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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024006379
(43)【公開日】2024-01-17
(54)【発明の名称】弱点部決定装置、弱点部決定方法、及びプログラム
(51)【国際特許分類】
E02D 29/00 20060101AFI20240110BHJP
G06Q 50/08 20120101ALI20240110BHJP
G06Q 50/06 20240101ALI20240110BHJP
【ＦＩ】
E02D29/00
G06Q50/08
G06Q50/06
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022107201
(22)【出願日】2022-07-01
(71)【出願人】
【識別番号】000004226
【氏名又は名称】日本電信電話株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】100164471
【弁理士】
【氏名又は名称】岡野 大和
(74)【代理人】
【識別番号】100176728
【弁理士】
【氏名又は名称】北村 慎吾
(72)【発明者】
【氏名】奥津 大
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 陽
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 崇伸
【テーマコード（参考）】
2D147
5L049
【Ｆターム（参考）】
2D147AA00
5L049CC06
5L049CC07
(57)【要約】
【課題】地下構造の弱点部を特定する手法を改善する技術を提供する。
【解決手段】
弱点部決定装置１０は、第１の地下構造、第２の地下構造、及び第３の地下構造を含む地下領域における弱点部を決定する弱点部決定装置であって、第１の地下構造と第２の地下構造との間の接触面積である第１の接触面積を示す第１接触面積情報を取得し、第１接触面積情報に基づいて、第１の地下構造と第２の地下構造との間の拘束力を第１の拘束力として算出する第１算出部１１１と、第２の地下構造と前記第３の地下構造との間の接触面積である第２の接触面積を示す第２接触面積情報を取得し、第２接触面積情報に基づいて、第２の地下構造と第３の地下構造との間の拘束力を第２の拘束力として算出する第２算出部１１２と、第１の拘束力と第２の拘束力とを比較することにより、地下領域における弱点部を決定する弱点決定部１１３とを備える。
【選択図】図１
【解決手段】
弱点部決定装置１０は、第１の地下構造、第２の地下構造、及び第３の地下構造を含む地下領域における弱点部を決定する弱点部決定装置であって、第１の地下構造と第２の地下構造との間の接触面積である第１の接触面積を示す第１接触面積情報を取得し、第１接触面積情報に基づいて、第１の地下構造と第２の地下構造との間の拘束力を第１の拘束力として算出する第１算出部１１１と、第２の地下構造と前記第３の地下構造との間の接触面積である第２の接触面積を示す第２接触面積情報を取得し、第２接触面積情報に基づいて、第２の地下構造と第３の地下構造との間の拘束力を第２の拘束力として算出する第２算出部１１２と、第１の拘束力と第２の拘束力とを比較することにより、地下領域における弱点部を決定する弱点決定部１１３とを備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の地下構造、第２の地下構造、及び第３の地下構造を含む地下領域における弱点部を決定する弱点部決定装置であって、
前記第１の地下構造と前記第２の地下構造との間の接触面積である第１の接触面積を示す第１接触面積情報を取得し、前記第１接触面積情報に基づいて、前記第１の地下構造と前記第２の地下構造との間の拘束力を第１の拘束力として算出する第１算出部と、
前記第２の地下構造と前記第３の地下構造との間の接触面積である第２の接触面積を示す第２接触面積情報を取得し、前記第２接触面積情報に基づいて、前記第２の地下構造と前記第３の地下構造との間の拘束力を第２の拘束力として算出する第２算出部と、
前記第１の拘束力と前記第２の拘束力とを比較することにより、前記地下領域における弱点部を決定する弱点決定部と
を備える弱点部決定装置。
前記第１の地下構造と前記第２の地下構造との間の接触面積である第１の接触面積を示す第１接触面積情報を取得し、前記第１接触面積情報に基づいて、前記第１の地下構造と前記第２の地下構造との間の拘束力を第１の拘束力として算出する第１算出部と、
前記第２の地下構造と前記第３の地下構造との間の接触面積である第２の接触面積を示す第２接触面積情報を取得し、前記第２接触面積情報に基づいて、前記第２の地下構造と前記第３の地下構造との間の拘束力を第２の拘束力として算出する第２算出部と、
前記第１の拘束力と前記第２の拘束力とを比較することにより、前記地下領域における弱点部を決定する弱点決定部と
を備える弱点部決定装置。
【請求項2】
前記第１算出部は、前記第１の接触面積の単位面積当たりの拘束力を示す情報を取得し、前記単位面積当たりの拘束力を前記第１の接触面積に乗じて前記第１の拘束力を算出し、
前記第２算出部は、前記第２の接触面積の単位面積当たりの拘束力を示す情報を取得し、前記単位面積当たりの拘束力を前記第２の接触面積に乗じて前記第２の拘束力を算出する、請求項１に記載の弱点部決定装置。
前記第２算出部は、前記第２の接触面積の単位面積当たりの拘束力を示す情報を取得し、前記単位面積当たりの拘束力を前記第２の接触面積に乗じて前記第２の拘束力を算出する、請求項１に記載の弱点部決定装置。
【請求項3】
前記第１算出部又は前記第２算出部は、前記地下領域の地盤からの拘束力を示す地盤拘束力情報をさらに取得し、前記地盤拘束力情報に基づいて前記第１の拘束力又は前記第２の拘束力を算出する、請求項１に記載の弱点部決定装置。
【請求項4】
前記第１算出部及び前記第２算出部が取得した前記第１の地下構造及び前記第２の地下構造の寸法と、前記弱点決定部が決定した前記弱点部とを対応付けるチャートを作成するチャート作成部をさらに備える、請求項３に記載の弱点部決定装置。
【請求項5】
前記第１の地下構造は、管路であり、
前記第３の地下構造は、壁であり、
前記第２の地下構造は、前記管路を前記壁に通すために前記壁に空いた開口部を埋める部材である、請求項１から４のいずれか一項に記載の弱点部決定装置。
前記第３の地下構造は、壁であり、
前記第２の地下構造は、前記管路を前記壁に通すために前記壁に空いた開口部を埋める部材である、請求項１から４のいずれか一項に記載の弱点部決定装置。
【請求項6】
第１の地下構造、第２の地下構造、及び第３の地下構造を含む地下領域における弱点部を決定する弱点部決定装置が実行する方法であって、
