全巻コンクリート基礎

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VP管を全巻コンクリート基礎について、構造は外圧荷重に耐える構造とするとあります、具体的にはどのあたりを参考に勉強すればよいでしょうか?
よろしくお願いします。

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管は大きく分けて、剛性管(コンクリート管)と可撓管(VP管やVU管)に分かれ、各々荷重計算方法が違います。
剛性管はひび割れ率で良否判断しますし、可撓性管はたわみ率で良否判断します。
荷重に対応するため、可撓管をコンクリート巻き立てするケースはないと思います。

これらの計算方法などは道路土工 カルバート工指針を一読すると分かってくると思います。

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ありがとうございます、例えば所定の土被りの確保が困難な場合に計画するようです。ただその際は躯体と、管体は分けて検討するようにと記載がありました。
管体の方は内水圧に耐える管種、躯体は矩形中空断面として外圧荷重に耐える構造とする。よろしくお願いします。

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複合材として解析するのhげんじつてきで張りませんコンクリート構造として破壊されないか照査するのが実用的

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ありがとうございます、巻きたてる管径はφ75からφ250までだと、参考になるのはボックスなどの解析でしょうか

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 質問する際は、地表面の状況、土被り、必要内空、供用物(汚・雨水等)、特記事項等の設計条件を明示して下さい。VP管は、一般に、H2S(硫化水素)に対する耐食性が高いため下(
汚)水管に適用され、事業者が「外荷重に対してconcreteが、内圧をVP管が受け持つ仕様にせよ。」と言うのは、私がgeneral contractorにおいて、同じ地下構造のshield tunnel
について水道技術center委託で神戸市、同業他社,makerと共同開発して特許出願した「外荷重をsegmentで、内水圧を(補剛材付)鋼管で受け持ち、間に力を殆ど伝達しない軟ら
かいruberを配置する」分離型セク゛メントと同仕様ですが、あなたの事業者が指示された仕様が下記のlink先の厚木市の図
https://www.city.atsugi.kanagawa.jp/shiminbenri/kurasi/gesui/city/atsugi...
と同仕様ならば、一体化機構が無いVP管と矩形断面concreteとの重ね(圧縮力を伝達するが、引張、剪断力を殆ど伝えない)構造で、力を殆ど伝達しない保持材が無いため、設計
思想を成立するにはVP管の周りをコ゛ム板等で支持し、外側をReinforced Concrete box culvertとして設計する開発品に成ると推します。
 避けなければならないのはVP管の外側に無筋concreteを現場打ちすることで、この場合、内水圧が作用してVP管が拡径し、引張強度が小さいconcreteに貫通ひび割れが生じ
て、空水時にVP管のみで外荷重を受け持てず路面陥没が起こる可能性が高くなります。
 VP管と矩形断面concreteを一体成型する仕様ならば、私が前上司と共に搖動式矩形推進を導入した「神戸市汚水幹線」で、現場打ちと比し品質が高い(旭concrete)工場製
Prestressed Concrete box culvertの内側に塩化Vinyl樹脂(商品名:BKU)を一体成型して、貫通ひび割れを許さず浸透水圧に因るBKUの座屈に因る剥れを防ぐ仕様になると考
えます。
 他に設計条件を満たす仕様となるか検討余地が有るのは、外荷重、内水圧を受け持ち耐食性が有るFiber Reinforced Plastic Mortar管(積水化学、久保田鉄工製等)又は
resin concrete hume管が挙げられます。
 各仕様について、荷重条件および合理的と考える設計照査案を全基・規準に拠り以下に記す。
1. 常時荷重
1.1 上載荷重(p0)を加えた土圧(pe)および水圧(pw)
 p0はVP管を敷設する地表が道路の場合、「(社)日本道路協会:共同溝設計指針,1986.3」での自動車の前輪・後輪による荷重が土中に45°の角度で分散すると仮定して、現「(社)
日本道路協会:道路橋示方書・同解説,2012.3.」での質量25t/台の車輪荷重(T-25)を用い、土被り(H[m])に依って前輪・後輪による荷重の重ね合わせとするか、後輪のみとする。
地表が建物の場合、10kN/m^2を用いる。
 pL1=2PL1(1+i)/[C(a+2Htanθ)]、pL2=2PL2(1+i)/[C(a+2Htanθ)]、PL=PL1+PL2
