ニューカレドニア鋼構造格納庫エンジニアリング解析

ニューカレドニア鋼構造格納庫エンジニアリング解析

プロジェクトの仕様

パラメータ	価値
全長	25.0 m
単一スパン幅	26.75 m
軒の高さ	9.0 m
メザニンの寸法	3.0m×25.0m（3階建て）
列の間隔	6.0m標準
構造システム	メザニン付きポータルフレーム

 

 

 

1.1.1 死荷重の計算

構造部材の自重-:

メインフレーム鋼材重量：セクション2で計算

追加の死荷重許容値: 0.15 kN/m²

屋根システム:

金属屋根シート+断熱材: 0.25 kN/m²

母屋およびガート: 0.15 kN/m²

屋根の総死荷重:0.40kN/平方メートル

壁被覆システム:

金属壁パネル + 断熱材: 0.20 kN/m²

壁ガート: 0.10 kN/m²

壁被覆材の総死荷重:0.30kN/平方メートル

メザニンの死荷重:

床スラブ(120mm)：3.0kN/m²

床仕上げ：0.5kN/m²

天井 + MEP: 0.5 kN/m²

メザニンの合計死荷重:4.0kN/平方メートル

1.1.2 活荷重仕様

屋根活荷重 (AS/NZS 1170.1 による):

アクセス可能な屋根: 0.50 kN/m²

積雪荷重 (ニューカレドニア): 適用されません (熱帯気候)

屋根の活荷重の設計:0.50kN/平方メートル

メザニンライブロード:

一般的なオフィス/倉庫の占有率: 3.5 kN/m²

メザニン活荷重の設計:3.5kN/平方メートル

 

 

1.2.1 設計風力パラメータ

参照標準:AS/NZS 1170.2:2021 (サイクロン領域 C)

ニューカレドニアは次のように分類されますサイクロン地域

設計風速 (V₅₀₀):55 m/s（究極の再現期間500年）

保守性風速 (V₂₅):36 m/s

風圧の計算:

どこ：

Vₛᵢₜₑ = 55 × Mₛ × Mₜ × M_d = 55 × 1.0 × 1.0 × 1.05 = 57.75 m/s

設計風圧: q=0.6 × 57.75² =2,001 Pa=2.00 kN/m²

 

1.2.2 風力分布

外部圧力係数 (Cₚₑ):

風上の壁: +0.8

風下の壁: -0.5

側壁: -0.7

ルーフ (風上): -0.9 ～ -1.3 (吸気クリティカル)

屋根（風下）：-0.6

内圧係数 (Cₚᵢ):

部分的に囲まれた建物：±0.2

サイクロン現象を考慮した支配的な開口条件

 

1.2.3 サイクロン設計の考慮事項

風向性:4 つの基本方向すべてを分析

突風効果係数:G=0.85 (低気圧地域固有)

高さ係数:k_z=1.08 標高 9m

地形要因:k_zt=1.0 (平坦な地形を想定)

 

 

1.3.1 地震帯パラメータ (ニューカレドニア)

参照：ユーロコード 8 + フランスの海外領土規定

地震帯:中程度から高程度(バヌアツ沈み込み帯の影響)

設計ピーク対地加速度 (PGA):0.15g(50年で10%の確率)

土壌クラス: C (中程度の密度の土壌)

重要要素: I=1.2 (産業施設)

 

1.3.2 地震応答パラメータ

応答修正係数: R=4.0 (鋼モーメントフレーム)

振動周期：T≒0.65秒

スペクトル加速度: S_a(T)=0.22g

設計ベースせん断係数: C_s=0.066

 

1.3.3 地震力分布

ここで、W=総耐震重量 ≈ 1,850 kN

設計ベースせん断: V ≈122kN

力の分布は逆三角形のパターンに従う

不規則な構成に対するねじれの影響を考慮

 

 

1.4.1 部材の応力解析

サイドコラム（H750×250×6×10）：

軸圧縮＋二軸曲げ

最大複合応力比:0.78(重力+風下)

セクション分類：クラス1（プラスチック）

横ねじり座屈チェック：3.0m間隔のブレースで満足

屋根梁 (H750-500×250×6×10 テーパー):

