は、終局限界時の設計荷重時、ひび割れ発生時および最大荷重時を確認することが可能。
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矩形きょサンプル動画
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馬蹄きょサンプル動画
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円形きょサンプル動画
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蓋掛けきょサンプル動画
  • 破壊に至るまでのひび割れの進展をアニメーションにより確認することが可能(AVIファイル等に保存可能)。
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  • 照査結果は、報告書形式で出力することが可能で、Microsoft Office Wordへの出力も他のCivilPlazaシリーズと同様にサポート。

本アプリケーションによる常時の解析結果は、外圧試験結果と比較検証され、ひび割れ発生荷重と最大荷重を精度良く算出でき、破壊に至るまでのひび割れ進展・変形挙動についても下表のようにほぼ一致することが確認されています。

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※日本工営(株)、東京都下水道サービス(株)、足立建設工業(株)および積水化学工業(株)の4社により実施された外圧試験解析結果より

地震時の検討

地震時の照査では、「下水道施設の耐震対策指針と解説 -2014年版- 公益社団法人日本下水道協会」および「下水道施設耐震計算例-2015年版- 公益社団法人日本下水道協会」を基に、「管きょ更生工法における設計・施工管理ガイドライン-2017年版-」等の基準書と同様な設計手法により、SPR工法(製管工法)により更生された複合管に対して、鉛直断面 (非線形FEM解析・弾性床上のはりバネモデルによる線形構造解析)、管軸方向および浮上がりの検討、また、周辺地盤の液状化の検討を行うことが可能です。

地震時の鉛直断面の検討では、SPR工法(製管工法)により更生された複合管に対して、常時の荷重のほかに、地震動による深さ方向の相対変位を地盤バネを介して外力に変換した地震時水平土圧および外周面に作用する地震時周面せん断力の荷重条件をもとに、 常時荷重に対する検討時と同様に非線形FEM解析を行い、限界状態設計法(使用限界状態または終局限界状態)により、常時で設定した断面の照査を行うことが可能です。

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円形・矩形・馬蹄形・蓋掛けの複合管の地震時計算用モデル図
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  • 対象断面形状として円形、矩形、馬蹄形および蓋掛けの4タイプの照査が可能(更生後の複合管の内面形状は既設管きょと同一形状)。
  • レベル1地震動の照査基準値は使用限界状態、レベル2地震動の照査基準値は終局限界状態で照査。
  • 使用限界状態に関する指標として、「鉄筋が降伏するか」の他に、無筋コンクリートの照査用に「ひび割れが発生するか」の選択が可能。
  • 既設管きょのみの照査が可能。
  • 既設部材と更生部材との接触面に滑りを考慮することが可能。
  • 曲げ挙動が支配的な場合は軸力の照査を省略することが可能。
  • せん断耐力の算出に実験値または力学モデルを考慮することが可能。
  • 埋設条件、既設条件および更生条件は、基本的に「常時の検討」と同様な設計条件を設定することが可能。
  • 部材の劣化状態として、「常時の検討」と同様に各部位毎の腐食量(部材厚および鉄筋量)を考慮可能。
    また、コンクリートおよび鉄筋の劣化状態を材料強度により設定可能。
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  • 表層地盤の固有周期は地震時に生じるせん断ひずみの大きさを考慮した係数を用いて算出することが可能。
  • 地震時地盤バネ定数および周面せん断力は表面地盤のせん断ひずみの大きさを考慮した動的変形係数を用いて計算することが可能。
  • せん断弾性波速度VSは、「N値より算出」または「実測値を入力」から選択可能。
  • 固有周期TSを算出する時の地盤の特性値TGに乗じる係数を地震動毎(レベル1・レベル2)に設定可能。また、固有周期TSを直接入力することも可能 なため、地盤の動的解析等で得られた結果を反映することも可能。
  • 設計応答速度を地震動毎(レベル1地震動・レベル2地震動)に直接入力することが可能なため、地盤の動的解析等で得られた結果を反映することが可能。
  • 円形では、「下水道施設の耐震対策指針と解説 -2014年版- 公益社団法人日本下水道協会」 および「下水道施設耐震計算例-2015年版- 公益社団法人日本下水道協会」等に記載されている周面せん断力を考慮することが可能。
  • 既設管の周面地盤に埋設時の埋戻し土を考慮することが可能。
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  • 入力条件(荷重条件)、断面力、クラック図(ひび割れ)および照査結果を画面により確認可能。
  • 断面力は、終局限界時の設計荷重時および最大荷重時を確認することが可能。
  • クラック図(ひび割れ)は、終局限界時の設計荷重時、ひび割れ発生時および最大荷重時を確認することが可能。
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矩形きょサンプル動画
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馬蹄きょサンプル動画
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円形きょサンプル動画
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蓋掛けきょサンプル動画
  • 地震時での破壊に至るまでのひび割れの進展をアニメーションにより確認することが可能(AVIファイル等に保存可能)。
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  • 照査結果は、報告書形式で出力することが可能で、Microsoft Office Wordへの出力も他のCivilPlazaシリーズと同様にサポート。

