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タンク天蓋の補強方法と製図法
2023/10/13 03:43
- 円筒型のタンクには、円形の５t程度の蓋があります。中心部には撹拌機用のノズル+フランジが存在します。ここでは、その補強材として鋼材を蓋上に放射状に配置する強度計算の考え方や、ノズルの板厚の強度計算の考え方について説明します。
- タンク天蓋の補強には、鋼材を蓋上に放射状に配置する方法が一般的です。このとき、鋼材の強度計算は、使用する材料の引張強度や断面剛性を考慮して行われます。また、ノズルの板厚の強度計算では、ノズルの負荷や使用環境に応じて、板厚の適正値を求める必要があります。
- タンク天蓋の補強には、鋼材を蓋上に放射状に配置することが求められます。この際、鋼材の強度計算には、引張強度や断面剛性が重要な要素となります。また、ノズルの板厚の強度計算では、負荷や使用環境を考慮して適切な板厚を選定する必要があります。これらの計算には専門知識が必要ですので、専門家に相談することをおすすめします。
タンク天蓋の補強
2003/12/15 18:33
円筒型のタンクに円形の５t程度の蓋があります。
中心部には撹拌機用のノズル+フランジがあります。
その補強材として鋼材が蓋上を放射状に配置しなければなりません。
鋼材の強度計算の考え方とノズルの板厚の強度計算の考え方を教えて下さい。
宜しくお願い致します。
質問者が選んだベストアンサー
誤解していたら読み飛ばしてください。
ご質問を以下のように理解しました。
直径何ｍかの円筒形のタンクの天井板の中央に攪拌機取付け用のフランジ付きノズル（何インチかのガス管などを立ち上げて端部に10Ｋフランジとかが付いたもの）があり、天井の自重・攪拌機の重量・点検作業時の人の体重などがかかっても安全な補強をしたいが放射線状にしか補強材を入れられない。
＊＊＊
放射状に取り付ける補強材は相対する補強材が一直線になるように配置して天井板に溶接し中央のノズルにも溶接して１本の梁を構成します。放射線状に何本かの梁を配置するイメージです。
ここからの計算は両端支持梁の中央に集中荷重で攪拌機の重量と人の体重（２名として120Kg）がかかり、等分布荷重で天井板と補強材の重量がかかると想定します。なお、梁が３本（補強材としては６本）の場合は梁１本あたりの荷重は上記の1/3です。
ノズルの板厚については、ノズルが補強材に押し潰されることを心配されているのだろうと思いますが、天井板とフランジに溶接されているはずなので（１ｍｍ厚とかは論外ですが）ガス管程度の厚みがあれば梁の構成要素としての断面諸数値も含め経験的に十分かと思います。なお天井板との溶接部に補強板（フランジのようなもの）を追加することも強度アップに寄与します。
直径５ｍ程度までのタンクであればこんな考え方でも十分通用します。
可能であれば、天井板の中央部を外周部より水勾配程度に高くしておくと更に安心です。
ご参考まで。
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ご質問内容及び＃１さんへのお礼分から察すると、
かくはん機による内容物のうねりがかくはん機フランジに掛り、強度不足を招いているようですね。
かくはん機メーカに相談するのが良いと思いますが、
私も以前100チャンネルを井桁に組んでリブを入れ
補強しました。
計算の参考としては、ＪＰＩ規格(JPI-7S-27-83)
炭素鋼製ノズル や (JPI-7R-72-89)ラグサポート
等が参考になると思います。
用はかくはん機が受ける力にノズル部が耐えるように
だけですよね。
蓋の上側にスペースがとれないがタンクの内側にはいくらかスペースがとれれば 蓋を円錐状にしたものを二つ互いにそろばん玉のように組み合わせてフランジ部をパイプなどで剛性を高める手もあります。また圧力や内容物の影響が差し支えなければフランジを十字や単純梁桁でタンク円周で支え、蓋は単にノズルとの間で気密を保って摺動させる手もあります。
一般にはリブのような補強材は強度計算には含めません。（勿論例外もありますが）
下手なリブ付けはかえって応力集中をリブの付け根の
溶接２番の割れとかの形で示します。鋼材を補強する
場合は溶接ビートの面積が効果的に広くなるように
板をフランジ状に貼り付けるのがベストでしょう。
ノズルの板厚はノズルの形状、及びノズルを通過する
流体の流れ方によって考え方がいろいろあると思い
ます。流体圧力がノズルの面積に一様にかかったと
して周辺の拘束条件をみて計算されるがよろしいかと。
次のJIS規格が参考になると思います。
1)JIS B 8265 圧力容器の構造一般事項
2)JIS B 8266 圧力容器の構造特定規格
3)JIS B 8270 圧力容器（基盤規格）
分厚い規格ですが，目次から必要な個所を見つければよいと思います。
お礼
2003/12/15 19:42
早速返答頂きありがとうございます。
私の質問の仕方が悪いのですが、わからない部分は
圧力容器の構造規格とは違うかと思われます。
ちなみにこれは圧力容器専門に設計している人間（複数）が言っている事です。
尚、その人々もわかりかねるようです。
このような容器を設計された経験の方はいらっしゃいませんか？
井桁に組めば良いのですがある理由によりできないのです。
どなたかお助け下さい！！
お礼
2003/12/18 20:39
皆さん、様々な回答を頂きありがとうございました。
最初は、私の質問の仕方が悪いのかと、文才のなさを実感していた次第ですが、やっと参考になる返答を頂く事ができました。ありがとうございました。
結局は悩みつづけた結果、先程、客先より、井桁で組んで良い、との了解を頂いた次第です。
皆様、ありがとうございました。