JP2014084606A - 圧延h形鋼 - Google Patents
圧延h形鋼 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014084606A JP2014084606A JP2012233385A JP2012233385A JP2014084606A JP 2014084606 A JP2014084606 A JP 2014084606A JP 2012233385 A JP2012233385 A JP 2012233385A JP 2012233385 A JP2012233385 A JP 2012233385A JP 2014084606 A JP2014084606 A JP 2014084606A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rolled
- cross
- section
- section steel
- web
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Rod-Shaped Construction Members (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
【解決手段】本発明に係る圧延H形鋼1は、上フランジ3、下フランジ5、ウェブ7を有する二軸対称断面の圧延H形鋼1であり、H形鋼の高さをH、フランジ幅をB、ウェブ厚さをt1、フランジ厚さをt2、内法高さをd(=H−2×t2)、設計基準強度をF(N/mm2)とした場合、以下の1)〜4)に示す断面形状寸法及び強度を満たし、かつ引張強さが400〜740N/mm2であることを特徴とするものである。
1) 11.2≦B/(2×t2)≦240/F1/2
2) 1100/F1/2<d/t1≦1.4×1100/F1/2
3) 235≦F≦440
4) B/H<0.76
【選択図】 図1
Description
・引張強さが400〜510N/mm2で、フランジ幅Bと梁高さHの比が0.77以下、フランジ幅厚比B/(2×t2)が11.1を超えて215/F1/2以下、Fの値が235以上で275以下を満足すことを特徴とする圧延H形鋼(特許文献1の請求項1参照)。
なお、t2はフランジ厚さ、Fは通常は設計基準強度(N/mm2)と同等の設計用降伏応力度である。
また、上記圧延H形鋼において、ウェブ幅厚比(H−2×t2)/t1が63.5を超えて1100/F1/2以下であることを特徴とする圧延H形鋼(特許文献1の請求項2参照)。
なお、t1はウェブ厚さである。
さらに、上記圧延H形鋼において、t1/t2の比が0.75を超えて1.0未満であることを特徴とする圧延H形鋼(特許文献1の請求項3参照)。
なお、図4のグラフは、横軸がスパンLをH形鋼の高さHで除して無次元化したL/Hであり、縦軸が許容設計荷重WにH3/Iを乗じて次元を変えた相当許容荷重を示している。
図4には、許容設計荷重として変形制限による許容荷重Wdと曲げ耐力で決まる許容荷重Wb(設計基準強度F=235,295,325,385,440N/mm2の場合)を併せて示している。
両端ピン支持で等分布荷重を受ける梁の最大たわみδmaxがL/300以下であることから下式(1)となる。
最大曲げ応力度σmaxがF/1.5以下であることから下式(2)となる。
ところで、鋼構造の小梁の設計では、一般に梁せいHとスパンLの比、H/Lを1/18〜1/15又は1/20〜1/10程度として部材断面を選定する(例えば、「JSCA版S造構造の設計,p52,株式会社オーム社,2010.12.20」、「新構造設計の実務 知っておきたい根拠と常識,p46,株式会社建築技術,2006.7.1」)。すなわち、L/Hの下限値は一般に10〜15程度であるといえる。
このL/Hの下限値においては、図4のグラフで示されるように、曲げ耐力によって許容設計荷重Wが決まるので、許容設計荷重を大きくするために設計基準強度Fを、F=325〜440(N/mm2)程度まで大きくすることが有効であることがわかる。
すなわち、特許文献1に開示された圧延H形鋼では、断面積を低減して、軽量化できたとしても、設計基準強度Fの上限が小さいため、本来であれば更に小梁等の軽量化が図れるところが制限されてしまうとういう問題がある。
(1)H形鋼」)。
また、外法一定H形鋼と呼ばれる鉄鋼メーカ各社が製造している圧延H形鋼についても、H=400,B=200,t1=6,t2=9の断面寸法のものが特許文献1の出願日以前に製造されており(たとえば「鋼構造設計便覧,p58,川崎製鉄株式会社,1991.6」)、この場合、B/H=0.5、B/(2×t2)=11.11となる。
このように、特許文献1においては、公知のH形鋼を開示したにすぎない。
