(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、地盤の固有振動周期または固有振動波長と所定の規模の地震動の大きさとに対応して配管に与えられることが算出される外力と、前記配管に破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な応力値である許容応力値とに基づいて、前記地震動に対する前記配管の破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する
ことを特徴とする配管耐震性評価方法。
【請求項２】
所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、地盤の固有振動周期または固有振動波長と所定の規模の地震動の大きさとに対応して配管に与えられることが算出されるパイプ軸力と、前記配管のバルブに破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な応力値である許容応力値とに基づいて、前記地震動に対する前記バルブの破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する
ことを特徴とする配管耐震性評価方法。
【請求項３】
所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、地盤の固有振動周期または固有振動波長と所定の規模の地震動の大きさとに対応して配管に与えられることが算出される変形量と、前記配管に破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な変形量である許容変形量とに基づいて、前記地震動に対する前記配管の破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する
ことを特徴とする配管耐震性評価方法。
【請求項４】
所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、地盤の固有振動周期または固有振動波長と所定の規模の地震動の大きさとに対応して配管に与えられることが算出されるパイプ変形量と、前記配管のバルブに破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な変形量である許容変形量とに基づいて、前記地震動に対する前記配管の破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する
ことを特徴とする配管耐震性評価方法。
【請求項５】
所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、配管の強度に関する構造力学的データと、所定の規模の地震動に起因して発生することが想定される流動化による地盤の流動量に関するデータとに基づいて、前記地震動に対する前記配管の破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する
ことを特徴とする配管耐震性評価方法。
【請求項６】
所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、所定の規模の地震動に起因して発生する地盤の流動化によって配管に与えられることが算出される外力と、配管に破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な応力値である許容応力値とに基づいて、前記地震動に対する前記配管の破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する
ことを特徴とする配管耐震性評価方法。
【請求項７】
所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、所定の規模の地震動に起因して発生する地盤の流動化によって配管に与えられることが算出されるパイプ軸力と、前記配管のバルブに破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な応力値である許容応力値とに基づいて、前記地震動に対する前記バルブの破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する
ことを特徴とする配管耐震性評価方法。
【請求項８】
所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、所定の規模の地震動に起因して発生する地盤の流動化によって配管に与えられることが算出される変形量と、配管に破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な変形量である許容変形量とに基づいて、前記地震動に対する前記配管の破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する
ことを特徴とする配管耐震性評価方法。
【請求項９】
所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、所定の規模の地震動に起因して発生する地盤の流動化によって配管に与えられることが算出されるパイプ変形量と、前記配管のバルブに破損が生じることが構造力学的に解析される変形量である許容変形量とに基づいて、前記地震動に対する前記バルブの破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する
ことを特徴とする配管耐震性評価方法。
【請求項１０】
前記配管網の配管のうち、地盤の流動化の影響を実質的に受ける護岸から所定距離内にある配管を有するセグメントに対してのみ、前記演算を行う
ことを特徴とする請求項５ないし９のうちいずれか１つの項に記載の配管耐震性評価方法。
【請求項１１】
前記所定地域に地震が発生した際に、その地震で観測される地震動値または地震振幅値に基づいて、前記地震による地盤の流動化に起因した流動量として前記護岸に対して直交方向の流動量を推定し、
かつ地震が発生した際に推定される地盤の流動化に起因した流動方向として前記護岸に対して直交方向の流動方向を推定する
ことを特徴とする請求項１０記載の配管耐震性評価方法。
【請求項１２】
前記配管網を、配管の接続形態に着目した所定の分類法に則して分類することで複数のセグメントに離散化し、その個々のセグメント毎に、前記演算を行う
ことを特徴とする請求項１ないし１１のうちのいずれか１つの項に記載の配管耐震性評価方法。
【請求項１３】
前記分類法として、前記配管の接続形態を、所定の長さ以上の直線型、曲管型、Ｔ字型に分類する
ことを特徴とする請求項１２記載の配管耐震性評価方法。
【請求項１４】
所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、地盤の固有振動周期または固有振動波長と所定の規模の地震動の大きさとに対応して配管に与えられる外力を演算する外力算出手段と、
前記外力算出手段によって算出された外力と、前記配管に破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な応力値である許容応力値とに基づいて、前記地震動に対する前記配管の破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する安全率演算手段と
を備えたことを特徴とする配管耐震性評価装置。
【請求項１５】
所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、地盤の固有振動周期または固有振動波長と所定の規模の地震動の大きさとに対応して配管に与えられるパイプ軸力を演算するパイプ軸力算出手段と、
前記パイプ軸力算出手段によって算出されたパイプ軸力と、前記配管のバルブに破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な応力値である許容応力値とに基づいて、前記地震動に対する前記バルブの破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する安全率演算手段と
を備えたことを特徴とする配管耐震性評価装置。
【請求項１６】
所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、地盤の固有振動周期または固有振動波長と所定の規模の地震動の大きさとに対応して、配管に与えられる変形量を演算する変形量算出手段と、
前記変形量算出手段によって算出された変形量と、前記配管に破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な変形量である許容変形量とに基づいて、前記地震動に対する前記配管の破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する安全率演算手段と
を備えたことを特徴とする配管耐震性評価装置。
【請求項１７】
所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、地盤の固有振動周期または固有振動波長と所定の規模の地震動の大きさとに対応して配管に与えられるパイプ変形量を演算するパイプ変形量算出手段と、
前記パイプ変形量算出手段によって算出されたパイプ変形量と、前記配管のバルブに破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な変形量である許容変形量とに基づいて、前記地震動に対する前記配管の破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する安全率演算手段と
