接合部の補強を考慮した移動式足場の簡易モデルによる数値解析
210-040

加藤光展

数値における部材の設定を表 1 に示す。

１．はじめに経済性が重視された足場が研究されている中、昇降式

３．解析方法足場は組みばらしが早く、工期短縮が出来るなどのメリ

図 1 は標準試験体の解析モデルである。TB-3B は製作ットで注目されている。このような足場の設計において誤差によりピンと接触するまでの間、下弦材連結部には、は、経済性および構造性能の両立が求められている。本

荷重が加えられていない状態であるため、図 2 のように研究では足場の架台として使用される組立式トラス梁

製作誤差が施された連結部材の両端をピンに設定し、一の制作誤差を考慮した簡易解析モデルを作成し、接合部点集中荷重の載荷を加えるが、中央ユニットの上弦材ピの補強や部材の実測断面に基づく数値での解析を行い、ン節点と下弦ピン節点の鉛直変位の差が製作誤差であ簡易数値解析がどの程度実験結果を評価できるかにつる 1.5mm に達したところでこの載荷を終了させ、図 3いて検討し、応力分布やひずみ、節点変位を比較する。に示すモデルに切り替えてから載荷の継続を行い下弦２．解析モデル

材の両端の接触が成立してから、図 1 のモデルに戻し載的特性を明らかにする事を目的として、3 つのユニット荷を続ける。TB-3C では、図 2 に示すように TB-3B で用

平面フレーム応力解析ソフト Super Build/FA1 を用い

TB-3C は、モデルを三回に分けてそれぞれ解析して累積て数値シュミレーションを行う。既存の載荷実験では、

本論文では、各部材の実測側面および接合部の補強プ組立式トラス梁の節点を剛接合として考え、片側をピンレートを考慮した数値解析を行う。実測板厚に基づく断本研究では、載荷実験に使用されている試験体の力学で構成された解析モデル（TB-3A、TB-3B、TB-3C）をいた操作を上弦材に採用して解析を行った。TB-3B としたした結果を解析結果とした。

支持、もう片側をローラ支持とされた。ユニット間のピ面積および断面二次モーメントを表 2 に示す。表中のン連結部については接触を考慮したピン接合となるよ

数字は公称値に対する割合である。また、補強プレートうに設定され、曲げモーメントが伝達されないように設の位置も考慮し、補強プレートによって補強された鋼材定されている。TB-3A は、ユニットの標準試験体であの耐力を解析モデルに組み込む事により、載荷実験に用る。TB-3B は、TB-3A と同様の構成ではあるが、下弦いられたモデルに限りなく近づけた。部材の最大応力の材のピン連結部分に対して各ユニットのローラー支点側寄り下弦材連結孔を標準の 26mm より 27mm に設定

ほか実験と同様の計測位置のひずみも比較する。

され、この連結孔の位置を上方へ 1mm ずらすという製

表 2: 公称値から実測値への各部材変化様の構成で TB-3B と同じ製作誤差を上弦材に施した試作誤差を施した試験体である。TB-3C は、TB-3A と同験体である。本論文ではこの 3 体の既存試験体に対して、できるだけ実験時と同様の条件、つまり接合部の補各部材変化 断面積（％） 断面二次モーメント（％）
上弦材
92.5292.94
下弦材
94.5995.00
鉛直支柱
94.1899.00
斜材
93.4599.00

強や断面の実測方法、連結部の接触を考慮した線材モデルを作成した。
表 1：各部材の材料特性

試験片

図 1：TB-3A 線材モデル

図 2：TB-3B 線材モデル①

図 3：TB-3B 線材モデル②寸法（mm）
鋼材□100×50
上弦材
STKR400
t2.21□50×50下弦材
STKR400
t3.01
φ42.5
支柱
STK400t2.17
φ34.04
斜材
STK400t2.1450.0
補強プレートSS400
t6.0

TB-3C

TB-3B

TB-3A160160
14014014012012010080

荷重（ｋＮ）荷重（kN)

荷重（kN）

120
100806060

1008060

中央変位
中央変位
実験値
解析値（公称値）
解析値（実測値）

4040

実験値
解析値（公称値）
解析値（実測値）

20202000001020304050

中央変位
実験値
解析値（公称値）
解析値（実測値）

406001020

変位δ（mm)30400501020

図 4：TB-3B 荷重-変位

図 3：TB-3A 荷重-変位30405060変位δ（ｍｍ）

変位δ（ｍｍ）

図 5：TB-3C 荷重-変位

2000

TB-3B

TB-3A

TB-3C
2000

2000

1800

500

解析値（実測値）

実験値

解析値（公称値）

解析値（実測値）

実験値

解析値（公称値）

解析値（実測値）

実験値

解析値（公称値）

1000

解析値（実測値）

1500

実験値

解析値（実測値）

実験値

解析値（公称値）

解析値（実測値）

実験値

解析値（公称値）

実験値

解析値（実測値）

600

解析値（公称値）

800

実験値

1000

解析値（実測値）

1200

解析値（公称値）

降伏
1400

ひずみε（μ）

1600

解析値（公称値）

解析値（実測値）

実験値

解析値（公称値）

解析値（実測値）

実験値

解析値（公称値）

解析値（実測値）

実験値

解析値（公称値）

解析値（実測値）

実験値

1000

ひずみε（μ）

降伏

1500
解析値（公称値）

ひずみε（μ）

降伏

500

400
20000

上弦材

下弦材

支柱

斜材

図 6：TB-3A 各部材ひずみ
表 3：降伏する場所

0

上弦材

下弦材

支柱

斜材

図 7：TB-3B 各部材ひずみ

下弦材

支柱

斜材

図 8：TB-3C 各部材ひずみ
表 4：降伏時中央鉛直変位

降伏耐力

降伏部材（kN)
試験体名 実験値 解析値 [公] 解析値 [実]
下弦材
下弦材
下弦材
TB-3A
93.9120.3116.2
上弦材
上弦材
上弦材
TB-3B
85.4115.5100.3
下弦材
下弦材
下弦材
TB-3C
91.4
116.9107.7

上弦材

試験体名
実験値 解析値[公] 解析値[実]
(mm)
TB-3A
26.2
25.6
25.3
TB-3B
23.9
24.3
24.0
TB-3C
25.6
26.5
25.6
５．まとめ

４．解析結果および考察

本研究では、連結部の製作誤差を考慮した既存試験体解析結果から、得られた試験体の降伏耐力および降伏しに対して部材断面の実測値および接合部の補強を考慮した部材とともに表 3 に示す。表 3 のように、製作誤差にた解析を行い実験値との比較から次の事が分かった。

より降伏する場所が異なり、一様に降伏耐力の低下が見(1)製作誤差による接触の変動が最も表れるように設定られた。この降伏する場所の変化は、本論文の簡易モデした簡易解析モデルは、段階的に連結ピンの接触を表現ルにより完全に再現されている。各モデルの降伏耐力にしており、製作誤差による耐力低下を概ね精度よく評価

ついては、公称値と実験値では三割程度上回る過大評価できる。(2)接合部の補強や部材の実測断面性能を考慮しの傾向がみられるが、実測値の場合では一割後半から二たにもかかわらず、いずれのモデルも過大評価傾向が見割程度にとどまった。降伏耐力における最大の誤差は、られた。
（3）荷重の分担という側面からは、実験結果にどちらも TB-3B のケースになっているが、公称値は 35％比べ数値解析の結果では降伏した部材以外の荷重分担率の増加に対して実測値では 17％まで改善された。これはが大きくなる傾向が見られた。これは簡易解析モデルに板厚の減少による断面二次モーメント、断面係数の低下よる誤差のほか、実験における計測誤差も影響と考えらが主な要因であると考えられる。また、製作誤差によるれる。

降伏耐力の低下は実験結果、数値の解析と共に同様の傾[参考文献] 1)林暁光：移動昇降式足場における足場作業床架台の向を示している。図 3 から図 5 は荷重-変位を示し、全て強度実験、東阪工業株式会社、２０１４年

2)JFE スチール/株式のモデルにおいて解析の過大評価が見られ、TB-3B のケ
会社：鋼構造設計便覧、２００４年

3)Super Build/FA1～任意形ースでは特に顕著である。図 6 から図 8 は各部材のひず
平面フレーム解析～、ユニオンシステム株式会社 4)日本構造協会

みの比較を示す。降伏時の各部材の最大ひずみの実測値
わかりや すい鉄骨の構造設計に対して数値解析値の過大評価が顕著に表れている。

（林研究室）