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コンクリートの梁の側面にアンカーを打ちこんで300kg程度の重量物を吊るす場合のアンカーの種類の選択とアンカーの必要な直径はどのような計算をしたらよろしいでしょうか。

単純に断面積に材質ごとの許容応力をかけると言う場合、1mm平米あたりのせん断許容応力x断面積でよろしいのでしょうか。また安全率はどの程度見る必要があるのでしょうか。通常アンカーを販売しているパッケージには許容重量としてxxKgとでていますが、せん断なのか引っ張りなのか書いてありません。せん断と引っ張りはたまたま同じなのでしょうか。

いろいろなURLにいろいろな説明やデータがありまして、判然としません。教えてください。

A 回答 (6件)

NO3です。

Nとkgの事は検索して下さい。SI単位ではNです。
それより振動物か無振動か、固定点からの長さ、支持材の寸法など
耐震に留意しないと静止時は問題なくてもちょっとした地震で
落ちてしまいますよ。通常300kg位なら4点吊りですので
その時点で私は許容荷重は問題にしません。
安全係数は3~6倍取ります。アバウトな様に見えるかもしれませんが、
後打ちアンカーは現場により大きく変わりますし、
それより耐震の方がさらに厳しいのです。

300kgは素人が施工するには無理な重量だと思います。
参考URLの内容が御理解できたら最適な部材を選定して下さい。
私達は重要機器に関してはこの様な資料や情報でどれが最適で
安全で経済的に施工できるか常に検討しています。

単にぶら下げるだけとお思いでしょうがかなり大変ですので
十分お気を付け下さい。

参考URL:http://www.negurosu.co.jp/products/reinforce/pdf …
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 アンカーの強度についてわかりやすい資料ってなかなかないんですよね。


いま検討されているのはおそらく金属製の拡張アンカーだと思いますが、これにしたってグリップアンカーのような雌ネジタイプやオールアンカーなどの雄ネジタイプがあります。また拡張の仕方で外挿コーン式、内挿コーン式、ウェッジ引き込み式とかいろいろあって、それぞれに特性があって耐力も違います。

 さて、アンカーの箱やカタログに記載されている耐力についてですが、全てのメーカーが同一条件で公称しているのではないはずですし、先にことわっておきますが私の理解にも間違いがあるかも知れません。
 普通、カタログには引抜きとせん断両方の値が(ただし書き付きで)コンクリート圧縮強度とともに記載されているはずです。もし一つしか記載がないのでしたらそれは引抜き側の平均耐力か安全荷重か最大強度であるはずです(そのどれかはただし書きされているはずです)。なぜなら、引抜き荷重は耐力試験の際。試験荷重に十分耐えられる高強度のボルトを使えば、耐力は使用アンカーとコンクリートの条件で決まってしまうからです(破壊がボルト破断ではなくアンカーの抜けまたはコンクリート破壊になる)これに対しせん断では試験の際は常に同じ条件のボルトが使えますが、現場ではメーカーの意志とは無関係に様々なボルトが使われるので、カタログデータとしての価値が低くなってしまうからです。
 少し古いですが、某メーカーの許容耐力の決定手法がのった資料を持っていて、詳しい数式等は省きますが、それによると・・・
 このメーカーでは実際にアンカーに荷重をかけ試験しますが、その耐力の成績データから適当な偏差の幅を決め(おそらくはほとんどの試験成績が収まってしまうほどの幅で)、その下限値あたりを基準強度としているようです。さらにこの基準強度を適当な安全率(このメーカーでは破壊形態により2.2~3としています)で割ったものを許容安全荷重としています。
 メーカーによっては許容安全荷重ではなく、最大強度を表示するところもあるようですから注意が必要です。また、試験に使用したコンクリート圧縮強度もメーカーによって様々ですから、単純に強度として表示された数字だけを比べることはできません。これらはいずれも静荷重である点にも注意してください。

 ごく一般的な外挿式コーンの雌ネジアンカーで代表的なものはグリップアンカーですが、先の某メーカーの同等品ではネジ径3/8で許容安全荷重は引張り側3.6kN、せん断側2.4kN(Fc=28N/mm2)です。
またオールアンカーに代表される芯棒打ち込み式の雄ネジアンカーはM10×60で同じく引張り2.5kN、
せん断4.1kNとなっています。
 引張りとせん断で両者の強度の大小が逆転していますが、これは間違いではなくアンカーの形式により負担できる過重が変わるということで、単にアンカー径だけで選択してはいけないことがわかると思います。
 実際の施工にあたっては動的荷重や衝撃加重が加わることを想定し、吊り上げなどに使用する場合は現状に応じてさらに使用者側で安全率を上乗せして設定するとか、アンカーは複数本使用するなどで荷重に対して十分余裕を持って施工するのが通常です。まあ、安全率を3程度にしておけば通常範囲なら十分と思います。どうしてもアンカー本数を増やせないならより高強度のアンカーを使用することです。荷重300kgなら許容荷重1tのアンカーなら十分、と言えると思います。

