JP2000087462A - 鋼部材の接合構造 - Google Patents

鋼部材の接合構造

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JP2000087462A
JP2000087462A JP10255623A JP25562398A JP2000087462A JP 2000087462 A JP2000087462 A JP 2000087462A JP 10255623 A JP10255623 A JP 10255623A JP 25562398 A JP25562398 A JP 25562398A JP 2000087462 A JP2000087462 A JP 2000087462A
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flanges
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Koji Honma
宏二 本間
Kazumi Matsuoka
和巳 松岡
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接作業の能率低下がなく、また信頼性が高
く、疲労強度を向上させた鋼部材の接合構造及び鋼部材
の接合方法を提供する。 【解決手段】 ウェブ1と下フランジ2の交差部を有す
るI鋼からなる鋼部材3,4が向かい合わされ、下フラ
ンジ2,2同士の溶接のためにウェブ1,1の下端にス
カラップ5を設け、ウェブ1,1の上部の表側、裏側に
添接板6,7を跨がせて、多数本のハイテンボルト8に
より高力ボルト摩擦接合でのウェブ1,1同士の接合を
行なう。次に下フランジ2,2の端面2a,2a同士の
溶接接合(フランジ溶接接合部9)を行い、次にスカラ
ップ5の大部分を覆うように、ウエブ1,1同士にフラ
ンジ最も近接した添接板10,11を跨がせその両側を
挟んで多数本のハイテンボルト8により高力ボルト摩擦
接合を行なって、鋼部材3,4を接合している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は主に橋梁や建築物の
鉄骨などの鋼部材の接合構造及び接合方法に関する。
【0002】
【従来技術】I型断面鋼部材の接合において、高力ボル
ト摩擦接合によるウェブ同士の接合と、溶接接合による
フランジ同士の接合を併用した構造は、図5に示すよう
に、ウェブ1と下フランジ2の交差部を有するI鋼の鋼
部材3,4の長手方向端面が向かい合わされ、下フラン
ジ2,2の各端面2a,2a同士の溶接のためにウェブ
1,1の端部上,下端にスカラップ5を設け、相対する
ウェブ1,1の中間部の表側、裏側にスカラップを避け
ながら添接板6,7を跨がせて、多数本のハイテンボル
ト8で、高力ボルト摩擦接合によるウェブ1,1同士の
接合が行なわれている。また下フランジ2、2の端面2
a,2a同士の溶接接合(フランジ突き合わせ溶接接合
部9)を行う。また、事前にI形断面鋼部材を製作する
際に、スカラップ5の下端部のまわし溶接部13を介し
てウエブ1の下端を下フランジ2との接合部の両側に隅
肉溶接部12が施されている。前記の接合方法は、フラ
ンジ溶接によりボルト孔による切断欠損を与えないとい
う長所と、ウェブボルト接合により現場における位置決
めの容易さという長所を併せ持つ接合方法である。ま
た、ウエブ同士、フランジ同士をすべて溶接してなる接
合方法もあるが、位置決めは、別途鋼片を溶接する等の
方法で行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術は、現場におけるフランジ溶接をフランジ全
部に均一に行なうためにウェブにスカラップを設けてい
るが、スカラップまわし溶接部の金属疲労強度が低いと
いう問題があった。すなわち、ウェブにスカラップが存
在することにより断面欠損が生じて、主にせん断変形に
起因する局部的な応力集中が、図5に示すスカラップま
わし溶接部13の止端部19近傍に発生する。繰り返し
荷重を受けることによって、この応力集中部に疲労亀裂
18が発生・進展し、疲労破壊に至ることが知られてい
る。疲労強度を向上させる技術として、特開平4−21
717「溶接継ぎ手の疲労強度向上法」には、疲労亀裂
発生の可能性の高い溶接止端部にハンマー打撃を加え
て、溶接止端部で圧縮残留応力を付与することにより疲
