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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:荷重分散板)

荷重分散板の適切な大きさとは?

2023/10/18 23:33

このQ&Aのポイント
  • 耐荷重400kg/m2の床に2.4mx1.1m、600kgの装置を設置する際に、6個の荷重分散板を使用する予定です。
  • 荷重分散板は150mmx150mm、t=3mm、SUS製のものを使用するのですが、客先から荷重分散板の大きさの根拠について問い合わせがありました。
  • 装置面積当りの荷重は約227kg/m2であり、耐荷重としては問題ないと考えていますが、荷重分散板の適切な大きさについて一般的な考え方を教えてください。
※ 以下は、質問の原文です

荷重分散板

2012/06/30 12:04

耐荷重400kg/m2の床に2.4mx1.1m、600kgの装置を設置します。
装置のアジャスタが6箇所あるので、6個の荷重分散板を付けます。
荷重分散板は150mmx150mm、t=3mm、SUS製のものを使用するつもりですが、客先より、荷重分散板の大きさの根拠の問合せが有りました。
装置面積当りの荷重は約227kg/m2になるので耐荷重的には問題ないと思うのですが、荷重分散板の大きさはこれまで適当に決めていましたので、困っています。これは床材料などの強度によるものと思いますが、一般的な考え方などをご教授願いたいと思います。

質問者が選んだベストアンサー

ベストアンサー
2012/06/30 14:52
回答No.2

耐荷重400kg/m2は、柱-柱間の1スパンを平均した場合に適用できる値で
あって、150mm×150mmのような小さな面積に適用することは適切ではない
ように思います。

このような小さな面積の場合は、床材の沈み込みをどの程度許すかで、
単位面積あたりの荷重を決めることが本質的な考え方と思います。

しかしながら現状は、客先に理解してもらうことが第一に求められること
ですから、400kg/m2>>227kg/m2 を根拠に計算書を提出すればよいと
思います。お客様が望んでいるのは、何か問題が生じたときに、貴社が
責任をとることを表明することであって、技術的な本質を追究すること
ではないと思います。


600kgの装置を6本のアジャスタで支えるということは、1本あたり100kg
です。体重100kgの人間が歩く場合、片足に100kgの荷重がかかります。
従って、靴の面積ほどの板を設ければ、一般的な床であれば問題なさそう
に思います。

大騒ぎする問題ではないと思いますが、如何でしょうか。

仮に、クッションフロア上に設備を設置するとした場合、φ50mmの接地面積
で200kg程度の支持力があるようです。実際には、もっと硬い床に設置する
でしょうから、この値が最悪値と想定して良さそうに思います。

数字を代入して 1 m2あたりの値を計算すると、102000kg/m2程度です。
お問い合わせの条件(100kg/0.15m2=4444kg/m2)は。この値よりも十分に
低い値です。

  http://www.diy-shop.jp/second/oafloor02.html

  マクロにみたとき、400kg/m2>227kg/m2 
  ミクロにみたとき、4444kg/m2>102000kg/m2

このような計算書を提出すれば、納得して貰えるように思います。

ケアレスミスをしていたので、訂正させて下さい。

  マクロにみたとき、400kg/m2>227kg/m2 
  ミクロにみたとき、102000kg/m2>4444kg/m2

素人が屁理屈を捏ねるとろくなことはないのですが・・・・、
計算に頼るとしたら、回答(6)さんと同じように、
円板の最大応力(σ max)と最大たわみ(ω max)を使えば良さそうです。

次のような計算サイトがあります。
http://ebw.eng-book.com/heishin/vfs/calculation/DiskMaximumStressAndDeflection/

◆荷重の扱いについて
円板の場合、中心集中荷重を選択すると、計算される応力が極端に大きく
なりますので、装置の脚(アジャスタ)の寸法を考慮して、環状分布荷重
を選択します。
◆支持について
荷重分散板をモデル化する場合、全面等分布支持をいう選択肢があればよい
のですが、メニューがありません。