 荷吊り用の支点設置に使用されるのでしたら、最も適当なのはケミカルアンカーですが、これを正しく施工するのはなかなか難しいです。未だに「カプセル入れてハンマーで打ち込んでぐりぐり廻せばいいんだろう」なんてバカな土木ヤさんもいるくらいです。そんな施工されるくらいなら注入式のケミカルとかモルタル系ケミカルの方がはるかにマシです。
 私がお勧めできるのはコーンナット式の金属系拡張アンカーです。追随拡張性があり特にせん断耐力に優れた非常に信頼性の高いものです。施工にはちょっと技術的な注意点がありますが、特別な専用工具も必要ありません。
 代表的なものとしてHILTI社のHSL-3とかサンコーならNSBといったものがそれになります。

この回答への補足

サンコー会社名をいただき、少しばかり取り付く島が出来たように思い舞うs。ありがとうございました。

補足日時:2013/09/04 21:04
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。

お礼日時:2013/09/04 21:02

たんに鋼の丸い棒についての耐力なら、せん断耐力は引張り耐力の1/√3 ですから、およそ半分になりますが、


アンカーの引張り耐力は、これとはまるで違います。アンカー周囲のコンクリートの破壊で決まるので、条件次第(アンカーの長さ、周囲のコンクリートの余白)で大きく変わります。

今ざっと計算したところでは、8mmアンカー(埋め込み長65mm以上)のせん断耐力(破壊時)は0.95tぐらいです。長期荷重には普通3倍の安全率をみるので、300kgなら吊ることができるでしょう。

梁に埋め込むとのことなので、鉄筋を切らないように注意しましょう。プロは磁気探査器で鉄筋位置を調べてから、コンクリートドリルで穴をあけ、アンカーを埋め込みます。

この回答への補足

確かに鉄筋を切ってしまう心配がありますので、きお付けたいと思います。

補足日時:2013/09/04 21:05
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この回答へのお礼

ありがとうございした。

お礼日時:2013/09/04 21:04

この様な質問をされている時点で御自分で取付けされるのは


危険だと思います。ひょっとしてアンカー1本で吊るすつもりでしょうか?
静止状態なら問題無くても物が振動する物か動かない物かにもよりますが、
許容加重をそのまま吊るす事はおやめください。
地震の時に振られてとんでもない事になりますよ。
詳しくは耐震施工で今一度検索して下さい。

30年近く設備工事の監督をしていますが、300Kgを吊るには
最低でも4点吊りで必要なら耐震補強をします。最近の耐震施工は
やり過ぎる位ですね。現場では基本的にM10もしくはW3/8で
施工します。吊るとお書きですので全ねじでしょうか?
こちらのサイトを参考になされて安全にお願いします。

上げるだけでも大変ですよね。フォークリフトでもあれば
楽でしょうが、、、出来れば現場を見てアドバイスをいただける
方の助言を受けられた方が良いでしょう。

補足を入れてもらえれば追記いたします。

参考URL:https://www.sanko-techno.co.jp/products/sys_qa_p …

この回答への補足

ご回答ありがとうございました。参考にURLを開いてみましたところ、荷重に関しましてはニュートンが単位として使用されておりましたが、ニュートンといわゆる重力荷重とは単位が異なると思いますが、換算は9.8で割れば重力荷重隣のでしょうか。現場ではどのように考えておられるのでしょうか。

補足日時:2013/09/04 10:03
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この回答へのお礼

ありがとうございました。先程補足で書いた文字が化けてしまいましたが、「重力荷重隣」は「重力荷重となりますでしょうか」という意味でした。訂正させてください。

お礼日時:2013/09/04 10:11

基本的に、材料の(断面積にかかる)許容せん断力は引っ張り力の半分です。

つまり同じ釘でも引っ張力としてかかるように使うなら、せん断力をかけるより倍もてるということです。
しかし、これは打ち込んだ状態が完全で、変形したり抜けたりしないという前提でのことす。

アンカーの呼称許容重量はよくわかりませんが、多分理想的なかたちで使用した状態での最大耐抜け荷重ではないでしょうか。十分安全率を見ていると思いますから、アンカー自体の引っ張り耐荷重などよりもはるかに低くされていると思います。

アンカー(のボルト?)がどんなものか分かりませんが、8ミリのボルトだったら、単品の引っ張り耐力は何トンにもなるはずですから、その半分(せん断力として横向きに使う)でも300kgなど負荷にも当たらない軽いものでしょう。重要なのはアンカーとしてうち込んだ時の状態がどれだけ信頼できるか、壁からどれほど出た状態で負荷をかけるか(曲げ力になると梁計算も必要になり、はるかに弱いです)ということが大きな安全要素になると思います。
コンクリートに直接打ち込める「コンクリート釘」は非常に強い材料ですが、硬いだけにもろさもありますので、注意が必要です。

ご参考になれば。
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この回答へのお礼

>基本的に、材料の(断面積にかかる)許容せん断力は引っ張り力の半分です。
有効な情報をありがとうございました。

お礼日時:2013/09/05 09:13

>販売しているパッケージには許容重量としてxxKgとでていますが、


たぶん表示の数値はせん断でしょう。 引張りは条件によってかなり数字が変わってきますから。

梁のふちのほうにアンカーを打って、梁が欠けたりしないように注意してください。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。

お礼日時:2013/09/04 09:52

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