ε
1i= ・ P 2・t・E
i・(D-t) ν
ε
1i= ×0.47=0.00234(=0.234%) 1.0×(0.18-0.0164)
2×0.0164×1000
ε = ・ M
2E・I D 2
ε = × =0.000130(=0.013%) 0.041 1.0×10
6×2.84837×10
-50.18 2
ε
lo= =0.000966(=0.097%) 0.322×7.552 3.165×10
-4×1.0×10
61.0×10
6×2.84837×10
-510000×0.18
ε
lo= 0.322・W
mZ・E
E・I K
v・D
・ ここに、
ε :不同沈下による管軸方向歪み
M
2:不同沈下による最大曲げモーメント(=0.041kN・m)
E, I, D :前記の通り
ε
1i:内圧による管軸方向歪み P
i:内圧(=1.0MPa)
ν :ポアソン比(=0.47)
t :管厚(=0.0164m)
E, D :前記の通り ここに、
ここに、
表 -4.7および表 -4.8に示す通り、この計算例では、地盤が極めて不均一な場合でも、管体歪みが許容歪み 以下となります。これは、指針の「3.2.2 埋設管路の耐震性能の照査」によれば、レベル1 地震動に対して耐震 性能 1を満足することになります。
自動車荷重(T-25)による管軸方向歪み 不同沈下(L=15m)による管軸方向歪み 内圧による管軸方向歪み
温度変化による管軸方向歪み 地震(k'h=0.15)による管軸方向歪み 管体歪み(軸方向歪みの合計) 許容歪み
η=1.0 0.10 0.01 0.23 0.20 0.06 0.60 3.0
η=2.0 0.10 0.01 0.23 0.20 0.12 0.66 3.0
自動車荷重(T-25)による管軸方向歪み 不同沈下(L=15m)による管軸方向歪み 内圧による管軸方向歪み
温度変化による管軸方向歪み 地震(k'h=0.15)による管軸方向歪み 管体歪み(軸方向歪みの合計) 許容歪み
η=1.0 0.18 0.01 0.23 0.20 0.06 0.68 3.0 名 称
名 称
η:地盤の不均一度係数(均一:1.0,不均一:1.4,極めて不均一:2.0)
単位:%
η=2.0 0.18 0.01 0.23 0.20 0.12 0.74 3.0 η:地盤の不均一度係数(均一:1.0,不均一:1.4,極めて不均一:2.0)
単位:%
表 -4.7 地震動レベル 1(土被り1.2m)
表 -4.8 地震動レベル 1(土被り0.6m)
4 設
計
ε
lo:自動車による管軸方向歪み
W
m:自動車荷重(h=1.2m、=7.552kN/m)
D :管の外径(=0.18m)
K
v:鉛直方向地盤反力係数(=10000KN/m
3) E :管の曲げ弾性係数(=1.0×10
6kN/m
2) Z :管の断面係数(=3.165×10
-4m
3)
I :管の断面 2 次モーメント(=2.84837×10
-5m
4)
ε
1t:温度変化による管軸方向歪み
α :水道配水用ポリエチレンパイプの線膨張係数(=1.3×10
-4/℃)
Δt :温度変化(=15℃)
ε
1t=1.3×10
-4×15=0.00195 (=0.195%)
e) 耐震性能の照査
1)レベル1地震動に対する耐震性能の照査 d)常時荷重に対する検討
1)自動車荷重による管軸方向歪み
2)不同沈下による管 歪み (ε )
3)内圧による管軸方向歪み
ε
1t=α・Δt ここに、
4)温度変化による管軸方向歪み
ε
1i= ・ P 2・t・E
i・(D-t) ν
ε
1i= ×0.47=0.00234(=0.234%) 1.0×(0.18-0.0164)
2×0.0164×1000
ε = ・ M
2E・I D 2
ε = × =0.000130(=0.013%) 0.041 1.0×10
6×2.84837×10
-50.18 2
ε
lo= =0.000966(=0.097%) 0.322×7.552 3.165×10
-4×1.0×10
61.0×10
6×2.84837×10
-510000×0.18
ε
lo= 0.322・W
mZ・E
E・I K
v・D
・ ここに、
ε :不同沈下による管軸方向歪み
M
2:不同沈下による最大曲げモーメント(=0.041kN・m)
E, I, D :前記の通り
ε
1i:内圧による管軸方向歪み P
i:内圧(=1.0MPa)
ν :ポアソン比(=0.47)
