JP2013159970A - Unequal thickness steel pipe and structure employing unequal thickness steel pipe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、土木構造体や建築構造体の躯体として用いられる不等厚鋼管及び不等厚鋼管を用いた構造体に関するものである。 The present invention relates to an unequal thickness steel pipe used as a structural body of a civil engineering structure or a building structure, and a structure using the unequal thickness steel pipe.
従来より、土木構造体や建築構造体の躯体としては、鋼管柱、鋼管杭、鋼管矢板、鋼管主桁等のように鋼管が頻繁に用いられている。この鋼管としては、管軸方向や管周方向に向けて外径、内径、肉厚が等しいものを用いるのが一般である。 Conventionally, steel pipes such as steel pipe columns, steel pipe piles, steel pipe sheet piles, and steel pipe main girders have been frequently used as the structures of civil engineering structures and building structures. As this steel pipe, those having the same outer diameter, inner diameter, and wall thickness are generally used in the pipe axis direction and the pipe circumferential direction.
また、これ以外の鋼管としては、管軸方向の一方から他方に向けて外径が連続的に減少するように形成されたテーパー鋼管が知られている(例えば、特許文献1参照。)。このテーパー鋼管は、旗竿や照明灯用支柱等として好適に用いられている。 As other steel pipes, a tapered steel pipe formed so that the outer diameter continuously decreases from one to the other in the pipe axis direction is known (for example, see Patent Document 1). This tapered steel pipe is suitably used as a flag pole, an illumination lamp support, or the like.
ところで、上述のように、一般的な鋼管は、管周方向に向けて肉厚が等しくなるように形成されているため、あらゆる方向からの曲げモーメントに対して同程度の耐荷力を発揮できる。しかし、この鋼管の設置箇所によっては、曲げモーメントが大きく作用する方向が決まっており、管周方向の一部に対してその曲げモーメントにより発生する曲げ応力度が管周方向の他の部位より大きい場合がある。この場合、従来の鋼管の構造では、その曲げ応力度が大きく発生する特定の部位において曲げモーメントに対して十分な耐力が発揮できるように、管周方向の全範囲に亘り等しく肉厚を増大させた鋼管を用いざるを得ず、コストダウンを図る観点からは更なる検討の余地があるものとなっていた。 By the way, as mentioned above, since the general steel pipe is formed so that thickness may become equal toward the pipe circumferential direction, it can exhibit the load resistance equivalent to the bending moment from all directions. However, depending on the installation location of this steel pipe, the direction in which the bending moment acts largely is determined, and the bending stress generated by the bending moment with respect to a part of the pipe circumferential direction is greater than other parts in the pipe circumferential direction. There is a case. In this case, in the conventional steel pipe structure, the wall thickness is increased equally over the entire range in the pipe circumferential direction so that sufficient strength against bending moment can be exerted at a specific part where the bending stress degree is large. From the viewpoint of cost reduction, there was room for further study.
また、同様の問題は、護岸、防波堤等として用いられる鋼管矢板壁の鋼管本体について、上述の一般的な鋼管を用いる場合にも生じていた。即ち、この場合、鋼管本体の水域側に最も突き出た部位において特に腐食が促進されることが知られている。このような腐食が生じてしまうと耐荷力が失われ、座屈が発生してしまう恐れがある。このため、一般には、その鋼管本体の最も突き出た部位で十分な防食性能が得られるように防食処理をする必要があり、コストアップを招く原因となっていた。 Moreover, the same problem has arisen also when using the above-mentioned general steel pipe about the steel pipe main body of the steel pipe sheet pile wall used as a seawall, a breakwater, etc. That is, in this case, it is known that corrosion is particularly promoted at the portion of the steel pipe main body that protrudes most toward the water area. If such corrosion occurs, the load bearing capacity is lost, and buckling may occur. For this reason, in general, it is necessary to perform an anticorrosion treatment so that a sufficient anticorrosion performance is obtained at the most protruding portion of the steel pipe main body, which causes a cost increase.
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、曲げモーメントが大きく作用する方向が決まっていたり、腐食の促進される部位が決まっていたりするような特定の構造体の躯体として用いられる鋼管について、合理的に設計することができ、ひいてはコストダウンを図ることを可能とする不等厚鋼管及び不等厚鋼管を用いた構造体を提供することにある。 Therefore, the present invention has been devised in view of the above-mentioned problems, and the purpose of the present invention is to determine the direction in which the bending moment acts greatly, or to determine the site where corrosion is promoted. For steel pipes that are used as the housing of a specific structure, we provide an unequal-thickness steel pipe and a structure using an unequal-thickness steel pipe that can be rationally designed and that can reduce costs. There is to do.
本発明者は、上述した課題を解決するために、鋭意検討の末、下記の不等厚鋼管及び不等厚鋼管を用いた構造体を発明した。 In order to solve the above-described problems, the present inventors have invented a structure using the following unequal thickness steel pipe and the unequal thickness steel pipe after intensive studies.
第1発明に係る不等厚鋼管を用いた構造体は、躯体として設置された鋼管を有する構造体において、前記鋼管は、管周方向の一部に設けられた薄肉断面部と、前記薄肉断面部に対して管周方向の異なる部位に設けられ、前記薄肉断面部より肉厚が厚く形成された厚肉断面部とを備えた不等厚鋼管からなり、当該鋼管の設置箇所に応じて予め定められた部位に前記厚肉断面部が位置するように設置されていることを特徴とする。 The structure using the unequal thickness steel pipe according to the first invention is a structure having a steel pipe installed as a casing, wherein the steel pipe has a thin cross section provided in a part of the pipe circumferential direction, and the thin cross section. A non-uniform thickness steel pipe provided with a thick cross section formed thicker than the thin cross section, provided in different parts in the pipe circumferential direction with respect to the part, and according to the installation location of the steel pipe in advance It is installed so that the said thick cross section may be located in the defined site | part.
