パイルラン防護

洋上での杭打ち作業では、大型の鋼製パイルがガイドフレームを通して降下され、油圧ハンマーにより海底に打ち込まれる。打ち込み中は土壌抵抗がパイルの自重を支えている。しかし、パイル先端が 弱層または軟弱層(緩い砂や軟らかい粘土など)に達すると、抵抗が急激に低下し、パイルは重力により下方に加速する場合がある。

ラン距離、速度、停止応答は、パイル、ハンマー、土壌条件によって決まる。ガイド、リギング、クレーンラインに伝達される荷重も、接続部と境界条件によって決まる。支配的な停止条件は、システム全体を通じて確定させる必要がある。

剛体による停止は、高いクレーンライン過渡応答を生じ得る。本ページのクランプ条件スクリーニングケースで報告されているDAF 3超の値は、そのモデル設定に固有のものである。 対応する停止スタディ を、比較を解釈する際にはプロジェクト固有の荷重経路、基準、境界条件とあわせて用いること。

A クレーン用衝撃吸収装置 は、クレーンの揚重システムに、通常はクレーンフックと荷の間にインラインで設置され、パイルランイベントのエネルギーを吸収する。その動作原理は、 パッシブヒーブ補償装置と同じガススプリング原理によるが、パイルランに特有の、高エネルギーかつ短時間の荷重に特化して設計されている。

連成した停止イベントにより衝撃吸収装置内で相対運動が生じると、装置はストロークし、そのイベントによって割り当てられたエネルギーを受け止める。設定された応答は、装置が使用可能ストローク内にある間、クレーンラインのピークを低減し得る。実際のピークは荷重経路全体に依存するため、底突きの有無は明示的に確認しなければならない。

主要な設計パラメータは以下のとおりである:

• エネルギー容量 — 使用可能ストロークを使い切ることなく、連成モデルが衝撃吸収装置に割り当てる停止エネルギー(停止ストローク中の仕事を含む)を受け止めなければならない。
• ピーク荷重 — 設定された衝撃吸収装置の抵抗と、それにより生じる、規定されたクレーンおよび機器の荷重経路におけるピークを検証する。
• 使用可能ストローク — 支配的な停止ケースにおける衝撃吸収装置内の相対トラベルを、エンドストップの余裕を含めてカバーしなければならない(必ずしもパイルの土壌貫入距離とは一致しない)。

衝撃吸収におけるエネルギー収支の詳細については、 クレーン衝撃吸収.

POLARIS は、パイルラン防護を含むクレーン用途向けの軽量な衝撃吸収装置である。公表されている範囲は75〜4,000トン、ストロークは1.0〜8.0メートルである。これらの範囲は利用可能な構成を示すものであり、適合性はイベントのエネルギー、ピーク荷重応答、使用可能ストローク、設置条件によって決まる。

POLARISの設計における主な特長は以下のとおりである:

• 機器質量 — 該当する クレーンチャート の荷重定義内で、衝撃吸収装置とリギングを考慮すること。より軽量な構成であれば、同等の適合デューティに対して余裕を確保できる。
• 迅速なエネルギー吸収 — チューニングされたガススプリングと ダンピング 特性を、パイルランイベントに特有の短時間・高エネルギー荷重に合わせて最適化している。
• パッシブな吸収 — 吸収機構は動力による運動制御なしで動作する。規定機器の監視、補機、セットアップ、保守要件を確認すること。

パイルランのリスクは、地盤データを用いて杭打ち作業の設計段階で評価される。土壌ボーリングおよびコーン貫入試験(CPT)により、パイルランが生じ得る潜在的な弱層を特定する。その上で、パイル重量、土壌抵抗プロファイル、ハンマーエネルギーに基づき、想定されるパイルランの距離と速度を計算する。

これらの計算により、衝撃吸収装置の仕様(エネルギー容量、ピーク荷重、ストローク)が決まる。衝撃吸収装置は、 最悪の想定しうるパイルラン シナリオに対応できるようサイジングしなければならない。単に想定されるケースだけでなく、サイジング不足の結果が重大であるためである。

パイルラン評価は、モノパイルが変動する土壌条件に遭遇する洋上風力の設置作業にも関係する。必要な防護と、機器質量がキャンペーン全体の該当クレーンチャートに与える影響を比較すること。 クイックリフティング は、これとは別の、動くデッキからのリフトオフというデューティを扱う。