多点吊りの天秤について

質問

下図の天秤にかかる荷重について疑問があります。

(1)下のロープへの荷重
　ロープにかかる張力は10 tonf と考えて、
　5本とも使用荷重 10 tonf 以上のロープを使えば良いのでしょうか？

　それとも、天秤の上のロープでそうするように、不均等荷重を考慮して、張力は
　T＝10×1.5＝15 tonf
　と考えるのでしょうか？

(3)天秤への荷重
　天秤の強度を計算するにあたっても、不均等荷重を考慮する必要があるのでしょうか？
　（例えば左から 7.5 tonf 、15 tonf 、10 tonf、10 tonf、5 tonf　のように）
　（或いは左から 7.5 tonf 、15 tonf 、10 tonf、7.5 tonf、2.5 tonf　のように）

(4)イコライザーについて
　4点吊り以上のときは「イコライザー」を使用するのが良いという情報を目にしました。
　吊り荷を直接吊らずに天秤を使用する場合でも、天秤の上にロープでなくて「イコライザー」
　を使用することは、普通にあることでしょうか？

回答No.4

tadanokuma · ベストアンサー

手前味噌で申しわけありません。
SI単位・単位等を部分省略します。

〇上ロープの検討
　４本４点吊りを採用（ロープは、ワイヤーロープとする）
　専用吊天秤（短期）を使用し、クレーンにより荷を吊り上げ据付ける。
　衝撃荷重を考慮 ψ=1.3　（ジブクレーン）
　吊り荷の偏荷重を考慮しない　γ=1.0（する場合 γ=1.5）
　工事途中の地震及び風荷重の横荷重は考慮しない。（考慮する場合は、それぞれの参考文献より付加ください。）

　Ws = W × ψ × γ ( W : 上ロープから下に吊り下げる全重量で、吊り荷＋吊天秤＋下ロープ＋シャックル＋調整機具類＋安全設備＋介錯ロープ等の総重量）
　　 = W ×1.3×1.0

http://www.wirerope.jp/wirerope/tamakake.html

Ws = ( T × n ) / ( F × K )　から 式を変形し

　T = ( Ws × F × K ) / n

K : ロープ張力係数　（対角ロープがなす角度　60度 = 1.16 )
F : 安全係数　（ = 6 )
n : 吊本数　　（ = 4　 4点× 直吊 =1.0 )
T : ロープの破断荷重（t)

T = (W ×1.3×1.0×6×1.16) / 4
= 2.262 × W

　上記のTの破断荷重からワイヤーロープを選定する。

　W が 47ｔと仮定すれば、T = 106.3 (ｔ)となり、先ほどご紹介のＨＰにある表を用いれば、
　破断荷重 1110KN / 9.8 = 113.3 ≧ T = 106.3 　( 6×24 46mm A種　長さ〇mm ）が4本 になります。

検証）
http://www.wire-rope.jp/%E3%83%AF%E3%82%A4%E3%83%A4%E3%83%AD%E3%83%BC%E3%83%97%E5%AE%89%E5%85%A8%E8%8D%B7%E9%87%8D%E8%A1%A8/

　上記のＨＰにある４本４点吊りの安全荷重（通常玉掛索）で、先の得られたロープの値を検証する。

　S = ( B ÷ 6)×( 3 ÷ K)
= ( 113.3 ÷ 6) × ( 3 ÷ 1.16 )
= 48.8 (t) 　

S : 安全荷重　（ＨＰはWとあり、上記からWは既出で使用されているため置き換えました）
　B : ロープ破断強度　（ 6×24 46mm A種　= 1110KN = 113.3t )
　K : ロープ張力係数　（対角ロープがなす角度　60度 = 1.16 )
6×24 46mm A種　長さ〇mm は、48.8t　まで吊り上げることができるため、47(t)は問題なしとなる。

〇下ロープの検討
　吊り荷は、５ピースブロックが継ぎ合わさって１ピースをなす。

　玉掛け施工上の注意点です。
　吊り荷が５ピースからなっているため、それぞれがどのような連結でなされているかの確認。
　吊り上げる際、それぞれのブロックに吊環があり、吊り上げても座屈・損傷・破壊されることのない強度を有すること。
　上記に不安がある場合、安全上、吊り荷が一体化されていても、それぞれのピースを直吊りするほうが理想で好ましい。
　イコライザ（シーブ）を使用する場合でも、先の吊り荷の吊環の位置・左右前後の高さ調整が必要の場合、調整機具を入れる。
　イコライザ（シーブ）を入れると、入れ方によって滑車の原理でロープの太さを細くすることができる。

