【解説】枠組足場の風荷重に対する強度検討書について

枠組足場の風荷重に対する強度検討書をエクセルにて作成しました。ぜひご活用ください。
※適切な適用図書に従い、十分な検算を行いましたが、検討書について一切の責任を負うことはできませんのでご了承ください。

足場の高さや設置場所などいくつかのパラメータを入力すれば計算書が作成できるようにしました。しかし、計算書の本質がわかっていないと、現場で組むときに計算書通りいかなかった、作業員や後輩から質問され適切に受け答えできなかったなど、さまざまな問題が生じると思います。
また、誤った値を入力しても何かしらの答えが出てしまうというのも計算プログラムの怖いところです。

枠組足場の風荷重に対する強度検討の内容を十分に理解していただきたいと思います。

また、枠組足場とタイトルですが、単管足場・くさび式緊結足場でも門型を形成する足場であれば、計算方法は一緒です。
ぜひ参考にしてください。

1.計算の流れ

計算の流れとしては、「足場に作用する風圧力の算定」⇒「壁つなぎに作用する風圧力の算定」⇒「壁つなぎの許容耐力との比較」となります。

2.風圧力の算定

2-1.風圧力算定の式の構成

それでは、早速風圧力の算定をしていきましょう。
まず、風圧力の式の構成は以下のようになっています。

基本的には、足場の条件、設置場所の条件を与えれば割増などの係数が決まり、その値を式に当てはめることで風圧力を計算することができる単純な式なのですが、図で示したように式自体が階層構造になっています。

一つ一つの式で今何を求めているのかを意識することが重要です。

ここから先は、作成したエクセルの計算書と一緒に見ていただくと言葉の意味がわかりやすくなると思います。

枠組足場の風荷重に対する強度検討書

2-2.基準風速Voとは

地域ごとに決まっている基準風速です。この値は外装設計用の基準風速をもとに足場の設置期間はおおむね１年程度というデータから仮設工業会が定めた数値となります。

足場設計用の基準風速は一般に14ｍ/s〜20m/sです。ちなみに外装設計用の基準風速は36m/s〜です。これは再現期間を50年としているためです。

基準風速の根拠からわかるように、あくまで再現期間１年で起こりうる風速をもとにしています。昨今の数十年に一度の台風、大雨などの異常気象（もはや異常ではないかもしれない）では、設定した基準風速以上の風速が作用することは十分に考えられます。

自然相手に強度計算をしているので、計算でOKだから大丈夫というわけではないことを理解しておきましょう。

2-3.台風時割増係数の意味と実際の台風時の対策

台風割増係数とは、台風が比較的多く規模も大きいものが予想される地域に対しての割増係数です。

しかし、この割増を考慮した計算または該当地域以外の地域だからといって台風時の対策不要という事ではありません。

実際台風や強風が予想される場合は、シートを外したり、上部のシートを絞ったり、控えのパイプを増やしたりなどの対策を取る必要があります。

2-4.地上高さにおける瞬間風速分布係数とは

瞬間風速分布係数とは地表面の凹凸と地上からの高さによる風の乱れを考慮した割増係数です。

一般に風速は高度が高くなるほど速くなります。そのため足場の高さが高くなるほど瞬間風速分布係数は高くなります。

建物高さと建築場所によって瞬間風速分布係数は決まります。

原則として、足場の設計は足場の最高高さでその全体の風圧力の設計をするのが一般的です。

高層の建物で足場が必要な場合は、低層部と高層部で高さを分けて計算することもありますが、足場計算用の式では高さが最高高さしかパラメータがありません。同じ高さ10mの瞬間風速でも高さ50ｍの建物と高さ10mの建物では異なってきます。
計算式上仕方がありませんが、高層、低層で分ける場合は、余裕をその切り替えレベルを設定しましょう。

また、建物場所による地域の区分は設計図書に記載されています。設計条件でもありますので同様の地域区分を選択しましょう。

地域区分は以下のように分かれていきます。

ここで、Ⅲ～Ⅴの区分が分かりにくいですがⅤ.大都市というのは、新宿、渋谷、大阪等の高層ビルが立ち並ぶようなホント大都市と言われるようなものです。

2-5.高さ50m以上の近接高層建築物による影響

近接高層建築物の影響とは、つまりビル風のことです。

ビル風の影響自体は計算で算出することは非常に難しいです。近接しているような場合は解析を行う必要も出てきます。そのような場合は設計でも検討してるかと思いますので、建物の設計条件も確認してみましょう。

実際の足場計算では、近接する高層建築物の高さと高層建築物までの距離から係数をまとめていきます。

2-6.枠組足場の風力係数を求める式

枠組み足場の風力係数の式はカッコ内の式が３つの項になっていることがポイントです。

項はそれぞれ足場部材の建物側の脚、シート側の脚、そしてシートが負担する風圧力の割合を算定してます。つまり9割以上はシート面が受けることになります。

シートをグリーンネットを使うかメッシュシートを使うかで作用する風圧力は大きく変わってきます。

2-7.設計用風圧力の算定

ここまで、様々な要因による係数等を算定しました。式が階層構造になっているので分かりにくいのですが、一つ一つの係数は単独で決まっていくものが多いですので、慌てず選択したいきましょう。

設計用風圧力が算定できたら、1箇所の壁つなぎの負担面積を掛け、壁つなぎ1箇所に作用する風圧力を算定します。

3.壁つなぎ部材の許容耐力

壁つなぎ部材に作用する風圧力が算定できました。次は壁つなぎの許容耐力を算定し、その二つを比較します。

3-1.壁つなぎ部材の許容耐力の決め方

壁つなぎの許容耐力は仮設工業会認定品では4.41kN（450kg）です。

ただ、風荷重は比較的短期間に作用する荷重であることから、許容耐力を3割増することが一般的です。つまり、風荷重に対しては許容耐力5.73kN(580kg)とします。

なお、鉄骨造などの場合は鉄骨工事の期間はキャッチクランプを用いて壁つなぎを設けることになります。その場合は、クランプのすべり耐力(すべり止めを設けた場合はせん弾耐力)が壁つなぎ部材の許容耐力となります。

そのほか、改修用の壁つなぎ部材もありますので、実際に使用する部材と許容耐力を充分に確認してください。

4.まとめ

簡単でしたが、風圧力に対する足場の安全検討の解説です。

自然相手の風に対して安全を見込んでいますが、再現期間というある程度の条件をもって設計しています。

解説記事が遅くなってしまいました。

解説が分かりにくいなどありましたらお気軽にご連絡ください。