架台とは、柱と梁で床や屋根などを支える架構式構造で制作された、空調機やキュービクル、制御盤、サーバー、分電盤などの設備機器を載せるための台です。目的に応じて、ステンレスやアルミ、スチールなどの素材から製造されます。
この記事では、架台の強度計算・構造計算ができるフリーソフトをご紹介します。
架台とは
架台とは、柱と梁で床や屋根などを支える架構式構造で制作された、空調機やキュービクル、制御盤、サーバー、分電盤などの設備機器を載せるための台です。
架台の種類
架構には以下の4種類があります。
ラーメン架構 柱と梁が交わる部分（接合部）を固く留め、変形を抑えた構造形式
ブレース架構 ブレースと呼ばれる斜め部材で地震力を負担させる構造
トラス架構 部材同士を三角形につなぎ合わせた構造
アーチ架構 荷重を圧縮力で支える構造
制作する目的によってサイズはさまざまですが、重量が大きい設備を載せる場合には強度・耐久性、屋外で使用される場合には耐食性・耐候性が求められます。
架台の種類
架台は企業から一般家庭まで幅広い用途で使用されるため、目的に応じてさまざまな素材で制作されます。
架台の種類は主に以下の3つです。
• ステンレス架台
• アルミニウム架台
• スチール架台
ステンレス架台
ステンレス架台は、耐久性が高くサビにくいステンレスを使用して制作された架台です。
【メリット】
・腐食に強く塩害地域などに適している
・強度が高い
・耐久性が高い
【デメリット】
・重いため施工しにくい
・他の素材に比べ値段が高い
・リサイクルできない
アルミニウム架台
アルミニウム架台とは、軽量でリサイクルできるアルミニウムを使用して制作された架台です。加工することで強度を高めたり、サビにくくすることもできます。
【メリット】
・他の材質と比較して安価
・非常に軽い
・施工性が高い
・リサイクルできる
【デメリット】
・他の素材より強度がやや劣る
スチール架台
スチール架台とは、強度が高く安価なスチールを使用して制作された架台です。
【メリット】
・他の材質と比較して安価
・ステンレスと同程度の強度
【デメリット】
・メッキ処理していないとサビやすい
・重量が重く施工性が低い
・リサイクルできない
架台の製造工程
架台は下記の工程で製造されます。
1. 材料の調達
2. 切断
3. バリ取り
4. 溶接
【材料の調達】
製造する架台の用途・目的に応じてステンレス・アルミニウム・スチールの中から適した素材はどれかを検討する。
【切断】
レーザー切断機やシャーリング、タレパン、タップ、カッター、ソーなどの切断機を使用して切断する。
【バリ取り】
材料の加工部にできる突起などの残留物であるバリは切断の工程で除去できないため、機械や手作業によるバリ取りで除去する。
【溶接】
シールドガスアーク溶接やスポット溶接、レーザー溶接、抵抗溶接などの溶接方法が一般的。アルミの場合には低温でも溶着可能なアルミロウを使用したろう付けもおこなわれる。
架台の強度計算
構造計算をスタートする際は、まず各部材の仮定断面を決定する。これは意匠、設備と納まりなどの打合せをするためにも重要なことである。
・部材のリスト化、略伏図、略軸組図にＢ(幅)×Ｄ(せい)の寸法を入れる
・特に柱のBとDを間違えないように注意する
荷重の種類について、建築基準法施行令第83条では、建築物に作用する荷重および外力として、次のものを採用しなければならないと規定している。
• 固定荷重G
• 積載荷重P
• 雪荷重S
• 風荷重W
• 地震荷重K
• 土圧や水圧、震動や衝撃による外力
これらの外力の中で、一般の建物の構造計算で荷重条件の対象となるのは、次の過重である。
• 固定荷重Gと積載荷重Pの和による常時荷重
• 風荷重と地震荷重Kのうち大きい荷重による水平荷重
架台の強度計算フリーソフト
架台の強度計算ができるフリーソフトは以下の5つです。
• 断面特性計算名人
• JISボルト選定
• 質量計算 for EXCEL
• fai
• 最適切断8号
断面特性計算名人
基本図形、形鋼、角形鋼管、軽量形鋼を含む断面を特性計算します。単独断面でも、組合せても計算できます。断面特性については断面2次モーメント、断面係数、断面2次半径、断面積及び重心位置が計算できます。アンカーボルト・鋼材強度計算・鋼材重量計算・鋼材重量表作成・鋼材断面性能・鋼材塗装面積の算出なども対応しているので、機械設計者に最適なツールです。
ダウンロードサイト： 断面特性計算名人
JISボルト選定
目標安全率や外力を入力すると、締付軸力や疲労検討をして適切なボルトの選定を行い、安全率を計算するソフトです。静強度安全率、疲労強度安全率、接合面浮きに対する安全率、必要締付トルクを出力します。未登録版は、ボルトの選定対象に制限付です。せん断計算・軸力計算などに対応したソフトウェアです。
ダウンロードサイト： JISボルト選定
質量計算 for EXCEL
装置などの質量・重心を計算するおすすめソフトです。JIS形鋼やSGP、STPG配管、ボルトナット等をリストから選択して入力します。立方体・直方体、円筒物も寸法入力により質量を計算できます。個々の部品の重心を入力することで、全体の重心を算出します。
ダウンロードサイト： 質量計算 for EXCEL
fai
丸鋼の断面積及び周長を求める計算プログラムです。構造計算書の計算チェックをする目的で開発したプログラムです。鉄筋コンクリート構造計算基準・同解説の改訂に伴い巻末の付録一覧表の代わりとして使えます。簡単に構造計算が行えます。
ダウンロードサイト： fai
最適切断8号
鋼材、木材などの長尺材切断に最適な歩留まり計算をしてEXCELに表示する、おすすめのシステムです。鋼材、木材などの長尺材の発注を、歩留まり計算後にでき、ロスが無く経済的です。残り材も計算できます。現場への切断指示書と、購買への発注予定が出力できます。
ダウンロードサイト： 最適切断8号
架台の構造計算フリーソフト
架台の構造計算ができるフリーソフトは以下の6つです。
• 構造計算 html版
• 任意形フレーム応力解析 MATRIX
• 偏心率Kさん
• ラーメン公式Kさん
• slb
• 短柱の偏心荷重応力度計算ツール
構造計算 html版
数多く存在する構造計算公式を、簡単に計算することができるフリーソフトです。実務経験者が開発したソフトで、一般的な構造計算ならば十分便利に使えます。HTMLが閲覧できれば使用でき、ソースを書き換えることでカスタマイズが可能です。
ダウンロードサイト： 構造計算 html版
任意形フレーム応力解析 MATRIX
平面内のフレームの応力解析を行うソフトです。フレームの形状・部材断面・支持条件・荷重条件の設定は、画面上でインタラクティブに行うことができます。荷重の種類は、節点荷重・等変分布荷重・台形荷重・部材集中荷重など、種々の荷重に対応できます。
ダウンロードサイト： 任意形フレーム応力解析 MATRIX
偏心率Kさん
軸力とD値を入力することにより、ラーメン・ブレース構造の偏心率を計算するソフトです。実務から見た鉄骨構造・実務から見たRC構造を参考にしています。入力画面に設定値を入力して、計算ボタンを押すと、計算結果のページに移動し、計算結果が確認できます。
ダウンロードサイト： 偏心率Kさん
ラーメン公式Kさん
柱が梁と剛接合しているラーメン構造について、公式を用いて応力を計算するソフトです。門型・山形・アーチ形、異形門型、下屋式、各ラーメンの公式を用いて応力を計算します。ラーメンの情報を入力すると自動算出されるので、計算ミスを防ぎ省力化になります。
ダウンロードサイト： ラーメン公式Kさん
slb
4辺固定スラブの構造計算プログラムです。ラブの配筋を求める計算プログラムとなっています。関数電卓の延長線的なソフトと言えそうです。スラブ配筋のチェック用に開発されたものとなっているようです。ダウンロードするとzipファイルが保存されます。解凍してexeファイルを実行し作業を行うと良いでしょう。構造計算書の計算チェックをする目的で開発されたプログラムとなっているため、簡易的な作りとなっています。
ダウンロードサイト： slb
短柱の偏心荷重応力度計算ツール
短柱が偏心荷重を受けた場合の応力度を計算するソフトウェアです。短柱が図心をずれて偏心荷重を受けたときの４コーナーの応力度が求めれます。使い方は、入力情報で偏心座標値、荷重値、短柱寸法を入力し、計算ボタンをクリックするだけです。すると出力情報に短柱のコーナー部の応力度が表示されます。簡単に誰でも使えるソフトウェアとなっているので、トラブルも少なく使用する事ができるでしょう。
ダウンロードサイト： 短柱の偏心荷重応力度計算ツール