特開 2024-110049 仮囲い安全通路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024110049

(43)【公開日】2024-08-15

(54)【発明の名称】仮囲い安全通路

(51)【国際特許分類】

   E04G 21/32 20060101AFI20240807BHJP

   E04B 1/343 20060101ALI20240807BHJP

【ＦＩ】

E04G21/32 Z

E04B1/343 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023014376

(22)【出願日】2023-02-02

(71)【出願人】

【識別番号】519362321

【氏名又は名称】南都産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001586

【氏名又は名称】弁理士法人アイミー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北口 祐介

(57)【要約】

【課題】従来と同様の部材を用いながら、基準風速（１８ｍ／ｓ以上）に耐えることができる仮囲い安全通路を提供する。
【解決手段】仮囲い安全通路１０は矩形状のパイプ１１で構成され、作業員が通行可能である。矩形状のパイプ１１の４角は剛構造である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

矩形状のパイプで構成された仮囲い安全通路であって、
前記矩形状のパイプの４角は剛構造である、仮囲い安全通路。

【請求項2】

前記矩形状のパイプは、垂直方向に延びる支柱パイプと、
前記支柱パイプに接続するように設けられた逆Ｃ字状のＣ型パイプと、を含む、請求項１に記載の仮囲い安全通路。

【請求項3】

前記支柱パイプと前記Ｃ型パイプとを地面に固定する固定部材を含む、請求項２に記載の仮囲い安全通路。

【請求項4】

前記安全通路の高さは３ｍであり、
前記安全通路の支柱間隔が１．８ｍであり、
前記安全通路で囲まれる保守空間は、幅０．８ｍ以上でかつ高さ１．８ｍ以上であり、
前記安全通路で使用される前記矩形状のパイプは単管φ４８．６（ｔ=２．４）のＳＴＫ５００で構成され、
任意形平面骨組解析ソフトに前記安全通路の寸法および前記パイプ材料を入力したとき、前記安全通路の耐風力は、基準風速１８ｍ／ｓを満たす、請求項１または２に記載の仮囲い安全通路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は仮囲い安全通路に関し、特に、所定の耐風荷重を有する仮囲い安全通路に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の仮囲い安全通路が、例えば、特開２０１１-１４４６１３号公報（特許文献１）に開示されている。同公報によれば、略倒立Ｊ字型形状の安全通路フレームを対向させて地面に差し込んで固定し、建築現場におけるアーチ型の仮囲い安全通路を構成している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１-１４４６１３号公報（要約等）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の建築現場における仮囲い安全通路は上記のように構成されていた。

【0005】

しかしながら、上記のような従来の仮囲い安全通路では、安全通路を構成する部材がモーメントを受けることができず、所定の基準風速（１８ｍ／ｓ以上）では、耐えられないという問題があった。

【0006】

この発明は上記した問題点に鑑みてなされたものであり、従来と同様の部材を用いながら、基準風速（１８ｍ／ｓ以上）に耐えることができる仮囲い安全通路を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明に係る仮囲い安全通路は、矩形状のパイプで構成され、作業員が通行可能な仮囲い安全通路である。矩形状のパイプの４角は剛構造である。

【0008】

好ましくは、矩形状のパイプは、垂直方向に延びる支柱パイプと、支柱パイプに接続するように設けられた逆Ｃ字状のＣ型パイプと、を含む。

【0009】

さらに好ましくは、支柱パイプとＣ型パイプとを地面に固定する固定部材を含む。

【0010】

この発明の一実施の形態によれば、安全通路の高さは３ｍであり、安全通路の支柱間隔が１．８ｍであり、安全通路で囲まれる保守空間は、幅０．８ｍ以上でかつ高さ１．８ｍ以上であり、安全通路で使用される矩形状のパイプは単管φ４８．６（ｔ=２．４）のＳＴＫ５００で構成されている。

【発明の効果】

【0011】

この発明によれば、仮囲い安全通路は矩形状のフレームで、その４角は剛構造である。その結果、従来と同様の部材を用いながら、基準風速に耐えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】この発明の実施の形態に係る、仮囲い安全通路を示す図である。

【図2】風荷重を示すモデル図である。

【図3】仮囲い通路にかかる荷重計算を示す図である。

【図4】Ｃ型パイプのフレーム計算を示す図である。

【図5】Ｃ型パイプのフレーム計算を示す図である。

【図6】Ｃ型パイプのフレーム計算を示す図である。

【図7】図４～図６のフレーム計算における格点ＤＡＴＡの格点ＮＯ.１～７を特定した図である。

【図8】ケース１におけるフレームにかかる曲げモーメントを示す図である。

【図9】ケース１におけるフレームにかかるせん断力を示す図である。

【図10】ケース１におけるフレームにかかる軸力を示す図である。

【図11】ケース１におけるフレームにかかる変位図である。

【図12】ケース２におけるフレームにかかる曲げモーメントを示す図である。

【図13】ケース２におけるフレームにかかるせん断力を示す図である。

【図14】ケース２におけるフレームにかかる軸力を示す図である。

【図15】ケース２におけるフレームにかかる変位図である。

【図16】自在型クランプを用いた固定接続を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、この発明の一実施の形態に係る、仮囲い板の横に設けられた作業員が通る安全通路を示す図である。図１（Ａ）は、安全通路１０を通路側から見た図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に直交する側から見た図であり、図１（Ａ）において、矢印１Ｂ－１Ｂで示す部分の矢視図である。図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して、安全通路１０は、地面に垂直に延びる支柱パイプ１２と、支柱パイプ１２に取付けられた逆Ｃ字状のＣ型パイプ１１とを含み、支柱パイプ１２は仮囲い板１３を胴縁パイプ１７ａ～１７ｃで保持している。支柱パイプ１２とＣ型パイプ１１とはその逆Ｃ字状の上部及び下部に直線部を有し、その部分をクランプ１９ａ，１９ｂおよびクランプ２０ａ，２０ｂで支柱パイプ１２に接続されている。

【0014】

すなわち、Ｃ型パイプ１１と支柱パイプ１２とはクランプ１９ａ，１９ｂおよびクランプ２０ａ，２０ｂで一体化されており、それによって、Ｃ型パイプ１１と支柱パイプ１２とで形成される安全通路１０は矩形状のフレームを構成し、その４角が剛結合の構造になっている。剛結合はモーメントを伝達できるため、フレームの部材の負担を広げることができる。その結果、従来と同様の部材を用いながら、所定の基準風速に耐えることができる。

【0015】

なお、ここでは、参考までに、安全通路１０の寸法を、作業員が安心して通行できるように幅８００ｍｍ×高さ１８００ｍｍ（図中1点鎖線で示している）としているが、この寸法はあくまで一例であり、この寸法に限るものではない。

【0016】

支柱パイプ１２とＣ型パイプ１１とは、クランプ２０ａ，２０ｂの近傍で水平方向に延びるつなぎパイプ１４に接続されている。ここで、つなぎパイプ１４は、Ｃ型パイプ１１と支柱パイプ１２との下端部で接続され、つなぎパイプ１４はその水平方向の両端部で捨てパイプ１５ａ、１５ｂに接続され、捨てパイプ１５ａ，１５ｂは地面２２に挿入されて安全通路１０を固定している。また、つなぎパイプ１４の上には作業者が通行するための踏み板１６が設けられている。支柱パイプ１２の安全通路の延びる方向における支柱パイプ１２とＣ型パイプ１１との間隔Ｂは１．８ｍであり、上下胴縁材から仮囲い板端部までの距離（胴縁パイプ１７ｃと地面２２との距離）ｌ_０は０．１５ｍである。

【0017】

次に、この実施の形態における安全通路１０の設計条件について説明する。図２は安全通路１０の基本構造と風荷重を示す図である。図２を参照して、安全通路１０となる仮囲いの構造寸法は次の通りである。仮囲い高さＨは３ｍであり、Ｃ型パイプ１１の高さｈは２．３５ｍであり、胴縁パイプ１７ａ～１７ｃの間隔ｌは１．３５ｍであり、Ｃ型パイプ１１の幅寸法は０．８９ｍであり、胴縁パイプ１７ａ～１７ｃの３カ所（上から支点Ｐ１～Ｐ３という）に風荷重Ｐ１～Ｐ３がかかるものとする。

【0018】

なお、仮囲い板１３、胴縁パイプ１７、捨てパイプ１５は、ここでの計算書の対象外である。

【0019】

次に、安全通路１０の使用材料について説明する。安全通路１０には、直径φ＝４．８６ｃｍで板厚ｔ＝２．４ｍｍの単管が使用される。単管の材質はＳＴＫ５００であり、断面積Ａ＝３．４８ｃｍ、断面係数Ｚ＝３．８３ｃｍ^３、断面二次半径ｉ＝１．６４ｃｍ、許容圧縮応力 ｆｃ＝２３７Ｎ／ｍｍ、許容曲げ応力 ｆｂ＝２３７Ｎ／ｍｍ^２、許容せん断応力 ｆｓ＝１３５Ｎ/ｍｍ^２である。

【0020】

また緊結金具（クランプ）１９ａ、１９ｂ、および２０ａ，２０ｂは、自在クランプであり耐力は、３．４３ｋＮ／個である。なお、風荷重に対する検討の場合、上記許容値は１．３倍とする。

【0021】

次に、風荷重について説明する。風荷重は下記条件により計算する。

【0022】

基準風速 １８ｍ／ｓ
台風割増 １．０
対象地域 大都市市街地、一般市街地、郊外及び森
設置場所 崖上や傾斜地以外の場所
なお、参考基準として、「足場・型枠支保工設計指針」 （社）仮設工業会、および「風荷重に対する足場の安全技術指針」 （社）仮設工業会を使用した。

【0023】

また、「足場・型枠支保工設計指針」には、鋼材の許容応力、許容座屈応力、許容引張応力、緊結金具の許容耐力、および鉛直荷重の組み合わせ等が規定されている。

【0024】

また、「風荷重に対する足場の安全技術指針」には、材料・部材の許容応力度等、風荷重に対する許容応力度の割増し、および部材算定等を規定している。

【0025】

次に、設計結果について説明する。ここで、設計条件の計算は、「ＴＩＴＬＥ Ｃ型パイプフレーム計算」という、任意形平面骨組解析ソフト（商品名「フレームＧ」）を用いて行なった。

【0026】

表１は上記のソフトで計算したときの結果を示す表である。

【0027】

【表1】

【0028】

応力は図６に示す通りであり、応力度は後に説明する。

【0029】

ここで例えば、曲げの場合、σｂ（発生応力度）がσｂａ（許容応力度）以下であり、せん断、軸力の全ての発生応力度が許容応力度以下であるためＯＫと判断される。

【0030】

次に風荷重の計算について説明する。

【0031】

Ｗｐ＝ｑｚ・Ｃ
＝３６９．１×１．２＝４４２．９Ｎ／ｍ^２＝０．４４ｋＮ／ｍ^２
ここに、Ｗｐは風荷重（Ｎ／ｍ^２）であり、
ｑｚは設計用速度圧であり、以下の通り、３６９．１Ｎ／ｍ^２であり、
Ｃは風力係数であり、１．２である。

【0032】

設計用速度圧の計算は次の通りである。

【0033】

ｑｚ＝５×Ｖｚ^２／８
＝５×２４．３^２／８＝３６９．１Ｎ／ｍ^２
ここに、Ｖｚは地上における設計風速で、２４．３ｍ／ｓである。

【0034】

設計風速は次の計算で求められる。

【0035】

Ｖｚ＝Ｖ_０×Ｋｅ×Ｓ×Ｅｂ
＝１８×１．０×１．３５×１．０＝２４．３ｍ／ｓ
ここに、Ｖ_０は基準風速（ｍ／ｓ） で１８ｍ／ｓ
Ｋｅは台風時割増係数 で１．０（九州地方、沖縄、山口以外）
Ｓは地上Ｚにおける瞬間風速分布係数で１．３５（地域区分ＩＩＩ以上、Ｚ＜5ｍ）
Ｅｂは近接高層建築物による割増係数で１．０（近接していない場合）である。

【0036】

次に風力係数Ｃの計算について説明する。風力係数Ｃは次の式で求められる。

【0037】

Ｃ＝（０．１１＋０．０９γ＋０．９４５Ｃ_０・Ｒ）・Ｆ
＝（０．１１＋０．０９×０＋０．９４５×２×０．６）×１
＝１．２
ここに、γは第２構面風力低減係数 で０（第１構面のみγ=０）
Ｃ_０は防音パネルの基本風力係数 で２（充実率φ＝１）
Ｒは防音パネルの縦横比による形状補正係数で０．６（延長Ｂ＝６ｍ以上）
Ｆは設置位置による補正係数 で１．０（独立設置）

【0038】

次に断面力の算定について説明する。この場合のモデル図は、図２に示した通りである。

【0039】

断面性能は次の通りである。

【0040】

単管パイプ φ４８．６ｍｍ（ｔ=２．４ｍｍ）
Ａ＝３．４８ｃｍ^２＝３．４８Ｅ－０４ｍ^２=３４８ｍｍ^２
Ｉ＝９．３２ｃｍ^４＝９．３２Ｅ－０８ｍ^４＝９３２００ｍｍ⁴
Ｚ＝３．８３ｃｍ^３＝３．８３Ｅ－０６ｍ^３＝３８３０ｍｍ^３
Ｅ＝２１０×１０^６ｋＮ／ｍ^２=２１０×１０^３Ｎ／ｍ^２
降伏強度Ｆ＝３５５Ｎ／ｍ^２

【0041】

次に荷重計算について説明する。図３は図２と同様の図であり、荷重計算を説明する図である。図３を参照して、ここで支柱間距離は１．８ｍである。また、風荷重Ｗｐは上記したように０．４４ｋＮ／ｍ^２である。

【0042】

支点Ｐ１およびＰ３は、
Ｐ１，３＝０．４４×１．８０×（１．３５／２＋０．１５）＝０．６５ｋＮ
支点Ｐ２は、
Ｐ２＝０．４４×１．８０×（１．３５／２＋１．３５／２）＝１．０７ｋＮ

【0043】

次にＣ型フレームの計算について説明する。参考までに、Ｃ型フレーム計算の一部を図４～図６に示す。ここで、「ＴＩＴＬＥ Ｃ型パイプフレーム計算」というのは、この計算を、任意形平面骨組解析ソフト（商品名「フレームＧ」）を用いて行なった際の出力を示す表示である。

【0044】

ここで、図４～図６のフレーム計算における格点ＤＡＴＡの格点ＮＯ.１～７を特定した図を図７に示す。ここで、格点１～７は図７のａ～ｇに対応する。

【0045】

以下に、フレーム計算で得られた結果について説明する。Ｃ型フレームは両側からそれぞれ風を受けるため、風荷重がＣ型フレームの右側に向いて作用する場合をＣＡＳＥ（ケース）１といい、風荷重がＣ型フレームの左側に向いて作用する場合をＣＡＳＥ（ケース）２という。まず、ＣＡＳＥ１について説明する。

【0046】

図８はＣＡＳＥ１におけるフレーム計算で得られた曲げモーメントを示す図である。図８を参照して、上下左右の４本の剛結合されたフレームにかかる曲げモーメントを示している。４本のフレームの外部に表示されているのが外部にかかるモーメントであり、４本のフレームの内部に表示されているのが内部にかかるモーメントである。ここで、力を与える位置や大きさが同じであれば、最大モーメントのでる位置はフレームの形状によって決まり、フレームの形状が同じであれば、力を与える位置、部材の長さ、部材の固定方法などで最大モーメントは変化する。

【0047】

また、この場合の計算データを図６に示す。なお、図６において、枠で囲んだ部材５のＭ（曲げ）、Ｓ（せん断）、および部材６のＮ（軸力）が最も危険であるため、表１の「応力」欄に示している。

【0048】

図９はせん断応力を示す図である。ここでも、４本のフレームの外部に表示されているのが外部にかかるせん断応力であり、４本のフレームの内部に表示されているのが内部にかかるせん断応力である。

【0049】

図１０は軸力図である。フレームを構成する４本の軸に係る力を示している。図に示す数値の＋値が引張、－値が圧縮を示している。

【0050】

図１１は変位図である。フレームにかかる変位を示している。

【0051】

次にＣＡＳＥ２について説明する。図１２～図１５はＣＡＳＥ２における、ＣＡＳＥ１における図８～図１１に対応する図である。

【0052】

図１２はＣ型パイプのフレーム計算で得られた曲げモーメントを示す図である。図１２を参照して、上下左右の４本の剛結合されたフレームにかかる曲げモーメントを示している。４本のフレームの外部に表示されているのが外部にかかるモーメントであり、４本のフレームの内部に表示されているのが内部にかかるモーメントである。

【0053】

図１３はせん断応力を示す図である。ここでも、４本のフレームの外部に表示されているのが外部にかかるせん断応力であり、４本のフレームの内部に表示されているのが内部にかかるせん断応力である。

【0054】

図１４は軸力図である。フレームを構成する４本の軸に係る力を示している。図に示す数値の＋値が引張、－値が圧縮を示している。

【0055】

図１５は変位図であり、フレームにかかる変位を示している。

【0056】

次に、許容応力度について説明する。

【0057】

単管パイプはφ４８．６ｍｍ（ｔ=２．４ｍｍ）である。

【0058】

Ａ＝３．４８ｃｍ^２＝３．４８Ｅ－０４ｍ^２=３４８ｍｍ^２
Ｉ＝９．３２ｃｍ^４＝９．３２Ｅ－０８ｍ^４＝９３２００ｍｍ⁴
Ｚ＝３．８３ｃｍ^３＝３．８３Ｅ－０６ｍ^３＝３８３０ｍｍ^３
Ｅ＝２１０×１０^６ｋＮ／ｍ^２=２１０×１０^３Ｎ／ｍ^２
降伏強度Ｆ＝３５５Ｎ／ｍ^２

【0059】

許容座屈応力度は次のようになる。

【0060】

部材の有効座屈長 ｌ＝２３５０ｍｍ
部材の断面二次半径 ｒ＝１．６４ｃｍ＝１６．４ｍｍ

【0061】

限界細長比Ａは次の式で求められる。

【0062】

Ａ＝√（π２×Ｅ／（０．６×Ｆ））
＝√（π２×２１０×１０３／（０．６×３５５Ｆ））
＝９８．６
ｌ／ｒ ＝２３５０／１６．４＝１４３．２９＞９８．６
ｌ／ｒＡの場合
ｆｋ＝０．２９×Ｆ／（（ｌ／ｒ）／Ａ））２＝４９Ｎ／ｍｍ^２
許容曲げ応力度
ｆｂ＝２３７Ｎ／ｍｍ^２
許容せん断応力
ｆｓ＝１３５Ｎ／ｍｍ^２

【0063】

最大断面力は次の通りである。

【0064】

【表2】

【0065】

次に応力度の計算について説明する。

【0066】

軸圧縮応力は次の通りである。

【0067】

σｃ＝Ｎ／Ａ＝１．５０×１０３／３４８＝４．３Ｎ／ｍｍ^２＜４９×１．３＝６４Ｎ／ｍｍ^２（ＯＫ）

【0068】

曲げ圧縮応力度は次の通りである。

【0069】

σｂ＝Ｍ／Ｚ＝１．１３×１０６／３８３０＝２９５Ｎ／ｍｍ２＜２３７×１．３
３０８Ｎ／ｍｍ^２（ＯＫ）

【0070】

せん断応力度は次の通りである。

【0071】

τ＝２Ｓ／Ａ＝２×２．４９×１０３／３４８＝１４．３Ｎ／ｍｍ^２＜１３５×１．３＝１７６Ｎ／ｍｍ^２（ＯＫ）

【0072】

次に、図１に示したＣ型パイプ１１と支柱パイプ１２とを接続するクランプ１９ａ，１９ｂと２０ａ，２０ｂについて説明する。ここで使用するクランプ１９ａ，１９ｂと２０ａ，２０ｂは自在型クランプと呼ばれるものであり、これを用いた固定接続（剛結合）について説明する。図１６は、これを説明するための図である。一般的に、クランプで固定した箇所においてはピン接合と考える。これは、クランプ自体が曲げ抵抗できる構造になっていないためである。

【0073】

自在型クランプにおいても、回転する構造となっており曲げ抵抗は０である。そこで、クランプを２個使うことで図１６に示すように固定接続が可能になる。

【0074】

図１６において、縦方向に延びる支柱は支柱パイプ１２を示し、横構はＣ型パイプ１１の上部を示し、２つのクランプは図１に示したクランプ１９ａ、１９ｂやクランプ２０ａ、２０ｂを示す。

【0075】

この場合、固定接続を可能と考える際には、クランプ間隔が重要であり、固定接続と考えるに当たり必要な間隔を計算する。

【0076】

いずれにおいても、クランプが接続する２本分のフレームのせん断力で持たせている。

【0077】

図１６参照して、曲げ伝達式は以下のようになる。
Ｍ＝Ｐ×Ｌ
ここに、Ｍは固定接合部に発生するモーメントであり、Ｐはクランプに発生する引張力であり、Ｌはクランプ間隔である。

【0078】

単管パイプの曲げ耐力は、
Ｍ_０＝ｆｃ×Ｚ＝２３７×３８３０＝０．９１×１０^６Ｎ／ｍｍ=０．９１ｋＮ／ｍ
ここに、Ｍ₀は単管パイプの曲げ耐力であり、
ｆｃは単管パイプの許容応力度（２３７Ｎ／ｍｍ^２）であり、
Ｚは単管パイプの断面係数（３８３０ｍｍ^３）である。

【0079】

自在型クランプの許容引張力であるＰ_０＝３．４３ｋＮである。

【0080】

その結果、必要クランプ間隔は、
Ｌ≧Ｍ_０／Ｐ_０＝０．９１／３．４３＝０．２７ｍ＝２７０ｍｍ
すなわち、Ｌが２７０ｍｍ以上であれば、Ｃ型パイプ１１と支柱パイプ１２とは固定接続されることになり、この実施の形態においては、そのような寸法としている。

【0081】

上記実施の形態においてはＣ型フレームを用いた場合について説明したが、これに限らず、安全通路を構成するフレームの４角が剛構造であればどのような形状であっても良い。

【0082】

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示する実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

【符号の説明】

【0083】

１０ 安全通路
１１ Ｃ型パイプ
１２ 支柱パイプ
１３ 仮囲い板
１４ つなぎパイプ
１５ 捨てパイプ
１６ 踏み板
１７ 胴縁パイプ
１９，２０ クランプ
２２ 地面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】