　最後に、吊天秤の強度計算ですが、荷重は、先の Wsから吊天秤の重量を差し引いた数値に ψ × γを乗じてご使用ください。

お礼

調整器具類、安全設備の重量も見込まなければならないのですね。
吊り荷の搬送・据付を依頼する側も玉掛けの知識を持たないと、どんな吊環を付けておいたらいいのか分かりませんね。
ご回答の内容は難しいですが、よく読んで理解したいと思います。
無償にもかかわらず詳しくお教え下さり、ありがとうございます。

回答No.3

tadanokuma

すみません、前回投稿した下記の内容は間違っておりますため無視してください。
下書きが入ってしまいました。

>であれば、何トンとういう大きな質量だから理解し難いのでしょうから、別の方法で簡単
>に考えを示しますと。
>　Ａ４版１冊300ページの本３冊
>　Ａ４版１冊150ページの本２冊
>　両者の本に使用されている、表紙や紙の材質は全て同じものとする。

>　１冊300ページの本３冊を立てて、両側に150ページの本２冊を挟み、５冊の全周を紐で
>くくり（一体化）しました。
>　全体の重さは40となりました。これを上から５本の糸で吊り上げます。
>　吊り揚げる際の糸の位置は、本の幅方向の中心上に全て並ぶように、両端の本は、幅と
>厚みの中心１箇所づつ・同様に真ん中の本の中心１箇所、真ん中と両端の本の間の本の中
>心２箇所づつです。
>　１本に掛かる張力は、40÷5＝8　となります。
>　1)は、8tということになります。不均等係数を考慮するなら、その50％増しの12ｔで
> す。

回答No.2

tadanokuma

再び登場します。

追加質問と補足を読み返したところ、条件確認を忘れておりました。
図の一点鎖線で、5個のピースは分割され、それぞれが独立していて、５個のピースに１本づつ吊天秤よりロープを下げるとして考えてました。
前回の回答では、最大10ｔなので、10ｔ（５本共同じロープ）と答えました。

　それとも、５ピースを全て連結し一体化の状態で、５本のロープで吊り下げることを想定でしょうか？

　であれば、何トンとういう大きな質量だから理解し難いのでしょうから、別の方法で簡単に考えを示しますと。
　Ａ４版１冊300ページの本３冊
　Ａ４版１冊150ページの本２冊
　両者の本に使用されている、表紙や紙の材質は全て同じものとする。

　１冊300ページの本３冊を立てて、両側に150ページの本２冊を挟み、５冊の全周を紐でくくり（一体化）しました。
　全体の重さは40となりました。これを上から５本の糸で吊り上げます。
　吊り揚げる際の糸の位置は、本の幅方向の中心上に全て並ぶように、両端の本は、幅と厚みの中心１箇所づつ・同様に真ん中の本の中心１箇所、真ん中と両端の本の間の本の中心２箇所づつです。
　１本に掛かる張力は、40÷5＝8　となります。
　1)は、8tということになります。不均等係数を考慮するなら、その50％増しの12ｔです。

>　(1)上のロープへの荷重
>　ということは、上のロープについても、不均等荷重の考慮は不要ということでしょうか？
>　インターネットで計算例を探してみると、不均等荷重を考慮しているものが見つかります。
>　（この計算の根拠は、土木学会の「鋼構造物架設設計指針」なのではないかと推測します。）
>　http://www.kyoryo-gijutsu.co.jp/pdf/calculation. …
>　http://www.e-bridge.jp/eb/webcalc/design/webcalc …

　添付された上の参考ページは、鈑桁用吊ピース（地組用）・仮設用吊金具は、吊り荷の偏荷重を考慮した強度計算例でしたが、今、質問の図にあるような吊天秤は、今回のみに使用するものではなく、将来多目的に転用され偏荷重にも対応したいということなら、吊り荷重量に不均等係数を増した値を採用する。
　また、図の吊り荷のみ限定であって、偏荷重を考慮しないものであれば不均等係数付加は不要です。

