JP2002533598A - 剪断リングを利用した鋼材の接合構造並びにその鋼材の接合工法 - Google Patents
剪断リングを利用した鋼材の接合構造並びにその鋼材の接合工法Info
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Abstract
Description
し、より詳細には、特に建物・橋・機械のような鋼鉄構造物を構築するときに、
ボルトと剪断リングを利用して鋼材の母材と添え板を締結するに際し、実際に剪
断力が作用し得る接合構造を実現することができ、さらには、施工作業性を向上
させ、材料を節減し、接合強度および耐久性を向上させることができるようにし
た剪断リングを利用してなる鋼材の接合構造並びにその鋼材の接合工法に関する
。
どの建築・土木以外の造船・航空および一般機械装置にも利用されており、この
際に鋼板または鋼材ビーム(以下、“鋼材(steel members)”という)間に相互締
結または接合手段として溶接法・ボルト締結法などが利用されている。
ら、ボルトの軸力による摩擦力に頼る摩擦接合方法が殆ど汎用されている。
の場合、鋼材の締結または接合工程の完了後に将来的に初期状態を継続維持する
ことができる限界は長期的なボルトの軸力またはボルトの単純剪断力範囲内で可
能になる。
れるようにするには多数のボルトとナットを締結して鋼材を結合することを要し
、夥しい人力と装備が浪費される問題点があり、また、必要とする締結力を得難
く、工期が遅延されるなどの問題がある。溶接法は溶接の難しさのため現場で適
用し難く、腐食などの問題があることから、ボルトの軸力による摩擦力に頼る摩
擦接合方法が殆ど汎用されている。
の場合、鋼材の締結または接合工程の完了後に将来的に初期状態を継続維持する
ことができる限界は長期的なボルトの軸力またはボルトの単純剪断力範囲内で可
能になる。
れるようにするには多数のボルトとナットを締結して鋼材を結合することを要し
、夥しい人力と装備が浪費される問題点があり、また、必要とする締結力を得難
く、工期が遅延されるなどの問題がある。
とナットの締結時に母材に噛み込む多数の補強片を接合面に挿し込んだり、その
接合面が凹凸面を有するように構成した発明が提案された(摩擦接合法)。しかし
、このような摩擦力の増大のみでは平均1.5倍の結合力しか得ることができない
ため、依然と多数のボルトとナットを用いなければならないという問題があり、
さらに大きい問題はこれにより多数のボルト孔に因る母材の有効断面積の減少に
因り結合強度が制限される外はなく、施工工数が多く所要されるという問題もあ
る。また、特に長時間の動的荷重によりボルトが緩められた場合、他の代案がな
いという問題もあった。
も離れてしまう問題があり、また、その補強片を圧入し得るボルトの締結力を得
難いため、施工上不可能なことと知られている。
出願第98−23239号においては、図1乃至図3に示した通り、締結対象要
素1,2をその締結孔3でボルト6,ナット7およびワッシャー8で締結すると
共に、その締結対象要素1,2に環状溝4を設け、その環状溝4に圧入リング5
を圧入して剪断力が作用するように構成した。
なるが、締結対象要素1,2の一側の環状溝4に圧入リング5の一部を圧入した
後、締結対象要素1,2を接合する過程で締結対象要素1,2の他の一側の環状溝
4に圧入リング5の他の一部を圧入し難いため、実際の施工上で適用することは
殆ど不可能であった。また、圧入リング5の環状胴体5aの側壁面5bを傾け、角
部5cを傾けて圧入した場合、圧入および締結対象要素1,2の接合がより容易に
なるが、傾いた側壁面5bによる分力により一層ボルト6に引張荷重が甚だしく
作用するようになってボルト6の破損を促進するという問題があった。
の負荷条件で実験した結果、温度の変化、静的荷重や振動・地震・動的荷重など
により圧入リング5の剪断発生以前に、図18および図20に示した通り、圧入リン
グ5に比べて面圧強度が弱い締結対象要素1,2が容易に局部的に破裂乃至破損
し、さらには、その局部的な破損および破裂によりボルト6が破損されてしまい
、実際に適用することができないという問題点を発見した。
策を得たものである。
もので、ボルトと剪断リングを利用して鋼材の母材と添え板を締結するに際し、