つまり、特許文献1では、請求項1に規定する「フランジ幅Bと梁高さHの比が0.77以下、フランジ幅厚比B/(2×t2)が11.1を超えて215/F1/2以下」という要件を満たせば、JIS G 3192の既往の圧延H形鋼よりも、断面性能を低下させることなく、断面積を低減して、圧延H形鋼を軽量化することができるという効果を奏するとされている。
しかしながら、特許文献1における実施例として示されたH形鋼の断面寸法の内、F=235(N/mm2)の実施例においては、上述した[請求項1]の「フランジ幅Bと梁高さHの比が0.77以下、フランジ幅厚比B/(2×t2)が11.1を超えて215/F1/2以下」の条件と[請求項2]の「ウェブ幅厚比(H−2×t2)/t1が63.5を超えて1100/F1/2以下」の条件の両方を満たすものが示されている。この特許文献1に例示されたH形鋼の断面寸法および断面積Aを表1の(1)欄に示す。なお、表1の(2)欄には特許文献1にF=275(N/mm2)の実施例として例示されたH形鋼の断面寸法および断面積A及び表1の(3)欄には既往のJIS断面例を併せて記載している。
また、表2には、既往のJIS寸法を示すと共に、従来例とJIS例、従来例改とJIS例、従来例改’とJIS例のそれぞれについての断面積A(cm2)、断面二次モーメントIx(cm4)及び断面係数Zx(cm3)の比を記載している。
また、従来例A〜H改’では、断面性能の増加の程度はせいぜい2〜3%程度であり、実質、既往のJIS断面サイズの断面性能と大差がないことがわかる。
また、F=275(N/mm2)の従来技術の実施例では、表1の(2)欄に示されるように、ウェブ幅厚比は[請求項2]のウェブ幅厚比の下限値以下であり、請求項1の範囲のみを満たすものではあるが、表1の(3)欄のJIS断面サイズよりもウェブ幅厚比が大きくなっているほか、フランジ幅厚比はF=235の実施例よりも同等以下の値となっている。さらに、断面積は、F=235よりF=275の場合の方が大きいという結果になっている。
以上の検討から分かるように、フランジ幅厚比を大きくすることは、断面性能の向上にはほとんど寄与せず、特許文献1の請求項1において規定している「フランジ幅Bと梁高さHの比が0.77以下、フランジ幅厚比B/(2×t2)が11.1を超えて215/F1/2以下」という要件のみでは、既往の圧延H形鋼よりも、断面性能を低下させることなく、断面積を低減して、圧延H形鋼を軽量化することができるという効果を奏することはできないと解される。
1) 11.2≦B/(2×t2)≦240/F1/2
2) 1100/F1/2<d/t1≦1.4×1100/F1/2
3) 235≦F≦440
4) B/H<0.76
まず、B/(2×t2)の上限値を240/F1/2とした理由を説明する。
B/(2×t2)の上限値を240/F1/2とした理由は、日本建築学会「鋼構造設計規準−許容応力度設計法−」において、梁の圧縮部分から突出している板の幅厚比は、b/t=B/(2×t2)≦0.53(E/F)1/2を満足すれば局部座屈の影響を考慮しなくても良いとされている。
そこで、局部座屈の影響を考慮しないようにするため、B/(2×t2)≦0.53(E/F)1/2を満足させることとし、鋼材のヤング率としてE=205,000(N/mm2)を0.53(E/F)1/2に代入することにより、B/(2×t2)の上限値として240/F1/2を規定した。
圧延H形鋼には、特許文献1で示されたものの他に、以前より外法一定H形鋼が製造されている。この以前より製造されている外法一定H形鋼のフランジ及びウェブ幅厚比の関係を示したものが図5である。
既往の外法一定H形鋼は、フランジ幅厚比の最大値は、H=400,B=200,t1=6,t2=9の断面形状の場合であって、その値は11.11である。
また、B/Hは0.5であり、後述するH/Bの範囲内において、従来技術[特許文献1]以前の既往の圧延H形鋼を含まない範囲として、B/(2×t2)の下限値を11.2とした。
まず、d/t1の上限値を1.4×1100/F1/2とした理由を説明する。
日本建築学会「鋼構造設計規準−許容応力度設計法−」において、梁のウェブプレートの幅厚比は、d/t=d/t1≦2.4(E/F)1/2を満足すれば局部座屈の影響を考慮しなくても良いとされている。
そこで、d/t1の上限値として局部座屈の影響を考慮しなくともよい範囲とするため、d/t1≦2.4(E/F)1/2を満足させるとするならば、鋼材のヤング率としてE=205,000(N/mm2)を2.4(E/F)1/2に代入して、d/t1の上限値はほぼ1100/F1/2となる。
また、幅厚比の制限は、構造上塑性化する恐れのある大梁について、建築基準法やそれに関する告示で制限やランク付けなどされているが、弾性範囲で使用される小梁等については、法令上特に制限は定められておらず、日本建築学会などの規準があるだけである。