そこで、全面等分布荷重(+単純支持)と環状分布荷重(+単純支持)を
組み合わせて使うことにします。代入した値は次の通り。

  アジャスタの径:φ20mm
  荷重分散板の径:φ150mm
  荷重     : 1000N(≒100kg)
  荷重分散板の厚: t 3mm
  縦弾性係数  :210000 N/mm2
  ポアソン比  : 0.3 
  
計算の結果をまとめると次のとおりです。

           最大応力   最大たわみ
           (N/mm2)    (mm) 
  環状分布荷重    157      0.52  
  全面等分布荷重   43.8     0.22  (-
  ----------------------
  求めたい値     113.2     0.30


厚さ3mmは、薄すぎるようにも感じますが、上記の計算によれば、弾性限度
内ですから、従来の実績に従うことで問題はなさそうです。

上記の計算は、素人による机上の空論ですから、信用するか否かは慎重に
ご判断下さい。  

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その他の回答 (10件中 1~5件目)

2012/07/02 08:36
回答No.10

大型荷重分散板? 夢幻を提案したら客先に笑われるよ。

  600kg÷(2200mm×1100mm)=0.000248kg/mm^2=248kg/m^2
中間の値なんぞ不要と小学生でも知っている。

SUS303 ? そんな大きな板は無い。

あとは読む気もしない。

飽きてきた様子の回答が目立つし、質問者のご意向次第だけど良回答無しで締めるのが無難。

技術サイトは仕事に直結。こんなオアソビが蔓延するなら もの作り日本 は滅びる(怒)・・・

2012/07/02 07:22
回答No.9

参考URLから実際の私の片足裏面積を仮に140cm2とし体重を75kgfとしてみると
75/0.014=5,357 kgf/m2 おお、これでは、400 kgf/m2 を超えてしまう
これではカンジキでも履かなければっという理屈が何故分らん?

従って2.2*1.1/6=0.403m2/片足→SUS303-t8の□635mm=25kgfは重過ぎて歩けん
滅多に私は指摘しないようにしてるが、今回はほっておけない
初心者は鵜呑みにする場合もあるので敢て忠告したい

2012/07/02 01:22
回答No.8

再出です、

大型分散板;600kg÷(2200mm×1100mm)=0.000248kg/mm^2=248kg/m^2に分散仕様

   │←         2200mm         →│
   ││←   1000mm  →│←   1000mm  →││
   ┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓────
   ┃◎          ◎          ◎┃── ↑
   ┃                       ┃ ↑
   ┃                       ┃
   ┃                       ┃ 9 1
   ┃                       ┃ 0 1
   ┃                       ┃ 0 0
   ┃                       ┃ ? 0
   ┃                       ┃   ?
   ┃                       ┃ ↓
   ┃◎          ◎          ◎┃── ↓
   ┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛────

◎は、アジャスター。耐荷重300kg用は、M12程度で、床接触部径がφ40~50mm
床接触部径φ40mmの円周上の分散板せん断応力を、SUS303の耐力値21kg/mm^2の1/2とすると
300kg÷(φ40mm×π×板厚tmm)=10.5kg/mm^2
板厚tmm=300kg÷(φ40mm×π×10.5kg/mm^2)=0.228mm  となり、

  ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓  <耐荷重400kg/m^2>
  =====================  <分散板>
  ▲                   ▲  <アジャスター位置>

にて、アジャスター位置の向きを2種類確認する。

先ずは、大型分散板を左右から見た仕様で、
アジャスターピッチ(▲-▲間)900mm、等分布荷重は0.0004kg/mm^2×900mm=0.36kg/mm
となり、アジャスターピッチ900mmの中央に、1/8×0.36kg/mm×(900mm)^2=36450kg・mm
の曲げモーメントが加わることになり、曲げ応力をSUS303の耐力値21kg/mm^2とすると、
21kg/mm^2=36450kg・mm÷(1/6×2000mm×hmm×hmm)
(hmm)^2=36450kg・mm÷(1/6×2000mm×21kg/mm^2)=5.2mm^2
hmm≒2.3mmが分散板の曲げ強度に対する板厚計算となります。