実際に剪断力が作用し得る接合構造を実現することができ、延いては、施工作業
性を向上させ、材料を節減し、接合強度および耐久性を向上させることができる
ようになる剪断リングを利用した鋼材の接合構造およびその鋼材の接合工法を提
供することにその目的がある。
互いに重ねて締結して接合される少なくとも一つの第一鋼材(母材)と第二鋼材
(添え板)のそれぞれにボルト孔を設け、その添え板と母材のボルト孔を通じて
その添え板と母材がボルトとナットにより締結され、前記母材と添え板が互いに
接触する面のそれぞれに少なくとも1列以上の環状溝を設け、その母材と添え板
の環状溝に挿し込まれる剪断リングにより前記ボルトおよびナットと共に母材と
添え板の滑りを防止するための鋼材の接合構造において;前記ボルトとナットの
締結力に対抗して温度の変化、静的荷重や振動・地震・動的荷重などによる母材
と添え板の変形や変位を前記ボルト孔の側壁部がボルトに接触する直前まで許し
、その以後の変形や変位により剪断リングに剪断力が作用するようにボルト孔の
余裕空間より小さい余裕空間を母材と添え板のいずれ一つの環状溝に設け、前記
変形や変位が生じたときに母材と添え板の接合面から上下に少なくとも一部分に
亘って母材の側壁部と接触する中央側壁面が母材と対応して前記剪断リングの側
壁面に設けたことを特徴とする。
て締結して接合される複数個の母材と添え板のそれぞれにボルト孔を設けるボル
ト孔形成段階と;(2)前記母材と添え板が互いに接触する面のそれぞれに少なく
とも1列以上の環状溝を設け、その添え板の環状溝は剪断リングの一部が圧入さ
れる大きさに形成し、母材の環状溝は余裕空間を有する大きさに形成する環状溝
形成段階と;(3)前記添え板の環状溝に剪断リングの一部を圧入して固定させる
剪断リング一部の固定段階と;(4)母材と添え板を重ねた状態で前記添え板と母
材の接合面を互いに接近させながら添え板と母材を相対的に変位させて環状溝の
余裕空間を有する母材の環状溝に剪断リングの一部を挿し込み、少なくともその
状態を維持させることにより添え板と母材を整列させる剪断リングの他の一部の
挿入段階;(5)前記添え板と母材のボルト孔にボルトを挿し込むボルト挿入段階
;そして、(6)前記母材と添え板のボルト孔に挿し込まれたボルトにナットで締
結することにより母材と添え板の環状溝に剪断リングを完全に挿入・圧入して母
材と添え板をボルト・ナットと剪断リングにより接合するボルト締結段階を含み
構成することを特徴とする。
。
図で示され、図5には図4の接合状態の構造のうち剪断リング部分が拡大断面図
で示され、図6には図4の線6-6の断面図が示されている。
ある母材110と添え板120の接合構造は、図1における通り、複数個の母材110と
添え板120のそれぞれにボルト孔111,121が設けられ、その添え板120と母材110
が互いに重ねられた後、ボルト孔111,121を通じてその添え板120と母材110がボ
ルト30とナット31により締結されることにより成る。
の環状溝112,122が設けられ、前記ボルト30およびナット31と共に母材110と添
え板120の滑りを防止するようにその母材110と添え板120の環状溝112,122に剪
断リング10が挿し込まれる。
裕空間d1より小さい余裕空間d2が母材110の環状溝112に設けられる。
果を奏するようになる。 即ち、温度の変化、静的荷重や振動・地震・動的荷重などが作用する場合、剪断
リング10に直接作用するようになると、特に温度の変化による収縮や膨張力は鉄
の線膨張係数(1.2x10ー 51/℃)により発生するため、これに耐えられなく、図
18に示した通り、面圧強度が弱い母材110がW部分で局部的に破裂乃至破損されて
接合面間に突出するようになり、これによりボルト6が破損されてしまうように
なる。しかし、本発明により余裕空間d2が母材110の環状溝112に設けられるこ
とにより温度の変化による収縮や膨張力などによる変形や変位を吸収することが
できるようになり、その余裕空間d2より変形や変位が増大しようとする力に対
抗してのみ剪断リング10に剪断力が作用するようになって変形初期のような大き
な力が作用しないようになる。これにより図18におけるような変形力が作用して
も、図19に示した通り、本発明により余裕空間d2が環状溝112に設けられた場合
、剪断リング10および母材110のボルト孔111,121は円形をそのまま維持して、従
来とは異に安全状態を維持することができるようになる。これにより圧入リング
でない剪断リング10の採用が実現できるようになる。
の構造に対し図20と図21に示したように現れる。
ことができないため、母材110の膨張乃至収縮長さ位母材110が坐屈する現象を見
せている。
坐屈が吸収されて防止されたり、最少化される効果がある。
空間d2が設けられることにより、母材110の破損や坐屈に対する強度を大いに増
大させることができ、また、構造物の変形量や予測される坐屈程度に応じてその
余裕空間d2を調節することにより、接合部の流動性を確保して大きな変形力を
吸収することができる長点がある。
の余裕空間d2をボルト孔111,121の余裕空間d1より小さく設定することにより
、側方向の荷重が剪断リング10に掛かり、ボルト30には全く作用しないようにす
るのがより望ましい。この場合、側方向の荷重が一次的には前記ボルト30とナッ
ト31の締結力が対抗して作用するようになるが、その締結力による抵抗力より大
きくなるため、剪断リング10に剪断力を加える場合、二次的に、図11および図12
に示した通り、前記ボルト孔111,121の側壁部がボルト30には接触しないように
なって剪断力がボルト30に作用しないようになる。これにより複合応力がボルト
30に作用しないようになって、従来の摩擦接合法に比べて大いにボルト数を減少
させることができるようになり、母材110乃至添え板120の有効断面積を大いに増
大させることができるようになって、厚さ乃至幅を減少させることができるため
、材料を大いに節減することができるようになる。
間d1を増大させるのが可能であり、剪断リング10による十分な接合強度を得る
ことができるので、厚さがより厚い母材110と添え板120の鋼材を採用するのが可
能になる。
変形や変位が生じて力が剪断リング10に加えられたときに、なるべく純粋な剪断
力が剪断リング10に作用することができるように、母材110と添え板120の接合面
から上下に少なくとも一部分に亘って母材110の側壁部と接触する中央側壁面15
が、母材110と対応して前記剪断リング10の側壁面に設けられるのが要望される
。
に一致するように形成すると共に、前記添え板120の環状溝112より母材110の環
状溝122の幅をもっと大きく構成することにより、両側に同一に形成する。負荷
の種類と条件によっては一側のみに余裕空間d2を形成するのも可能である。
にその一部が挿入乃至圧入されたとき、離脱を防止するように構成するのが添え
板120と母材110の接合を容易にすることができるので望ましい。このような離脱
を防止するために剪断リング10の一部を添え板120の環状溝122に圧入して固定さ
せることができ、また、剪断リング10の外側側壁面に離脱防止突起16を図5およ
び図9に示したように設けることにより、圧入されたときに一層離脱を防止する
ことができるようになる。また、剪断リング10と添え板120の環状溝122との間に
接着剤を塗布して接着させることにより離脱を防止・固定させることができ、剪
断リング10に磁性処理をして磁化させることにより磁力により離脱を防止するこ
ともできる。このような各構成は重複して採用することもでき、離脱防止力が十
分なときには、図7bおよび図9における通り、リリーフ面17を形成して圧入力
を低減するのが望ましい。
面に螺子Tを形成して螺子締結することにより添え板120の環状溝112からの離脱
を防止することができるのみならず、添え板120の環状溝122に挿し込むことも螺
子運動により容易に成されることができる。 図4〜図8には、本発明の接合構造において、剪断リング10の一部が添え板120
の環状溝112に前記の如き方法で固定された後、図13aおよび図13bにおける通り
、A〜Dの手順で施工がなされる。図13aおよび図13bにおける通り、添え板120を
母材110に接近させながら剪断リング10の他の一部を母材110の環状溝112に挿し
込み易いいろいろな構造が示されている。図5ではチャンフア11が剪断リング10の 上下端の両側角に設けられる。また、図6には円弧面12が中央側壁面15の上部に
形成されたのが部分断面図で示されており、図7bでは傾斜面13が中央側壁面15
の上部に形成されている。このように円弧面12、傾斜面13またはチャンフア11が設 けられることにより、図13aに示されている通り、添え板120と母材110を接合す
るときには、余裕空間d2と共に母材110の環状溝112に容易に掛かるようになり
、挿入が容易に成されるようになるため、剪断リング10の採用が可能になって、
施工性が大いに向上されるようになる。
余裕空間なく剪断リング10が母材110の環状溝112に挿し込まれ、剪断リング10の
上端部両側角に挿入誘導面18が形成された構造であって、温度の変化、振動・地
震・動的荷重などによる母材110と添え板120の変形や変位が殆どない場合に適用
可能である。この場合には剪断リング10の他の一部が母材110の環状溝112に掛か
ることにより挿し込み易いのみならず、ボルト30の締結時にその挿入誘導面18に
より剪断リング10の挿し込みが誘導されるようになって、一層容易に挿入できる
ようになる。これにより施工性が一層大いに向上されることができる。また、そ
の剪断リング10が完全に挿し込まれたときに、挿入誘導面18と接触する接触面を
環状溝112に形成することにより、一層確固に接合できるようになる。
の環状溝112´,122´に剪断リング10が設置されるのも可能であるが(図16参照
)、図17には前記環状溝112,122の少なくとも一つが前記母材110と添え板120の
ボルト孔111,121と同心円に形成する場合、その環状溝112,122とボルト30を同時
に加工することができる同時加工工具20が示されている。その同時加工工具20は
、回転軸23上に設けられた同心のボルト孔加工刃21と溝加工刃22を一体に備え、
このような構成の同時加工工具20により環状溝112,122とボルト30との間の加工
誤差を除去することができるため、一層精密な加工がなされることができ、これ
により精密な施工が可能になる。
あるのが最も望ましい。即ち、図12に示した通り、円形の剪断リング10を採用し
た場合、矢印で示した通り、剪断力が平面内で多様な角度に分散され、剪断リン
グ10の殆ど側壁面の全面積と環状溝112,122の側壁面の殆ど全面積に亘って剪断
力が伝達されるようになって、最も効果的な剪断リング10を構成するようになる
。一方、多角形でも本発明が適用されうる。また、剪断リング10の外周が閉鎖型
に示されて説明しているが、その剪断リング10がいずれの所で断絶された開放型
に形成されても本発明が適用されうる。
理されたステンレス鋼)で形成したり、廉価の一般構造用鋼鉄の場合、酸化を防
止するために熱処理後防錆処理されたものが望ましい。また、剪断リング10は、
母材110と添え板120より強度および硬度が同じであるか、或は高い材質で形成す
るのが望ましく、鋼材より高い強度と硬度を有する合成樹脂も採用可能であろう
。また、施工後に放射能検査、X線検査、超音波検査、磁力検査などの非破壊検
査により剪断リング10の有無とその位置を検査するために剪断リング10が非破壊
検査反応物質を含有して形成されるのが望ましく、規格や品種などの区別と共に
検査することができるようにバーコードのような識別尺を剪断リング10の外周面
に形成することもできる。
け、互いに直径が異なる三つの剪断リング10をそれぞれ挿し込み接合した構造が
示されている。また、図16には前記の通りボルト孔111,121と同心円上の一つの
環状溝112,122に設けられる一つの剪断リング10、ボルト孔111,121と同心円上の
3列の環状溝112,122に設けられる三つの剪断リング10およびボルト孔111,121と
同心円でない位置の環状溝112´,122´に設けられる剪断リング10から構成され
る接合構造の配置図が示されている。このように多様な構造で剪断リング10を設
置して、これに本発明を適用することも可能である。
3bから解る通り、基本的には添え板20の環状溝122に剪断リング10の一部を挿し
込み結合した後、剪断リング10の他の一部を母材110の環状溝112に挿し込みなが
ら母材110の上・下部に添え板120を接近・接触させ、ボルト30を母材110のボル
ト孔111と添え板120のボルト孔121に挿し込みナット31で締結することにより、
剪断リング10を同時に完全に結合させるのである。
個の母材110と添え板120のそれぞれにボルト孔111,121を設け、環状溝形成段階
で前記母材110と添え板120が互いに接触する面のそれぞれに少なくとも1列以上
の環状溝112,122を設ける。この際、その添え板120の環状溝122は、剪断リング1
0の一部が圧入される大きさに形成し、母材110の環状溝112は、余裕空間d2を有
する大きさに形成する。このような余裕空間d2は、余裕空間d1より小さく略0<
d2<1.5mmの範囲で設定するが、この余裕空間d2は建築用ボルト・土木用ボルト
などのボルトの種類またはボルト孔の大きさ・材質、母材110と添え板120の材質
など用いられる資材の規格によって変更可能である。
挿し込まれるように設計された場合には、余裕空間d2を有しない大きさに母材1
10の環状溝112が加工され、前記環状溝112,122が前記母材110と添え板120のボル
ト孔111,121と同心円に設計された場合には、図17におけるような同時加工工具2
0で前記ボルト孔形成段階と環状溝形成段階が同時に実施できるようになる。ま
た、多数のボルト孔111,121や環状溝112,122を加工するために多軸の工具を有す
る多軸ドリルマシーンにより同時に加工することができる。
22に剪断リング10の一部を圧入して固定させる。図8における通り、螺子が形成
されたときには圧入する代わりに剪断リング10を回転させて固定させる。このよ
うに剪断リング10が固定された添え板120を剪断リングの他の一部の挿入段階で
、図13aに示した通り、母材110の接合面に接近させながら添え板120を母材110に
対し変位させ、余裕空間d2を有する母材110の環状溝112に剪断リング10が掛か
ったときに、その剪断リング10の一部が挿し込まれるようになり、添え板120と
母材110の整列が成されるようになる。この際、少なくともその挿し込まれた状
態を維持させながら、添え板120と母材110のボルト孔111,121にボルト30を挿し
込むボルト挿入段階を実施する。
一部の固定段階が便利に成され、図13bにおける通り、挿入誘導面18が形成され
たときには前記剪断リングの他の一部の挿入段階およびボルト締結段階が一層容
易に成されるようになる。
ト31で締結することにより、母材110と添え板120の環状溝112,122に剪断リング1
0が完全に挿入・圧入されるようになり、これによって母材110と添え板120がボ
ルト30・ナット31と剪断リング10により接合されるようになることにより、施工
が完了することになる。
裕空間d2が剪断リング10の内周壁と外周壁で同一になるように、添え板120と母
材110のいずれ一つを側方向に変位させて、前記母材110と添え板120のボルト孔1
11,121を精密に整列させるボルト孔整列段階を追加に含むことができる。そのボ
ルト孔整列段階は、ボルト締結段階でナット31を添え板120と母材110との間に自
重による滑りがない程度にナットを締結した状態で実施することもできるが、整
列された後に完全に締結するのが望ましい。
き、この場合には剪断リング10は母材110の環状溝112に固定されるようになる。
を接合することにより、剪断リング10を添え板120に設置した状態でも母材110と
の位置設定が容易になって、施工性が大いに向上されるようになる。
。
、剪断リング10の外径を60mmにし、内径は40mmにし、添え板120の環状溝122の外
径と内径は同一の寸法にし、母材110の環状溝112の外径を60.5mm、内径は39.5mm
にし、余裕空間d2を0.5mmにした。一方、ボルト孔111,121の余裕空間d1は0.5m
m以上にした。
合構造は約7.5tonで初期滑りが発生したが、本発明による剪断接合構造は約38.5
tonで初期滑りが発生した。これにより本発明が従来のものより約5倍以上強い
ことが分かった。
本発明による接合構造の場合、摩擦係数が平均4.28であって、本発明が従来のも
のに比べて6.5倍以上摩擦係数が増大した。また、降伏試験(抵抗力)の結果は
本発明が従来のものに比べて6倍以上剪断抵抗力が増大した。
想摩擦力が240tonであるが、本発明の接合構造の場合には剪断リング8個と高張
力ボルト8個を用いて予想剪断抵抗力が308tonになるため、摩擦接合構造に比べ
て68tonの剪断抵抗力が増大するのみならず、ボルト一つ当たり平均6.3倍の接合
力(結合力)が増大して最高6.3分の1までボルト締結量の減少が可能になり、
これによって有効断面積を同一に維持すると、母材110と添え板120の材料を大い
に節減することができるようになる。
明により設置される剪断リングにより、そのような危険要素を最少化することが
できるようになる。
おいて、同一の条件下に既存の摩擦接合法の場合、図20に示した通り、坐屈量D
が発生するようになるが、本発明の接合構造では余裕空間d2により吸収されて
坐屈が生じなく円形に戻った。これにより本発明の接合構造が坐屈力を吸収する
適用能力を有するのが分かる。
構造並びにその鋼材の接合工法によれば、剪断リング10の設置を実現して荷重・
地震、甚だしい温度変化などによる鋼材の収縮・膨張・坐屈などの変形を防止す
ることができ、接合構造を非常に安定に維持することができ、母材110と添え板
120の接合位置を容易に調節できるのみならず、その位置で安定に維持できるよ
うになる。
の増大、ボルトの減少、ボルト締結作業の減少、有効断面積の増大に因る構造物
強度の増大乃至材料の節減などの効果に因り施工作業の時間・人員・費用および
材料などを節減できるのみならず、高価の建設装備の使用期日を短縮しながら短
期日内に簡便・容易・安全・精密に施工することができ、強い締結力を得られる
利点があり、耐久性が強く、維持補修が容易になるなどの利点がある非常に優れ
たものである。
結対象要素に圧入する過程を説明するための部分拡大断面図である。
面図である。
る。
ある。
ある。
である。
分拡大断面図である。
部省略平面図である。
ある。
である。
Claims (7)
- 【請求項1】 互いに重ねられて締結されて接合される少なくとも一つの第一鋼材(母材)と
第二鋼材(添え板)のそれぞれにボルト孔が形成され、その添え板と母材のボル
ト孔を通じてその添え板と母材がボルトとナットにより締結され、前記母材と添
え板が互いに接触する面のそれぞれに少なくとも列以上の環状溝が形成され、そ
の母材と添え板の環状溝に挿し込まれる剪断リングによりボルトおよびナットと
共に母材と添え板の滑りを防止するための鋼材の接合構造において、 前記ボルトとナットの締結力に対抗して温度の変化、静的荷重や振動・地震・
動的荷重などによる母材と添え板の変形や変位を前記ボルト孔の側壁部がボルト
に接触する直前まで許し、その以後の変形や変位により剪断リングに剪断力が作
用するようにボルト孔の余裕空間より小さい余裕空間を母材と添え板のいずれ一
つの環状溝に設け、前記変形や変位を生じたときに母材と添え板の接合面から上
下に少なくとも一部分に亘って母材の側壁部と接触する中央側壁面を母材と対応
して前記剪断リングの側壁面に設けたことを特徴とする剪断リングを利用した鋼
材の接合構造。 - 【請求項2】 前記余裕空間は、前記添え板の環状溝より母材の環状溝の幅をもっと大きく形
成して設け、前記剪断リングの離脱を防止するようにその剪断リングの一部の添
え板の環状溝への圧入、剪断リングの外側側壁面への離脱防止突起の形成、剪断
リングと添え板の環状溝との間の接着剤による付着、剪断リングの磁性処理およ
び添え板の環状溝および剪断リングの一側壁面への螺子形成のうち少なくともい
ずれ一つを含み構成されたことを特徴とする請求項1記載の剪断リングを利用し
た鋼材の接合構造。 - 【請求項3】 前記母材と添え板を重ねた状態で前記添え板と母材を接近させながら相対的に
変位させたときに母材の環状溝に掛かって添え板に圧入させた剪断リングの他の
一部が容易にその環状溝に挿し込まれるように円弧面、傾斜面およびチャンフアの うち少なくともいずれ一つが形成されることを特徴とする請求項1記載の剪断リ
ングを利用した鋼材の接合構造。 - 【請求項4】 前記環状溝の少なくともいずれ一つが前記母材と添え板のボルト孔と同心円に
形成され、この場合、同心のボルト加工刃と溝加工刃が備えられた同時加工工具
によりそのボルト孔とその同心円である環状溝が同時に加工されて形成され; 前記環状溝および剪断リングの外周が多角形と円形のうちいずれ一つであり、
また、前記剪断リングはその外周が開放型と閉鎖型のうちいずれ一つであり; 剪断リングの剪断力に因り既存の摩擦接合法の場合に要求される締結ボルトの
数を減少させることにより有効断面積を大きくすることができ、これにより前記
ボルト孔の余裕空間を増大させることと、前記母材と添え板の鋼材の厚さを増大
させることが可能になり;また、 前記剪断リングが防錆処理され、非破壊検査反応物質を含有して形成されるこ
とを特徴とする請求項1記載の剪断リングを利用した鋼材の接合構造。 - 【請求項5】 互いに重ねられて締結されて接合される複数個の母材と添え板のそれぞれにボ
ルト孔が設けられ、その添え板と母材のボルト孔を通じてその添え板と母材がボ
ルトとナットにより締結され、前記母材と添え板が互いに接触する面のそれぞれ
に少なくとも1列以上の環状溝が設けられ、その母材と添え板の環状溝に挿し込
まれる剪断リングにより前記ボルトおよびナットと共に母材と添え板の滑りを防
止するための鋼材の接合構造において; 温度の変化、静的荷重や振動・地震・動的荷重などによる母材と添え板の変形
や変位が殆どない場合、殆ど余裕空間なく剪断リングの母材の環状溝への挿し込
みを誘導するように剪断リングの上端部両側角に挿入誘導面が形成されたことを
特徴とする剪断リングを利用した鋼材の接合構造。 - 【請求項6】 (1)互いに重ねられて締結されて接合される複数個の母材と添え板のそれぞれ
にボルト孔を設けるボルト孔形成段階と; (2)前記母材と添え板が互いに接触する面のそれぞれに少なくとも1列以上の
環状溝を設け、その添え板の環状溝は剪断リングの一部が圧入される大きさに形
成し、母材の環状溝は余裕空間を有する大きさに形成する環状溝形成段階と; (3)前記添え板の環状溝に剪断リングの一部を圧入して固定させる剪断リング
一部の固定段階と; (4)母材と添え板を重ねた状態で前記添え板と母材の接合面を互いに接近させ
ながら添え板と母材を相対的に変位させて環状溝の余裕空間を有する母材の環状
溝に剪断リングの一部を挿し込み、少なくともその状態を維持させることにより
、添え板と母材を整列させる剪断リングの他の一部の挿入段階; (5)前記添え板と母材のボルト孔にボルトを挿し込むボルト挿入段階と;また
、 (6)前記母材と添え板のボルト孔に挿し込まれたボルトにナットで締結するこ
とにより、母材と添え板の環状溝に剪断リングを完全に挿入・圧入して母材と添
え板をボルト・ナットと剪断リングにより接合するボルト締結段階を含み構成さ
れることを特徴とする剪断リングを利用した鋼材の接合工法。 - 【請求項7】 前記余裕空間が剪断リングの内周壁と外周壁で同一になるように添え板と母材
のいずれ一つを側方向に変位させることにより、前記剪断リングの他の一部の挿
入段階と前記ボルト挿入段階との間に前記母材と添え板のボルト孔を精密に整列
させるボルト孔整列段階を追加に含み; 前記剪断リングの一部固定段階、剪断リングの他の一部の挿入段階およびボル
ト締結段階(段階3、4および6)で母材の環状溝に掛かって添え板に圧入させた剪断
リングの他の一部が容易にその環状溝に挿し込まれるように円弧面、傾斜面、リ
リーフ面およびチャンフアのうち少なくともいずれ一つが剪断リングの中央側壁面 以外の両端部近所に形成され; 前記剪断リングの他の一部の挿入段階と、ボルト締結段階(段階4および6)で前
記温度の変化、静的荷重や振動・地震・動的荷重などによる母材と添え板の変形
や変位が殆どない場合、殆ど余裕空間なく剪断リングの上端部両側角に形成され
た挿入誘導面により剪断リングの母材の環状溝への挿入および圧入を誘導し; 前記環状溝が円形でボルト孔の周囲にその同心上に設けられ、そのボルト孔と
環状溝が同心のボルト孔加工刃と溝加工刃が備えられた同時加工工具により同時
に形成され;また、 剪断リングの剪断力に因る添え板と母材の結合力に対応して締結されるボルト
の数を減少させることにより、有効断面積を大きくすることができ、これにより
前記ボルト孔の余裕空間を増大させることと、前記母材と添え板の鋼材の厚さを
増大させることが可能になることを特徴とする請求項6記載の剪断リングを利用
した鋼材の接合工法。
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