20139

日本建築学会大会学術講演梗概集（東海） 2021 年 9 月

パレットラックの崩壊抑制方法に関する数値解析的検討
正会員
同パレットラック
ASI-Gauss 法
1

進行性崩壊

○千葉磯部賢
大吾郎

有限要素法

序論
物流倉庫において，荷物を保管するために鋼製のラッそこで本研究では，過積載状態の連結されたラックの進行性崩壊に対する平面ブレースの崩壊抑制効果を検証

クが一般的に使用されている．中でもパレットラックは， する．なお，数値解析手法には ASI-Gauss 法[2]を用いた．
荷物をパレットと呼ばれる荷役台の上に載せて保管する
2 パレットラックの数値解析モデル
倉庫において使用される最も一般的なラックである．このパレットラックが用いられる物流倉庫において，フォ2.1 使用するラックの概要
本研究で解析対象とするパレットラックは，支柱，ビークリフトがラックに衝突することで一部のラックが崩ーム，ブレース，ベースプレートからなり，隣接するラ壊し，倉庫内のラック全体に連鎖的に崩壊が広がってゆック同士は背つなぎで接続され，通路を挟んで設置されく現象，いわゆる進行性崩壊現象が問題になっている．

るラックとは天つなぎで接続されている．ブレースはラックの崩壊を抑制する方法に関する研究としては，1M10 の六角ボルトを 1 本用いて支柱に接続され，天つな列のラックに対して数値解析を行った例[1]がある．ここぎ，背つなぎ，ベースプレートは M10 の六角ボルトを 2

では，ラックに対して平面ブレースの崩壊抑制効果につ本用いて支柱に接続されている．また，ベースプレートいて検証しており，ラックの最上段に平面ブレースを設は M12 の六角ボルトを 2 本用いて地面に固定されている．

置することで，効果的かつ経済的にラックの崩壊を抑制

ビームは両端についたフックで支柱に接続されたのちに，することができると報告されている．

ビームピンと呼ばれる Z 型のピンで固定される．

しかしながら，上記の研究において，解析対象となっ本解析で使用するパレットラックは欧州規格 EN15512

たのはラック 1 列であり，連結されたラックに対しての検に従い，また，部材の材質はインド規格 IS5986 と IS2062

証はなされていない．またラックの崩壊挙動までを解析に従うものとした．なお，ラックの１棚当たりの最大積で追うことはしていなかった．連結されたラックに対し載荷重は 2000 kg である．

2.2 解析モデル
ラック 1 列の寸法は，高さ 7900 mm，奥行き 1020 mm，るラックの崩壊事故を未然に防ぐ上で極めて重要である．
ビーム長さは 2800 mm であり，高さ 1450 mm 毎にビーム効果的な崩壊対策を検討することは，物流倉庫内におけを設置してある．ラックの奥行方向を CA 方向(Cross Aisle

評価点direction)とし，ビーム方向を DA 方向(Down Aisle direction)

外力入力点とする．パレットラックの全体解析モデルを図 1 に示す．
本研究においてラックは 2 間口でビーム段数が 5 段のものを 1 列とし，3 列モデル化した．なお，ラックに設置される荷物の重量を考慮するために，荷物とパレットの重量をビーム要素に密度として加えた．一方，荷物およびパa) 平面ブレースなしモデル

レットの強度や形状は考慮していない．ラック１棚当たりの積載荷重を過積載の 3000 kg とし，平面ブレースを設UDDA

表 1 解析モデル一覧CAｂ) 平面ブレースを 1 段目に設置したモデル
図1No.