第2発明に係る不等厚鋼管を用いた構造体は、第1発明において、前記鋼管は、管周方向の一部に対して発生する曲げ応力度が管周方向の他の部位より大きい躯体として用いられ、前記曲げ応力度が他の部位より大きく発生する部分に前記厚肉断面部が位置するように設置されていることを特徴とする。 A structure using an unequal thickness steel pipe according to a second aspect of the present invention is the structure according to the first aspect, wherein the steel pipe has a larger bending stress degree with respect to a part in the pipe circumferential direction than in other parts in the pipe circumferential direction. And the thick-walled cross-sectional portion is located in a portion where the degree of bending stress is greater than that of other portions.
第3発明に係る不等厚鋼管を用いた構造体は、第1発明において、前記鋼管は、水域と土との境界部に打設された鋼管矢板壁が有する鋼管本体として用いられ、前記鋼管本体の水域側に最も突き出た部位に前記厚肉断面部が位置するように設置されていることを特徴とする。 A structure using an unequal thickness steel pipe according to a third aspect of the present invention is the structure according to the first aspect, wherein the steel pipe is used as a steel pipe main body having a steel pipe sheet pile wall placed at a boundary between a water area and soil. It is installed so that the said thick cross section may be located in the site | part most protruded to the water area side of the main body.
第4発明に係る不等厚鋼管を用いた構造体は、第1発明〜第3発明の何れかにおいて、前記鋼管は、前記薄肉断面部及び前記厚肉断面部を有するテーパー鋼板又は差厚鋼板を含む少なくとも1枚以上の鋼板が曲げ加工され、その曲げ加工された前記鋼板が周端部を突き合わせて円筒状に配置され、突き合わされた前記鋼板の周端部が接合されて構成されることを特徴とする。 A structure using an unequal thickness steel pipe according to a fourth aspect of the present invention is the structure according to any one of the first to third aspects, wherein the steel pipe is a tapered steel sheet or a differential thickness steel sheet having the thin section and the thick section. At least one steel plate including a bend, the bent steel plate is arranged in a cylindrical shape by abutting the circumferential end portion, and the circumferential end portion of the abutted steel plate is joined and configured. It is characterized by.
第5発明に係る不等厚鋼管を用いた構造体は、第1発明〜第4発明の何れかにおいて、前記厚肉断面部は、管周方向の半周部分毎にその中央部を含む範囲に設けられ、前記薄肉断面部は、前記半周部分毎に設けられた厚肉断面部間に設けられていることを特徴とする。 A structure using an unequal thickness steel pipe according to a fifth aspect of the present invention is the structure according to any one of the first to fourth aspects, wherein the thick-walled cross section includes a central portion for each half-circumferential portion in the pipe circumferential direction. The thin-walled cross-sectional portion is provided between the thick-walled cross-sectional portions provided for each of the half-circumferential portions.
第6発明に係る不等厚鋼管を用いた構造体は、第1発明〜第4発明の何れかにおいて、前記厚肉断面部は、管周方向の1/4周部分毎にその中央部を含む範囲に設けられ、前記薄肉断面部は、前記1/4周部分毎に設けられた厚肉断面部間に設けられていることを特徴とする。 A structure using an unequal thickness steel pipe according to a sixth aspect of the present invention is the structure according to any one of the first aspect to the fourth aspect, wherein the thick-walled cross-section has a central portion for every ¼ circumferential portion in the pipe circumferential direction. The thin-walled cross-sectional portion is provided between the thick-walled cross-sectional portions provided for each of the ¼ circumferential portions.
第7発明に係る不等厚鋼管を用いた構造体は、第1発明〜第6発明の何れかにおいて、前記厚肉断面部は、管周方向の半周部分の中央部を含む範囲にのみ設けられ、前記薄肉断面部は、前記厚肉断面部以外の管周方向の部分に設けられていることを特徴とする。 A structure using an unequal thickness steel pipe according to a seventh aspect of the present invention is the structure according to any one of the first to sixth aspects, wherein the thick section is provided only in a range including a central portion of a half-circumferential portion in the pipe circumferential direction. The thin-walled cross-sectional portion is provided in a portion in the pipe circumferential direction other than the thick-walled cross-sectional portion.
第8発明に係る不等厚鋼管を用いた構造体は、第1発明〜第7発明の何れかにおいて、前記不等厚鋼管は、その内部に経時硬化性充填材が充填されていることを特徴とする。 The structure using the unequal thickness steel pipe according to the eighth invention is any one of the first invention to the seventh invention, wherein the unequal thickness steel pipe is filled with a time-hardening filler. Features.
第9発明に係る不等厚鋼管を用いた構造体は、第4発明〜第8発明の何れかにおいて、前記不等厚鋼管は、前記突き合わされた鋼板の周端部が溶接により接合されていることを特徴とする。 The structure using the unequal thickness steel pipe according to the ninth invention is the structure according to any one of the fourth to eighth inventions, wherein the unequal thickness steel pipe is joined by welding the peripheral ends of the abutted steel sheets. It is characterized by being.
第10発明に係る不等厚鋼管は、管周方向の一部に設けられた薄肉断面部と、前記薄肉断面部に対して管周方向の異なる部位に設けられ、前記薄肉断面部より肉厚が厚く形成された厚肉断面部とを備えることを特徴とする。 An unequal thickness steel pipe according to a tenth aspect of the present invention is a thin-walled cross-section portion provided in a part of the pipe-circumferential direction, and is provided in a portion different in the pipe-circumferential direction with respect to the thin-wall cross-section portion. And a thick cross section formed thick.
