マニラ南部タンザ工場プロジェクト鉄骨構造倉庫設計報告書

タンザ工場プロジェクト - 鉄骨構造倉庫設計レポート

 

このレポートは、2018 年にフィリピンのクライアント向けに設計された鉄骨構造倉庫であるタンザ ファクトリー プロジェクトの設計詳細、構造力解析、鉄骨断面の推奨事項、総鉄鋼消費量、および複数の地域での適用性評価を示しています。この倉庫はフィリピンのマニラ南部に位置しており、その設計は現地の荷重要件に厳密に準拠しています。以下はプロジェクトの主要なパラメータです。

プロジェクト名：タンザファクトリープロジェクト

構造タイプ: 軽量鉄骨構造倉庫

全体寸法：長さ（L）55.6m×幅（W）72m×高さ（H）7m

スパン配置:

長さ方向(55.6m): 5m+ 8×5.7m+ 5mとして配置された合計10スパン

幅員方向（72m）：18m×4連

エンクロージャ システム: 屋根パネルと壁パネルの両方に 0.6 mm カラー スチール シングル タイル

ドアと窓:

長さ方向（55.6m）：窓 片側10枚ずつ 計20枚

幅方向 (72m): 4 連続スパンのそれぞれにローリング シャッター ドア 1 つ。各スパンの前面に 2 つの窓、背面に 3 つの窓

換気：各スパンに棟換気装置を設置

 

 

倉庫の設計は、フィリピンの鉄骨構造設計を管理する中核仕様であるフィリピン国家構造基準 (NSCP) 2015、第 1 巻、第 7 版に基づいています。マニラ南部の気候的および地質学的特徴と組み合わせることで、設計で採用された主要な荷重パラメータは次のとおりであり、地域の環境条件下で構造の安全性と耐久性が確保されています。

死荷重 (DL):

屋根：0.15kN/m²（0.6mmカラースチール単板、母屋、棟ベンチレーター含む）

壁: 0.12 kN/m² (0.6 mm カラースチール単層タイルおよび母屋)

鋼構造物の自重-: 鋼部材の参照値 76.93 kN/m を使用して、選択した断面サイズに基づいて計算されます。

活荷重 (LL):

屋根活荷重: 1.00 kPa、産業倉庫の屋根に関する NSCP 2015 要件に準拠。

床積載荷重：5.0kN/㎡（倉庫1階の場合、一般品の保管を考慮）

風荷重 (WL):

基本風速: 280.00 kph、NSCP 2015 風荷重規定に従って計算。

設計風圧: P=qh [(gc pf) - (cgpi)]、ここで、qh は速度圧力、gc pf は外部圧力係数、cgpi は内部圧力係数です。

風荷重係数：倉庫の形状が長方形で高さが低い（7m）ことを考慮し、形状係数を1.3、高さ変動係数を1.0（高さが10m未満であるため）とします。

地震荷重 (SL):

地震ゾーン: ゾーン 4 (マニラ南部は-中高震度地域に属します)、震度 Z=0.40.

設計基礎せん断: V=cm/rtw、重要度係数 I=1.25、応答修正係数 R=8.50、地震係数 cv=1.50、ca=0.64.

土壌タイプ: SD、および固有周期 T=ct (hn)³/⁴。ct は数値係数、hn は建物の高さです。

その他の負荷:

積雪量: 無視できるほど (マニラ南部は熱帯気候で、年間を通じて降雪はありません)、設計では考慮されていません。

温度負荷：局所的な温度範囲（25度- 38度）を考慮して、温度変化は±15度であり、構造には熱膨張および収縮対策が採用されています。

さらに、この設計は鋼構造に関するフィリピン国家規格 (PNS 49) および溶接に関するフィリピン国家規格 (PNS 49-1) にも準拠しており、鋼製コンポーネントと接続の品質を保証しています。

 

