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土木工事でよく出てくる計算方法!【バーチカルや勾配%】【かんたんに解説!】

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目次

はじめに

今日は「土木工事でよく出てくる計算方法」を解説していきます^^

テーマは3つ

  • 縦断曲線(バーチカルカーブ)の計算
  • 水勾配の計算
  • 法丁張の計算(水平距離・鉛直距離・斜距離)

建設会社に入った間もない若手の人が、

一番最初につまづき易いのが

今回解説する勾配(%)が絡んだ計算かと思います( ;∀;)

僕も昔そうでしたが、

慣れるまではめっちゃいやな計算ですよね

そのいやな思いを少しでも解消するために

このブログにて解説しますね

いやいや待ってくださいよ
今はパソコンと

いいソフトがあるのでね
その計算は

全部パソコンでしますよ

なるほど!
まぁそこで

ぼくの回答ですが

土木技術者としてパソコンなどで行っている計算の

理屈や理論・根拠を勉強して理解しておくことは非常に重要です

それを理解しておくと

いざ現場で手計算が必要になった時やトラブル時

すぐに対応できます!

またいま国交省が進めているICT化についても

機械内部でどんな計算をしているかを

理解しておくことが土木技術者として

重要と考えています

ではでは順番に解説していきますね!

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縦断曲線(バーチカルカーブ)の計算

まず縦断曲線(バーチカルカーブ)とはなんぞや?

ですが

主に道路工事で使用されています

特に車が走行する舗装面について

縦断勾配の変化点を滑らかに

擦り付けることで通行車両(主に車やバイク)の

スムーズな運行を促すために用いられていますね

バーチカルの計算式は、

↓次の概念図で表されますね

↑上のような概念図_考え方の

図を見たことがあると思います

ややこしいですが

考え方を理解することは重要なので

解説しますね

ここでは「y」の数値を算出していきます

まず最初

このバーチカルの計算を行うときに

必要な情報は縦断図に記載されています

縦断図のサンプルが↓こちら

この縦断図から読み取れる情報は

  • バーチカルの区間(VCL):40.000m
  • 2つの勾配(i1及びi2):4.995% と 1.001%


になります

その他に必要な数値は

スタート地点の基準高と

「y」地点のバーチカル前の

基準高になりますね

あとは例題を計算しながら

順に解説していきます

例題

まず例題図はこちら↓


まず最初に「y」地点の

バーチカル前の基準高を計算します

「y」地点のバーチカル前の

基準高は「120.423」となります

次に「y」を算出する公式は


「y」の公式に例題の数値を代入すると


算出した「y」よりFHを算出すると



答え「FH=120.394」になりますね

ここでの計算のポイントは勾配(%)を素直にそのまま代入するです

上り勾配であれば+。下り勾配であればー。%もそのまま。

あとはこの計算の繰り返しで

必要な距離(ここでは6.500)の

箇所を計算します

バーチカルカーブの深堀り解説

バーチカルカーブの深堀り解説

バーチカル計算後に

現場で測量及び隅出しを行う時に

墨出し完了後、職人さんへ説明する前に

必ず「自分の目」で通りと

カーブが滑らかに繋がっているか

確認することです

計算が合っていても

まれに滑らかなカーブにならない時が

あるんですよね

バーチカルの条件にもよりますが

計算が「5mm」間違っていたとしても

カーブが滑らかになりません(;´Д`)

その際は再度計算チェックを行い

間違いがなければ先輩及び上司へ

報告指示を仰ぐようにしてくださいね!

僕個人的な見解は

「計算結果より滑らかなカーブを優先する」

です

いやいやまってくださいよ
そんなあかんでしょ!
計算どおりにするべきでは?

そうですね!
まぁそこで
ぼくの回答ですが

理由は

「通行車両(主に車とバイク)のスムーズな運行を促すために用いる」

からです

いくら計算が合っていても供用開始後に

車のドライバーが違和感なくスムーズに

運転できることが本質だからですね!

水勾配%の計算

次に「水勾配%」の計算にいきますね

主に排水工事(U字溝やロングUなど)や

下水道工事で使用しますね

「道路勾配」の計算も

今からお話する内容と同じですね

先ほどの「バーチカル前の基準高」の計算で

さらっと流しましたが

その計算が勾配の計算になります

排水工事を例題にしながら

解説していきますね

例題

まず例題図面がこちらです↓

この例題の「x」を算出します

スタートの基準高が「4.053」

「x」までの距離が「12.000」

勾配が「0.28%」 非常に緩い勾配

こんな条件で計算していきます

「x」の答えは、「4.020 」になります

高低差を算出して

その後に基準高から引き算する

順番ですね

水勾配計算の深堀解説

水勾配計算の深堀解説は

勾配の計算を行った際、必ずその先まで確認する

ですね

例えば↓

↑参考図の場合は、

下流側の基準高「3.997」

整合性がとれているかまで確認する

今回でいうと

水勾配の計算の本質は

下流まできちんと水が流れること

その水の流れの整合性(辻褄)を

きっちりと合わすことが工事の目的なので

最後まできちんと整合させるってことになります

法丁張の計算(水平距離・鉛直距離・斜距離)

さいごは法丁張の計算(水平距離・鉛直距離・斜距離)

解説をしますね

まずそもそも

法丁張とは?

ですが

主に道路工事や河川工事の土工で使用しますね

掘削時、重機オペレーターの

目印として設置する場合が多くて

掘削開始位置、法長(斜距離)、基準高などを

「木材」の測量杭や板を用いて設置することが

大半かと思います

では上記を踏まえて例題へいきます!

例題

道路改良工事を例題にして

掘削開始位置、斜距離を

算出していきます

↓横断図

↓展開図


↓構造図

まず最初に

横断図より構造物足元までの

距離を計算しますね


道路CLから構造物足元までの距離が

「L=10.500m」となりますね

次に展開図を確認し

今回測点の計画高を確認します


最初の展開図から計画高の確認して

横断図にプロットします

プロットした横断図↓


次に

最初の構造図から断面厚を

確認して↑の横断図へプロットします

次に

背面部に仮想の直角三角形

つくり水平距離を算出します


ここちょっと難しいですね(;^ω^)

でも落ち着いて考えてみてください

簡単な関数なので絶対に大丈夫です^^

計算した水平距離は

法面勾配が「1:0.5」なので

「4082×0.5=2041

になりますね

最後に斜距離(法長)を計算します

三平方の定理を使います(^^♪

法丁張の深堀り解説

法丁張の深堀り解説ですが

今回の例題は、1つの測点での計算方法でした

現場で法丁張を設置する際は

複数測点ですよね

複数設置後、必ず縦断方向で通りが通っているか「自分の目」で確認して下さい

現場は横断の位置も大事ですが、縦断の位置やつながりも非常に重要です

設計思想どおりに滑らかにつながっているかを「自分の目」で確認して下さい

おわりに

今回は、土木でよく出てくる計算を

解説してみました^^

建設会社に入ったばかりの人にとっては

聞きなれない言葉ばかりで

戸惑うこともあるかと思います

でも計算そのものは簡単ですので

落ち着いて計算するクセをつけて

スキルアップにつなげてもらえれば

うれしいです(^^♪

また次のブログでお会いしましょう!

ではでは

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