第11発明に係る不等厚鋼管は、第10発明において、前記薄肉断面部及び前記厚肉断面部を有するテーパー鋼板又は差厚鋼板を含む少なくとも1枚以上の鋼板が曲げ加工され、その曲げ加工された前記鋼板が周端部を突き合わせて円筒状に配置され、突き合わされた前記鋼板の周端部が接合されて構成されることを特徴とする。 An unequal thickness steel pipe according to an eleventh aspect of the invention is the tenth aspect of the invention, wherein at least one or more steel plates including a tapered steel plate or a differential thickness steel plate having the thin section and the thick section are bent, and the bending process is performed. The formed steel plate is arranged in a cylindrical shape by abutting the peripheral end portions, and the peripheral end portions of the abutted steel plates are joined to each other.
第12発明に係る不等厚鋼管は、第10発明又は第11発明において、前記厚肉断面部は、管周方向の半周部分毎にその中央部を含む範囲に設けられ、前記薄肉断面部は、前記半周部分毎に設けられた厚肉断面部間に設けられていることを特徴とする。 The unequal thickness steel pipe according to a twelfth aspect of the invention is the tenth aspect of the invention or the eleventh aspect of the invention, wherein the thick cross section is provided in a range including a central portion for each half circumference portion in the pipe circumferential direction, Further, it is provided between the thick-walled cross-sectional portions provided for each of the half-circumferential portions.
第13発明に係る不等厚鋼管は、第10発明又は第11発明において、前記厚肉断面部は、管周方向の1/4周部分毎にその中央部を含む範囲に設けられ、前記薄肉断面部は、前記1/4周部分毎に設けられた厚肉断面部間に設けられていることを特徴とする。 The unequal thickness steel pipe according to a thirteenth aspect of the invention is the tenth aspect of the invention or the eleventh aspect of the invention, wherein the thick section is provided in a range including the central portion for every ¼ circumferential portion in the pipe circumferential direction. A cross-sectional part is provided between the thick cross-sectional parts provided for every said 1/4 circumference part, It is characterized by the above-mentioned.
第14発明に係る不等厚鋼管は、第10発明又は第11発明において、前記厚肉断面部は、管周方向の半周部分の中央部を含む範囲にのみ設けられ、前記薄肉断面部は、前記厚肉断面部以外の管周方向の部分に設けられていることを特徴とする。 The unequal thickness steel pipe according to the fourteenth aspect of the invention is the tenth aspect of the invention or the eleventh aspect of the invention, wherein the thick cross section is provided only in a range including the central part of the semicircular portion in the pipe circumferential direction, It is provided in a portion in the pipe circumferential direction other than the thick cross section.
第15発明に係る不等厚鋼管は、第11発明〜第14発明の何れかにおいて、前記突き合わされた鋼板の周端部が溶接により接合されていることを特徴とする。 The unequal thickness steel pipe according to a fifteenth aspect of the present invention is characterized in that, in any of the eleventh to fourteenth aspects, the peripheral ends of the abutted steel sheets are joined by welding.
第1発明〜第15発明によれば、特定の構造体の躯体として用いられる鋼管について、合理的に設計することができ、ひいてはコストダウンを図ることが可能となる。 According to the first invention to the fifteenth invention, it is possible to rationally design a steel pipe used as a casing of a specific structure, and it is possible to reduce the cost.
特に、第2発明によれば、曲げモーメントが大きく作用する方向が決まっているような場合に、その曲げモーメントにより発生する曲げ応力度が大きい部位について他の部位より肉厚を厚くすることによって、鋼材使用量を抑えつつ曲げモーメントに対する耐力を効果的に増大させることが可能となる。 In particular, according to the second invention, when the direction in which the bending moment acts greatly is determined, by increasing the thickness of the portion where the bending stress generated by the bending moment is greater than other portions, It becomes possible to effectively increase the yield strength against the bending moment while suppressing the amount of steel used.
また、第3発明によれば、水域側に最も突き出た部位の肉厚について、所定期間内において腐食が生じたとしても耐荷力が失われない程度の肉厚で、かつ、他の部位より厚い肉厚とすることによって、鋼材使用量を抑えつつ防食対策をすることが可能となる。 Further, according to the third invention, the thickness of the portion that protrudes most to the water area is thick enough that the load bearing capacity is not lost even if corrosion occurs within a predetermined period, and is thicker than other portions. By making it thick, it becomes possible to take anticorrosion measures while suppressing the amount of steel used.
また、第4発明、第11発明によれば、テーパー鋼板や差厚鋼板を用いて不等厚鋼管を容易に製作することが可能となる。 Moreover, according to the 4th invention and the 11th invention, it becomes possible to manufacture an unequal thickness steel pipe easily using a taper steel plate or a differential thickness steel plate.
また、第5発明、第12発明によれば、曲げモーメントが一方向両側に繰り返し作用する躯体に不等厚鋼管を用いる場合、鋼材使用量を抑えつつ、その一方向両側に繰り返し作用する曲げモーメントに対する耐力を効果的に増大させることが可能となる。 Further, according to the fifth and twelfth inventions, when an unequal thickness steel pipe is used for a casing in which a bending moment repeatedly acts on both sides in one direction, a bending moment that acts repeatedly on both sides in one direction while suppressing the amount of steel used. It is possible to effectively increase the proof stress against.
また、第6発明、第13発明によれば、互いに直交する二方向両側に曲げモーメントが繰り返し作用する躯体に不等厚鋼管を用いる場合、鋼材使用量を抑えつつ、その互いに直交する二方向両側に繰り返し作用する曲げモーメントに対する耐力を効果的に増大させることが可能となる。 Further, according to the sixth and thirteenth inventions, when using an unequal thickness steel pipe for a casing in which bending moments repeatedly act on both sides perpendicular to each other, both sides perpendicular to each other are suppressed while suppressing the amount of steel used. It is possible to effectively increase the proof stress against a bending moment that repeatedly acts on the substrate.
