(57)【要約】【課題】  解析に不慣れな事業者や解析が必要となる頻度が少ない事業者でも、安い設計コストで、しかも、短時間で、接続用直管の長さが、予測地盤沈下量に対応する固定管と埋設管との相対変位を吸収できる適切な長さの接続配管を設計できるようにする。【解決手段】  建物１に固定してある固定管２と地中に対する埋設管３とを、配管方向を互いに異ならせて一連に接続した複数の接続用直管４を介して、相対変位を許容するように接続する接続配管Ａの設計方法であって、配管条件と地盤沈下量との複数の組み合わせ毎に、予め、固定管と埋設管とを相対変位を許容するように接続可能な複数の接続用直管夫々の長さを求めてあるデータベースを作成しておき、配管条件と地中ボーリングデータに基づいて予測した予測地盤沈下量との組み合わせに対応する接続用直管夫々の長さをデータベースから求める。【選択図】        図１
2005215962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物に固定してある固定管と地中に対する埋設管とを、配管方向を互いに異ならせて一連に接続した複数の接続用直管を介して、相対変位を許容するように接続する接続配管の設計方法であって、
配管条件と地盤沈下量との複数の組み合わせ毎に、予め、前記固定管と前記埋設管とを相対変位を許容するように接続可能な前記複数の接続用直管夫々の長さを求めてあるデータベースを作成しておき、
前記配管条件と地中ボーリングデータに基づいて予測した予測地盤沈下量との組み合わせに対応する前記接続用直管夫々の長さを前記データベースから求める接続配管の設計方法。
【請求項２】
建物に固定してある固定管と地中に対する埋設管とを、配管方向を互いに異ならせて一連に接続した複数の接続用直管を介して、相対変位を許容するように接続する接続配管の設計システムであって、
配管条件と地盤沈下量との複数の組み合わせ毎に求めた、前記固定管と前記埋設管とを相対変位を許容するように接続可能な前記複数の接続用直管夫々の長さを記憶してある記憶手段と、
前記配管条件と地中ボーリングデータとを入力可能な入力手段と、
前記入力手段で入力した地中ボーリングデータに基づいて予測地盤沈下量を演算可能な演算手段と、
前記入力手段で入力した配管条件と前記演算手段で演算した予測地盤沈下量との組み合わせに対応する接続用直管夫々の長さを前記記憶手段から読み出して表示可能な表示手段とを設けてある接続配管の設計システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物に固定してある固定管と地中に対する埋設管とを、配管方向を互いに異ならせて一連に接続した複数の接続用直管を介して、相対変位を許容するように接続する接続配管の設計方法と設計システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
建物に固定してある固定管と地中に対する埋設管とを接続する場合は、地下水位の変化や地質自体に起因する地盤沈下、或いは、地震発生に伴う地盤の液状化に起因する地盤沈下などによって、埋設管が固定管に対して不等沈下することがあり、このような場合に固定管と埋設管とが相対変位しても、その相対変位を許容して固定管と埋設管との接続状態を維持できるように接続配管を設計しておく必要がある。
上記接続配管の設計方法と設計システムは、このような接続配管を設計するために、不等沈下による固定管と埋設管との相対変位を、配管方向を互いに異ならせて一連に接続した複数の接続用直管どうしの相対変位で吸収することによって、固定管と埋設管との相対変位を許容できるように接続配管を設計するのであるが、従来、接続用直管の長さが、固定管と埋設管との相対変位を許容する上で、無駄のない適切な長さになるように接続配管を設計するために、地中ボーリングデータに基づいて、例えば、固定管の耐用年数に応じた地盤沈下量を予測し、固定管と埋設管及び接続用直管の径や材質、それらの管どうしを接続する接続継手の種類などの配管条件を設定して、その配管条件において、一連に接続した複数の接続用直管を介して接続した固定管と埋設管とが予測地盤沈下量で相対変位したときの、固定管や埋設管，接続用直管の応力状態を、接続用直管を種々の長さに変えて解析して、それらの応力状態が許容応力状態に収まる接続用直管の適切な長さを求める解析作業を行っている。
このような配管の応力状態を解析するための手法として、例えば、管を複数の要素に分割してモデル化し、コンピュータを使用して、配管が変形したときの各要素の応力状態を、隣り合う要素どうしの釣り合い条件から解析するＦＥＭ法（有限要素法）が従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。