地震時の鉛直断面の検討では、SPR工法(製管工法)により更生された複合管に対して、常時の荷重のほかに、地震動による深さ方向の相対変位を地盤バネを介して外力に変換した地震時水平土圧および外周面に作用する地震時周面せん断力の荷重条件をもとに、弾性床上のはりバネモデルによる 線形構造計算(フレーム計算)を行い、許容応力度設計法または限界状態設計法(終局限界状態)により、常時で設定した断面の照査を行うことが可能です。

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  • 対象断面形状として円形および矩形の2タイプの照査が可能(更生後の複合管の内面形状は既設管きょと同一形状)。
  • 部材の等価剛性は、「軸力部材(EA換算)」または「曲げ部材(EI換算)」から選択可能。
  • 既設管の周面地盤に埋設時の埋戻し土を考慮することが可能。
  • 埋設条件、既設条件および更生条件は、基本的に「常時の検討」と同様な設計条件を設定することが可能。
  • 部材の劣化状態として、「常時の検討」と同様に各部位毎の腐食量(部材厚および鉄筋量)を考慮可能。
    また、コンクリートおよび鉄筋の劣化状態を材料強度により設定可能。
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  • 表層地盤の固有周期は地震時に生じるせん断ひずみの大きさを考慮した係数を用いて算出することが可能。
  • 地震時地盤バネ定数および周面せん断力は表面地盤のせん断ひずみの大きさを考慮した動的変形係数を用いて計算することが可能。
  • せん断弾性波速度VSは、「N値より算出」または「実測値を入力」から選択可能。
  • 固有周期TSを算出する時の地盤の特性値TGに乗じる係数を地震動毎(レベル1・レベル2)に設定可能。
    また、固有周期TSを直接入力することも可能 なため、地盤の動的解析等で得られた結果を反映することも可能。
  • 設計応答速度を地震動毎(レベル1地震動・レベル2地震動)に直接入力することが可能なため、地盤の動的解析等で得られた結果を反映することが可能。
  • 円形では、「下水道施設の耐震対策指針と解説 -2014年版- 公益社団法人日本下水道協会」および「下水道施設耐震計算例-2015年版- 公益社団法人日本下水道協会」等に記載されている周面せん断力を考慮することが可能。
  • せん断力の照査(許容応力度設計法)に使用する許容応力度は、「平均せん断応力度」または「最大せん断応力度」より選択可能。
    また、「平均せん断応力度」の場合は、有効高、鉄筋比および圧縮力を考慮して補正することも可能。
  • 限界状態設計法により照査を行う場合、材料係数、部材係数および構造物係数を設定可能。
    また、荷重係数および構造解析係数を考慮することも可能。
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  • 入力条件(荷重条件)、断面力および照査結果を画面により確認可能。
  • 照査結果は、報告書形式で出力することが可能で、Microsoft Office Wordへの出力も他のCivilPlazaシリーズと同様にサポート。