また、第8発明によれば、鋼管断面に発生する圧縮応力に対して充填材が抵抗し、鋼管断面に発生する引張応力に対して鋼材が抵抗することによって、これら圧縮応力、引張応力を充填材、鋼材で効率よく負担することができ、より合理的に設計することが可能となる。 Further, according to the eighth invention, the filler resists the compressive stress generated in the steel pipe cross section, and the steel material resists the tensile stress generated in the steel pipe cross section, thereby filling the compressive stress and tensile stress. It can be efficiently borne by the steel and steel materials, and it becomes possible to design more rationally.
以下、本発明を適用した不等厚鋼管及び不等厚鋼管を用いた構造体を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for implementing an unequal thickness steel pipe to which the present invention is applied and a structure using the unequal thickness steel pipe will be described in detail with reference to the drawings.
まず、本発明を適用した不等厚鋼管について説明する。図1〜図6は、それぞれ本発明に係る不等厚鋼管1の一例を示す断面図である。
First, an unequal thickness steel pipe to which the present invention is applied will be described. 1-6 is sectional drawing which shows an example of the unequal
本発明に係る不等厚鋼管1は、図1〜図6に示すように、管周方向の一部に設けられた薄肉断面部11と、その薄肉断面部11に対して管周方向の異なる部位に設けられた厚肉断面部13とを備える。厚肉断面部13は、薄肉断面部11より肉厚が厚く形成されている。
As shown in FIGS. 1 to 6, the unequal-
薄肉断面部11から厚肉断面部13にかけては、図1〜図5に示す例において、肉厚が連続的に厚くなるようにテーパー状に形成されている。このようにテーパー状に形成される場合、厚肉断面部13の一部において肉厚が最大となる最大肉厚部13aが設けられることになる。また、薄肉断面部11から厚肉断面部13にかけては、この他にも、図6に示すように、肉厚が段階的に厚くなるように階段状に形成されていてもよい。厚肉断面部13や薄肉断面部11が設けられる範囲の詳細については後述する。
From the
上述のような薄肉断面部11と厚肉断面部13とを備える不等厚鋼管1は、図1〜図8に示すように、その薄肉断面部11と厚肉断面部13とを有するテーパー鋼板21又は差厚鋼板23を含む少なくとも1枚以上の鋼板20から構成される。
As shown in FIGS. 1 to 8, the unequal
テーパー鋼板21とは、図7に示すように、テーパー鋼板21と略平行な一方向Aに向けて板厚が連続的に変化するような鋼板のことをいう。差厚鋼板23とは、図8に示すように、差厚鋼板23と略平行な一方向Aに向けて板厚が等厚な薄肉断面部11と厚肉断面部13とを有し、その薄肉断面部11と厚肉断面部13とが段差部23aにおいて連続するような鋼板のことをいう。これらテーパー鋼板21や差厚鋼板23は、例えば、圧延加工等により得られる。
As shown in FIG. 7, the tapered
テーパー鋼板21としては、例えば、図7(a)に示すように、テーパー鋼板21と略平行な一方向Aの一端21aから他端21bにかけて板厚が連続的に増大するもの(以下、これを片テーパー鋼板という。)が挙げられる。また、テーパー鋼板21としては、この他にも、図7(b)に示すように、テーパー鋼板21と略平行な一方向Aの両端21a、21bから中央部21cにかけて板厚が連続的に増大するもの(以下、これを両テーパー鋼板という。)や、図7(c)に示すように、一方向Aの両端21a、21bから中央部21cにかけて板厚が連続的に減少するもの(以下、これを中央テーパー鋼板という。)が挙げられる。なお、テーパー鋼板21は、テーパー鋼板21と略平行な一方向Aの一端21aから他端21bにかけての途中位置に板厚が等厚な部位が設けられていてもよい。
As the
また、本発明に係る不等厚鋼管1は、図1〜図6に示すように、このようなテーパー鋼板21又は差厚鋼板23を含む少なくとも1枚以上の鋼板20を曲げ加工し、その1枚以上の鋼板20を周端部20aを突き合わせて円筒状に配置し、その突き合わせた周端部20aを溶接等により接合して構成されることが好ましい。これにより、テーパー鋼板21や差厚鋼板23を用いて不等厚鋼管1を容易に製作することが可能となる。なお、この不等厚鋼管1に用いられる鋼板20の詳細については後述する。
Moreover, as shown in FIGS. 1-6, the unequal
次に、本発明に係る不等厚鋼管1を用いた構造体について説明する。図9〜図12は、それぞれ本発明に係る不等厚鋼管1を用いた構造体3の一例を示す図である。
Next, a structure using the unequal
本発明の適用の対象となる構造体3は、橋梁、フーチング、護岸、防波堤等の土木構造体、建築構造体として用いられるものであり、鋼管主桁、鋼管橋脚、鋼管柱、鋼管杭、鋼管矢板壁等のような構造体3の躯体31として不等厚鋼管1が所定位置に設置されたものが対象となる。また、本発明の適用の対象となる構造体3は、その構造体3の躯体31として所定位置に設置された不等厚鋼管1に対して、曲げモーメント、腐食等の外的要因による影響が管周方向の一部において他の部位より大きく及ぶような特定の構造体3が対象となる。そして、本発明に係る不等厚鋼管1は、その不等厚鋼管1の設置箇所に応じて予め定められた部位において、不等厚鋼管1の厚肉断面部13が位置するように設置される。
The
まず、この特定の構造体3として、曲げモーメントが大きく作用する方向が決まっており、管周方向の一部に対してその曲げモーメントにより発生する曲げ応力度が管周方向の他の部位より大きい躯体31を有する構造体3に対して、本発明に係る不等厚鋼管1を用いる場合を説明する。このような構造体3の躯体31としては、例えば、橋梁の鋼管主桁、橋梁の鋼管橋脚、フーチング等に接合される鋼管杭等が挙げられる。
First, as the
