溶接で内部が密閉された空間のある建造物の問題点

質問

具体的な製品としては、ビル、マンションなどの建物の手すり、柱の一部なのですが、
鉄パイプの両端をフタするように溶接した構造物があります。
内部は空洞で、空気が密閉され入っていると考えられます。
その、内部の空洞、密閉空間の影響について構造上、どのような問題が有るのか気になっています。

１．このようにパイプ両端を溶接して密閉状態を作ってしまうと、パイプ内部には、塗装、メッキなど、さび対策は不可能と思われます。さび対策が無しでで長期に(10年程度)した後で、解体した場合、内部はどの程度さびているものなのでしょうか？また、どの程度、心配すべき事柄なのでしょうか？

２． 次に、密閉状態では内部の気圧により、内部が膨張したりするなどが考えられますが、そのあたり、どの程度、心配すべき事柄なのでしょうか？

３．その他、こういった空洞空間がある物を設計するときの注意事項などありますか？

この質問の背景ですが、
先日、別の人が設計した装置の製品筐体の設計図面を見ていたところ、筐体フレームの鉄パイプ内部が溶接で密閉される箇所が有り、また、溶接後に、さび止めの塗装もすると記載された図面だったので、パイプ内部はどうするんだろうかと単純に疑問がわきました。
同様な事例として、ビル、マンションなどの建物の手すり、柱なども同様な密閉空間があるのが見受けられるので、他の業界、特に建築業界では、どのような考えをしているのか知りたくて質問させていただきました。

回答No.3

gisahann · ベストアンサー

１．錆びが特別に配慮しなければならない物（場合）においては、パイプ内部には、塗装、メッキなど事前に出来るだけのことはしておきます。
（溶接によって異状となった部分は外部だけの手当てとなります）
長期に(10年程度)した後で特に野ざらしの場合には解体した場合、内部はいくらかの錆びは進行しておりまた、水が溜っていることもしばしばです。

２． 次に、密閉状態では内部の気圧により、内部が膨張したりするなどが考えられますが、設計的に強度は問題ないでしょう。
（しかし、中骨のない場合、全体としての変形や温度収縮を起こして部分的にくぼんだ時は手の打ちようがありません。）

３．その他、こういった空洞空間がある物を設計するときは、機械物では温度変形に対して、ざくつ・寸法的精度的に相手との取り合わせに問題が起こらないか剛性の検討ですかね。

お礼

やっぱり、解体したときは錆びてたりするものなのですね。
現場の声（かな？）の回答、とても助かります。

密閉状態の内部の気圧については、おおよそ、自分の思っていた感覚と一致していたので、安心しました。

さびについては、やはり、解体したときに錆びてることもあるとのことなので、耐用年数と錆びの進み具合の安全マージン見ておけばいいという話かな？と感じました。
逆に、内部が密閉されて錆びないことを前提に強度ギリギリまで薄くするのは、問題がありそうですね。

もう少し考えると、
鋼材（鉄パイプ）は、製造する際には、さび止めがぬられてたり、亜鉛めっきされているものを使うでしょうから、
特に溶接部分については、溶接時にさび止めになるものが溶けると思われますし、そういったところが強度上のボトルネックにならないように、溶接箇所の安全マージンは、多少は高めにしといたほうが無難かもしれないとも感じました。（これで、いいのかな？）

いろいろ、有難うございます。

回答No.2

noname#190877

1.2は、回答されているので3のみです。
手摺などの場合、設置個所や用途により左右されます。
掴み易いとかの＋αです。
この際、設計的には強度に重点を置きます。安全係数を見込んだ強度で、ギリギリの薄さ。
経済性の問題でもありますが、自重を軽くするメリットは大きいです。

お礼

やはり、安全係数みて薄くしてるのですね。
確かに、それは、そうですよね。
有難うございます。

回答No.1

noname#188107

1　錆とは鉄の酸化のことですから、密封して酸素がなくなってしまえば
　酸化もおこらなくなります。

建屋内の手すりなどでしたら、１０年程度はまったく錆びないと
考えても差し支えない程度です。
屋外でなんらかの水抜き穴などを設けている場合は
錆ますが、やはり１０年程度では強度的にもなんの問題もありません。

2　寒暖の差で内部の空気が膨張したりという程度でしたら、
　気にするほどのことはないと思います。

3　設計に関しては門外なのでわかりません。

どうしても、内部の錆が心配で、失くしたい場合は、
溶接後に樹脂などを封入するというようなことも
できないでもありません。

お礼

確かに密閉してると酸素入らないわけで、
そりゃそうだと納得です。

さびを完全に防ぐなんてコスト面など考えて困難と思っていますが、
１０年程度では強度的にもなんの問題もありません」という、この雰囲気がわかる回答が助かります。

有難うございます。