【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
〈産業上の利用分野〉
この発明は、鋼管、鋼材、コンクリート製の長
尺構造において、長手方向継手部に使用する合成
樹脂製弾性ワツシヤーに関するものである。
〈従来の技術とその問題点〉
鋼管、鋼材、コンクリートを接続して長尺構造
として使用する場合は第３図に示すように単位部
材１，１同志は長手方向継手部２において継手板
３をボルト４、鋼材ワツシヤー５、ナツト６等を
用いて連結している。例えば、地下埋設トンネル
においては、多数の単位部材１を長手方向継手部
２を介して連結して地震や地盤沈下に対応してい
るが、従来は、単位部材１と一体の継手板３に挿
通した継手ボルト４に鋼材ワツシヤー５を介して
ナツト６を螺着して固定している。
ところが、長手方向継手部２においては、地震
や地盤沈下等の外部応力により過太な力が作用し
た場合に第４図ａおよびｂに示すように継手板３
又は継手ボルト４が変形してＡのように損傷し、
長手方向継手部が破壊するという問題点があつ
た。
〈問題点を解決するための手段〉
本発明者らは、上記した問題点が長手方向継手
部に使用する鋼材ワツシヤーに起因するものであ
ると考え、ワツシヤーの各種材質について鋭意検
討した結果、鋼材に近い降伏応力を有し、かつ圧
縮弾性率が鋼材よりはるかに小さい材料を使用す
るならば、地震、地盤沈下をはじめとする外部応
力を吸収し、継手部の破損を防止できることを見
出した。
一般にトンネル等の構造材に用いられる継手
板、鋼材ワツシヤー等の鋼材の降伏応力は例えば
JIS規格による記号SS−41鋼において2500Kg／
cm2、圧縮弾性率は2100000Kg／cm2、（降伏応力と圧
縮弾性率の比2500／2100000＝0.0012）であり、
この鋼材を使用した長手方向継手部は上述の如く
外部応力に対し、変形、損傷が起こり、継手部が
破損する危険性が大きい。これは、降伏応力と圧
縮弾性率のバランスに問題があると考え、ワツシ
ヤーの材質として合成樹脂を検討したのである。
即ち、主成分である合成樹脂と該樹脂の可撓性
を調整する可撓性付与樹脂とよりなり、硬化後の
降伏応力が700Kg／cm2以上で、かつ降伏応力と圧
縮弾性率の比が0.02〜0.05となるようにした合成
樹脂組成物より作製した弾性ワツシヤーであれば
上記したような外部応力に対する変形、損傷を防
止しうることを見出したものである。
〈作用〉
エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジア
リルフタレート樹脂、フエノール樹脂等の合成樹
脂に、これらに可撓性を付与する樹脂あるいは可
撓性付与剤を配合することにより、降伏応力を
700Kg／cm2以上に保ちながら、圧縮弾性率を鋼材
の１／100程度に下げて、その比を0.02ないし
0.05になるように調製した合成樹脂組成物でワツ
シヤーを作成すれば該ワツシヤーが弾性を有し、
外部応力を吸収して継手部の破損が防止できるの
である。
この発明で用いる合成樹脂は特に限定するもの
ではなく、熱硬化性のエポキシ樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂、フエノール樹脂あるいはジアリル
フタレート樹脂などの単独もしくは相互の併用あ
るいは変性樹脂を用いることができる。
また、この発明において可撓性付与樹脂とは長
い直鎖や側鎖を有し、架橋密度が低い柔軟性に富
む樹脂を総称するものである。しかしてこの可撓
性付与樹脂は何も主成分と同系統の樹脂と配合す
るに限られるものではない。
この発明で弾性ワツシヤーを得るに当つては、
その材料として主成分の合成樹脂と可撓性付与樹
脂とからなる樹脂100％の組成物が用いられるが、
このほか補強材として、木粉、ガラス繊維、炭酸
カルシウム、シリカ等の無機粉末、アクリル樹脂
等の合成樹脂粉末などを混合した合成樹脂組成物
であつてもよく、また、紙、ガラス不織布、ガラ
スクロス、木材単板等の基材に上記の合成樹脂溶
液を含浸させ、この樹脂含浸基材を積層成形した
積層板であつてもよく、何れにしても前述した降
伏応力と圧縮弾性率の比（強度比）が0.02〜0.05
で、かつ降伏応力が700Kg／cm2以上を満足すれば
よい。
またこの発明で主成分である合成樹脂に対する
可撓性付与樹脂の使用量は、その種類や組合せに
より広い範囲で選択しうるが、主成分の合成樹脂
の特性を失わないようにすることが必要であるの
でそのためには５〜30重量％程度が適当である。
なお、この発明において主成分として使用する
合成樹脂が熱可塑性樹脂の場合は、降伏応力が低
く、ガラス繊維、石英粉、ガラス繊維織布等の補
強材を使用すると圧縮弾性率が大きくなり、鋼材
と同様の傾向を示すようになるものが多いが、前
述の強度比が合致するものであれば使用すること
もできる。
強度比が0.02〜0.05の範囲より大きい場合は、
変形量が大きく外部応力に対し、構造方の位置ズ
レが発生しやすくなり、小さい場合は鋼材と同じ
ように、外部応力を吸収できず、破損の危険性が
出てくる。また降伏応力が700Kg／cm2未満ではボ
ルトの締め付け力に耐えられずワツシヤーが破損
する。
第１図はこの発明の合成樹脂製弾性ワツシヤー
