13 ユニットで構成される移動昇降式足場の強度に関する数値解析
214-020

1. はじめに

岡道浩

わかるように荷重伝達の違いによって、3～9%の耐力低下用途に応じて、様々な足場が開発されている。本論文が確認された。本研究では、13 ユニットの実用モデルをでは、昇降式足場において使用される作業床架台の力学検討するため、載荷実験に使用された標準ユニット構成性能を検討する。ユニット組立式の足場の強度についての TB-13A と製作誤差を施した TB-13B、TB-13C のモデルは、組立部分の製作誤差などによって荷重の伝達特性がを取り上げ、各部材の実測断面の寸法および接合部の補異なり、このことに起因する強度の低下はすでに 3 ユニ

強プレートを考慮した線材モデルを作成し、平面フレーットの試験体で確認されている。本論文では、実用性をム解析ソフト Super Build/FA1 を用いて数値解析を行う。

考慮し、ユニット数を 13 ユニットへ拡張する他、強度低TB-13A は標準モデルで連結ピンまわりにクリアランスを下の影響が最も大きい製作誤差パターンを設定して、製設けているが、製作誤差は考慮していないものである。

作誤差の影響が累積された場合の応力・ひずみ・節点変TB-13B は、TB-13A と同様の構成で図 2(a)のように下弦位などを簡易接触解析モデルで算出し、製作誤差を無視材のピン連結部分に対して、各ユニットのローラー支点した標準ユニットの解析結果および既存の載荷実験の結側寄り下弦材連結孔を標準の孔径 26mm より 27mm にした果と比較して検討を行う。

うえで、この連結孔の位置を上方へ 1mm ずらすという製2. 解析モデル

作誤差を施した解析モデルである。TB-13C は、TB-13A と図 1 に組立ユニットの詳細図を示す。両端の連結ピン同様の構成で TB-13B と同じ製作誤差を上弦材に施した解にはクリアランスを設けている。製作誤差を無視した場析モデルである。拘束条件は。片側をピン支持、もう片合は上弦材・下弦材におけるユニット間のせん断接触が側をローラー支持として設定した。ユニット間の連結部同時に成立し、載荷の初期から部材のせん断力を介してには、接触を考慮したピン接合を設定し、曲げモーメン荷重が上下弦材へ伝達される。しかし、製作誤差が生じトの伝達がないように設定している。図 3 で示している

ると、この上下弦材への伝達のタイミングがずれて、片ように載荷初期の段階では製作誤差によって下弦材がせ一方の部材へと荷重の集中が起こる。本論文では、13 ユん断力を伝達できず、TB-13B-0 のような解析モデルで解ニットの作業床架台を研究対象とするが、解析に先立ち、析する。接触が図 2(b)のように順次成立すると解析モデ

1mm
その傾向について既存の 3 ユニットの実験結果で示す。
0.5mm

ルが TB-13B-1,TB-13B-2 のように変化していく。
表 1：各試験体の実測降伏耐力

表 1 に実験の結果を示す。TB-3A は標準試験体で、TB-3Bと TB-3C はそれぞれ下弦材連結部と上弦材連結部に対して孔径および位置に 1mm の誤差を設けている。表 1 から試験体

TB-3A

TB-3B

TB-3C降伏耐力(kN)

93.9

85.491.4

上弦材 □100*50*t2.12 STKR400
図 3：TB-13B-0

束材 φ42.5*t2.17 STK400

連結ピン φ25 S45C
片側 4 ヶ所(a) 過大孔接触前斜材 φ34.0*t2.14 SKT400

図 4：TB-13B-1(b)過大孔接触後下弦材 □50*50*t3.0 STKR400
図 1：ユニットの立面図

図 2：接触の詳細

図 5：TB-13B-2 および TB-13A

4040403535353030TB-13B

ε umaxε lmaxε pmaxε dmax

2015

上弦材
下弦材
斜材
支柱

1050500

1000

1500

ひずみε20002500

ε umaxε lmaxε pmax
ε dmax

2015

上弦材
下弦材
斜材
支柱

1053000

[μ ]

