(57)【要約】  ケーブル固定パイプラックは、従来のパイプラックと同様に機能するように堅牢な構造骨組を形成するために一体にされた構造要素の組立体である。本発明は、縦方向に沿った横フレームの側方移動を支持するための引張ケーブルを採用する。引張ケーブルは、ケーブル固定パイプラック組立体の両端に戦略的に配置された主要な固定構造体に主に固定される。この構造組立体は、任意の筋交い要素へのパイプの衝突の問題を完全に排除する筋交いのないパイプラックである。この新しい手法は、基部における十分に剛体の連結と、横梁と柱との十分に溶接された接合部連結とを伴って、鋼鉄およびコンクリートから作られる複合の柱から構造上の便益を得ている。本発明は、従来のパイプラックの適切な代用として考えられる類のない構造システムである。
2016525489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブル固定パイプラックの構造骨組組立体であって、
ａ）基部において、コンクリート基台と複合の柱とを連結する開始棒を採用する十分に剛体の支持体と、
ｂ）開始棒およびコンクリート注入を通過させることができるように、中空の柱と同じ大きさの孔開口のある鋼鉄基部プレートと、
ｃ）位置合わせおよび固定が確認された後に複合の柱を作り出すために、コンクリートで満たされる、例えば、円形、正方形、および矩形といった、中空の鋼鉄断面柱と、
ｄ）柱接合部において主要な横梁の真に完全な端モーメント連結を作り出すために、柱リング補強材に十分に溶接される、最小６００ｍｍから最大１０００ｍｍまでの長さのある切断Ｉ梁と、
ｅ）完全に溶接によって中空の鋼鉄柱に連結され、前記切断Ｉ梁への接続体として機能する柱のリング補強材と、
ｆ）すべてのパイプラックの全長の両端において戦略的に配置された水平引張ケーブルの固定位置として機能するための固定構造体であって、コンクリートで満たされた中空の鋼鉄柱を備え、固定負荷に抗するために筋交いの付けられる固定構造体と、
ｇ）一端においてシャックルがあり、他端においてターンバックルのある水平引張ケーブルであって、横フレームが、コンクリートで満たされた２つの中空の鋼鉄柱、切断Ｉ梁、および主要な横梁を備える前記固定構造体にわたって、すべての横フレームへの側方支持体として機能するように、すべての側方フレームを互いに、および、前記固定構造体に連結する水平引張ケーブルと、
ｈ）２つの隣接する前記柱にボルト留めされたクランプ組立体を用いるだけで、前記柱の高さ内のいずれかの場所に設置させることができる、前記ケーブル固定パイプラックに出入りするパイプを支持するための縦中間Ｉ梁と、
ｉ）中空の鋼鉄柱の簡単なボルト留めされたフランジからフランジへの連結を用いるケーブル固定パイプラックの上方への拡張を受け入れるために設計された、中空の鋼鉄柱の上端に配置された受入メクラフランジと、
を備える、ケーブル固定パイプラックの構造骨組組立体。
【請求項２】
請求項１に記載のケーブル固定パイプラックの構造骨組を組み立てるための方法であって、
ａ）固定構造体が、指定された位置において組み立てることによって最初に設置されなければならず、コンクリートの硬化について十分な時間を与えるために、横フレームの前に中空の鋼鉄柱にコンクリートを注入しなければならないことと、
ｂ）横フレームが、全体として、または、部分ごとにいずれかで組み立てられ、前記横フレームを鉛直位置で保持するために、コンクリート基台の側部に埋め込まれた円状のアンカーにつながれた４本または８本の仮の支え線によって支持されることと、
ｃ）常設水平引張ケーブルは、固定構造体に注入されたコンクリートが固定力に耐えられるだけすでに硬化されている場合に設置されるのみであり、常設水平引張ケーブルは、すべての横フレームが完全に組み立てられて完全に位置合わせされた後のみ、固定構造体の一端を起点として、第１の横フレームから最後のフレームまで、そして最終的には固定構造体の他方の端へと設置されるのみであることと、
ｄ）ケーブル固定パイプラックの上方への拡張が、中空の鋼鉄柱の上端にある前記受入メクラフランジのメクラカバーを取り外すことで実行され、新しい中空の鋼鉄柱延長部を簡単なボルト留めされたフランジからフランジへの連結だけで設置することと、
を含む方法。
【請求項３】
請求項１に記載のケーブル固定パイプラックのコンクリート基台を作製する方法であって、
ａ）中空の鋼鉄柱のための開始棒が、前記コンクリート基台の主要な鋼鉄棒と相互連結されることと、
ｂ）横フレームの組立段階の間に用いられる最小４つのアンカーボルトが埋め込まれ、基台の主要な棒と相互連結されることと、
ｃ）対角支え線を提供する円状のアンカーが、基台の最上部の下方で、１５０ｍｍの距離で、パイプラックの縦軸に沿って、基台の両側へと対角に埋め込まれることと、
ｄ）上記ａ〜ｃが完全に設置された場合、コンクリートが基台に注入されるのみであることと、
を含む方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載のケーブル固定パイプラックの堅牢な構造骨組を作製する方法であって、
ａ）常設水平引張ケーブルがすべての横フレームを固定構造体の一端から他端へと保持するために完全に設置されると、コンクリートが横フレームの中空の鋼鉄柱に注入されることと、
ｂ）横フレームの中空の鋼鉄柱に注がれるコンクリートが、パイプラックへのパイプの配置および機器に負荷が与えられる前に硬化されることと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従来のパイプラックの設計、製作、および組立を取り巻く現在の問題を解消するための解決策として理解されるケーブル固定パイプラックに関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼鉄パイプラック構造体は、石油ガス産業、石油精製所、ガス製造所、液化天然ガス製造所、石油化学工場、化学工場、選鉱プロセス工場、発電所における主要な品目である。鋼鉄パイプラック構造体は、概して、任意の液体、ガス、および蒸気を設備、貯蔵タンク、実用エリア、およびフレアラインの間で移送および送達するために使用されるパイプを支持し、また、電力ケーブルトレイ、機器ケーブルトレイ、軽量な機械設備、容器、および弁アクセス土台への支持としても役に立つ。
【０００３】
従来のパイプラックは、鋼のＨ断面柱と、典型的には６．０ｍの間隔で離間されたパイプシステムの長さに沿って延びる横断するＩ断面の梁とから作られた横鋼鉄フレームの連続から成る形態で、ほとんどが複数の高さの構造鋼鉄骨組である。横フレームは、１つの従来のラックの４８メートルの長さを形成するために、縦支柱と連結される。業界の標準的な慣行は、各ラックを熱膨張および地震力の間に個別に動かせるように、１つのラックの長さに５０メートルの最大限度を設けている。鋼鉄基部プレートがＨ断面柱の基部に工場で溶接され、現場組立の間にコンクリートの基台の上に備え付けられ、より厚い基部プレートと共に高強度アンカーボルトを用いて、基台に直接的に連結される。基部プレートの下側およびコンクリート基台の上部は、コンクリートと鋼鉄構造体との間の境界位置として作用する。鋼鉄パイプラックは、風などの側方の力や、両方向で作用する地震の負荷に対して、側方の安定性を獲得および維持するために、横および縦の鋼鉄筋交いを技術的に必要とする。
【０００４】
業界で通常用いられている従来のパイプラックは、現在まで、ずっと変更されることがなかったし、改良が取り入れられることもなかった。従来のパイプラックは、重大な改良を必要とする、プロジェクト現場における細かい技術的な設計、製作、および組立の段階の間に、多くの落とし穴があるか、または、パイプラックの新しい発明が、従来のパイプラックの完全性に影響を与えるこれらの様々な問題を克服するために、大いに必要である。これらの落とし穴は、プロジェクトの引き渡しおよび完成を遅らせる一因となる。技術的な段階の間の遅れの一般的な原因は、パイプと横鋼鉄筋交いとが衝突する課題があるときである。配管技術者は、パイプの経路に沿って途切れることのなくパイプを設置することに自身の立場が定められており、パイプは、筋交い要素との衝突が一切ないものとされなければならない。一方、構造分析を取り扱う構造技術者は、筋交いが、技術的な計算が満たされない場合、容易に再配置または除去できない構造体の側方の安定性を維持するために必要なパイプラックの主要な構造要素であるため、衝突がある場合、パイプが譲るべきだと断固として主張する。
【０００５】
従来のパイプラックが十分な横筋交いを有していない場合、特により高さのあるラックが風の強く地震力の強いプロジェクト地点で組み立てられることになるとき、ラックの側方の安定性を許容可能な限度内で獲得するのに、構造技術者はコンピュータ支援負荷分析に対処するのにかなり格闘することになる。
【０００６】
特には製油所のプロジェクトに関して、細かい設計段階の間の多くの衝突および技術的な不一致の膨大な問題を解決することは、構造技術者と配管技術者とが衝突の問題を容易に解決できないため、典型的な主要な懸念であり、業界における繰り返しの悩みの種のままであり、多くの時間が、技術的な会合およびモデル再検討の間、仕事場における論争に費やされている。
【０００７】
横筋交いに対するパイプの衝突の問題を解決するために構造技術者によって通常採用される代替の解決策は、パラメータが満足される場合、理論的に許容可能な横フレームの柱接合部への梁の端モーメント連結を採用することによるものである。しかしながら、鋼鉄の建築物における完全な端モーメント連結を達成するためには、完全な端モーメント連結は、組立段階の間にプロジェクト現場において膨大な溶接作業活動を必要とする、柱へのＩ梁の完全な溶接接合部である必要があるが、この方法は、多くの構築上の問題のため、建築チームによってかなり反対され、より長い引き渡しの期間を必要とする。
【０００８】
業界は、現場における溶接作業を排除するために、エンドプレートをボルト留めする方式の連結を用いた解決策を試みたが、この解決策は、エンドプレートをボルト留めする連結が、完全に溶接する連結と等しい能力を作り出せるというその悪名高い前提のため、構造技術者によって広く受け入れられてはいない。技術的に理論は、柱への梁のボルト留めされたエンドプレートモーメント連結は、組立活動を容易にするために必要な接合部同士の間における標準的な許容隙間の提供のため、剛性の一部の能力だけを作り出すことができることを実証している。所与の詳細で見ることだけによって、負荷分析に行われた前提と組立要件とが技術的に一致していないことは明らかである。これらの技術的な不一致のため、業界は、プロジェクトの予算に余分なコストを必要とする中間工期の引き延ばしの可能性のある組立段階の間の現場での莫大な完全溶接の活動を回避するために、この構成をなおも採用している。
【０００９】
さらに解決策を見つけ出そうとして、業界は、現場における組立の間、特定の接合部について、柱フランジと主要な梁のエンドプレートとの間に予期しない隙間が存在するときはいつでも、隙間を埋めるために挿入プレートを用いない技術的要件を満たすために、ボルト留めされたエンドプレートの接合部の連結の面積の９０％と柱フランジとが完全に接触していなければならないという条件を許可している。しかしながら、接合部同士の間に隙間がある場合、ボルトへの締め付け力を過剰に加えることを要求し、これはさらにボルトに過大な応力が与えられるために非常に危機的となるため、鋼鉄の構成部品は単純には組み立てできないことから、この条件は、ここでも、組立チームが達成するには苛立たしいものであると思われる。ボルトの過大な応力および締め付けの不具合の状況は、現場において組立期間の間にすでにたくさんあり、ほとんどの場合で、組立時間の遅れをすでに引き起こしており、場合によっては小規模の事故をもたらしている。