　上ロープの選定と下の吊天秤の強度設計時は、不均等係数を考慮するなら、考慮した数値を設計値で採用します。

>　しかし、大洋製機という会社のホームぺージを見ると、
>　３点吊りまでは吊り荷重を吊り点数で割って張力を算出し、
>　４点吊りでは吊り荷重を３で割って張力を算出しています。
>　（この根拠は平成12年「玉掛け作業の安全に係るガイドラインの解説」のようです。）

>　http://www.taiyoseiki.co.jp/blog/2012/05/post-15 …
>　http://www.taiyoseiki.co.jp/product02/calculatio …
>　様々な考え方があるということなのでしょうか？

　個人的な解釈として、説明しておきます。
　同じロープの長さといえど、製作上や施工時の掛け方によって長さ違いが生じるため、吊り荷の吊点に均等に荷重が掛からない場合を想定し、
　利き側（吊り荷重量の本来の１点当りの受け持ち重量を超えて利いている）と、
　添え側（吊り荷重量の本来の１点当りの受け持ち重量未満になり遊んでいる）となるための安全係数と考えてください。

　参考）実際には、吊り揚げ時にも慣れると判りますが、吊り荷の据付時に吊り荷が着地する時、四角い場合では４つ角の一方が早く着地したりします。４点の場合、２点に調整用のチェーンブロック等を入れできるだけ均等になるようにします。

>(2)インパクト荷重
>　インパクト荷重の詳細を知りたいのですが、どのようなホームページや文献を見れば
>　書いてあるかご存知でしょうか？
>　また、ロープの使用荷重は破断荷重の1/6であり随分余裕がありますが、
>　だからと言ってインパクト荷重を考慮しないのは許されないでしょうか？

　物を吊り揚げる場合、クレーンに関する図書を採用することとなります。
　（インパクト荷重　⇒　衝撃荷重）
　条件）吊揚げる機種はジブクレーン、巻上げ速度は１ｍ/ｓで、今回の場合は選定。

　http://kikakurui.com/b8/B8831-2004-01.html　
　http://www.jaish.gr.jp/anzen/hor/hombun/hor1-10/hor1-10-5-1-0.htm

　が、参考になると思います。
　先の算出された数値に上の係数を乗じて加算ください。

>(3)イコライザー（シーブ）の効果
>　イコライザーを天秤と吊り荷の間に入れることにより、
>　吊り具にかかる大体「 5 ton、10 ton、10 ton、10 ton、5 ton 」という荷重が
>　キッチリ左右対称になり、吊り荷が傾かなくなるという効果があるのでしょうか？
>　まさか「 8 ton、8 ton、8 ton、8 ton、8 ton 」になったりはしませんよね？　

　イコライザを使用した場合、吊り荷がクレーンで吊り揚げられ、地切時点（僅かに浮いた時）で常に安定姿勢になろうとするための自由度を与え、全ての吊点で受ける荷重（配分）が同じになることが基本理想です。
　そのため、イコライザを入れる数や場所、ロープの方向の変え方（折り方）を工夫する必要もあります。

お礼

詳しく回答して下さり、ありがとうございます。

説明不測ですみませんでした。
吊り荷は5ピースに分かれてはおらず、完全に一体の物です。
両端のロープが吊り荷の端についているため、吊り点の中間で分割したと仮定して、体積に比例して下のロープにかかる重量を出しました。

条件を補足します。
天秤は図の吊り荷専用です。ロープの角度は60°です。
そして、本当は4点吊りの天秤にしたいです。（回答者の方々に分かりやすいように、話を単純化するために、2点吊りで描いていました。）
使用するクレーンの種類は不明です。

tadanokuma様のご回答を正しく理解しているか、チェックしていただけますか？

・上のロープの張力は「 40 / 3 / sin 60°＝ 15.4°」とする。
　（強制ではないものの、4でなくて3で割っておいたほうが無難。）

・天秤は「 5ton、10ton、10ton、10ton、5ton 」の荷重がかかるとして設計する。
　実際水平になるように吊上げるので、「 5ton、10ton、10ton、10ton、5ton 」からの逸脱の程度は誤差の範囲である。
　かと言って「 8 ton、8 ton、8 ton、8 ton、8 ton 」では計算しない。
　これはあくまでイコライザを使った場合の理想値であって、イコライザをいれるか否かは業者の人が決定する。

・取り敢えずジブクレーンを使用すると仮定して特に問題ない。
　ジブクレーーンの場合の衝撃係数の最大値は1.3なので、
　下のロープの張力は「 10×1.3 ＝ 13 ton 」とする。
　上のロープには衝撃係数は関係ない。