を備えたことを特徴とする配管耐震性評価装置。
【請求項１８】
所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、配管の強度に関する構造力学的データと、所定の規模の地震動に起因して発生することが想定される流動化による地盤の流動量に関するデータとに基づいて、前記地震動に対する前記配管の破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する安全率演算手段を備えた
ことを特徴とする配管耐震性評価装置。
【請求項１９】
所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、所定の規模の地震動に起因して発生する地盤の流動化によって配管に与えられる外力を演算する外力算出手段と、
前記外力算出手段によって算出された外力と、配管に破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な応力値である許容応力値とに基づいて、前記地震動に対する前記配管の破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する安全率演算手段と
を備えたことを特徴とする配管耐震性評価装置。
【請求項２０】
所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、所定の規模の地震動に起因して発生する地盤の流動化によって配管に与えられるパイプ軸力を演算するパイプ軸力算出手段と、
前記パイプ軸力算出手段によって算出されたパイプ軸力と、前記配管のバルブに破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な応力値である許容応力値とに基づいて、前記地震動に対する前記バルブの破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する安全率演算手段と
を備えたことを特徴とする配管耐震性評価装置。
【請求項２１】
所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、所定の規模の地震動に起因して発生する地盤の流動化によって配管に与えられる変形量を演算する変形量算出手段と、
前記変形量算出手段によって算出された変形量と、配管に破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な変形量である許容変形量とに基づいて、前記地震動に対する前記配管の破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する安全率演算手段と
を備えたことを特徴とする配管耐震性評価装置。
【請求項２２】
所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、所定の規模の地震動に起因して発生する地盤の流動化によって配管に与えられるパイプ変形量を演算するパイプ変形量算出手段と、  前記パイプ変形量算出手段によって算出されたパイプ変形量と、前記配管のバルブに破損が生じることが構造力学的に解析される変形量である許容変形量とに基づいて、前記地震動に対する前記バルブの破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する安全率演算手段と  を備えたことを特徴とする配管耐震性評価装置。
【請求項２３】
前記配管網の配管のうち、地盤の流動化の影響を実質的に受ける護岸から所定距離内にある配管を有するセグメントに対してのみ、前記演算を行う
ことを特徴とする請求項１８ないし２２のうちいずれか１つの項に記載の配管耐震性評価装置。
【請求項２４】
前記流動量として、前記護岸に対して直交方向の流動量を推定し、
かつ前記地盤の流動方向として、前記護岸に対して直交方向の流動方向を推定する
ことを特徴とする請求項２３記載の配管耐震性評価装置。
【請求項２５】
前記配管網を、配管の接続形態に着目した所定の分類法に則して分類することで複数のセグメントに離散化し、その個々のセグメント毎に前記演算を行う
ことを特徴とする請求項１４ないし２４のうちのいずれか１つの項に記載の配管耐震性評価装置。
【請求項２６】
前記分類法として、前記配管の接続形態を、所定の長さ以上の直線型、曲管型、Ｔ字型に分類する
ことを特徴とする請求項２５記載の配管耐震性評価装置。
【請求項２７】
前記所定地域における前記各セグメントまたは配管の地理的な位置に関するデータと、そのセグメント毎または配管毎に前記安全率演算手段によって算出された安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータとを、対応付けて予め記憶するデータ記憶手段と、
前記所定地域に設けられた前記配管網の地図を表示すると共に、その地図におけるセグメント毎または配管毎の安全率またはその安全率に基づいて前記配管耐震性評価手段によって評価された耐震性に関するデータを、その地図中に表示するデータ表示手段とを、さらに備えた
ことを特徴とする請求項２６記載の配管耐震性評価装置。
【請求項２８】
前記データ記憶手段には、さらに、安全率または耐震性の度合いおよびその分布に対応して予め定められた対策内容の情報が記憶されており、
前記所定地域における前記各セグメントまたは配管の地理的な位置に関するデータと、そのセグメント毎または配管毎で前記安全率演算手段によって算出された安全率のデータまたはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータとに基づいて、前記セグメント毎または配管毎での安全率または耐震性に対応して行うべき対策を前記データ記憶手段に記憶された情報の中から選択して出力する対策選択手段を、さらに備えた
ことを特徴とする請求項２７記載の配管耐震性評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は配管耐震性評価方法および配管耐震性評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ガスや上下水道の配管網は、一般家庭向けなどの燃料用ガスや水道水のような公共的資源を所定の地域内の需要家に対して確実に供給するために、その供給対象地域内に、あたかも人体における血管網のように複雑な形状のネットワーク状に設置されている。例えば都市ガスの配管網では、いわゆる導管はほぼ全体的に、ガス供給時業者が管轄している所定地域内の地下に埋設されており、一般に埋設管と呼ばれている。但し、少数ではあるが、部分的には導管が地上に露出している場所もある。
【０００３】
このような配管網（換言すれば埋設管のネットワーク）では、地震が発生した場合でも安全を確保できるように、配管（パイプやバルブなど）の耐震性を評価し、その評価結果に基づいて、例えば耐震性の低い配管やバルブについては、取り替えや補修などの対策を施すことが要請される。例えば旧式の配管やバルブなどについては、材料や構造が近年の配管と比較して低品質であるという傾向にあるため、耐震性が低いことが想定される。
【０００４】
このため、旧式の配管については特に重点的に耐震性の評価対象とすることが必要であるものと考えられるが、しかし例えば「１９８０年以前に埋設された配管」のように、単に評価の基準とする埋設年よりも旧式という観点のみから耐震性を評価するだけでは、旧式の配管のうちには耐震性が十分高いものもあるので、そのような配管については耐震性が十分高いにも関わらず取り替えられてしまう、といった無駄が生じたり、逆に、評価の基準とする埋設年よりも新しく埋設されたにも関わらず耐震性が不十分な配管などについては、耐震性が不十分であるにも関わらず取り替えや補修などの処置対象外と決定されてしまうといった、対策の漏れが生じるなどの不都合がある。また、近年に埋設された配管の耐震強度の見直しや、これから新設される配管の耐震強度の設定などについても、より具体的な耐震強度解析を行って、必要かつ十分な耐震強度の達成と低コスト化とを両立して、安全性が高くかつ低コストの配管網を実現することが望まれる。
【０００５】
そこで、従来の技術では、過去に地震が発生した際の配管の被害状況に関して現在までに得られている情報を分析し、その分析結果に基づいて、統計的に、地震に因る配管の「被災率」を求めるようにしていた。あるいはさらに、「被災率」の裏返しである「安全率」を求めるようにしていた。
【０００６】
例えば、兵庫南部地震（いわゆる阪神大震災）が発生したときの、神戸阪神地区における配管網に生じた被害発生の状況を、配管の材質や仕様や品種などの観点から調査し、その情報を統計的に処理して、例えば阪神大震災と同程度の、いわゆるレベル２規模の地震が生じた場合に発生することが統計的あるいは確率論的に推測される被災率を、配管の材質や仕様や品種毎に求める。そしてその被災率に基づいて、同様の材質や仕様や品種の配管の安全率を決定する、という手法が採用されていた。
【０００７】
このような、既往地震（過去に発生した地震）の情報に基づいて統計的あるいは確率論的な手法によって被災率または安全率を推測する、という手法は、上記のような配管網の耐震性評価のみならず、例えば低層住宅建築物の耐震性評価や、その他の土木建造物などにも一般に利用されている。
【０００８】