【００１０】
特に隙間が許容限度より大きい場合、ボルトの過大な応力を防ぐために、建築チームの中での暗黙の譲歩は、９０％の技術的な条件パラメータの明確な違反である、隙間を埋めるための挿入プレートの使用を許容するように同意されている。建築チームの中でのこの不適切な行動は、構造鋼鉄を組み立てる粗悪な品質の慣行が、建築チームによる不適合な行動の結末をもたらしているため、品質管理チームによって深刻に考慮されている設計仕様からの重大な逸脱として、技術チームによって技術的に反対され、異議が唱えられている。その引き換えに、建築チームは、グループにおける最も弱いチームとしての技術チームに、プロジェクト現場において建築するのが難しく、粗悪な品質の組立をもたらすことになる粗悪な品質の設計図面を作るためであると指摘することで、自身を擁護している。この大混乱の成り行きは、変わっておらず、いまだに盛んに行われている。
【００１１】
業界によって行われた共同の解決策は、複数のレベルにおける問題を解消する助けとはならず、この傾向は、業界内でプロジェクトからプロジェクトへと持ち越されており、プロジェクトチーム内での論争が、折に触れて行われている。業界は、選択肢を残しておらず、組立活動は、目標のプロジェクト引き渡しを満たすように計画されているとして進む必要がある。これらの複数のレベルの問題は解決されないままであり、大きな挑戦が世界的に民間／構造の技術的な慣行の分野に向けられたままである。
【００１２】
ケーブル固定パイプラックの本発明は、これらの複数のレベルの問題、つまり、パイプの衝突を排除すること、現場の論争を最小限に抑えること、技術的な完全性を取り戻すこと、組立品質を獲得すること、プロジェクト引き渡しを満たすことを解決するための、総合的な解決策と考えられる。従来のパイプラックについての現在の問題を解決することは別として、本発明は、膨大な量の鋼鉄、工数、時間割、および金額を節約することで、業界に大いに便益をもたらすと思われる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、従来のパイプラックの技術的な設計段階、工場製作、工場溶接、および現場組立から、業界で働いている複数の分野の技術者の仕事場における様々な技術的困難に連続して立ち向かっているこれらの技術者を支援するための技術的な開示である。
【００１４】
本発明はケーブル固定パイプラックを対象としており、パイプラックの構造骨組の発明は、縦方向に沿った横フレームの側方移動を支持するための引張ケーブルを採用し、筋交いのないパイプラックは、パイプの衝突の問題を完全に排除し、技術、建築、および品質管理のチームの構成員の間での技術的な不一致および不調和を解決する。
【００１５】
本発明は、コンクリートの注入された複合の中空の鋼鉄断面柱を用いることにより、パイプの経路の主要な支持である堅牢な横フレームを作り出す。これに基づいて、頑丈なコンクリート柱が形成され、中空の鋼鉄断面柱内に閉じ込められる。頑丈なコンクリート柱は、中空の鋼鉄柱の同じ直径のある基部プレートの切断孔を通り抜けるコンクリート基台の最上部に直接的に取り付けられ、高さが最低１．０メートルの開始鋼鉄棒が、コンクリート基台に埋め込まれ、中空の鋼鉄柱へと入る基部プレートの切断孔も通り抜け、この構成は、コンクリートがすでに硬化されているとき、基部において十分に剛体の連結を作り出し、基部が剛支持接続を有する場合、側方の安定性に耐える能力を有する。そのため、基部の高さにおける鉛直筋交いがもはや必要とされず、そのため地表面において筋交いのないパイプ経路を作り出す。興味深いことに、膨大な鋼鉄プレート、補強プレート、およびアンカーボルトの数は、基部レベルだけでかなり低減される。
【００１６】
追加的なポイントは、すべてのラックの高さにおいて梁のフランジと位置合わせされて配置されるリング補強材を通って複合の柱に十分に溶接された、長さが６００ｍｍの切断主要Ｉ梁を採用することで、最大限の剛性が梁と柱との接合部において獲得され、主要梁の重ね継ぎが柱の面から６００ｍｍの安全な距離へと移動され、この安全な距離は、すでに小さくされた内部力を有しており、任意のあり得る隙間は、簡単な連結設計だけによって容易に取り扱いでき、現場設置がより簡単になり、ボルトの過大応力の技術的な問題が完全に排除され、したがって優れた組立品質を獲得することである。
【００１７】
重ね継ぎの位置を柱の面から離すように移動するために革新的な戦略を有するための本発明の請求は、柱の面への直接的な梁の溶接された接合部連結を用いており、したがって、負荷分析と技術的および理論的に一致する真の完全な端モーメント連結能力を作り出す。組立の間に置ける接合部表面の９０％の接触の条件規定に対する技術的な問題は、もはや当てはまらなくなる。この新しい構成は、ケーブル固定パイプラックの上方の高さにおいて筋交いのないパイプの経路を作り出し、したがって、衝突の可能性を完全に排除する。現場配送の前、切断Ｉ梁は、製作済み品目として、中空の鋼鉄柱に十分に溶接されている。
【００１８】
現場組立の間、固定構造体は、最初に設置されなければならず、指定された位置において組み立てられる必要があり、硬化の十分な時間を与えるために、フレームの前にコンクリートが注入される必要がある。つまり、コンクリートは、あらゆる固定作業が実行される前に硬化されなければならない。現場におけるフレームの組立の前、各フレームは、柱の製作済み品目を、同じ高さに置かれている位置で、切断Ｉ梁および主要梁と共にボルト留めすることで組み立てられる。スプレッダのあるブームクレーンが、１つの全体、または、所望の位置への断片によってのいずれかで、組み立てられたフレームを持ち上げるために用いられ、フレームの両側部に取り付けられたターンバックルを備えた仮の支え線が、組み立てられたフレームを鉛直の位置合わせにおいて維持するように、組立の間に保持するために用いられる。
【００１９】
すべての横フレームが組み立てられて完全に位置合わせされると、水平引張ケーブルが、固定構造体の一端から他端へと連続して設置され、ケーブルに取り付けられたターンバックルが、フレームの完全な鉛直の位置合わせを達成するように、必要な増加調整を細かく調節するために用いられる。これらの引張ケーブルは、縦方向に沿った横フレームの小さい側方移動を保持するように設計された常設側方支持体として作用することになる。固定構造体は、本発明における主要な役割を果たすパイプラック長さの両端に明らかに配置される。
【００２０】
複合の柱を構造システムに採用することによって、中空の鋼鉄柱はコンクリートで注入され、コンクリートの硬化期間に達せられると、堅牢な構造骨組を作り出す。この堅牢性は、基部において剛体連結があると共に、横フレームの柱と梁との十分に強固にされた接合部連結がある複合の柱の賜物である。これらのフレームは、横方向および縦方向の両方で側方の力に非常に耐性があることが物理的および理論的に証明されており、これらの構造上の便益があるため、シャックルおよびターンバックルを備えた引張ケーブル棒は、従来のパイプラック用の縦支柱として広く使用されている従来の頑丈なＩ梁断面に取って代わるように、革新的に用いられる。引張ケーブル棒を頑丈なＩ梁支柱の代用として用いるこの革新的な戦略は、膨大な構造用鋼鉄と、製作、工場溶接、および組立に割り当てられる時間とを途方もなく節約する。引張ケーブル棒、シャックル、ターンバックル、およびガセット板の大きさおよび強度は、技術的計算によって決定される。
【００２１】
例えば、必要とされるときのみ、キャットウォーク、ケーブルトレイ、階段開口部、出口はしご、比較的小さいパイプの撓み支持体、および、縦軸に沿う特別な支持梁といった、パイプラックの多様な非構造上の構成部品が、フック留めにより主構造システムに連結され、最上部高さに備え付けられた複数の高さのケーブルトレイのための支持フレームを提供するパイプラックの上方への拡張は、フランジからフランジへの方式の柱連結を用いるだけで行われ得る。非構造上のフック留めの組立は、個々のプロジェクト要件に適合するように個別に開発されるものである。このようなものの開発は、従来の手法を用いて進めることができるか、または、非構造上の品目を提供するための潜在的な将来の補正として、本発明に対する一部を形成するために、新しい革新的な手法をさらに採用できる。
【００２２】
本発明は、業界にとって完全に新規であり、技術的な解決策の開示は、技術的な設計段階、工場製作段階、および、最後の現場組立段階の間における膨大な構造用鋼鉄、時間、および費用を節約することによって、業界により多くの便益を提供すると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】１つのラックの長さの両端に配置された方式１（対角筋交い）の固定構造体を用いて、引張ケーブルが両端において固定されている、５つの高さのラックを備えるケーブル固定パイプラック構造骨組を示す斜視図である。
【図２】１つのラックの長さの両端に配置された方式２（筋交いタワー）の固定構造体を用いて、引張ケーブルが両端において固定されている、７つの高さのラックを備えるケーブル固定パイプラック構造骨組を示す斜視図である。
【図３】１つのラックの長さの両端に配置された方式１（対角筋交い）の固定構造体を用いて引張ケーブルが固定されている、５つの高さのラックを備えるケーブル固定パイプラックの縦における立面図である。
【図４】１つのラックの長さの両端に配置された方式２（筋交いタワー）の固定構造体を用いて引張ケーブルが固定されている、７つの高さのラックを備えるケーブル固定パイプラックの縦における立面図である。
【図５】主要梁が梁の両端において柱の面から６００ｍｍ離れて重ね継ぎされている、５つの高さのラックを備えるケーブル固定パイプラックの横における立面図である。
【図６】主要梁が梁の両端において柱の面から６００ｍｍ離れて重ね継ぎされている、７つの高さのラックを備えるケーブル固定パイプラックの横における立面図である。
【図７】方式１（対角筋交い）の固定構造体の拡大図である。
【図８】対角筋交いの付けられた構造がもはや対処できない、特に、強い風で大きな地震力のプロジェクトの場所において、筋交いタワーが、７つの高さで最も重い負荷の掛けられるラックに対する固定構造体として主に使用される、方式２（筋交いタワー）の固定構造体の拡大図である。
【図９】切断Ｉ梁の受入体として柱のリング補強材を用いている、柱接合部における端モーメント連結を示した、柱接合部へと十分に溶接された梁の拡大図である。
【図１０】柱に十分に溶接された切断梁が現場配送の前の１つの製作済み品目である、柱の面から６００ｍｍの最小距離で配置された簡単な梁重ね継ぎの拡大図である。
【図１１】すべてのラックの高さにおいて、固定構造体までずっとフレーム同士の間で配置された引張ケーブルを提供するために、柱のリング補強材に十分に溶接された長孔のあるガセット板の拡大図である。
【図１２】最小の厚さの基部プレート、補強材プレート、より少ない数のアンカーボルトだけを用いて、頑丈なコンクリート柱が十分に剛体の連結を基部において作り出せるようにするために、基部プレートの孔を通り抜ける、１．０メートルの最低高さの、コンクリート基台に埋め込まれた開始棒の拡大図である。
【図１３】パイプの経路に出入りしているパイプが、縦方向に沿って特別な支持体を必要とする場合に、連結が簡単なピンだけである、梁の高さに設置された縦梁の典型的な図である。
【図１４】任意の鉛直位置においてパイプの経路に出入りしているパイプが、縦方向に沿って特別な支持体を必要とする場合に、ラックの高さ同士の間に設置された縦梁の典型的な図であり、連結が、鋼鉄柱にボルト留めすることによってつながれるクランプ式を用いた簡単なピンだけであり、ゴムバンドまたは等価の材料が、錆の蓄積を最小にするために、鋼鉄の表面同士の直接的な接触を回避するために間に配置され得る図である。