を用いた耐震トンネルの要部を示す部分断面図で
あり、図において７がこの発明による合成樹脂製
弾性ワツシヤーである。他の符号は従来例を示す
第３図と同一である。
この発明の弾性ワツシヤーは上述したようにす
ぐれた性能を有するので、これを用いた地下埋設
トンネル等において長手方向の地盤変形を生じた
場合にも第２図に示すようにこの弾性ワツシヤー
が変形して地盤変形を吸収して継手板３や継手ボ
ルト４の破損を防止することができるのである。
〈実施例〉
以下、この発明を実施例により説明する。
実施例 １
ビスフエノールＡタイプエポキシ樹脂（チバガ
イギー社製、CY−205）100重量部に可撓性エポ
キシ樹脂（チバガイギー社製、XN−1034）25重
量部、硬化剤としてポリアミン（チバガイギー社
製、HY−932）300重量部を加えた配合物を金型
に流し込み、120℃×12時間で硬化させた。この
硬化物を外径44mmφ、内径26mmφ、厚み13mmのリ
ング状に加工してワツシヤーを得た。
実施例 ２
不飽和ポリエステル樹脂（大日本インキ社製、
ポリライト8010）85重量部に可撓性不飽和ポリエ
ステル樹脂（大日本インキ社製、ポリライト
8150）15重量部および架橋剤としてスチレンモノ
マー50重量部を配合してスチレン硬化型の不飽和
ポリエステル樹脂組成物を得た。この樹脂組成物
に触媒としてベンゾイルパーオキサイドを２重量
％添加してから該樹脂組成物を金型に流し込み、
120℃×５時間で硬化させた。この硬化物を外径
44mmφ、内径26mmφ、厚み13mmのリング状に加工
してワツシヤーとした。
実施例 ３
ジアリルフタレート樹脂（住友化学工業社製、
DAPON）95重量部に可撓性ジアリルフタレート
樹脂（住友化学工業社製、DAPONモノマー）５
重量部、硬化触媒としてベンゾイルパーオキサイ
ド２重量％、ナイロン12樹脂粉末（ダイセルヒユ
ルツ社製）50phrを配合したジアリルフタレート
樹脂成型材料を圧縮成型して外径44mmφ、内径26
mmφ、厚み13mmのワツシヤーを得た。
実施例 ４
フエノール樹脂（利昌工業社製、AR）80重量
部と可撓性のフエノール樹脂（利昌工業社製、
P60）20重量部のメタノール50％溶液を調整し
た。このの溶液中に１mm厚さのブナ単板を浸漬
し、150℃で10分乾燥させて樹脂含浸単板を得た。
かくして得られた樹脂含浸単板を15枚重ね合わ
せ、ホツトプレスにて加熱加圧して積層板とした
のち、外径44mmφ、内径26mmφ、厚み13mmのリン
グ状に加工してワツシヤーを得た。
比較例 １
市販のSS−41鋼材から実施例と同じ寸法のワ
ツシヤーを加工した。
比較例 ２
実施例１における可撓性エポキシ樹脂量を５重
量部とした以外は実施例１と同様の配合および加
工を行なつてワツシヤーを得た。
比較例 ３
実施例１における可撓性エポキシ樹脂量を50重
量部とした以外は実施例１と同様にしてワツシヤ
ーを得た。
比較例 ４
市販の４弗化エチレン成型物から上記実施例に
おけると同寸法のワツシヤーを加工した。
上記実施例および比較例にて得たワツシヤーに
ついて材料の降伏応力（JIS−K6911プラスチツ
ク試験方法）および圧縮弾性率（JIS−K6911）
の測定を行なつた。
また、これらのワツシヤー材とボルトナツトを
用いて径1000mm、長さ５ｍの接続フランジ付鋼管
を連結し、締付けトルク20Kgｍで締め、フランジ
部へ加振力10000Kg、振動数10回／秒で30秒間振
動を与えた時のワツシヤ材および周辺の状況を観
察した。測定および観察の結果は第１表に示し
た。
<Industrial Application Field> The present invention relates to a synthetic resin elastic washer used in a longitudinal joint in a long structure made of steel pipes, steel materials, or concrete. <Prior art and its problems> When connecting steel pipes, steel materials, and concrete and using it as a long structure, the unit members 1, 1 comrades have a joint plate 3 at the longitudinal joint part 2, as shown in Fig. 3. They are connected using bolts 4, steel washers 5, nuts 6, etc. For example, in underground tunnels, a large number of unit members 1 are connected via longitudinal joints 2 to cope with earthquakes and ground subsidence. A nut 6 is screwed and fixed to the joint bolt 4 through a steel washer 5. However, in the longitudinal joint portion 2, when an excessive force is applied due to external stress such as an earthquake or ground subsidence, the joint plate 3 is damaged as shown in Fig. 4 a and b.