本発明に係る不等厚鋼管1が橋梁41の鋼管主桁42に用いられる場合を説明する。この橋梁41は、図9に示すように、橋軸直交方向Yに間隔を空けて互いに平行に設置された複数の鋼管主桁42と、複数の鋼管主桁42を連結するH形鋼等からなる横桁43と、複数の鋼管主桁42により支持された床版44とを備える。この橋梁41の躯体31として機能する鋼管主桁42に対しては、床版44上を走行する車両等の荷重によって、橋軸直交方向Yの方向軸回りに曲げモーメントが作用する。この曲げモーメントによる曲げ応力度は、鋼管主桁42の上部42a及び下部42bのそれぞれに対して他の部位より大きく発生する。
The case where the unequal
ここで、本発明に係る構造体3は、その一実施形態として、管周方向の一部に対して発生する曲げ応力度が他の部位より大きい躯体31として用いられる不等厚鋼管1について、その曲げ応力度が他の部位より大きく発生する部位に厚肉断面部13が位置するように設置されることを特徴としている。図9に示す例においては、鋼管主桁42の上部42a及び下部42bのそれぞれの部分に、不等厚鋼管1の厚肉断面部13が位置するように、鋼管主桁42として不等厚鋼管1が設置されている。
Here, as for the
次に、本発明に係る不等厚鋼管1が橋梁41の鋼管橋脚45に用いられる場合を説明する。この橋梁41は、図10に示すように、下部構造としての鋼管橋脚45を備える。鋼管橋脚45は、図示の例において、その上部45aにおいて橋軸直交方向Yに沿って設けられた張出部47に対して結合されており、その張出部47上に図示しない床版や主桁等からなる上部構造が設置される。このような鋼管橋脚45に対しては、地震が発生したときに、その上部45aにおいて橋軸直交方向Yや橋軸方向Xの地震力が作用する。この地震力により鋼製橋脚45に作用する曲げモーメントは、一般には、橋軸直交方向Y軸まわりの成分より橋軸方向X軸まわりの成分の方が大きいため、鋼管橋脚45の橋軸直交方向Yの両端部45bそれぞれに対して他の部位より大きな曲げ応力度が発生する。この場合、本発明に係る構造体3において、鋼管橋脚45としての不等厚鋼管1は、鋼管橋脚45の橋軸直交方向Yの両端部45bそれぞれの部分に、不等厚鋼管1の厚肉断面部13が位置するように設置される。
Next, the case where the unequal
次に、本発明に係る不等厚鋼管1がフーチング等に接合される鋼管杭48に用いられる場合を説明する。この鋼管杭48は、図11に示すように、図示しない地盤に打設されるものであり、その杭頭部48aがフーチング等のコンクリート構造体49に対して、図示しない鉄筋等を介して接合されている。このようなコンクリート構造体3が橋梁の橋脚基礎等として用いられる場合、地震が発生したときに、上述と同様に、互いに直交する方向P、方向Qのうちの一方の方向Pの地震力成分が大きくなる場合には、鋼管杭48の杭頭部48aにおいてその一方の方向Pの両端部48bそれぞれに対して他の部位より大きな曲げ応力度が発生する。図11に示す例においては、図11(a)中の上下方向Pの地震力成分が左右方向Qの地震力成分より大きい場合を示している。この場合、本発明に係る構造体3において、鋼管杭48としての不等厚鋼管1は、鋼管杭48の一方向Pの両端部48bそれぞれの部分に、不等厚鋼管1の厚肉断面部13が位置するように設置される。
Next, the case where the unequal
なお、上述の図9〜図11に示す例において説明したような条件を満足する不等厚鋼管1としては、図1に示すように、不等厚鋼管1の半周部分毎にその中央部15を含む範囲に厚肉断面部13が設けられたものが用いられる。
In addition, as the unequal
このように、曲げモーメントが大きく作用する方向が決まっているような場合に、その曲げモーメントにより発生する曲げ応力度が大きい部位について他の部位より肉厚を厚くすることによって、鋼材使用量を抑えつつ曲げモーメントに対する耐力を効果的に増大させることが可能となる。このため、曲げモーメントが大きく作用する方向が決まっているような特定の構造体3の躯体31として用いられる鋼管について、合理的に設計することができ、ひいてはコストダウンを図ることが可能となる。
In this way, when the direction in which a large bending moment acts is determined, the amount of steel used can be reduced by increasing the thickness of the portion where the bending stress generated by the bending moment is greater than the other portions. However, it is possible to effectively increase the yield strength against the bending moment. For this reason, it is possible to rationally design the steel pipe used as the
次に、本発明に係る不等厚鋼管1が護岸、防波堤等として適用される鋼管矢板壁51に用いられる場合を説明する。この鋼管矢板壁51は、海、河川等の水域52と、既設地盤、盛土等の土53との境界部54に打設されるものであり、地盤に打設された複数の鋼管矢板55を組み合わせて構築される。鋼管矢板55は、不等厚鋼管1からなる鋼管本体56と、鋼管本体56に溶接等により接合された一対の継手57とを備えている。隣り合う鋼管矢板55は、互いに継手57を介して連結された状態で地盤に打設され、これによって、鋼管矢板壁51が構築されることになる。
Next, the case where the unequal
ここで、護岸等として鋼管矢板壁51に用いられる場合、鋼管本体56の水域側に最も突き出た部位58において特に腐食が促進されることが知られている。そして、本発明に係る構造体3は、その一実施形態として、鋼管本体56の水域側に最も突き出た部位58に厚肉断面部13が位置するように、鋼管本体56として不等厚鋼管1が設置されることを特徴としている。これにより、水域側に最も突き出た部位58の不等厚鋼管1の肉厚について、所定期間内において腐食が生じたとしても耐荷力が失われない程度の肉厚で、かつ、他の部位より厚い肉厚とすることによって、鋼材使用量を抑えつつ防食対策をすることが可能となる。このため、腐食が促進される部位が決まっているような特定の構造体3の躯体31として用いられる鋼管について、合理的に設計することができ、ひいてはコストダウンを図ることが可能となる。
Here, when used for the steel pipe
以上のように、本発明に係る不等厚鋼管1や構造体3によれば、特定の構造体3の躯体31として用いられる鋼管について、合理的に設計することができ、ひいてはコストダウンを図ることが可能となる。
As described above, according to the unequal
なお、不等厚鋼管1の厚肉断面部13の数は、不等厚鋼管1に作用する地震力等による曲げモーメントやその方向、更には腐食等の外的要因の影響を考慮して、その数が設定される。上述の図10、図11に示す例のように、地震力等による曲げモーメントが一方向両側に繰り返し作用する躯体31に不等厚鋼管1を用いる場合、不等厚鋼管1としては、図1に示すような、その管周方向の半周部分毎にその中央部15を含む範囲に厚肉断面部13が設けられたものを用いることが好ましい。これにより、鋼材使用量を抑えつつ、その一方向両側に繰り返し作用する曲げモーメントに対する耐力を効果的に増大させることが可能となる。