労強度を高める方法が開示されている。また、特開昭5
3−140245「隅肉溶接継ぎ手の疲労強度向上方
法」には、被覆アーク溶接棒等を用いて、溶接余盛り止
端部の形状をなめらかにして疲労強度を向上する方法が
開示されている。上述した従来技術はいずれも、通常の
隅肉溶接工程以外の作業を伴い、溶接作業能率を低下さ
せると共に、作業品質が安定的に確保されているかどう
かを確認することが難しく、信頼性の点で問題があっ
た。
【0004】本発明は上述したような従来技術の問題点
に鑑みてなされたものであって、その目的は、溶接作業
の能率低下をおこすことなく、信頼性の高い疲労強度を
向上させた鋼部材の接合構造及び鋼部材の接合方法を提
供するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため本発明の鋼部材の接合構造は、ウェブとフランジの
交差部を有するH鋼やI鋼などの鋼部材同士を合わせ、
前記フランジ同士の溶接のために前記ウェブの上端や下
端にスカラップを設けた鋼部材の接合構造において、合
わされたウェブ同士に添接板を跨がせて高力ボルト摩擦
接合によるウェブ同士の接合と、溶接接合によるフラン
ジ同士の接合を併用した構造とし、前記添接板の一部が
スカラップの全部あるいは一部を覆うように配置される
ようになっている。本発明のもう一つの鋼部材の接合構
造は、ウェブとフランジの交差部を有する鋼部材同士を
合わせ、前記フランジ同士の溶接のために前記ウェブの
上端や下端にスカラップを設けた鋼部材の接合構造にお
いて、 合わされたウェブ同士に添接板を跨がせて高力
ボルト摩擦接合によるウェブ同士の接合と、溶接接合に
よるフランジ同士の接合を併用した構造とし、前記添接
板にスカラップを覆わないように切り欠きを設けたこと
を特徴とする鋼部材の接合構造である。前記において
「合わせる」とは、向かい合わせる、合わせる,重ね合
わせる等の広い意味で使用している。また、「ウェブの
上端や下端にスカラップを設けた」構成とは、上端と下
端の両側に設けた場合、左端と右端の両側に設けた場
合、いずれかの一方に設けた場合を含む意味である。
【0006】また、合わされたウェブ同士に複数の添接
板を跨がせて高力ボルト摩擦接合によるウェブ同士の接
合と、溶接接合によるフランジ同士の接合を併用した構
造とし、前記複数の添接板のうちの前記フランジに最も
近接した添接板がスカラップの全部あるいは一部を覆う
ように配置されてなるものもよい。
【0007】また、フランジに最も近接した添接板が、
摩擦係数をあげるための機械的凸凹をウェブ接触面側に
形成してなるものもよい。
【0008】また、フランジに最も近接した添接板の断
面形状をL字型または、チャンネル型としたものもよ
い。また、フランジに最も近接した添接板に、あらかじ
めスカラップとほぼ同一形状の切り欠きを設け配置して
も良い(必ずしも前記添接板が、スカラップの一部を覆
わなくとも良い)。また、ウエブ同士が溶接接合された
構造において、さらに添接板を配置し、高力ボルト摩擦
接合を部分的に併用しても良い。
【0009】本発明の鋼部材の接合方法は、ウェブとフ
ランジの交差部を有するH鋼やI鋼などの鋼部材同士を
合わせ、前記フランジ同士の溶接のために前記ウェブの
上端や下端にスカラップを設けた鋼部材の接合方法にお
いて、合わされたウェブ同士に主力添接板を跨がせて高
力ボルト摩擦接合によるウェブ同士の接合を行い、次に
フランジ同士の溶接接合を行い、次にスカラップの全部
あるは一部を覆うように前記ウエブ同士にフランジに最
も近接した下添接板を跨がせて高力ボルト摩擦接合を行
なうようになっている。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
しながら説明する。 <実施の形態1>図1は本発明の実施の形態1示す斜視
図、図2は同じ実施の形態1の疲労強度の測定結果を示
す従来技術との比較グラフである。ウェブ1と下フラン
ジ2の交差部を有するI鋼からなる鋼部材3,4の長手
方向端面が向かい合わされ、下フランジ2、2の各端面
2a,2a同士の溶接のためにウェブ1,1の端部下端
にスカラップ5を設け、相対するウェブ1,1の中間部
の表側、裏側に上部添接板6,7を跨がせて、多数本の
ハイテンボルト8で、高力ボルト摩擦接合によるウェブ
1,1同士の接合を行なう。次に下フランジ2、2の端
面2a,2a同士の溶接接合(フランジ突き合わせ溶接