このように、従来の技術では、これから発生する可能性のある所定の規模の地震を想定し、その地震に起因した配管の被害の発生確率を、過去に報告されている地震とそれに因る被害に関する情報とに基づいて「被災率」のような形で統計的あるいは確率論的に推測していた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の技術では、統計的あるいは確率論的に推測された被災率に基づいて耐震性の評価を行っているので、構造力学的な解析等に基づいた明確で精確なデータに基づいたものとは異なり、元より統計的なデータに基づいて得られたものなのであるから、その評価結果は統計的あるいは確率論的なものであることを免れない。例えば、「レベル２規模の地震に対する、淡路地区における１９７０年に埋設された普通鋳鉄管の被災率は、阪神大震災の被災統計に基づけば８０％」というように、統計的（確率論的）にしか推測することができないという問題がある。
【００１０】
あるいは、従来の技術では、配管の品種（例えば普通鋳鉄管、溶接鋼管等）毎に大まかな目安として材料強度を実験等により求めておき、その材料強度のみに基づいて耐震性を評価していたが、そのような材料強度のみに基づいた評価では、地震によって与えられる地震動のエネルギーが実際に配管に加えられた場合の実態に則した耐震性の真値に対して、誤差が大きくなり過ぎてしまい、評価結果の信頼性や精度が十分ではなく、延いては耐震性の過大評価や過少評価が生じやすいという問題がある。一般に、耐震性を過大評価した場合には、対策不足（対策漏れ）が生じることとなり、耐震性を過小評価した場合には、対策過剰（無駄）が生じることとなる。
【００１１】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、今後に発生することが想定され得る地震に対する確実で精確な被災予防対策を行うために有効な配管の耐震性の評価を、統計的あるいは確率論的にではなく、配管の耐震強度を正確に示す具体的な力学的数値に基づいて求めることができる配管耐震性評価方法および配管耐震性評価装置を提供することにある。また、そのような評価結果を、配管網の地図中に正確に位置付けして一目瞭然に表示することができる配管耐震性評価装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明による配管耐震性評価方法は、所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、地盤の固有振動周期または固有振動波長と所定の規模の地震動の大きさとに対応して配管に与えられることが算出される外力と、配管に破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な応力値である許容応力値とに基づいて、所定の規模の地震動に対する配管の破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する。
【００１６】
また本発明による配管耐震性評価装置は、所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けてそのセグメント毎に地盤の固有振動周期または固有振動波長と所定の規模の地震動の大きさとに対応して配管に与えられる外力を演算する外力算出手段と、外力算出手段によって算出された外力と配管に破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な応力値である許容応力値とに基づいて、所定の規模の地震動に対する配管の破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する安全率演算手段とを備えている。
【００１７】
すなわち本発明による配管耐震性評価方法または配管耐震性評価装置では、配管網におけるセグメント毎で、それぞれ地盤の固有振動周期（Ｔ）または固有振動波長（Ｌ）のデータと、配管の破損が生じる臨界値として臨界応力値（Ｆcr）のデータと、所定の規模の地震動値（ＳＩ）に対応して定まる外力の大きさ（Ｆ）のデータとに基づいて、配管の破損発生に関する安全率（Ｓ）またはその安全率（Ｓ）に基づいて評価される耐震性に関するデータを算出する。
【００１８】
また、本発明による配管耐震性評価方法は、所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、地盤の固有振動周期または固有振動波長と所定の規模の地震動の大きさとに対応して配管に与えられることが算出されるパイプ軸力と、その配管のバルブに破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な応力値である許容応力値とに基づいて、所定の規模の地震動に対するバルブの破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する。
【００１９】
また本発明による配管耐震性評価装置は、所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、地盤の固有振動周期または固有振動波長と所定の規模の地震動の大きさとに対応して配管に与えられるパイプ軸力を演算するパイプ軸力算出手段と、パイプ軸力算出手段によって算出されたパイプ軸力と、配管のバルブに破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な応力値である許容応力値とに基づいて、所定の規模の地震動に対するバルブの破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する安全率演算手段とを備えている。
【００２０】
すなわち本発明による配管耐震性評価方法または配管耐震性評価装置では、配管網におけるセグメント毎で、それぞれ地盤の固有振動周期（Ｔ）または固有振動波長（Ｌ）のデータと所定の規模の地震動の大きさ（ＤまたはＳＩまたはＵのうち少なくともいずれか１種類）とに対応して配管に与えられるパイプ軸力（Ｆp ）を算出し、そのパイプ軸力（Ｆp）と、配管のバルブに破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な応力値である許容応力値（Ｆb-cr）とを比較するなどして、所定の規模の地震動に対するバルブの破損発生に関する安全率（Ｓ＝Ｆb-cr／Ｆp）またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを求める。
【００２１】
あるいは、本発明による配管耐震性評価方法は、所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、地盤の固有振動周期または固有振動波長と所定の規模の地震動の大きさとに対応して配管に与えられることが算出される変形量と、配管に破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な変形量である許容変形量とに基づいて、所定の規模の地震動に対する配管の破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する。
【００２２】
また本発明による配管耐震性評価装置は、所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、地盤の固有振動周期または固有振動波長と所定の規模の地震動の大きさとに対応して、配管に与えられる変形量を演算する変形量算出手段と、変形量算出手段によって算出された変形量と、配管に破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な変形量である許容変形量とに基づいて、所定の規模の地震動に対する配管の破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する安全率演算手段とを備えている。
【００２３】
すなわち本発明による配管耐震性評価方法または配管耐震性評価装置では、所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、地盤の固有振動周期（Ｔ）または固有振動波長（Ｌ）と所定の規模の地震動に因って配管に与えられることが算出される変形量（Ｄ）と、配管に破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な変形量である許容変形量（Ｄcr）とを比較することなどにより、所定の規模の地震動に対する配管の破損発生に関する安全率（Ｓ）またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを算出する。
【００２４】
あるいは、本発明による配管耐震性評価方法は、所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、地盤の固有振動周期または固有振動波長と所定の規模の地震動の大きさとに対応して配管に与えられることが算出されるパイプ変形量と、その配管のバルブに破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な変形量である許容変形量とに基づいて、所定の地震動に対する配管の破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する。
【００２５】
また本発明による配管耐震性評価装置は、所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、地盤の固有振動周期または固有振動波長と所定の規模の地震動の大きさとに対応して配管に与えられるパイプ変形量を演算するパイプ変形量算出手段と、そのパイプ変形量算出手段によって算出されたパイプ変形量と、配管のバルブに破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な変形量である許容変形量とに基づいて、地震動に対する配管の破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する安全率演算手段とを備えている。