 ここに、pL:上床版頂部に作用する活荷重[kN/m^2] pL1、pL2:前輪・後輪荷重による上床版頂部に作用する活荷重[kN/m^2] PL1:1本当りの前輪荷重(T-25の場合25kN)
    PL2:1本当りの後輪荷重(T-25の場合100kN) H:土被り[m] i:衝撃係数(Hに依る。) C:車両占有幅(=2.75m) a:車輪の接地長さ(=0.2m) θ:荷重の分布角度(=45°)
 Terzaghiによる有効応力原理に拠り、土の全応力(σ[kN/m^2])は、
 σ=σ'+u・・(1)
 ここに、σ':有効応力[kN/m^2] u:間隙水圧[kN/m^2]
と表される。
culvert又は管上縁での鉛直方向荷重(p1)
 culvert又は管は、一般に横外寸法又は外直径に比し、小土被りの箇所に敷設されるため、全土被り分の鉛直方向土圧(pe)は、供用中に作用するとし、砂質土では地下水位か
ら静水圧が作用するとし、peは、土の単位体積重量として、地下水位より上部では湿潤単位体積重量γtを、地下水位以下では水中単位体積重量γ'(γsub)を用いて算定する。
 pe=p0+Σ(γti・Hi)+Σ(γi'・Hi)・・(2)
 ここに、γi'、γsati:各土層の水中、飽和単位体積重量[kN/m^3]浮力に関するArchimedesの原理に拠り、γi'=γsati-γw
     γw:地下水の単位体積重量[kN/m^3] Hi:各土層の層厚[m]
と表され、上記の様に、静水圧が作用するとして、式(3)となる。
 pw=γw・Hw・・(3)
 ここに、Hw:地下水位からの深さ[m]
 ∴p=pe+pw
culvert又は管頂部図心での水平方向荷重(q1)
 土圧:qe1= λ[pe + (Ro-Rc)・γsub]
 水圧:qw1= pw + (Ro-Rc)・γw
   q1=qe1+qw1
 ここに、λ:側方土圧係数(静止土圧係数(K0))Ro:culvert又は管の縦外寸法又は外半径[m]Rc:culvert又は管の縦図心間距離又は図心半径[m]
culvert又は管底部図心での水平方向荷重(q2)
 土圧:qe2=qe1+λ・γsub・Dc
 水圧:qw2=qw1+γw・Dc
1.2 自重
 外荷重、内水圧を受け持ち耐食性が有るFiber Reiforced Plastic Mortar管を敷設した後、埋め戻すため管の自重による抵抗土圧を期待できず、法線(半径)方向反力係数kr
≒0として、底部の自重反力pg[kN/m^2]は、
 pg=π・gp・・(4)
 ここに、gp:管の(横断方向)単位長重量[kN/m^2]
を作用させて、自重による断面力を解析する。埋戻し土の場合、マーストンによる土圧式の様に、圧密沈下して全土被り土圧よりも大きい土圧が供用期間に掛かる恐れが有り注意を
要す。
1.3 ring水平直径点(spring line)の水平方向変位(δ)および水平地盤反力(R)
 q1Fs・pw・・(9)
 ここに、t:管厚[mm] ν:FRPMのPoisson比[1] Do':管の外(直)径[mm] Fs:座屈に対する安全率(=1.5)
2. 地震時荷重
2.1 慣性力
 地中構造物は、一般に慣性力(W)の影響は小さいが、必要に応じて考慮する。
 W=(gp/g)α・・(10)
 ここに、W:管に生ずる慣性力[kN/m^2] g:重力加速度(=9.80665m/s^2)
2.2 地震時ばね先変位
 地震時に管は一般に空洞を含めた密度[t/m^3]が、周辺地盤と比べて同程度以下で、剛性が比較的小さいため、、管に作用する慣性力が周辺地盤に与える影響は小さいとされ、
地震時の応答変位が管の挙動を支配すると考えられる。応答変位法は、管を梁に、地盤との相互作用を地盤ばねでmodel化し、耐震工学の基盤層に設計地震動を入力して表層
地盤の管底部に対する各節点の地震時応答変位の相対変位量を、算定して地盤ばね先に与え、節点の変位、応力を算定する方法で、shield tunnel等の地下構造物の耐震設計に
通常、用いられている。「(社)日本下水道協会:下水道施設耐震計算例管路施設編前・後編,2001,(ただし、同書は重力である重量[kN]と質量[t]とを混同しており、私は下水道
協会に訂正案を伝える予定です。)」等に拠り断面力を求める。
2.3 地震時周面剪断力
 「川島一彦:地下構造物の耐震設計」に拠ると、これらに加えて周面せん断応力を考えると2次元動的FEMによる応答値に近くなるとしている。
2.4 液状化に因る浮上り検討
 全周をconcreteで巻き立てて空洞を含む管の平均密度を周辺地盤と同等にして液状化に因る浮上りを防ぐ効果は有ると私は推します。(管に生ずる浮力)-(管の自重)が、
Mohr-Coulombの破壊基準である剪断応力度(τ)
 τ=c'+σ'tanφ'
 ここに、c'、φ':spling lineから地表面までの土の有効応力に関する見掛けの粘着力[kN/m^2]および内部摩擦角[°]
に両spling lineから地表面までの断面積を乗じた剪断抵抗力を下回れば、液状化しない判定とする。
3.その他
・管周辺が地盤のみの区間との境界部での不同沈下に対して、ruberを巻く
・立坑との接続部に可撓継手を設ける。
・concreteの水和反応にともなう熱に対するVP管の照査をする。