荷重要件と構造レイアウトに基づいて、安全性と経済性の両方を考慮して、構造計算と最適化を通じて倉庫の各コンポーネントの基準鋼片サイズが決定されます。使用される鋼材は ASTM A36 で、降伏強度 fy=248 MPa で、フィリピンの鋼構造物の材料設計強度要件に一致しています。具体的な推奨事項は次のとおりです。

3.1 メインフレーム（ポータルフレーム）

主梁（スパン18m、連続4スパン）：

エンドスパンビーム：H-形鋼 H400×200×8×12（高さ×幅×ウェブ厚さ×フランジ厚さ）。このセクションは、エンドスパンでのより大きな曲げモーメントに耐えるように選択され、十分な曲げおよびせん断能力を確保します。

中径間梁:H-形鋼 H350×180×7×10。中間スパンは曲げモーメントが比較的小さいため、鋼材を節約するためにわずかに小さいセクションが採用されています。

柱（高さ7m、長さ方向に11本の柱）：

エンドコラム: H-形鋼 H300×150×7×10。エンドコラムはより大きな横風荷重と地震荷重に耐えるため、より堅牢なセクションが使用されます。

中柱：H-形鋼 H250×140×6×8。中柱は主に垂直荷重がかかるため、比較的軽量なセクションを採用しています。

3.2 二次構造

母屋（長さ方向に配置、間隔1.5m）：C-形鋼C160×70×20×2.5。母屋は屋根パネルを支え、屋根の死荷重と活荷重に耐えるように設計されています。軽量鉄骨倉庫の一般的な母屋仕様を参考に、スパンと荷重から断面サイズを決定します。

母屋（高さ方向に配置、間隔1.2m）：C-形鋼C140×60×20×2.3。母屋は壁パネルを支えて風圧に耐えますが、スパンが小さいため母屋よりも断面がわずかに小さくなります。

リッジベンチレーター: C120×50×20×2.0のスチールフレーム、0.6mmカラースチールパネルと適合。各スパンにはリッジベンチレーターが装備されており、軽量で構造負荷が大幅に増加しません。

ブレーシングシステム:

水平筋交い（屋根・壁）：丸鋼φ16を5m- 5.7m間隔（長さ方向のスパン間隔と一致）で配置し、構造の水平剛性を高めています。

垂直ブレース (柱): 山形鋼 L75×50×5、倉庫の両端と中央に配置され、横方向の地震荷重と風荷重に耐えます。 5m以上のスパンでは縦筋交いに二重丸鋼（2φ16）を採用し安定性を確保しています。

ドア・窓枠：角鋼管80×80×3.0（ローリングシャッタードア用）、60×40×2.5（窓用）を採用し、ドアや窓の重量を支え、風圧に耐える十分な強度を確保しています。

 

倉庫の総鋼材消費量は、推奨される断面サイズ、コンポーネントの長さ、鋼材の重量 (78.5 kN/m3、つまり 7850 kg/m3) に基づいて計算されます。計算には、カラー鋼板の重量を除く、メインフレーム、二次構造、ブレースシステム、ドア/窓枠が含まれます（0.6mmカラー鋼板単体タイルの重量は約5.88kg/m2で、鋼構造物の重量には含まれません）。詳細な計算は次のとおりです。

4.1 各コンポーネントの鋼材消費量

メインビーム:

エンドスパン梁：2スパン×18m×64.4kg/m（H400×200×8×12の重量）= 2318.4kg

中径間梁：9スパン×18m×49.9kg/m（H350×180×7×10の重量）= 8083.8kg

メインビームの合計: 2318.4*4 + 8083.8*4=41,608.8 kg

列:

エンドコラム: 2 コラム × 7m × 42.3 kg/m (H300×150×7×10 の重量)=592.2 kg

中柱：9本×7m×31.9kg/m（H250×140×6×8の重量）= 2009.7kg

列の合計: (592.2 + 2009.7)*5=13,009.5 kg

母屋: (72m / 1.5m) × 55.6m × 5.1 kg/m (C160×70×20×2.5 の重量)=48 × 55.6 × 5.1 ≈ 13499.5 kg

