このページでは、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。
・架台の強度計算フリーソフトを紹介
・架台の構造計算フリーソフトついて紹介
・架台の種類と目的に応じた素材ついて解説
・架台の製造工程と強度計算ついて
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。
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。
架台の素材
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
2m以上の高所からの墜落による危険を防止するための措置
高さが2m以上の場所(作業床の端・開口部等を除く)で作業を行う場合に墜落により労働者に危険が生じる可能性がある際は、足場を組み立てるなどの方法により作業床を設けなければなりません。
作業床の設置が難しい場合は防網を張り、労働者に安全帯を使用させる等、墜落による危険を防止するための措置を講じる必要があります。
高さが2m以上の箇所で作業を行う場合において、労働者が安全帯等を使用する際には、安全帯等を安全に取り付けるための設備等を設ける必要があります。
労働者が安全帯等を使用する際には、安全帯やその取付け設備等の異常の有無について、随時点検しなければなりません。
また、強風、大雨、大雪など悪天候のため、当該作業の実施について危険が予想される場合には、当該作業に労働者を従事させてはいけません。
作業構台の作業の安全を確保するための措置
仮設の支柱や作業床等により構成され、材料や仮設機材の集積・建設機械等の設置・移動を目的とする高さが2m以上の設備で、建設工事に使用するもの(作業構台)の材料に著しい損傷・変形・腐食のあるものは使えません。
作業構台を組み立てる際には、組立図を作成し、その組立図に従って組み立てなければなりません。
また、この組立図は、支柱・作業床・はり・大引き等の部材の配置や寸法が示されている必要があります。
作業構台の組立て・解体・変更の作業時の措置
作業構台の組立て・解体・変更の作業を行なう際の措置は、次のようなものがあります。
①組立て・解体や変更の時期・範囲・順序を労働者に周知する
②組立て・解体・変更の作業を行う区域内には関係労働者以外の労働者の立入りを禁止する
③強風、大雨、大雪等の悪天候で作業の実施について危険か予想されるときは作業を中止する
④材料、器具・工具等を上げ下けする際は、つり綱・つり袋等を労働者に使用させる
コンクリート造りの工作物の解体作業の安全を確保する措置
コンクリート造の工作物(その高さが5m以上であるものに限る)の解体または破壊の作業を行う場合には、工作物の倒壊・物体の飛来・落下等による労働者の危険を防止するために、工作物の形状・き裂の有無・周囲の状況等を調査した上で作業計画を定め、その作業計画に基づいて作業を行う必要があります。
コンクリート造りの工作物の解体作業における作業計画
コンクリート造りの工作物の解体作業については、次のような作業計画を立案します。
①作業の方法と順序
②使用する機械等の種類と能力
③控えの設置、立入禁止区域の設定、その外壁・柱・はり等の倒壊や落下による労働者の危険を防止するための方法
橋梁・架設の作業の安全を確保するための措置
橋梁の上部構造であって、コンクリート造のもの(その高さが5m以上であるものや上部構造のうち橋梁の支間が30m以上である部分に限る)の架設・変更の作業を行う際には、作業計画を定め、その作業計画に従って作業を行う必要があります。
その上で、以下の措置を講じる必要があります。
①作業を行う区域内には、関係労働者以外の労働者の立入りを禁止すること
②強風・大雨・大雪等の悪天候のため、作業の実施について危険が予想されるときは、作業を中止すること
③材料・器具・工具類等を上げ下げする際には、つり綱・つり袋等を労働者に使用させること
④部材・架設用設備の落下・倒壊により労働者に危険が及ぶ可能性がある場合には、控えの設置・部材・架設用設備の座屈・変形の防止のための補強材の取付け等の措置を講ずること
橋梁・架設作業における安全確保のための作業計画
橋梁・架設作業における安全確保のため作業計画には、次のようなものがあります。
①作業の方法と順序の定め
②部材の落下・倒壊を防止するための方法の定め
③作業労働者の墜落による危険防止設備の設置方法
④使用する機械等の種類と能力
足場の組立ての安全を確保するための措置
つり足場(ゴンドラのつり足場を除きます)、張出し足場や高さが5m以上の構造の足場の組立て、解体または変更の作業を行う際には以下の措置を講じる必要があります。
①組立て、解体や変更の時期・範囲・順序を当該作業に従事する労働者に周知させること
②組立て・解体や変更の作業を行う区域内には、関係労働者以外の労働者の立入りを禁止すること
③強風、大雨、大雪等の悪天候のため、作業の実施について危険がある場合には作業を中止すること
④足場材の緊結、取りはすし、受渡し等の作業にあっては、幅20cm以上の足場板を設け、労働者に安全帯を使用させる等労働者の墜落による危険を防止するための措置を講ずること
⑤材料、具、工具等を上げ、またはおろすときは、つり綱、つり袋等を労働者に使用させること
また、足場の組立て等作業主任者を選任し、以下の事項を行わせる必要があります。
ただし、解体作業の際には、①の点検や不良品取り除きの業務を行う必要はありません。
①材料の欠点の有無を点検し、不良品を取り除くこと
②器具・工具・安全帯等および保護帽の機能を点検し、不良品を取り除くこと
③作業の方法と労働者の配置を決定し、作業の進行状況を監視すること
④安全帯等および保護帽の使用状況を監視すること