そして、このようなＦＥＭ法で接続用直管の適切な長さを求める場合は、配管条件に応じて、固定管と埋設管とを複数の接続用直管を介して接続した状態を、接続用直管の長さが種々に異なる複数のモデルにモデル化し、各モデルについて、ＦＥＭ法による解析用ソフトウェアを使用して、固定管と埋設管とが予測地盤沈下量で相対変位したときの各要素の応力状態を解析し、それらの応力状態が許容応力状態に収まる接続用直管の適切な長さを求めている。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２６９０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このため、固定管と埋設管とが予測地盤沈下量で相対変位したときの、各要素の応力状態を解析するためには、解析用ソフトウェアを購入したり、その運用に熟知した技術者を確保しなければならず、解析に不慣れな事業者や解析が必要となる頻度が少ない事業者にとっては負担が大きい欠点があるとともに、複数のモデルについて応力状態を解析したうえで、接続用直管の適切な長さを決定する必要があり、接続配管の設計にも時間が掛かる欠点がある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、解析に不慣れな事業者や解析が必要となる頻度が少ない事業者でも、安い設計コストで、しかも、短時間で、接続用直管の長さが、予測地盤沈下量に対応する固定管と埋設管との相対変位を吸収できる適切な長さの接続配管を設計できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１特徴構成は、建物に固定してある固定管と地中に対する埋設管とを、配管方向を互いに異ならせて一連に接続した複数の接続用直管を介して、相対変位を許容するように接続する接続配管の設計方法であって、配管条件と地盤沈下量との複数の組み合わせ毎に、予め、前記固定管と前記埋設管とを相対変位を許容するように接続可能な前記複数の接続用直管夫々の長さを求めてあるデータベースを作成しておき、前記配管条件と地中ボーリングデータに基づいて予測した予測地盤沈下量との組み合わせに対応する前記接続用直管夫々の長さを前記データベースから求める点にある。
【０００６】
〔作用及び効果〕
配管条件と地盤沈下量との複数の組み合わせ毎に、予め、固定管と埋設管とを相対変位を許容するように接続可能な複数の接続用直管夫々の長さを求めてあるデータベースを作成しておき、配管条件と地中ボーリングデータに基づいて予測した予測地盤沈下量との組み合わせに対応する接続用直管夫々の長さをそのデータベースから求めるので、解析に不慣れな事業者や解析が必要となる頻度が少ない事業者でも、配管条件を特定するとともに、地中ボーリングデータを入手すれば、解析用ソフトウェアを購入したり、その運用に熟知した技術者を確保することなく、また、複数のモデルについて応力状態を解析するようなこともなく、配管条件と地中ボーリングデータに基づいて予測した予測地盤沈下量との組み合わせに対応する接続用直管夫々の適切な長さをそのデータベースから求めて決定することができ、安い設計コストで、しかも、短時間で、接続用直管の長さが、予測地盤沈下量に対応する固定管と埋設管との相対変位を吸収できる適切な長さの接続配管を設計できる。
【０００７】
本発明の第２特徴構成は、建物に固定してある固定管と地中に対する埋設管とを、配管方向を互いに異ならせて一連に接続した複数の接続用直管を介して、相対変位を許容するように接続する接続配管の設計システムであって、配管条件と地盤沈下量との複数の組み合わせ毎に求めた、前記固定管と前記埋設管とを相対変位を許容するように接続可能な前記複数の接続用直管夫々の長さを記憶してある記憶手段と、前記配管条件と地中ボーリングデータとを入力可能な入力手段と、前記入力手段で入力した地中ボーリングデータに基づいて予測地盤沈下量を演算可能な演算手段と、前記入力手段で入力した配管条件と前記演算手段で演算した予測地盤沈下量との組み合わせに対応する接続用直管夫々の長さを前記記憶手段から読み出して表示可能な表示手段とを設けてある点にある。
【０００８】
〔作用及び効果〕
配管条件と地盤沈下量との複数の組み合わせ毎に求めた、固定管と埋設管とを相対変位を許容するように接続可能な複数の接続用直管夫々の長さを記憶してある記憶手段と、配管条件と地中ボーリングデータとを入力可能な入力手段と、入力手段で入力した地中ボーリングデータに基づいて地盤沈下量を演算可能な演算手段と、入力手段で入力した配管条件と演算手段で演算した予測地盤沈下量との組み合わせに対応する接続用直管夫々の長さを記憶手段から読み出して表示可能な表示手段とを設けてあるので、解析に不慣れな事業者や解析が必要となる頻度が少ない事業者でも、配管条件と地中ボーリングデータとを入力手段で入力すれば、解析用ソフトウェアを購入したり、その運用に熟知した技術者を確保することなく、また、複数のモデルについて応力状態を解析するようなこともなく、表示手段に表示された接続用直管夫々の長さに基づいて、接続用直管の適切な長さを決定することができ、安い設計コストで、しかも、短時間で、接続用直管の長さが、予測地盤沈下量に対応する固定管と埋設管との相対変位を吸収できる適切な長さの接続配管を設計できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、鉄筋コンクリート造りや木造の大型建物１に固定してあるガス供給用の金属製固定管２と、ガス供給用の地中に対する金属製埋設管３とを、配管方向を互いに異ならせて一連に接続した複数の金属製接続用直管（短管）４（４ａ，４ｂ．４ｃ）を介して、相対変位を許容するように接続してある接続配管Ａを示し、複数の接続用直管４どうしは、接続継手５としてのエルボ５ａを介して一連に接続してあり、絶縁継手６を備えた固定管２と接続用直管４（４ａ）、及び、埋設管３と接続用直管４（４ｃ）も、接続継手５としてのエルボ５ｂを介して一連に接続してある。