母屋: [(55.6m × 2 辺) × (7m / 1.2m) + (72m × 2 面) × (7m / 1.2m) - 20 窓 × 1.5m×1.2m (窓面積、母屋を除く) - 4 ローリングシャッタードア × 3m×3m (ドア面積、母屋を除く)] × 4.3 kg/m (母屋の重量) C140×60×20×2.3) ≈ 8976.3kg

リッジベンチレーター：10スパン×18m×3.2kg/m（C120×50×20×2.0 +カラー鋼板の重量）= 576kg

ブレーシングシステム:

横筋交い：（55.6m/5.5m）×72m×2（屋根＋壁）×1.58kg/m（φ16丸鋼の重量）≒2347.7kg

縦筋交い：10スパン×7m×5.82kg/m（L75×50×5山形鋼の重量）｛6｝｝スパン×7m×3.16kg/m（2φ16丸鋼の重量）≒544.4kg

ブレーシング システムの合計: 2347.7 + 544.4=2892.1 kg

ドアと窓枠:

ローリングシャッタードア：4ドア×(3m+ 3m)×7.54kg/m(80×80×3.0角鋼管の重量)= 180.96kg

窓：20窓×(1.5m+ 1.2m)×4.71kg/m(60×40×2.5角鋼管の重量)= 254.34kg

ドアと窓枠の合計: 180.96 + 254.34=435.3 kg

4.2 鋼材の総消費量

すべてのコンポーネントの鋼材消費量を合計すると、倉庫の総鋼材消費量はおよそ 41,608.8 + 13,009.5 + 13499.5 + 8976.3 + 576 + 2892.1 + 435.3 ≈ 80997.7 kg、つまり、81トン.

鋼材の単位消費量は約 80997.7 kg / (55.6m × 72m) ≈ 20.2 kg/m² で、これはクレーンのない軽量鋼製倉庫の場合 18 - 22 kg/m² の範囲内であり、同様のプロジェクトの鋼材消費量の経験値と一致しています。これは、構造上の安全性を確保しながら、経済的に合理的な設計であることを示しています。

 

鉄骨構造倉庫は、軽量鉄骨倉庫の一般的な形式である門型フレームシステムを採用しており、力の伝達が明確で、構造が簡単で、耐震性に優れているという利点があります。構造力解析はマニラ南部の荷重要件に基づいて、メインフレーム、二次構造、ブレースシステムの力の状態に焦点を当てて実行されます。解析結果は、この構造が NSCP 2015 で指定された強度、剛性、安定性の要件を満たしていることを示しています。

5.1 メインフレーム（ポータルフレーム）の力解析

メイン フレームは倉庫の中核となる耐荷重コンポーネントであり、主に垂直荷重（死荷重、活荷重）と水平荷重（風荷重、地震荷重）を支えます。{0}力の伝達経路は、屋根パネル→母屋→大梁→柱→基礎→地面となります。

垂直荷重: 主梁は、屋根の死荷重と活荷重の作用により、曲げモーメントとせん断力を受けます。最大の曲げモーメントは主梁の中間スパンで発生し、最大のせん断力は梁-の接合部で発生します。選択された H- 形鋼セクションは、これらの荷重に耐えるのに十分な曲げおよびせん断能力を備えています。柱は主に軸方向の圧縮を受け、端の柱も水平荷重による部分的な曲げモーメントに耐えます。断面サイズは、軸圧縮率と曲げ強度が設計要件を確実に満たすように最適化されています。

水平荷重：風荷重と地震荷重が構造物に水平方向に作用し、メインフレームの横変位とせん断力が発生します。ポータルフレームは横方向の剛性が高く、ブレーシングシステムにより水平方向の抵抗力がさらに強化されています。端柱は中間柱に比べて水平せん断力が大きくなるため、断面を大きくとります。梁-の接合部は、フレームの完全性を確保し、水平方向の力を効果的に伝達するために、剛性の高い接続として設計されています。