前記第１の地下構造と前記第２の地下構造との間の接触面積である第１の接触面積を示す第１接触面積情報を取得し、前記第１接触面積情報に基づいて、前記第１の地下構造と前記第２の地下構造との間の拘束力を第１の拘束力として算出する第１算出ステップと、
前記第２の地下構造と前記第３の地下構造との間の接触面積である第２の接触面積を示す第２接触面積情報を取得し、前記第２接触面積情報に基づいて、前記第２の地下構造と前記第３の地下構造との間の拘束力を第２の拘束力として算出する第２算出ステップと、
前記第１の拘束力と前記第２の拘束力とを比較することにより、前記地下領域における弱点部を決定する弱点決定ステップと
を含む、弱点部決定方法。
前記第１の地下構造と前記第２の地下構造との間の接触面積である第１の接触面積を示す第１接触面積情報を取得し、前記第１接触面積情報に基づいて、前記第１の地下構造と前記第２の地下構造との間の拘束力を第１の拘束力として算出する第１算出ステップと、
前記第２の地下構造と前記第３の地下構造との間の接触面積である第２の接触面積を示す第２接触面積情報を取得し、前記第２接触面積情報に基づいて、前記第２の地下構造と前記第３の地下構造との間の拘束力を第２の拘束力として算出する第２算出ステップと、
前記第１の拘束力と前記第２の拘束力とを比較することにより、前記地下領域における弱点部を決定する弱点決定ステップと
を含む、弱点部決定方法。
【請求項7】
前記第１算出ステップは、前記第１の接触面積の単位面積当たりの拘束力を示す情報を取得し、前記単位面積当たりの拘束力を前記第１の接触面積に乗じて前記第１の拘束力を算出することを含み、
前記第２算出ステップは、前記第２の接触面積の単位面積当たりの拘束力を示す情報を取得し、前記単位面積当たりの拘束力を前記第２の接触面積に乗じて前記第２の拘束力を算出することを含む、請求項６に記載の弱点部決定方法。
前記第２算出ステップは、前記第２の接触面積の単位面積当たりの拘束力を示す情報を取得し、前記単位面積当たりの拘束力を前記第２の接触面積に乗じて前記第２の拘束力を算出することを含む、請求項６に記載の弱点部決定方法。
【請求項8】
コンピュータを、請求項１から４のいずれか一項に記載の弱点部決定装置として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、弱点部決定装置、弱点部決定方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、上下水道、ガス、電気、通信のサービスの多くが地下に埋設された管路である地下管路を通じて提供されている。地下管路はマンホール（人孔とも称する）の壁、ビル等の建築物の地下部分に該当する空間の壁に接続部を介して接続される。地下管路が壁に接続される領域は無筋コンクリート、モルタル、レンガ、コンクリートブロック等で壁を築造して閉塞される。地下管路及び接続される地中構造物は、それぞれ単独で土圧、交通荷重、地震時の地盤変位などを考慮して設計されており、設計法は確立されている（例えば非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】日本水道協会「水道施設耐震工法指針・解説 ２００９年版 Ｉ総論」、ｐｐ．８７－９２、２００９年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
地震発生時の、接続部における地下管路と壁との挙動は異なり、相対変位が大きくなると変位を吸収することができなくなる。よって地下管路の突き出し・引き抜け、壁のひび割れ等の損傷が発生する場合がある。接続部が損傷すると、ひび割れ又は欠落箇所から地下水が構造物内に浸入し、その時に周辺の砂も引き込む可能性がある。砂が引き込まれると地盤内に空洞が発生し、該空洞が大きくなると地表からの荷重を支持できなくなって、陥没又は周辺構造物の傾き等の被害を引き起こす恐れがある。過去の大地震で地下管路が人孔内に突き出す被害も知られている。よって、接続部の耐荷重等を把握する必要があり、特に古い基準等で設計された既存の地下構造物の接続部について簡易に把握する技術が求められていた。例えば地下構造物の接続部と地盤をソリッド要素にモデル化した３次元有限要素解析による地震応答解析を行うことが考えられるが、大量の地下構造物の接続部について個々にモデル化し、計算することは時間、費用面で現実的ではなかった。このように、地下構造の弱点部を特定する手法を改善する技術が望まれていた。
【0005】
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、地下構造の弱点部を特定する手法を改善する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上述の課題を解決するため、本発明に係る弱点部決定装置は、第１の地下構造、第２の地下構造、及び第３の地下構造を含む地下領域における弱点部を決定する弱点部決定装置であって、前記第１の地下構造と前記第２の地下構造との間の接触面積である第１の接触面積を示す第１接触面積情報を取得し、前記第１接触面積情報に基づいて、前記第１の地下構造と前記第２の地下構造との間の拘束力を第１の拘束力として算出する第１算出部と、前記第２の地下構造と前記第３の地下構造との間の接触面積である第２の接触面積を示す第２接触面積情報を取得し、前記第２接触面積情報に基づいて、前記第２の地下構造と前記第３の地下構造との間の拘束力を第２の拘束力として算出する第２算出部と、前記第１の拘束力と前記第２の拘束力とを比較することにより、前記地下領域における弱点部を決定する弱点決定部と、を備える。
【0007】
また、本発明に係る弱点部決定方法は、第１の地下構造、第２の地下構造、及び第３の地下構造を含む地下領域における弱点部を決定する弱点部決定装置が実行する方法であって、前記第１の地下構造と前記第２の地下構造との間の接触面積である第１の接触面積を示す第１接触面積情報を取得し、前記第１接触面積情報に基づいて、前記第１の地下構造と前記第２の地下構造との間の拘束力を第１の拘束力として算出する第１算出ステップと、前記第２の地下構造と前記第３の地下構造との間の接触面積である第２の接触面積を示す第２接触面積情報を取得し、前記第２接触面積情報に基づいて、前記第２の地下構造と前記第３の地下構造との間の拘束力を第２の拘束力として算出する第２算出ステップと、前記第１の拘束力と前記第２の拘束力とを比較することにより、前記地下領域における弱点部を決定する弱点決定ステップと、を含む。
【0008】
また、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、本発明に係る弱点部決定装置として機能させる。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、地下構造の弱点部を特定する手法を改善する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本実施形態に係る弱点部決定装置の概略構成を示す図である。
【図2】第１の地下構造、第２の地下構造、及び第３の地下構造を含む地下領域を示す図である。
【図3】第１の地下構造、第２の地下構造、及び第３の地下構造を含む地下領域を示す図である。
【図4A】第１の地下構造としての管路の配列の例を示す図である。
【図4B】第１の地下構造としての管路の配列の例を示す図である。
【図5】単位面積当たりの拘束力を算出する実験を説明するための図である。
【図6】単位面積当たりの拘束力を算出する実験を説明するための図である。
【図7】単位面積当たりの拘束力を算出する実験を説明するための図である。
【図8】単位面積当たりの拘束力を算出する実験を説明するための図である。
【図9】チャート作成部が作成するチャートの一例を示す図である。
【図10A】本実施形態に係る弱点部決定装置の動作の例を示す図である。
【図10B】本実施形態に係る弱点部決定装置の動作の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本開示の実施形態について適宜図面を参照しながら説明する。各図面中、同一又は相当する部分には、同一符号を付している。本実施形態の説明において、同一又は相当する部分については、説明を適宜省略又は簡略化する。以下に説明する実施形態は本開示の構成の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。
【0012】
本実施形態に係る弱点部決定装置１０は、クラウドコンピューティングシステム又はその他のコンピューティングシステムに属するサーバなどのコンピュータである。
【0013】
＜弱点部決定装置１０の構成＞
図１を参照して、本実施形態に係る弱点部決定装置１０の構成の一例について説明する。図１に示すように、弱点部決定装置１０は、制御部１１と、記憶部１２と、通信部１３と、入力部１４と、出力部１５と、を備える。
図１を参照して、本実施形態に係る弱点部決定装置１０の構成の一例について説明する。図１に示すように、弱点部決定装置１０は、制御部１１と、記憶部１２と、通信部１３と、入力部１４と、出力部１５と、を備える。
【0014】
記憶部１２は、１つ以上のメモリを含み、例えば半導体メモリ、磁気メモリ、光メモリなどを含んでもよい。記憶部１２に含まれる各メモリは、例えば主記憶装置、補助記憶装置、又はキャッシュメモリとして機能してもよい。記憶部１２は、弱点部決定装置１０の動作に用いられる任意の情報を記憶する。記憶部１２は、必ずしも弱点部決定装置１０が内部に備える必要はなく、弱点部決定装置１０の外部に備える構成としてもよい。
【0015】
通信部１３には、少なくとも１つの通信インタフェースが含まれる。通信インタフェースは、例えば、ＬＡＮインタフェースである。通信部１３は、弱点部決定装置１０の動作に用いられる情報を受信し、また弱点部決定装置１０の動作によって得られる情報を送信する。
【0016】
通信部１３は、弱点部決定装置１０がネットワークを介して他の装置と情報の送受信を行うことを可能にする。ネットワークとは、インターネット、少なくとも１つのＷＡＮ（Wide Area Network）、少なくとも１つのＭＡＮ（Metropolitan Area Network）、又はこれらの組み合わせを含む。ネットワークは、少なくとも１つの無線ネットワーク、少なくとも１つの光ネットワーク、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。無線ネットワークは、例えば、アドホックネットワーク、セルラーネットワーク、無線ＬＡＮ（Local Area Network）、衛星通信ネットワーク、又は地上マイクロ波ネットワークである。
【0017】
入力部１４には、少なくとも１つの入力用インタフェースが含まれる。入力用インタフェースは、例えば、物理キー、静電容量キー、ポインティングデバイス、ディスプレイと一体的に設けられたタッチスクリーン、又はマイクである。入力部１４は、弱点部決定装置１０の動作に用いられる情報を入力する操作を受け付ける。入力部１４は、弱点部決定装置１０に備えられる代わりに、外部の入力機器として弱点部決定装置１０に接続されてもよい。接続方式としては、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）（登録商標）、又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の任意の方式を用いることができる。
【0018】
出力部１５には、少なくとも１つの出力用インタフェースが含まれる。出力用インタフェースは、例えば、ディスプレイ又はスピーカである。ディスプレイは、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）又は有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイである。出力部１５は、ＶＲゴーグル等のユーザが装着可能な装置を含んでよい。出力部１５は、弱点部決定装置１０の動作によって得られる情報を出力する。出力部１５は、弱点部決定装置１０に備えられる代わりに、外部の出力機器として弱点部決定装置１０に接続されてもよい。接続方式としては、例えば、ＵＳＢ、ＨＤＭＩ（登録商標）、又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の任意の方式を用いることができる。
【0019】
制御部１１は、制御演算回路（コントローラ）により実現される。該制御演算回路は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の専用のハードウェアによって構成されてもよいし、プロセッサによって構成されてもよいし、双方を含んで構成されてもよい。制御部１１は、弱点部決定装置１０の各部を制御しながら、弱点部決定装置１０の動作に関わる処理を実行する。制御部１１は、外部装置との情報の送受信を、通信部１３及びネットワークを介して行うことができる。
【0020】
制御部１１は、第１算出部１１１と、第２算出部１１２と、弱点決定部１１３と、チャート作成部１１４とを備える。
【0021】
第１算出部１１１は、第１の地下構造と第２の地下構造との間の接触面積である第１の接触面積を示す第１接触面積情報を取得し、第１接触面積情報に基づいて、第１の地下構造と第２の地下構造との間の拘束力を第１の拘束力として算出する。第１算出部１１１は、第１の接触面積の単位面積当たりの拘束力を示す情報を取得し、単位面積当たりの拘束力を第１の接触面積に乗じて第１の拘束力を算出する。
【0022】
第１の地下構造５１、第２の地下構造５２、及び第３の地下構造５３のそれぞれは、地下にその少なくとも一部が埋設されている。本実施形態では、第１の地下構造５１は管路、第２の地下構造は管路を地下空間内に通すための開口部材、第３の地下構造５３は当該地下空間の壁である。管路は、通信ケーブル、電力ケーブル等が挿入される管路である。これに限られず、管路は水道管、ガス管等であってもよい。地下空間とはマンホール、ビル等の建築物の地下部分に該当する空間であるがこれに限られず、シェルター等であってもよい。開口部材は、管路を壁に通すために壁に空いた開口部を埋める部材である。開口部材は当該マンホールの壁に設けられ、マンホール内に管路を通す。開口部材は、管路が壁を垂直に貫通できるように管路を固定させる。壁は、より具体的には当該マンホールの側壁である。これに限られず、壁はマンホールの天井部又は床部であってもよい。
【0023】
図２は、第１の地下構造５１としての管路５１Ｐ、第２の地下構造５２としての開口部材５２Ｓ、及び第３の地下構造５３としての壁５３Ｗを含む地下領域を示す図である。図２は、管路５１Ｐの軸方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）から当該地下領域を見た図である。図２に示すように、地下領域に埋設された管路５１Ｐは、開口部材５２Ｓを介して壁５３Ｗを貫通する。図３は管路５１Ｐの軸方向（Ｙ軸方向）から図２の構成を見た図である。図２と図３とにおいて、管路５１ＰはＺ軸方向に２本、Ｘ軸方向に２本の合計４本が並べられているが、管路５１Ｐの本数はこれに限られない。また、図２と図３とにおいて、開口部材５２Ｓの形状は直方体の形状であり、ＸＺ平面における断面図が矩形状であるが、開口部材５２Ｓの形状はこれに限られず、例えば円柱の形状であってもよい。
【0024】
本実施形態では、第１算出部１１１は以下の式により、第１の拘束力としての開口部材５２Ｓと管路５１Ｐとの間の拘束力Ｂｐを算出する。以下の式１において、Ｋｐは開口部材５２Ｓと管路５１Ｐとの接触面積の単位面積当たりの拘束力であり、図２においても示す。Ａｐは開口部材５２Ｓと管路５１Ｐとの接触面積である第１の接触面積を示す。ＮｐＨは管路５１Ｐの水平方向、すなわち図２又は図３のＸＹ平面に並んだ本数を示す。ＮｐＶは管路５１Ｐの鉛直方向、すなわち図２又は図３のＹＺ平面に並んだ本数を示す。Ｄｐは管路５１Ｐの外径を示す。Ｌｍは管路５１Ｐの軸方向に沿った開口部材５２Ｓの奥行きの寸法であり、図２においても示す。
【0025】
Ｂｐ＝Ｋｐ・Ａｐ＝Ｋｐ・ＮｐＨ・ＮｐＶ・π・Ｄｐ・Ｌｍ （式１）
【0026】
開口部材５２Ｓを通る管路５１Ｐの配列は図３に示すような矩形の配列に限られず、例えば図４Ａに示すような矩形ではない配列、図４Ｂに示すような円形の配列であってもよい。この場合、上記式１のＮｐＨとＮｐＶとの代わりに、任意の手法で取得した管路５１Ｐの本数を用いることで、図４Ａと図４Ｂとで示すような管路５１Ｐの配列についても拘束力Ｂｐを算出することができる。上記式１の右辺においては、ＮｐＨとＮｐＶとを乗じることで開口部材５２Ｓを通る管路５１Ｐの本数を算出しているが、これに限られず、管路５１Ｐの本数は任意の式で算出されてよい。管路５１Ｐの本数は、記憶部１２又は外部装置に予め格納されたデータベースを参照して読み出すことで取得されてもよい。当該データベースは開口部材５２Ｓの規格として、開口部材５２Ｓが通す管路の本数を示す情報を含むことができる。
【0027】
第１算出部１１１は、第１の接触面積Ａｐを示す第１接触面積情報を、記憶部１２又は外部装置に予め格納されたデータベースを参照して読み出すことで取得できる。当該データベースは管路５１Ｐの埋設工事時又は点検時に作成されたものであってもよい。第１算出部１１１は、開口部材５２Ｓと管路５１Ｐとの接触面積の単位面積当たりの拘束力Ｋｐを示す情報を取得する。当該情報の取得には任意の手法が採用されてよく、例えば第１算出部１１１は、以下で説明する実験１によって得られた値を蓄積するデータベースであって、記憶部１２又は外部装置に予め格納されたデータベースを参照して読み出すことで、当該情報を取得できる。
【0028】
第１算出部１１１は、上記式１の真ん中の辺に示す第１の接触面積Ａｐを取得できない場合に、上記式１の右辺に示す計算を行ってよい。
【0029】
第１算出部１１１は、上記の式１におけるその他の値、すなわち、管路５１Ｐの水平方向に並んだ本数ＮｐＨと、管路５１Ｐの鉛直方向に並んだ本数ＮｐＶと、管路５１Ｐの外径Ｄｐと、管路５１Ｐの軸方向に沿った開口部材５２Ｓの奥行きの寸法Ｌｍとを示す情報を、任意の手法によって取得できてよい。例えば、上述の第１の接触面積Ａｐと同様に、記憶部１２又は外部装置に予め格納されたデータベースを参照して読み出すことで取得できる。
【0030】
開口部材５２Ｓと管路５１Ｐとの接触面積の単位面積当たりの拘束力Ｋｐは実験によって得られた値であってよい。本実施形態において拘束力とは、地震が発生したときに、第１の地下構造、第２の地下構造、第３の地下構造、及び地盤のうちのいずれか１つが、他のもう１つの第１の地下構造、第２の地下構造、第３の地下構造、又は地盤の動作を拘束する力をいう。以下において、当該実験を実験１として説明する。
【0031】
＜実験１＞
図５を参照して、開口部材５２Ｓと管路５１Ｐとの接触面積の単位面積当たりの拘束力Ｋｐを算出する実験１の例を説明する。図５において、管路５１Ｔは、管路５１Ｐと同じ素材、直径及び厚みを有する実験供試体としての部分管路である。開口部材５２Ｔは開口部材５２Ｓと同じ素材からなる実験供試体としての部材である。管路５１Ｔが、開口部材５２Ｔに挟み込まれ、拘束力が作用させられている。実験では、白抜き矢印で示す荷重が管路５１Ｔにかけられる。実験の詳細については例えば以下の文献２に記載されているため、詳細な説明を省略する。
文献２：福元俊之、他１名「拘束応力下に於ける鋼・コンクリート接触面の摩擦・付着特性」、日本建築学会構造系論文集、第８２巻、第７３６号、ｐｐ．９４０－９４８、２０１７年
図５を参照して、開口部材５２Ｓと管路５１Ｐとの接触面積の単位面積当たりの拘束力Ｋｐを算出する実験１の例を説明する。図５において、管路５１Ｔは、管路５１Ｐと同じ素材、直径及び厚みを有する実験供試体としての部分管路である。開口部材５２Ｔは開口部材５２Ｓと同じ素材からなる実験供試体としての部材である。管路５１Ｔが、開口部材５２Ｔに挟み込まれ、拘束力が作用させられている。実験では、白抜き矢印で示す荷重が管路５１Ｔにかけられる。実験の詳細については例えば以下の文献２に記載されているため、詳細な説明を省略する。
文献２：福元俊之、他１名「拘束応力下に於ける鋼・コンクリート接触面の摩擦・付着特性」、日本建築学会構造系論文集、第８２巻、第７３６号、ｐｐ．９４０－９４８、２０１７年
【0032】
単位面積当たりの拘束力Ｋｐは、実験により測定された、管路５１Ｔにずれが生じた時点での最大荷重を管路５１Ｔと開口部材５２Ｔとの間の接触面積で除すことで求められる。図６は、実験により測定された変位と荷重との関係の例を表すグラフである。矢印では最大荷重を示す。また、上記の文献２によると、コンクリートと鋼材との間の付着力は側圧に比例する。よって実験では、開口部材５２Ｓと管路５１Ｐとの寸法、土被り等に基づいて、管路５１Ｐが実際に開口部材５２Ｓから受ける圧力と、図５に示す管路５１Ｔが開口部材５２Ｔから受ける圧力との比により、付着力が補正されてよい。