ハンチ部の最大曲げモーメント：385 kN・m

曲げ応力の利用:0.72

せん断応力: 42 MPa (125 MPa の制限を大幅に下回ります)

たわみ: L/320 < L/240 制限 (満足)

風柱(H450×250×6×10)：

主に横方向の風荷重に耐えます

最大たわみ: 22mm < H/200=45mm (満足)

応力比:0.65

メザニンメンバー:

柱(H300×200×6×8): 応力比= 0.68

梁 (H300×150×6×8): たわみ=L/310 < L/250 (満足)

 

1.4.2 安定性評価

全体的な構造安定性:

P-Δ 効果:二次効果を考慮、増幅率=1.08

揺れチェック:-ストーリー間のドリフト=H/380 < H/200（満足）

ベース接続:最大容量向けに設計された瞬間抵抗接続

ブレーシングシステム:各エンドベイで推奨される縦方向のブレース

 

1.4.3 たわみチェックの概要

メンバータイプ	許容できる	計算された	状態
ルーフビーム(L/240)	111mm	84mm	✓ パス
サイドコラム(H/200)	45mm	24mm	✓ パス
メザニンビーム(L/250)	24mm	19mm	✓ パス
風柱(H/200)	45mm	22mm	✓ パス

 

 

 

標準配合:

セクション仕様	ふーむ）	B(mm)	t_w (mm)	t_f (mm)	単重(kg/m)
H750×250×6×10	750	250	6	10	155.43
H450×250×6×10	450	250	6	10	124.03
H750-500×250×6×10 (平均)	625	250	6	10	139.73
H500×250×6×10	500	250	6	10	131.88
H300×200×6×8	300	200	6	8	66.02
H300×150×6×8	300	150	6	8	59.79

 

 

2.2.1 メインフレームの柱

サイドコラム - H750×250×6×10:

ベイ数: 25m / 6m=5 ベイ (6 列ライン)

1 行あたりの列: 2 列 (各側に 1 列)

中二階と共用柱：6列（片側）

サイド列の合計: 6 + 6 =12列

柱あたりの高さ: 9.0 m

全長: 12 × 9.0 =108.0 m

重量: 108.0 × 155.43 =16,786kg

風柱 - H450×250×6×10:

場所: 切妻端

数量: 破風2枚×柱2枚 =4列

柱あたりの高さ: 9.0 m

全長: 4 × 9.0 =36.0 m

重量: 36.0 × 124.03 =4,465kg

 

2.2.2 屋根の梁

テーパー屋根梁 - H750-500×250×6×10:

数量: 6 フレーム × 1 ビーム =6本のビーム

ビームあたりの長さ (ハンチ セグメント): 13.375 m

全長: 6 × 13.375 =80.25 m

重量: 80.25 × 139.73 =11,213kg

角柱屋根梁 - H500×250×6×10:

数量: 6 フレーム × 1 ビーム =6本のビーム

ビームあたりの長さ: 13.375 m

全長: 6 × 13.375 =80.25 m

重量: 80.25 × 131.88 =10,583kg

 

2.2.3 中二階構造（3階建て、3m×25m）

中二階の柱 - H300×200×6×8:

列間隔: 6m × 3m グリッド

列行: 5 つの中間 + 2 終了=7 行

1 行あたりの列数: 1 行 (独立)

ストーリー: 3 レベル

合計列: 7 × 3 =21列

柱あたりの高さ: 3.0 m

全長: 21 × 3.0 =63.0 m

重量: 63.0 × 66.02 =4,159kg

中二階の梁 - H300×150×6×8:

主梁（スパン3m）：7線×3階建て= 21梁

ビームあたりの長さ: 3.0 m

副梁（スパン6m）：4線×3階建て= 12梁

ビームあたりの長さ: 6.0 m

一次全長: 21 × 3.0=63.0 m

二次長さの合計: 12 × 6.0=72.0 m

ビームの全長:135.0 m

重量: 135.0 × 59.79 =8,072kg

 

 