安定性チェック: メインフレームの全体的な安定性と局所的な安定性がチェックされます。全体的な安定性はブレース システムの合理的な配置によって確保され、H- 形鋼 (ウェブとフランジ) の局所的な安定性は、局所的な座屈防止に関する NSCP 2015 の要件を満たす、選択された断面サイズによって確保されます。

5.2 二次構造の力解析

母屋 (屋根と壁): 母屋は主梁で単純に支持されており、主に屋根の死荷重、活荷重、風荷重の作用により曲げモーメントを受けます。母屋は柱で支えられており、主に風圧と吸引を受けます。 C-断面鋼製母屋は優れた曲げ耐力を備え、軽量であるため、効果的に荷重に耐え、構造の自重を軽減できます。-

ブレースシステム: 水平ブレースは、水平風および長さ方向の地震荷重に抵抗するために使用され、屋根と壁の水平剛性を確保します。縦筋交いにより幅方向の水平荷重に耐え、柱の横座屈を防ぎます。ブレース部材は主に軸方向の引張と圧縮を受けるため、十分な軸方向強度を備えた丸鋼および山形鋼が選択されています。

棟ベンチレータ: 棟ベンチレータは主梁と母屋で支持されており、主に自身の死荷重と風荷重を受けます。軽量の鉄骨フレーム設計により、主要構造への追加負荷が最小限に抑えられ、屋根との接続が強固であるため、強風による脱落を防ぎます。

5.3 主要な力の特性

明確な力伝達: エンクロージャーシステムから二次構造、メインフレーム、そして最後に基礎に至るまで、構造全体の荷重伝達経路が明確であるため、荷重が効果的に分散され、構造物が安定した力状態にあることが保証されます。

優れた耐震性能: 門型フレーム システムは優れた延性を備え、ブレース システムは横方向の抵抗力を強化します。梁-の剛接合と合理的な断面選択により、構造がゾーン 4 の地震荷重に耐えることができ、NSCP 2015 の耐震設計要件を満たしています。

耐風性: 構造は時速 280 キロの基本風速に従って設計されており、形状係数と高さの変動係数は合理的に選択されています。ブレースシステムと強固な接続により、構造が十分な耐風性能を備えていることが保証され、エンクロージャシステム（カラースチールパネル）は強風時の損傷を避けるためにしっかりと接続されています。

 

Tanza Factory Project の倉庫は、フィリピンのマニラ南部の積載要件に基づいて設計されています。他の地域 (チリ、ペルー、パプアニューギニア、インドネシア、トンガ、ニューカレドニア) での適用可能性を評価するには、現地の荷重要件 (風荷重、地震荷重、温度荷重など) を倉庫の設計パラメーターと比較し、適応性と必要な変更を分析する必要があります。詳しい評価は以下の通りです。

6.1 チリ

局所的な負荷特性: チリは、強い地震が発生する高震度地域 (地震帯 9 ～ 10) に位置しています。沿岸地域では風荷重が比較的大きく、基本風速は 250 ～ 300 キロです。風荷重設計は NCh 432 規格に準拠しています。気候は温暖で気温の変化は±20度ですが、チリ南部では積雪荷重を考慮する必要があります（積雪荷重基準値 0.5～1.0 kN/m²）。

適用性分析:

地震荷重: 現在の設計は、チリの震度よりもはるかに低い地震ゾーン 4 (フィリピン) に基づいています。メインフレームとブレースシステムはチリの高い耐震要件を満たすことができず、地震時に構造が損傷する危険性があります。

風荷重: 現在の設計の基本風速 (280 km/h) はチリ沿岸地域の風速と一致しているため、耐風力容量は基本的に適用可能です。

積雪荷重: 現在の設計では積雪荷重が考慮されていないため、チリ南部には適用されません。屋根の構造と母屋は雪の荷重に耐えられるように強化する必要があります。

改造提案: 耐震性能を向上させるために、メインフレームを強化し (梁と柱の断面サイズを増加)、ブレースシステムを強化します (ブレース部材の数と断面サイズを増加)。積雪荷重計算を追加し、母屋と主梁を強化します。局所的な温度変化に応じて熱膨張と熱収縮の対策を調整します。