したがって、幅厚比が規定値を超える場合であっても、当該部分を無効とみなす場合の影響が小さい場合には、幅厚比の上限値を上げることが断面二次モーメント及び断面係数としては有利になる。そこで、規定値を超える部分を無効と見なす場合の影響について検討した。
ウェブの無効部分のとり方は、図6の斜線で示すようにウェブの中心部分から上下対称にとる。このため、ウェブ幅厚比を超える無効部分がH形鋼の断面性能に与える影響は一般に小さくなると考えられるが、より具体的な検討を以下のように行った。
例1:F=235、t1=t、t2=t、B=22.4×t2
例2:F=235、t1=t、t2=t、B=480t2/2351/2
例3:F=325、t1=t、t2=t、B=22.4×t2
例4:F=325、t1=t、t2=t、B=480t2/3251/2
例5:F=235、t1=t、t2=2t、B=22.4×t2
例6:F=235、t1=t、t2=2t、B=480t2/2351/2
例7:F=325、t1=t、t2=2t、B=22.4×t2
例8:F=325、t1=t、t2=2t、B=480t2/3251/2
しかしながら、このZe/Zの低下率が最も大きくなる例1の場合においても、α≦1.4であれば、有効断面係数Zeの低下率は1%以下である。なお、梁の剛性については、全断面有効の断面二次モーメントIを利用できる。
そこで、断面効率がほとんど低下しないように、断面係数の低下率が1%以下に抑えられる範囲として、ウェブ幅厚比d/t1を1.4×1100/F1/2以下と設定した。
上述したように、ウェブ幅厚比を上記の上限値に近づけるほど断面二次モーメント及び断面係数としては有利となるが、少なくとも従来例を含まず、かつ従来例に対して断面二次モーメント及び断面係数として有利となる値として、特許文献1においてウェブ幅厚比の上限値として規定されている1100/F1/2を超える値とした。
まず、Fの上限値を440とした理由を説明する。
前述したように、L/H≧10(すなわちH/L≦1/10)の範囲を考慮した場合、曲げ耐力による許容荷重WbはF=440(N/mm2)程度まで変形制限の許容荷重Wdを下回る場合がある(図4参照)。そのため、曲げ耐力による許容荷重Wbを大きくすることで意味がある範囲として設計基準強度Fの上限値をF=440(N/mm2)とした。
また、本発明においてフランジ幅厚比(B/(2×t2))の下限値は11.2と固定値にしているが、フランジ幅厚比の上限値は240/F1/2としているため、設計基準強度Fの値が大きくなるとフランジ幅厚比が小さくなり、下限値を下回る場合も想定される。この点、F=440(N/mm2)の場合のフランジ幅厚比の上限値は240/4401/2=11.4となり、下限値を下回ることはない。
以上の理由から、設計基準強度Fの上限値を440とした。
本発明のフランジ幅厚比およびウェブ幅厚比の規定により、断面積を低減して従来例(特許文献1に示されたもの)よりも断面二次モーメントおよび断面係数を有利にできる。
ところで、従来例である特許文献1ではFの範囲を235以上、275以下としている。
そこで、従来例の圧延H形鋼よりも同等以上の曲げ耐力を確保するため、Fを特許文献1で示された下限値である235以上とした。
従来技術[特許文献1]では、B/H≦0.77となっているが、[特許文献1]に提示されていない圧延H形鋼には、前述の外法一定H形鋼([0015]参照)や、JIS G3129の標準断面寸法以外のものがある。外法一定H形鋼のB/Hは0.75であるものの、フランジ幅厚比の最大値は前述のとおり11.11(11.2未満)である。
一方、JIS G3129の標準断面寸法以外の圧延H形鋼では、H=330,B=251,t1=10,t2=10の断面寸法のものが従来技術以前に製造されている(例えば「JISハンドブック(2)鉄鋼,日本規格協会,2007.1.19」の「参考2.普通鋼鋼材受注寸法表 2.形鋼 (1)H形鋼」)。このH形鋼のウェブ幅厚比は12.6(≧11.2)、B/Hは0.76(≦0.77)である。
したがって、本発明のフランジ幅厚比11.2以上の時、従来技術以前の圧延H形鋼の範囲外となるよう、B/Hは0.76未満とした。
さらに、ウェブ幅厚比d/t1の上限値を大きくしたことにより、断面形状を変化させることなく設計基準強度Fを大きくして、曲げ耐力を大きくできる。このため、強度が異なるH形鋼を製造する場合でも、断面形状に関する圧延設備を変更する必要がなく、従来技術より製造設備コスの低減及び製造効率が向上する利点がある。
1) 11.2≦B/(2×t2)≦240/F1/2
2) 1100/F1/2<d/t1≦1.4×1100/F1/2