t :管厚(=0.0164m)
E, D :前記の通り ここに、
ここに、
表 -4.7および表 -4.8に示す通り、この計算例では、地盤が極めて不均一な場合でも、管体歪みが許容歪み 以下となります。これは、指針の「3.2.2 埋設管路の耐震性能の照査」によれば、レベル1 地震動に対して耐震 性能 1を満足することになります。
自動車荷重(T-25)による管軸方向歪み 不同沈下(L=15m)による管軸方向歪み 内圧による管軸方向歪み
温度変化による管軸方向歪み 地震(k'h=0.15)による管軸方向歪み 管体歪み(軸方向歪みの合計)
許容歪み
η=1.0 0.10 0.01 0.23 0.20 0.06 0.60 3.0
η=2.0 0.10 0.01 0.23 0.20 0.12 0.66 3.0
自動車荷重(T-25)による管軸方向歪み 不同沈下(L=15m)による管軸方向歪み 内圧による管軸方向歪み
温度変化による管軸方向歪み 地震(k'h=0.15)による管軸方向歪み 管体歪み(軸方向歪みの合計)
許容歪み
η=1.0 0.18 0.01 0.23 0.20 0.06 0.68 3.0 名 称
名 称
η:地盤の不均一度係数(均一:1.0,不均一:1.4,極めて不均一:2.0)
単位:%
η=2.0 0.18 0.01 0.23 0.20 0.12 0.74 3.0 η:地盤の不均一度係数(均一:1.0,不均一:1.4,極めて不均一:2.0)
単位:%
表 -4.7 地震動レベル 1(土被り1.2m)
表 -4.8 地震動レベル 1(土被り0.6m)
4 設
計
ε
p:埋設管路の歪み
ε
g:側方流動等による地盤の歪み
α :地盤変位の伝達係数(管が地盤の歪みに追従するとして、1.0とする)
ここに、 2)レベル2地震動に対する耐震性能の照査
表 -4.9および表 -4.10に示す通り、この計算例では、地盤が極めて不均一な場合でも、管体歪みが許容歪み 以下となります。これは、指針の「3.2.2 埋設管路の耐震性能の照査」によれば、レベル2 地震動に対して耐震 性能 2を満足することになります。
「日本水道協会:水道施設耐震工法指針・解説、2009年版」に掲載されている水道配水用ポリエチレン 管の耐震計算法(地盤変状に対する耐震計算)を示します。
水道配水用ポリエチレンパイプの地盤変状に対する耐震計算における許容歪みは6%です。これは、
指針の「3.1.9 地盤の液状化と側方流動」で定められている「①護岸近傍、②埋立地および河川流域の内 陸部、③埋立地や河川流域、④傾斜した液状化地盤、⑤傾斜した人工改変地盤」における設計用地 盤歪み(表 -4.11 参照)に対して十分大きな値であるため、水道配水用ポリエチレンパイプは、側方流 動を受けた場合でも耐震性を有すると判断されます。
表 -4.11 側方流動による設計用地盤歪み 表 -4.9 地震動レベル 2(土被り1.2m)
表 -4.10 地震動レベル 2(土被り0.6m)
自動車荷重(T-25)による管軸方向歪み 不同沈下(L=15m)による管軸方向歪み 内圧による管軸方向歪み
温度変化による管軸方向歪み 地震(k'h=0.15)による管軸方向歪み 管体歪み(軸方向歪みの合計)
許容歪み
η=1.0 0.10 0.01 0.23 0.20 0.50 1.04 3.0
η=2.0 0.10 0.01 0.23 0.20 1.00 1.54 3.0
自動車荷重(T-25)による管軸方向歪み 不同沈下(L=15m)による管軸方向歪み 内圧による管軸方向歪み
温度変化による管軸方向歪み 地震(k'h=0.15)による管軸方向歪み 管体歪み(軸方向歪みの合計)
許容歪み
η=1.0 0.18 0.01 0.23 0.20 0.50 1.12 3.0 名 称
名 称
η:地盤の不均一度係数(均一:1.0,不均一:1.4,極めて不均一:2.0)
単位:%
η=2.0 0.18 0.01 0.23 0.20 1.00 1.62 3.0 η:地盤の不均一度係数(均一:1.0,不均一:1.4,極めて不均一:2.0)
単位:%
4.7.3 地盤変状に対する耐震計算
①護岸近傍域における地盤の引張歪み
②埋立地および河川流域の内陸部における地盤の引張歪み
③埋立地や河川流域における地盤の圧縮歪み
④傾斜した液状化地盤の歪み
⑤傾斜した人工改変地盤における地盤歪み
1.2~2.0% 1.0~1.5% 1.0~1.5%
計算による(概ね2% 以下) 1.0~1.7%