接合部9)を行う。事前にI形断面鋼部材を製作する際
に、スカラップ5の下端部のまわし溶接部13を介して
ウエブ1の下端を下フランジ2との接合部の両側に隅肉
溶接部12が施されている。次にスカラップ5の大部分
を覆うように、相対するウエブ1,1同士にフランジに
最も近接した添接板10,11を跨がせ、その両側面を
挟んで多数本のハイテンボルト8による高力ボルト摩擦
接合を行なって、鋼部材3,4を接合している。フラン
ジに最も近接した添接板10,11がスカラップの大部
分を覆うようにして高力ボルト摩擦接合することによ
り、スカラップまわし溶接部止端部19の応力集中を緩
和し、疲労強度の低下を防止することを可能としてい
る。その強度の測定結果は、スカラップまわし溶接部1
9の疲労強度等級は JSSC疲労設計指針におけるG
等級(200万回疲労強度 50MPa)であるが、本
実施形態1のように、フランジに最も近接した添接板1
0,11によりスカラップ5を覆う構造とすることによ
り、図2に示すごとく安定的にF等級(200万回疲労
強度 65MPa)以上の疲労強度への向上を可能とす
る顕著な効果を得ている。そのため、フランジ現場溶接
を行なう鋼桁設計において、設計上の許容応力をより大
きくとることが可能となり、経済的な設計につながる。
【0011】<実施の形態2>図3は本発明実施形態2
のフランジに最も近接した添接板を示す部分拡大斜視図
である。この実施形態2ではフランジに最も近接した添
接板14のウェブ接触面側に機械的な凸凹15を設けた
構成となっている。このように機械的な凸凹15を設け
たので、摩擦係数を上昇させ、狭い面積でも効率的な高
力ボルト摩擦接合が可能となるため、狭隘な部分に対し
ても適用が可能となる。
【0012】<実施の形態3>図4は本発明の実施形態
3を示す斜視図である。この実施形態3では、フランジ
に最も近接した添接板16、17を断面L字型にして、
垂直部の下端にフランジ20を設けたものである。前記
添接板はチャンネル型としても良い。このような構成と
することにより、本来ウェブ同士を接合する添接板の機
能に加えて、接合部の断面積、断面2次モーメントを増
大させることが可能となるため、接合部に発生する応力
をより低減し、それに伴い応力集中も緩和されるため、
疲労強度がより向上する。
【0013】<実施の形態4>前記の実施形態では複数
セットの添接板を用いているが、1セットの添接板を用
いて同様の効果を得ることも出来る。その1つは、まず
ウエブ1同士を仮止めした後、上下のフランジ2同士の
溶接を行い、しかる後にスカラップの一部または全部を
覆うような添接板20,21をウエブ1同士に跨がせボ
ルト接合する方法により、実現出来る接合構造である。
この場合、ウエブ同士の仮止め工程が必要となるが、図
8に示すように添接板にスカラップを覆わないように切
り欠きを設けたものを利用することにより、工程を増や
すことなく所期の効果を実現することが可能となる。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の鋼部材の
接合構造は、フランジに最も近接した添接板の一部が、
スカラップの全部あるいは一部を覆うようにして高力ボ
ルト摩擦接合することにより、スカラップまわし溶接部
止端部の応力集中を緩和し、疲労強度の低下を防止する
ことを可能としている。また、フランジに最も近接した
添接板のウェブ接触面側に機械的な凸凹を設けたもの
は、摩擦係数を上昇させ、狭い面積でも効率的な高力ボ
ルト摩擦接合が可能となるため、狭隘な部分に対しても
適用が可能となる。
【0015】また、フランジに最も近接した添接板をL
字型にしたことにより本来ウェブ同士を接合する添接板
の機能に加えて、接合部の断面積、断面2次モーメント
を増大させることが可能となるため、接合部に発生する
応力をより低減し、それに伴い応力集中も緩和されるた
め、疲労強度がより向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1示す斜視図。
【図2】本発明の実施の形態1の疲労強度の測定結果を
示す従来技術との比較グラフ。
【図3】本発明の実施の形態2のフランジに最も近接し
た添接板を示す部分拡大斜視図。
【図4】本発明の実施の形態3を示す斜視図。
【図5】従来技術を示す斜視図。
【図6】フランジに最も近接した添接板にスカラップと
ほぼ同一形状の切り欠きを設けた場合を示す斜視図。