【0033】
このようにして得られた単位面積当たりの拘束力Ｋｐが、管路５１Ｔの素材、直径、厚み等の要素と開口部材５２Ｔの素材等の要素との組み合わせごとに、データベースに蓄積される。第１算出部１１１は、当該データベースを参照して読み出すことで第１の接触面積の単位面積当たりの拘束力Ｋｐを示す情報を取得できる。
【0034】
第１算出部１１１は、以下の式２により第１の拘束力を算出してもよい。式２は、式１には含まれていない、Ｋｇｐ、Ａｇｐ及びＬｇｐを含む。Ｋｇｐは管路５１Ｐと地盤との接触面積の単位面積当たりの拘束力を示し、Ａｇｐは管路５１Ｐ周面と地盤との接触面積を示し、Ｌｇｐは開口部材５２Ｓから地盤中に出た管路５１Ｐが、直接地盤と接触する部分の軸方向の所定の長さであり、図２においても示す。当該長さは自由に設定されてよい。
【0035】
Ｂｐ＝Ｋｐ・Ａｐ＋Ｋｇｐ・Ａｇｐ
＝Ｋｐ・ＮｐＨ・ＮｐＶ・π・Ｄｐ・Ｌｍ
＋Ｋｇｐ・ＮｐＨ・ＮｐＶ・π・Ｄｐ・Ｌｇｐ （式２）
＝Ｋｐ・ＮｐＨ・ＮｐＶ・π・Ｄｐ・Ｌｍ
＋Ｋｇｐ・ＮｐＨ・ＮｐＶ・π・Ｄｐ・Ｌｇｐ （式２）
【0036】
第１算出部１１１は、管路５１Ｐ周面と地盤との接触面積Ａｇｐと、開口部材５２Ｓから地盤中に出た管路５１Ｐが直接地盤と接触する部分の軸方向の長さＬｇｐとを示す情報を、任意の手法によって取得できてよい。例えば、上記第１の接触面積Ａｐと同様に、記憶部１２又は外部装置に予め格納されたデータベースを参照することで取得できる。
【0037】
管路５１Ｐと地盤との単位面積当たりの拘束力Ｋｇｐは実験によって得られた値であってよい。例えば第１算出部１１１は、以下で説明する実験３と同様の実験を管路５１Ｔについて行った結果を登録するデータベースを参照して読み出すことで、管路５１Ｐと地盤との単位面積当たりの拘束力Ｋｇｐを示す情報を取得してもよい。
【0038】
第１算出部１１１は、上記の式２のように地盤に接触する管路５１Ｐの表面積に、管路５１Ｐと地盤との単位面積当たりの拘束力Ｋｇｐを乗じた結果を地盤拘束力情報として取得できる。このように第１算出部１１１は、地下領域の地盤からの拘束力を示す地盤拘束力情報をさらに取得し、地盤拘束力情報に基づいて第１の拘束力を算出できる。
【0039】
第２算出部１１２は、第２の地下構造と第３の地下構造との間の接触面積である第２の接触面積を示す第２接触面積情報を取得し、第２接触面積情報に基づいて、第２の地下構造と第３の地下構造との間の拘束力を第２の拘束力として算出する。第２算出部１１２は、第２の接触面積の単位面積当たりの拘束力を示す情報を取得し、単位面積当たりの拘束力を第２の接触面積に乗じて第２の拘束力を算出する。
【0040】
本実施形態では、第２算出部１１２は、以下の式３により、第２の拘束力としての開口部材５２Ｓと壁５３Ｗとの間の拘束力Ｂｗを算出する。以下の式３において、Ｋｗは開口部材５２Ｓと壁５３Ｗとの接触面積の単位面積当たりの拘束力であり、図２においても示す。Ａｗは開口部材５２Ｓ壁５３Ｗとの接触面積である第２の接触面積を示す。Ｋｇは開口部材５２Ｓと地盤との接触面積の単位面積当たりの拘束力であり、図２においても示す。Ａｇは開口部材５２Ｓ周面と地盤との接触面積を示す。Ｌｗは壁５３Ｗの厚さであり、図２においても示す。Ｌｍは、上記式１と同様に、管路５１Ｐの軸方向に沿った開口部材５２Ｓの奥行きの寸法であり、図２においても示す。Ｗｏは開口部材５２Ｓの水平方向、すなわち図２又は図３のＸＹ平面における幅の寸法であり、図３においても示す。ｈｏは開口部材５２Ｓの鉛直方向、すなわち図２又は図３のＺＹ平面における高さの寸法であり、図３においても示す。
【0041】
Ｂｗ＝Ｋｗ・Ａｗ＋Ｋｇ・Ａｇ
＝｛Ｋｗ・Ｌｗ＋Ｋｇ（Ｌｍ－ＬＷ）｝・２（Ｗｏ＋ｈｏ） （式３）
＝｛Ｋｗ・Ｌｗ＋Ｋｇ（Ｌｍ－ＬＷ）｝・２（Ｗｏ＋ｈｏ） （式３）
【0042】
第２算出部１１２は、第２の接触面積Ａｗを示す第２接触面積情報を、記憶部１２又は外部装置に予め格納されたデータベースを参照して読み出すことで取得できる。当該データベースは開口部材５２Ｓの埋設工事時又は点検時に作成されたものであってもよい。第２算出部１１２はまた、開口部材５２Ｓと壁５３Ｗとの接触面積の単位面積当たりの拘束力Ｋｗと、開口部材５２Ｓと地盤との接触面積の単位面積当たりの拘束力Ｋｇとを示す情報を取得する。当該情報の取得には任意の手法が採用されてよく、例えば以下で説明する実験２及び実験３によって得られた値を蓄積するデータベースであって、記憶部１２又は外部装置に予め格納されたデータベースを参照して読み出すことで取得できる。
【0043】
第２算出部１１２は、上記式１の真ん中の辺に示す第２の接触面積Ａｗ及び開口部材５２Ｓ周面と地盤との接触面積Ａｇを取得できない場合に、上記式３の右辺に示すような計算を行ってよい。
【0044】
第２算出部１１２は、上記の式３におけるその他の値、すなわち、開口部材５２Ｓ周面と地盤との接触面積Ａｇと、壁５３Ｗの厚さＬｗと、管路５１Ｐの軸方向に沿った開口部材５２Ｓの奥行きの寸法Ｌｍと、開口部材５２Ｓの水平方向の幅の寸法Ｗｏと、開口部材５２Ｓの鉛直方向の高さの寸法ｈｏとを示す情報を、任意の手法によって取得できてよい。例えば、記憶部１２又は外部装置に予め格納されたデータベースを参照して読み出すことで取得できる。
【0045】
開口部材５２Ｓと壁５３Ｗとの接触面積の単位面積当たりの拘束力Ｋｗは、以下で説明する実験２によって得られた値であってよい。例えば第２算出部１１２は、以下で説明する実験２の結果を登録するデータベースを参照して読み出すことで、開口部材５２Ｓと壁５３Ｗとの接触面積の単位面積当たりの拘束力Ｋｗを示す情報を取得してもよい。
【0046】
＜実験２＞
図７を参照して、開口部材５２Ｓと壁５３Ｗとの接触面積の単位面積当たりの拘束力Ｋｗを得る実験２の例を説明する。図７の開口部材５２Ｔは開口部材５２Ｓと同じ素材からなる実験供試体としての部材である。壁５３Ｔは、壁５３Ｗと同じ素材から成る実験供試体としての部分壁である。開口部材５２Ｔが、壁５３Ｔに挟み込まれ、拘束力が作用させられている。実験では、白抜き矢印で示す荷重が開口部材５２Ｔにかけられる。
図７を参照して、開口部材５２Ｓと壁５３Ｗとの接触面積の単位面積当たりの拘束力Ｋｗを得る実験２の例を説明する。図７の開口部材５２Ｔは開口部材５２Ｓと同じ素材からなる実験供試体としての部材である。壁５３Ｔは、壁５３Ｗと同じ素材から成る実験供試体としての部分壁である。開口部材５２Ｔが、壁５３Ｔに挟み込まれ、拘束力が作用させられている。実験では、白抜き矢印で示す荷重が開口部材５２Ｔにかけられる。
【0047】
単位面積当たりの拘束力Ｋｗは、実験により測定された、開口部材５２Ｔにずれが生じた時点での最大荷重を壁５３Ｔと開口部材５２Ｔとの間の接触面積で除すことで求められる。また、上記実験１と同様に、開口部材５２Ｓと壁５３Ｗとの寸法、土被り等に基づいて、開口部材５２Ｓが実際に壁５３Ｗから受ける圧力と、図７に示す開口部材５２Ｔが壁５３Ｔから受ける圧力との比により、付着力が補正されてよい。