In addition, the number of
また、互いに直交する二方向両側に曲げモーメントが繰り返し作用する躯体31に不等厚鋼管1を用いる場合、不等厚鋼管1としては、図4に示すような、その管周方向の1/4周部分毎にその中央部15を含む範囲に厚肉断面部13が設けられたものを用いることが好ましい。これにより、鋼材使用量を抑えつつ、その互いに直交する二方向両側に繰り返し作用する曲げモーメントに対する耐力を効果的に増大させることが可能となる。
In addition, when the unequal
また、曲げモーメント等の外的要因によって、不等厚鋼管1としては、図2、図3、図5に示すように、管周方向の一部に亘る範囲にのみ厚肉断面部13が設けられたものを用いてもよいし、
Further, due to external factors such as bending moment, the unequal
また、不等厚鋼管1として薄肉断面部11から厚肉断面部13にかけてテーパー状に形成されたものを用いる場合、曲げモーメント、腐食等の外的要因の影響が特に強い部位に対して最大肉厚部13aが位置するように設置されていれば、これら曲げモーメント等に対して特に効果的に耐力等を発揮することができ、より合理的に設計することができるので好ましい。
In addition, when using the unequal
また、静荷重等による曲げモーメントが不等厚鋼管1の上側から下側のような一方向に向けて常時作用するような躯体31に対して、本発明に係る不等厚鋼管1が用いられる場合、不等厚鋼管1としては、図13に示すように、厚肉断面部13が薄肉断面部11に対して管周方向に略180°ずれた部位を含む範囲に設けられ、その内部にコンクリート等の経時硬化性充填材59を充填して合成構造とすることが好ましい。この場合、不等厚鋼管1は、静荷重等による曲げモーメントによって引張応力が大きく発生する部位に厚肉断面部13が設置されるようにする。これにより、引張応力が大きく発生する部位においては、引張応力に対して有効に抵抗できる鋼材が多くなり、圧縮応力が大きく発生する部位においては、圧縮応力に対して充填材59が抵抗するため、より合理的に設計することが可能となる。
Further, the unequal
なお、不等厚鋼管1の内部にコンクリート等の経時硬化性充填材59を充填して合成構造とすることは、上述の図13に示すように、厚肉断面部13が薄肉断面部11に対して管周方向に略180°ずれた部位を含む範囲に設けられた不等厚鋼管1のみを対象とするものではない。合成構造とする対象となる不等厚鋼管1は、この他にも、例えば、図1〜図6に示すようなものでもよく、厚肉断面部13と薄肉断面部11の周方向での位置について限定するものではない。
Note that filling the unequal-
次に、不等厚鋼管1の厚肉断面部13や薄肉断面部11が設けられる範囲の例について、図1〜図6を用いて説明する。
Next, an example of a range in which the
図1(a)〜図1(c)に示す例において、厚肉断面部13は、不等厚鋼管1の管周方向の上側半周部分、下側半周部分毎にその中央部15を含む範囲に設けられている。また、薄肉断面部11は、その半周部分毎に設けられた厚肉断面部13間に設けられ、より具体的には、上側半周部分、下側半周部分それぞれの中央部15から管周方向に90°ずれて位置するように設けられている。薄肉断面部11から上側半周部分、下側半周部分それぞれの中央部15にかけては肉厚が連続的に厚くなるようにテーパー状に形成されており、その中央部15において最大肉厚部13aが位置するように設けられている。
In the example shown in FIG. 1A to FIG. 1C, the thick-walled
また、図2(a)、(b)、図3に示す例において、厚肉断面部13は、不等厚鋼管1の管周方向の上側半周部分の中央部15を含む範囲にのみ設けられている。また、薄肉断面部11は、厚肉断面部13以外の管周方向の部分に設けられており、図示の例においては、不等厚鋼管1の下側半周部分全てに設けられている。薄肉断面部11から上側半周部分の中央部15にかけては肉厚が連続的に厚くなるようにテーパー状に形成されており、その中央部15において最大肉厚部13aが位置するように設けられている。
2 (a), 2 (b) and FIG. 3, the
また、図4に示す例において、厚肉断面部13は、不等厚鋼管1の管周方向の1/4周部分毎にその中央部15を含む範囲に設けられている。また、薄肉断面部11は、その1/4周部分毎に設けられた厚肉断面部13間に設けられ、より具体的には、1/4周部分それぞれの中央部15から管周方向に45°ずれて位置するように設けられている。薄肉断面部11から1/4周部分それぞれの中央部15にかけては肉厚が連続的に厚くなるようにテーパー状に形成されており、その中央部15において最大肉厚部13aが位置するように設けられている。
Further, in the example shown in FIG. 4, the thick
また、図5に示す例において、薄肉断面部11は、不等厚鋼管1の下側の一部に形成されている。また、厚肉断面部13は、不等厚鋼管1の薄肉断面部11以外の管周方向全周部分に設けられている。薄肉断面部11から管周方向に180°ずれた位置にかけては肉厚が連続的に厚くなるようにテーパー状に形成されており、その180°ずれた位置において最大肉厚部13aが位置するように設けられている。
In the example shown in FIG. 5, the thin-walled
また、図6に示す例において、厚肉断面部13は、不等厚鋼管1の上側の1/4周部分全てに設けられている。また、薄肉断面部11は、不等厚鋼管1の残りの下側の3/4周部分全てに設けられている。薄肉断面部11から厚肉断面部13にかけては肉厚が段階的に厚くなるように段差部23aが設けられて階段状に形成されている。
Further, in the example shown in FIG. 6, the
次に、本発明に係る不等厚鋼管1に用いられる鋼板20の例について、図1〜図8を用いて説明する。
Next, the example of the
図1(a)に示す例において、不等厚鋼管1は、4枚の片テーパー鋼板21から構成されている。4枚の片テーパー鋼板21は、不等厚鋼管1の1/4周部分として構成される。
In the example shown in FIG. 1A, the unequal
図1(b)に示す例において、不等厚鋼管1は、2枚の両テーパー鋼板21から構成されている。2枚の両テーパー鋼板21は、不等厚鋼管1の上側及び下側それぞれの半周部分として構成される。
In the example shown in FIG. 1 (b), the unequal
図1(c)に示す例において、不等厚鋼管1は、2枚の中央テーパー鋼板21から構成されている。2枚の中央テーパー鋼板21は、不等厚鋼管1の左側及び右側それぞれの半周部分として構成される。
In the example shown in FIG. 1 (c), the unequal
図2(a)に示す例において、不等厚鋼管1は、2枚の片テーパー鋼板21と板厚が等厚な1枚の鋼板20とから構成されている。2枚の片テーパー鋼板21は、不等厚鋼管1の上側の半周部分を構成する1/4周部分として構成され、板厚が等厚な1枚の鋼板20は、不等厚鋼管1の下側の半周部分として構成される。
In the example shown in FIG. 2A, the unequal
図2(b)に示す例において、不等厚鋼管1は、1枚の両テーパー鋼板21と板厚が等厚な一枚の鋼板20とから構成されている。1枚の両テーパー鋼板21は、不等厚鋼管1の上側の半周部分として構成され、板厚が等厚な1枚の鋼板20は、不等厚鋼管1の下側の半周部分として構成される。
In the example shown in FIG. 2B, the unequal-
図3に示す例において、不等厚鋼管1は、1枚の両テーパー鋼板21と板厚が等厚な4枚の鋼板20とから構成されている。1枚の両テーパー鋼板21は、不等厚鋼管1の上側の半周部分として構成され、板厚が等厚な4枚の鋼板20は、不等厚鋼管1の下側の半周部分を構成する1/8周部分として構成される。
In the example shown in FIG. 3, the unequal
図4に示す例において、不等厚鋼管1は、4枚の両テーパー鋼板21から構成されている。4枚の両テーパー鋼板21は、不等厚鋼管1の1/4周部分として構成される。
In the example shown in FIG. 4, the unequal
図5に示す例において、不等厚鋼管1は1枚の両テーパー鋼板21から構成されている。1枚の両テーパー鋼板21は、不等厚鋼管1の全周部分として構成される。
In the example shown in FIG. 5, the unequal
図6に示す例において、不等厚鋼管1は、2枚の差厚鋼板23と板厚が等厚な1枚の鋼板20とから構成されている。2枚の差厚鋼板23は、不等厚鋼管1の上側の半周部分を構成する1/4周部分として構成され、板厚が等厚な1枚の鋼板20は、不等厚鋼管1の下側の半周部分として構成される。
In the example shown in FIG. 6, the unequal
なお、何れの例においても、互いに突き合わせるべき鋼板20の周端部20aは、それぞれ同じ肉厚となるように調整されている。また、不等厚鋼管1にテーパー鋼板21を用いる場合、テーパー鋼板21の勾配は、テーパー鋼板21と平行な方向1m当たりの肉厚(mm)の変化量で表すと、例えば、最大で10(mm/m)程度となる。
In any of the examples, the
以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。 As mentioned above, although the example of embodiment of this invention was demonstrated in detail, all the embodiment mentioned above showed only the example of actualization in implementing this invention, and these are the technical aspects of this invention. The range should not be construed as limiting.
1 不等厚鋼管
3 構造体
11 薄肉断面部
13 厚肉断面部
13a 最大肉厚部
15 中央部
20 鋼板
20a 周端部
21 テーパー鋼板
21a 一端
21b 他端
21c 中央部
23 差厚鋼板
23a 段差部
31 躯体
41 橋梁
42 鋼管主桁
43 横桁
44 床版
45 鋼管橋脚
46 上部構造
47 張出部
48 鋼管杭
49 コンクリート構造体
50 定着部材
51 鋼管矢板壁
52 水域
53 土
54 境界部
55 鋼管矢板
56 鋼管本体
57 継手
58 突き出た部位
59 経時硬化性充填材
A 方向(鋼板と平行な方向)
X 橋軸方向
Y 橋軸直交方向
P 上下方向
Q 左右方向
DESCRIPTION OF
X Bridge axis direction Y Bridge axis orthogonal direction P Vertical direction Q Left and right direction
Claims (15)
前記鋼管は、管周方向の一部に設けられた薄肉断面部と、前記薄肉断面部に対して管周方向の異なる部位に設けられ、前記薄肉断面部より肉厚が厚く形成された厚肉断面部とを備えた不等厚鋼管からなり、当該鋼管の設置箇所に応じて予め定められた部位に前記厚肉断面部が位置するように設置されていること
を特徴とする不等厚鋼管を用いた構造体。 A structure having a steel pipe installed as a housing,
The steel pipe is provided in a thin cross section provided in a part of the pipe circumferential direction, and a thick wall provided in a portion different in the pipe circumferential direction with respect to the thin cross section and formed thicker than the thin cross section. An unequal thickness steel pipe comprising an unequal thickness steel pipe provided with a cross-sectional portion, wherein the thick-walled cross-section portion is located at a predetermined position according to the installation location of the steel pipe. Structure using
を特徴とする請求項1に記載の不等厚鋼管を用いた構造体。 The steel pipe is used as a casing in which a bending stress degree generated with respect to a part in the pipe circumferential direction is larger than other parts in the pipe circumferential direction, and the thick wall is formed in a part where the bending stress degree is generated larger than other parts. The structure using the unequal thickness steel pipe according to claim 1, wherein the structure is installed so that a cross-sectional portion is located.
