JP2018161677A - Steel plate joint structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は鋼板接合構造に関する。 The present invention relates to a steel plate joint structure.
構造体を構成する鋼板を補剛したり、この鋼板に他の部材を取りつけたりするために、構造体の鋼板には、この鋼板の板面から突出するように別の鋼板（ガセット鋼板等の付加板）が隅肉溶接によって接合されることで、ガセット溶接継手が形成されている場合がある（例えば特許文献１参照）。 このようなガセット溶接継手では、ガセット鋼板等の付加板が付加（接合）された主板の接合部分が、付加板の接合に起因して、付加板が付加（接合）されない部分より変形しにくいため、応力集中が起きる。繰返し応力変動下では、応力集中箇所から疲労き裂が発生し、この疲労き裂が構造物の耐久性を低下させる大きな原因となっている。特に、溶接接合が用いられる場合には、溶接によって形成される溶接止端や溶接ルート部といった形状急変部に局所的に応力が集中する上、溶接部には溶接によって導入された引張残留応力が存在しているため、疲労き裂が発生し易い状況にある。 既往の疲労対策技術として、鋼板どうしの溶接部の溶接止端に打撃処理等の止端処理を施すことにより、溶接止端の形状を応力が集中し難い滑らかな形状にするとともに、溶接止端およびその近傍の引張残留応力を緩和し、圧縮残留応力を付与する技術がある。その結果、溶接止端およびその近傍からのき裂の発生を防止し、疲労特性を改善することができる。 In order to stiffen the steel plate that constitutes the structure or to attach other members to this steel plate, the steel plate of the structure has another steel plate (such as a gusset steel plate) protruding from the plate surface of this steel plate. The gusset welded joint may be formed by joining the additional plate) by fillet welding (see, for example, Patent Document 1). In such a gusset welded joint, the joining portion of the main plate to which an additional plate such as a gusset steel plate is added (joined) is less likely to deform than the portion to which the additional plate is not added (joined) due to the joining of the additional plate. Stress concentration occurs. Under repeated stress fluctuations, fatigue cracks are generated from the stress concentration points, and this fatigue crack is a major cause of reducing the durability of the structure. In particular, when welded joints are used, stress is concentrated locally at the shape suddenly changing parts such as the weld toe and the weld root formed by welding, and the tensile residual stress introduced by welding is applied to the welded parts. Since it exists, it is in a situation where a fatigue crack is likely to occur. As a conventional fatigue countermeasure technology, the weld toe of the welded part between steel plates is subjected to a toe treatment such as a hammering process, so that the shape of the weld toe becomes a smooth shape in which stress is difficult to concentrate, and the weld toe In addition, there is a technique for relaxing compressive residual stress in the vicinity and applying compressive residual stress. As a result, generation of cracks from the weld toe and the vicinity thereof can be prevented, and fatigue characteristics can be improved.
しかしながら、上述した疲労対策では、溶接止端からのき裂の発生は抑制されるが、溶接ルート部から繰返し荷重による疲労き裂を抑制することはできない。
このような溶接部の溶接ルート部からの疲労き裂の発生について、溶接部を完全溶込み溶接部にすれば、溶接ルート部がなくなるため疲労特性が向上するが、完全溶込み溶接を行う場合には、広範囲にわたって開先加工等の付加的な加工を施す必要があり、溶接作業に長時間を要し、溶接作業の負担が大きく、コストが増加する。
However, although the above-described fatigue measures suppress the generation of cracks from the weld toe, fatigue cracks due to repeated loads cannot be suppressed from the weld root portion.
Regarding the occurrence of fatigue cracks from the weld root part of such welds, if the weld part is made into a fully-penetrated weld part, the weld root part disappears and the fatigue characteristics are improved. Therefore, it is necessary to perform additional processing such as groove processing over a wide range, so that a long time is required for the welding operation, the burden of the welding operation is large, and the cost increases.
そこで本発明者は、ガセット鋼板等の付加板が付加（接合）される主板の接合部分の剛性が、付加板が接合されたために、付加板が付加（接合）されない接合部分以外の部分の剛性より高くなるため、この剛性差によって発生する応力集中が疲労き裂を引起していることに着目した。 Accordingly, the present inventor has found that the rigidity of the joined portion of the main plate to which an additional plate such as a gusset steel plate is added (joined) is the rigidity of the portion other than the joined portion to which the additional plate is not added (joined) because the additional plate is joined. In order to make it higher, we focused on the fact that the stress concentration generated by this difference in stiffness caused a fatigue crack.
