JP2018131824A - 梁貫通孔補強リング - Google Patents

Abstract

【課題】梁材(１)のウエブ(３)に形成されている貫通孔(２)へのセットが容易で、かつ溶接金属量の低減を図ることができ、必要な溶接強度で確実に補強できる補強リングを提供する。【解決手段】鋼構造建造物の梁材(１)に形成された貫通孔(２)を補強するリング状補強部材であって、リング状補強部材(４)を外観円錐台状に形成する。そのリング状補強部材(４)の傾斜面(５)に段状のウエブ受け止め突起(６)を形成しする。このウエブ受け止め突起(６)の軸心と平行をなす周側面(８)を前記貫通孔(２)に挿入可能に構成する。ウエブ受け止め突起(６)の小径側平面(９)から小径側に設計のど厚寸法離隔した傾斜面(５)上に溶接範囲ガイド溝(10)が刻設してある。【選択図】 図２

Description

本発明は、鉄骨梁のウエブに穿設された梁貫通孔部分の補強に使用する補強リングに関する。

Ｈ形鋼やＩ形鋼は、建築構造物の梁として広く用いられているが、このような梁にあっては、建築構造物の内部に設けられている配管や配線を通過させるため、梁のウエブ部に貫通孔を形成することがある。この場合、梁の強度低下を防ぐために、貫通孔に補強用の金具を取り付けることがある。

このような補強用金具として、従来、補強用のスリーブ部材を、開口貫通孔に挿嵌し、スリーブ部材の外周面と梁のウエブ部分とを溶接固着するようにしたものや、開口プレートを貫通孔に装着し開口プレート外周面および開口部と梁のウエブ部分とを溶接固着するようにしたものが知られている。ところが、これら従来の補強工法では、梁の両側からの溶接補強が必要であり、また、溶接量も多く梁の加工工数が多くかかるという問題があった。

そこで、本出願人は、外周面が４０度から５０度の傾斜角度を持つリング状補強部材を鋼板から切断により切出し、リング状補強部材を鋼構造建物の梁材に形成された貫通孔に装着し、リング状補強材の傾斜面を貫通孔内周端縁に当接し、リング状補強材の傾斜面と貫通孔の内周面との間を溶接固定するものを先に提案した(特許文献１)。

ところが、この先に提案したものでは、外観円錐台形に形成したリング状補強材を梁材に透設されている貫通孔に装着して、リング状補強材の傾斜面と貫通孔の内周面との間を開先部として溶接固定するようにしていたことから、リング状補強材の傾斜面と貫通孔の内周面との加工精度によって、梁材ウエブ厚芯と補強リング芯とを一致させて取り付けるように企画されている補強リング芯の梁材ウエブへの取り付け状態が変動し、設計強度が十分発揮できないことがある。特に、梁材のウエブに形成する貫通孔を機械加工ではなく、手作業で形成した場合に、口径や形状にばらつきが生じやすく、貫通孔が楕円に開口している場合などに、溶接部に予想外の隙間が生じて溶接作業時に溶接金属が漏れるおそれがあった。

そこで、外観円錐台形に形成したリング状補強材の傾斜面の少なくとも一部にウエブ受け止め用のリング状突起を複数段の階段状に形成して、貫通孔が形成されている梁材での一方のウエブ面をこのウエブ受け止め用リング状突起に受け止めさせることで貫通孔の内周端面とリング状補強部材の傾斜面との間に開先部を形成できるとともに、ウエブ受け止め用リング状突起が開先部分の裏金として作用するものをさらに提案した(特許文献２)。

特許５３４３０２０号公報 特許５７８６０６０号公報

外観円錐台形の傾斜面の少なくとも一部にウエブ受け止め用のリング状突起を複数段の階段状に形成した先に提案したリング状補強材では、貫通孔の内周端面とリング状補強部材の傾斜面との間に開先部を形成してウエブ表面までの空間を溶融金属で満たすようにしていた。このため、施工のど厚が設計のど厚に対して過大となり、溶接量が必要以上に増え、施工費の増加につながることがあった。