次に、大型分散板を上下から見た仕様で、
アジャスターピッチ(▲-▲間)1000mm、等分布荷重は0.0004kg/mm^2×1000mm=0.4kg/mm
となり、アジャスターピッチ1000mmの中央に、1/8×0.4kg/mm×(1000mm)^2=50000kg・mm
の曲げモーメントが加わることになり、曲げ応力をSUS303の耐力値21kg/mm^2とすると、
21kg/mm^2=50000kg・mm÷(1/6×900mm×hmm×hmm)
(hmm)^2=50000kg・mm÷(1/6×900mm×21kg/mm^2)=15.9mm^2
hmm≒4mmが分散板の曲げ強度に対する板厚計算となります。

以上の概略計算から、分散板をM8ねじが切れるt8mmとして、
アジャスターを馬蹄形金具+M8ねじで止め、地震等で軽く移動しないように
して、
大型分散板も据付工場の床ユニットと軽く接続する仕様にする。
分散板が重くなりますが、合理的な内容の一つと考えます。

t8~10mmで、M8~10を使用かな。

簡単なチェック荷重計算をしています。
非常に大雑把です。

回答(1)さんの
参考URLから実際の私の片足裏面積を仮に140cm2とし、体重を75kgfとしてみると
75kg/0.014cm^2=5,357 kgf/m2にて、400 kgf/m2 を超えてしまうので作業ができない
ことは気になっておりました。

耐荷重 400 kgf/m2 の根拠を客先に確認することが、先決と考えます。

http://www.fukunishiimono.co.jp/downloadCategoryAttachedFile/09YGRSF.pdf
( ↑ 床板用グレーチング Floor Grating  by FUKUNISHI)
他の項目も含めて資料を確認し、客先確認してみてください。

小生は、一つの案として、
{(装置+アジャスター)+(t8~10mm×1100mm×2400mm分散板+馬蹄形金具等)}
にて、セット搬入もあり得ると提案しています。

でも、耐荷重 400 kgf/m2 の根拠が… なのが気になります。

2012/07/01 15:32
回答No.7

質問者さんとその客先さんとのやり取りから推測すれば、簡単に考察してもよいかと考えます。

小生も似た内容の計算書を作成して、客先に提出したことはありますが、その内容は、
A)装置重量とアジャスターの位置と本数、分散板の板厚と大きさとそのセット位置の検討
B)装置の排液用ドレン管接続用の比較的大きなスペースを確保する必要がある検討
C)装置の排気用ダクト接続用の比較的大きなスペースを確保する必要がある検討
D)電装関連や薬液供給、エア又はN2等の供給、スペースを確保する必要がある検討
等々で、
装置設置予定のお客様工場図面(メイン又はサブ受梁位置やグレーチングの位置、コンクリート
床の位置が判る図面)を計画時に入手し、装置アンダー廻りの最終仕様を決定し、お客様工場の
床仕様を変更してもらったり、共同で再検討したりしていた内容です。

今回は、
ア)600kgの装置、装置のアジャスタが6箇所、6個の荷重分散板
  100kg/アジャスタや100kg/分散板となります
  ですが、実際の設置で均等にすることは困難です
  また、装置設置の作業中では、2~3倍の重さが簡単にアジャスターや分散板に掛かります
イ)耐荷重300kg以上のアジャスターを選定したり、分散板の耐荷重仕様とする
  300kg/アジャスタや300kg/分散板となります
ウ)300kg/分散板の仕様とするなら、300kg/(150mm×150mm)と計算がなるので、
  0.0133kg/mm^2となり、13300kgm^2となります
  100kg/分散板と考えても、100kg/(150mm×150mm)と計算がなるので、
  0.00444kg/mm^2となり、4440kgm^2となります<床耐荷重400kg/m^2の11倍強>
  なので、分散板としてはNGです
エ)想像ですが、グレーチング等の強度が、400kg/m^2と考えるので、
  アジャスターの位置が平行で、3本×2列仕様なら、分散板を t3mm×150mm×Lmmにする
  また、勝手に想像ですが、装置サイスが2.4mx1.1mなら、2.4mに3本で1.1mに2列にて
  分散板は、t3mm×150mm×2.2m程度が2枚となり、片側に装置重量が全部掛かっても600kg
  600kg÷(150mm×2200mm)=0.00182kg/mm^2で、1820kg/m^2であり、
  分散板の幅を200mmにしても、
  600kg÷(200mm×2200mm)=0.00136kg/mm^2で、1360kg/m^2であり、
  分散板の幅を200mmにして、装置重量の1/2にしても、
  300kg÷(200mm×2200mm)=0.000682kg/mm^2で、682kg/m^2であり、
  いづれも、耐荷重400kg/m^2以下にならないのでNGです
オ)装置面積当りの荷重は約227kg/m2になるので耐荷重的には問題ないと思う記述から、
  想像ですが、客先担当者が従来の分散板設置方法では、耐荷重400kg/m^2以下にならない
  と簡単な計算からでも判るから、大きさの根拠を出しなさいと指示したのでしょう

