地震地帯におけるケーブル敷設には、相反する2つのことが同時に求められる。ケーブルは建物に固定された状態を維持しなければならず、同時に建物の揺れにも耐えなければならない。

設計は、最初の要件よりも2番目の要件で失敗するケースの方がはるかに多い。制約条件は概して寛大で、その周辺の可動範囲が考慮されていないことが多い。なぜなら、図面化が難しい詳細部分は現場に任されてしまうからだ。

その結果、揺れには耐えるものの、構造物が元の位置に落ち着くと破損し、ケーブルの一部が伸びたり、支柱の脚に亀裂が入ったりといった痕跡が残る。

耐震補強材が最初に破損する場所

災害後の被害は、ごく少数の典型的なパターンに従って発生し、それらはすべて設計段階で確認できる。

建物の接合部の両側にある最初の支持部材

2つのフレームが異なる方向に動くと、その間を横切る物体に変位の全量が伝わり、しっかりと固定されたケーブルがそのすべてを吸収する。

動きのない長い直線

継続的な拘束は、小さな相対変位を、ジャケットや支持脚が想定していなかった軸方向荷重に変換してしまう。

横方向の拘束がないトレイ

垂直方向の荷重は重力によって拘束されるが、水平方向の動きは拘束されないため、フレームが加速するとトレイがブラケットから外れてしまう。

ケーブルが硬質の個室に引き込まれる

ボルトで固定された開閉装置と、可動構造物から伸びるケーブルは、ルート全体の中で最も柔軟性の低い地点で合流する。

壁と床の貫通部は完全に密閉されている。

開口部を完全に塞ぐシールは動きも伝達し、スリーブではなくケーブルが負荷を受ける。

耐震ブレースとは、ケーブルを構造物に固定しつつ、建物自体のわずかな動きを許容するための拘束具とクリアランスのセットのことである。

地震が耐震構造に求めるもの

地盤の揺れは構造物を通してケーブルに伝わる。建物は一体となって動くのではなく、基礎部分が動き、その上の部分が遅れて動き、フレームの各部分が互いにずれて動く。

これにより、全く異なる2つの要求が生じる。1つは慣性によるもので、トレイ、ケーブル、および継手の質量が、それらがボルトで固定されているフレームの加速に抵抗する。もう1つは変位によるもので、配線の両端が押し広げられる。

最初の要求事項においては強度が重要となる。2番目の要求事項においては形状とクリアランスがはるかに重要であり、修理に費用がかかる長くて厄介な故障を引き起こすのは、まさにこの2番目の要求事項なのである。

短時間で激しい振動は、静荷重とは異なる挙動を示す。常時荷重を楽に支えるケーブルでも、振動のピークが1秒以内に発生して反転するため、金具が破損するほど激しく揺れる可能性がある。

静荷重に対して選択された支持間隔だけでは不十分である。なぜなら、動荷重は異なる形状で、はるかに短い期間で作用するからである。

サポートの種類とその動作

一般的な支持構造は、許容される可動範囲において異なり、ルート全体におけるそれらの組み合わせこそが、ルートの存続を左右する。

これらの要素を組み合わせることで、ルートは単なる長いレバーとしてではなく、より柔軟な動きを可能にする。

あらゆる方向に剛性のあるトレイ拘束具は、動きをケーブルに直接伝達してしまうため、設計意図とは正反対の結果となる。

耐震補強工事の成否を左右する詳細

地震多発地域では、仕様における小さな決定がほとんどの仕事を担う。

• 負荷条件が明示されているかどうか、あるいは適切な慣行によって考慮されているとみなされているかどうか。
• ケーブルトレイが静的荷重ではなく地震荷重を受ける場合、支持間隔はどのように変化するか。
• ケーブルが、軸方向荷重を1つのクランプに集中させるのではなく、分散させるためにクリートで固定されているかどうか。
• 経路の両端で、そこで発生する動きに対してどれだけのケーブルが残っているか。
• 貫通部のシールが動きを吸収するか、ケーブルを壁に固定するか。

これらはすべて紙の上で解決できる問題であり、実際にトレーが積み上げられた後に説得力をもって追加できる問題は一つもない。

アンカーボルトは荷重を構造体内部に伝達する役割を果たし、そのサイズはケーブルの重量ではなく、建物の骨組みによって決定される。

持ちこたえた配電室と、持ちこたえられなかった運行

状況：活発な地震帯にある変電所の建物は、中規模の地震に見舞われたが、構造と設備は無傷だった。ただし、送電線トレイのブラケットが3つ破損し、ケーブル1本がキュービクルに強く引っ張られた。

調査結果：支持部材は、静的設計図に基づいて作成された間隔表に従って設置されていた。ケーブルトレイは、伸縮のための余裕がない状態で建物の継ぎ目を横切っており、ケーブルは完全に密閉された壁の開口部を通って配電装置に引き込まれていた。

決定事項：修理では、破損したブラケットを交換し、影響を受けた箇所にスライド式サドルを導入し、相対的な動きを可能にするスリーブを中心に壁の開口部を再構築した。

結果：修理費用の大部分は、ハードウェアではなく、アクセス、停止、およびテストによるものであり、改訂された設計は、敷地内の同様のすべての踏切に採用された。

その仕組みの価値は、何らかの出来事が起こった後に初めて明らかになるため、竣工図書はハードウェアと同様に重要な意味を持つ。

建物の継ぎ目を横切る

同じ横断箇所でも、3つの異なる方法で詳細に記述することができ、それぞれ全く異なる結果をもたらす。

2番目と3番目の方法はどちらも有効であり、どちらも許可を概算ではなく文書化する必要がある。

耐震ブレース荷重ケースの所有者は誰ですか？

ケーブル供給業者は、質量、最小曲げ半径、および被覆の機械的限界を示すことができます。荷重ケース自体は、構造物および建物の責任者に属します。

問題は、どちらの側も相手が要件を満たしていると信じていないところから始まる。ケーブルは電気用途に適したサイズで納品され、トレイは一般的な間隔表に基づいて設置されるが、耐震要件は後になって、通常は図面への注釈として現れる。

調査段階でこの問題を提起することに費用はかかりません。誰が需要を担っているのかについての書面による想定が得られ、書面にされた想定は検証される傾向があります。

プロジェクトに明確な地震荷重ケースが設定されている場合は、そのケースをルート情報とともにケーブル供給業者に伝えるだけで、データシート上のどの制限値が重要なのかを確認するのに十分です。

耐震補強仕様書で修正すべき事項

仕様書に4行加えるだけで、地震探査ルートに関する曖昧さのほとんどが解消される。

移動に関する仮定を述べよ

2つの支持部材間の単純な相対変位でさえ、施工者にとっては設計上の考慮対象となる。

受け入れ可能なサポートの詳細を挙げてください

可動範囲を定める一般的な指示よりも、許可されている固定方法のリストの方が効果的です。

貫通部でクリアランスを与える

開口部のサイズ、スリーブの形状、シールの挙動はすべてまとめて記述する必要がある。

竣工図のルートが必要

記録されていない動きの詳細は、次にその建物で作業する人には見えない。

イベント後

地震後の調査は、震源経路が記録されている場合は迅速に行われるが、記録されていない場合は時間がかかる。

• 電気的な故障を探す前に、ケーブルが伸びていないか、クランプがずれていないかを確認してください。
• まず、建物の接合部の両側にある最初の支持部材を確認してください。
• 何も動かす前に、支持脚と貫通シールを写真に撮っておいてください。
• 発見されたものを、設計図の記憶と比較するのではなく、実際に完成した配置と比較してください。
• 変更点を記録し、証拠が現場にあるうちに図面を再発行してください。

図面を手に持って調査するルートは午後だけで評価できるが、図面がないルートは発掘調査によって評価される。

耐震補強材の記録が設計を担う理由

耐震対策は通常の使用時には目に見えないため、ブラケットが合わない場合などに建設中に議論されることなく変更されるのはまさにそのためである。

竣工図面は、現場チームの変更、後からのケーブル引き込み、または保守作業による変更があっても、移動許容値が維持される唯一の場所です。

ケーブルデータをその記録と一緒に保管することで、一連の流れが完結します。曲げ半径、質量、引張限界は、将来の変更時に必要となる数値であるため、支持構造の詳細と併せて保管する必要があります。

地震探査ルートに関するRFQ入力項目

これらのポイントにより、トレイを発注する前に、耐震補強とケーブルのデータを相互に照合することができます。

• 地震荷重ケースまたは想定される相対運動
• 支持位置と建物の継ぎ目がマークされたルート
• 想定される支持および拘束の種類
• ケーブルの質量、直径、および必要な最小曲げ半径
• 貫通部で想定されるクリアランスとシーリング
• 両端で移動用に確保されたケーブルの長さ
• 設置後に必要となる検査および試験記録
• 所有者が受け取ることを期待する竣工図書情報

IEC 60502 、 IEC 60228 、 IEC 60332などの技術規格は、ケーブルの構造と試験用語を統一するのに役立ちます。ただし、最終的なシステム決定は、承認されたプロジェクト仕様書、適用される現地規則、および資格を有する設計機関によって決定されます。

金川ケーブル、地震地域でのケーブル敷設を支援

金川ケーブルは、耐震評価に必要な質量、直径、曲げ限界値を提供し、発注された構造物におけるジャケットとシースの機械的特性を確認することができます。

ケーブルの仕様範囲と製造プロファイルを確認し、その後、ルートと負荷条件を送付して、両方をまとめて確認してください。

トレイを設置する前に、図面に動きの許容範囲を記入してください。なぜなら、図面に描かれていない耐震対策は、決して実現されないからです。

よくある質問

ケーブルの耐震補強とは何ですか？

ケーブルを構造体に固定しつつ、構造体自体の動きを許容するのは、拘束条件、クリアランス、そして柔軟な構造設計の組み合わせによるものです。

強さだけが全てなのか？

いいえ。強度は慣性による負荷を規定するものであり、形状とクリアランスは建物の2つの部分間の変位を規定するものであり、通常は後者の方がより厳しい要件となります。

サポート間隔はどのように変化しますか？

地震荷重ケースでは、一般的に静的評価よりも支持部を近づけたり、より重い支持部が必要となるため、この数値は一般的な表からではなく、構造荷重ケースから算出されたものです。

建物の接合部では何が起こるのでしょうか？

その部分の動きが最も大きいため、その部分は滑りやすいように設計するか、柔軟な接続部で分割するか、あるいは一定のクリアランスを設けるかのいずれかとなる。

ケーブルは動かせるようにすべきでしょうか？

小さな制御された動きは、厳格な拘束よりも好ましい。なぜなら、クランプで固定された状態では、変位がジャケットと支持部材に直接張力として伝わってしまうからである。

荷重ケースは誰が提供するのですか？

構造エンジニア、または建物の責任者。ケーブル供給業者は、質量、直径、曲げ制限などの情報を提供し、それが構造エンジニアに入力されます。

ケーブルの構造は重要ですか？

確かにそうです。なぜなら、直径、質量、最小曲げ半径によって、経路が許容できる範囲と、クリアランスをどれだけ狭くできるかが決まるからです。

地震後にはどのような点検が行われるのか？

建物の接合部や、剛性機器への接続部から始まる、ケーブルの伸び、クランプのずれ、支持脚のひび割れ、貫通シールの損傷。

なぜ竣工時のルートを維持する必要があるのか​​？

耐震対策は日常業務では目に見えない部分であり、建設中やメンテナンス中にブラケットが変更される際に最初に見落とされがちな部分だからです。

金川ケーブルは、どのように耐震設計をサポートできるのでしょうか？

金川電機は、負荷ケースに必要な機械的データを提供し、許容される動きの下でジャケットとシースがどのように動作するかを確認できます。