本発明は、このような点に着目し、リング状補強材の貫通孔へのセットが容易で、かつ溶接金属量の低減を図ることができ、梁材のウエブに形成されている貫通孔を必要な溶接強度で確実に補強できる補強リングを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、鋼構造建造物の梁材に形成された貫通孔を補強するリング状補強部材であって、
リング状補強部材を外観円錐台状に形成し、そのリング状補強部材の傾斜面に段状のウエブ受け止め突起を形成し、このウエブ受け止め突起の軸心と平行をなす外周面を前記貫通孔に挿入可能に構成するとともに、ウエブ受け止め突起の小径側面から小径側に設計のど厚寸法離隔した傾斜面上に溶接範囲ガイド溝を刻設したことを特徴としている。

また請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明における溶接範囲ガイド溝を傾斜面内に開口する断面劣弧状に構成したことを特徴としている。

本発明では、外観円錐台状に形成したリング状補強部材の傾斜面にウエブ受け止め突起を段状に形成し、このウエブ受け止め突起の軸心と平行をなす外周面を前記貫通孔に挿入可能に構成するとともに、ウエブ受け止め突起の上面から小径側に設計のど厚寸法離隔した傾斜面上に溶接範囲ガイド溝を刻設してあることから、ウエブに形成されている貫通孔にウエブ受け止め突起を挿入することで、ウエブ受け止め突起の軸心と平行をなす外周面と貫通孔の内周面とでリング状補強部材を貫通孔の外周面部分のウエブにセットすることができ、貫通孔の一側端縁部分がリング状補強部材の傾斜面と当接することで、貫通孔の外周面とリング状補強部材の傾斜面とで開先空間を形成することになる。

また、ウエブ受け止め突起の上面から小径側に設計のど厚寸法離隔した傾斜面上に溶接範囲ガイド溝が刻設してあることから、溶接範囲ガイド溝の位置まで溶接することで溶接強度に影響を与えるのど厚を十分確保することが出来る。その際、溶接範囲ガイド溝は傾斜面に刻設されていることから、溶接時のアーク光で開先内が照射されていても、ガイド溝を十分視認することができる。

本発明方法で形成した補強部材の組み付け方法を示す要部取出し斜視図である。 リング状補強部材を軸芯に沿って切断した状態での断面図である。 リング状補強部材の斜視図である。 組み付け状態の一例を示す拡大断面図である。 別の実施形態での組み付け状態の一例を示す拡大断面図である。

図中符号(１)はＨ形鋼やＩ形鋼で形成された鋼構造物の梁材であり、(２)は梁材(１)のウエブ(３)に穿設された貫通孔である。この貫通孔(２)が形成されているウエブ(３)の強度低下を補うために、この貫通孔(２)の形成部分を補強部材(４)で補強する。

この補強部材(４)は、一般構造用圧延鋼板、溶接構造用圧延鋼板、建築構造用圧延鋼板、国土交通大臣認定ＴＭＣＰ鋼板などの鋼板から切断により切り出したもので、その外周面を傾斜角４５度の傾斜面(５)に形成し、この傾斜面(５)の大径端から少し小径側によった位置にウエブ受け止め突起(６)を段状に形成し、その内部にスリーブ貫通孔(７)を切り抜いてリング状に形成してある。なお、リング状補強部材(４)は、ウエブ(３)の厚みよりも厚い鋼板から切り出すようにしてある。ここで鋼板からの切り出し切断の方式としては、ガス切断、レーザ切断、プラズマ切断などを使用することができる。

補強部材(４)に形成されているウエブ受け止め突起(６)は、傾斜面(５)から軸方向に沿って突出する周側面(８)と、径方向に突出する円盤状の小径側平面(９)とで段状に形成してある。また、ウエブ受け止め突起(６)の径方向への突出量と軸方向への突出量はそれぞれ４〜８mmに設定してあり、ウエブ(３)に透設されている貫通孔(２)の加工精度に基づき生じる隙間を吸収できるようにしてある。

ウエブ受け止め突起(６)の小径側平面よりも小径側に位置する傾斜面(５)に、ウエブ受け止め突起(６)の小径側平面から設計のど厚寸法に見合う寸法離隔させて溶接範囲ガイド溝(10)が全周にわたって刻設してある。この溶接範囲ガイド溝(10)は断面劣弧状に凹陥形成してあり、その開口部は傾斜面(５)に位置している。

