要点

吊り上げアンカーに作用する荷重は、決して部材重量をアンカー本数で割った値ではありません。それは重量に、動的係数を乗じ(吊り上げ時の衝撃)、さらに吊り角度係数(玉掛けが加える水平分力)を乗じ、実際に荷重を分担するアンカーの本数のみで除した値であり、そのうえで吊り上げ時点のコンクリート強度に対して確認します。28日強度ではありません。鉄筋コンクリートの単位体積重量は約24 kN/m³(約2,400 kg/m³)です。重量・動的係数・吊り角度・分担本数という4つの数値を正しく求め、コンクリート強度の確認を通せば、アンカー選定はほぼ機械的に決まります。本ガイドでは各項目を順に解説し、最後に完全な計算例を示します。

図面には誰も書かない計算式

現場でアンカーをどう選定したか尋ねると、たいてい「重量を4で割った」と返ってきます。部材を落とすのはまさにその数値です。落とさない式はこちらです。

アンカー1本あたりの荷重 =W × fdyn × fsling  ÷  neff
W= 部材重量 ·fdyn= 動的係数 ·fsling= 吊り角度係数 ·neff= 実際に分担するアンカー(取り付けた本数とは限らない)

さらに、式には現れない確認事項があります。結果はアンカーの安全使用荷重と比較されます。吊り上げ時に実際に得られるコンクリート強度において。5つの数値、5つの節です。

ステップ1 — 部材重量(まずここを正しく)

W

体積 × 単位体積重量

以降のすべての係数はこの数値に乗じられるため、ここでの誤りは最後まで増幅されます。

W = 体積 (m³) × 24 kN/m³(≈ 2,400 kg/m³)

鉄筋コンクリートの単位体積重量は約24 kN/m³、おおよそ2,400 kg/m³(≈ 150 lb/ft³、配筋量の多い断面では155)です。体積は慎重に算出してください。中空部と開口部を差し引く、そして取り付け金物を加算する、さらに部材と一緒に吊る型枠も加えます。

最も多い重量の誤りは、大きな窓開口のあるパネルが外形寸法から想定される重量より軽いこと、そして重心が移動していることを見落とす点です。次に多いのは、部材に打ち込まれた、あるいはボルト留めされたものがすべて一緒に動くことを忘れる点です。

ステップ2 — 動的係数(吊り上げは静的な吊り下げではない)

fdyn

加速度と衝撃を見込む

クレーンは荷を限りなく滑らかに吊り上げるわけではありません。加速・減速・ジャークは自重を超える力を加え、操作が荒いほど加算分は大きくなります。この係数は操作の過酷さとともに増大します:

操作相対的な過酷さ理由
滑らかな通常のクレーン吊り最も小さい係数制御された加速、荷は鉛直を保つ。
製造ベッドからのパネル起こしより高い回転に加え、破らねばならない吸着力 — 参照:起こし作業の問題.
道路・鉄道輸送最も高いトレーラーが路面の穴に落ちるのは実際の衝撃であり、全工程で最悪のケースです。

実際の乗数は、当該操作についてアンカー供給者の設計データから取得してください。それらは製品ごとに較正されています。本ガイドが示すのは順位であって数値ではありません。

ステップ3 — 吊り角度(玉掛けが荷重を増幅する)

fsling

鉛直からずれた吊り索は各脚の張力を高める

吊り索が鉛直から離れるほど、各脚の張力は上回りますその脚が負担する鉛直方向の分担分を。各脚が水平分力にも抵抗するようになるためです。鉛直からの角度が広いほど増幅は大きくなり、それは吊り索と同様にアンカーにも及びます。

鉛直からの吊り角度が大きくなるほど、各脚の張力は鉛直方向の分担分を上回る ほぼ鉛直 — 増幅は小さい 張力 ≈ 鉛直分担分 広い角度 — 増幅が大きい θ 張力 > 鉛直分担分(θとともに増大)
図1. 鉛直からの吊り角度が広いほど、各脚の張力のうち水平分力に回る割合が増えます。つまりアンカーは重量の「公平な取り分」を超える力を受けます。
スプレッダービームが構造部材であって整理用具ではない理由がここにあります。各脚をほぼ鉛直に保つことで、スプレッダービームや吊り枠はfslingを1に近く保ちます。これは増幅を買い下げる行為であり、整理整頓ではなく本物のエンジニアリングです。吊り角度が供給者の定める限度内に収まるよう揚重を計画してください。

ステップ4 — 分担本数(アンカー4本 ≠ 4で割る)

neff

確実に分担するアンカーだけを数える

ここが直感に反する点です。4つの吊り点への剛結合は静定ではありません— 凹凸のある床に置いた4本脚のテーブルと同じで、荷重は決して均等に分担されるわけではなく、一部の点はほとんど、あるいはまったく負担しないことがあります。4で割ると、4本に分散していると想定した重量を2本のアンカーに載せている可能性があります。