【図7】ウエブ同士を溶接接合した場合に切り欠きのな
いフランジに最も近接した添接板を設けた場合を示す斜
視図。
【図8】本発明の実施形態4を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 ウエブ 2 下フランジ 3 鋼部材 4 鋼部材 5 スカラップ 6 添接板 7 添接板 8 ハイテンボルト 9 フランジ突き合わせ溶接接合部 10 フランジに最も近接した添接板 11 フランジに最も近接した添接板 12 隅肉溶接部 13 まわし溶接部 14 フランジに最も近接した添接板 15 凸凹 16 フランジに最も近接した添接板 17 フランジに最も近接した添接板 18 疲労亀裂 19 まわし溶接部止端部 20 添接番

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウェブとフランジの交差部を有する鋼部
    材同士を合わせ、前記フランジ同士の溶接のために前記
    ウェブの上端や下端にスカラップを設けた鋼部材の接合
    構造において、 合わされたウェブ同士に添接板を跨が
    せて高力ボルト摩擦接合によるウェブ同士の接合と、溶
    接接合によるフランジ同士の接合を併用した構造とし、
    前記添接板の一部がスカラップの全部あるいは一部を覆
    うように配置されてなる鋼部材の接合構造。
  2. 【請求項2】 ウェブとフランジの交差部を有する鋼部
    材同士を合わせ、前記フランジ同士の溶接のために前記
    ウェブの上端や下端にスカラップを設けた鋼部材の接合
    構造において、 合わされたウェブ同士に添接板を跨が
    せて高力ボルト摩擦接合によるウェブ同士の接合と、溶
    接接合によるフランジ同士の接合を併用した構造とし、
    前記添接板にスカラップを覆わないように切り欠きを設
    けたことを特徴とする鋼部材の接合構造。
  3. 【請求項3】 ウェブとフランジの交差部を有するH鋼
    やI鋼などの鋼部材同士を合わせ、前記フランジ同士の
    溶接のために前記ウェブの上端や下端にスカラップを設
    けた鋼部材の接合構造において、 合わされたウェブ同
    士に複数の添接板を跨がせて高力ボルト摩擦接合による
    ウェブ同士の接合と、溶接接合によるフランジ同士の接
    合を併用した構造とし、前記複数の添接板のうちの前記
    フランジに最も近接した添接板がスカラップの全部ある
    いは一部を覆うように配置されてなる鋼部材の接合構
    造。
  4. 【請求項4】 フランジに最も近接した添接板が、摩擦
    係数をあげるための機械的凸凹をウェブ接触面側に形成
    してなることを特徴とする請求項3記載の鋼部材の接合
    構造。
  5. 【請求項5】 フランジに最も近接した添接板の形状を
    L字型またはチャンネル型としたことを特徴とする請求
    項3又は4記載の鋼部材の接合構造。
  6. 【請求項6】 ウェブとフランジの交差部を有するH鋼
    やI鋼などの鋼部材同士を合わせ、前記フランジ同士の
    溶接のために前記ウェブの上端や下端にスカラップを設
    けた鋼部材の接合方法において、 合わされたウェブ同
    士に主添接板を跨がせて高力ボルト摩擦接合によるウェ
    ブ同士の接合を行い、次にフランジ同士の溶接接合を行
    い、次にスカラップの全部あるは一部を覆うように前記
    ウエブ同士にフランジに最も近接した添接板を跨がせて
    高力ボルト摩擦接合を行なうようにしてなる鋼部材の接
    合方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007107185A (ja) * 2005-10-11 2007-04-26 Mitsubishi Heavy Industries Bridge & Steel Structures Engineering Co Ltd 鋼橋の補修・補強構造及び方法
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JP2016087629A (ja) * 2014-10-31 2016-05-23 新日鐵住金株式会社 補剛材の隅肉溶接方法

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