Or the joint bolt 4 is deformed and damaged as shown in A.
There was a problem that the longitudinal joint part was broken. <Means for Solving the Problems> The present inventors believed that the above-mentioned problems were caused by the steel washers used in the longitudinal joints, and as a result of intensive study on various materials for the washers, We have discovered that if we use a material that has a yield stress close to , and a compressive modulus much smaller than steel, it is possible to absorb external stresses such as those caused by earthquakes and ground subsidence, and prevent damage to the joint. The yield stress of steel materials such as joint plates and steel washers that are generally used for structural materials such as tunnels is, for example,
2500Kg/ for SS-41 steel according to JIS standard
cm 2 , the compressive modulus is 2100000 Kg/cm 2 , (ratio of yield stress to compressive modulus 2500/2100000 = 0.0012),
As described above, the longitudinal joint portion using this steel material is subject to deformation and damage due to external stress, and there is a high risk that the joint portion will be damaged. Thinking that this was due to a problem in the balance between yield stress and compressive modulus, they considered synthetic resin as the material for the washers. That is, it consists of a synthetic resin as the main component and a flexibility-imparting resin that adjusts the flexibility of the resin, and has a yield stress of 700 kg/cm 2 or more after curing, and a ratio of yield stress to compressive modulus of elasticity. It has been discovered that an elastic washer made from a synthetic resin composition having a viscosity of 0.02 to 0.05 can prevent deformation and damage due to external stress as described above. <Function> By adding a resin or flexibility imparting agent to synthetic resins such as epoxy resin, unsaturated polyester resin, diallyl phthalate resin, and phenol resin, yield stress can be reduced.
While maintaining 700Kg/cm 2 or more, the compressive modulus is lowered to about 1/100 of steel, and the ratio is 0.02 or more.
If a washer is made from a synthetic resin composition prepared to have an elasticity of 0.05, the washer will have elasticity,
It absorbs external stress and prevents damage to the joint. The synthetic resin used in this invention is not particularly limited, and thermosetting epoxy resins, unsaturated polyester resins, phenolic resins, diallyl phthalate resins, and the like can be used alone or in combination with each other, or modified resins can be used. Furthermore, in the present invention, the flexibility-imparting resin is a general term for resins that have long straight chains or side chains, have low crosslinking density, and are highly flexible. However, the flexibility-imparting resin used in the lever is not limited to being blended with resins of the same type as the main component. In obtaining an elastic washer with this invention,
The material used is a 100% resin composition consisting of a synthetic resin as the main component and a resin that imparts flexibility.
In addition, the reinforcing material may be a synthetic resin composition mixed with wood powder, glass fiber, inorganic powder such as calcium carbonate, silica, synthetic resin powder such as acrylic resin, etc., or paper, glass nonwoven fabric, glass It may be a laminate board made by impregnating a base material such as cloth or a wood veneer with the above synthetic resin solution and then laminating and molding this resin-impregnated base material. (Intensity ratio) is 0.02 to 0.05
It is sufficient that the yield stress is 700 Kg/cm 2 or more. In addition, in this invention, the amount of flexibility-imparting resin used in the synthetic resin that is the main component can be selected within a wide range depending on the type and combination, but it is necessary to ensure that the properties of the synthetic resin that is the main component are not lost. Therefore, for this purpose, about 5 to 30% by weight is appropriate. In addition, when the synthetic resin used as the main component in this invention is a thermoplastic resin, the yield stress is low, and when reinforcing materials such as glass fiber, quartz powder, and glass fiber woven fabric are used, the compressive elastic modulus increases, and the steel material Although many of them show a similar tendency, they can also be used as long as the above-mentioned intensity ratios match. If the intensity ratio is greater than the range 0.02-0.05,
If the amount of deformation is large, the position of the structure is likely to shift in response to external stress, and if the amount of deformation is small, it will not be able to absorb external stress like steel materials, and there is a risk of damage. Furthermore, if the yield stress is less than 700 kg/cm 2 , the washer will be damaged because it will not be able to withstand the tightening force of the bolt. FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a main part of an earthquake-resistant tunnel using the synthetic resin elastic washer of the present invention, and in the figure, numeral 7 indicates the synthetic resin elastic washer according to the present invention. Other symbols are the same as in FIG. 3 showing the conventional example. Since the elastic washer of the present invention has excellent performance as described above, even if longitudinal ground deformation occurs in an underground tunnel etc. using this elastic washer, the elastic washer will not deform as shown in Fig. 2. This makes it possible to absorb ground deformation and prevent damage to the joint plates 3 and joint bolts 4. <Examples> The present invention will be described below with reference to Examples. Example 1 100 parts by weight of bisphenol A type epoxy resin (manufactured by Ciba Geigy, CY-205), 25 parts by weight of flexible epoxy resin (manufactured by Ciba Geigy, XN-1034), and polyamine (manufactured by Ciba Geigy, HY) as a curing agent. -932) 300 parts by weight of the mixture was poured into a mold and cured at 120°C for 12 hours. This cured product was processed into a ring shape with an outer diameter of 44 mmφ, an inner diameter of 26 mmφ, and a thickness of 13 mm to obtain a washer. Example 2 Unsaturated polyester resin (manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd.,
Polylite 8010) 85 parts by weight of flexible unsaturated polyester resin (manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd., Polylite)
8150) and 50 parts by weight of styrene monomer as a crosslinking agent to obtain a styrene-curable unsaturated polyester resin composition. Adding 2% by weight of benzoyl peroxide as a catalyst to this resin composition, then pouring the resin composition into a mold,
It was cured at 120°C for 5 hours. The outer diameter of this cured product
It was processed into a ring shape with a diameter of 44 mm, an inner diameter of 26 mm, and a thickness of 13 mm to make a washer. Example 3 Diaryl phthalate resin (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.,
DAPON) 95 parts by weight, flexible diallyl phthalate resin (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., DAPON monomer) 5
By weight, a diallyl phthalate resin molding material containing 2% by weight of benzoyl peroxide as a curing catalyst and 50 phr of nylon 12 resin powder (manufactured by Daicel Hürtz) was compression molded to produce an outer diameter of 44 mmφ and an inner diameter of 26 mm.
