風荷重が作用する枠組足場のOpenFOAMとASI-Gauss法を用いた片方向連成解析
Abstract
建設・解体現場には，建物に近接して作業が行えるように足場が設置されている．足場には多くの場合，養生シートや防音パネルが取り付けられている．しかし，これらのシート類によって風の受圧面積が増加することで足場に掛かる風荷重が増大し，足場を建物外壁面に固定する壁つなぎが引き抜かれ，倒壊に至る事例が起きている．足場を組み立てる際，その設計指針として風荷重に対する足場の安全技術指針は示されているが，構造物周囲に発生する渦や剥離流といった，複雑な流れによって作用する風荷重に対する足場の安全性については不明瞭な点が多く，そのような場合の足場の挙動を評価することは，その安全性向上に際して極めて重要であると考えられる．そこで本研究では，まず建物に併設された5層4スパンの枠組足場に対し流体解析を行い，枠組足場に作用する風荷重を算出する．流体解析結果から得られた風荷重と，風荷重に対する足場の安全技術指針をもとに得られた風荷重をそれぞれ外力とし構造解析を行い，枠組足場の変位および壁つなぎの軸力を比較する．流体解析には，オープンソースの流体解析ソルバーであるOpenFOAMを用いる．構造解析には，最小限の要素分割で大規模構造物を解析することが可能であるASI-Gauss法を用いる．
In this paper, numerical evaluation on displacement of prefabricated scaffolds and axial force of wall ties are conducted under wind loads calculated from fluid analysis and the safety technical guidelines of prefabricated scaffolds. OpenFOAM, which is an open-source numerical solver, is used for fluid analysis. The Adaptively Shifted Integration (ASI)-Gauss code, which can stably calculate nonlinear phenomena such as member fracture, is used as a structural analysis code in this research. As a result, the fluid analysis revealed that even if prefabricated scaffolds were safe under the safety technical guidelines, the wind loads caused by the complex flow effects might lead to the collapse.