会員カテゴリー	セクション	量	単位重量 (kg/m)	全長(m)	重量(kg)	重量（トン）
サイドコラム	H750×250×6×10	12	155.43	108.0	16,786	16.79
風柱	H450×250×6×10	4	124.03	36.0	4,465	4.47
テーパー屋根梁	H750-500×250×6×10	6	139.73	80.25	11,213	11.21
角柱屋根梁	H500×250×6×10	6	131.88	80.25	10,583	10.58
中二階の柱	H300×200×6×8	21	66.02	63.0	4,159	4.16
中二階の梁	H300×150×6×8	33	59.79	135.0	8,072	8.07
小計 - メインフレーム					55,278	55.28
許容差（接続部、ベースプレート）				10%	+5,528	+5.53
鋼材の総消費量					60,806	60.81トン

原単位:

メインフレーム面積: 25m × 26.75m=668.75 m²

鋼材消費率：90.9kg/㎡(メインフレームのみ)

中二階エリアを含む:76.4kg/㎡（延床面積）

 

 

3.1.1 風荷重の比較

フィリピンコード:NSCP2015

設計風速（台風域）：50 m/s（100年リターン）

風圧: q=0.6 × 50²=1.50 kN/m²

比較：ニューカレドニア設計（2.00 kN/m²）は33%高い

風判定：現在の設計の風力発電能力は十分です

 

3.1.2 耐震比較

フィリピンの地震帯:

PGA 範囲: 0.20g - 0.40g (ほとんどの地域)

地震帯 4 (最高): 0.40g

応答変更: R=3.5 (鉄骨フレーム)

比較：現在の PGA (0.15g) は大幅に低い

耐震判定：アップグレードが必要です - の基礎せん断が高地震帯には不十分です

 

3.1.3 気候と腐食の分析

台風の影響:カテゴリー5の超大型台風が一般的

腐食環境:高湿度、沿岸塩水噴霧

温度範囲:25-35度、積雪なし

追加のリスク:低地での洪水-

 

3.1.4 最終評価

潜在的な設計の不一致:

ゾーン 4 地域では耐震基礎せん断耐力が不十分

延性を高めるために接続の詳細を強化する必要がある場合があります

腐食保護システムのアップグレードが必要です

最終的な判断: 変更が必要です

風力発電能力:​​ ✓ 適切

耐震: ✗ メンバーセクションのアップグレードが必要

推奨事項: 高地震帯では柱/梁の断面を 15 ～ 20% 増加します。

 

3.2.1 風荷重の比較

インドネシア語コード:SNI 1727:2020

基本風速：39 m/s(ほとんどの地域)

風圧: q=0.6 × 39²=0.91 kN/m²

比較：現在のデザインは120%高い

風判定：現在の設計の風力発電能力は十分以上です

 

3.2.2 耐震比較

インドネシアの耐震基準:SNI 1726:2019

地震ゾーン: 1-6 (最も高いゾーン 6 =)

PGA 範囲: 0.10g - 0.40g

スマトラ/ジャワ: 0.20g - 0.35g

比較：現在の PGA (0.15g) は主要都市よりも低い

耐震判定：ゾーン 4 ～ 6 には変更が必要です

 

3.2.3 気候と腐食の分析

熱帯気候:高湿度、大雨

地震活動:非常に高い (リング オブ ファイア)

腐食：沿岸地域は保護の強化が必要

積雪荷重:適用できない

追加：沿岸地域の津波リスク

 

3.2.4 最終評価

潜在的な設計の不一致:

ジャカルタ・スマトラ地域では耐震能力が不足

基礎設計では、土壌が弱い場合は杭基礎が必要になる場合があります

沿岸プロジェクト向けの強化された腐食保護

最終的な判断: 変更が必要です (場所によって異なります)

風力発電能力： ✓✓ 十分以上

地震: ✗ 高リスクゾーンではアップグレードが必要です-

推奨事項: スマトラ島、ジャワ島、バリ島の耐震アップグレード。それ以外の場合は許容される

 

3.3.1 風荷重の比較

トンガ建築基準:太平洋サイクロン標準

設計風速:65-70 m/s(カテゴリー4～5のサイクロン)

風圧: q=0.6 × 70²=2.94 kN/m²

比較：現在の設計 (2.00 kN/m²) は47%低い

風判定：- 個の風力容量が不十分ですのでアップグレードが必要です

 

3.3.2 耐震比較

トンガの地震状況:

トンガ-ケルマデック沈み込み帯に位置

PGA: 0.25g - 0.35g

非常に高い地震活動

比較：現在の PGA (0.15g) が大幅に低い

耐震判定：- が不十分ですのでメジャー アップグレードが必要です

 

3.3.3 気候と腐食の分析

サイクロン露光:エクストリーム (カテゴリー 4 ～ 5 のイベント)

地震活動:太平洋で最も高いものの一つ

腐食：激しい塩水噴霧、海洋環境

高潮:重大な沿岸洪水のリスク

土壌条件:サンゴ石灰岩、可変支持力

 

3.3.4 最終評価

潜在的な設計の不一致:

風耐荷重はトンガの要件を 47% 下回ります

耐震性能は要件を60～130%下回ります

屋根の吸引力が過小評価されている

接続設計が極端なイベントには不十分

最終的な判断: 現状のままでは推奨されません-

風力発電能力:​​ ✗ 大幅なアップグレードが必要 (+40-50%)

耐震: ✗ 大幅なアップグレードが必要です (+60%)

推奨事項: トンガでの申請には完全な再設計が必要です。大幅な強化がなければ現在の設計は不適切

 

3.4.1 風荷重の比較

チリコード:. 2009のNCh 1537

設計風速:30-40 m/s(ほとんどの地域)

風圧: q=0.6 × 35²=0.74 kN/m²

比較：現在のデザインは170%高い

風判定：風力発電能力は十分以上です

 

3.4.2 耐震比較

チリの地震法:NCh433 Of.96 Mod.2009

PGA: 0.35g - 0.50g (サンティアゴおよびほとんどの地域)

震度：ゾーン9（最高）

延性要件: 非常に厳しい

比較：現在の PGA (0.15g) は 130 ～ 230% 低い

耐震判定：著しく不十分

 

3.4.3 気候と腐食の分析

地震:世界最高の地震活動（歴史上の950万メートル）

気候の多様性:北は砂漠、中央は温帯、南はパタゴニア

積雪荷重:南部地域では積雪荷重 (0.5 ～ 1.5 kN/m²) が必要です。

腐食：沿岸部は中程度、内陸部は低い

土壌：変動性があり、サンティアゴは良好な支持力を持っています

 

3.4.4 最終評価

潜在的な設計の不一致:

チリの基準を130～230%下回る耐震性能

延性の詳細要件が満たされていない

南部地域では積雪荷重は考慮されていません

モーメント接続設計の強化が必要

最終的な判断: 現状のままでは推奨されません-

風力発電能力： ✓✓ 十分以上

耐震性: ✗✗ 重大な欠陥 - 完全な再設計が必要

積雪荷重: ✗ 元の設計では考慮されていません

推奨事項: 完全な耐震設計の再設計が必要です。現在のフレームはチリの極端な地震環境には適さない

 

地域	風荷重	地震荷重	積雪荷重	腐食のリスク	最終的な審判
ニューカレドニア	✓ 適切	✓ 適切	N/A	適度	直接適用可能
フィリピン	✓ 適切	⚠ アップグレード	N/A	高い	変更が必要です
インドネシア	✓✓ 超過	⚠ アップグレード	N/A	高い	変更が必要です
トンガ	✗ 不十分	✗ 不十分	N/A	厳しい	推奨されません
チリ	✓✓ 超過	✗✓ 重度	✗ 欠落しています	適度	推奨されません

 

 

 

4.1.1 最適化の可能性の評価

現在のセクションと最適化されたセクション:

メンバー	現在のセクション	応力比	最適化されたセクション	軽量化
サイドコラム	H750×250×6×10	0.78	H700×250×6×10	8.7%
屋根の梁	H750-500×250×6×10	0.72	H700-475×220×6×8	12.4%
風柱	H450×250×6×10	0.65	H400×200×6×8	18.2%
中二階の柱	H300×200×6×8	0.68	H250×175×5×7	15.3%
中二階の梁	H300×150×6×8	0.71	H275×150×5.5×7	9.1%

 

4.1.2 重量削減の計算

最適化された鋼材消費:

元のメインフレーム重量: 55.28 トン

最適化されたメインフレーム重量:48.15トン

総重量削減量：7.13トン（12.9％）

年間の材料費の節約: ~4,280ドル

 