6.2 ペルー

局所的な負荷特性: ペルーは、頻繁に地震が発生する地震帯 (地震帯 7 ～ 8) に位置しています。風荷重は中程度であり、基本風速は時速 200 ～ 250 キロであり、風荷重設計は NTE E.020:2006 または NTE E.020:2020 規格に従っています。気候は熱帯および亜熱帯に属し、積雪はなく、気温の変化はフィリピンと同様に±15度です。

適用性分析:

地震荷重: 現在の設計の耐震能力 (ゾーン 4) はペルーの震度に対して不十分であり、強い地震の際に構造物が損傷する可能性があります。

風荷重: 現在の設計の耐風能力 (時速 280 キロ) はペルーの基本風速よりも高いため、適用可能です。

その他の負荷: 積雪負荷は必要なく、温度負荷はフィリピンと同様であるため、現在の設計が適用可能です。

修正提案: ペルーの耐震設計基準 (NTE E.020) に沿って、メインフレームとブレースシステムを強化して耐震性能を向上させます。風荷重や温度荷重に対して大きな変更は必要ありません。

6.3 パプアニューギニア

局所荷重特性: パプアニューギニアは、頻繁に地震が発生する高震度地域 (地震帯 8 ～ 9) に位置しています。風荷重は特に沿岸地域で大きく、基本風速は時速 220 ～ 280 キロです。風力および地震荷重の設計は、一般的な構造設計と荷重に関するパプア ニューギニア規格に従っています。気候は熱帯性で、降雨量が多く、積雪はなく、気温の変化は±10度です。

適用性分析:

耐震荷重: 現在の設計では耐震性が不十分であり、メインフレームとブレースシステムを強化する必要があります。

風荷重: 現在の設計の耐風能力 (時速 280 キロ) は基本的に沿岸地域に適用できますが、豪雨や強風に耐えるために屋根と壁の接続を強化する必要があります。

雨負荷: 現在の設計では激しい降雨負荷が考慮されていないため、水の蓄積を避けるために屋根の排水システムを最適化する必要があります。

改造の提案: メインフレームとブレースシステムを強化して耐震性能を向上させます。豪雨や強風に耐えるため、屋根/壁パネルと母屋の間の接続を強化します。水の蓄積を避けるために屋根の排水システムを最適化します（排水パイプの数を増やします）。

6.4 インドネシア

局所的な負荷特性: インドネシアは、高い地震強度を持つ「環太平洋火山帯」に位置しています (地震帯 7 ～ 9)。風荷重は中程度で、基本風速は 200 ～ 250 キロです。この設計は、SNI 1729 (構造用鋼設計)、SNI 1727 (最小設計荷重)、および SNI 1726 (耐震設計要件) を含むインドネシア国家規格 (SNI) に従っています。気候は熱帯性で積雪はなく、気温の変化はフィリピンと同様に±15度です。また、インドネシアは台風の影響を受けやすいため、風荷重を総合的に考慮する必要があります。

適用性分析:

地震荷重: 現在の設計の耐震能力 (ゾーン 4) は、インドネシアの震度、特に地震活動が活発な地域では不十分です。

風荷重: 現在の設計の耐風性能（時速 280 キロ）はインドネシアの基本風速よりも高いため、ほとんどの地域に適用可能ですが、台風が発生しやすい地域では強化する必要があります。-

その他の負荷: 積雪負荷は必要なく、温度負荷はフィリピンと同様であるため、現在の設計が適用可能です。

修正の提案: SNI 1726 に従ってメインフレームとブレースシステムを強化し、耐震性能を向上させます。台風が発生しやすい地域では、屋根と壁の接続を強化して損傷を防ぎます。{1}設計が SNI 1729 および SNI 1727 規格に準拠していることを確認してください。