さて、小生なら、装置の大きさと略同じ大きさの分散板(例えば、t3mm×1.1m×2.4m)を敷く。
そして、A)~D)のような記述のものがあれば、分散板にそれようの穴を明けておき、
接続時にその穴を利用する。
例えば、t3mm×1.1m×2.4mの分散板は、60kg弱と重いので設置には充分に配慮して計画する。
そして、搬入経路は、装置の大きさと同じなので、問題はあまり発生しないと思う。
それから、例えばt3mm×1.1m×2.4mを敷き、アジャスターとの間に小さい分散板(例えば、
t3mm×150mm×150mm)を設ける工夫も必要と考えます。

で、一旦投稿します。

ログインの時間とPCの不調で、一旦投稿しましたが、追記で続投稿します。

耐荷重400kg/m^2を梁計算や曲げ強度計算の如く扱い、アジャスターの集中荷重を、SUS製の
分散板が荷重を分散し、耐荷重400kg/m^2にしているかを簡単に確認する必要があります。

簡単に確認すると云うことは、分散板への反力である耐荷重400kg/m^2仕様の当分布荷重が
分散板に加わっても分散板は壊れない仕様にすることです。

  
   ↓↓↓↓…               …↓↓↓ <耐荷重400kg/m^2>
   ======================== <分散板>
   ▲                      ▲ <アジャスター位置>
   3本アジャスター  ←[2列仕様]→     3本アジャスター
   この長さ方向を1.1mで仕様をアレンジし、幅方向は2.4mでアレンジしてもよい

で板厚を求め、中間の分散板を無くし、アジャスター固定の馬蹄形金具を分散板に
ねじ込み固定できるくらい板厚を+αにしても良いかもね。
アジャスター固定の馬蹄形金具は、ミスミさんでも取り扱っていますし、地震対策(安易に動か
ない仕様での)にもなります。
また、装置搬入時に分散板と装置固定用金具としても使用できますので便利ですよ。
(装置搬入時は、安全を考慮した固定用金具とした方が良いでしょうがね)

2012/07/01 10:17
回答No.6

これと殆ど同じです。
  機械設置の分散板について
  http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=163650&event=QE0004

私も回答してますが、本来は建築屋に任すべき領域。しかしそれは厳密な計算に拠ったものでなく舞台裏はたいしたことない。

  http://www.jsca.or.jp/vol3/15tec_terms/200506/20050623.php
  使用状況によるのが原則ですが・・・荷重を集中的に配置した場合を考慮している・・・

なので逆に客先に聞き返し、建物の設計元に見解もらうのがスジと考えて私はそうしました。(交渉のテクとしても)

サイズと用途がかなり違うが
  『支圧応力計算 複合材料 コンクリート』
  http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=266349&event=QE0004
建築土木の設計も全然厳密ではないが、機械屋も判ったのようなカオをしない方がよい。


>150mmx150mm、t=3mm
筋補強の無い平板なら、直感、薄いのでは?

  円板のたわみ・応力-単純支持・集中荷重  自動計算
  http://engineering-web.com/plate_ja/circularPlateSSSDCF/
  → 集中荷重:150kgf 半径:75mm 板厚:3mm → たわみ:0.5mm 応力:346MPa

勿論使用状態そのものではないが、板厚:5mmぐらいにはしたい。

お礼をおくりました

さらに、この回答をベストアンサーに選びますか?

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なおベストアンサーを選びなおすことはできません。