【００２６】
すなわち本発明による配管耐震性評価方法または配管耐震性評価装置では、配管網におけるセグメント毎で、それぞれ地盤の固有振動周期（Ｔ）または固有振動波長（Ｌ）のデータと所定の規模の地震動の大きさ（ＤまたはＳＩまたはＵのうち少なくともいずれか１種類）とに対応して配管に与えられるパイプ変形量（Ｄp ）を算出し、そのパイプ変形量（Ｄp）と、配管のバルブに破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な変形量である許容変形量（Ｄbcr）とを比較するなどして、所定の規模の地震動に対するバルブの破損発生に関する安全率（Ｓ＝Ｕbcr／Ｕp）またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを求める。
【００２７】
本発明による他の配管耐震性評価方法は、所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、配管の強度に関する構造力学的データと、所定の規模の地震動に起因して発生することが想定される流動化による地盤の流動量に関するデータとに基づいて、前記地震動に対する前記配管の破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する、というものである。
【００２８】
また本発明による他の配管耐震性評価装置は、所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、配管の強度に関する構造力学的データと、所定の規模の地震動に起因して発生することが想定される流動化による地盤の流動量に関するデータとに基づいて、前記地震動に対する前記配管の破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する安全率算出手段を備えている。
【００２９】
すなわち本発明による他の配管耐震性評価方法または配管耐震性評価装置では、配管の破損強度に関するデータ（δcrまたはｆcrまたはＳＩcr）と、所定の地震動によって発生することが推定される地盤の流動量に関するデータ（δまたはｆまたはＳＩ）とに基づいて、所定の規模の地震動に因って発生する地盤の流動化に対する配管の耐震性を評価する。
【００３０】
さらに詳細には、本発明による他の配管耐震性評価方法は、所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、所定の規模の地震動に起因して発生する地盤の流動化によって配管に与えられることが算出される外力と、配管に破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な応力値である許容応力値とに基づいて、所定の地震動に対する配管の破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する。
【００３１】
また本発明による他の配管耐震性評価装置は、所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、所定の規模の地震動に起因して発生する地盤の流動化によって配管に与えられる外力を演算する外力算出手段と、外力算出手段によって算出された外力と配管に破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な応力値である許容応力値とに基づいて、所定の地震動に対する配管の破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する安全率算出手段とを備えている。
【００３２】
すなわち本発明による他の配管耐震性評価方法または配管耐震性評価装置では、所定の規模の地震動に起因して発生する地盤の流動化によって配管に与えられることが算出される外力（ｆ）と、配管に破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な応力値である許容応力値（ｆcr）とを比較するなどして、所定の地震動に対する配管の破損発生に関する安全率（Ｓ）またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する。しかもこのとき、所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けてそのセグメント毎に個別にデータを掌握して、そのセグメント毎に個別に配管の耐震性を求める。
【００３３】
あるいは、本発明による他の配管耐震性評価方法は、所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、所定の規模の地震動に起因して発生する地盤の流動化によって配管に与えられることが算出されるパイプ軸力と、配管のバルブに破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な応力値である許容応力値とに基づいて、所定の地震動に対するバルブの破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する。
【００３４】
また本発明による他の配管耐震性評価装置は、所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、所定の規模の地震動に起因して発生する地盤の流動化によって配管に与えられるパイプ軸力を演算するパイプ軸力算出手段と、パイプ軸力算出手段によって算出されたパイプ軸力と配管のバルブに破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な応力値である許容応力値とに基づいて、所定の地震動に対するバルブの破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する安全率算出手段とを備えている。
【００３５】
すなわち本発明による他の配管耐震性評価方法または配管耐震性評価装置では、所定の規模の地震動に起因して発生する地盤の流動化によって配管に与えられることが算出されるパイプ軸力（ｆp）と、配管のバルブに破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な応力値である許容応力値（ｆb-cr）とを比較するなどして、所定の地震動に対するバルブの破損発生に関する安全率（Ｓ）またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する。
【００３６】
あるいは、本発明による他の配管耐震性評価方法または配管耐震性評価装置では、上記のようなパイプ軸力（Ｆp）と許容応力値（Ｆb-cr）とを比較すること以外にも、所定の規模の地震動に起因して発生する地盤の流動化によって配管に与えられることが算出される変形量（δ）と、配管に破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な変形量である許容変形量（δcr）とに基づいて、所定の規模の地震動に対する配管の破損発生に関する安全率（Ｓ）またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算するようにしてもよい。
【００３７】
これはさらに詳細には、所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、所定の規模の地震動に起因して発生する地盤の流動化によって配管に与えられることが算出されるパイプ変形量（δp）と、その配管のバルブに破損が生じることが構造力学的に解析される変形量である許容変形量（δb-cr）とに基づいて、所定の規模の地震動に対するバルブの破損発生に関する安全率（Ｓb）またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算するようにしてもよい。
【００３８】
なお、本発明による他の配管耐震性評価方法または配管耐震性評価装置では、配管網の配管のうち、地盤の流動化の影響を実質的に受ける護岸から所定距離内にある配管を有するセグメントに対してのみ、地盤の流動化に対する配管の安全率の演算や耐震性の評価を行うようにしてもよい。
【００３９】
すなわち、護岸から所定距離以内（例えば護岸から１００メートルの距離以内のような）では、他の地勢の場所と比較して地盤の流動化に起因して発生する地盤の流動量（δ）が特に大きいことを、本発明者らは確認した。
【００４０】
そこで、特にそのように地盤の流動化が発生しやすい傾向のある場所を、地盤の流動化に起因した配管の破損が生じやすい要注意箇所として注目し、そのような条件に当てはまるセグメントについて特に重点的に地盤の流動化に対する配管の安全率の算出を行う。このようにすることにより、地盤の流動化の発生が実質的に無視できるセグメント内の配管については安全率の算出作業を省略することができ、延いては少なくともその分の情報処理の手間が簡略化される。
【００４１】
なお、地盤の流動化に対する配管の安全率の算出に際しては、地盤の流動化に起因した流動量（δ）として、護岸に対して直交方向の流動量を推定し、かつ配管に破損が生じる許容変形量（δcr）を護岸に対して直交方向に取ることが望ましい。
【００４２】