本発明は、付加的な製作工程を要することなく、前記主板に生じる剛性差を減縮することで、ガセット鋼板継手部等の鋼板接合部の疲労耐久性を向上させることができる鋼板接合構造を提供することを目的とする。 The present invention provides a steel plate joining structure capable of improving the fatigue durability of steel plate joints such as gusset steel plate joints by reducing the difference in rigidity generated in the main plate without requiring an additional manufacturing process. The purpose is to do.
前記目的を達成するために、本発明の鋼板接合構造は、鋼板からなる主板に鋼板からなる付加板を接合してなる鋼板接合構造であって、
前記主板の主応力方向において、前記付加板のヤング率を前記主板のヤング率より小さくしたことを特徴とする。
ここで、主板の主応力方向とは、主板の継手部（付加板が接合される接合部）およびその近傍に作用する主応力の方向のことであり、以下では継手軸方向と称することもある。
In order to achieve the object, the steel plate joining structure of the present invention is a steel plate joining structure formed by joining an additional plate made of a steel plate to a main plate made of a steel plate,
In the main stress direction of the main plate, the Young's modulus of the additional plate is made smaller than the Young's modulus of the main plate.
Here, the main stress direction of the main plate refers to the direction of main stress acting on the joint portion of the main plate (joint portion to which the additional plate is joined) and its vicinity, and may be hereinafter referred to as the joint axial direction. .
本発明においては、主板の主応力方向（継手軸方向）において、付加板のヤング率を主板のヤング率より小さくしたので、付加板が接合される主板の接合部分の剛性と、付加板が接合されない接合部分以外の部分（一般部）の剛性との差（剛性差）を減縮することができる。剛性差を縮減することで応力集中率が低減し、疲労き裂を引起し難くなるので、付加的な加工・溶接をすることなく、ガセット鋼板継手部等の鋼板接合部の疲労耐久性を向上させることができる。 In the present invention, since the Young's modulus of the additional plate is smaller than the Young's modulus of the main plate in the main stress direction (joint axis direction) of the main plate, the rigidity of the joining portion of the main plate to which the additional plate is bonded and the additional plate are bonded. It is possible to reduce the difference (rigidity difference) from the rigidity of the portion (general portion) other than the joint portion that is not performed. By reducing the difference in stiffness, the stress concentration rate is reduced and fatigue cracks are less likely to occur, improving the fatigue durability of steel joints such as gusset steel joints without additional processing and welding. Can be made.
また、本発明の前記構成において、前記付加板を、当該付加板の第１の方向のヤング率と、当該第１の方向と直交する第２の方向のヤング率とが相互に異なる異方性鋼板とし、
前記付加板は、前記第１の方向と前記第２の方向とのうちヤング率が小さい方向を前記主板の主応力方向に向けた状態で前記主板に接合されていることが好ましい。
また、本発明の前記構成において、前記主板は、当該主板の主応力方向のヤング率が、当該主応力方向と直交する直交方向のヤング率よりも大きい異方性鋼板であることが好ましい。
In the configuration of the present invention, the additional plate may have anisotropy in which the Young's modulus in the first direction of the additional plate is different from the Young's modulus in the second direction orthogonal to the first direction. Steel plate,
It is preferable that the additional plate is joined to the main plate in a state in which a direction having a small Young's modulus of the first direction and the second direction is directed to the main stress direction of the main plate.
In the configuration of the present invention, the main plate is preferably an anisotropic steel plate in which the Young's modulus in the main stress direction of the main plate is larger than the Young's modulus in the orthogonal direction perpendicular to the main stress direction.
ここで、異方性鋼板とは、高ヤング率鋼板とも呼ばれ、部材の剛性を高めるために開発された鋼板を指し、強軸方向において、異方性を有しない普通鋼のヤング率（約２０５ＧＰａ程度）より高いヤング率、前記強軸方向と直交する弱軸方向に前記普通鋼のヤング率より低いヤング率を有する。従って前記付加板を異方性鋼板とする場合には、その弱軸方向（前記第１の方向と前記第２の方向とのうちヤング率が小さい方向）が前記主板の主応力方向（継手軸方向）と揃うように配置して、前記付加板を前記主板に接合することが好ましく、前記主板を異方性鋼板とする場合には、その強軸方向が前記主板の主応力方向（継手軸方向）に揃うように配置することが好ましい。 Here, the anisotropic steel plate is also referred to as a high Young's modulus steel plate, and refers to a steel plate developed to increase the rigidity of the member. In the strong axis direction, the Young's modulus (about approx. Higher Young's modulus) and a Young's modulus lower than that of the ordinary steel in the weak axis direction orthogonal to the strong axis direction. Therefore, when the additional plate is an anisotropic steel plate, the direction of the weak axis (the direction in which the Young's modulus is small between the first direction and the second direction) is the main stress direction (joint axis) of the main plate. The additional plate is preferably joined to the main plate, and when the main plate is an anisotropic steel plate, the strong axis direction is the main stress direction (joint axis) of the main plate. It is preferable to arrange them so that they are aligned in the direction).
