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[カテゴリー] プラント設計


架台 設計制作工事



ダクト設計制作工事





架台




架台 設計

架台(がだい)の名称で呼ばれる構造物の種類は多種にわたりますが、


ここでは特に、エンジニアリングとしての位置付けとして、


その上に乗る対象物が機械類などであってもエアコンであっても、物理的な力学等に変わりがなく


用途として呼び名が違うだけですので、これ以降の記述においても、共通の概念として


設計面も含めたプラント技術者が解説いたします。


一般に最も多い構造は鋼材を切って溶接やねじ取りで組み合わされた、


いわゆる鉄骨やぐらの構造をしています。


軽量なものを乗せるアングルを組み合わせたものから、建築構造基準がもとになる


大型のH形鋼などが構造体となる大規模な架台まで様々です。


さらに、用途としての区別で形などが必然的にできてきますので、


その架台(機械類)の場所、他の設備とのつながり、屋内か屋外かなど、


前もって起きる条件にほかなりません、またその選定には、


設計、金属加工、工事 電気など多彩な分野の知識が要求されます、


架台を作る、用意するには、 順番として、上に乗せるものの重量から、架台 設計でもある


架台 荷重計算より架台 強度計算から架台 脚の構造、架台 階段や架台 基礎までの


根拠立てた説明のできる理由に基ずくことが必要となります。


次章からは、それらを体系的に整理しながら技術面も併せて解説をしていきます。



架台 設計




架台 設計の概要とその中身について、日ごろ分野の違う職業、生活などをしていて


あまり触れることがない人もお読みいただいている場合は特に興味をお持ちかも知れませんので


なるべく解りやすい解説を心掛けていきます、


端的に、設計図とは設計者の思想や意図を自分以外の人に伝える手段であります。


技術分野ではない知り合いからは、「どうして真白い紙にものを書いていけるのか理解しがたい」


とよく聞きます、しかし実はどんな世界でも実際に携われば手順、セオリーといもので成り立っています、


この場合、その順番として、上に乗せるものの重量や架台上の位置関係などにより、必要な構造部材の架台 剛性


を決めます、それには、架台 脚(架台の柱とも言います)の高さ、いわゆる架台そのものの高さ形状と


柱と柱の距離をスパンと呼びますがまずこの距離が大きく関係してきます、「スパンを〇.〇メートル飛ばす」


などと言います。この要素が決まるのには、一つに、架台の上に乗る機械、装置、製缶もの、タンクなどが


それ単体ではなく、周辺の機械、装置とどのように繋がっているかで、その取り合いにより、実際は架台の大きさ、高さなどが


決まるものです。


もう一つは、架台の上に乗る装置の据え付け、組み立て、メンテナンスなどの作業をするためのいわゆる作業床を考慮に入れて


架台の大きさが決まる要素であります、架台上の床材には、もっぱら縞鋼板、別名チェッカープレートが使われます、


板厚は,屋内であれば呼び3.2mm、4.5mm、屋外であれば6mmがよく使われます、ただ通るだけなのか機材を持ち込むかなどで


床の板厚が変化します、そしてもうひとつは床面1平方メートル当たり300kg(例)というような荷重条件が仕様として指定される


架台 設計

場合など、様々な条件が付随します、架台が高くなれば、そこへ上るための階段を付けます、この場合も仕様として


階段の有効幅、高さによって踊り場の有無とその設置高さ基準ピッチなどに制約があります、階段、手すりの材料には、


会社ごとにいろいろ種類がありますが安全基準は共通です。


架台の構成要素はざっと、柱、梁材、根太、ブレース、スチフナ、ガセットプレート、リブ(目板)ボルトナット(高力ボルト、


別名ハイテンションボルトが多く使われます)、アンカーボルトなどで構成されます、これらの種類も多種多様なものが


その都度採用されます、


実際の鋼材の大きさ等を決めるのには、建築構造基準をもとに架台 設計 基準などが仕様として掲げられ


架台 構造計算がその根拠となります、


算定の要素としては屋内外共通、地震荷重(耐震設計)屋外では風力、積雪などが重要です.



