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計装

強電ラックの選び方、聞かれたので考えてみた

 普段は計装工事を中心にしているため、強電のケーブルラックを選定する機会はほとんどありませんでした。
しかし最近、強電ラックの選定方法について質問を受けることがあり、改めてその基準や考え方を整理することにしました。

 強電ケーブルラックの選定では、ケーブルの重量、支持間隔、ラックの強度など、設計上の複数の要素を総合的に判断する必要があります。
これらは、計装工事で扱う軽量で柔軟なケーブルではあまり意識しない要素であり、強電ならではの設計視点といえます。

 本記事では、計装工事を主に行ってきた筆者が、強電ラック選定に初めて向き合った経験をもとに、公共建築設備工事標準仕様書の内容を踏まえながら、選定基準や注意点をわかりやすく整理していきます。

 なお、筆者は普段計装工事をメインにしており、強電ラックの施工経験はほとんどありません。この記事はあくまで参考程度にご覧いただき、実際の設計や施工にあたっては、経験豊富な設計者や施工業者にご相談いただくことを強くお勧めいたします。

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計装工事で使うケーブルラックの選定方法

強電ケーブルラックの選定方法

強電ケーブルラックを選定する際は、以下の計算式を用いて必要な幅を算出します。

W≧1.2×[Σ(D+10)+60]

ここでの各変数の定義

  • W :ラック幅(mm)
  • D :各ケーブルの外径(mm)
  • +10 :ケーブル間のクリアランス
  • +60 :ラック端部の余裕(左右30mmずつ)、曲げスペースの確保にも有効
  • 1.2倍係数:安全余裕を見込んだ補正値(強電ケーブルは重量・発熱が大きいため)

 なお、数式中の「∑(シグマ)」は総和(合計)を表す記号で、指定された範囲内の数値をすべて加算する操作を意味します。

 今回も、EXCELを活用して自動的に寸法を算出しながら、効率的に選定していきます。
※EXCELによる自動計算の詳細は、こちらの記事で紹介しています。
関数の基本構造は前回と共通しているため、今回は強電ラック向けに調整・カスタムしていきます。

参考資料

内線規程におけるケーブルラックの位置づけ

  • 内線規程(JEAC8001)では、ケーブルラックはケーブルを支持するための鋼材として扱われ、ケーブル工事の一部とみなされます
  • ただし、ラックそのものの構造・寸法・材質・支持間隔などについては、内線規程では明確に規定されていません

公共建築工事標準仕様書(電気設備工事編)

 ケーブルラックに関して「支持間隔」「吊りボルトの太さ」「接地」「耐震支持」などが明確に規定されています。
これは、内線規程では明記されていないラック本体の施工基準を補完する重要な指針です。

公共建築工事標準仕様書(電気設備工事編)における主な規定内容

支持間隔の基準

  • 水平支持間隔:鋼製ラックは「2m以下」、その他の材質では「1.5m以下」【2.10.1 (2)】
  • 垂直支持間隔:原則「3m以下」、ただし配線室などでは「6m以下で各階支持も可」【2.10.1 (3)】

吊りボルトの太さ

  • ラック幅600mm以下 → 呼び径9mm以上
  • ラック幅600mm超 → 呼び径12mm以上【2.10.1 (4)】

ケーブルの固定間隔

  • ラック上のケーブルは、水平部で3m以下、垂直部で1.5m以下ごとに固定【2.10.4.2 (c)】
  • トレー形ラックの水平部はこの限りではない(柔軟な運用が可能)

接地工事

  • ラックは電気的に接続された状態で接地すること
  • 接地省略が可能な条件も明記(例:接地された金属ダクトと一体化している場合など)

耐震支持

  • 地震時の落下・転倒を防ぐため、耐震支持金具の設置が求められる
  • 特に天井懸架型や高所設置の場合は、斜材や補強金具の追加が必要

 法令や内線規程には、ケーブルラックの強度に関する具体的な計算式は示されていません。
一方、公共建築工事標準仕様書では、支持間隔・接地方法・吊りボルトの径などが明記されています。
実際の設計では、メーカーの構造仕様を基に、必要な安全率を考慮して選定するのが現場での一般的な考え方です。

参考資料:<ネグロス電工>耐震設計・施工マニュアル

補足

  • 公共工事ではこの仕様書が絶対基準となるため、設計図書にも「準拠」と明記されることがあります。
  • 民間工事でも、内線規程に記載がない部分(支持間隔・接地・耐震など)についてはこの仕様書を参考にするのが一般的です。
  • ネグロス電工などのメーカー製品も、この仕様書に準拠して設計されているため、製品選定時にも整合性が取れます。

まとめ

観点内線規程公共建築設備工事標準仕様書
ケーブルラックの位置づけケーブル工事の一部明確に施工基準あり
ラックの構造・寸法明記なし支持間隔・接地・耐震など規定あり
実務での扱いケーブルと一体で考えるラック単体で設計・管理する

これらの基準をもとに、EXCELで自動計算できるように設定し、効率的にラック寸法を算出していきます。

今回は、通信ケーブル用ラックの選定方法、EXCELによる自動計算の詳細(過去記事)を応用して進めます。
参考記事はこちら

EXCELの「電線」シートを修正して、強電ラック用に対応させます

電線の外径に加え、1mあたりの重量データも追加して対応します。

C列にg/mを追加します。

「計算」シートを修正します。

強電ケーブルラックを選定する際は、以下の計算式を用いて必要な幅を算出します。

W≧1.2×[Σ(D+10)+60]

G3セル

=0.6*((C22*10)+E22+120)

=1.2*((C22*10)+E22+60)

に修正します。

 計算式の修正により、ケーブルラックの幅が正しく算出できるようになりました。
 通信ケーブル用の内容を、強電ケーブルに対応する形へと調整しています。

 なお今回は、ケーブルラックの強度にも注目し、設計上のポイントを整理していきたいと思います。

ケーブルラックの強度計算シートを作成

 今回は、ケーブルラックの強度も確認できるように、専用の計算シートを追加していきます。

今回は、ネグロス電工のケーブルラック仕様を参考にしながら、強度計算を進めていきたいと思います。
参考資料:ネグロス電工 SRタイプQRタイプ

 基本的な構成はケーブルラックの幅を計算したときと同様のため、今回は要点を絞って簡潔に説明していきます。

A2セル

=選定!A2

A2:C21までコピーします。

D3セル

=VLOOKUP(B3,電線!A2:C81,3,FALSE)

E3セル

=D3*C3

D3:E21までコピーします。

22行目で、「SUM」や「AGGREGATE」関数を使って各列の合計を求めます。

「選定」シートを仕上げていきます

 セル範囲 J2:N23 には、ネグロス電工のカタログから抜粋した許容静荷重のデータを入力します。

 公共建築工事標準仕様書(電気設備工事編)では、水平支持間隔について「鋼製ラックは2m以下」「その他の材質は1.5m以下」と規定されています。
今回は鋼製ラックを対象としているため、支持間隔は2m以下で設定します。

 サイズに応じた許容静荷重を、ケーブルラックのサイズ欄の横に表示させるようにします。

 荷重計算には支持点間距離の情報も必要となるため、F1セルをその入力欄として設定しています。

G3セル

=INDEX(K:N,MATCH(E3 & F3/10,J:J,0),MATCH(F1,K4:N4,0))

G4セル

=INDEX(K:N,MATCH(E4 & F4/10,J:J,0),MATCH(F1,K4:N4,0))

あとは、ケーブルの重量と許容静荷重を比較して、ラックが十分な強度を持っているかを判断すれば完了です。

G7セル

=強度計算!E22

I7セル

=G3/(G22/100)

 ケーブルラックの強度確認においては、ラックの許容静荷重 ÷ ケーブル重量」という形で安全率(使用率)を算出しています。

 この場合の安全率は、通常使用時の荷重に対しての余裕を示すものであり、施工時に発生する一時的な荷重(作業者の体重やウィンチの荷重など)には十分とは限りません
特に、高荷重の電源ケーブルや太径CVケーブルを扱う場合は、施工時の荷重も含めて設計安全率をどの程度確保するかが重要な検討ポイントとなります。
 私自身、強電ケーブル用ラックの施工経験はほとんどないため、施工時荷重の扱いについては、今後も資料や事例を参考にしながら理解を深めていきたいと考えています。

ポイント

  • 許容荷重の単位
    ケーブルラックの許容荷重が kgf 単位で記載されている場合、実務上はそのまま「kg」として扱ってもほぼ同等(誤差約2%未満)とされることが多いです。
    ただし、正確な質量換算や構造計算を行う際には、必ず 9.80665 で割って換算するようにしましょう。
  • 支持間隔・耐荷重の確認
    幅だけでなく、ラックの材質や設置環境によって強度条件は変わります。支持間隔や耐荷重を並行して確認することが重要です。
  • 将来の増設を考慮
    算出値ぎりぎりのサイズではなく、一回り大きいサイズを選定するのが実務的です。将来の増設や施工時の余裕を確保できます。

安全設計の二段構え、静荷重と耐震荷重を踏まえたラック選定

 仕様書には「耐震支持を設けること」と明記されています。
 実際の地震時にはケーブルラックや支持金具に水平方向の力(=耐震荷重)が加わるため、その荷重を計算したうえで支持方法を設計することこそが、本来の耐震支持だと考えています。

実務的には、

  • 静荷重に基づいてラックを選定する
  • 耐震荷重を踏まえて支持方法を設計する

という二段構えが、安全設計の基本となります。

今回は記事が長くなってしまったため、耐震荷重の具体的な計算方法や α 値の選定については、次回の記事で詳しくご紹介します。

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