6.5 トンガ

局所負荷特性: トンガは、頻繁に地震が発生する高震度地域 (地震帯 8-9) に位置しています。現在のトンガ国家建築基準では、設計に「Z」値 0.4g (1/500 APE の岩石中の PGA に相当) を使用しており、「Z」を 0.70g に増やすことが推奨されています。風荷重は大きく（沿岸部）、基本風速は 230 ～ 280 キロです。気候は熱帯性で積雪はなく、気温変化は±12度です。トンガの鉄骨構造物では、メインフレームに現在の設計の ASTM A36 鋼と同様の熱間圧延形鋼 (Q345B/Q355) が採用されることがよくあります。

適用性分析:

耐震荷重: 現在の設計の耐震能力は不十分であり、推奨される「Z」値 0.70g を満たすようにメインフレームとブレースシステムを強化する必要があります。

風荷重: 現在の設計の耐風性能 (時速 280 キロ) は、トンガの沿岸地域に適用されます。

その他の負荷: 積雪負荷は必要なく、温度負荷はフィリピンと同様であるため、現在の設計が適用可能です。

修正提案: トンガ国家建築基準の耐震設計要件を満たすようにメインフレームとブレースシステムを強化します (「Z」値を 0.70g に増加)。地域の地質条件に適応するために基礎を強化する。鋼材がトンガの鉄骨構造に関する現地の品質基準を満たしていることを確認します。

6.6 ニューカレドニア

局所的な負荷特性: ニューカレドニアは、時折地震が発生する中程度の地震強度地域 (地震帯 6 ～ 7) に位置しています。風荷重は中程度で、基本風速は 180 ～ 220 キロです。気候は熱帯性で積雪はなく、気温変化は±15度です。この設計はフランスおよび地元の建築基準に従い、熱帯地域と同様の負荷要件を備えています。

適用性分析:

耐震荷重：現状の設計では耐震性（ゾーン4）が若干不足していますが、その差は小さいです。ブレーシング システムを少し変更するだけで要件を満たすことができます。

風荷重: 現在の設計の耐風力容量 (時速 280 キロ) はニューカレドニアの基本風速よりも高いため、完全に適用可能です。

その他の負荷: 積雪負荷は必要なく、温度負荷はフィリピンと同様であるため、現在の設計が適用可能です。

修正提案: ブレースシステムを適切に強化して耐震性能を向上させ、地域の耐震設計基準を満たします。風荷重や温度荷重については大きな変更は必要ありません。設計がフランスおよび現地の建築基準法に準拠していることを確認してください。

 

Tanza Factory Project の鉄骨構造倉庫は、フィリピンのマニラ南部の荷重要件に厳密に従って設計されています。推奨される鋼材断面サイズは合理的で、総鋼材消費量は約 32.9 トン（単位鋼材消費量 8.3 kg/m²）で、構造力は明確であり、NSCP 2015 の強度、剛性、安定性要件を満たしています。構造は優れた耐風性と耐震性能を備えており、マニラ南部の地域環境に適しています。

他の地域では、現在の設計の適用可能性は次のように異なります。
ニューカレドニア: 最も適用可能、ブレースシステムへの軽微な変更のみが必要。ペルーとインドネシア: 中程度に適用可能、主に構造物の耐震性能を強化する必要がある。パプアニューギニアとトンガ: 適用は少ない、耐震性能の強化、屋根排水の最適化(パプアニューギニア)、基礎の強化(トンガ)が必要。チリ: 最も適用可能ではない、耐震性能の大幅な強化、積雪荷重の考慮の追加、熱膨張と収縮対策の調整が必要。

一般に、現在の設計は、地域の荷重要件を満たし、構造の安全性と耐久性を確保するために、耐震容量、積雪荷重 (該当する場合)、耐風荷重 (必要な場合) を調整することに主に焦点を当てた、対象を絞った変更を通じて他の地域に適合させることができます。