JPS5953971B2 - 形材の継手構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は主部材に補部材を突き当てて溶接結合する形材
の継手構造に係り、特に主部材のウェブにそのウェブよ
り高さに低い補部材を溶接結合するのに好適な形材の継
手構造に関するものである。

橋梁、一般建築物、車輌の台枠などの骨組構造体におい
ては、軽量化、製作工数の低減をはかるため、部材の総
合的な限界設計を図る傾向にある。

一般にこのような骨組構造体は、主荷重を受持つ主部材
とそれを連結する補部材とにより構成されており、前記
限界設計により主部材の断面寸法より補部材の断面寸法
が小さくなっている。

第１図及び第２図はこのような継手構造の一例を示すも
のである。

第１図において、１はボックス型をなす主部材、１ａは
その主部材のウェブ、ｌｂ、ｌｂ’は同じく上下のフラ
ンジ、２はＩ型をなす補部材、２ａはその補部材のウェ
ブ、２ｂ。

２ｂ’は同じく上下のフランジを示し、図に示す如く主
部材１のウェブ１ａより補部材２のウェブ２ａの高さが
低い場合には、補部材２の上下フランジ２ｂ、２ｂ’は
、その何れか一方が主部材１のフランジ１ｂの結合され
るが、他方はウェブ１ａに結合されることとなる。

なお、５は溶接部である。

また、第２図において、３は溝形状をなす主部材、３ａ
はそのウェブ、３ｂ、３ｂ’は同じく上下のフランジ、
４は溝形状をなす補部材、４ａはそのウェブ、４ｂ、４
ｂ’はその上下のフランジを示し、この場合も主部材３
のウェブ３ａより補部材４のウェブ４ａの高さが低い場
合には、第１図と同様に、補部材４の上下何れかのフラ
ンジは主部材３のウェブ３ａに結合されることとなる。

このような継手構造においては、補部材２に第３図に示
すような軸荷重Ｆや曲げ荷重Ｍが作用した場合、主部材
のウェブ１ａに破線で示すような面外変形を生ずる。

すなわち、第１図及び第２図に示す主部材と補部材との
固定状態は、第４図に示すような力学的モデルに置換え
ることができ、補部材２または４から主部材フランジ１
ｂまたは３ｂとウェブ１ａまたは３ａに伝達される荷重
をそれぞれＦ工、Ｆ２とすると、主部材フランジの引張
剛性に比較してウェブの面外曲げ剛性は低いので、Ｆｌ
〉Ｆ２となり、荷重Ｆがフランジ１ｂおよびウェブ１ａ
に均等に伝達されない。

すなわち、主部材の７ランジが継手部分にかかる全荷重
の大部分を担うことになる。

このため、前記の第１図、第２図に示す主部材１，３と
補部材２，４との継手部に生ずる固定モーメントは、主
部材１゜３の断面変形が生じないと仮定した理想的な固
定状態として強度計算した場合に比較して低下し、むし
ろ単純支持に近い値となる。

従って、荷重が作用した場合、補部材２，４のたわみも
増加する。

また主部材１，３のウェブｌａ、３ａには、補部材２，
４との継手部近傍でこの面外変形に伴なう大きな局部応
力が発生し、振動などによる繰返し荷重が作用する場合
にはこの継手部の疲れ強さが問題となる。

このような強度上の問題を解決するために、下記ｉ、
ｉｉ、 ｉｉｉに示すようなことが考案されている。

ｉ 主部材ウェブｌａ、３ａの板厚を厚くする。

ｉｉ 第５図ａ、 ｌ）に示すように、主部材１の
下フランジｌｂ’と補部材２の下フランジ２ｂ’との間
を当板６により結合する。

ｉｉｉ 第６図ａ、 ｌ）に示すように、主部材３
の下フランジ３ｂ’と補部材４の下フランジ４ｂ’との
間に補強板７を取付けて結合する。

このようにすると、主部材ウェブｌａ、３ａの面外変形
を防止し、継手部の剛性を向上させ、補部材のたわみを
減少させると共に、主部材応力を低下させることはでき
るが、主部材ウェブの板厚の増加や補強板などの追加に
より継手部の重量が増加し、また、補強板などの取付は
溶接結合となるためそれだけ製作工数が増加するなど、
軽量化、製作工数の低減などの観点から問題がある。

本発明は、かかる従来技術の欠点を解消し、かつ主部材
ウェブの板厚の増加や補強板の取付けなどを必要とする
ことなく主部材ウェブの剛性を向上させ、以て軽量化並
びに製作工数の低減を図ることができる形材の継手構造
を提供せんとするものである。