【0048】
このようにして得られた単位面積当たりの拘束力Ｋｗが、開口部材５２Ｔの素材等の要素と壁５３Ｔの素材等の要素との組み合わせごとに、データベースに蓄積される。第２算出部１１２は、当該データベースを参照して読み出すことで第２の接触面積の単位面積当たりの拘束力Ｋｗを示す情報を取得できる。
【0049】
開口部材５２Ｓと地盤との接触面積の単位面積当たりの拘束力Ｋｇは、以下で説明する実験３によって得られた値であってよい。例えば第２算出部１１２は、以下で説明する実験３の結果を登録するデータベースを参照して読み出すことで、開口部材５２Ｓと地盤との接触面積の単位面積当たりの拘束力Ｋｇを示す情報を取得してもよい。
【0050】
＜実験３＞
図８を参照して、開口部材５２Ｓと地盤との接触面積の単位面積当たりの拘束力Ｋｇを得る実験３の例を説明する。図８において、開口部材５２Ｔは開口部材５２Ｓと同じ素材からなる実験供試体としての部材である。図８を参照すると、土槽に開口部材５２Ｓの周囲の地盤と同様の地盤が埋め込まれており、開口部材５２Ｔが土槽の側面から挿入され、地盤からの拘束力が作用させられている。実験では、白抜き矢印で示す荷重が開口部材５２Ｔにかけられる。
図８を参照して、開口部材５２Ｓと地盤との接触面積の単位面積当たりの拘束力Ｋｇを得る実験３の例を説明する。図８において、開口部材５２Ｔは開口部材５２Ｓと同じ素材からなる実験供試体としての部材である。図８を参照すると、土槽に開口部材５２Ｓの周囲の地盤と同様の地盤が埋め込まれており、開口部材５２Ｔが土槽の側面から挿入され、地盤からの拘束力が作用させられている。実験では、白抜き矢印で示す荷重が開口部材５２Ｔにかけられる。
【0051】
単位面積当たりの拘束力Ｋｇは、実験により測定された、開口部材５２Ｔにずれが生じた時点での最大荷重を地盤と開口部材５２Ｔとの間の接触面積で除すことで求められる。
【0052】
このようにして得られた開口部材５２Ｓと地盤との接触面積の単位面積当たりの拘束力Ｋｇが、開口部材５２Ｔの素材等の要素と地盤の種類等の要素との組み合わせごとに、データベースに蓄積される。第２算出部１１２は、当該データベースを参照して読み出すことで単位面積当たりの拘束力Ｋｇを示す情報を取得できる。
【0053】
第２算出部１１２は、上記の式３のように地盤に接触する開口部材５２Ｓの表面積に、それぞれ接触する開口部材５２Ｓと地盤との単位面積当たりの拘束力を乗じた結果を地盤拘束力情報として取得できる。このように第２算出部１１２は、地下領域の地盤からの拘束力を示す地盤拘束力情報をさらに取得し、地盤拘束力情報に基づいて第２の拘束力を算出できる。
【0054】
第１算出部１１１及び第２算出部１１２は、第１の地下構造、第２の地下構造、及び第３の地下構造のそれぞれについて、材質の情報を示す材質情報を取得し、当該材質情報を第１の拘束力又は第２拘束力の算出に用いてもよい。第１算出部１１１及び第２算出部１１２は、材質情報が示す材質ごとに予め設定された任意の係数を上記の式１、式２又は式３において用いて、第１の拘束力又は第２拘束力を算出できる。当該係数は、第１の地下構造の材質と第２の地下構造との材質の組み合わせ、又は第２の地下構造の材質と第３の地下構造との材質の組み合わせに応じて予め決定されてよい。
【0055】
例えば管路５１Ｐについて、材質情報として、鋼管、ビニル管等の管路の種類が含まれてよい。開口部材５２Ｓ又は壁５３Ｗについては、材質情報として、無筋コンクリート、モルタル、レンガ、コンクリートブロック等の種類が含まれてよい。これにより、地下構造の材質に応じてより精度よく拘束力を算出することができる。
【0056】
第１算出部１１１及び第２算出部１１２は、第１の地下構造、第２の地下構造、及び第３の地下構造の周囲の地盤の特性に関する地盤情報を取得し、当該地盤情報を第１の拘束力又は第２拘束力の算出に用いてよい。第１算出部１１１及び第２算出部１１２は、地盤情報が示す地盤の特性ごとに予め設定された任意の係数を上記の式１、式２又は式３において用いて、第１の拘束力又は第２拘束力を算出できる。地盤の特性とは例えば、岩盤層、砂層、粘土層等の地盤の種類、及び水分含有率等を含む。これにより、地盤の特性に応じてより精度よく拘束力を算出することができる。
【0057】
第１算出部１１１と第２算出部１１２とのそれぞれは、算出した第１の拘束力と第２の拘束力とを弱点決定部１１３に出力する。
【0058】
弱点決定部１１３は、第１の拘束力と第２の拘束力とを比較することにより、地下領域における弱点部を決定する。具体的には、弱点決定部１１３は、第１の拘束力Ｂｐが第２の拘束力Ｂｗより大きい場合は、弱点部を開口部材５２Ｓと壁５３Ｗとの境界であると決定する。弱点決定部１１３は、第２の拘束力Ｂｗが第１の拘束力Ｂｐより大きい場合は、弱点部を開口部材５２Ｓと管路５１Ｐとの境界であると決定する。このように弱点決定部１１３は、第１の地下構造及び第３の地下構造のうち、第２の地下構造に対する拘束力が弱い方との境界部を弱点部であると決定する。弱点決定部１１３は、決定した弱点部をチャート作成部１１４に出力する。
【0059】
チャート作成部１１４は、第１算出部１１１及び第２算出部１１２が取得した第１の地下構造及び第２の地下構造の寸法と、弱点決定部１１３が決定した弱点部とを対応付けるチャートを作成する。図９は、チャート作成部１１４が作成するチャートの例を示す。図９のチャートにおいて、開口部材寸法とは開口部材５２Ｓの幅、高さ、又は管路５１Ｐを挿入させる開口の数、当該開口の直径等の寸法を含む。これに限られず、開口部材寸法とはこれらの寸法を２つ以上組み合わせた合計の値であってもよい。管路本数とは、開口部材５２Ｓを貫通する管路５１Ｐの本数であり、図３の例では４本である。開口部材寸法と管路本数とは、上述の第１算出部１１１と第２算出部１１２とが用いた式１から式３において用いられた値を含んでよい。
【0060】
一般的に開口部材寸法の値が大きい程、開口部材５２Ｓと壁５３Ｗとの間の第１の接触面積が大きくなり、同時に開口部材５２Ｓを貫通可能な管路本数が増える。管路本数の値が大きい程、開口部材５２Ｓと当該開口部材５２Ｓを貫通する管路５１Ｐとの間の第２の接触面積が大きくなる。
【0061】
図９のチャートのＦの領域は、開口部材寸法の値が中央値付近の値から最大値までであり、管路５１Ｐの本数が中央値に近い値から最多の本数に近い値までの場合の、弱点決定部１１３が決定した弱点部を示す。Ｇの領域は、開口部材寸法の値が最小値から最大値までであり、管路５１Ｐの本数が最少の本数から最多の本数に近い値までの場合の、弱点決定部１１３が決定した弱点部を示す。図９のＥの領域は、開口部材寸法の値が中央値より小さく、管路５１Ｐの本数が最少の本数に近い値から最多の本数までの場合であるが、この場合は管路５１Ｐが開口部材５２Ｓの寸法に合わず、開口部材５２Ｓに管路５１Ｐが収まらない組み合わせであるため、弱点決定部１１３による決定の結果が考慮されない領域である。このようにチャート作成部１１４は、規格化された管路５１Ｐ及び開口部材５２Ｓの寸法に合わせてチャートを作成できる。