前記付加板を異方性鋼板とし、その弱軸方向が主板の主応力方向（継手軸方向）と揃うように配置することで、主板の接合部を変形しにくくしている要因である付加板が継手軸方向に変形し易くなり、付加板が接合される主板の接合部分の剛性と、付加板が接合されない一般部分の剛性との差（剛性差）を減縮することができる。つまり、付加板に使用される高ヤング率鋼板（異方性鋼板）の副次的な特徴である低ヤング率を活用して、剛性差減縮により、応力集中を緩和させることで、疲労き裂を引起し難くなる。
特に主板と付加板とが溶接によって接合されている場合、主板と付加板との距離が最短となる溶接ルート部において、溶接止端に比して大きな応力集中低減効果が得られる。
加えて主板を、当該主板の主応力方向のヤング率が、当該主応力方向と直交する直交方向のヤング率よりも大きい異方性鋼板とすることで、より両部材（主板と付加板）の剛性差が縮まり、さらに応力集中低減が可能となる。
The additional plate is a factor that makes it difficult to deform the joint portion of the main plate by disposing the additional plate as an anisotropic steel plate and arranging the weak axis direction to be aligned with the main stress direction (joint axis direction) of the main plate. Can be easily deformed in the joint axial direction, and the difference (rigidity difference) between the rigidity of the joint portion of the main plate to which the additional plate is joined and the rigidity of the general portion to which the additional plate is not joined can be reduced. In other words, by utilizing the low Young's modulus, which is a secondary feature of high Young's modulus steel plates (anisotropic steel plates) used for additional plates, by reducing the stress concentration by reducing the stiffness difference, fatigue cracks are achieved. Is difficult to cause.
In particular, when the main plate and the additional plate are joined by welding, a large stress concentration reducing effect is obtained as compared with the weld toe at the welding root portion where the distance between the main plate and the additional plate is the shortest.
In addition, the main plate is made of an anisotropic steel plate in which the Young's modulus in the main stress direction of the main plate is larger than the Young's modulus in the orthogonal direction perpendicular to the main stress direction, so that both members (main plate and additional plate) The rigidity difference is reduced, and the stress concentration can be further reduced.
また、本発明の前記構成において、前記主板と前記付加板とが溶接部によって接合され、前記溶接部に止端処理が施されていてもよい。 Moreover, the said structure of this invention WHEREIN: The said main board and the said additional board may be joined by the welding part, and the toe end process may be given to the said welding part.
溶接部の溶接止端と溶接ルート部のどちらが先行して疲労損傷するかは、構造寸法および荷重状態に左右されるが、主板と付加板との溶接部に止端処理が施されているので、つまり、溶接止端の疲労強度を向上させる止端処理技術と剛性差縮減による応力集中率が低減技術を組み合わせることで、確実に溶接止端と溶接ルート部の両者を高疲労強度とすることができる。 Whether the weld toe or weld root of the welded part is subject to fatigue damage depends on the structural dimensions and load conditions, but the toe treatment is applied to the welded part of the main plate and the additional plate. In other words, by combining the toe treatment technology that improves the fatigue strength of the weld toe and the technology that reduces the stress concentration rate due to the reduction in rigidity difference, both the weld toe and the weld root part must be made to have high fatigue strength. Can do.
本発明によれば、主板の主応力方向において、付加板のヤング率を主板のヤング率より小さくすることによって、付加板が接合される主板の接合部分の剛性と、付加板が接合されない接合部分以外の部分（一般部）の剛性との差（剛性差）を減縮して、疲労き裂を起し難くなるので、付加的な加工・溶接をすることなく、ガセット鋼板継手部等の鋼板接合部の疲労耐久性を向上させることができる。 According to the present invention, in the main stress direction of the main plate, by making the Young's modulus of the additional plate smaller than the Young's modulus of the main plate, the rigidity of the bonded portion of the main plate to which the additional plate is bonded, and the bonded portion where the additional plate is not bonded Since the difference (stiffness difference) from the rigidity of other parts (general part) is reduced and fatigue cracks are less likely to occur, steel sheet joining such as gusset steel plate joints without additional processing or welding The fatigue durability of the part can be improved.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は第１の実施の形態に係る鋼板接合構造を示す斜視図、図２は同平面図、図３は図２におけるＡ−Ａ断面図である。
本実施の形態は、本発明の鋼板接合構造をガセット継手に適用した例であるが、本発明はこれに限ることはなく、他の鋼板接合構造に適用できる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing a steel plate joining structure according to the first embodiment, FIG. 2 is a plan view thereof, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
The present embodiment is an example in which the steel plate joint structure of the present invention is applied to a gusset joint, but the present invention is not limited to this and can be applied to other steel plate joint structures.
図１〜図３において、符号１は主板、符号２は主板１に接合される付加板を示す。主板１は鋼板からなるものであり、例えばＨ形鋼のウエブであり、付加板２は主板１より薄い鋼板からなるものであり、例えばＨ形鋼のウエブの一方の面に面外方向において溶接接合されたガセット鋼板である。なお、付加板２をウエブの他方の面にも接合してもよく、さらに、主板１と付加板２とは同厚にしてもよい。
ここで、本発明における「鋼板」とは鋼製の平板の他、例えば形鋼の一部のフランジやウエブ、さらには、鋼製部材を構成する板状の鋼材を含むものである。
1 to 3, reference numeral 1 denotes a main plate, and
Here, the “steel plate” in the present invention includes, in addition to a flat plate made of steel, for example, some flanges and webs of shaped steel, and further a plate-shaped steel material constituting a steel member.
主板１は、矩形板状に形成された異方性鋼板（高ヤング率鋼板）であり、図１においてＸ方向（一方向）、つまり主板１の主応力方向において、異方性を有しない普通鋼のヤング率より高いヤング率（高ヤング率）を有し、Ｘ方向と直交するＹ方向（直交方向）において、異方性を有しない普通鋼のヤング率より低いヤング率（低ヤング率）を有している。
Ｘ方向は、主板１の継手部（付加板２が接合される接合部）およびその近傍に作用する応力の主応力方向（継手軸方向）であり、主板１の材軸方向である。Ｙ方向は材軸方向と直交する方向である。
付加板２は、当該付加板２の第１の方向（Ｘ方向）のヤング率と、当該第１の方向と直交する第２の方向（Ｚ方向）のヤング率とが相互に異なる矩形板状に形成された異方性鋼板（高ヤング率鋼板）であり、図１においてＸ方向（一方向）において、異方性を有しない普通鋼のヤング率より低いヤング率（低ヤング率）を有し、Ｘ方向と直交するＺ方向（直交方向）において、異方性を有しない普通鋼のヤング率より高いヤング率（高ヤング率）を有している。つまり、付加板２はＺ方向が高剛性方向（強軸方向）であり、主板１はＸ方向が高剛性方向（強軸方向）である。Ｚ方向は主板１の上面と直交する面内において、付加板２の材軸方向と直交する方向である。
The main plate 1 is an anisotropic steel plate (high Young's modulus steel plate) formed in the shape of a rectangular plate, and has no anisotropy in the X direction (one direction), that is, the main stress direction of the main plate 1 in FIG. Young's modulus higher than the Young's modulus of steel (high Young's modulus) and lower in Young's modulus (low Young's modulus) than ordinary steel without anisotropy in the Y direction (orthogonal direction) perpendicular to the X direction have.