【図１５】パイプ固定および摩擦力のため、主要梁の最上部フランジに加えられる捩り力に抗するために、平面の交差筋交い（図１５参照）として機能するように引き締めねじのある引張ケーブル棒が、ラック組立体内で所望の位置にフック留めされることになり、詳細な設計およびピン留め方式の連結は、配管要件に適合するように、それに応じて開発されることを示す図である。
【図１６】縦軸に沿ってコンクリート基台の側部に固定された横フレームの組立の間に使用される仮の支え線の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、箱の内部のものを再配置することを対象としている。図１および図２に示しているケーブル固定パイプラック１０および１０ａは、従来のパイプラックと同様に完全に機能するが、概して、構造構成、物理的外観、および作り出す方法が異なるものである。
【００２５】
本発明は、管状で中空の鋼鉄柱１１（円形、正方形、および矩形の断面）、中空の環状柱の開口と同じ大きさの切断孔のある基部プレート１２、一端にシャックル１４があり、他端にターンバックルがある引張ケーブル棒１３、Ｉ梁１５、鋼鉄棒１６、および、コンクリート混合材料など、現地で利用可能な建築材料から単に作られた堅牢な構造骨組を形成するために一体にした重大な構造要素のスマートな組立体である。構造システムを形成する各々の要素の上記の材料の組成、注入される方法、協働する機能は、パイプラック構造体のより堅牢な構造骨組を、含まれる鋼鉄の量をはるかにより少なくし、設計、製作、および組立がはるかにより簡単にして作り出すために生じたものである。
【００２６】
ケーブル固定パイプラック現場組立の間、固定構造体は、最初に設置されなければならず、指定された位置において組み立てられる必要があり、硬化の十分な時間を与えるために、フレームの前にコンクリートが注入される必要がある。つまり、コンクリートは、あらゆる固定作業が実行される前に硬化されなければならない。現場におけるフレームの組立の前、各々のフレームは、水平とされた静置位置において一体に製作された柱および梁の品目をボルト留めによって組み立てられ、組立は、ラックが３つ以下の高さだけである場合に１つの全体の部品とされ得るか、または、横フレームの大きさおよび高さに依存して、切断位置が柱の重ね継ぎである、２つまたは３つの断片であり得るかのいずれかであり得る。スプレッダのあるブームクレーンが、全体、または、所望の位置への断片によってかで、組み立てられたフレームを持ち上げるために用いられ、フレームの両側部にあるターンバックルを備えた仮の支え線が、組み立てられたフレームを鉛直の位置合わせにおいて維持するように、組立の間に用いられる。
【００２７】
１つのラック長さについての横フレームのすべてが完全に組み立てられて位置合わせされると、ターンバックルを備えた常設水平引張ケーブル棒が、一連の横フレームを固定構造へとずっと相互連結するために、すべてのラック高さに設置され、引張ケーブルの水平方向の締め付けは、最大負荷が加わるときにあり得る横フレームの側方移動を安定化させるように設計される技術計算によって、決定される。フレームが十分に固定されて検査されると、コンクリートがフレームの中空の鋼鉄柱に注入され、コンクリートの注入および硬化の要件の手順は、業界の基準および建築の慣行に応じて、個別に開発されることになる。
【００２８】
ケーブル固定パイプラックの構造システムは、構造的なシステムを十分に機能的に保つための５つの主要な構成部品の組立体である。各々の構成部品は、この新しい手法を実際のものへと提案させるように推し進めると思われるそれぞれの協働的な機能と共に、以下で説明されている。本発明は、石油精製所、ガス製造所、液化天然ガス製造所、石油化学工場、化学工場、選鉱プロセス工場、発電所、および他の同様の工場のプロジェクトの外観を変えることになると考えられる。
【００２９】
第１の構成部品（図５および図６）
横フレームは、以下のものから作られている：
ａ）基部に剛体の固定された支持連結のある中空の鋼鉄の断面の柱
本発明は、複合の柱の技術を支配的にさせることができる柱として使用される最も適切な材料としての管状で中空の鋼鉄断面に関連されている。中空の鋼鉄断面を用いる主な意図は、基部プレートの切断孔開口を貫いて中空の鋼鉄柱へと通る、コンクリート基台へと埋め込まれた開始棒ダボ（図１２参照）を用いるだけで、基部において十分に剛体の接続を作り出すことである。平均で４個のアンカーボルトは、フレームが設置されて位置合わせされると、組立期間の間に柱を保持するのに十分であり、コンクリートが、鉛直な筋交いが地表面においてもはや必要とされず、したがって筋交いのないパイプの経路を作り出す、基部において完全な剛体を伴うより堅牢な複合の柱を可能にするために、注入されることになる。
【００３０】
剛体の連結の本発明は、基部における１００％の側方の安定性を獲得することを保証でき、基部プレートの最小の厚さ、最小の補強プレート、および、より少ない数のアンカーボルトだけを必要とする横フレームの真の剛体の基部接続を作り出す。基部において加えられるモーメント力が十分に大きいとき、構造の技術者は、加えられる力より大きいモーメント能力を作り出すように計算された、必要とされる開始鋼鉄棒面積と共に、より大きい直径の中空の鋼鉄柱を用いるだけである。また、技術計算は、実行するよりはるかにより簡単であり、製作工場において時間がかなり節約され、組立作業が、締め付けされる必要のある４個だけのアンカーボルトによって、より簡単になる。
【００３１】
複合の柱を１つの柱として作用させ続けるために、せん断連結器が、溶接によって到達可能な中空の柱の内面に溶接されるように用いられており、連結器の大きさおよび間隔は、技術計算によって決定されることになる。鋼鉄柱の内部で開始棒と重ね継ぎされる鋼鉄補強の面積の提供は、選択的であるか、または、業界の慣行に沿って別に開発される棒の配置の計算、方法によって決定される。中空の管状の鋼鉄柱は、フランジからフランジへのボルト留めされた連結を用いて鉛直方向で簡単に重ね継ぎでき、重ね継ぎは、他方の上部に置かれる同じ大きさの柱、または、上方の高さに配置される小さい大きさの柱と異なってもよい。
【００３２】
ｂ）梁から柱への接合部の完全な端モーメント連結（図９）
この新しい手法は、柱１１に直接的に十分に溶接される６００ｍｍの長さの切断Ｉ梁１７を採用している。この構成は、梁と柱との接合部において最大限の剛性を提供し、したがって、すべてのラックの高さにおいて梁のフランジと位置合わせされて配置されたリング補強材によって、十分に強固にされた横フレームを作り出し、主要梁は、より簡単な連結設計だけを必要とする、柱１１（図１０参照）の面から６００ｍｍの切断Ｉ梁１７の縁で重ね継ぎされる。
【００３３】
梁と柱との十分に溶接された連結は、すべての高さにおける横フレームのすべての接合部に完全な端モーメントの能力を作り出し、これは、ケーブル固定パイプラックの上方の高さにおいて、鉛直な筋交いを設けることがもはや必要でなく、したがって、上方の高さにおいて筋交いのないパイプの経路を作り出すことを意味している。現場配送の前、切断Ｉ梁は、製作済み品目として、中空の鋼鉄柱に溶接されている。
【００３４】
請求するケーブル固定パイプラックの横フレームは、現場において１回の溶接作業も行われることなく、現場においてボルト留めの連結によってすべて組み立てられることになる一方で、接合部の完全なモーメント能力を獲得することになる。技術計算および負荷分析が、技術的な不一致がなく、仕様を設計するのに逸脱および譲歩がなく、技術要件に完全に適合し、建築性の要求を満たして、満足される。
【００３５】
業界の慣行は、５０メートルの最大長さを有する従来のあるパイプラックを、運転条件の間に熱膨張させることができ、地震の作用の間にエネルギーを解放させることができる。興味深いことに、ケーブル固定パイプラック組立体は、熱膨張が各フレームにおける連結プレート内の長孔によって個々に取り扱われるため、また同様に、地震エネルギーが長孔内ですぐに開放されるため、１００メートルにわたる可能性がある。１００メートルの長さが導入されるとき、常設対角支え線が、主要な固定位置における引張負荷を低減するために、等しい距離で少なくとも２つのフレームへと支持するために設けられることになる。
【００３６】
第２の構成部品
固定構造体１８は、この新しい手法にとって最も革新的な役割の１つを果たしており、側方の負荷が無効にされて耐えられることになる。固定構造体は、すべての引張ケーブル１３にとって固定位置として作用しており、これらの構造体は、戦略的に、ケーブル固定パイプラック組立体の全長ごとの両端に配置されている。これらは、限定されることのない２つの方式に分類される。方式１は、６つの高さのパイプラックを下方へ提供することであり、方式２は、７つの高さのパイプラックを上方へ提供することであり、他の方式が方式１および２の状況内で開発され得る。固定構造体１８は、固定負荷に対する縦の安定性に耐えるように設計されている。固定構造体は、ケーブル固定パイプラックの現場組立の間、最初に設置されなければならず、これは、指定された位置において組み立てられる必要があり、コンクリート硬化の十分な時間を与えるために、フレームの前にコンクリートが注入される必要がある。コンクリートは、あらゆる固定作業の前に硬化されなければならない。技術計算は、方式１および方式２について、固定構造体の側方の剛性を立証することになる。
【００３７】
方式１の対角筋交い固定構造体（図７）１９は、横構造鋼鉄フレームと同じ設計および材料から作られており、組立体は、最後の列に配置された鉛直フレーム１９１と、連結プレート１９３を通じて一体に溶接される最上縁において、２つの共通の接合部を有する外向きの位置へと傾斜された対角フレーム１９２とから作られている。固定構造体を完成するために、縦軸に沿う固定組立体を強化するために、同じ接合部連結戦略を採用する、小さい大きさのＩ梁１９４がすべてのラックの高さに設置されている。引張ケーブルのピン連結を提供するための長孔のあるガセット板１９５が、固定構造体のすべてのラックの高さに設けられている。組立体および組立戦略は、横フレームと同様である。
【００３８】
方式２の筋交いタワー固定構造体２０（図８）は、横主要構造鋼鉄フレームと同じ設計および材料から作られており、構成は、すべての高さにおいて設置される小さい大きさのＩ梁２０３と、基台の最上部から最上位の高さまでの高さ同士の間に設置される小さい大きさのＨ断面を用いる対角交差筋交い２０４とによって、すべての側部において一体に連結された最後の２列の鉛直フレーム２０１、２０２から作られている。梁から柱への連結は、同じ完全なモーメント連結戦略を用い、交差筋交いは、ピン留め方式の接合部連結を用いる。方式１と同様にガセット板２０５の配置を用いる。組立体および組立戦略は、横フレームと同様である。
【００３９】
第３の構成部品（図９）
一端にシャックル１４があり、他端にターンバックルがある引張ケーブル棒１３
この構成部品は、新しい手法の最も劇的な部品の１つであり、構造システムにとって目を引くものである。本発明は、縦軸に沿って一連の横フレームを相互連結するために、縦支柱として元々用いられている従来のＩ梁部分を置き換えるために、引張ケーブル棒１３を用いた側方支持体を導入している。第１に、実際の状況に基づいて、すべてのパイプがパイプラックに完全に設置されるとき、引張ケーブル棒１３は、パイプの経路の縦軸を強化し、任意の個別のフレームの動きに対して引張ケーブル棒１３の支持フレームを強化するのを基本的に助けることは明らかである。第２に、パイプの経路に沿った様々なパイプの相互連結の構成は、パイプラック組立体の縦安定性をさらに強化することが証明されている。第３に、本発明は、最小の縦支持体だけを必要とする横フレームの堅牢性から構造上の便益を得ている。これらの原則は、技術的に満足されている。引張ケーブル材料、シャックル、ターンバックル、およびガセット板の大きさおよび強度は、技術的計算によって決定される。