【0062】
本実施形態では、領域Ｆでは、弱点決定部１１３によって、開口部材５２Ｓと壁５３Ｗとの間の第２の拘束力Ｂｗが開口部材５２Ｓと管路５１Ｐとの間の第１の拘束力Ｂｐよりも小さく、開口部材５２Ｓと壁５３Ｗとの間の境界が弱点部であると決定されている。領域Ｇでは、弱点決定部１１３によって、開口部材５２Ｓと管路５１Ｐとの間の第１の拘束力Ｂｐが開口部材５２Ｓと壁５３Ｗとの間の第２の拘束力Ｂｗよりも小さく、開口部材５２Ｓと管路５１Ｐとの間の境界が弱点部であると決定されている。
【0063】
チャート作成部１１４は、出力部２５を介してユーザに対し当該チャートを表示できる。ユーザは、開口部材５２Ｓの寸法と管路５１Ｐとの本数を把握していれば、当該チャートを見て弱点部をすぐに判断できる。例えばユーザは図９のチャートを見て、管路５１Ｐの本数と開口部材５２Ｓの寸法とに対応する点が領域Ｆに入る場合は、弱点部は開口部材５２Ｓと壁５３Ｗとの境界であるとすぐにわかる。この場合ユーザは、壁５３Ｗの厚さを増やす補強を、壁５３Ｗを有する構造物の内部から行う対策をとること、開口部材５２Ｓの地震発生時の変位を抑制する部材を開口部材５２Ｓに追加する対策をとること、両方の対策をとること等を検討できる。一方、管路５１Ｐの本数と開口部材５２Ｓの寸法とに対応する点が領域Ｇに入る場合は、弱点部は開口部材５２Ｓと管路５１Ｐとの境界であるとすぐにわかる。よって、ユーザは壁５３Ｗ付近の管路５１Ｐに管軸方向の変位を吸収する伸縮機能を有する継手を設置して外力を低減する対策をとること等を検討できる。
【0064】
チャートは図９のような形式に限られず、第１の地下構造又は第２の地下構造の一方の寸法を固定して、他方の地下構造の寸法と、弱点部とを一覧的に表示される形式の情報であってもよい。
【0065】
＜プログラム＞
上述した弱点部決定装置１０として機能させるために、プログラム命令を実行可能なコンピュータを用いることも可能である。ここで、コンピュータは、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、ワークステーション、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、電子ノートパッドなどであってもよい。プログラム命令は、必要なタスクを実行するためのプログラムコード、コードセグメントなどであってもよい。
上述した弱点部決定装置１０として機能させるために、プログラム命令を実行可能なコンピュータを用いることも可能である。ここで、コンピュータは、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、ワークステーション、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、電子ノートパッドなどであってもよい。プログラム命令は、必要なタスクを実行するためのプログラムコード、コードセグメントなどであってもよい。
【0066】
コンピュータは、プロセッサと、記憶部と、入力部と、出力部と、通信インタフェースとを備える。プロセッサは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＳｏＣ（System on a Chip）等であり、同種又は異種の複数のプロセッサにより構成されてもよい。プロセッサは、記憶部からプログラムを読み出して実行することで、上記各構成の制御及び各種の演算処理を行う。なお、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェアで実現することとしてもよい。入力部は、ユーザの入力操作を受け付けてユーザの操作に基づく情報を取得する入力インタフェースであり、ポインティングデバイス、キーボード、マウスなどである。出力部は、情報を出力する出力インタフェースであり、ディスプレイ、スピーカなどである。通信インタフェースは、外部の装置と通信するためのインタフェースである。
【0067】
プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。このような記録媒体を用いれば、プログラムをコンピュータにインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録された記録媒体は、非一過性（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＵＳＢメモリなどであってもよい。また、このプログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。
【0068】
【0069】
図１０ＡのステップＳ１において、弱点部決定装置１０の第１算出部１１１は、第１の地下構造と第２の地下構造との間の接触面積である第１の接触面積を示す第１接触面積情報を取得する。第１接触面積情報の取得には任意の手法が採用されてよい。第１算出部１１１は、上記式１又は式２の右辺で示すように、管路５１Ｐと開口部材５２Ｓとの接触面積を計算して算出した値を第１接触面積情報として取得してもよい。
【0070】
ステップＳ２において、第１算出部１１１は、第１の接触面積の単位面積当たりの拘束力Ｋｐを示す情報を取得する。当該情報の取得には任意の手法が採用されてよい。例えば第１算出部１１１は、上記実験１の結果を蓄積したデータベースを参照して読み出すことで当該情報を取得できる。
【0071】
ステップＳ３において、第１算出部１１１は、地下領域の地盤からの拘束力を示す地盤拘束力情報を取得する。本実施形態では、第１算出部１１１は、式２に示すように、地盤に接触する管路５１Ｐの表面積に、管路５１Ｐと地盤との単位面積当たりの拘束力を乗じた結果を地盤拘束力情報として取得する。
【0072】
ステップＳ４において、第２算出部１１２は、第２の地下構造と第３の地下構造との間の接触面積である第２の接触面積を示す第２接触面積情報を取得する。第２接触面積情報の取得には任意の手法が採用されてよい。第２算出部１１２は、上記式３の右辺で示すように、開口部材５２Ｓと壁５３Ｗとの接触面積を計算して算出した値を第２接触面積情報として取得してもよい。
【0073】
ステップＳ５において、第２算出部１１２は、第２の接触面積の単位面積当たりの拘束力を示す情報を取得する。当該情報の取得には任意の手法が採用されてよい。例えば第２算出部１１２は、上記実験２の結果を蓄積したデータベースを参照して読み出すことで当該情報を取得できる。
【0074】
ステップＳ６において、第１算出部１１１は、地下領域の地盤からの拘束力を示す地盤拘束力情報を取得する。本実施形態では、第２算出部１１２は、式３に示すように、地盤に接触する開口部材５２Ｓの表面積に、開口部材５２Ｓと地盤との単位面積当たりの拘束力を乗じた結果を地盤拘束力情報として取得する。例えば第２算出部１１２は、上記実験３の結果を蓄積したデータベースを参照して読み出すことで地盤拘束力情報を取得できる。