The X direction is the main stress direction (joint axis direction) of the stress acting on the joint portion of the main plate 1 (joint portion to which the
The
そして、付加板２はヤング率が小さい方向を主板１のヤング率が高い主応力方向Ｘに向けて主板１に接合されている。すなわち、主板１の高ヤング率を有する方向（Ｘ方向）と、付加板２の低ヤング率を有する方向（Ｘ方向）とを一致させて溶接接合されている。
また、付加板２は主板１の面外方向において当該主板１と直角に溶接接合されている。
The
The
ここで、主応力方向（この実施の形態の場合はＸ方向）において、付加板２のヤング率は、主板１のヤング率より５％以上小さくすることが好ましい。
これは、普通鋼のヤング率が一定値でなく、分布を有することが理由であり、普通鋼を用いた場合においても、付加板２のＸ方向（主応力方向）におけるヤング率と、主板１のＸ方向（主応力方向）におけるヤング率に５％程度までの差が生じる場合があるためである。したがって、普通鋼を用いた継手の疲労寿命はある程度の分布を有することになるが、設計等では疲労寿命の分布の下限をもって継手の性能を評価することが必要となる。このため、本発明による継手に、普通鋼を用いた従来の継手よりも明確且つ安定的に高い性能を付与するためには、付加板２のＸ方向（主応力方向）におけるヤング率は、主板１のＸ方向（主応力方向）におけるヤング率より５％以上小さくすることが好ましい。
Here, in the main stress direction (X direction in the case of this embodiment), it is preferable that the Young's modulus of the
This is because the Young's modulus of ordinary steel is not a constant value but has a distribution. Even when ordinary steel is used, the Young's modulus in the X direction (main stress direction) of the
また、主板１と付加板２との溶接接合は、付加板２の基端部と主板１の表面（上面）とを隅肉溶接によって全周溶接することによって行われている。この溶接部３は例えばアーク溶接によって横断面直角三角形状に形成されている。なお、溶接は全周溶接に限らず、断続溶接や、点溶接（スポット溶接）であってもよい。
また、溶接部３には止端処理が施されている。止端処理としては、例えば、溶接止端３ａにグラインダー処理、ＴＩＧドレッシング処理、化粧盛り溶接などを施して溶接止端３ａの曲率を大きくする方法や、溶接後熱処理による溶接止端３ａの引張残留応力を低減する方法、もしくは溶接止端３ａにショットピーニング、ハンマーピーニング、レーザーピーニング、ウォータージェットピーニング、超音波打撃処理などの機械的打撃処理施すことで上記の両者の効果、すなわち、溶接止端３ａの曲率を大きくし、かつ引張残留応力を低減する方法がある。
The main plate 1 and the
Further, the welded
以上のように本実施の形態によれば、付加板２は主板１の主応力方向（継手軸方向）に低ヤング率を有するとともに、付加板２の主応力方向（Ｘ方向）のヤング率を主板１の主応力方向（Ｘ方向）のヤング率より小さくし、さらに、主板１は主応力方向（Ｘ方向）に高ヤング率を有するので、付加板２が接合される主板１の接合部分の剛性と、付加板２が接合されない接合部分以外の部分（一般部分）の剛性との差（剛性差）を減縮することができる。
このように剛性差縮減により応力集中率が低減し、疲労き裂を引起し難くなるので、付加的な加工・溶接をすることなく、ガセット鋼板継手部等の鋼板接合部の疲労耐久性を向上させることができる。
また、溶接部３の溶接止端３ａと溶接ルート部３ｂのどちらが先行して疲労損傷するかは、構造寸法および荷重状態に左右されるが、主板１と付加板２との溶接部３に止端処理が施されているので、つまり、溶接止端３ａの疲労強度を向上させる止端処理技術と剛性差縮減による応力集中率が低減技術を組み合わせることで、確実に溶接止端３ａと溶接ルート部３ｂの両者を高疲労強度とすることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
In this way, the stress concentration rate is reduced by reducing the stiffness difference, and fatigue cracks are less likely to occur, so the fatigue durability of steel joints such as gusset steel joints is improved without additional processing and welding. Can be made.
Further, which of the
次に、図１に示す鋼板接合構造と同様の構成のモデルについてソリッド要素有限要素法によって解析した結果について説明する。
まず、主板および付加板とも異方性鋼板（高ヤング率鋼板）とした場合、主板は、図１に示すように主応力方向（Ｘ方向）に高剛性（高ヤング率）、付加板は主応力方向（Ｘ方向）に低剛性（低ヤング率）としている。
また、付加板のみ異方性鋼板（高ヤング率鋼板）とした場合、付加板は主応力方向（Ｘ方向）に低剛性（低ヤング率）としている。
高ヤング率鋼板のヤング率については、通常の普通鋼板のヤング率を２０５ＧＰａとすると、通常の鋼板のヤング率（２０５ＧＰａ）より、高ヤング率側で＋５〜＋２５％（５〜２５％高い）、低ヤング率側で−５〜−２５％（５〜２５％低い）としている。ポアソン比は０．３としている。ここで、普通鋼は異方性を有せず、鋼板面内の何れの方向にも等しいヤング率を有するとする。
また、主板と付加板とは双方とも厚さを２５ｍｍとし、隅肉溶接によって全周溶接し、溶接脚長は８ｍｍとしている。
Next, the result of analyzing the model having the same configuration as the steel plate joint structure shown in FIG. 1 by the solid element finite element method will be described.
First, when both the main plate and the additional plate are anisotropic steel plates (high Young's modulus steel plates), the main plate has high rigidity (high Young's modulus) in the main stress direction (X direction) as shown in FIG. Low rigidity (low Young's modulus) in the stress direction (X direction).
When only the additional plate is an anisotropic steel plate (high Young's modulus steel plate), the additional plate has low rigidity (low Young's modulus) in the main stress direction (X direction).
Regarding the Young's modulus of the high Young's modulus steel plate, if the Young's modulus of a normal ordinary steel plate is 205 GPa, the Young's modulus of the normal steel plate (205 GPa) is +5 to + 25% (5 to 25% higher) on the high Young's modulus side, The lower Young's modulus side is -5 to -25% (5 to 25% lower). The Poisson's ratio is 0.3. Here, it is assumed that ordinary steel does not have anisotropy and has an equal Young's modulus in any direction within the plane of the steel sheet.
Further, both the main plate and the additional plate have a thickness of 25 mm, are welded all around by fillet welding, and have a weld leg length of 8 mm.
解析結果を図４に示す。図４に示すグラフでは、縦軸を普通鋼による継手の結果で標準化（鋼板接合部の応力を普通鋼による継手の応力で除した値）した応力低減率とし、横軸を異方性鋼板のヤング率の普通鋼に比した変化率としている。
また、図４に示すグラフにおいて、「●」は、主板、付加板の双方が異方性鋼板（高ヤング率鋼板）の場合における溶接ルート部の応力、「〇」は主板、付加板の双方が異方性鋼板（高ヤング率鋼板）の場合における溶接止端の応力、「▲」は付加板のみが異方性鋼板（高ヤング率鋼板）の場合における溶接ルート部の応力、「△」は付加板のみが異方性鋼板（高ヤング率鋼板）の場合における溶接止端の応力を示す。
なお、図４のグラフにおいて、横軸のヤング率の変化率が「０」、縦軸の応力が「１．００」の点は、普通鋼で形成された主板に普通鋼で形成された付加板を溶接接合した場合を示す。
The analysis results are shown in FIG. In the graph shown in FIG. 4, the vertical axis is the stress reduction rate normalized by the result of the joint made of ordinary steel (the value obtained by dividing the stress of the steel plate joint by the stress of the joint made of ordinary steel), and the horizontal axis is the anisotropic steel plate. Change rate of Young's modulus compared to ordinary steel.
In the graph shown in FIG. 4, “●” indicates the stress in the weld root when both the main plate and the additional plate are anisotropic steel plates (high Young's modulus steel plates), and “◯” indicates both the main plate and the additional plate. Is the stress at the weld toe when an anisotropic steel plate (high Young's modulus steel plate), "▲" is the stress at the weld root when only the additional plate is an anisotropic steel plate (high Young's modulus steel plate), "△" Indicates the stress at the weld toe when only the additional plate is an anisotropic steel plate (high Young's modulus steel plate).
In the graph of FIG. 4, the change rate of Young's modulus on the horizontal axis is “0” and the stress on the vertical axis is “1.00” is the addition of the main plate made of plain steel and made of plain steel. The case where the plate is welded is shown.
図４のグラフから明らかなように、溶接止端と溶接ルート部の双方とも、ヤング率の変化率が大きくなるほど応力が小さくなることが分かる。すなわち、ヤング率の変化率が大きくなるほど、上述した剛性差が小さくなるので、この剛性差縮減により応力集中率が低減することがわかる。
特に、溶接止端より溶接ルート部の方がヤング率の変化率が大きいほど、応力が低くなるので、溶接ルート部の応力集中率の低減に有効である。
また、主板および付加板とも異方性鋼板（高ヤング率鋼板）とした場合の方が付加板のみ異方性鋼板（高ヤング率鋼板）とした場合に比して応力が低くなるので、主板および付加板とも異方性鋼板（高ヤング率鋼板）とした方が応力集中率の低減に有効である。
As is clear from the graph of FIG. 4, it can be seen that the stress decreases as the rate of change in Young's modulus increases in both the weld toe and the weld root. That is, as the rate of change of Young's modulus increases, the above-described stiffness difference decreases, and it can be understood that the stress concentration rate is reduced by reducing the stiffness difference.
In particular, the greater the rate of change in Young's modulus at the weld root than at the weld toe, the lower the stress, which is effective in reducing the stress concentration rate at the weld root.
In addition, when the main plate and the additional plate are both anisotropic steel plates (high Young's modulus steel plates), the stress is lower than when only the additional plates are anisotropic steel plates (high Young's modulus steel plates). In addition, it is more effective to reduce the stress concentration rate by using anisotropic steel plates (high Young's modulus steel plates) for the additional plates.
（第２の実施の形態）
図５は第２の実施の形態に係る鋼板接合構造を示す斜視図、図６は図５におけるＢ−Ｂ断面図である。
本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、付加板１２を主板１１の端面（こば面）に溶接接合した点である。
主板１１は鋼板からなるものであり、例えばＨ形鋼のフランジである。付加板１２は主板１１より薄い鋼板からなるものであり、例えばＨ形鋼のフランジに面内方向において溶接接合されたガセット鋼板である。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a perspective view showing a steel plate joining structure according to the second embodiment, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
The difference between the present embodiment and the first embodiment is that the
The
主板１１は、矩形板状に形成された異方性鋼板（高ヤング率鋼板）であり、図５においてＹ方向（一方向）、つまり主応力方向において、異方性を有しない普通鋼のヤング率より高いヤング率（高ヤング率）を有し、Ｙ方向と直交するＸ方向（直交方向）において、異方性を有しない普通鋼のヤング率より低いヤング率（低ヤング率）を有している。
付加板１２は、矩形板状に形成された異方性鋼板（高ヤング率鋼板）であり、図５においてＹ方向（一方向）において、異方性を有しない普通鋼のヤング率より低いヤング率（低ヤング率）を有し、Ｙ方向と直交するＸ方向（直交方向）において、異方性を有しない普通鋼のヤング率より高いヤング率（高ヤング率）を有している。つまり、付加板１２はＸ方向が高剛性方向であり、主板１はＹ方向が高剛性方向である。
The
The
そして、付加板１２はヤング率が小さい方向を主板１１のヤング率が高い主応力方向Ｙに向けて主板１１に接合されている。すなわち、主板１１の高ヤング率を有する方向（Ｙ方向）と、付加板１２の低ヤング率を有する方向（Ｙ方向）とを一致させて溶接接合されている。
また、付加板１２のＹ方向（主応力方向）におけるヤング率は、主板１のＹ方向（主応力方向）におけるヤング率より小さくなっている。なお、主応力方向において、付加板１２のヤング率は、主板１のヤング率より５％以上小さいことが好ましいことは、第１の実施の形態と同じである。
さらに、付加板１２は主板１１の面内方向において当該主板１１の端面（こば面）と直角に溶接接合されている。
The
Further, the Young's modulus in the Y direction (main stress direction) of the
Further, the
また、主板１１と付加板１２との溶接接合は、付加板１２の基端部と主板１１の端面（こば面）とを隅肉溶接によって全周溶接することによって行われている。この溶接部１３はアーク溶接によって横断面直角三角形状に形成されている。さらに、溶接部１３には上述した溶接部３と同様の止端処理が施されている。
Further, the welding connection between the
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、付加板１２は主応力方向に低ヤング率を有するとともに、付加板１２の主応力方向（Ｙ方向）のヤング率を主板１１の主応力方向（Ｘ方向）のヤング率より小さくし、さらに、主板１１は主応力方向（Ｙ方向）に高ヤング率を有するので、付加板１２が接合される主板１１の接合部分の剛性と、付加板１２が接合されない接合部分以外の部分（一般部分）の剛性との差（剛性差）を減縮することができる。
このように剛性差縮減により応力集中率が低減し、疲労き裂を引起し難くなるので、付加的な加工・溶接をすることなく、ガセット鋼板継手部等の鋼板接合部の疲労耐久性を向上させることができる。
また、第１の実施の形態と同様に、溶接止端１３ａの疲労強度を向上させる止端処理技術と剛性差縮減による応力集中率が低減技術を組み合わせることで、確実に溶接止端１３ａと溶接ルート部１３ｂの両者を高疲労強度とすることができる。
According to the present embodiment, as in the first embodiment, the
In this way, the stress concentration rate is reduced by reducing the stiffness difference, and fatigue cracks are less likely to occur, so the fatigue durability of steel joints such as gusset steel joints is improved without additional processing and welding. Can be made.
Similarly to the first embodiment, by combining a toe processing technique for improving the fatigue strength of the
なお、第１および第２の実施の形態では、本発明の鋼板接合構造を主板１，１１と付加板２，１２とを溶接によって接合されている場合を例にとって説明したが、本発明は溶接接合に限らず、例えば摩擦撹拌接合や高力ボルト接合等によって主板１，１１と付加板２，１２とを接合する場合も適用できる。
また、第１および第２の実施の形態では、主板１，１１と付加板２，１２の双方を異方性鋼板（高ヤング率鋼板）としたが、付加板２，１２のみを異方性鋼板（高ヤング率鋼板）としてもよい。
In the first and second embodiments, the steel plate joining structure of the present invention has been described by taking as an example the case where the
In the first and second embodiments, both the
また、第１および第２の実施の形態では、主板１，１１の高剛性方向（強軸方向）と、付加板２，１２の低剛性方向（弱軸方向）とが一致しているが、本発明はこれに限ることはない。要は主板の主応力方向（継手軸方向）において、付加板のヤング率を主板のヤング率より小さくして、主板に付加板を接合すればよい。この場合、主板や付加板の高剛性方向・低剛性方向は関係ない。
また、第１の実施の形態では、図１に示すように、主板１の材軸方向と付加板２の材軸方向とが同じＸ方向であるが、主板１の材軸方向と付加板２の材軸方向が水平方向において直交していてもよい。
In the first and second embodiments, the high rigidity direction (strong axis direction) of the
Further, in the first embodiment, as shown in FIG. 1, the material axis direction of the main plate 1 and the material axis direction of the
１，１１ 主板
２，１２ 付加板
３，１３ 溶接部
３ａ，１３ａ 溶接止端
３ｂ，１３ｂ 溶接ルート部
1,11
Claims (4)
前記主板の主応力方向において、前記付加板のヤング率を前記主板のヤング率より小さくしたことを特徴とする鋼板接合構造。 A steel plate joining structure formed by joining an additional plate made of a steel plate to a main plate made of a steel plate,
A steel plate joining structure, wherein a Young's modulus of the additional plate is smaller than a Young's modulus of the main plate in a main stress direction of the main plate.
前記付加板は、前記第１の方向と前記第２の方向とのうちヤング率が小さい方向を前記主板の主応力方向に向けた状態で前記主板に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の鋼板接合構造。 The additional plate is an anisotropic steel plate in which the Young's modulus in the first direction of the additional plate and the Young's modulus in the second direction orthogonal to the first direction are different from each other,
The said additional board is joined to the said main board in the state which orient | assigned the direction with a small Young's modulus among the said 1st direction and the said 2nd direction to the main stress direction of the said main board. 1. A steel plate joint structure according to 1.
前記溶接部に止端処理が施されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼板接合構造。 The main plate and the additional plate are joined by a weld,
The steel plate joining structure according to any one of claims 1 to 3, wherein a toe end treatment is applied to the welded portion.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020020128A (en) * | 2018-07-31 | 2020-02-06 | 日本製鉄株式会社 | Steel plate floor |
| JP2020157329A (en) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | 日本製鉄株式会社 | Weld joint |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008307979A (en) * | 2007-06-13 | 2008-12-25 | Nippon Steel Corp | Chassis frame |
| JP2010132065A (en) * | 2008-12-03 | 2010-06-17 | Nissan Motor Co Ltd | Structure of side sill of vehicle body |
| WO2011024784A1 (en) * | 2009-08-24 | 2011-03-03 | 新日本製鐵株式会社 | Out-of-plane gusset welded joint and fabrication method thereof |
| JP2016014306A (en) * | 2014-07-03 | 2016-01-28 | 茂己 山本 | Welded structure for steel structure |
-
2017
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008307979A (en) * | 2007-06-13 | 2008-12-25 | Nippon Steel Corp | Chassis frame |
| JP2010132065A (en) * | 2008-12-03 | 2010-06-17 | Nissan Motor Co Ltd | Structure of side sill of vehicle body |
| WO2011024784A1 (en) * | 2009-08-24 | 2011-03-03 | 新日本製鐵株式会社 | Out-of-plane gusset welded joint and fabrication method thereof |
| JP2016014306A (en) * | 2014-07-03 | 2016-01-28 | 茂己 山本 | Welded structure for steel structure |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020020128A (en) * | 2018-07-31 | 2020-02-06 | 日本製鉄株式会社 | Steel plate floor |
| JP7024654B2 (en) | 2018-07-31 | 2022-02-24 | 日本製鉄株式会社 | Steel deck |
| JP2020157329A (en) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | 日本製鉄株式会社 | Weld joint |
| JP7230630B2 (en) | 2019-03-26 | 2023-03-01 | 日本製鉄株式会社 | weld joint |
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