地震時の管軸方向の検討では、既設管の管きょと管きょの継手部に生じる地震時の屈曲角および抜出し量に対して、SPR工法(製管工法)により更生された複合管のかん合部材(プロファイル)間の継手部の屈曲角および抜出し量により、安全性の照査を行うことが可能です。

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  • 対象断面形状として円形の照査が可能(更生後の複合管の内面形状は既設管きょと同一形状)。
  • レベル1地震動では、地震動による屈曲角および抜出し量、地盤の硬軟急変部の抜出し量、浅層不整形地盤での抜出し量に対して、かん合部材(プロファイル)間の継手部の使用限界屈曲角および使用限界抜出し量により、安全性の照査を行うことが可能。
  • レベル2地震動では、地震動による屈曲角および抜出し量、地盤の液状化に伴う地盤沈下による屈曲角および抜出し量、地盤の液状化に伴う永久ひずみによる抜出し量、急傾斜地での永久ひずみによる抜出し量、地盤の硬軟急変部の抜出し量、浅層不整形地盤での抜出し量に対して、かん合部材(プロファイル)間の継手部の終局用限界屈曲角および終局限界抜出し量により、安全性の照査を行うことが可能。
  • 埋設条件、既設条件および更生条件は、基本的に「常時の検討」と同様な設計条件を設定することが可能。
  • せん断弾性波速度VSは、「N値より算出」または「実測値を入力」から選択可能。
  • 固有周期TSを算出する時の地盤の特性値TGに乗じる係数を地震動毎(レベル1・レベル2)に設定可能。また、固有周期TSを直接入力することも可能 なため、地盤の動的解析等で得られた結果を反映することも可能。
  • 設計応答速度を地震動毎(レベル1地震動・レベル2地震動)に直接入力することが可能なため、地盤の動的解析等で得られた結果を反映することが可能。
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  • 各検討項目に対しての照査結果を画面により確認可能。
  • 照査結果は、報告書形式で出力することが可能で、Microsoft Office Wordへの出力も他のCivilPlazaシリーズと同様にサポート。

地震時の浮上がりの検討では、SPR工法(製管工法)により更生された複合管に対して、周辺地盤の液状化に伴う浮上がりの安全性の照査を行うことが可能です。

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  • 対象断面形状として、円形、矩形、馬蹄形および蓋掛けの4タイプの液状化に伴う浮上がりの照査が可能(更生後の複合管の内面形状は既設管きょと同一形状)。
  • 埋設条件、既設条件および更生条件は、基本的に「常時の検討」と同様な設計条件を設定することが可能。
  • 舗装・路盤を考慮するかしないかの選択、矩形、馬蹄形および蓋掛けきょではおよび上載土のせん断抵抗、側面の摩擦抵抗、舗装・路盤を考慮するかしないかの選択が可能。
  • 上載土の荷重、上載土のせん断抵抗、側面の摩擦抵抗の計算において、現地盤の土質条件とは別に埋戻土の土質条件を設定することが可能。
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  • 浮上がりに対する安全性の照査結果を画面により確認可能。
  • 照査結果は、報告書形式で出力することが可能で、Microsoft Office Wordへの出力も他のCivilPlazaシリーズと同様にサポート。

設計地盤が地下水で飽和した砂質士および軟弱な中間土で構成されている場合、その地層の液状化の可能性の有無について判定を行うことが可能です。

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  • 液状化層と判定された場合の各層の液状化による沈下量を算出することが可能。
  • 液状化に対する抵抗率FLの値に応じた耐震設計上の土質定数の低減係数の算出を行うことが可能。
  • 設計地盤の液状化指数PLを算出することが可能。
  • 液状化に対する抵抗率FLが折れ線グラフで表示されるため、結果が一目で確認可能。
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  • 液状化の判定、液状化による沈下量、土質定数の低減係数および設計地盤の液状化指数を画面により確認可能。
  • 照査結果は、報告書形式で出力することが可能で、Microsoft Office Wordへの出力も他のCivilPlazaシリーズと同様にサポート。

