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【プラント設計の基礎】アンカーボルトの強度計算について

2020年3月19日

プラントを設置すると必ずと言っていいほど巨大なタンクなどを設置します。時には総重量が数十トンになる場合もあります。

この際に問題になるのが、基礎の強さなどももちろんそうですが、基礎とタンクを固定するアンカーボルトについて

  • 配置
  • 材質
  • 埋め込み長さ
  • 直径

などを考慮する必要があります。

特に日本は地震の多い国なので、設置したはいいけど自信が来て倒壊した、しかも自分が担当したところだけ・・・なんていうのは最悪です。

その為、少しでも計算を楽にするために私が実務で使用している計算シートを公開します。もちろん無料ですけど、無料ですので計算結果に不備があったり、そのせいで何か問題が起こっても全て自己責任で使用願います。

anchor_bolt_strength ←クリックでダウンロード

また、アンカーボルトの強度計算をする上でいくつかの注意点を記載していきますので、設計の際は是非参考にしてください。

耐震クラス

耐震クラスについては、私自身もいろいろ調べたのですがどうも法的には「耐震クラスはB以上であればよい」となっているそうで、後は設計者の考えが反映されます。

ただし、防振装置を使用した際は耐震クラスはSかAを使用すべきです。

私は基本的に耐震クラスは常にAとしていました。人によってはBでいいという人もいますが・・・やはり安全には気を使いたいですからね。

地域係数

地域係数は基本的には1とすることをおすすめします。地域によっては0.9でもいいですが・・・正直にいうと資料見るのが面倒なだけです(笑)。

重量

重量は意外と見落としがちなのですが、基本的には内容物が満杯になった際の重量としておきましょう。

特に水槽などの場合は、80%などにせずに必ず100%充填の場合の重量としましょう。

例えば地震が来て何か異常が起こり、タンクの容量が100%になったとします。

そのあとに余震が来たら、タンクのアンカーボルトにかかる負荷は非常に大きなものになります。

その為、アンカーボルトが太くなったり、埋め込み長さが長くなったりしてもいいので、重量はかならず内容物100%で計算しましょう。

重心高さ

これもなかなか難しい・・・というか考え方が人それぞれなところで、今は3D-CADで正確な重心位置が簡単に出せます。

ですのでその位置で計算すればよいのですが、なぜか人によってはそれよりも高い位置で計算することがあります。

もちろんそのほうが安全ですけど・・・。

客先に提出する際は注意!

客先に提出する際は特に注意しましょう。特に2011年の東日本大震災以降は、独自の設計基準を決めている会社もあります。

私の場合は一度

  • 重心位置は機器の製作図上の最上部とする。

といわれたことがあり、アンカーボルトの埋め込み長さ、直径とも見直しする必要が発生した時もありました。

また、別の会社では

  • 機器重量は計算上の重量×1.1

という所もありました。

どちらも過剰設計といえば過剰設計ですが、客先の設計基準は必ず順守するようにしましょう。

据え付けてから実は基準を満たしていなかった・・・というのは最悪ですからね。

アンカーボルトの強度計算:まとめ

アンカーボルトは一度設置すれば、再施工や修正はほぼ不可能となるので、埋め込み長さや直径は慎重に決定する必要があります。

また、客先で設計基準があればそれに従う必要もあります。

しかし、安全にかかわる非常に重要なところですので、正確な設計を心がけましょう。
 

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