玉掛け方式有効アンカー数 neff
2点吊り、単一ビーム両方が分担 —2で割る
4点均等化装置なしの玉掛け安全側に4未満 — 揚重計画に応じて多くは2または3
4点吊りで均等化装置(均等分担を強制する滑車/スプレッダー)4に近づき得る

正確な本数は玉掛けの構成に基づき揚重計画から決まります。部材に何本のアンカーが入っているかではありません。揚重計画書から取得してください。

ステップ5 — コンクリート強度の確認

f'c

実際に得られる強度における安全使用荷重と比較する

上記の4つの数値で荷重が求まります。アンカーの安全使用荷重は単一の数値ではありません— コンクリート強度に依存します。通常はコンクリートのコーン状破壊または端部破壊が支配的となるためです(参照:6つの破壊形態)。部材が吊り上げられるのは打設から数日後であり、28日後ではありません。

アンカー1本あたりの荷重 ≤ アンカーの安全使用荷重(f'c(吊り上げ時)

吊り上げ時の実際の強度を確認してください部材と同じ環境で養生した現場養生供試体(立方体または円柱)、あるいは積算温度計を用います。次に、その強度におけるアンカーの安全使用荷重を供給者のデータから読み取り、計算荷重を上回ることを確認します。早期吊り上げに対して28日強度の安全使用荷重を読み取ることこそ、正しく選定したはずのアンカーが破断する原因です。

計算例(例示的な数値)

開口のない中実壁パネル 4.0 m × 2.5 m × 0.2 m を、吊り索をほぼ鉛直に保つ2点ビームで製造ベッドから鉛直に吊り上げる場合。以下の数値は例示であり、係数はアンカー供給者の設計データから取得してください。

例示的な選定 — 2点鉛直吊り
体積 = 4.0 × 2.5 × 0.2
2.0 m³
重量 W = 2.0 × 24 kN/m³
48 kN(≈ 4.9 t)
動的係数 fdyn(通常の吊り上げ、例)
× ~1.3
吊り角度係数 fsling(スプレッダー、ほぼ鉛直)
× ~1.0
有効アンカー数 neff(2点ビーム、両方が分担)
÷ 2
アンカー1本あたりの荷重 ≈ 48 × 1.3 × 1.0 ÷ 2
≈ 31 kN(≈ 3.2 t)

したがって、選定すべきは吊り上げ時のコンクリート強度における安全使用荷重が約 3.2 t を上回るアンカーであり、決して素朴な方法が導く「4.9 t ÷ 2 = 2.45 t」定格のアンカーではありません。動的係数だけで要求値は約30 %上昇しており、しかもそれは良好なスプレッダービームと正直な荷重分担という有利な前提のもとでの話です。広い吊り角度を伴う剛な4点吊りに変えれば、アンカー1本あたりの荷重は「重量 ÷ 4」という直感を大きく上回り得ます。

一文の警告:吊り上げをより現実に近づける数値 — 動的衝撃、吊り角度、不完全な分担 — はいずれもアンカーへの荷重を押し上げます。決して下げません。「重量 ÷ アンカー本数」は常に楽観的な答えであり、揚重においてそれは危険な答えです。

よくあるご質問

プレキャスト部材の重量はどう計算しますか?

部材の体積に鉄筋コンクリートの単位体積重量、すなわち1立方メートルあたり約24 kN、つまり約2,400 kg(1立方フィートあたり約150 lb、配筋量の多い断面では155)を乗じます。体積は慎重に算出してください。中空部と開口部を差し引き、取り付け金物を加算します。重量は他のすべての土台です。ここを誤れば、その後に適用するあらゆる係数が誤った数値を増幅することになります。

なぜ各アンカーの荷重は単純に重量をアンカー本数で割った値にならないのですか?

3つの要素が介在するためです。重量には吊り上げ時の衝撃に対する動的係数が乗じられ、さらに玉掛けが加える水平分力に対する吊り角度係数が乗じられます。また除数は取り付けたアンカー本数ではなく、実際に荷重を分担する本数です。均等化装置のない剛な4点吊りでは一部の点しか確実には負担しないため、安全側の設計ではより少ない本数で割ります。アンカー1本あたりの荷重 = 重量 × 動的係数 × 吊り角度係数 ÷ 分担本数。

動的係数とは何で、どのような値を用いますか?

動的係数は、静的な吊り下げと、加速度やジャークが自重を超える力を加える実際の吊り上げとの差を見込むものです。操作の過酷さとともに増大します。滑らかな通常のクレーン吊りでは控えめな係数、製造ベッドからのパネル起こしでは回転と破るべき吸着力のためより高い係数、道路輸送では最も高い係数を用います。トレーラーが路面の穴に落ちるのは実際の衝撃だからです。係数は常に、当該操作についてアンカー供給者の設計データから取得してください。

吊り角度はアンカーの荷重をどう変えますか?

吊り索が鉛直から離れるほど、各脚の張力はその脚が負担する鉛直方向の分担分を上回ります。各脚が水平分力にも抵抗するようになるためです。鉛直からの角度が広いほど増幅は大きくなり、その増幅は吊り索にも、それが引くアンカーにも及びます。だからこそ揚重は吊り角度を限度内に保つよう計画され、だからこそ各脚をほぼ鉛直に保つスプレッダービームは、単に玉掛けを整えているのではなく構造的な仕事をしているのです。

アンカー4本の吊り上げで、なぜ常に荷重を4で割れないのですか?