計画とその要点




架台の使い方と役割につて、機械、製缶ものが単体でその位置に存在する場合と

その機械がラインとして他装置と前後して存在している場合とでは


その条件が異なってきます。


後者の架台は特に、高さ関係、縦横寸法、、機械の位置、配置計画に多大な影響を与えますので


その架台のみではない考慮が必要になってきます、


更に、メンテナンス、動線(人が能率的に動ける道筋)


架台のあるFL面での動線、配管ルート、ケーブル、重機のムーブワーク、搬入等々


その先の関係も条件化して計画する必要があります。


    

構造材としての特徴






第一には接合金物(ガセットプレート)の付け方がの優劣があります。


一般的な優劣を下記に記します、


H形鋼:ガセット構造、剛接合が明確、


半面強軸弱軸が存在し自重が重い


角パイプ:4面にわたりガセットの寸法が均一で


一応自重軽量化できる


そのままガセットを接合せずスチフナと別プレートが必須


鋼材同士のつなぎが複雑構造かつ接合部の強度を確保するための考慮がいるうえに


溶接のための肉厚が必要、


以上により、採用にはケースバイケースの優劣を踏まえたうえでの判断能力、知識が必要です。



架台 製作




架台 製作

架台 製作についてその概要を解説します、架台 製作の現場に至ってはすでに組立図、詳細図にて


鋼材の指定も済ませていますので、鋼材の剛性等はあるものの、それ以降では、なんといっても


その剛性を維持させるための重要な要素が、溶接技術と必要な知識で結果的に架台全体の強度を左右します、


設計にもどりますが、決して無理な設計をしていない、加工に支障をきたさないという条件があります。


さらに、よく言われる2次加工はさけるべきで、これは、架台にとどまらず、プラント全体の工程、コストなどに


少なからず、影響します、架台の鋼材選定については設置場所の状況が関係してきます、


架台の足元にコンクリート基礎を盛ることより、そもそも床スラブ、地中梁、地盤の強度などが重要な原因です。


また、架台 製作に求められるもう一つの条件が、組み立て精度です、架台の縦横直角度、平面精度など、実際に


機械や装置とは現場で初めて合流するなど結構多いパターンですので、上に機械装置が据えついての結果になります。


工場では架台本体については、上記の精度を調整するために、


各部材を相互にあてがいながら加工する組付け製作が行われています。



架台構造と搬出搬入組立の関係



高さ、縦横サイズが決まったあとのその構造設計について


柱材、梁材、ブレース、架台上の床板(縞鋼板が一般的)などをまず


暫定的に組みます、暫定的ですが実は何回もやり直しをしないのが常で


そこには、それなりの経験値を必要とします。


基礎、スラブのローディング(受け持ち荷重)を考慮して


柱材はH形鋼なのか角パイプにするのかなど


荷重剛性(自重もこの時に算出します)耐震強度等、屋外であれば積雪、風荷重などを考慮します。


構造計算により算定をする場合はその荷重データが必要ですので、


次に、各々の接合について、


ここで重要となるのが、トラック、トレーラにより積み込める大きさが決まってきますので


架台の大きさ規模によっては、分割構造にしなければなりません、





この時の留意点として、ピン接合にするか、剛接合にするかを決めます、


鋼材の定尺長さ、分割位置などの優先順位なるものをくみたて、


更に、それには現場での組立方法も考慮します、





このあたりになると、初心者と熟練者の差が大きくなりますし


見落とすことさえ起こります、あとで現場工程にまで影響することとなりますので


注意が欠かせません、


接合方法とその種類



ピン接合:鋼材から直接ガセットを出して梁とボルト接合を行う、


梁スパンが短い、小規模な構造以外は機械架台としては推奨しません。


(建築のラーメンのように骨組みが複雑な場合は別途の考慮がなされている) 


上記についての大小の判断は構造計算時に「ピン接合」「剛接合」の条件を両方入力して


算定判断をするのが一般的な手順となっています。





鋼接合:鋼材から同じ鋼材を所定の長さ分出して、ガセットを左右両側、上下双方からあてがい


梁とボルト接合を行う、


骨組みの全体強度を高める、あくまでも両端の範囲にとどまらせ、スパン中央では


行わない。うでの長さは計算結果によりベスト長さを算定する。


機械架台の設計も建築構造基準に適合させるのが、信頼される機械設計技師としてもっとも一般的です。


基礎と固定方法




機械架台の構造が固まっただけでは、架台としての機能、安全性は確保されません


架台という構造物を生かすも殺すもその床、基礎部の固定部が肝となります。




固定強度が確保されている場合でもその構造形状は多岐にわたります、


基礎プレートに後打ちアンカー(オールアンカー、ケミカルアンカー等)


と建築躯体から基礎内に最初からアンカーボルトを埋め込むタイプのもの、


アンカーボルトの位置決めが出来る箱抜き方式に分かれます、


どちらも工事上優劣がありますので、適宜の採用がなされています。


後は、最終的な高さ調整の方法としてグラウトと呼ばれるモルタル(速乾性のものが一般的)


を高さ方向に充填させる方法で、高さは最も一般的に30mmとされています。


前段階としてジャッキボルト方式で調節する方法もとられますが、それでも最後の仕上げはモルタル


を充填します。