【0075】
ステップＳ７において、第１算出部１１１及び第２算出部１１２は、第１の地下構造、第２の地下構造、及び第３の地下構造のそれぞれについて、材質の情報を示す材質情報を取得する。
【0076】
ステップＳ８において、第１算出部１１１及び第２算出部１１２は、第１の地下構造、第２の地下構造、及び第３の地下構造の周囲の地盤の特性に関する地盤情報を取得する。
【0077】
ステップＳ９において、第１算出部１１１は、ステップＳ１から３、ステップＳ７及びステップＳ８で取得した各種情報に基づいて、上記式１又は２により第１の拘束力を算出する。第１算出部１１１は、ステップＳ７で取得した材質情報が示す第１の地下構造及び第２の地下構造の材質と、ステップＳ８で取得した地盤情報が示す地盤の特性とに応じて任意の係数を上記式１又は２に用いて、第１の拘束力を算出できる。第１算出部１１１は、算出した第１の拘束力を弱点決定部１１３に出力する。
【0078】
ステップＳ１０において、第２算出部１１２は、ステップＳ４から８で取得した各種情報に基づいて、上記式３により第２の拘束力を算出する。第２算出部１１２は、ステップＳ７で取得した材質情報が示す第２の地下構造及び第３の地下構造の材質と、ステップＳ８で取得した地盤情報が示す地盤の特性とに応じて任意の係数を上記式３に用いて、第２の拘束力を算出できる。第２算出部１１２は、算出した第２の拘束力を弱点決定部１１３に出力する。
【0079】
ステップＳ１１において、弱点決定部１１３は、第１の拘束力と第２の拘束力とを比較することにより、地下領域における弱点部を決定する。弱点決定部１１３は、決定した弱点部をチャート作成部１１４に出力する。
【0080】
ステップＳ１２において、チャート作成部１１４は、第１算出部１１１及び第２算出部１１２が取得した第１の地下構造及び第２の地下構造の寸法と、弱点決定部１１３が決定した弱点部とを対応付けるチャートを作成する。チャート作成部１１４は、ユーザの要求に応じて作成したチャートを、出力部２５を介して表示できる。その後、弱点部決定装置１０の動作は終了する。
【0081】
上述の通り、本実施形態の弱点部決定装置１０は、第１の地下構造、第２の地下構造、及び第３の地下構造を含む地下領域における弱点部を決定する装置である。弱点部決定装置１０は、第１の地下構造と第２の地下構造との間の接触面積である第１の接触面積を示す第１接触面積情報を取得し、第１接触面積情報に基づいて、第１の地下構造と前記第２の地下構造との間の拘束力を第１の拘束力として算出する第１算出部１１１と、第２の地下構造と第３の地下構造との間の接触面積である第２の接触面積を示す第２接触面積情報を取得し、第２接触面積情報に基づいて、第２の地下構造と第３の地下構造との間の拘束力を第２の拘束力として算出する第２算出部１１２と、第１の拘束力と第２の拘束力とを比較することにより、地下領域における弱点部を決定する弱点決定部１１３とを備える。
【0082】
本実施形態によれば、互いに接触する第１の地下構造と第２の地下構造との間の拘束力、及び第２の地下構造と第３の地下構造との間の拘束力について比較し、地震の際に被害が発生することが想定される箇所を弱点部として決定できる。実際に地下空間に人が入って行う点検を要せずに、地震時への対策が必要な箇所を特定でき、コスト低減につながる。よって、地下構造の弱点部を特定する手法を改善する技術を提供できる。
【0083】
上述の通り、本実施形態の弱点部決定装置１０において、第１算出部１１１は、第１の接触面積の単位面積当たりの拘束力を示す情報を取得し、単位面積当たりの拘束力を第１の接触面積に乗じて第１の拘束力を算出し、第２算出部１１２は、第２の接触面積の単位面積当たりの拘束力を示す情報を取得し、単位面積当たりの拘束力を第２の接触面積に乗じて第２の拘束力を算出する。
【0084】
本実施形態によれば、単位面積当たりの拘束力の値を用いて拘束力を算出し、当該算出した値を比較することで、第２の地下構造が接触する第１の地下構造又は第３の地下構造のどちらがより拘束力が弱いかを精度よく決定することができる。よって、地下構造の弱点部を特定する手法を改善する技術を提供できる。
【0085】
上述の通り、本実施形態の弱点部決定装置１０において、第１算出部１１１又は第２算出部１１２は、地下領域の地盤からの拘束力を示す地盤拘束力情報をさらに取得し、地盤拘束力情報に基づいて第１の拘束力又は第２の拘束力を算出する。
【0086】
本実施形態によれば、地下構造の周囲の地盤からの拘束力をさらに加味することで、第２の地下構造が接触する第１の地下構造又は第３の地下構造のどちらがより拘束力が弱いかを精度よく決定することができる。よって、地下構造の弱点部を特定する手法を改善する技術を提供できる。
【0087】
上述の通り、本実施形態の弱点部決定装置１０は、第１算出部１１１及び第２算出部１１２が取得した第１の地下構造及び第２の地下構造の寸法と、弱点決定部１１３が決定した弱点部とを対応付けるチャートを作成するチャート作成部１１４をさらに備える。
【0088】
本実施形態によれば、第１の地下構造及び第２の地下構造の寸法から弱点部を一覧的に確認可能なチャートを作成できる。寸法が予めわかっている規格化された地下構造については、ユーザによる弱点部の把握が容易となる。よって、地下構造の弱点部を特定する手法を改善する技術を提供できる。
【0089】
上述の通り、本実施形態の弱点部決定装置１０において、第１の地下構造は、管路５１Ｐであり、第３の地下構造は、壁５３Ｗであり、第２の地下構造は、管路５１Ｐを壁５３Ｗに通すために壁５３Ｗに空いた開口部を埋める部材である。
【0090】
本実施形態によれば、マンホールに接続される管路５１Ｐと開口部材５２Ｓ、及び壁５３Ｗと開口部材５２Ｓとについてそれぞれ拘束力を求め、比較することで地震時の弱点部が開口部材５２Ｓの管路５１Ｐ側と壁５３Ｗ側とのどちらにあるかを特定できる。地下に複数存在するこれらの部位について容易に弱点部を特定し、メンテナンスの計画が立てやすくなる。よって、地下構造の弱点部を特定する手法を改善する技術を提供できる。
【0091】
本発明を諸図面や実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本発明に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
【符号の説明】
【0092】
１０ 弱点部決定装置
１１ 制御部
１２ 記憶部
１３ 通信部
１４ 入力部
１５ 出力部
５１Ｐ 管路
５２Ｓ 開口部材
５３Ｗ 壁
１１１ 第１算出部
１１２ 第２算出部
１１３ 弱点決定部
１１４ チャート作成部
１１ 制御部
１２ 記憶部
１３ 通信部
１４ 入力部
１５ 出力部
５１Ｐ 管路
５２Ｓ 開口部材
５３Ｗ 壁
１１１ 第１算出部
１１２ 第２算出部
１１３ 弱点決定部
１１４ チャート作成部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】