すなわち、上記のような護岸から所定距離以内で生じる地盤の流動量（地盤の流動化に起因した地盤の水平方向変形量）は、殆どの場合、護岸の岸壁に対して直交方向に最も顕著に生じるので、そのような護岸に対して直交方向での地盤の流動量（δ）と、それと同方向での配管の許容変形量（δcr）とを比較するなどして、地盤の流動化に対する配管の安全率を算出することが望ましい。
【００４３】
ここで、上記の配管耐震性評価方法または配管耐震性評価装置においては、配管網を、配管の接続形態に着目した所定の分類法に則して個々のセグメントに離散化して掌握し、その個々のセグメント毎に、安全率の算出やその安全率に基づいた耐震性の評価を行うようにすることが望ましい。
【００４４】
さらに詳細には、そのような分類法としては、配管の接続形態を構造力学的およびトポロジー的な観点等に基づいて、所定の長さ以上の直線型、屈曲を有する曲管型、分岐を有するＴ字型、という少なくとも３種類に分類するものとし、この分類法に基づいて、配管網を個々のセグメントに分けて考えることなどが有効である。但し、このような分類法のみには限定されないことは言うまでもない。この他にも、例えば、直線部、曲管部、Ｔ字型分岐部、Ｈ字型分岐部の４種類に分類することなども可能である。あるいはさらに上記の分類に加えて、バルブの有無をも含めた分類法なども可能である。
【００４５】
また、上記の配管耐震性評価装置では、所定地域における各セグメントまたは配管の地理的な位置に関するデータと、そのセグメント毎または配管毎に安全率算出手段によって算出された安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータとを、対応付けて予め記憶するデータ記憶手段と、所定地域に設けられた配管網の地図を表示すると共に、その地図におけるセグメント毎または配管毎の安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータをその地図中に表示するデータ表示手段とを、さらに備えるようにしてもよい。
【００４６】
このようにすることにより、配管網が設けられている地域における各セグメントや配管の位置と、そのそれぞれの地震に対する安全率や耐震性のデータとを、一つの画面中に自動的に表示して、所定の規模の地震に対する配管網の安全率や耐震性の地理的な分布をユーザーに対して一目瞭然に提示することができる。
【００４７】
なお、本発明による配管耐震性評価方法または配管耐震性評価装置は、都市ガスの配管網や上・下水道の配管網などに好適に採用することが可能である。あるいはその他にも種々の配管網に適用可能であることは言うまでもない。
【００４８】
ここで、上記の解決手段の説明文中の（）内に示したＦ，ｆ，ＳＩ，δ，Ｕ，Ｔ，Ｌ等の記号について、その各物理量の明確な定義および具体的な内容は、以下に述べる実施の形態中に詳述してある。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００５０】
図１は、本発明の一実施の形態に係る配管耐震性評価装置の概要構成を表したものである。なお、本発明の実施の形態に係る配管耐震性評価方法は、この配管耐震性評価装置の動作あるいは作用によって具現化されるものであるから、以下、それらを併せて説明する。
【００５１】
この配管耐震性評価装置は、データ記憶部１００と、配管耐震性評価部２００と、耐震性評価表示部３００とを、その主要部として備えており、所定地域に設けられている都市ガスの配管網について、その配管網を複数のセグメントに分けて、その個々のセグメント毎に、配管の強度に関する構造力学的データと、所定の規模の地震動によって配管に与えられる外力の大きさに関するデータと、地震動に対応した地盤の固有振動に関するデータとを用いて、地震動に対する配管の安全率を算出し、その安全率に基づいて耐震性を評価するものである。
【００５２】
データ記憶部１００は、例えば関東地域ほぼ全域のような所定地域内に網目状に張り巡らされた配管網を、例えば配管の接続形態の構造力学的に分類し、所定の長さ以上の直線型、屈曲を有する曲管型、分岐を有するＴ字型、という３種類に分類することで個々のセグメントに区切って、その複数のセグメント毎に、識別番号（Ｎ＝１，２，３…）を付すと共に、そのセグメントが所定地域における地図上のどの位置に存在しているのかについてのデータ（（ｘ，ｙ）；例えば直交座標のデータ）と、そのセグメントの位置での地盤の固有振動周期（Ｔ）または固有振動波長（Ｌ）と、そのセグメントにおける地震動に起因して配管のバルブに破損が生じる許容応力値（Ｆb-cr；バルブ強度）およびパイプに破損が生じる許容応力値（Ｆp-cr；パイプ強度）と、そのセグメントにおける地震が発生した場合の地盤の流動化に起因して配管に破損が生じる変形量の臨界値である許容流動変形量（δcr）のデータとを、対応付けて記憶している。なお、ここではバルブに破損が生じる許容応力値（Ｆb-cr）とパイプに破損が生じる許容応力値（Ｆp-cr）とを総称して許容応力値（Ｆcr）と呼ぶものとする。このデータ記憶部１００は、配管網が配設されている地域の地図および配管網を耐震性評価表示部３００の表示デバイス３０２の画面に表示するためのデータ等も記憶している。
【００５３】
例えば、第ｎセグメント（Ｎ＝ｎ）について、その第ｎセグメントの地図中での位置のデータが（ｘ，ｙ）、地盤の固有振動周期がＴ、固有振動波長がＬ、配管のバルブの許容応力値量がＦb-cr、許容流動変形量がδcrである場合、データ記憶部１００には、第ｎセグメントのデータとして、｛Ｎ＝ｎ，（ｘ，ｙ），Ｔ，Ｌ，Ｆb-cr，Ｆp-cr，δcr｝という７種類のデータが一纏まりにして記憶されている。このデータは、データ記憶部１００から読み出される際にも、上記のような一纏まりの状態で取り扱われる。
【００５４】
配管網を複数のセグメント（Ｎ＝１，２，３…）に分ける際の分割法としては、詳細は後述するが、配管の接続形態（構造力学的および幾何学的な配管形状）に着目して、配管網を、直線の部分と、屈曲の部分と、Ｔ字型に分岐した部分とに分類するといった分類法に基づいて細分化（離散化）し、その個々の部分をそれぞれ各セグメントとして取り扱う。この場合、各セグメントの例えば中心点あるいはバルブを有しているものについてはそのバルブの位置などを、地図中でのそのセグメントの位置のデータ（ｘ，ｙ）として用いればよい。
【００５５】
あるいは、例えば１辺が０．５［ｋｍ］の正方形のメッシュを想定し、そのメッシュによって配管網が張り巡らされている所定地域を区分して、その個々のメッシュ毎を各セグメントとして取り扱うことなども可能である。そして各セグメントの例えば中心点あるいは図心の位置などを、地図中でのそのセグメントの位置のデータ（ｘ，ｙ）とするようにしてもよい。但し、この場合、メッシュの１辺の寸法を小さくすればするほど、位置的な精度は高くなるが、セグメントの個数が多くなってデータ処理の手間などが繁雑化する傾向にある。逆に、メッシュの１辺の寸法を大きくすればするほど、セグメントの個数が少なくなってデータ処理の手間などは簡易化するが、位置的な精度が低くなる傾向にある。従って、位置的な精度とセグメントの個数の多さとの兼ね合いを考慮して、メッシュの寸法を適切な大きさに設定することが望ましい。また、耐震性の評価結果を表示させる表示デバイス３０２の画面の表示解像度に対して余りにも微細な表示寸法となってしまうほどの細かい寸法にメッシュを設定することは無意味であるから、そのような表示デバイス３０２の解像度なども考慮に入れてメッシュの大きさを設定することが望ましいことは言うまでもない。
【００５６】
地盤の固有振動周期（Ｔ）または固有振動波長（Ｌ）のデータは、配管網が配設されている所定地域内の地盤の要所毎にボーリング調査を行って得ることができる。例えば、管理対象の地域として首都圏の東京都、神奈川県、千葉県、埼玉県における、ガス導管が設けられている要所毎の地盤について、合計数万箇所を実地にボーリング調査して、それらの各地点の実測値を得ることなどが可能である。あるいは、その配管が配設されている地域の地盤に関する既存の（過去に調査済みの）データを利用してもよいことは言うまでもない。
【００５７】
ここで、地震とは地盤の振動現象であるから、地盤の固有振動周期（Ｔ）または固有振動波長（Ｌ）のうちの一方のデータが得られたならば、そのデータに基づいて他方のデータについても算出することができる。従って、両者のうち少なくともいずれか一方のデータを実地調査によって得ればよい。但し、実地で調査した実測値を直接に地盤のデータとして用いる方が、実測値から他のディメンジョンを援用して算出された値（換言すれば間接計測値）のデータを用いるよりも、より高精度なデータを得ることができることが期待されるという点からすれば、実測値を直接に用いる方が望ましいものであることは言うまでもない。
【００５８】
地震の直接的な破壊力（地震動）に対する許容応力値（Ｆb-cr，Ｆp-cr）のデータ、および地震によって引き起こされる地盤の流動化に因る許容流動変形量（δcr）のデータは、それぞれ、セグメント毎の具体的な配管に関する種類（例えば都市ガスの配管網の場合、溶接接合鋼管、ダクタイル鋳鉄管、ねずみ鋳鉄管等）、口径（内径）、材質、その他の仕様（例えば補強処置済み／未着手など）等の各種データに基づいて、構造力学的な配管の強度解析を行って、求めることができる。
【００５９】
あるいはさらに、配管の強度解析結果等に基づいて、許容応力値（Ｆb-cr，Ｆp-cr）のデータや許容流動変形量（δcr）のデータを算出し、そのデータを既往地震の事例調査によって得られた被害事例のデータ等の情報に基づいてキャリブレーションするなどして、データのさらなる高信頼化を達成するようにしてもよい。但し、このような既往地震の統計的なデータの利用については、構造力学的な配管の強度解析の結果に得られたデータの補助的なキャリブレーションの一環として有効なものであって、主要な解析手法は構造力学的な配管の強度解析にあることは言うまでもない。