たくさん答えていただきましたのに、また質問返しですみません。
きっとお仕事でご活躍されているお忙しいかたと思いますが、
お力をお貸しいただければ幸いです。

回答No.1

tadanokuma

>1)下のロープへの荷重
>　ロープにかかる張力は10 tonf と考えて、
>　5本とも使用荷重 10 tonf 以上のロープを使えば良いのでしょうか？

　はい。それでＯＫです。

>　それとも、天秤の上のロープでそうするように、不均等荷重を考慮して、張力は
>　T＝10×1.5＝15 tonf
>　と考えるのでしょうか？

　　不均等荷重というより図のケースでは、図には無い吊フック下の吊り荷重心が真下に
　　あると思われるため不均等加重の考慮は不要となります。
　　考慮する荷重は、吊り上げ吊り下げ時の上下に動く、インパクト荷重です。
　　10ｔｆ×1.3＝13ｔｆとして設計ください。

>(3)天秤への荷重
>　天秤の強度を計算するにあたっても、不均等荷重を考慮する必要があるのでしょうか？
>　（例えば左から 7.5 tonf 、15 tonf 、10 tonf、10 tonf、5 tonf　のように）
>　（或いは左から 7.5 tonf 、15 tonf 、10 tonf、7.5 tonf、2.5 tonf　のように）

　　上述の通りです。図のケースでは、考慮不要です。

>(4)イコライザーについて
>　4点吊り以上のときは「イコライザー」を使用するのが良いという情報を目にしました。
>　吊り荷を直接吊らずに天秤を使用する場合でも、天秤の上にロープでなくて「イコライ
>　ザー」を使用することは、普通にあることでしょうか？

　イコライザー（シーブ）は図のケースでは、吊天秤と吊り荷の間（下ロープ中）に入
　ります。また、吊り天秤を使用しない場合、吊りフックと吊荷の間に入ることもありま　　す。　　
　これは、吊荷の重量が全ての吊点に均等にロープテンションとして掛けることが望ましい　場合に使用します。
　ロープ選定の場合、ワイヤーロープの場合では、安全係数６を計算に入れてください。

お礼

回答ありがとうございます。下のロープは左右対称に荷重がかかると考えてよいのですね。計算が簡単になるのでよかったです。

お手数ではありますが、他に分からないことがありますので、簡単に答えられそうなことだけでも、教えていただけますでしょうか？

(1)上のロープへの荷重
　>吊り荷重心が真下にあると思われるため不均等加重の考慮は不要となります。

　ということは、上のロープについても、不均等荷重の考慮は不要ということでしょうか？
　インターネットで計算例を探してみると、不均等荷重を考慮しているものが見つかります。
　（この計算の根拠は、土木学会の「鋼構造物架設設計指針」なのではないかと推測します。）

　http://www.kyoryo-gijutsu.co.jp/pdf/calculation.pdf
　http://www.e-bridge.jp/eb/webcalc/design/webcalcexam.html

　しかし、大洋製機という会社のホームぺージを見ると、
　３点吊りまでは吊り荷重を吊り点数で割って張力を算出し、
　４点吊りでは吊り荷重を３で割って張力を算出しています。
　（この根拠は平成12年「玉掛け作業の安全に係るガイドラインの解説」のようです。）

　http://www.taiyoseiki.co.jp/blog/2012/05/post-15.php
　http://www.taiyoseiki.co.jp/product02/calculation.php

　様々な考え方があるということなのでしょうか？

(2)インパクト荷重
　インパクト荷重の詳細を知りたいのですが、どのようなホームページや文献を見れば
　書いてあるかご存知でしょうか？
　また、ロープの使用荷重は破断荷重の1/6であり随分余裕がありますが、
　だからと言ってインパクト荷重を考慮しないのは許されないでしょうか？

(3)イコライザー（シーブ）の効果
　イコライザーを天秤と吊り荷の間に入れることにより、
　吊り具にかかる大体「 5 ton、10 ton、10 ton、10 ton、5 ton 」という荷重が
　キッチリ左右対称になり、吊り荷が傾かなくなるという効果があるのでしょうか？
　まさか「 8 ton、8 ton、8 ton、8 ton、8 ton 」になったりはしませんよね？　

お礼の欄なのにたくさん質問して済みません。