諸元設定

常時および地震時の照査で使用する各諸元を予め登録することが可能です。

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  • 更生材のプロファイル(かん合部材)および裏込め材の諸元値を登録可能。
  • コンクリート材料および鉄筋材料の諸元値を登録可能。
  • 既設管(円形および矩形)の形状寸法および配筋の諸元値を登録可能。

Civil Plaza シリーズの特徴・基本機能

  • 定期的に使用する設計条件等をあらかじめテンプレートとして登録しておくことが可能です。
    新規作成時にテンプレートを選択して作業の効率化を図ることができます。
  • ※「ボックスカルバートの構造計算」での新規作成ダイアログ例
    ...

検討する際に複数のケース(マルチドキュメント)を同時に扱うことが簡単な操作で行えます。

  • ドキュメント間でのドラック&ドロップの機能により、計算の共通する入力データがコピーされます。
  • マウスのホイールボタンを押すと、指定したドキュメントと同じデータが入力された状態で新規計算を自動作成します。
    一部の条件を変更して比較する場合などに大変便利です。
  • 枠線「枠線の表示・非表示」「線種・太さ」「余白」の設定可能。
  • ページ番号「スタイル」「ページ番号の表示・非表示」「開始番号の数値入力」「文字書式・サイズの選択」「表示位置」の設定可能。
  • 会社名「表示・非表示」「会社名入力」「フォント選択」「表示位置」の設定可能。
  • 書式「文章の行間」「タイトル文字表示・非表示」「設定項目の文字書式・サイズの選択」の設定可能。
  • 絵図「印字される図の文字書式・サイズ」の設定可能。
  • ページ設定では、ワープロソフト等と同様の充実した設定が行え、TrueTypeフォントも使用でき、計算書類を理想のまま印刷できます。また、同時に複数の計算結果を印刷プレビューで表示することも可能です。
  • Microsoft Wordに計算結果を高速で直接出力することができ、計算書における数式や図形および表など全てWordで作成した場合と同じようにネイティブなWordデータとして出力され、見出しマップも自動的に作成されますので文章の検索や編集が容易にできます。

    ※ 直接プリンタやPDFファイルにも出力することができます。
    ※ PDFファイルを出力する場合には、別途Adobe Acrobatが必要になります。

動作環境

対応OS

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対応Office

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すべて最新バージョンでの対応となります。
一般販売されたWindows OSに向けて開発されており、「Windows 10 Enterprise LTSB」には対応しておりません。
Civil Plazaシリーズは、32ビットアプリケーションです。
64ビット版Windowsでは、32ビット互換モードで動作します。

※ Civil Plazaは、株式会社シビルソフト開発の登録商標です。
※ Microsoft Windows 10 / Windows 11 および Microsoft Office 2019 / Office 2021 / Microsoft 365 は、米国マイクロソフト社の商標です。

準拠図書イメージ

準拠図書

  • 『下水道施設の耐震対策指針と解説 2006年版 公益社団法人日本下水道協会』
  • 『下水道施設の耐震対策指針と解説 2014年版 公益社団法人日本下水道協会』
  • 『下水道施設耐震計算例-2015年版-(管路施設編) 公益社団法人日本下水道協会』
  • 『管きょ更生工法における設計・施工管理ガイドライン-2017年版- 公益社団法人日本下水道協会』
  • 『管きょ更生工法における設計・施工管理ガイドライン(案)平成23年12月 公益社団法人日本下水道協会』
  • 『道路橋示方書・同解説 Ⅴ耐震設計編 平成24年3月 公益社団法人日本下水道協会』
  • 『道路橋示方書・同解説 Ⅴ耐震設計編 平成29年11月 公益社団法人日本下水道協会』
  • 『管きょ更生工法における設計・施工管理の手引き(案)平成20年9月 公益社団法人日本下水道協会』
  • 『管更生の手引き(案)平成13年6月 公益社団法人日本下水道協会』
  • 『管きょ更生工法の耐震設計の考え方(案)と計算例 平成20年9月 公益社団法人日本下水道協会』

バージョン別 機能比較

更新履歴

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