衝撃荷重の計算について

質問

お世話になります。

現在、衝撃荷重について計算しなければならない状況でしてぜひ皆様の知見をお聞きしたく思い質問させていただきます。

条件、状況等
・ボンベを並べる容器置場の転倒防止ポールの強度計算をしたい
・ボンベを転がしながら運ぶのでどうしても転がしているボンベがポールに当たります
・ボンベは置いた後に位置調整をするため腕で前後左右に傾けたり色々動かします
・ボンベは重量60kg、高さ1.2ｍ、Φ240の鉄の円柱（円筒）としてざっくり考えています

質問したいこと
・この時の衝撃荷重を人が運んでいるのでボンベの速度は人の歩行速度と同じとして考えるべきか、それともボンベの位置調整に腕で動かしてガツガツとポールにぶつかるので人の腕を動かす速度とすべきか（どちらが衝撃荷重が大きいか想像出来ておりません。。。）
・ボンベの移動方法が転がりながらの移動なので回転物がぶつかるときの衝撃荷重の計算はどのように行うのか（上記の人の腕で動かす際は回転しない）
・そして上2つの質問は手計算で計算できるものなのか、計算ソフトが必要か、正確な答えはでないけどざっくりした程度であれば手計算できるのか

以上、となります。稚拙で申し訳ありませんがアドバイス等いただけたらと思います。

回答No.4

noname#230359

厳密に考えると最も過酷そうな大地震の時にでも壊れないような設計的配慮が
必要だろう。その際、厳密には地震加速度を考慮した動的解析が必要になる。
然しながら建築設備業界では未だに静的震度法といった設計手段が使われている

従って簡単なモデル化してザックリと強度計算し安全率を大きめにとって考える
ことが実務的であろうと思われます。ネックなのは□2500だとφ240がザット
100本以上は保管されるが、これらが同時に例えば1Gの静的水平荷重だとしら
結構な荷重になってしまいそうである。ここらを安全重視でどう克服するか。

参考URL：

https://www.nsr.go.jp/data/000165477.pdf http://www.yamadabody.co.jp/blog/fukku/fukku_1/

お礼

ご回答ありがとうございます。

それと申し訳ありません、補足の転倒防止ポールの枠のサイズですがざっくりと計算しやすい数字で言っただけで、実際は四方1.2m程度でボンベのサイズもΦ240程度で1枠25本程になります。

それでも結構な荷重は掛かりそうですが。。。

回答No.3

noname#230359

CAEにかけ実機で確かめる
https://www.youtube.com/playlist?list=PL-bJx27pSRtANoJAjbhN2Ifn-OFwwu0RW

どれだけ金をかけるのかは
それの危険度と発生頻度によって決まる

その費用は製品に上乗せされるが
その価格で売れるのかどうかは知らない

発生頻度は低く＝数千年に一度
危険度は汚染されたら数万年はそこでは暮らせない　または　死
実験ができない　物は　廃炉にすべきだと思う

改修工事にかけたお金を　
太陽光発電の助成金にしてれば
マイニングで儲けるということもできただろうに

お礼

ご回答ありがとうございます。
すみません、あまりよくわからなかったです。もちろん小生の質問が悪かったことは一目瞭然であります。申し訳ありません。

ありがとうございます。
おっしゃる通りです。あくまでも参考に考えていこうと思います。

回答No.2

noname#230359

ご質問に記載の「転倒防止ポール」とは、どのようなものでしょうか？
ご質問者さんの頭の中では、明確にイメージできているものと思いますが、
記載された文章だけでは、webの読者には伝わってきません。

・地面から直立した、独立したポールでしょうか？
・複数本のポールが並んでいるのでしょうか？
・ポールとポールの間を、チェーン等で結んでいるのでしょうか？
・ポールの高さはどの程度を想定すればいいでしょうか？
・ポールとボンベとの水平距離は、どの程度の範囲を想定すればいいですか？
・ポール以外に、ボンベの転倒を規制する「壁」などが存在しますか？

ポールとボンベとの水平距離がボンベの高さの1.2ｍ以上あれば、ボンベが
転倒してもポールにぶつからないので、強度を検証するまでもありません。
ポールとボンベとの水平距離が、ボンベの直径の1/2以下であれば、ボンベ
は自然には転倒しないので、強度の検証を省略しても問題なさそうです。

要は、どのように衝突したときに、ポールに最もストレスが加わるか、
その条件（解析モデル）を探すことが重要と思います。

とはいうものの、厳密解析は相当に難題でしょう。
手計算可能な程度の簡単なモデルを使って、材料強度に対して「何十倍」
もの安全率があると宣言して、
細かな差異は、大きな「安全率」で吸収できるので、十分安全と言うこと
が現実的と思います。

お礼

ご回答ありがとうございます。
全くもってohkawa様の言うとおりで、自分の中では伝わると勝手に勘違いして転倒防止ポールに対する説明が抜けていました。
この回答のあとで補足しておきます。

転倒防止ポールについてohkawa様からいただいた質問に答えながら説明させていただきます。

・地面から直立した、独立したポールでしょうか？
→概ね当たっていて、地面から直立したポールが４本で一つのボンベ置場となります。

・複数本のポールが並んでいるのでしょうか？
→上述の通りで４本１セット、更に２本追加すれば２セットと言った感じで２+２ｘと行った形でセット数が増えていきます

・ポールとポールの間を、チェーン等で結んでいるのでしょうか？
→４本で囲う面の内１面だけチェーンで結び、取り外し可能となっています。残り３面はそれぞれの工場でされている設計次第です。弊社ではアングル材を１辺に２本ボルトで締結しています。

・ポールの高さはどの程度を想定すればいいでしょうか？
→1.2ｍ程度で考えていただければ結構です。

・ポールとボンベとの水平距離は、どの程度の範囲を想定すればいいですか？
→基本的にはボンベとポール間を繋ぐアングルと密着し転倒しないように固定します。

・ポール以外に、ボンベの転倒を規制する「壁」などが存在しますか？
→上述のとおり、アングルなどをボルトで締結してコの字のような枠になります。

まだまだ全て伝わったとは思いませんが一旦ここで切らせていただきます。（長くなってしまいそうなので）

ざっくりとしたイメージですが、手計算で可能なところまでモデル化し計算して、その後の計算しきれない部分を安全率で埋める（表現的には変？）のが現実的といったところでしょうか。

詳細な回答とても助かります。

ご回答ありがとうございます。

地震に対する強度計算も必要だろうなとは思っていまいたのでとてもたすかります。

回答No.1

noname#230359

ボンベの水平移動の運動量と
回転のモーメントと設置リング半径、設置面での摩擦係数がわかれば
算出できるとは思いますが・・・

実際には充分に余裕を見込んで頑丈に作れば良いだけのような。

お礼

回答ありがとうございます。

ある程度は算出できるのかな、とは調べていて思ってはいたのですが果たして手計算で出る程度で終わってしまっていいのかわからずといった感じでした。