このような外周面を傾斜面(テーパー面)とし、その傾斜面(５)に段状ウエブ受け止め突起(６)を形成しているリング状補強部材(４)を梁材(１)のウエブ(３)に穿設された貫通孔(２)に装着する。このとき、梁材(１)のウエブ(３)に透設した貫通孔(２)にリング状補強部材(４)の小径側を挿入し、ウエブ(３)の壁面をウエブ受け止め突起(６)の小径側平面(９)に当接させることで、リング状補強部材(４)に形成されているスリーブ貫通孔(７)の軸芯と、ウエブ(３)の壁面とが直交する状態に組み付けられることになる。

スリーブ貫通孔(７)の軸芯がウエブ(３)を形成している壁面が直交する状態でリング状補強部材(４)をウエブ(３)に装着すると、図４に示すように、ウエブ(３)に穿設された貫通孔(２)の内周面と、リング状補強部材(４)の外周面を形成している傾斜面(テーパー面)(５)との間にレ字型空間部分が形成され、このレ字型空間部分が開先空間(11)となる。

梁材(１)のウエブ(３)に穿設された貫通孔(２)にリング状補強部材(４)を組み付けた状態でリング状補強部材(４)のウエブ受け止め突起(６)とウエブ(３)に穿設された貫通孔(２)の内周面部分とを周方向に所定のピッチで仮付け溶接する。ウエブ(３)に仮付け溶接されたリング状補強部材(４)は、前記開先空間(11)を炭酸ガス半自動溶接で片面部分溶け込み溶接で溶着する。この時、リング状補強部材(４)の傾斜面(５)には、溶接範囲ガイド溝(10)が全周に亘って刻設してあることから、この溶接範囲ガイド溝(10)が溶融金属で隠れる状態まで溶接すると、施工のど厚は設計のど厚を満足することになる。

なおウエブ材(３)、リング状補強部材(４)はいずれもＳＭ４９０Ａの溶接構造用圧延鋼板を用い、ウエブ材(３)とリング状補強部材(４)とは溶接ワイヤとして高張力鋼用溶接ソリッドワイヤ、溶接電流２００〜３５０Ａの炭酸ガス半自動溶接を使用して溶着した。

上述の実施態様では、リング状補強部材(４)と梁材(１)のウエブ(３)との溶接を半自動炭酸ガス溶接としたが、半自動マグ溶接をはじめとする他の溶接手段であってもよい。

さらに上述の実施態様では、溶接範囲ガイド溝(10)の形状を断面劣弧状に凹陥形成しているが、この溶接範囲ガイド溝(10)の形状は、図５に示すような楔状に形成したものであってもよい。また、溝の奥部分が溶接時のアーク光によって影が生じにい、開き角を鈍角状にした先拡がり形状であってもよい。

本発明は、貫通孔を形成している鉄骨梁の貫通孔部分の補強に広く利用することができる。

１…梁材、２…貫通孔、４…リング状補強部材、５…リング状補強部材の傾斜面、６…ウエブ受け止め突起、８…ウエブ受け止め突起の外周面、９…ウエブ受け止め突起の小径側平面、10…溶接範囲ガイド溝。

Claims (2)

1. 鋼構造建造物の梁材(１)に形成された貫通孔(２)を補強するリング状補強部材(４)であって、
   リング状補強部材(４)を外観円錐台状に形成し、そのリング状補強部材(４)の傾斜面(５)に段状のウエブ受け止め突起(６)を形成し、このウエブ受け止め突起(６)の軸心と平行をなす周側面(８)を前記貫通孔(２)に挿入可能に構成するとともに、ウエブ受け止め突起(６)の小径側平面(９)から小径側に設計のど厚寸法離隔した傾斜面(５)上に溶接範囲ガイド溝(10)が刻設されていることを特徴とする梁貫通孔補強リング。
2. 溶接範囲ガイド溝(10)が傾斜面(５)内に開口を有する断面劣弧状をなすリング溝である請求項１に記載の梁貫通孔補強リング。

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