【００６０】
さらに具体的には、許容応力値（Ｆb-cr，Ｆp-cr）、許容流動変形量（δcr）は、どちらも本質的に配管やバルブの構造力学的な強度に関する数値（許容応力や許容変位などの物理量）である。従って、地震の振動による破壊力が外力として配管網に加えられた際の、配管やバルブの構造力学的な強度解析あるいは破壊実験を行うことで、理論的または実験的に（統計的あるいは確率論的にではなく）それらの値を求めることができる。
【００６１】
その際の配管（バルブやパイプ）の構造力学的な強度の解析手法については、例えば、配管網を、所定の金属材料からなる筒状構造を直線の部分や屈曲（曲管）の部分やＴ字型に分岐した部分などを形成するように組み合わせてなる一連の構造体と見做して、その一連の構造体の全体に対して有限要素法による強度解析を行うことで、個々の部分毎の配管やバルブの構造力学的な強度を求めるという手法を用いることが可能である。
【００６２】
あるいは、配管網を、例えば配管の接続形態の構造力学的に分類し、所定の長さ以上の直線型、屈曲を有する曲管型、分岐を有するＴ字型、という３種類に分類することで個々のセグメントに区切って、そのセグメント毎に独立して強度解析を行うようにしてもよい。
【００６３】
あるいは、配管網を所定の大きさ（地域規模）のメッシュで区分けして、その区分けされた各地域をそれぞれ各セグメントとし、その各セグメント内の配管を、接続形状を考慮に入れて直線の部分と屈曲（曲管）の部分とＴ字型に分岐した部分とに分類するなどして、その個々の部分毎でそれぞれ別個に許容応力値を求めた上で、それらのうちの最小の値を、そのセグメントにおける許容応力値（Ｆb-cr，Ｆp-cr）のデータとして採用することなども可能である。
【００６４】
許容流動変形量（δcr）についても同様に、一つのセグメント内の配管を、上記のように接続形状に基づいて細かく分類し、その個々の種類毎で個別に破損が生じる臨界の変形量を求めた上で、それらのうちの最小の値を、そのセグメントにおける許容流動変形量（δcr）のデータとして採用することなども可能である。
【００６５】
なお、許容流動変形量（δcr）のデータについては、全てのセグメントあるいは全ての配管に対して求めておくようにしてもよいが、地震に因る地盤の流動化が発生したときに実質的に配管の破損を引き起こすような流動量が生じるのは、実際には護岸の付近に限られており、しかもその護岸付近での流動化による地盤の変位は護岸線に対してほぼ直交方向であるということを、本発明者らは確認している。従って、例えば護岸線に対して直交方向１００［ｍ］以内の領域に位置している配管またはそのような配管を有しているセグメントのみを評価対象として取り扱うものとし、その他の配管またはセグメントについては、許容流動変形量（δcr）のデータの記憶やそれに基づいた安全率の算出などは行わない（省略する）ようにしてもよい。また、例えば直線状の配管に対してほぼ直交方向に地盤が流動する場合などには、配管はあたかも平行移動しただけの状態であるから、その配管に対して曲げや剪断を生じさせるような相対的な変位あるいは外力は実質的には加えられないことになる。従って、このような場合についても許容流動変形量（δcr）のデータの記憶やそれに基づいた安全率の算出などは省略するようにしてもよい。このようにすることにより、少なくともその省略した分のデータ量やデータ処理を簡略化することができるという利点が得られる。
【００６６】
また、許容流動変形量（δcr）の推定は、流動化に起因して地盤の変位が最も発生しやすい方向である護岸線に対してほぼ直交方向から配管に対して外力が加えられた場合を想定した配管の構造力学的な強度解析などを行うことによって求めることが望ましい。
【００６７】
また、この許容流動変形量（δcr）のデータを求める際にも、上記の許容応力値（Ｆb-cr，Ｆp-cr）の場合と同様に、直線型、曲管型、Ｔ字型等のような配管の接続形態に着目した分類法に則して、配管網を複数のセグメントに離散化して分掌し、その個々のセグメント毎に強度解析等を行うようにすることが望ましい。
【００６８】
データ記憶部１００は、上記のようなセグメント毎のデータをデータベース化して記憶しており、それらのデータは配管耐震性評価部２００が耐震性の評価動作を実行する際などに読み出される。
【００６９】
配管耐震性評価部２００は、耐震判定部２０１と、耐流動判定部２０２とからその主要部が構成されている。耐震判定部２０１は、安全率演算部２１１と、耐震性評価部２２１とを備えている。耐流動判定部２０２は、安全率演算部２１２と、耐震性評価部２２２とを備えている。
【００７０】
さらに詳細には、配管耐震性評価部２００の耐震判定部２０１は、耐震性の評価に際して基準となる地震の規模を設定するデータが地震規模設定入力部４００から入力されると、データ記憶部１００に記憶されている全てのセグメントに関するデータ｛Ｎ，（ｘ，ｙ），Ｔ，Ｌ，Ｆb-cr，Ｆp-cr，δcr；Ｎ＝１，２，３…｝を読み出して、安全率演算部２１１が、セグメント毎に地震の規模に対応して加えられる外力（Ｆ）を算出し、その外力（Ｆ）に対するセグメント毎の許容応力値（Ｆcr）の安全率（ＳＦ）を演算し、耐震性評価部２２１が、安全率演算部２１１によって算出された安全率（ＳＦ）を、例えばＳ＝１．０に設定された基準安全率（Ｓ）と比較することにより、安全率（ＳＦ）が基準安全率（Ｓ）以上である（ＳＦ≧Ｓ＝１．０）セグメントは安全であると判定し、安全率（ＳＦ）が基準安全率（Ｓ）未満である（ＳＦ＜Ｓ＝１．０）セグメントは何らかの対策や補修等が必要である要対策セグメントと判定して、その要対策セグメントの位置のデータを、耐震性評価表示部３００へと送出する。基準安全率（Ｓ）は、１．０のみには限定されず、その値の設定は基準安全率設定入力部５００によって入力されて、例えば安全率を高く見積もってＳ＝１．５と設定するなど、種々の値に変更可能である。
【００７１】
ここで、セグメント毎に掛かる外力（Ｆ）は、その各セグメントの地点における地震動に対する地盤の振動応答性に依存して、セグメント毎で異なったものとなる。換言すれば、あるセグメント毎に掛かる外力（Ｆ）は、そのセグメントにおける地盤の固有振動周期（Ｔ）または固有振動波長（Ｌ）と、地震によって地盤に与えられる地震動振幅（Ｕ）あるいは地震動の大きさ（ＳＩ）等と、配管の口径（ｄ）とに対応して定まるという関数関係が成り立つ。これを簡略な式で表すと、関数関係をｆとして、Ｓ＝ｆ（Ｔ，Ｕ，ｄ）、Ｓ＝ｆ（Ｌ，Ｕ，ｄ）、Ｓ＝ｆ（Ｔ，ＳＩ，ｄ）、Ｓ＝ｆ（Ｌ，ＳＩ，ｄ）…などのように書き表すことができる。従って、セグメント毎に掛かる外力（Ｆ）を安全率演算部２１１によって算出するに際しては、その対象とするセグメントにおけるＴまたはＬ，ＵまたはＳＩ，ｄなどのデータをデータ記憶部１００から読み出して、それらのデータに基づいて、上記のようなｆの演算を行うことにより、外力（Ｆ）の具体的な解析値を求めることができる。
【００７２】
耐流動判定部２０２は、データ記憶部１００に記憶されている全てのセグメントのうちから、前述の護岸から所定距離内の領域の配管を有するセグメントのデータを選択して読み出して、安全率演算部２１２が、その読み出された個々のセグメント毎に、地震規模設定入力部４００から入力された耐震性の評価基準となる地震の規模を設定するデータに対応して、地盤の流動化に起因して護岸から所定距離内の領域に生じる流動量（δ）のデータを算出し、その流動量（δ）に対するセグメント毎の許容流動変形量（δcr）の安全率（Ｓδ）を演算し、耐震性評価部２２２が、安全率演算部２１２によって算出された安全率（Ｓδ）を、例えばＳ＝１．０に設定された基準安全率（Ｓ）と比較することにより、安全率（Ｓδ）が基準安全率（Ｓ）以上である（Ｓδ≧Ｓ＝１．０）セグメントは安全であると判定し、安全率（Ｓδ）が基準安全率（Ｓ）未満である（Ｓδ＜Ｓ＝１．０）セグメントについては何らかの対策や補修等が必要である要対策セグメントと判定して、その要対策セグメントの位置のデータを、耐震性評価表示部３００へと送出する。この許容流動変形量の場合についても許容応力値の場合と同様に、基準安全率（Ｓ）は１．０のみには限定されず、その値の設定は基準安全率設定入力部５００によって入力されて、例えば安全率をやや高く見積もってＳ＝１．２と設定するなど種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【００７３】
なお、耐震性の評価に際して基準となる地震の規模の設定としては、例えば阪神大震災程度の「レベル２」のようなものなどが好適である。また、阪神大震災のようにガス導管等の被災に関する比較的豊富なデータが得られている既往地震の規模に設定することにより、そのような既往地震に因って生じた被災に関するデータに基づいて、評価を行うに際して用いられる許容応力値や安全率のキャリブレーションを行うことなども可能となるので、評価結果のさらなる精確化を達成することができる、といった利点もある。
【００７４】
ここで、例えばＳＩmax＝２２０［ｋｉｎｅ］以上のような所定地域内で発生する可能性のある最大規模の地震によって配管に生じる外力（Ｆmax ）よりも大きな許容応力値（Ｆcr＞Ｆmax ）を有するセグメントについては、そのような最大級の地震に対しても耐震的であることは明らかであるから、「恒常的に破損なし」と予め推定しておくようにしてもよい。あるいは許容応力値（Ｆcr）の代りに許容変形量（Ｄcr）を用いる場合などにも同様に、発生する可能性のある最大規模の地震に対応した変形値（Ｄmax ）よりも大きな臨界地震振幅値（Ｄcr＞Ｄmax ）を有するセグメントについては「恒常的に破損なし」と予め推定しておくようにしてもよい。