【００１０】
図２は、前記接続配管Ａの本発明による設計システムを示し、配管工事を行う複数の事業者Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３毎のクライアントコンピュータＣと、接続配管Ａの設計センターＤなどのセンターコンピュータＥとを、インターネットＦを介して接続可能に設置してある。
【００１１】
前記クライアントコンピュータＣは、後述する配管条件と建物データと建物地盤Ｇの地中ボーリングデータとを入力可能な入力手段としてのキーボードＣ１と、後述する接続用直管４（４ａ，４ｂ．４ｃ）夫々の適切な長さを表示可能な表示手段としてのモニターＣ２とを備えている。
【００１２】
前記センターコンピュータＥは、配管条件と地盤沈下量との複数の組み合わせ毎に求めた、固定管２と埋設管３とを相対変位を許容するように接続可能な複数の接続用直管４夫々の、無駄のない適切な長さをデータベースとしてハードディスクなどに記憶している記憶手段Ｅ１と、地中ボーリングデータに基づいて予測地盤沈下量を演算可能なソフトウェアなどの演算手段とを備えていている。
【００１３】
前記データベースは、複数の配管条件と複数の地盤沈下量との組み合わせ毎に、予め、配管条件に応じて、固定管２と埋設管３とを、配管方向を互いに異ならせて溶接エルボ，メカニカルエルボおよびねじエルボなどの各種接続継手５で一連に接続した複数の接続用直管４を介した接続継手Ａで接続した状態を、接続用直管４の長さが種々に異なる複数のモデルにモデル化し、各モデルについて、ＦＥＭ法による解析用ソフトウェアを使用して、固定管２と埋設管３とが各種の地盤沈下量で相対変位したときの、各要素の応力状態を解析し、それらの応力状態が許容応力状態に収まる接続用直管４（４ａ，４ｂ．４ｃ）夫々の適切な長さを求めて作成してある。
【００１４】
前記複数の配管条件は、固定管２と埋設管３及び接続用直管４の径や材質、接続用直管４の数、それらの管どうしを接続する接続継手５の種類などの組み合わせが異なるものであり、また、地盤沈下量は、例えば１００ｍｍ〜１０００ｍｍの範囲で例えば１００ｍｍ毎に異なるものであり、各配管条件と各地盤沈下量との組み合わせ毎に求めた複数の接続用直管４夫々の適切な長さをデータベースとして記憶手段Ｅ１に予め記憶させてある。
【００１５】
前記建物データは、建物１の耐用年数，建物重量や基礎杭の長さ，径，材質などのデータであり、地中ボーリングデータは、建物地盤Ｇのボーリング深さ毎の硬さなどの土質や地下水層の高さなどのデータであり、演算手段は、それらの建物データと地中ボーリングデータに基づいて予測地盤沈下量を演算できるように設けてある。
【００１６】
上記設計システムを使用して接続配管を設計する本発明による設計方法を説明する。
前記クライアントコンピュータＣのブラウザを起動して、インターネットＦを介して、センターコンピュータＥに接続し、センターコンピュータＥ側のウエブページをクライアントコンピュータＣのモニターＣ２に表示させる。
【００１７】
前記ウエブページは、ＣＧＩ（Common Gateway Interface）やＡＳＰ（Active Server Pages）などの手法で、キーボードＣ１で入力した配管条件と建物データと地中ボーリングデータとをセンターコンピュータＥに送信できるようにしてある。
【００１８】
前記センターコンピュータＥは、送信されてきた建物データと地中ボーリングデータとに基づいて、予測地盤沈下量を演算し、その演算した予測地盤沈下量と送信されてきた配管条件との組み合わせに対応する複数の接続用直管４夫々の適切な長さを記憶手段Ｅ１から読み出して、クライアントコンピュータＣに送信し、そのモニターＣ２に表示させる。
【００１９】
従って、複数の事業者Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の各々は、必要に応じて、配管条件と建物データと地中ボーリングデータとをセンターコンピュータＥに送信すれば、予測地盤沈下量に対応する固定管２と埋設管３との相対変位を吸収できる複数の接続用直管４夫々の適切な長さデータを簡便に入手することができる。
【００２０】
〔その他の実施形態〕
１．本発明による接続配管の設計方法と設計システムは、水道用の固定管と埋設管とを、配管方向を互いに異ならせて一連に接続した複数の接続用直管を介して、相対変位を許容するように接続するために使用しても良い。
２．本発明による接続配管の設計方法と設計システムは、メカニカルエルボなどの接続継手を使用して、固定管と埋設管とを複数の接続用直管を介して、相対変位を許容するように接続するために使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】接続配管の斜視図
【図２】接続配管の設計システムを示す概略図
【符号の説明】
【００２２】
１    建物
２    固定管
３    埋設管
４    接続用直管
Ａ    接続配管
Ｃ１  入力手段
Ｃ２  表示手段
Ｅ１  記憶手段
【図１】
2005215962.tif 000003
【図２】
2005215962.tif 000004