3) 235≦F≦440
4) B/H<0.76
なお、表5、6には、A及びIxについて本発明の実施例とJIS 断面及び従来技術例の比を、断面係数は実施例のZxeとJIS 断面及び従来技術例のZxe(=Zx)の比を示した。
一方、断面二次モーメント及び断面係数は、JIS断面、従来技術の実施例断面のいずれに対しても、同等以上となっている。また、F値が大きくなることによりウェブ無効部分は大きくなるものの、有効断面係数に与える影響は僅かである。
以上のように、本発明によれば、従来の圧延H形鋼よりも重量が同等以下で、断面二次モーメントすなわち断面剛性が大きく、かつ曲げ耐力(有効断面係数Ze×F/1.5)も大きな圧延H形鋼を提供できることが実証された。
図3に示されるように、本発明例によれば既往の外法一定H形鋼を含まないことが分かる。
3 上フランジ
5 下フランジ
7 ウェブ
9 無効部分
11 床スラブ
12 小梁
Claims (2)
- 上下フランジとウェブを有する二軸対称断面の圧延H形鋼であり、H形鋼の高さをH、フランジ幅をB、ウェブ厚さをt1、フランジ厚さをt2、内法高さをd(=H−2×t2)、設計基準強度をF(N/mm2)とした場合、以下の1)〜4)に示す断面形状寸法及び強度を満たし、かつ引張強さが400〜740N/mm2であることを特徴とする圧延H形鋼。
1) 11.2≦B/(2×t2)≦240/F1/2
2) 1100/F1/2<d/t1≦1.4×1100/F1/2
3) 235≦F≦440
4) B/H<0.76 - 一方向曲げを受けるピン接合の梁材であって、圧縮側のフランジが拘束されている小梁に適用されることを特徴とする請求項1記載の圧延H形鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012233385A JP6003527B2 (ja) | 2012-10-23 | 2012-10-23 | 圧延h形鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012233385A JP6003527B2 (ja) | 2012-10-23 | 2012-10-23 | 圧延h形鋼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014084606A true JP2014084606A (ja) | 2014-05-12 |
JP6003527B2 JP6003527B2 (ja) | 2016-10-05 |
Family
ID=50787955
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012233385A Active JP6003527B2 (ja) | 2012-10-23 | 2012-10-23 | 圧延h形鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6003527B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020153127A (ja) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 日本製鉄株式会社 | 圧延h形鋼及び合成梁 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7207055B2 (ja) * | 2019-03-19 | 2023-01-18 | 日本製鉄株式会社 | 圧延h形鋼及び合成梁 |
JP7207056B2 (ja) * | 2019-03-19 | 2023-01-18 | 日本製鉄株式会社 | 圧延h形鋼及び合成梁 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009191487A (ja) * | 2008-02-13 | 2009-08-27 | Nippon Steel Corp | H形鋼 |
JP2011001792A (ja) * | 2009-06-22 | 2011-01-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | ラーメン骨組の柱梁接合部構造および圧延h形鋼 |
WO2011004895A1 (ja) * | 2009-07-09 | 2011-01-13 | 新日本製鐵株式会社 | 圧延h形鋼 |
-
2012
- 2012-10-23 JP JP2012233385A patent/JP6003527B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009191487A (ja) * | 2008-02-13 | 2009-08-27 | Nippon Steel Corp | H形鋼 |