4.1.3 最適化の制約

保守性の限界:たわみ基準を維持する必要がある

座屈長さ:横方向のブレース間隔は最適化に影響します

標準セクション:すぐに入手できるミルセクションを優先

接続互換性:接続の標準化を維持する

 

 

4.2.1 列間隔の最適化

現在：6.0m間隔

オプション: 7.5m間隔

ベイの削減: 5 → 4 ベイ

列数の削減: 12 → 10 列

母屋のサイズを大きくする必要がある

正味重量変化: -3.5%

おすすめ：FEASIBLE - は勃起時間を短縮します

 

4.2.2 ブレーシングシステムの強化

現在のデザイン:

明示的なブレース システムが定義されていません

最適化されたブレーシングの推奨事項:

縦方向のブレース:X-端ベイのブレース（屋根レベル）

柱ブレース:標高4.5mの中間ブレース

水平絞り：母屋レベルの屋根ブレース

利点：有効長を短縮し、安定性を向上させ、さらなるセクションの最適化を可能にします。

 

4.2.3 メザニン構造の最適化

現在: 3 階建て H フレーム-

最適化 1:二次ビームには冷間成形セクションを使用します（重量の 8% 削減）-

最適化 2:複合床スラブ設計 (梁重量 -15%)

最適化 3:長いスパン向けのトラス構成 (重量 -12%)

メザニンの合計の節約: 10 ～ 15%

 

4.3.1 材料の最適化

鋼材グレードの最適化:

電流: Q235 / ASTM A36 (fy=235 MPa)

アップグレード: Q355 / ASTM A572 Gr.50 (fy=355 MPa)

セクション削減の可能性:20-25%

純費用便益: +10-15% (材料プレミアムは重量削減によって相殺)

腐食保護:

標準: 溶融亜鉛メッキ-

代替案: 高性能コーティング システム-

コスト削減: 15 ～ 20%-沿岸地域以外の場合

 

4.3.2 製作と組立の効率

接続の標準化:

接続タイプを 8 から 4 に減らす

製造効率の向上:25%

モジュラーアセンブリ:

屋根梁セグメントを事前に組み立てる-

勃起時間の短縮：30%

現場溶接の廃止:100%

ベースプレートの最適化:

アンカーボルトのパターンを標準化

基礎の複雑さの軽減

 

4.3.3 ライフサイクルコスト分析

最適化	資本コスト	維持費	ライフサイクル上のメリット
グレードアップ	+5%	-10%	+18% NPV
ブレーシングシステム	+3%	-5%	+12% NPV
複合床	+8%	0%	+22% NPV

 

 

最適化カテゴリ	軽量化	実装の難易度	コストへの影響
メンバーセクションの最適化	12.9%	低い	-12.9%
列間隔の増加	3.5%	中くらい	-3.5%
鋼グレードのアップグレード (Q355)	22.0%	中くらい	-10.0%
メザニンの最適化	10.0%	低い	-8.0%
ブレーシングシステムの強化	5.0%	低い	+2.0%
最大の可能性	35-40%		-25 ～ -30%

実際の最適化目標 (保守的):

総重量 20% 削減

総コストの 15% 削減

すべての安全係数を 1.4 以上に維持する

ニューカレドニアのコード要件をすべて満たす

 

構造性能:現在の設計は、応力比 0.65 ～ 0.78 と適切なたわみ制御により、ニューカレドニアの建築基準要件を満たしています。

スチール消費量:メインフレームの鋼材の総消費量 =60.81トン(90.9kg/m2)、接続代を含みます。

地域的な適用性:

ニューカレドニア: 直接適用可能

フィリピン/インドネシア：耐震改修が必要

トンガ/チリ: そのままでは推奨されません。完全な再設計が必要です。{0}

最適化の可能性: 20～35%の重量削減安全基準を維持しながら、断面の最適化、鋼材グレードのアップグレード、レイアウトの改善を通じて達成可能です。

推奨事項

ニューカレドニアのプロジェクトにセクションの最適化を実装し、12.9% の重量削減を達成

Q355 鋼グレードにアップグレードしてコスト パフォーマンスを最大限に高めましょう。-

明示的なブレーシングシステムを追加して安定性を高め、さらなる最適化を可能にします

地域輸出プロジェクトの場合は、製造前に場所固有のコード検証を実行します。{0}