【００４０】
横フレームの組立の間、支え線がフレームを鉛直位置に位置合わせされているのを維持するために一時的に使用され、これは、組立支え線がシャックルを用いてピン連結されることになる、コンクリート基台２１（図１２参照）の側部に埋め込まれた１つまたは複数の円形のアンカーを提供することで、行われ得る。すべてのフレームが組み立てられ、最終位置に完全に設置されるとき、引張ケーブル棒は、ここでは、固定構造体へとずっと下へとフレームを最終的に相互連結するために、すべてのラック高さにおいて、水平に設置されることになる。フレームを保持している各ケーブル長さは、ガセット板の長孔へとピン留めで連結され、一方、他端では、増加の位置合わせを制御するために、ターンバックルを用いている。
【００４１】
業界の慣行は、５０メートルの最大長さを有する従来のあるパイプラックを、運転条件の間に熱膨張させることができ、地震の作用の間にエネルギーを解放させることができる。興味深いことに、ケーブル固定パイプラック組立体は、熱膨張が各フレームにおける連結プレート内の長孔によって個々に取り扱われるため、また同様に、地震エネルギーが長孔内ですぐに開放されるため、１００メートルにわたる可能性がある。１００メートルの長さが採用されるとき、等距離にある少なくとも２つのフレームが、主要な固定位置における引張負荷を減らすために、対角引張支え線で支持されている。
【００４２】
第４の構成部品
コンクリート材料は、堅牢で頑丈な鉛直要素を作り出すのを助ける構造システムに使用される重要な要素の１つである。結果は、鋼鉄管断面内のコンクリートの閉じ込め効果は、圧縮強度をほとんど６０％まで増加する上で大きな役割を果たしており、そのため複合の柱を堅牢な鉛直要素にすることを示している。コンクリートは、すべての横フレームが組み立てられ、完全に位置合わせされ、固定構造体に十分に固定された後、中空の鋼鉄柱に注入される。コンクリートが硬化された後、ケーブル固定パイプラックは、柱の基部において完全に剛体の連結がある堅牢な横フレームを作り出し、横方向および縦方向の両方で側方の力に非常に耐性があるとして、物理的および理論的に受け入れられる。コンクリートの混合、硬化の要件、手順、および、注入の方法は、プロジェクトの要件に適合するように、それに応じて個別に開発されることになる。
【００４３】
第５の構成部品
多様な付属品は、現場組立の間に所望の位置でピン留め方式を用いて連結される、個々のプロジェクト要件に適合するための別体のフック留めの組立体として、開発される非構造上の構成部品である。設計開発の間、非構造上の構成部品の強度は計算されることはなく、多様な構成部品のすべての詳細な図面は、業界によって認められている標準的な図面を用いて開発するだけである。これらの構成部品による余分な入力負荷が、主要なラック組立体の負荷分析において検討されている。
【００４４】
パイプラックの多様なフック留めの組立体を以下に列記する。
ａ）電線および機器ラインのために使用されるケーブルトレイを提供するための、ラックの最上部における柱の拡張が、柱の上端においてボルト留めされたフランジを介して連結されることになり、受入フランジが、任意の柱の拡張を受け入れるために準備された構造組立体によって、すでに提供されている。
【００４５】
ｂ）運転のアクセス、保守、および緊急出口のための主要な階段開口部、キャットウォーク、およびケージはしごが、簡単なピン留めの連結によって、主要なラック組立体に簡単にフック留めされることになり、詳細な設計およびピン留め方式の連結が、プロジェクト要件に適合するように、それに応じて開発されることになる。
【００４６】
ｃ）より軽量な機器のためのプラットフォームが製作され、ラック組立体内の所望の位置にフック留めされることになり、詳細な設計およびピン留め方式の連結が、機械技術者の要件に適合するように、それに応じて開発されることになる。
【００４７】
ｄ）通常のスパンの間でのより小さいパイプの撓みを支持するために、そのパイプのためのフック留めの中間支持体が製作され、ラック組立体内の所望の位置にフック留めされることになり、詳細な設計およびピン留め方式の連結が、プロジェクト要件に適合するように、それに応じて開発されることになる。
【００４８】
ｅ）主要なラックに出入りするパイプを支持するための縦梁（図１３および図１４参照）が製作され、ラック組立体内の所望の位置にフック留めされることになり、詳細な設計およびピン留め方式の連結が、配管技術者の要件に適合するように、それに応じて開発されることになる。
【００４９】
ｆ）パイプ固定および摩擦力のため、主要な梁の最上部フランジに加えられる捩り力に抗するために、平面の交差筋交い（図１５参照）として機能するように引き締めねじのある引張ケーブルが、ラック組立体内で配管チームによって命じられるような所望の位置に設置されることになり、詳細な設計およびピン留め方式の連結が、配管要件に適合するように、それに応じて開発されることになる。
【符号の説明】
【００５０】
１１  鋼鉄柱
１２  基部プレート
１３  引張ケーブル棒
１４  シャックル
１５  Ｉ梁
１６  鋼鉄棒
１７  切断Ｉ梁
１９  対角筋交い固定構造体
２０  筋交いタワー固定構造体
２１  コンクリート基台
１９１  鉛直フレーム
１９２  対角フレーム
１９３  連結プレート
１９４  Ｉ梁
１９５  ガセット板
２０１  鉛直フレーム
２０２  鉛直フレーム
２０３  Ｉ梁
２０４  対角交差筋交い
２０５  ガセット板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年11月26日(2015.11.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従来のパイプラックの設計、製作、および組立を取り巻く現在の問題を解消するための解決策として理解されるケーブル固定パイプラックに関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼鉄パイプラック構造体は、石油ガス産業、石油精製所、ガス製造所、液化天然ガス製造所、石油化学工場、化学工場、選鉱プロセス工場、発電所における主要な品目である。鋼鉄パイプラック構造体は、概して、任意の液体、ガス、および蒸気を設備、貯蔵タンク、実用エリア、およびフレアラインの間で移送および送達するために使用されるパイプを支持し、また、電力ケーブルトレイ、機器ケーブルトレイ、軽量な機械設備、容器、および弁アクセス土台への支持としても役に立つ。
【０００３】
従来のパイプラックは、鋼のＨ断面柱と、典型的には６．０ｍの間隔で離間されたパイプシステムの長さに沿って延びる横断するＩ断面の梁とから作られた横鋼鉄フレームの連続から成る形態で、ほとんどが複数の高さの構造鋼鉄骨組である。横フレームは、１つの従来のラックの４８メートルの長さを形成するために、縦支柱と連結される。業界の標準的な慣行は、各ラックを熱膨張および地震力の間に個別に動かせるように、１つのラックの長さに５０メートルの最大限度を設けている。鋼鉄基部プレートがＨ断面柱の基部に工場で溶接され、現場組立の間にコンクリートの基台の上に備え付けられ、より厚い基部プレートと共に高強度アンカーボルトを用いて、基台に直接的に連結される。基部プレートの下側およびコンクリート基台の上部は、コンクリートと鋼鉄構造体との間の境界位置として作用する。鋼鉄パイプラックは、風などの側方の力や、両方向で作用する地震の負荷に対して、側方の安定性を獲得および維持するために、横および縦の鋼鉄筋交いを技術的に必要とする。
【０００４】
業界で通常用いられている従来のパイプラックは、現在まで、ずっと変更されることがなかったし、改良が取り入れられることもなかった。従来のパイプラックは、重大な改良を必要とする、プロジェクト現場における細かい技術的な設計、製作、および組立の段階の間に、多くの落とし穴があるか、または、パイプラックの新しい発明が、従来のパイプラックの完全性に影響を与えるこれらの様々な問題を克服するために、大いに必要である。これらの落とし穴は、プロジェクトの引き渡しおよび完成を遅らせる一因となる。技術的な段階の間の遅れの一般的な原因は、パイプと横鋼鉄筋交いとが衝突する課題があるときである。配管技術者は、パイプの経路に沿って途切れることのなくパイプを設置することに自身の立場が定められており、パイプは、筋交い要素との衝突が一切ないものとされなければならない。一方、構造分析を取り扱う構造技術者は、筋交いが、技術的な計算が満たされない場合、容易に再配置または除去できない構造体の側方の安定性を維持するために必要なパイプラックの主要な構造要素であるため、衝突がある場合、パイプが譲るべきだと断固として主張する。
【０００５】
従来のパイプラックが十分な横筋交いを有していない場合、特により高さのあるラックが風の強く地震力の強いプロジェクト地点で組み立てられることになるとき、ラックの側方の安定性を許容可能な限度内で獲得するのに、構造技術者はコンピュータ支援負荷分析に対処するのにかなり格闘することになる。
【０００６】
特には製油所のプロジェクトに関して、細かい設計段階の間の多くの衝突および技術的な不一致の膨大な問題を解決することは、構造技術者と配管技術者とが衝突の問題を容易に解決できないため、典型的な主要な懸念であり、業界における繰り返しの悩みの種のままであり、多くの時間が、技術的な会合およびモデル再検討の間、仕事場における論争に費やされている。
【０００７】
横筋交いに対するパイプの衝突の問題を解決するために構造技術者によって通常採用される代替の解決策は、パラメータが満足される場合、理論的に許容可能な横フレームの柱接合部への梁の端モーメント連結を採用することによるものである。しかしながら、鋼鉄の建築物における完全な端モーメント連結を達成するためには、完全な端モーメント連結は、組立段階の間にプロジェクト現場において膨大な溶接作業活動を必要とする、柱へのＩ梁の完全な溶接接合部である必要があるが、この方法は、多くの構築上の問題のため、建築チームによってかなり反対され、より長い引き渡しの期間を必要とする。
【０００８】
業界は、現場における溶接作業を排除するために、エンドプレートをボルト留めする方式の連結を用いた解決策を試みたが、この解決策は、エンドプレートをボルト留めする連結が、完全に溶接する連結と等しい能力を作り出せるというその悪名高い前提のため、構造技術者によって広く受け入れられてはいない。技術的に理論は、柱への梁のボルト留めされたエンドプレートモーメント連結は、組立活動を容易にするために必要な接合部同士の間における標準的な許容隙間の提供のため、剛性の一部の能力だけを作り出すことができることを実証している。所与の詳細で見ることだけによって、負荷分析に行われた前提と組立要件とが技術的に一致していないことは明らかである。これらの技術的な不一致のため、業界は、プロジェクトの予算に余分なコストを必要とする中間工期の引き延ばしの可能性のある組立段階の間の現場での莫大な完全溶接の活動を回避するために、この構成をなおも採用している。
【０００９】