積載荷重[kg]

平面ブレースの設置段 要素数 節点数

case 13000

無2,567 2,367

case 23000

1段目

2,682 2,469

case 33000

最上段

2,682 2,469

case 43000

全ての段

3,162 2,877

パレットラックの全体解析モデル

Numerical Investigation on Methods for Suppressing the Collapseof Pallet Rack Systems― 277 ―CHIBA Satoru and ISOBE Daigoro

置する段数を変化させ，4 つのモデルを作成した．作成し変位の評価点は図 1 に示すように設定する．

た解析モデルを表 1 にまとめる．本研究では，ブレースのみ座屈挙動を精度良く再現するために 10 要素分割とした

3.2 解析結果
ラックの崩壊に対する平面ブレースの抑制効果の検証

上で，端部をピン接合としている．

を行う．解析結果の図 3 より，case 1, 2 に比べて case 3, 43 パレットラックの崩壊解析
3.1 解析条件
本研究では，フォークリフトのラックへの衝突を想定

では水平方向変位が極めて小さくなっていることが確認し，ラックに衝撃的な外力を加える解析を行う．図 2 に示

平面ブレースを設置していない case 1 と平面ブレースを 1

す外力を図 1 の外力入力点に CA 負の方向に入力する．入段目に設置した case 2 のみで生じており，case 3, 4 では崩力する外力の最大値は 33.3 kN であり，この値は 10.0 km/h壊は生じなかった．図 4 より，case 1 と case 3 の挙動を比で走行する 6000 kg のフォークリフトが 1 秒後に 0.0 km/h

較すると，平面ブレースをラックの最上段に設置するこまで減速すると仮定し，運動量保存則と力積から設定しとで，ブレースの座屈やラックの変形を抑制し，崩壊がた．また，入力する外力の時間増分は 0.001 s であり，総抑制されていることが確認できた．

解析時間は 9.0 s である．

できる．また，case 3 と case 4 の水平方向変位の差が小さいことも同様に確認することができた．ラックの崩壊は高層建築物において，ハットトラスシステムを上層部次に，ラックの構成部材を接続している六角ボルトおに設けることで，応力伝達経路が増し，全体強度が向上

よび支柱とビームの接続部に関する破断条件に付いて述することが知られている[4]．case 3 において崩壊抑制効果

べる．六角ボルトの材質は SS400 とし，材料の引張強さとが大きく表れたのは，ラックの最上段に平面ブレースをボルトの有効断面積から以下に示すように破断条件を設導入することで，ラックに対して応力伝達経路が増し，定した[3]．まず，せん断破壊条件は引張りの 60％とした． 余剰強度が確保されたためと考えられる．
M10 の六角ボルトは引張軸力が 23.2 kN，せん断力が 13.9
結論kN 以上になった時に破断することとし，M12 の六角ボル本研究では，パレットラックの崩壊に対する平面ブレ

トは引張軸力が 37.1 kN，せん断力が 22.2 kN 以上になったースの崩壊抑制効果の検証を行った．その結果，先行研時に破断するように設定した．また，支柱とビームの接究[1]と同様に平面ブレースを最上段に設置することで，続部に関しては，せん断力が 6.04 kN（鉛直上方向），26.5連結されたラックに対しても崩壊を効果的かつ経済的にkN（それ以外の方向）の値を超えた時に破断するように抑制できることが示された．

設定した．接続部の破断曲げモーメントは 1.5 kN∙m とし

参考文献[1] A.L.Y. Ng, et al.: Methods of restraining progressive

た．

collapse in rack structures, Engineering Structures, Volume

本解析ではラックの崩壊挙動を調査し比較するにあた

31, Issue 7, July 2009, pp. 1460-1468.

り，ラック最上段の水平方向変位を評価する．水平方向[2]

D. Isobe: Progressive Collapse Analysis of Structures:

Load magnitude [kN]

Numerical Codes and Applications, Elsevier, eBook ISBN:9780128130421, Paperback ISBN: 9780128129753, 2017.
[3]

株 式 会 社 ヨ ッ ト 印 ・ ダ イ ワ(http://yds-hp.co.jp/kisotishiki.htm )[4]

坪井善昭，大泉楯，原田公明，鳴海祐幸，小堀徹:[広さ][長さ][高さ]の構造デザイン，建築技術，2007．

Time [s]図 2 外力条件
Displacement [mm]9000

case 16000

case 2case 3case 43000
0UDDA-3000

CA-6000-9000

0246a) case 18b) case 3Time [s]図 3 水平方向変位

図4* 筑波大学大学院 システム情報工学研究群 大学院生** 筑波大学 教授・博（工）

解析結果（5.0 s）* Graduate Student, Univ. of Tsukuba** Professor, Univ. of Tsukuba, Dr. Eng.

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