第四章 施工架踏板之模擬分析
第二節 踏板之垂直撓度及抗彎強度模擬
第二節
第二節 第二節 踏板之垂直撓度及抗彎強度模擬 踏板之垂直撓度及抗彎強度模擬 踏板之垂直撓度及抗彎強度模擬 踏板之垂直撓度及抗彎強度模擬
一、初始條件之設定 1. 踏板之垂直撓度測試
於踏板中間放置12cm×50cm (如圖 4-4、4-5 所示)、2cm×50cm(如圖 4-6、4-7 所示)之施力媒介，依照 CNS 之規定 W=0.4L(踏板寬度為 500mm) ，在媒介物上施予 200kgf 之載重，並對受力後不同受力面 積之全鍍鋅安全水平踏板及角鋼踏板撓度進行比較。
2. 踏板之抗彎強度測試
於踏板中間放置12cm×50cm (如圖 4-4、4-5 所示)、2cm×50cm(如圖 4-6、4-7 所示)之媒介，依照 CNS 之規定於踏板上施放載重，先以 CNS 規定之平均 550kgf 模擬(踏板寬度(mm)× 1.1；踏板寬度為 500mm)，
如踏板尚未破壞則繼續加載重直到破壞並推估其最大載重量。
圖 4-4 第一型踏板施力面積為12cm×50cm之示意圖
圖 4-5 第二型踏板施力面積為12cm×50cm之示意圖
圖 4-6 第一型踏板施力面積為2cm×50cm之示意圖
圖 4-7 第二型踏板施力面積為2cm×50cm之示意圖
二、模擬結果判定方式 (一) 踏板之垂直撓度測試
當載重達 200kgf 時量測其垂直撓度，垂直撓度小於 CNS 規定 10mm 方為合格。
(二)踏板之抗彎強度測試
在踏板中間施放載重，並且分析施力媒介與踏板交接處之應力，分析 之應力點為踏板外緣下方無加勁之點，當其應力超過鋼之降服強度則 視為踏板已破壞(鋼降服之應力值為：2.45×108 2
m N )。
1 第一型踏板施力面積為2cm×50cm分析之應力點為：A、B、C、D 四點，如圖 4-8 所示。
2 第一型踏板施力面積為12cm×50cm分析之應力點為： E、F、G、H 四點，如圖 4-9 所示。
3 第二型踏板施力面積為2cm×50cm分析之應力點為：I、J、K、L 四 點，如圖 4-10 所示。
4 第二型踏板施力面積為12cm×50cm分析之應力點為：M、N、O、P 四點，如圖 4-11 所示。
圖 4-8 施力面積為2cm×50cm之第一型踏板應力量測圖
C 點 D 點
A 點 B 點
圖 4-9 施力面積為12cm×50cm之第一型踏板應力量測圖
G 點 H 點
E 點 F 點
圖 4-10 施力面積為2cm×50cm之第二型踏板應力量測圖
K 點 L 點
I 點 J 點
圖 4-11 施力面積為12cm×50cm之第二型踏板應力量測圖
三、數值模擬結果分析 (一). 踏板之垂直撓度測試
1. 第一型踏板施力面積為2cm×50cm
設定一個 200kgf 之下壓力作用於2cm×50cm之施力媒介上，其垂直撓
O 點 P 點
M 點 N 點
度變化為 1.960mm(如圖 4-12 所示)。
2. 第一型踏板施力面積為12cm×50cm
設定一個 200kgf 之下壓力作用於12cm×50cm之施力媒介上，其垂直撓 度變化為 1.877mm(如圖 4-13 所示)。
3. 第二型踏板施力面積為2cm×50cm
設定一個 200kgf 之下壓力作用於2cm×50cm之施力媒介上，其垂直撓 度變化為 3.464mm(如圖 4-14 所示)。
4. 第二型踏板施力面積為12cm×50cm
設定一個 200kgf 之下壓力作用於12cm×50cm之施力媒介上，其垂直撓 度變化為 3.165mm(如圖 4-15 所示)。
圖 4-12 第一型踏板施力面積為2cm×50cm受 200kgf 之變位圖
圖 4-13 第一型踏板施力面積為12cm×50cm受 200kgf 之變位圖
圖 4-14 第二型踏板施力面積為2cm×50cm受 200kgf 之變位圖
圖 4-15 第二型踏板施力面積為12cm×50cm受 200kgf 之變位圖
2. 踏板之抗彎強度測試
(一) 第一型踏板施力面積為2cm×50cm
模擬時所設定之下壓力為 500kgf(CNS 規定強度=踏板寬度×1.0，踏板 之寬度為 500mm)，而在 500kgf 時 A、B、C、D 四點應力已達到鋼 之降服強度(2.45×108N m2)，因此重新規劃下壓力大小，以 100kgf 開 始施力在往後模擬中下壓力以 100kgf 遞增，直到下壓力為 400kgf 時 B 點之應力值已達到鋼之降服強度，而 A、C、D 三點皆已降服。因 設定為線性分析，所以以 B 點為破壞基準用內差法推估破壞時之載 重為 400 kgf。受不同載重時 A、B、C、D 四點之應力變化如表 4-1 所示。
(二) 第一型踏板施力面積為12cm×50cm
模擬時所設定之下壓力為 500kgf(CNS 規定強度=踏板寬度×1.0，踏板 之寬度為 500mm)，而在 500kgf 時 E、F、G、H 四點應力已達到鋼之 降服強度(2.45×108N m2)，因此重新規劃下壓力大小，以 100kgf 開始 施力在往後模擬中下壓力以 100kgf 遞增，下壓力為重新規劃下壓力 大小，400kgf 時 E、F、G、H 四點之應力尚未達到鋼之降服強度，