さらに解決策を見つけ出そうとして、業界は、現場における組立の間、特定の接合部について、柱フランジと主要な梁のエンドプレートとの間に予期しない隙間が存在するときはいつでも、隙間を埋めるために挿入プレートを用いない技術的要件を満たすために、ボルト留めされたエンドプレートの接合部の連結の面積の９０％と柱フランジとが完全に接触していなければならないという条件を許可している。しかしながら、接合部同士の間に隙間がある場合、ボルトへの締め付け力を過剰に加えることを要求し、これはさらにボルトに過大な応力が与えられるために非常に危機的となるため、鋼鉄の構成部品は単純には組み立てできないことから、この条件は、ここでも、組立チームが達成するには苛立たしいものであると思われる。ボルトの過大な応力および締め付けの不具合の状況は、現場において組立期間の間にすでにたくさんあり、ほとんどの場合で、組立時間の遅れをすでに引き起こしており、場合によっては小規模の事故をもたらしている。
【００１０】
特に隙間が許容限度より大きい場合、ボルトの過大な応力を防ぐために、建築チームの中での暗黙の譲歩は、９０％の技術的な条件パラメータの明確な違反である、隙間を埋めるための挿入プレートの使用を許容するように同意されている。建築チームの中でのこの不適切な行動は、構造鋼鉄を組み立てる粗悪な品質の慣行が、建築チームによる不適合な行動の結末をもたらしているため、品質管理チームによって深刻に考慮されている設計仕様からの重大な逸脱として、技術チームによって技術的に反対され、異議が唱えられている。その引き換えに、建築チームは、グループにおける最も弱いチームとしての技術チームに、プロジェクト現場において建築するのが難しく、粗悪な品質の組立をもたらすことになる粗悪な品質の設計図面を作るためであると指摘することで、自身を擁護している。この大混乱の成り行きは、変わっておらず、いまだに盛んに行われている。
【００１１】
建築チームによって大いに議論されている別の問題、および、通常経験される時間を遅らせる活動は、従来のパイプラックが十分に製作されとき、さらに最悪なのは、現場において完全に組み立てられるときである。パイプの敷設の間、パイプの移動の本質は、プロセス技術の絶え間ない改善のため、および、機器要件への変更のため、予測不可能である。支持するために設置されるＩ梁がない新しい位置へとパイプが急に移動される、または、再配置されるとき、唯一の利用可能な解決策は、Ｉ梁を鋼鉄柱へと連結するために、現場での溶接作業を用いることであるため、再配置されたパイプは組立チームにとって悩みの種であり、これは、余分な労力、追加のワイヤケーブル、工数を必要とするため、組立チームにとっては明らかに苛立たしい任務であり、工場で塗装された構造鋼鉄を明らかに焼き焦がして損傷させることになる。これらは、プロジェクト現場における実際の場合であり、数多くのこのようなことが、鋼鉄組立の間、および、パイプ敷設の段階の間に時々活発に起きており、各々の変更の状況は、すべての関係者、つまり、損傷された工場塗装鋼鉄を回復するために修理するとき、スケジュールの影響、コストの影響、および、現場の塗装品質を取り扱う影響ために、変更によって影響を受ける所有者の代理、コンサルタント、技術者、ＥＰＣ請負業者、および下請け業者によって大いに議論されて言い争われている。これらの影響は、プロジェクト引き渡しに明らかに問題を与えるスケジュール、コスト、および品質にとって非常に深刻で複雑で重大であり、業界全体が、現在まで、工数、プロジェクトスケジュール、コスト、および引き渡しに影響のない、パイプ移動に対処するために利用可能で許容できる解決策がまだないため、無力なままである。
【００１２】
同様に、すべてのプロジェクトに通常起こっている同様の問題は、従来のパイプラックの組立後またはパイプ敷設の段階の間、決定が遅れることであり、従来のパイプラックを上方へと拡張するために、命令が所要者の代理によって行われる場合、これは、追加の床またはラック高さが、回避および無視できない絶え間ない設計開発の一部を形成する、電気ケーブル線および機器ケーブル線または追加のフレアラインなど、小さい負荷を提供するために必要であることを意味し、この種類の設計への後からの変更は、累積する問題と同様の影響を作り出し、組立チームによって経験されるパイプ移動の問題よりさらに深刻であり、これは、何キロメートルの長さで延びる従来のパイプラックの組み立てられた柱の最上部において、新規の柱およびフレームを一様に連結する膨大な現場溶接作業活動を通じた後方作業を確実に必要とするため、関連する影響をどのように管理するかについての深刻な論争も生じさせる。通常、従来のパイプラックの４階から７階の高さに配置された各柱の最上部における高さにおいて熱間加工する熟練した溶接工は、その厳しい作業条件によって理解できるように、前進の移動が限られており、後に続く再検討および認可を必要とするすべての安全要件が遵守されなければならず、すべての安全基準が、事故を防ぐために十分に満たされなければならない。すべての人が、全体のプロジェクトスケジュールに膨大な影響を確実に与えることになる拡張作業に、進行の遅れの動きを予期できる。
【００１３】
組立後の段階における技術的な側面において、従来のパイプラックの任意の追加の上方への拡張は、側方の安定性への安全マージンが妥協されず、許容可能な限度内を維持することを確実とするように、注意深い設計調査を必要とする。しかしながら、ほとんどの従来のパイプラックは、見積もられた予算を満たすために、詳細な技術的な段階の間の側方の安定性に対して限られた安全率で設計されている。通常と言うよりほとんどの場合、従来のパイプラックの側方の安定性は、上方への拡張が、負荷計算によって再調査された後に提案された場合、不足とされる。構造技術者は、不安定性に対処するために横ブレーシングを設置するのに適した空間が限られているため、十分な側方の安定性を取り戻すのに奮闘し、ほとんどの場合で、これは、側方の安定性の観点における技術の完全性への不適合を犯す明確な行動である部分的な取り戻しだけに終わる。この時点において、構造技術者はいっぱいの状態であり、自身の技術的技能を明け渡し、設計基準によって定められた台風の設計風速および設計地震震度が現実に起こらず、プロジェクト現場を襲わないことを願って祈るだけである。構造技術者は、改善を実施するために最善の試みを行おうとするが、改善を行うには不足である。そのとき誰が非難されることになるのかという質問が、答えられずに残され、業界は沈黙したまま、無力であり続ける。
【００１４】
業界の専門家達によって行われた共同の解決策は、従来のパイプラックを網羅する複数のレベルにおける問題を解消する助けとはならず、この傾向は、業界内でプロジェクトからプロジェクトへと持ち越されており、プロジェクトチーム内での論争が、折に触れて行われている。業界は、選択肢を残しておらず、組立活動は、目標のプロジェクト引き渡しを満たすように計画されているとして進む必要がある。これらの複数のレベルの問題は解決されないままであり、大きな挑戦が世界的に民間／構造の技術的な慣行の分野に向けられたままである。
【００１５】
ケーブル固定パイプラックの発明は、前述の業界に影響を与えて損害を与えるすべての複数のレベルの問題を解決するための総合的な解決策と考えられる。本発明は、パイプの衝突の問題を完全に排除する筋交いのないパイプラックを作り出し、すべての業界および国際的な規約への十分な遵守をし、十分に剛体の横フレームを分析するとき技術的要件を満たし、組立後の段階において技術的な不一致によって長らく問題となっていた技術上の完全性を取り戻し、パイプが、組立後の段階において、工数、プロジェクトスケジュール、コスト、引き渡しに１つの影響を与えることなく、任意の所与の時点でケーブル固定パイプラック内のいずれかの場所に移動または再配置でき、ケーブル固定パイプラックへの追加のラック高さのための上方へと拡張するための設計の任意の急な変更は、１回の現場での溶接作業もなく、最も簡単な手法で容易に実行されるが、構造的に安定したままであり、技術者および組立チームにより良い眠りも提供できる。
【００１６】
より興味深いのは、本発明は、仕事場における論争を実質的に最小限にし、技術者の職業人生を、技術者のそれぞれの仕事場においてより容易にし、技術者にはるかにくつろいだ仕事環境を作り出す。同様に、本発明は、プロジェクト現場における製作チームおよび組立チームが、より少ないストレスで、時間を節約し、組立品質を満足しながら、自身の仕事を素早く追跡するのを助けることにもなる。従来のパイプラックによって被られるすべての現在の問題を解決することとは別に、ケーブル固定パイプラックの本発明は、膨大な量の鋼鉄、工数の莫大な低減、および、生産の早い開始を意味するプロジェクト引き渡しの時間短縮によって、業界に非常に有益であると思われる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、ケーブル固定パイプラックを対象とする技術的解決策の開示であり、従来のパイプラックと同様の機能を備えるが全体で異なる特徴を備えた構造骨組の発明、および、作り出す方法である。骨組は、具合よく配置され、特有の機能を演じるために革新的に設計された構造要素から作られ、さらに、それらの機能を他の構造要素と協働させることができ、一体に組み立てられて構築されたとき、すべての困難、実行の苦難、および、従来のパイプラックを網羅する技術的な問題を解決できる、堅牢で安定した、衝突のない、よりよい品質の、コスト効果のあるケーブル固定パイプラックを作り出した。本発明は、コスト節約、時間節約、工数節約、機器コスト節約、および、はるかにより簡単な実行の方法の観点において、業界にとって大いなる助けとして見られている。
【００１８】
本発明は、縦方向に沿う横フレームの側方の移動を保持するために、両端において固定された引張ケーブルを用い、通常複数の高さの形態である横フレームは、パイプ衝突の問題を完全に排除する筋交いのないパイプ経路である。
【００１９】
本発明は、コンクリートが注入される複合で中空の鋼鉄断面柱を採用することで、パイプの経路の主要な支持である堅牢で十分な剛体の横フレームを開発し、その結果、頑丈なコンクリートが、圧縮力の増加した中空の鋼鉄断面柱内に閉じ込められ、せん断連結器が、鋼鉄表面とコンクリート表面との間で十分な結合を得るために、中空の鋼鉄柱の内面へと工場で溶接され、せん断連結器の配置は、詳細な技術によって決定されることになる。複合の柱は、中空の鋼鉄柱の同じ直径のある基部プレートの切断孔を通り抜けさせられることによって、コンクリート基台の最上部に直接的に連結されるという利点を有しており、したがって、高さが最低１．０メートルの開始鋼鉄棒が、コンクリート基台に埋め込まれ、中空の鋼鉄柱へと入る基部プレートの同じ切断孔も通り抜け、この構成は、注入されたコンクリートが完全に硬化されるとき、基部の高さにおいて十分に剛体の連結を作り出し、基部の高さにおける剛体のこの革新的な取得は、剛体の接続を得るために従来のパイプラックによって一般的に用いられている高強度アンカーボルトの総量をほとんど置き換えるが、一部の剛体のみを作り出すとして技術的な理論によって見なされている。柱が基部において十分に剛体の連結を作り出すとき、柱は、側方の安定性の十分な安全マージンのある、側方の力に耐える能力を有する。これより、基部の高さにおける鉛直筋交いがもはや必要とされず、そのため地表面において筋交いのないパイプ経路を作り出す。切断孔のあるベースプレートは最小の厚さを必要とし、高強度アンカーボルトの数の低減は、主に組立の目的のためだけである。本発明は、膨大な鋼鉄基部プレート、補強材プレート、高強度アンカーボルトを大いに減らし、基部の高さだけで、製作工数も省ける。
【００２０】