【００７５】
このように、十分な強度を備えた配管については「恒常的に破損なし」と予め決定しておくことにより、少なくともその分はデータの読み出しや安全率の算定や評価を行うための演算処理等を省略することが可能となり、延いては耐震性評価方法のさらなる簡易化およびそれに要するデータ処理量のさらなる低減化を達成することができるので望ましい。
【００７６】
また、地盤の流動化に起因した破損についても同様に、例えば５［ｍ］以上のように、配管網が設けられている所定地域内の護岸付近で発生する可能性のある最大の流動量（δmax ）よりも大きな許容流動変形量（δcr＞δmax ）を有するセグメントについては、そのような最大級の流動化が生じても破損しないということなのであるから、「恒常的に破損なし」と予め推定しておくようにしてもよい。なお、上記のＳＩmax ＝２２０［ｋｉｎｅ］やδmax ＝５［ｍ］などの値については、一例として掲げたものであって、実際にはこのような数値のみに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００７７】
上記のように「恒常的に破損なし」と推定されたセグメントについては、地震動や地盤の流動化に対する耐震性の評価を行う必要が無い旨を示す情報（例えばフラグ）を、そのセグメントに関する一纏まりのデータ｛ｎ，（ｘ，ｙ），Ｔ，Ｌ，Ｄcr，δcr，ＳＩcr｝のなかに追記して、データ記憶部１００に記憶させておくようにすればよい。
【００７８】
耐震性評価表示部３００は、データ処理回路３０１と表示デバイス３０２とをその主要部として備えている。この耐震性評価表示部３００では、配管の安全率が基準安全率未満で要対策セグメントであると判定されたセグメントの位置のデータが配管耐震性評価部２００から送られて来ると、データ処理回路３０１が、送られて来たセグメントの位置のデータ（ｘ，ｙ）と配管網が設けられた地域全体の地図のデータとに基づいて、表示デバイス３０２によって表示される地図中に要対策セグメントの位置を、例えばピンポイントに示すための表示データを作成する。
【００７９】
表示デバイス３０２は、例えばカラー表示が可能な液晶表示装置などを用いて、その表示画面に、所定地域全体の地図の画像と、その中にピンポイントに示される要対策セグメントの存在位置の画像とを、合成して表示する。このようにして耐震性評価表示部３００の表示デバイス３０２の画面に表示された、所定地域の配管網に関する要対策セグメントの存在位置の画像の一例を図２に示した。
【００８０】
例えば地図全体の地の色を緑色とし、配管網を例えば圧力等級別などに分類して、その分類毎に黄色や青のような異なった色で示すようにしておく。そして、そのような地図中に、要対策セグメントの存在位置を、例えば赤色のような目立つ警戒色で表示する。さらには、その警戒色のピンポイントの表示を点滅させるようにしてもよい。なお、要対策セグメントのうちでも、地震動に対する耐震性についての対策を必要とするセグメントの位置と、地盤の流動化に対する耐震性についての対策を必要とするセグメントの位置とを、異なった色や点滅状態で表示するなどして、耐震性対策を高じる必要があると評価されたセグメントの存在位置と共に、さらにその対策がどのような破損要因に対するものであるのかをも一目瞭然で判別できるようにしてもよい。
【００８１】
なお、配管耐震性評価部２００によって得られた評価結果のデータは、耐震性評価表示部３００によって表示デバイス３０２の画面上に映像として表示出力すること以外にも、例えばプリンタ装置を備えたデータ印刷出力部によって、文字または画像として用紙上に印刷出力するようにしてもよい。
【００８２】
また、配管耐震性評価部２００によって、一つの地震の規模の設定に対して得られた評価結果のデータは、例えば所定地域内の全てのセグメントの評価結果をそのそれぞれのセグメントの位置データと共にデータベース蓄積記憶部に記憶させて、耐震性評価結果に関するデータベースを構築するようにしてもよい。そして、例えばあるセグメントに対して耐震性が基準に満たないと評価されたバルブを耐震性の高い新規のバルブに取り替えるなどの対策を施した際に、その旨のデータを追加したり、許容応力（Ｆb-cr）のデータを、その取り替えた新しいバルブに関するものと書き換えたりするなどして、アップデートすることで、常に最新のデータを保つようにすることなども可能である。
【００８３】
次に、本実施の形態に係る配管耐震性評価装置装置の主要な動作について説明する。図３，図４，図５は、その主要な動作の流れを表したものである。
【００８４】
耐震性の評価の基準となる地震の規模を設定するデータ（例えば「レベル２」、「ＳＩ＝２２０［ｋｉｎｅ］」など）が地震規模設定入力部４００から入力され（Ｓ１）、基準安全率を設定するデータが入力されると（Ｓ２）、耐震判定部２０１では、安全率演算部２１１が、データ記憶部１００に記憶されているセグメントに関するデータ｛Ｎ，（ｘ，ｙ），Ｔ，Ｌ，Ｆb-cr，Ｆp-cr，δcr；Ｎ＝１，２，３…｝を読み出して（Ｓ３）、セグメント毎に個別に、与えられた地震の規模のデータに対応して配管に加えられる外力（Ｆ）を算出する（Ｓ４のＹ〜Ｓ５）。このとき、予め「恒常的に破損なし」と判定されているセグメントに関しては、そのセグメントのデータは読み出さないようにしてもよい（図示省略）。そしてその外力（Ｆ）に対する、そのセグメントの配管に関して予め解析されていてデータ記憶部１００から読み出された許容応力値（Ｆcr）の比率を演算して、そのセグメントの配管に関する耐震性の安全率（ＳＦ＝Ｆcr／Ｆ）を得る（Ｓ６）。
【００８５】
続いて、耐震性評価部２２１では、安全率演算部２１１によって算出された安全率（ＳＦ）を、例えばＳ＝１．０に設定された基準安全率（Ｓ）と比較する（Ｓ７）。その比較の結果、安全率（ＳＦ）が基準安全率（Ｓ）以上である（ＳＦ≧Ｓ＝１．０）場合には（Ｓ７のＮ）、安全である（耐震性がある）と判定し（Ｓ８）、安全率（ＳＦ）が基準安全率（Ｓ）未満である（ＳＦ＜Ｓ＝１．０）場合には（Ｓ７のＹ）、何らかの対策や補修等が必要である（要対策セグメントである）と判定して（Ｓ９）、その要対策セグメントの位置のデータを、耐震性評価表示部３００およびデータベース蓄積部７００ならびにデータ印刷出力部６００へと送出する（Ｓ１０）。
【００８６】
上記のような動作がｎ番目のセグメントに対して実行された後、その次のｎ＋１番目のセグメントに対して上記と同様の動作が行われる。すなわちこの動作は１番目のセグメント（ｎ＝１）から最後のセグメント（ｎ＝Ｎ）に至るまで（Ｓ４のＮ）、上記と同様の手順で繰り返し実行される（Ｓ１１〜Ｓ４〜Ｓ１１…Ｓ４のＮ）。
【００８７】
地盤の流動化に対する各セグメントの配管の安全率の算出および耐震性の評価の動作についても上記とほぼ同様の手順によって実行される。すなわち、図４の流れ図に示したように、まず地震規模が設定され（Ｓ２１）、基準安全率が設定されると（Ｓ２２）、耐流動判定部２０２は、各セグメントの許容流動変形量（δcr）を読み出す（Ｓ２３）。そして安全率演算部２１２は、セグメント毎の流動量（δ）を算出し（Ｓ２５）、その流動量（δ）に対する許容流動変形量（δcr）の安全率（Ｓδ＝δcr／δ）を、セグメント毎に算出する（Ｓ２６）。このとき、予め「恒常的に破損なし」と判定されているセグメントに関しては、そのセグメントのデータは読み出しおよび判定の対象から外すようにしてもよい（図示省略）。あるいは、護岸から所定距離内の領域の配管を有するセグメントのデータのみを抽出して読み出し、それ以外のセグメントのデータは読み出さないようにしてもよい（図示省略）。
【００８８】
そして耐震性評価部２２２では、許容流動変形量（δcr）が流動量（δ）よりも大きい場合（δcr＞δ）には（Ｓ２７のＮ）、そのセグメントは耐震性があるものと判定する（Ｓ２８）。流動臨界変形量（δcr）が流動量（δ）以下である場合（δcr≦δ）には（Ｓ２７のＹ）、そのセグメントは何らかの対策が必要であるものと判定して（Ｓ２９）、そのセグメントの位置のデータを耐震性評価表示部３００およびデータベース蓄積部７００ならびにデータ印刷出力部６００へと送出する（Ｓ３０）。以上の動作は、評価対象となっている最後のセグメントに至るまで実行される（Ｓ３１〜Ｓ２４〜Ｓ３１…Ｓ２４のＮ）。
【００８９】
上記のようにして、評価対象のセグメントに対して耐震性（耐地震動性および耐流動性）の評価が完了した後、図５に示したように、まず配管網が設けられている地域全体の地図のデータがデータ記憶部１００から読み出されて、耐震性評価表示部３００に入力される（Ｓ４１）。
【００９０】
耐震性評価表示部３００では、データ処理回路３０１が、送られて来たセグメントの位置のデータ（ｘ，ｙ）と配管網が設けられた地域全体の地図のデータとに基づいて、表示デバイス３０２によって表示される地図中に要対策セグメントの存在位置をピンポイントに示すための表示データを作成する（Ｓ４２）。そして、その表示データに基づいて、表示デバイス３０２は、その画面上に所定地域全体の地図とその中での要対策セグメントの存在位置とを合成して表示する（Ｓ４３）。あるいは、データ印刷出力部６００によって、配管網が設けられた地域全体の地図中に要対策セグメントの存在位置をピンポイントに示した画像を印刷出力することや、耐震性の評価結果のデータをデータベース蓄積記憶部７００に記憶させることなども可能である（図示省略）。
【００９１】