を特徴とする請求項1に記載の不等厚鋼管を用いた構造体。 The steel pipe is used as a steel pipe main body having a steel pipe sheet pile wall placed at the boundary between the water area and the soil, and is installed so that the thick-walled cross section is located at the most protruding part on the water area side of the steel pipe main body The structure using the unequal thickness steel pipe according to claim 1.
を特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の不等厚鋼管を用いた構造体。 The steel pipe is formed by bending at least one steel plate including a tapered steel plate or a differential thickness steel plate having the thin-walled cross-section portion and the thick-walled cross-section portion, and the bent steel plate abuts the peripheral end portion to form a cylinder. The structure using the unequal thickness steel pipe according to any one of claims 1 to 3, wherein the circumferential end portions of the steel plates arranged in a shape and joined together are joined to each other.
前記薄肉断面部は、前記半周部分毎に設けられた厚肉断面部間に設けられていること
を特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の不等厚鋼管を用いた構造体。 The thick cross section is provided in a range including the central portion for each half circumferential portion in the pipe circumferential direction,
The structure using an unequal-thickness steel pipe according to any one of claims 1 to 4, wherein the thin-walled cross-sectional portion is provided between the thick-walled cross-sectional portions provided for each of the semicircular portions. body.
前記薄肉断面部は、前記1/4周部分毎に設けられた厚肉断面部間に設けられていること
を特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の不等厚鋼管を用いた構造体。 The thick-walled cross-sectional portion is provided in a range including the central portion for every ¼ circumferential portion in the pipe circumferential direction,
The unequal-thickness steel pipe according to any one of claims 1 to 4, wherein the thin-walled cross-section portion is provided between the thick-wall cross-section portions provided for each of the ¼ circumferential portions. The structure used.
前記薄肉断面部は、前記厚肉断面部以外の管周方向の部分に設けられていること
を特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の不等厚鋼管を用いた構造体。 The thick cross section is provided only in a range including the central portion of the semicircular portion in the pipe circumferential direction,
The structure using an unequal-thickness steel pipe according to any one of claims 1 to 4, wherein the thin-walled cross-sectional portion is provided in a portion in a pipe circumferential direction other than the thick-walled cross-sectional portion. .
を特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の不等厚鋼管を用いた構造体。 The structure using an unequal thickness steel pipe according to any one of claims 1 to 7, wherein the unequal thickness steel pipe is filled with a time-hardening filler.
を特徴とする請求項4〜8の何れか1項に記載の不等厚鋼管を用いた構造体。 The structure using the unequal thickness steel pipe according to any one of claims 4 to 8, wherein the unequal thickness steel pipe is formed by welding peripheral ends of the abutted steel plates. .
前記薄肉断面部に対して管周方向の異なる部位に設けられ、前記薄肉断面部より肉厚が厚く形成された厚肉断面部とを備えること
を特徴とする不等厚鋼管。 A thin cross-sectional portion provided in a part of the pipe circumferential direction;
An unequal-thickness steel pipe, comprising: a thick-walled cross-section portion provided at a different location in the pipe circumferential direction with respect to the thin-walled cross-section portion and formed thicker than the thin-walled cross-section portion.
を特徴とする請求項10に記載の不等厚鋼管。 At least one or more steel plates including a tapered steel plate or a differential thickness steel plate having the thin-walled cross-section portion and the thick-wall cross-section portion are bent, and the bent steel plate is disposed in a cylindrical shape by abutting the peripheral end portion. The unequal-thickness steel pipe according to claim 10, wherein the circumferential end portions of the abutted steel plates are joined to each other.
前記薄肉断面部は、前記半周部分毎に設けられた厚肉断面部間に設けられていること
を特徴とする請求項10又は11に記載の不等厚鋼管。 The thick cross section is provided in a range including the central portion for each half circumferential portion in the pipe circumferential direction,
The unequal-thickness steel pipe according to claim 10 or 11, wherein the thin-walled cross-sectional portion is provided between thick-walled cross-sectional portions provided for each half-circumferential portion.
前記薄肉断面部は、前記1/4周部分毎に設けられた厚肉断面部間に設けられていること
を特徴とする請求項10又は11に記載の不等厚鋼管。 The thick-walled cross-sectional portion is provided in a range including the central portion for every ¼ circumferential portion in the pipe circumferential direction,
The unequal-thickness steel pipe according to claim 10 or 11, wherein the thin-walled cross-sectional portion is provided between thick-walled cross-sectional portions provided for each of the ¼ circumferential portions.
前記薄肉断面部は、前記厚肉断面部以外の管周方向の部分に設けられていること
を特徴とする請求項10又は11に記載の不等厚鋼管。 The thick cross section is provided only in a range including the central portion of the semicircular portion in the pipe circumferential direction,
The unequal-thickness steel pipe according to claim 10 or 11, wherein the thin-walled cross-sectional portion is provided in a portion in the pipe circumferential direction other than the thick-walled cross-sectional portion.
を特徴とする請求項11〜14の何れか1項に記載の不等厚鋼管。 The unequal-thickness steel pipe according to any one of claims 11 to 14, wherein peripheral ends of the abutted steel plates are joined by welding.
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20150310 |