本発明は、柱および主要な横Ｉ梁の十分な溶接接合部の連結によって、横フレームの上方の高さにおける十分な剛性をさらに得るために行われている。これは、長さが６００ｍｍの主要な横Ｉ梁の切断部品を採用することで達成され、主要なＩ梁の切断部品の一端は、梁のフランジに従って位置合わせされた上部および下部に配置されたリング補強材によって複合の柱に十分に溶接され、また、別のリング補強材が各々の接合部の中間に配置される。鋼鉄で中空の柱と切断Ｉ梁とは、現場配送の前、工場溶接される品目であり、そのため、６００ｍｍの長さの他端は、組立段階の間に簡単にボルト留めされた連結によって主要な横Ｉ梁に連結され、主要な横Ｉ梁と切断Ｉ梁との端でボルト留めされた連結は、他端に対して対称的に行われる。柱の面から最小で６００ｍｍ離れて配置される主要な横Ｉ梁の重ね継ぎ位置は、ボルト留めされた梁を重ね継ぎするとき、理論的に安全な場所として許容された小さくされた内部応力を利用しており、すべての組立作業において常に予測される許容可能な隙間公差を超えて隙間が接合部同士の間に存在するとき、隙間を埋めるために挿入プレートを用いることが、その安全な場所のため、すべての基準によって技術的に認められる。基部の高さから上方の高さへの十分に剛体の横フレームの新しい手法は、例えば、筋交いのない横フレームを作り出すといった、技術的な問題および組立の問題を解決し、したがって、地上の高さからずっとケーブル固定パイプラックの上方の高さへの主要なパイプの経路が、任意の筋交い要素へのパイプの衝突の可能性を完全に排除し、十分に溶接された連結を通じた梁から柱への接合部の１００％の接触を理論的に満たし、従来の方法によって用いられた連結ボルトの過大な応力を排除し、負荷分析と図面との間の技術的な不一致を解決し、よりよい連結の品質を達成し、横フレームの組立段階の間の膨大な量の工数を省ける。
【００２１】
現場組立の間、横フレームの同じ技術的特性を採用した固定構造体は、最初に設置されなければならず、指定された位置において組み立てられる必要があり、硬化の十分な時間を与えるために、横フレームの前にコンクリートが注入される必要があり、コンクリートは、あらゆる固定作業が実行される前に硬化されなければならない。プロジェクト現場における横フレームの組立の前、各横フレームは、最も低い柱から始まって上方の柱の接合部へと、工場製作されて塗料で被覆された品目をボルト留めすることで、水平にされた寝かせた位置で組み立てられ、柱連結は、フランジからフランジへの簡単なボルト留めであり、次に、切断Ｉ梁と主要な横Ｉ梁との連結であり、梁の重ね継ぎ連結も簡単なボルト留めによって行われ、組み立てられた要素は、完全に終わったとき、一式の横フレームを形成することになり、組立チームは、完全に同じ手順を他の横フレームなどに続けて行う。スプレッダのあるブームクレーンが、１つの全体、または、所望の位置へのフレームの大きさに依存する断片によってのいずれかで、組み立てられた横フレームを持ち上げるために用いられ、柱の両側部に取り付けられると共にコンクリート基台の側部に固定されるターンバックルを備えた仮の支え線が、組み立てられた横フレームを鉛直の位置合わせにおいて維持するように、組立の間に保持し、位置合わせの細かい調節をするために用いられる。
【００２２】
すべての横フレームが組み立てられて完全に位置合わせされると、水平引張ケーブルが、固定構造体の一端からずっと他端へと連続して設置される。固定構造体は、本発明における主要な役を演じるパイプラック長さの両端に明らかに配置される。横フレーム同士の間に配置された各ケーブルに連結されたターンバックルが、フレームの完全な鉛直の位置合わせを達成するように、必要な増加調整を細かく調節するために用いられる。これらの引張ケーブルは、縦方向に沿った横フレームの小さい側方移動を保持するように設計された常設側方支持体として作用することになる。横フレームの発明の構成は、横方向および縦方向の両方で側方の力に対して非常に耐性があることが理論的に証明されている。構造上の安定性の便益を得ることで、従来のＩ梁支柱は、縦方向に沿う従来の横フレームへの主要な支持としてもはや必要ではない。代用品として、シャックルおよびターンバックルのある引張ケーブルが、従来のパイプラックについて縦支柱として広く使用されていた従来の頑丈なＩ梁部分を置き換えるために、革新的に用いられる。縦の鋼鉄Ｉ梁支柱に対する代替として引張ケーブルを用いる発明のステップは、とてつもない莫大なその重量のおおよそ９５％の鋼鉄を節約し、その後、組立の間に縦支柱を持ち上げるために通常使用されるクレーン機器の巨額のレンタル費用を節約し、製作工場から現場への材料の配送の運搬費用を節約し、支柱Ｉ梁の製作、工場溶接作業、および工場被覆の間の工数も大きく省ける。重量のある支柱Ｉ梁に対してより軽量なケーブルを設置する組立活動は、組立チームの負担を大幅に低減し、ケーブル取り付けおよび締め付けの作業の非常に簡単な実施であり、熟練した組立者が夢見たこともない活動だけを行わせる。引張ケーブル、シャックル、ターンバックル、およびガセット板の設計上の強度および能力は、技術的計算によって決定される。
【００２３】
ケーブル取り付けおよび締め付けの作業が完了すると、構造上のコンクリートが、制御された送り込みで注入され、若干の振動機の使用が、中空の鋼鉄柱の内部における空洞を防ぐために必要とされる。コンクリートの注入の後、硬化期間に達せられるまで、乾燥していないコンクリートがかき混ざるのを回避するために、注入されたケーブル固定パイプラックにおいてのさらなる活動のないことが許容される。したがって、国際的な基準に沿う標準的な手順または方法が、注入チームを指導するために準備されることになる。硬化が行われると、敷設活動は、衝突の問題のまったくないパイプの経路に沿って快適に作業を開始できる。
【００２４】
本発明の別の重要な要素は、パイプの経路に出入りするパイプを支持することを狙った２種類の移動可能な縦Ｉ梁を採用することであり、１つはラックの高さ内に配置される主縦Ｉ梁で、ラックの高さ同士の間に配置される中間縦Ｉ梁である。主縦Ｉ梁は、複合の柱のガセット板への簡単なボルト留め連結だけによって設置され、ラックの高さのみにおいてパイプの経路に横に出入りする１つまたは複数のパイプを支持することが必要とされるとき、特定の区画において引張ケーブルを代替することになる。主縦Ｉ梁は、パイプ敷設の段階の間に一般的に起こる１つまたは複数のパイプをパイプラックの他の区画へと再配置する突然の配管技術者の命令がある場合またはあるとき、横フレーム同士の間でラックの高さに沿って、任意の所与の時点に、いずれかにおいて移動または再配置される能力を有しており、再配置は、技術的な問題、コストの制約なく、また、１回の現場での溶接作業もなく、すぐに行われることになる。
【００２５】
同様に、ラックの高さ同士の間に配置される中間縦Ｉ梁は、最初のものと比較してより優れた適応性を持っている。異なるのは、縦中間Ｉ梁が複合の柱に溶接されたガセット板を使用しないことである。革新的な方法は、複合の柱の表面に取り付けできるボルト留めクランプシステムを採用するようにさらに開発され、ボルト留めクランプの形式の柱への連結は、制限のない移動を実行する能力を有しており、ラックの高さ同士の間で柱の高さの上から下へといずれにおいても配置させることができ、または、他の高さおよび他の区画へと移動させることもできる。柱組立段階におけるパイプ敷設の間、組立チームによって経験される最も苛立たしい困難な状況は、莫大な現場溶接作業による後方作業を確実に必要とする、再配置された１つまたは複数のパイプを支持するために、１つまたは複数のパイプが何もない梁で新しい位置へと移動または再配置されるときである。ケーブル固定パイプラックの本発明は、連結のボルト留めされたクランプ方法を採用し、任意の所与の時点に、ケーブル固定パイプラック内のいずれかに再配置されるとき、１つまたは複数のパイプの移動に追従し、１回の現場での溶接作業もなく、再配置された１つまたは複数のパイプを支持するために、即時に正確に設置され得る。これは、すべての精製プロジェクトにおけるパイプ敷設の間に時々起こるパイプ移動の決して終わらない悩みの種を解決するための疑う余地のない革新的な解決策である。本発明のケーブル固定パイプラックは、これ以上の言い争いがない、つまり、解決策が工数、プロジェクトスケジュール、およびコストに影響を与えないため、プロジェクト現場におけるすべての深刻な論争を絶対的に排除する。ボルト留めクランプシステムの設計の強度および能力は、技術計算によって決定される。
【００２６】
本発明は、基台への取り付けに適した孔開けされたベースプレートを用いる下端を除いて、各々の鋼鉄柱の長さの両端に工場溶接されたパイプフランジをさらに開発および採用しており、工場製作された柱の長さの各々の端において、組み付けおよび組立の段階の間、柱の簡単なフランジからフランジへのボルト留めされた重ね継ぎを可能にし、各々の組み立てられた柱の上端では、受入フランジと一体にボルト留めされた鋼鉄板フランジで一時的にメクラされる。ケーブル固定パイプラックの上方への拡張を要求する設計の突然の変更が提起されるとき、組立チームは、任意の所与の時点で変更の命令を実行するために、ボルト留めされたキャップを取り外すだけで、ストレスのない行動を行うだけであり、新しい一式の製作された柱およびフレームを、１回の現場溶接作業もなく、すべての影響される柱へとフランジからフランジへのボルト留めされた連結を用いて、すぐに重ね継ぎさせることができ、したがって、全体の追加の作業は、同じ組立手順に従って行われることになる。つまり、柱の簡単な重ね継ぎが、組立チームによって、従来のパイプラック作業とほとんど競争にならない数分の実施で行われる。
【００２７】
例えば、キャットウォーク、ケーブルトレイ、階段開口部、出口はしご、および比較的小さいパイプの中間支持体といった、パイプラックの多様な非構造上の構成部品が、フック留めをボルト留めする連結により主構造システムに連結される。非構造上のフック留めの組立は、個々のプロジェクト要件に適合するように個別に開発されるものである。このようなものの開発は、従来の手法を用いて進めることができるか、または、非構造上の品目を提供するための潜在的な将来の補正として、本発明に対する一部を形成するために、新しい革新的な手法をさらに採用できる。
【００２８】
本発明は、業界にとって完全に新規であり、技術的な解決策の開示は、技術的な設計段階、工場製作段階、および、最後の現場組立段階の間における膨大な構造用鋼鉄、時間、および費用を節約することによって、業界により多くの便益を提供すると考えられる。その莫大な商業的節約とは別に、本発明は、従来のパイプラックで経験される困難で複雑な事項が、簡単なものへとどのように変えられるかを、さらに実証している。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】１つのラックの長さの両端に配置された方式１（対角筋交い）の固定構造体を用いて、引張ケーブルが両端において固定されている、５つの高さのラックを備えるケーブル固定パイプラック構造骨組を示す斜視図である。
【図２】１つのラックの長さの両端に配置された方式２（筋交いタワー）の固定構造体を用いて、引張ケーブルが両端において固定されている、７つの高さのラックを備えるケーブル固定パイプラック構造骨組を示す斜視図である。
【図３】１つのラックの長さの両端に配置された方式１（対角筋交い）の固定構造体を用いて引張ケーブルが固定されている、５つの高さのラックを備えるケーブル固定パイプラックの縦における立面図である。
【図４】１つのラックの長さの両端に配置された方式２（筋交いタワー）の固定構造体を用いて引張ケーブルが固定されている、７つの高さのラックを備えるケーブル固定パイプラックの縦における立面図である。
【図５】５つの高さのラックを備えるケーブル固定パイプラックの横における立面図であり、筋交い要素のない、何もないパイプ経路を示している。パイプは、パイプ経路に沿って、配管技術者によって望まれる長さの視野で、邪魔されることなく敷設される。
【図６】７つの高さのラックを備えるケーブル固定パイプラックの横における立面図であり、図５と同じ特徴、機能、および便益をすべて有し、本発明は、ラックがさらに高くなったときでも、筋交い要素がまだ設けられておらず、パイプの経路が安定した条件で衝突のない環境をなおも享受していることを例示する。
【図７】方式１（対角筋交い）の固定構造体の拡大図であり、幾何学的な形状が、ケーブルからの引張力を反作用させるために、反対角要素を提供している。
【図８】対角筋交いの付けられた構造がもはや対処できない場合、特に、強い風で大きな地震力のプロジェクトの場所において、筋交いタワーが、７つの高さで最も重い負荷の掛けられるラックに対する固定構造体として主に使用される、方式２（筋交いタワー）の固定構造体の拡大図である。
【図９】柱の面から６００ｍｍの最小距離で配置された、簡単なボルト留め連結だけを用いるＩ梁からＩ梁への重ね継ぎの拡大図であり、横Ｉ梁の２つの断片である切断部および主要部は、同じ大きさおよび材料の仕様のものであり、重ね継ぎされると、１つの完全な長さの主要な横Ｉ梁となる。
【図１０】現場移送の前の工場溶接品目である、柱接合部へと十分に溶接された切断Ｉ梁の拡大図であり、柱に十分に溶接され、切断Ｉ梁の受入体として機能する３つのリング補強材を用いた柱接合部において、端モーメント連結の真の適用を示している。
【図１１】すべてのラックの高さに配置されている引張ケーブルを提供する、工場溶接品目として柱のリング補強材に十分に溶接された長孔のあるガセット板の拡大図である。
【図１２】頑丈なコンクリート柱が十分に剛体の連結を基部において作り出せるようにするために、基部プレートの孔を通り抜ける、１．０メートルの最低高さの、コンクリート基台に埋め込まれた開始補強棒の拡大図であり、開始棒を用いる本発明の手法は、基部プレートをコンクリート基台へと保持する通常は巨大な大きさおよび数の従来の高強度アンカーボルトの使用を完全に置き換え、図面に示したアンカーボルトは、ほとんど組立の目的のためだけである。
【図１３】ケーブル固定パイプラックに出入りするパイプを支持するためにラックの高さに設置された主縦Ｉ梁の典型的な図であり、連結は柱への簡単なピンだけであり、パイプ配置が変更される場合、ラックの高さに沿っていずれにも再配置できる。
【図１４】ラックの高さ同士の間に設置された中間縦Ｉ梁の典型的な図であり、中間縦Ｉ梁は、柱への簡単なボルト留めされたクランプシステムの連結を用い、これは、ラックの高さ同士の間の柱の高さの上から下までのいずれかに配置させることができるか、または、所与の時点で、他の高さへと、および、他の区画へと移動させることができ、ゴムバンドまたは等価の材料が、錆の蓄積を最小にするために、鋼鉄の表面同士の直接的な接触を回避するために接合部の間に配置され得る。
【図１５】パイプ固定および摩擦力のため、主要梁の最上部フランジに加えられる捩り力に抗するために、平面の交差筋交い（図１５参照）として機能するように引き締めねじのある引張ケーブル棒が、ラック組立体内で所望の位置にフック留めされることになり、詳細な設計およびピン留め方式の連結は、配管要件に適合するように、それに応じて開発されることを示す図である。
【図１６】コンクリート注入の間、コンクリート基台の側部にあらかじめ埋め込まれたリング端ピン式組立体を用いて、縦軸に沿ってコンクリート基台の側部に固定された横フレームの組立の間に使用される仮の支え線の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明は、箱の内部のものを再配置することを対象としている。図１および図２に示しているケーブル固定パイプラック１０および１０ａは、従来のパイプラックと同様に完全に機能するが、概して、構造構成、物理的外観、および作り出す方法が異なるものである。
【００３１】
本発明は、リング鋼鉄補強材２３のある管状で中空の鋼鉄柱１１（円形、正方形、矩形、および六角形の断面）、中空の管状柱と同じ大きさおよび開口の切断孔のある基部プレート１２、一端にシャックル１４があり、他端にターンバックルがある引張ケーブル棒１３、複合の柱に溶接された切断横Ｉ梁１７、主横Ｉ梁１５、主縦Ｉ梁１６、複合の柱へのクランプ連結システム２６のある中間縦Ｉ梁２７、開始鋼鉄棒３２、ならびに、コンクリート混合材料など、現地で利用可能な建築材料から単に作られた堅牢な構造骨組を形成するために一体にした重大な構造要素のスマートな組立体である。構造システムを形成する各々の要素の上記の材料の組成、注入される方法、協働する機能は、パイプラック構造体のより堅牢な構造骨組を、含まれる鋼鉄の量をはるかにより少なくし、設計、製作、および組立がはるかにより簡単にして作り出すために生じたものである。
【００３２】
ケーブル固定パイプラック現場組立の間、固定構造体は、最初に設置されなければならず、指定された位置において組み立てられる必要があり、硬化の十分な時間を与えるために、フレームの前にコンクリートが注入される必要がある。つまり、コンクリートは、あらゆる固定作業が実行される前に硬化されなければならない。現場におけるフレームの組立の前、各々のフレームは、水平とされた静置位置において一体に製作された柱および梁の品目をボルト留めによって組み立てられ、組立は、ラックが３つ以下の高さだけである場合に１つの全体の部品とされ得るか、または、横フレームの大きさおよび高さに依存して、簡単なボルト留めのフランジからフランジへの重ね継ぎが採用される、切断位置が柱の重ね継ぎである、２つまたは３つの断片であり得るかのいずれかであり得る。スプレッダのあるブームクレーンが、全体、または、所望の位置への断片によってかで、組み立てられたフレームを持ち上げるために用いられ、フレームの両側部にあるターンバックルを備えた仮の支え線が、組み立てられたフレームを鉛直の位置合わせにおいて維持するように、組立の間に用いられる。
【００３３】
１つのラック長さについての横フレームのすべてが完全に組み立てられて位置合わせされると、ターンバックルを備えた常設水平引張ケーブル棒が、一連の横フレームを固定構造へとずっと相互連結するために、すべてのラック高さに設置され、引張ケーブルの水平方向の締め付けは、最大負荷が加わるときにあり得る横フレームの側方移動を安定化させるように設計される技術計算によって、決定される。フレームが十分に固定されて検査されると、構造体グレードのコンクリートがフレームの中空の鋼鉄柱に注入され、コンクリートの注入および硬化の要件の手順は、業界の基準および最良の建築の慣行に応じて、個別に開発されることになる。
【００３４】
ケーブル固定パイプラックの構造システムは、構造的なシステムを十分に機能的に保つための６つの主要な構成部品の組立体である。各々の構成部品は、この新しい手法を実際のものへと提案させるように推し進めると思われるそれぞれの協働的な機能と共に、以下で説明されている。本発明は、石油精製所、ガス製造所、液化天然ガス製造所、石油化学工場、化学工場、選鉱プロセス工場、発電所、および他の同様の工場のプロジェクトの外観を変えることになると考えられる。
【００３５】
第１の構成部品（図５および図６）
剛体の横フレームは、以下のものから作られている：
ａ）基部に剛体の固定された支持連結のある中空の鋼鉄の断面の柱
本発明は、複合の柱の技術を支配的にさせることができる柱として使用される最も適切な材料としての管状で中空の鋼鉄断面１１（円形、正方形、矩形、および六角形の断面）に関連されている。中空の鋼鉄断面を用いる本発明の意図は、基部プレート１２の切断孔開口を貫いて中空の鋼鉄柱へと通る、コンクリート基台２１へと埋め込まれた開始棒ダボ２３（図１２参照）を用いるだけで、基部において十分に剛体の接続を作り出すことである。平均で４個のアンカーボルト３１は、フレームが設置されて位置合わせされると、組立期間の間に柱を保持するのに十分であり、構造体グレードのコンクリートが、鉛直な筋交いが地表面においてもはや必要とされず、したがって筋交いのないパイプの経路を作り出す、基部において完全な剛体を伴うより堅牢な複合の柱を可能にするために、注入されることになる。
【００３６】
剛体の連結の本発明は、基部の高さにおける１００％の側方の安定性を十分な安全率で獲得することを保証でき、基部プレートの最小の厚さ、最小の補強プレート、および、より少ない数のアンカーボルトだけを必要とする横フレームの真の剛体の基部接続を作り出す。基部において加えられるモーメント力が十分に大きいとき、構造の技術者は、加えられる力より大きいモーメント能力を作り出すように計算された、必要とされる開始鋼鉄棒と共に、より大きい直径の中空の鋼鉄柱を設計するだけである。また、技術計算は、実行するよりはるかにより簡単であり、製作工場において時間がかなり節約され、組立作業が、締め付けされる必要のある４個だけのアンカーボルトによって、より簡単になる。
【００３７】
複合の柱を１つの柱として作用させ続けるために、せん断連結器が、溶接によって到達可能な中空の柱の内面に溶接されるように用いられており、連結器の大きさおよび間隔は、技術計算によって決定されることになる。鋼鉄柱の内部で開始棒と重ね継ぎされる鋼鉄補強の提供は、選択的であるか、または、業界の基準および慣行に沿って別に開発される棒の配置の計算、方法によって決定される。中空の管状の鋼鉄柱は、フランジからフランジへのボルト留めされた連結を用いて鉛直方向で簡単に重ね継ぎでき、重ね継ぎは、他方の上部に置かれる同じ大きさの柱、または、上方の高さに配置される小さい大きさの柱と異なってもよい。
【００３８】
ｂ）梁から柱への接合部の完全な端モーメント連結（図９および図１０）
この新しい手法は、柱１１に直接的に十分に溶接される６００ｍｍの長さの切断横Ｉ梁１７を採用している。この構成は、梁と柱との接合部において最大限の剛性を提供し、したがって、すべてのラックの高さにおいて梁のフランジと位置合わせされて配置されたリング補強材２３によって、十分に強固にされた横フレームを作り出し、より大きな梁が使われるときに追加のリング補強材が中間に配置されることになり、主横梁は、その安全な重ね継ぎ位置の配置のため、より簡単な連結設計だけを必要とする、柱１１（図１０参照）の面から６００ｍｍの切断Ｉ梁１７の他端で重ね継ぎされる。
【００３９】
梁と柱との十分に溶接された連結は、横フレームのすべての接合部の完全な端モーメントの能力を作り出し、これは、ケーブル固定パイプラックの上方の高さにおける鉛直な筋交いの提供を排除し、したがって、上方の高さにおいて筋交いのないパイプの経路を作り出す。現場配送の前、切断横Ｉ梁は、製作済み品目として、中空の鋼鉄柱に十分に溶接されている。
【００４０】
請求するケーブル固定パイプラックの横フレーム（図５および図６参照）は、現場において１回の現場溶接作業も行われることなく、現場において簡単なボルト留めの連結によってすべて組み立てられることになる一方で、接合部の完全なモーメント能力を獲得することになる。技術計算および負荷分析が、技術的な不一致がなく、仕様を設計するのに逸脱および譲歩がなく、技術要件に１００％完全に適合し、建築性の要求を満たす。
【００４１】
第２の構成部品
固定構造体（図７および図８参照）は、新しい手法にとって最も革新的な役目の１つとして演じており、側方の負荷が無効にされて耐えられることになる。固定構造体１９および２０は、すべての引張ケーブル１３にとって固定位置として作用しており、これらの構造体は、戦略的に、ケーブル固定パイプラック組立体の全長ごとの両端に配置されている。これらは、本発明が限定されることはないが、以下の２つの方式だけで主に強調されている。方式１（図７参照）は、６つの高さのパイプラックを下方へ提供することであり、方式２（図８参照）は、７つの高さのパイプラックを上方へ提供することであり、他の方式が方式１および２の状況内で開発され得る。固定構造体は、固定負荷に対する縦の安定性に耐えるように設計されている。固定構造体は、ケーブル固定パイプラックの現場組立の間、最初に設置されなければならず、これは、指定された位置において組み立てられる必要があり、コンクリート硬化の十分な時間を与えるために、フレームの前に構造体グレードのコンクリートが注入される必要がある。コンクリートは、あらゆる固定作業の前に硬化されなければならない。技術計算は、方式１および方式２について、固定構造体の側方の剛性を立証することになる。しかしながら、サブ分岐ケーブル固定パイプラックが３つの高さ未満の比較的小さい大きさであり、若干負荷が掛けられるとき、組立支え線２８と同様の簡単な支え線は、コンクリートデッドマンを用いる他端において、アンカーとして用いられるに十分である。
【００４２】
方式１の対角筋交い固定構造体（図７）１９は、横フレームと同じ設計および材料から作られており、組立体は、最後の列に配置された鉛直フレーム１９１と、連結プレート１９３を通じて一体に溶接される最上縁において、２つの共通の接合部を有する外向きの位置へと傾斜された対角フレーム１９２とから作られている。固定構造体を完成するために、縦軸に沿う固定組立体を強化するために、同じ接合部連結戦略を採用する、小さい大きさのＩ梁１９４がすべてのラックの高さに設置されている。引張ケーブルのピン連結を提供するための長孔のあるガセット板１９５が、固定構造体のすべてのラックの高さに設けられている。組立体および組立戦略は、横フレームと同様である。
【００４３】
方式２の筋交いタワー固定構造体２０（図８）は、横フレームと同じ設計および材料から作られており、構成は、すべてのラック高さにおいてすべての縦側部における小さい大きさのＩ梁２０３と、基台の最上部から最上位の高さまでのラックの高さ同士の間に設置される小さい大きさのＨ断面を用いる対角交差筋交い２０４と、ガセット板２０５へのピン留め方式の接合部連結だけを用いる交差筋交いとによって、一体に連結された最後の２列の鉛直の横フレーム２０１、２０２から作られている。アンカーガセット板２０６は、ガセット板１８と同様である。組立体および組立戦略は、横フレームと同様である。
【００４４】
第３の構成部品（図９）
一端にシャックル１４があり、他端にターンバックルがある引張ケーブル棒１３
この構成部品は、新しい手法の最も劇的な部品の１つであり、構造システムにとって目を引くものである。本発明は、縦軸に沿って一連の横フレームを相互連結するために、縦支柱として従来のパイプラックによって元々用いられている従来のＩ梁部分を置き換えるために、引張ケーブル棒１３を用いた側方支持体をさらに導入している。信用できる理由は、第１に、すべてのパイプがパイプラックに完全に設置されるとき、引張ケーブル棒１３は、パイプの経路の縦軸を強化し、任意の個別のフレームの動きに対して横フレームを相対的に支持するのを基本的に助けることは明らかである。第２に、フレームの横Ｉ梁までつながれた様々なパイプの相互接続構成は、パイプラック組立体の縦安定性を獲得するのを大いに助ける横フレームの強化を提供すると証明されている。最後に、本発明は、最小の縦支持体だけを必要とする横フレームの堅牢性から構造上の便益を得ている。引張ケーブル材料、シャックル、ターンバックル、およびガセット板の大きさおよび強度は、技術的計算によって決定される。
【００４５】
横フレームの組立の間、支え線がフレームを鉛直位置に位置合わせされているのを維持するために一時的に使用され、これは、組立支え線がシャックルを用いてピン連結されることになる、コンクリート基台２１（図１２参照）の側部に埋め込まれた１つまたは複数のリング端ピン式組立体アンカー２９を採用することで、行われ得る。すべてのフレームが組み立てられ、最終位置に完全に設置されるとき、引張ケーブル棒は、ここでは、固定構造体へとずっと下へとフレームを最終的に相互連結するために、すべてのラック高さにおいて、水平に設置されることになる。フレームを保持している各々の区画において配置される各ケーブル長さは、ガセット板の長孔へとピン留めで連結され、他端では、増加の位置合わせを制御するために、ターンバックルが採用されている。
【００４６】
業界の慣行は、５０メートルの最大長さを有する従来のあるパイプラックを、運転条件の間に熱膨張させることができ、地震の作用の間にエネルギーを解放させることができる。興味深いことに、ケーブル固定パイプラック組立体は、熱膨張が各フレームにおける連結プレート内の長孔によって個々に取り扱われるため、また同様に、地震エネルギーが長孔内ですぐに開放されるため、１００メートルにわたる可能性がある。１００メートルの長さが採用されるとき、等距離にある少なくとも２つのフレームが、主要な固定位置における引張負荷を減らすために、対角引張支え線で支持されている。
【００４７】
第４の構成部品
コンクリート材料は、堅牢で頑丈な鉛直要素を作り出すのを助ける構造システムに使用される重要な要素の１つである。鋼鉄管断面内のコンクリートの閉じ込め効果は、構造上のコンクリートの圧縮強度をおおよそ６０％まで増加する上で大きな役割を演じており、そのため複合の柱を堅牢な鉛直要素にしている。構造体グレードのコンクリートは、すべての横フレームが組み立てられ、完全に位置合わせされ、鉛直に安定し、固定構造体に十分に固定された後、中空の鋼鉄柱に注入される。コンクリートが硬化された後、ケーブル固定パイプラックは、柱の基部において完全な剛体で堅牢な横フレームを作り出し、横方向および縦方向の両方で側方の力に非常に耐性があるとして、物理的および理論的に受け入れられる。コンクリートの混合、硬化の要件、手順、および、注入の方法は、プロジェクトの要件に適合するように、それに応じて個別に開発されることになる。
【００４８】
第５の構成部品
移動可能な縦Ｉ梁（図１３および図１４参照）
本発明の別の重要な要素は、パイプの経路に出入りするパイプを取り扱う配管要件を支持することを狙った２種類の移動可能な縦Ｉ梁を採用することであり、１つはラックの高さ内に配置される主縦Ｉ梁１６で、ラックの高さ同士の間に配置される中間縦Ｉ梁２７である。主縦Ｉ梁は、複合の柱のガセット板１８への簡単なボルト留め連結だけによって設置され、ラックの高さのみにおいてパイプの経路に横に出入りする１つまたは複数のパイプを支持することが必要とされるとき、特定の区画において引張ケーブル１３を代替することになる。これは、１回の現場での溶接作業もなく、所与の時点で、ラックの高さに沿って任意の区画に再配置できる。
【００４９】
同様に、ラックの高さ同士の間に配置される中間縦Ｉ梁２７は、最初のものと比較してより優れた適応性を持っている。本発明は、複合の柱の表面に取り付けできるボルト留めクランプシステム２６を採用するようにさらに開発され、これは、制限のない移動を実行する能力を有しており、ラックの高さ同士の間で柱の高さの上から下へといずれにおいても配置させることができ、または、他の高さおよび他の区画へと移動させることもできる。柱組立段階におけるパイプ敷設の間、組立チームによって経験される最も苛立たしい困難な状況は、莫大な現場溶接作業による後方作業を確実に必要とする、再配置された１つまたは複数のパイプを支持するために、１つまたは複数のパイプが何もない梁で新しい位置へと移動または再配置される設計変更があるときである。連結のボルト留めされたクランプ方法を採用するケーブル固定パイプラックの本発明は、任意の所与の時点に、ケーブル固定パイプラック内のいずれかに再配置されるとき、１つまたは複数のパイプの移動に追従し、１回の現場での溶接作業もなく、再配置された１つまたは複数のパイプを支持するために、即時に正確に設置され得る。これは、すべての精製プロジェクトにおけるパイプ敷設の間に時々起こるパイプ移動の決して終わらない悩みの種を解決するための疑う余地のない革新的な解決策である。本発明のケーブル固定パイプラックは、これ以上の言い争いがない、つまり、解決策が工数、プロジェクトスケジュール、およびコストに影響を与えないため、プロジェクト現場におけるすべての深刻な論争を絶対的に排除する。
【００５０】
第６の構成部品
多様な構成部品は、現場組立の間に所望の位置でピン留め方式を用いて連結される、個々のプロジェクト要件に適合するための別体のフック留めの組立体として、開発される非構造上の構成部品である。設計開発の間、非構造上の構成部品の強度は計算されることはなく、多様な構成部品のすべての詳細な図面は、業界によって認められている標準的な図面を用いて開発するだけである。これらの構成部品による余分な入力負荷が、主要なラック組立体の負荷分析において検討されている。
【００５１】
パイプラックの多様なフック留めの組立体を以下に列記する。
ａ）柱の上方への拡張。
技術段階の間、または、組立後の段階における任意の可能な設計の変更は、柱の上端におけるボルト留めされたフランジからフランジへの重ね継ぎの方法によって連結されるだけとなり、鋼鉄板フランジで一時的にメクラされている受入フランジ２５は、鋼鉄柱の上端へと工場溶接されるため、構造組立体によってすでに提供されており、１回の現場での溶接作業もなく、所与の時点で、任意の柱の拡張を受け入れるように準備されている。
【００５２】
ｂ）運転のアクセス、保守、および緊急出口のための主要な階段開口部、キャットウォーク、およびケージはしごが、簡単なピン留めの連結によって、主要なラック組立体に簡単にフック留めされることになり、詳細な設計およびピン留め方式の連結が、プロジェクト要件に適合するように、それに応じて開発されることになる。
【００５３】
ｃ）より軽量な機器のためのプラットフォームが製作され、ラック組立体内の所望の位置にフック留めされることになり、詳細な設計およびピン留め方式の連結が、機械技術者の要件に適合するように、それに応じて開発されることになる。
【００５４】
ｄ）通常のスパンの間でのより小さいパイプの撓みを支持するために、そのパイプのためのフック留めの中間支持体が製作され、ラック組立体内の所望の位置にフック留めされることになり、詳細な設計およびピン留め方式の連結が、プロジェクト要件に適合するように、それに応じて開発されることになる。
【００５５】
ｅ）平面の交差筋交い３０（図１５参照）は、パイプ固定および摩擦力のため、主要な横Ｉ梁の最上部フランジに加えられる捩り力に抗するために、引き締めねじを備えた引張ケーブルを採用しており、ラック組立体内で配管チームによって命じられるような所望の位置に設置されることになり、詳細な設計およびピン留め方式の連結が、配管要件に適合するように、それに応じて開発されることになる。
【符号の説明】
【００５６】
１１  柱、鋼鉄柱
１２  基部プレート
１３  引張ケーブル棒、引張ケーブル
１４  シャックル
１５  主横Ｉ梁
１６  主縦Ｉ梁
１７  切断Ｉ梁、切断横Ｉ梁
１９  対角筋交い固定構造体、固定構造体
２０  固定構造体、筋交いタワー固定構造体
２１  コンクリート基台
２３  リング鋼鉄補強材、開始棒ダボ
２５  受入フランジ
２６  ボルト留めクランプ連結システム、ボルト留めクランプシステム
２７  中間縦Ｉ梁
２８  組立支え線
２９  リング端ピン式組立体アンカー
３０  平面の交差筋交い
３１  アンカーボルト
３２  開始鋼鉄棒
１９１  鉛直フレーム
１９２  対角フレーム
１９３  連結プレート
１９４  Ｉ梁
１９５  ガセット板
２０１  鉛直の横フレーム
２０２  鉛直の横フレーム
２０３  Ｉ梁
２０４  対角交差筋交い
２０５  ガセット板
２０６  アンカーガセット板
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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