4点への剛結合が静定ではないためです。凹凸のある床の4本脚テーブルと同様、実際には荷重は均等に分担されず、一部の点はほとんど、あるいはまったく負担しないことがあります。玉掛けが静定になるよう構成されているか、均等化装置(均等分担を強制する滑車付き吊りビームやスプレッダーアーム)を用いていない限り、安全側の設計では取り付け本数より少ない有効アンカー数を仮定します。正確な本数は玉掛けの構成によります。部材に入っているアンカー本数ではなく、揚重計画から取得してください。

なぜ28日ではなく吊り上げ時のコンクリート強度を確認するのですか?

アンカーが使用されるのは打設から数日後であって28日後ではなく、そのコンクリート側の耐力はその時点の強度に依存するためです。最終強度に対して正しく選定されたアンカーでも、強度の低いコンクリートで早期に吊り上げれば破壊し得ます。コンクリートのコーン状破壊や端部破壊が支配的であり、いずれも強度に比例するからです。吊り上げ時の実際の圧縮強度は、部材と同じ環境で養生した現場養生供試体、あるいは積算温度計で確認してください。配合設計や日数から推定してはなりません。

重心はアンカー選定にどう関わりますか?

荷重が設計どおりに分担されるかどうかを決めます。アンカーは重心の周囲に均等に配置され、それにより部材が水平に吊られ、各アンカーが所定の分担分を受け持ちます。吊り点が偏心すると部材は傾いて吊られ、荷重は一部のアンカーに集中し他からは抜けます。開口部や不均一な断面は重心を移動させるため、幾何学的中心と仮定せず実際の部材について計算しなければなりません。均等分担に対して完璧に選定されたアンカーも、不均等分担に対しては過小となります。

吊り上げアンカーにはどのような安全率が適用されますか?

アンカーと玉掛け用具は破断に対する安全率をもって設計されます。プレキャスト業界では通例、アンカー部で最低3:1程度を用い、玉掛け金物には別途の安全率を設け、破壊試験によって余裕を検証します。これらの安全率はアンカーの定格安全使用荷重にすでに織り込まれているため、選定は算出したアンカー1本あたりの荷重を、該当するコンクリート強度に対する表示安全使用荷重と比較することで行います。安全率を二重に適用してはなりません。設計は常に供給者の定格安全使用荷重に基づき、破断値に基づいてはなりません。

参考文献

  1. プレキャストの玉掛け・揚重に関する留意事項(NPCA)— 重量、重心、吊り角度および動的影響。
  2. プレキャストコンクリート用吊り上げアンカーシステム — 概要(荷重ケースおよび動的係数を含む)。
本ガイドについて

誰が書いたのか、そしてなぜ検証できるのか

経験

当社はこれらの部品を製造しています。転売ではありません

Qingdao Chontan Industry は、青島市城陽区の20年以上、当社の自社工場から、プレキャストおよびプレストレスト業界に供給してきました。これらのガイドの内容はすべて、記載する部品を実際に製造・試験・出荷した経験に基づくものであり、カタログの受け売りではありません。

専門性

外注ではなく、自社試験フロアでの検証

アンカーは出荷前に社内で検証します。

  • 30 t〜300 t の万能引張試験機引抜き試験・引張試験用
  • 低温衝撃試験— 脆性挙動を捉える試験
  • 金属組織分析および硬さ試験
  • 顕微鏡観察用の材料サンプリングは最初の加工工程の前に実施
  • 生産中は専用ゲージを用い、図面に対する寸法検査を実施
権威性

数値の出典は規格であり、当社ではありません

本ガイドが限界値 — 荷重、摩耗限度、点検間隔、かぶり厚さの算式 — を引用する場合、それを定める規格(EN 1992、EN 10204、EN 13101、DIN 405、VDI/BV-BS 6205、ACI 318、機械指令)を出典として明示します。参照すべき文書をお伝えしますので、当社の言葉を鵜呑みにする必要は一切ありません。

信頼性

当社が行わないこと

  • 当社は他社メーカーの荷重表を自社データとして掲載することはしません
  • 当社は条件を示さずに定格値を引用することはしません— コンクリート強度、埋込み深さ、へりあき寸法。
  • 例示的な数値には例示である旨を明記します。設計にはお取引先の試験実績データをご使用ください。
  • 確証がない事項はその旨を明記し、一次情報源をご案内します。
当社をご検証ください。ISO 9001:2015 および TÜV 試験文書、EN 10204 3.1 ミルシート、ロット試験記録は、当社が供給する製品についてご請求により入手いただけます— ご発注前にお申しつけください。そのための書類です。実在する工場、実在する住所:中国 青島市城陽区春陽路86号 266019 ·info@chontan.com · Chontan について詳しく · エンジニアにご相談ください

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