A washer with mmφ and thickness of 13 mm was obtained. Example 4 80 parts by weight of phenolic resin (manufactured by Risho Kogyo Co., Ltd., AR) and flexible phenol resin (manufactured by Risho Kogyo Co., Ltd.,
P60) 20 parts by weight of a 50% methanol solution was prepared. A 1 mm thick beech veneer was immersed in this solution and dried at 150°C for 10 minutes to obtain a resin-impregnated veneer.
Fifteen resin-impregnated veneers thus obtained were stacked together and heated and pressed in a hot press to form a laminate, which was then processed into a ring shape with an outer diameter of 44 mmφ, an inner diameter of 26 mmφ, and a thickness of 13 mm to obtain a washer. Comparative Example 1 A washer having the same dimensions as in the example was machined from commercially available SS-41 steel. Comparative Example 2 A washer was obtained by carrying out the same blending and processing as in Example 1, except that the amount of flexible epoxy resin in Example 1 was changed to 5 parts by weight. Comparative Example 3 A washer was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of flexible epoxy resin in Example 1 was changed to 50 parts by weight. Comparative Example 4 A washer having the same dimensions as in the above example was fabricated from a commercially available tetrafluoroethylene molded product. Material yield stress (JIS-K6911 plastic test method) and compressive modulus (JIS-K6911) of the washers obtained in the above examples and comparative examples
measurements were carried out. In addition, these washer materials and bolts were used to connect steel pipes with connecting flanges with a diameter of 1,000 mm and a length of 5 m, tightened with a tightening torque of 20 kg, and the flange was vibrated for 30 seconds at an excitation force of 10,000 kg and a frequency of 10 vibrations/second. The conditions of the washer wood and surrounding area were observed when it was given. The results of measurements and observations are shown in Table 1.
【表】
〈発明の効果〉
以上説明したように、この発明よりなる合成樹
脂製弾性ワツシヤーを鋼管、鋼材の接続継手部に
使用すると、トンネル等について地震や、地盤沈
下等における外部応力を吸収して継手部の損傷を
防いでトンネルの破壊を防止するという大きな効
果を有するのである。[Table] <Effects of the Invention> As explained above, when the synthetic resin elastic washer according to the present invention is used for connecting joints of steel pipes and steel materials, it can absorb external stresses caused by earthquakes, ground subsidence, etc. in tunnels, etc. This has the great effect of preventing damage to the joint and preventing the tunnel from being destroyed.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図はこの発明の合成樹脂製弾性ワツシヤー
を用いて施工した耐震トンネルの要部を示す部分
断面図、第２図は第１図における地盤変形に伴う
弾性ワツシヤーの作用効果を示す説明図、第３図
は従来の鋼材ワツシヤーを用いて施工した耐震ト
ンネルの要部を示す部分断面図、第４図ａおよび
ｂは第３図における長手方向継手部の損傷を示す
説明図である。
１…単位部材、２…長手方向継手部、３…継手
板、４…ボルト、５…鋼材ワツシヤー、６…ナツ
ト、７…弾性ワツシヤー。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing the main part of an earthquake-resistant tunnel constructed using the synthetic resin elastic washer of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing the action and effect of the elastic washer accompanying ground deformation in FIG. 1. FIG. 3 is a partial sectional view showing the main part of an earthquake-resistant tunnel constructed using a conventional steel washer, and FIGS. 4a and 4b are explanatory views showing damage to the longitudinal joint in FIG. 3. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Unit member, 2... Longitudinal joint part, 3... Joint plate, 4... Bolt, 5... Steel washer, 6... Nut, 7... Elastic washer.