因此推測破壞時之下壓力介於 400kgf~500kgf 之間。因設定為線性分 析且 H 點之應力為四點最低，所以以 H 點為破壞基準用內差法推估 破壞時之載重為 479kgf。受不同載重時 E、F、G、H 四點之應力變 化如表 4-2 所示。
(三) 第二型踏板施力面積為2cm×50cm
模擬時所設定之下壓力為 500kgf(CNS 規定強度=踏板寬度×1.0，踏板 之寬度為 500mm)，而在 500kgf 時 I、J、K、L 四點應力皆已達到鋼 之降服強度(2.45×108N m2)，因此重新規劃下壓力大小，以 100kgf 開 始施力在往後模擬中下壓力以 100kgf 遞增，直到下壓力為 400kgf 時 I、J、K、L 四點之應力值已大於鋼之降服強度，因此推測破壞時之 下壓力介於 300~400kgf 之間。因設定為線性分析且 I 點為四點中應 力最低點，所以以 I 點當作破壞基準點用內差法推估破壞時之載重為 360kgf。受不同載重時 I、J、K、L 四點之應力變化如表 4-3 所示。
(四) 第二型踏板施力面積為12cm×50cm
模擬時所設定之下壓力為 500kgf(CNS 規定強度=踏板寬度×1.0，踏板 之寬度為 500mm)，而在 500kgf 時 M、N、O、P 四點應力已達到鋼 之降服強度(2.45×108N m2)，因此重新規劃下壓力大小，以 100kgf 開 始施力在往後模擬中下壓力以 100kgf 遞增，直到下壓力為 400kgf 時 M、N、O、P 四點之應力值尚未達到鋼之降服強度，因此推測破壞時 之下壓力介於 400~500kgf 之間。因設定為線性分析且 N、O 之應力 值為四點中最低兩點，所以以 N、O 兩點當作破壞基準用內差法推估 破壞時之載重為 454kgf。受不同載重時 M、N、O、P 四點之應力變 化如表 4-4 所示。
表 4-1 第一型踏板受集中載重時 A、B、C、D 點之應力變化表
第一型踏板(施力面積為2cm×50cm) 掛鉤
載重
A B C D
100 6.38E+07 6.13E+07 6.47E+07 6.26E+07 200 1.28E+08 1.23E+08 1.29E+08 1.25E+08 300 1.92E+08 1.84E+08 1.94E+08 1.88E+08 400 2.55E+08 2.45E+08 2.59E+08 2.50E+08 500 3.19E+08 3.06E+08 3.23E+08 3.13E+08 載重之單位：kgf，應力之單位：N m2
破壞時之載重為：400 kgf
表 4-2 第一型踏板受集中載重時 E、F、G、H 點之應力變化表
第一型踏板(施力面積為12cm×50cm) 掛鉤
載重
E F G H
100 5.74E+07 5.15E+07 5.59E+07 5.11E+07 200 1.15E+08 1.03E+08 1.12E+08 1.02E+08 300 1.72E+08 1.54E+08 1.68E+08 1.53E+08 400 2.29E+08 2.06E+08 2.24E+08 2.04E+08 500 2.87E+08 2.57E+08 2.80E+08 2.56E+08 載重之單位：kgf，應力之單位：N m2
破壞時之載重為：479 kgf
圖 4-16 第一型踏板施力面積為2cm×50cm之應力圖
圖 4-17 第一型踏板施力面積為12cm×50cm之應力圖
表 4-3 第二型踏板受集中載重時 I、J、K、L 點之應力變化表
第二型踏板(施力面積為2cm×50cm) 掛鉤
載重
I J K L
100 6.80E+07 7.24E+07 7.28E+07 7.24E+07 200 1.36E+08 1.45E+08 1.46E+08 1.45E+08 300 2.04E+08 2.17E+08 2.18E+08 2.17E+08 400 2.72E+08 2.90E+08 2.91E+08 2.89E+08 載重之單位：kgf，應力之單位：N m2
破壞時之載重為：360 kgf
表 4-4 第二型踏板受集中載重時 M、N、O、P 點之應力變化表
第二型踏板(施力面積為12cm×50cm) 掛鉤
載重
M N O P
100 5.45E+07 5.40E+07 5.40E+07 5.47E+07 200 1.09E+08 1.08E+08 1.08E+08 1.09E+08 300 1.64E+08 1.62E+08 1.62E+08 1.64E+08 400 2.18E+08 2.16E+08 2.16E+08 2.19E+08 500 2.73E+08 2.70E+08 2.70E+08 2.73E+08 載重之單位：kgf，應力之單位：N m2
破壞時之載重為：454kgf
圖 4-18 第二型踏板施力面積為2cm×50cm之應力圖
圖 4-19 第二型踏板施力面積為12cm×50cm之應力圖