本発明は、前記の目的を達成せんがため、主部材のウェ
ブに補強材の有効幅の範囲内において上フランジから下
フランジに達する如き波形突条部を形成し、該波形突条
部により主部材のウェブの剛性を向上させたことを特徴
とする。

以下、本発明の実施の一例を第７図乃至第９図について
説明する。

第７図及び第８図は本発明の一実施例を示す図である。

本発明は、主部材１のウェブ１ａに上フランジ１ｂから
下フランジｌｂ’に達する内方に突出した波形突条部８
を形成する。

この波形突条部８は、第８図に示すように、補部材２の
有効幅の範囲内に位置しており、かつその有効幅の範囲
内において少なくとも１条以上の任意所要数形成する。

またこの波形突条部８は、例えば主部材１の上下フラン
ジｌｂ、ｌｂ’からウェブ１ａの中央部に至るに従い波
形突条部の高さを徐々に大きくした緩かな曲線状のもの
とする。

本発明による継手構造は、前記の如き構成よりなるので
、これに第３図と同様の荷重が作用した場合、主部材の
ウェブ１ａは波形突条部８により面外曲げ剛性が大巾に
向上し、ウェブの面外変形が低下する。

すなわち、主部材のウェブ１ａは、第６図に示すような
補強板６を取付けた場合に近い剛性を有することができ
る。

また、本発明による継手構造は、これを第４図に示すよ
うな力学的モデルに置換えて考察すると、Ｆ１勾Ｆ２と
なり、補部材２から主部材１に伝達される荷重は、主部
材のフランジｌｂ、ｌｂ’とウェブ１ａとで略々均等に
分担することになる。

従って、本発明による主部材１と補部材２との継手部は
、主部材に断面変形が生じないと仮定した理想的な結合
状態となり、補強板を全く用いることなく補部材のたわ
みが減少すると共に、ウェブ１ａの局部応力も低下する
。

このような波形突条部８の効果は、第９図に示したよう
に、ウェブ１ａを板材とし、波形突条部８を補強部材９
と仮定して求めることができる。

この場合の補強部材９は、板材の板厚、高さ及び補部材
フランジ２ｂ’の長さを考慮し、かつ補強部材として有
効に作用するように、補部材の有効幅の範囲内に強度上
必要な数だけ塑性加工により設ける。

従って、第７図及び第８図に示す実施例においては、波
形突条部８を２条形成した図を示したが、本発明は必ら
ずしもこのような実施例に限定されるものではない。

以上述べたように、本発明によれば、主部材ウェブの板
厚を厚くしたり、補強板を使用したりすることなく、主
部材ウェブの面外曲げ剛性を向上させることができるの
で、構造物全体としての軽量化をはかり乍ら必要とする
強度を保持することができ、また波形突条部を形成して
も補部材の取付けには何等の支障もきたすことなく簡単
に実施することができ、しかも補強板が不要になるので
それだけ製作工数の削減を計ることができる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来の継手構造の一例を示す斜視図、
第３図は第１図に示す継手構造に軸荷重及び曲げ荷重が
作用する場合の説明図、第４図は第１図及び第２図の継
手構造をバネ使用の力学的モデルとして置換えた場合の
説明図、第５図ａ。 ｂは第１図の継手構造における従来の補強方法を示す側
面図及びそのアーア線断面図、第６図ａ。 ｂは第２図の継手構造における従来の補強方法を示す側
面図及びそのイーイ線断面図である。 第７図及び第８図は本発明の一実施例を示す主部材と補
部材との継手構造を示す斜視図及びそのウーウ線断面図
、第９図は本発明の主部材ウェブと等価な曲げ剛性を有
するモデルの説明図である。 １・・・・・・主部材、１ａ・・・・・・ウェブ、ｌｂ
、ｌｂ’・・・・・・フランジ、２・・・・・・補部材
、２ａ・・・・・・ウェブ、２ｂ、 ２ｂ’・・・・
・・フランジ、８・・・・・・波形突条部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ウェブと上下のフランジとを有する主部材に、ウェ
   ブより高さの低い補部材を直角或いは任意の角度に突き
   あてて溶接結合する形材の継手構造において、前記主部
   材のウェブに補部材の有効幅の範囲内で前記上フランジ
   から下フランジに達する波形突条部を少なくとも１個以
   上形成したことを特徴とする形材の継手構造。