0500

1000

1500

ひずみε

図 6：TB-13A の各部材の材端ひずみ

152500

上弦材
下弦材
斜材
支柱

10530000

製作誤差
実験値
標準時

下弦材

降伏支柱
TB-13A

斜材
降伏500

1000

1500

ひずみε

[μ ]

2000

2500

3000

[μ ]

図 8：TB-13C の各部材の材端ひずみ

図 7：TB-13B の各部材の材端ひずみ

上弦材

上弦材

2000

ε umaxε lmaxε pmaxε dmax2000

TB-13C25
荷重P [kN]

25荷重P [kN]

荷重P [kN]

25030

TB-13A

表 2：降伏部材と降伏耐力及び中央鉛直変位
降伏耐力(kN)-降伏材

試験体

実験値
30.9-TB-13ATB-13B
TB-13C

解析値
下弦材
-23.0
18.022.5

下弦材
上弦材
下弦材

中央鉛直変位(mm)
実験値
解析値
233.1
269.4
205.5275.6

40

下弦材
35

支柱

30

上弦材
降伏下弦材
支柱

荷重(kN)

TB-13B

斜材

252015

斜材
0500

1000

1500

5

20000

ひずみε (μ )4. 解析結果

実験値
TB-13A
TB-13B
TB-13C10

TB-13C0

図 9：各部材の最大ひずみ

50100

150200変位δ (mm)250300350

図 10：荷重－変位

解析結果から得られた解析モデルの降伏耐力および降標準モデルの実験値に対して解析値による過大と過小評伏した部材を表 2 に示す。製作誤差により降伏する場所

価がみられる。TB-13A に対して TB-13C は変位の増加はが異なり、降伏耐力の低下が見られた。降伏する部材の見られるが、大差にならなかった。TB-13B は降伏耐力の変化と製作誤差による耐力低下は、表 1 の 3 ユニット試影響により変位の過小評価が顕著に見られる。

験体での製作誤差による実験結果と同様の傾向がみられ5.

まとめる。TB-13B は下弦材に製作誤差を施しており、標準時に本研究では、既存試験体に対して連結部に製作誤差を比べ上弦材がより多くの荷重を伝達したことにより降伏与えた解析モデルの数値解析を行い、結果から次のこと場所が変化したと考えられる。標準モデルの降伏耐力にがわかった。

ついては、解析値は実験値に対し 3 割程度下回る過小評(1).製作誤差を考慮した本論文の解析モデルは、連結ピ価の傾向がみられる。これは、荷重を加えた際に試験体ンの接触を段階的に表現しており、製作誤差による耐力の変形によって生じる断面性能の変化が主な要因である。

低下と降伏する部材の変化に対する解析結果では、3 ユニ各部材の材端ひずみ、最大ひずみの比較を図 6～9 に示す。

ット試験体での実験結果と同様の傾向がみられた。

図の ε umax, ε lmax, ε pmax, ε dmax はそれぞれ上弦(2). 降 伏 耐 力 時 の 中 央 鉛 直 変 位 つ い て 、 実 験 値 と材、下弦材、支柱、斜材の材端(補強プレート縁)におけるTB-13A,C との比較では過大評価がみられた。製作誤差をひずみの最大値である。また、図 6～10 の解析値は降伏施した TB-13B のケースでは上弦材が荷重を多く負担したひずみを越えない範囲のみ有効である。標準時の比較でことにより早い段階で降伏したため、実験値との比較では各部材の実測値のひずみに対して大きく上回り、製作は過小評価となった。

誤差を施した場合では、解析値と実測値に対して TB-13B[参考文献]の上弦材が顕著にひずみの増加が見られた。荷重-変位グラフを図 10 に示す。
表 2 に降伏時の中央鉛直変位を示す。

1)林暁光:移動昇降式足場における足場作業床架台の強度実験、東阪工業株式会社、2014 年
2)JFE スチール/株式会社:鋼構造設計便覧、2004 年3)Super Build/FA1～任意形平面フレーム解析～、ユニオンシステム株式会社
4)日本構造協会わかりやすい鉄骨の構造設計、2009 年.技報堂出版(林研究室)