このようにして、本実施の形態に係る耐震性評価装置によれば、配管網が設けられている所定地域内の地図中で地震対策を必要とする配管の位置を、例えばピンポイントで表示することができ、これにより、ユーザーは耐震性の低い要対策の配管が所定地域内のどの位置に存在しているかを、確率論的あるいは統計的ではなく解析的に精確に、かつ一目瞭然に確認することができる。
【００９２】
ところで、許容応力値（Ｆcr）や許容流動変形量（δcr）のデータを得るために配管の構造力学的な強度解析を行う際などに、配管の接続形態に着目して、直線の部分（直線型）と、屈曲した部分（曲管型）と、Ｔ字状に分岐した部分（Ｔ字型）との、少なくとも３種類に配管網を分類するという分類法に基づいて、配管網の形状を細分化（離散化）して考え（分掌し）、その離散化した個々の部分毎に、それぞれ各セグメントとして取り扱うという、配管網を離散化して解析する手法が有効であることは既に述べた通りであるが、これについて、ここでさらに詳細に説明する。
【００９３】
図６（Ａ）に一例を示したような形状の配管網について、上記のような分類法配によって離散化して分掌する手法を適用した場合、図６（Ｂ）に示したような単位要素毎に離散化することができる。このようにして離散化された各単位要素について、それぞれの接続形状に対応した構造力学的な強度解析を個別に（単位要素毎で独立して）行って、許容応力値（Ｆcr）や許容変形量（Ｄcr）や許容流動変形量（δcr）のデータを得ることができる。その個々の単位要素の導管（例えば円筒形状の構造として）やバルブ（例えばフランジ付き円筒形状の構造として）の材料力学的あるいは構造力学的な強度解析については、例えば有限要素法を用いて行うようにしてもよく、あるいは強度試験を行うなどして実験的に強度を確認してもよいことは言うまでもない。
【００９４】
この図６（Ａ）に示した配管網８００の一例の場合では、離散化された合計１６個の各単位要素に対して図６（Ｂ）に示したように識別番号を付すと、直線型は４番，９番，１４番，１６番、曲管型は５番，７番，１１番、Ｔ字型は１番，２番，３番，６番，８番，１０番，１５番、Ｔ字型が近接してなるＨ字型は１２番、左記の各種導管以外の形状としてはバルブの１３番、のように分類することができ、これらの各番号（図５（Ｂ）においては符号１，２，３…１６）を付した単位要素毎で個別に強度解析を行って、そのそれぞれの許容変変形量（Ｄcr）または許容応力値（Ｆcr）を求めることができる。
【００９５】
但し、配管の強度解析の手法としては、このような離散化によって配管網を分掌（分割掌握）してその最小単位の要素である単位要素毎に強度解析を行う、ということのみには限定されない。この他にも、例えば配管網全体をいわゆるワイヤーフレームモデル（Ｆ．Ｂ．Ｄ；フリー・ボディ・タイヤグラム）あるいはメッシュのように見做して、その配管網の全体に対して有限要素法を適用し、その配管網全体についてのいわゆる全体剛性マトリックスを解いて強度解析を行うようにすることなども可能である。また、離散化にあたっての具体的な分類法についても、上記のような態様のみには限定されないことは言うまでもない。
【００９６】
なお、本発明による耐震性評価方法および耐震性評価装置の主旨は、所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、地盤の固有振動に関するデータと、配管の破損強度に関するデータと、地震の規模のデータとに基づいて、配管の耐震性を評価するということにあるが、これに基づいた具体的な装置や方法としては、上記に説明したような態様のみには限定されないことは言うまでもない。この他にも、例えば、配管に破損が発生する臨界の地震振幅である臨界地震振幅値（Ｕcr）あるいは臨界地震動値（ＳＩcr）を記憶しておき、その臨界地震振幅値（Ｕcr）あるいは（ＳＩcr）と、評価基準として設定された地震振幅値（Ｕ）あるいは地震動値（ＳＩ）とを比較して、その評価基準として設定された地震に対する配管の耐震性の評価をセグメント毎に行うことなども可能である。
【００９７】
また、上記の実施の形態では、各セグメントの配管に破損が発生する臨界の応力値である許容応力値（Ｆcr）を求めるようにしているが、これを配管の破損が生じる臨界の変形量である許容変形量（Ｄcr）に基づいて求めるようにしてもよい。
【００９８】
また、流動化に因る破損に関する強度解析についても、上記の実施の形態では、各セグメントの配管に地盤の流動化に因る破損が発生する臨界の変形量である許容変形量（δcr）を求めるようにしているが、これを地盤の流動化に因って配管に破損が生じる臨界の応力値である許容流動応力値（ｆcr）に基づいて求めるようにしてもよい。
【００９９】
また、上記のようにして耐震性評価表示部３００によって表示された結果に基づいて、バルブ等も含めて配管の耐震性についての推定結果を地図中に画像で表示出力または文字情報として印刷出力することにより、例えば、要対策箇所が配管網マップ上で特定の区間内に線状に（一次元的に）並ぶように分布していることが表示または印刷などによって出力された場合には、それに基づいて、いわゆるライン対応として、その要対策箇所が分布している区間について特に集中して再検査や交換作業等の対策を行うようにすることができるので、無駄な労力や検査等の手間を大幅に省くことが可能となる。または、要対策箇所が配管網マップ上で特定の区間内に（二次元的に）散らばっているように分布していることが表示または印刷などによって出力された場合には、それに基づいて、いわゆるブロック細分化対応等の対策が必要といった具体的な結論を得ることができる。あるいは、要対策箇所が１箇所のみ、または複数箇所でも互いにかなり離れた位置に離散的に分布していることが表示または印刷などによって出力されれば、それに基づいて、その各箇所についてをそれぞれ個別に再検査したり補修したりすることができるので、無駄な労力や検査等の手間を大幅に省いて的確な対策を施すことが可能となる。
【０１００】
あるいはさらに、早期対応が可能な地域または配管網などについては、解析結果による耐震強度不足の程度やその箇所の配管網における重要度等に応じて、予め各箇所（各基本要素）毎に対策を施す際の優先順位あるいは優先等級などを予め決めて、そのデータを各箇所のデータ毎に対応させて境界要素データベース記憶部１００に記憶させておき、耐震強度解析部２００による解析の結果として要対策であるとされた箇所を抽出し、そのうちから優先順位または優先等級の高い順に優先的に表示出力または印刷出力するようにしてもよい。あるいは要対策箇所毎の優先順位または優先等級をそれぞれ明確に区別することが可能となるように、例えば配管網マップ上で要対策箇所をその優先順位（等級）毎に異なった色の点として表示出力または印刷出力するようにしてもよい。
【０１０１】
また、上記の実施の形態では、本発明を都市ガスの導管網に適用した場合について説明したが、本発明はこの他にも例えば水道管の配管網などにも適用可能である。またその他にも、本発明は種々の用途に対して適用可能であることは言うまでもない。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし１３のいずれかに記載の配管耐震性評価方法または請求項１４ないし２８のいずれかに記載の配管耐震性評価装置によれば、従来技術の場合のような既往地震の大きさおよびそれに因って発生した配管の破損に関する統計的なデータに基づいて確率論的に配管の耐震性を推測するのではなく、所定地域に設けられた配管網を複数のセグメントに分けて、そのセグメント毎に、地盤の固有振動周期または固有振動波長と所定の規模の地震動の大きさとに対応して配管に与えられることが算出される変形量と、配管に破損が生じることが構造力学的に解析される臨界的な変形量である許容変形量とに基づいて、所定の規模の地震動に対する配管の破損発生に関する安全率またはその安全率に基づいて評価される耐震性に関するデータを演算する、というように、配管網のバルブやパイプの耐震強度や耐流動化強度を構造力学的な解析手法によって求めた安全率に基づいて評価するようにしたので、都市ガスや水道などの配管網における配管の耐震性の補強対策が必要な部位の存在の有無、およびその存在位置（箇所）を、確率論的あるいは統計的にではなく、具体的かつ精確な安全率として解析的に評価することができる。その結果、既存の配管網に対して必要かつ十分な耐震性の強化対策の立案あるいは実施が可能となる。また、本発明に係る配管耐震性評価方法または配管耐震性評価装置で用いる耐震強度や耐流動化強度についての構造力学的な解析手法という部分についても手間が掛からず短時間に実行することができる簡易なものであるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る配管耐震性評価装置の主要部の構成を表した図である。
【図２】配管網の耐震性評価の結果を画像表示した一例を表した図である。
【図３】本実施の形態に係る配管耐震性評価装置における耐地震動性についての安全性評価を行う動作の主要な流れを表した図である。
【図４】本実施の形態に係る配管耐震性評価装置における耐流動化性についての安全性評価を行う動作の主要な流れを表した図である。
【図５】本実施の形態に係る配管耐震性評価装置における耐震性評価結果の画像表示を行う動作の主要な流れを表した図である。
【図６】配管網の形状（Ａ）、およびその配管網を個々の単位要素に離散化して分掌する手法（Ｂ）の一例を表した図である。
【符号の説明】
１００…データ記憶部、２００…配管耐震性評価部、２０１…耐震判定部、２０２…耐流動判定部、３００…耐震性評価表示部、３０１…データ処理回路、３０２…表示デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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