JP2011001792A (ja) * | 2009-06-22 | 2011-01-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | ラーメン骨組の柱梁接合部構造および圧延h形鋼 |
WO2011004895A1 (ja) * | 2009-07-09 | 2011-01-13 | 新日本製鐵株式会社 | 圧延h形鋼 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020153127A (ja) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 日本製鉄株式会社 | 圧延h形鋼及び合成梁 |
JP7172779B2 (ja) | 2019-03-19 | 2022-11-16 | 日本製鉄株式会社 | 圧延h形鋼及び合成梁 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6003527B2 (ja) | 2016-10-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6003526B2 (ja) | 圧延h形鋼 | |
JP6003527B2 (ja) | 圧延h形鋼 | |
JP4677059B2 (ja) | 圧延h形鋼 | |
JP6003591B2 (ja) | 圧延h形鋼 | |
JP2011177765A (ja) | 構造部材 | |
JPWO2014142205A1 (ja) | ロール成形角形鋼管 | |
JP2014084604A (ja) | 圧延h形鋼 | |
JP2009191487A (ja) | H形鋼 | |
US9850354B2 (en) | Rubber article reinforcing steel wire and rubber article using same | |
JP2020153125A (ja) | 圧延h形鋼及び合成梁 | |
JP7306494B2 (ja) | 角形鋼管およびその製造方法並びに建築構造物 | |
KR101766692B1 (ko) | 직사각형 단면 및 작은 에지 반경을 가진 열간 압연 중공 형상 부재를 생산하기 위한 방법 | |
CN109184308B (zh) | 一种可控制倒塌方向的支撑结构及支撑系统 | |
Kobashi et al. | Elastic local buckling strength and maximum strength of cold‐formed steel members with different plate widths on adjacent plate elements | |
JP6590101B1 (ja) | 外殻鋼管付コンクリートパイル及び、その設計方法 | |
JP6119588B2 (ja) | H形鋼部材 | |
JP6384625B2 (ja) | 異形鉄筋 | |
JP6541393B2 (ja) | ロール成形角形鋼管 | |
JP6512743B2 (ja) | 角形鋼管製梁材 | |
JP2007291721A (ja) | トラス構造体 | |
JP6915749B2 (ja) | 溶接組立h形鋼および溶接組立h形鋼の製造方法 | |
CN113137106B (zh) | 延性框架支撑结构 | |
WO2024053169A1 (ja) | 角形鋼管およびその製造方法並びに角形鋼管を用いた建築構造物 | |
US20210133373A1 (en) | Hybrid round rod and method of manufacturing same | |
JP5267480B2 (ja) | 撓み低減方法および構造部材 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150825 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160720 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160809 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160822 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6003527 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |