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グレーチングの宝機材

技術資料グレーチングの強度 耐荷重

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グレーチングの強度と耐荷重

グレーチングの耐荷重

U字溝グレーチング荷重試験
グレーチングの基本的な設計荷重は(T-25・T-20・T-14・T-6・T-2・歩道)があります。 圧接式スチール製グレーチングにおいて、加わる荷重(自動車および歩道)の諸元は道路橋示方書を参考に以下のように想定して強度計算を行っております。

荷重区分

耐荷重 主な車種 (参考目安) 車両総重量 後輪一輪荷重 タイヤ接地面積 (a×b)
耐荷重T-25 T-25 トレーラー はしご付消防車 250,000N (25,000kgf) 100,000N (10,000kgf) ダブルタイヤの設置面積 200×500mm (20×50cm)
耐荷重T-20 T-20 ダンプ 大型バス 200,000N (20,000kgf) 80,000N (8,000kgf)
耐荷重T-14 T-14 消防車 ゴミ収集車 140,000N (14,000kgf) 56,000N (5,600kgf)
耐荷重T-6 T-6 マイクロバス 救急車 60,000N (6,000kgf) 24,000N (2,400kgf) シングルタイヤの設置面積 200×240mm (20×24cm)
耐荷重T-2 T-2 普通乗用車 20,000N (2,000kgf) 8,000N (800kgf) シングルタイヤの設置面積 200×160mm (20×16cm)
耐荷重歩道用 歩道 人 自転車 5,000N/m2の等分布荷重

グレーチング耐荷重計算の車輪接地イラスト

※車両総重量は「車両重量+(乗車定員×55kg)+最大積載量」です。 社団法人全日本トラック協会HPより ※主な車両は参考目安です。原則、車両総重量をご確認ください。 ※強度計算をし易くするため便宜的に1kgfを10Nとして表しています。 ※T-25は道路橋示方書、T-20・T-14については社内規格(旧道路橋示方書)、T-6・T-2については社内規定、歩道用については道路橋示方書に基づきます。 ※フォークリフトや特殊車両などが通行する場合は直接お問い合わせください。

耐荷重計算(強度計算)の基礎的な考え方

通過する車両の方向

車両進行方向横断と縦断
グレーチングには向きがあり、通過する車両の方向(横断と縦断)によって強度の計算が変わります。 車両がベアリングバーの向きと平行に進行する場合は「横断」、直角に進行する場合が「縦断」となります。 型式別の選定はこちらのページの「車両進行方向」をご覧ください。 >>型式別選定基準一覧表
梁の中心が曲げ応力最大値
グレーチングは構造上、梁の中心で曲げ応力が最大となるためこの部分の強度を基準とし、次の要素を用いて強度計算を行います。

グレーチングの耐荷重を決める要素

支間距離:L(mm)
支間距離
計算スパンです。溝幅または桝穴の内々寸法になります。高速用は溝幅+50mm
後輪一輪荷重:P(N)
後輪一輪荷重
輪荷重は車両の前輪片側10%、後輪片側40%の割合で荷重がかかるとし、後輪一輪荷重は上記表のようになります。
タイヤ接地面積:a×b(mm)
タイヤ設置面積
グレーチングに荷重がかかるタイヤの接地面積は上記表のようになります。
ベアリングバー断面係数:Z(mm3
ベアリングバー断面係数
加わる力に対するベアリングバー(グレーチングの主部材)の曲がりにくさを示す係数です。ベアリングバーにより変わります。 こちらのページをご覧ください。>>主部材構成一覧表
ベアリングバーピッチ:bp(mm)
ベアリングバーピッチ
ベアリングバー(グレーチングの主部材)の間隔です。 こちらのページをご覧ください。>>主部材構成一覧表
衝撃係数:i
通行車両がグレーチングの上を横切る横断溝の場合、静荷重よりも大きな荷重がグレーチングに加わるため衝撃を考慮します。なお、衝撃係数は道路橋示方書に基づき「0.4」を考慮します。
ベアリングバー1本に作用する荷重:W(N)
ベアリングバー1本に作用する荷重は以下の式で求められます。
横断
ベアリングバー1本に作用する荷重W =
後輪一輪荷重P × 衝撃係数(1+i) × ベアリングバーピッチbp × 接地面積a
接地面積a × b
縦断
ベアリングバー1本に作用する荷重W =
後輪一輪荷重P × 衝撃係数(1+i) × ベアリングバーピッチbp × 接地面積b
接地面積a × b
応力計算:σ(N/mm2
応力計算は以下の式で求められます。
横断
応力σ =
ベアリングバー1本に作用する荷重W × (2 × 支間距離L - 接地面積a)
8 × ベアリングバー断面係数Z
縦断 支間距離L≦500mm
応力σ =
ベアリングバー1本に作用する荷重W × 支間距離L × 支間距離L / 接地面積b
8 × ベアリングバー断面係数Z
縦断 支間距離L≧500mm
応力σ =
ベアリングバー1本に作用する荷重W × (2 × 支間距離L - 接地面積b)
8 × ベアリングバー断面係数Z
※縦断の場合、支間距離=500mmのみどちらの計算式でも同じ結果になります。
許容応力:σ(N/mm2
グレーチングの主部材が荷重により破損や永久的な変形を起こさず安全に使用するために許容できる応力の値です。ベアリングバー1本にかかる曲げ応力が材料の許容応力内であれば良いとします。 許容応力度はグレーチングの種類により変わります。
ハイテンスチールグレーチング:約320N/mm2 スチールグレーチング:約180N/mm2 長スパングレーチング:約160N/mm2

強度計算例

ハイテンスチールグレーチング 溝幅300mm 普通目(あら目) T-20 の場合
ベアリングバー(主部材):HGIB 5×3×38mm 支間距離:300mm 後輪一輪荷重:80,000N タイヤ接地面積:200×500mm ベアリングバー断面係数:1,111mm3 ベアリングバーピッチ:30mm
横断
衝撃係数:0.4
ベアリングバー1本に作用する荷重:
80,000×(1+0.4)×30×200
 = 6,720N
200×500
応力:
6,720×(2×300-200)
 = 302.4N/mm2 < 許容応力約 320N/mm2
8×1,111
従って強度T-20に耐えられます。
縦断
衝撃係数:0
ベアリングバー1本に作用する荷重:
80,000×(1+0)×30×500
 = 12,000N
200×500
応力:
12,000×300×300/500
 = 243.0N/mm2 < 許容応力約 320N/mm2
8×1,111
従って強度T-20に耐えられます。

グレーチングの耐荷重を決める際の検討事項

フローチャート

1. グレーチングの上を車両が通行しますか?  
いいえ(人・自転車のみ)
→ 「歩道用」をお選びください
はい
→ 次へ
2. どのような車両が通行しますか?
トレーラーなど
→ 「T-25」をお選びください
消防車、ゴミ収集車など
→ 「T-14」をお選びください
普通乗用車
→ 「T-2」をお選びください
フォークリフトや特殊車両
→ お問い合わせください
3. グレーチングをどのような場所で使用しますか? 車両の進行方向をお確かめください。
側溝で使用する(横断しない)
→ ベアリングバーの向きと「垂直」です
横断部で使用する
→ ベアリングバーの向きと「平行」です
桝で使用する
→ ベアリングバーの向きと「平行」です
U字溝で使用する
→ ベアリングバーの向きと「垂直」です
車両進行方向横断と縦断
※個人でグレーチングを設置する場合は公有地か私有地かをご確認の上、公有地の場合は管轄する自治体に必ずご相談ください。

よくある質問 Q&A

グレーチングの耐荷重に関するよくある質問をまとめました。

設置してあるグレーチングの耐荷重を調べるには?

製品シール
グレーチングに製品シールが貼付されている場合は「T-〇〇」や「車道用」「歩道用」などの表記をご確認ください。
ベアリングバーピッチ高さ形状
製品シールがない場合はスパン(溝幅・桝穴)、ベアリングバー(主部材)の形状、高さ、ピッチをお控えの上直接お問い合わせください。

横断用グレーチングと縦断用グレーチングの違いは?

車両がベアリングバーの向きと平行に進行する場合は「横断用」、直角に進行する場合が「縦断用」となります。
横断用と縦断用グレーチング
横断用のグレーチング・・・ 横断用みぞぶた、ボルト固定式みぞぶた、長スパン用(IBグレーチング)、集水桝、開閉式桝などがございます。
横断用と縦断用グレーチング
縦断用のグレーチング・・・ 側溝用みぞぶた、一般用かさあげ、JIS道路側溝、自由勾配側溝(VS側溝・可変側溝)、U字溝、長スパン用(IBグレーチング)などがございます。

荷重区分が何種類もある理由は?

道路状況や通行する車両に合わせ荷重条件を細分化することでグレーチングの軽量化やコスト削減を図るためです。

耐荷重が違うのにサイズが同じ製品があるのはなぜ?

同一ベアリングバー(主部材)で別の荷重も対応できるためです。 例えばU字溝用ハイテンスチールグレーチング 溝幅150用 普通目(あら目)の場合、ベアリングバー(主部材)HGIB3×1.8×25で荷重「T-2」~「T-14」まで対応できるためグレーチングサイズが同じになります。

グレーチングが破損・変形しているときは?

変形した桝用グレーチング
グレーチングが破損・変形しているときは強度や機能が著しく低下しており事故の原因となる場合がありますのでご使用を避けてください。

考えられる破損・変形の原因と対処方法

(1)切断・改造するなど手を加えたことにより強度が低下した

対処法.耐荷重を考慮したグレーチングに入れ替えて対処できます。

(2)周辺環境の変化により設計時の耐荷重以上の荷重がかかるようになった 平成5年の道路法車両制限令改正で車両総重量の最高限度がT-20からT-25に引き上げられた背景などから、グレーチング設置当時は想定していなかった車両の走行状況が考えられます。
対処法.耐荷重を考慮したグレーチングに入れ替えて対処できます。
蓋交換だけで耐荷重を上げる
グレーチングの高さが合わない場合はハイテンスチールグレーチングに切り替えることで対応できる場合がございます。 詳しくはこちらのページをご覧ください。 >>ハイテンスチールグレーチング
(3)イレギュラーな動作などにより想定以上の荷重がかかった イレギュラーな動作とは、例えば、駐車場に設置されたグレーチングの上に大型バスのタイヤが乗った状態でハンドルを頻繁に切るなどや、歩道用のグレーチングの上を車両のすれ違いのために一時的に乗り上げてしまうなどが考えられます。
対処法1.縞板貼りハイテンCPグレーチング(シマグレ) ハイテンスチールグレーチングの上面に縞板を溶接した「ハイテンCPグレーチング(シマグレ)」で対応できます。縞板に排水用の穴やスリットを加工することも可能です。

ハイテンCPグレーチング(シマグレ)は耐荷重に優れているため縞板を貼り付けても従来グレーチングの全高に合わせられるなど柔軟な対応が可能です。

シマグレ縞板貼りハイテンスチールグレーチングの入れ替え

特に大型車両(配送トラック・観光バスなど)の停留所や駐車場で頻繁にハンドルを切る乗り入れ部や工場入り口に最適です。 詳しくはこちらのページをご覧ください。>>ハイテンCPグレーチング(シマグレ)
対処法2.ハイテン鋼製埋設蓋を使用した暗渠化工法 ハイテン鋼製埋設蓋(カルバートクリエイター/スリットクリエイター)を使用し上から舗装工事を行うことで対応できます。 耐荷重に優れたハイテン鋼製埋設蓋を使用すれば既設側溝に手を加えず舗装厚を確保して暗渠化することができます。排水を確保したい場合はスリットタイプの埋設蓋を使用して改修できます。

カルバートクリエイターで暗渠化

詳しくはこちらのページをご覧ください。>>LSハイテンクリエイターシリーズ

自宅敷地内のU字溝に合うグレーチングの荷重は?

U字溝用グレーチングは縦断用
  • 車両が通行しない場合「歩道用」
  • 普通乗用車程度が通行する場合「T-2」
  • 普通乗用車以上が通行する場合「T-6」または「T-14」
車庫ガレージ出入り口前のグレーチング
ご注意 両サイドのツバ(L型アングル)で引っ掛けて設置するタイプのU字溝用グレーチングは縦断用のグレーチングです。横断用として使用すると破損・変形・事故の原因となることがあります。 車両が横断する場所では、受枠を打設しグレーチングを落し込んで設置するみぞぶたタイプにて設計・施工してください。 横断部で使用せざるを得ない場合は… 車庫ガレージ出入り口にU字溝が設置されているなど、どうしても横断せざるを得ない場合は特殊設計になるため直接ご相談ください。

駐車場の排水をグレーチングで設計するには?

駐車場の排水溝

駐車場の中央で集水する場合

駐車場の中央で集水する場合は、省スペースで設置でき耐荷重「T-25」対応で安心の鋼製側溝ドレーンクリエイターがお勧めです。

>>ドレーンクリエイター製品ページはこちら

駐車場の排水溝

駐車場の外構で集水する場合

駐車場の外構で集水する場合は、U字溝+軽量で取り扱いがしやすいハイテンスチールグレーチングがお勧めです。

>>ハイテンスチールグレーチング製品ページはこちら

クリーンルームなどの床板用で使うときの荷重は?

床板用グレーチング
スチールグレーチングは5,000N/m2の等分布荷重で強度計算する「歩道用」で対応できます。 設備機械等でこれ以上の荷重がかかる場合はお問い合わせください。
FRPグレーチング
樹脂製のFRPグレーチングは下表を参考に、たわみ量が支間距離の1/200になるように梁間隔を調整して設計してください。

>>FRPグレーチング製品ページはこちら

FRPグレーチング耐荷重
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グレーチングに関する基礎知識

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