JP2023005950A - H-shaped steel beam for weld assembling, and column-beam joint structure - Google Patents
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Abstract
Description
新規性喪失の例外適用申請有り There is an application for exception to loss of novelty
本発明は、梁ウェブと梁フランジが溶接接合されてなる溶接組立H形鋼梁、該溶接組立H形鋼梁を用いた柱梁接合構造に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a welded assembled H-section steel beam in which a beam web and a beam flange are welded together, and a column-to-beam connection structure using the welded assembled H-shaped steel beam.
鋼構造物の柱-梁接合部は、地震時の梁の大変形に対して脆性破断することなく、鋼構造物が倒壊しないよう十分な塑性変形性能を発揮させることが求められる。すなわち、梁端部の溶接部近傍の形状や溶接部特性は、建物の耐震安全性にとって重要な部位であり、鉄骨製作時の管理も厳格に求められることから、製作・管理に必要なコストや人工は大きいといえる。また、昨今では建築構造用鋼材SN400やSN490よりも高強度鋼材が梁に広く適用されつつあり、溶接部の品質確保のための製作管理の重要性が増している。 Column-beam joints of steel structures are required to exhibit sufficient plastic deformation performance to prevent brittle fracture and collapse of steel structures against large deformation of beams during earthquakes. In other words, the shape and characteristics of the weld near the beam end are important parts for the seismic safety of the building. It can be said that artificiality is large. In addition, recently, steel materials with higher strength than SN400 and SN490 steel materials for building structures are being widely applied to beams, and the importance of production control to ensure the quality of welds is increasing.
本発明で扱う溶接組立H形断面梁は、3枚の厚鋼板を組み合わせ、梁フランジと梁ウェブはサブマージアーク溶接によって接合されるのが効率的であり、最も一般的な製作方法である。ただし、材軸方向の両端、すなわち溶接始終端では溶接部の品質および形状管理の観点から、サブマージアーク溶接を両端から数十mm手前でとどめておき、ガスシールドアーク溶接などでの手動もしくは半自動溶接にて端部の梁フランジと梁ウェブの溶接を施していることが多い。 The welded assembled H-section beam dealt with in the present invention is efficiently manufactured by combining three thick steel plates and joining the beam flange and the beam web by submerged arc welding, which is the most common manufacturing method. However, at both ends in the material axial direction, that is, at the start and end of the weld, from the viewpoint of quality and shape control of the welded part, the submerged arc welding is stopped several tens of mm short of both ends, and manual or semi-automatic welding such as gas shielded arc welding is performed. In many cases, the beam flange and beam web are welded at the end.
また、梁フランジと柱との溶接線や、そのための裏当金を通すために、梁端部の梁ウェブにはスカラップと称する切り欠きを設ける必要がある。梁フランジと梁ウェブとの溶接は、隅肉溶接もしくは部分溶け込み溶接とすることが一般的であり、スカラップ底付近の梁ウェブ板厚中心近傍には、未溶着部が存在する。
この未溶着部が表面に露わになることを回避するために、上述したガスシールドアーク溶接に際して、スカラップ底も含めて廻し溶接を施すことが多い。
In addition, a notch called a scallop must be provided in the beam web at the end of the beam in order to allow the welding line between the beam flange and the column and the backing metal therefor to pass through. The beam flange and beam web are generally welded by fillet welding or partial penetration welding, and there is an unwelded portion near the center of the thickness of the beam web near the bottom of the scallop.
In order to avoid the unwelded portion from being exposed on the surface, in the gas-shielded arc welding described above, boxing welding including the scalloped bottom is often performed.
一方、過去の地震被害や実験的研究により、このスカラップ底を起点として、梁フランジ板厚方向に亀裂が進展し、早期の脆性破断に至る危険性があることが指摘されている(例えば、非特許文献1)。また、このスカラップ底からの亀裂が延性的に進展し、柱‐梁フランジ溶接部の始終端から生じた延性亀裂と結合して破断に至ることもある。このメカニズムについては後述する。 On the other hand, based on past earthquake damage and experimental research, it has been pointed out that there is a danger that cracks may develop in the thickness direction of the beam flange starting from this scallop bottom, leading to early brittle fracture (for example, Patent document 1). In addition, cracks from this scalloped bottom may grow ductile and combine with ductile cracks generated from the beginning and end of the column-to-beam flange weld, leading to fracture. This mechanism will be described later.
いずれにしても、スカラップ底からの梁フランジ板厚方向の亀裂発生および進展を抑止することが柱梁接合部の耐震安全性向上につながる。この観点で、亀裂発生を抑止するためにスカラップの形状を工夫する提案(非特許文献1や特許文献1)や、スカラップ底からの亀裂進展を抑止するための提案(特許文献2、特許文献3)がなされている。
In any case, suppressing the generation and propagation of cracks in the thickness direction of the beam flange from the scalloped bottom leads to an improvement in seismic safety of the column-to-beam joint. From this point of view, proposals for devising the shape of the scallops to suppress crack generation (
非特許文献1で示されているのは、円弧状のスカラップを単純な1/4円とするのではなく、梁フランジとの境界付近において、概ね半径10mm程度の小円を組み合わせた複合円形とし、スカラップ底での梁フランジと梁ウェブの断面変化を緩やかにしたものである。
また、特許文献1も同様に複合円形のスカラップ形状を提案している。
この場合、上述したようにスカラップ底の廻し溶接を施したのちに、この廻し溶接部を棒状のグラインダーなどによって切削し、梁フランジに対して平滑になるよう成形する。
Non-Patent
In this case, after the scalloped bottom is scalloped as described above, the scalloped portion is cut with a bar-shaped grinder or the like to form a smooth shape with respect to the beam flange.
また、特許文献2、特許文献3では、複合円スカラップを前提としておらず、廻し溶接の有無も明確ではないが、スカラップ底にスリット状の切り欠きや、円孔を設け、スカラップ底からの亀裂が進展するのを抑止する効果を期待している。
In addition, in
非特許文献1や特許文献1の場合には、廻し溶接部を棒状のグラインダーなどによって切削し、梁フランジに対して平滑にする必要があるが、グラインダー等で梁ウェブならびに廻し溶接部を切削し、所定の形状に成形する作業は非常に加工手間を要し、また切削時に健全部である梁フランジを傷つける恐れがあるといった課題がある。
In the case of
また、特許文献2、3の場合には、梁フランジに欠損部を設けることから、梁の耐力が低下することは免れないほか、その加工手間を要するという課題がある。
Moreover, in the case of
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、塑性変形性能と製作時の溶接施工効率とを同時に向上させることができる溶接組立H形鋼梁、及び該溶接組立H形鋼梁を用いた柱梁接合構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve such problems, and provides a weld assembled H-section steel beam and the weld assembled H-section steel beam that can simultaneously improve plastic deformation performance and welding efficiency during fabrication. The object is to provide a column-to-beam joint structure using
(1)本発明に係る溶接組立H形鋼梁は、梁ウェブと梁フランジが溶接接合されてなるものであって、
柱との接合部となる梁材軸方向端部における前記梁ウェブの前記梁フランジとの境界部にスカラップを有し、該スカラップにおける前記梁フランジと前記梁ウェブの境界であるスカラップ底を起点として、前記梁フランジと前記梁ウェブが材軸方向に溶接接合されていない不溶接領域を有することを特徴とするものである。
(1) The welded assembled H-section steel beam according to the present invention is formed by welding a beam web and a beam flange,
There is a scallop at the boundary between the beam web and the beam flange at the axial end of the beam material that is the joint with the column, and the scallop bottom that is the boundary between the beam flange and the beam web at the scallop is the starting point. , wherein the beam flange and the beam web have a non-welded region in which the beam flange and the beam web are not welded together in the axial direction of the material.
(2)上記(1)に係るものにおいて、前記スカラップ底において、前記スカラップと前記梁フランジの接線がスカラップ空隙部側に為す角が90°以下であることを特徴とするものである。 (2) In the above (1), the scallop bottom is characterized in that the tangent line between the scallop and the beam flange forms an angle of 90° or less with the scallop gap side.
(3)また、上記(1)又は(2)に係るものにおいて、柱もしくはダイアフラムと前記梁フランジとがレ形開先による完全溶け込み溶接によって接合され、前記レ形開先の表面から前記梁端部におけるスカラップ底までの距離が10mm以上であることを特徴とするものである。 (3) In addition, in the above (1) or (2), the column or diaphragm and the beam flange are joined by full penetration welding with a square groove, and the beam end is welded from the surface of the square groove. The distance to the scalloped bottom in the part is 10 mm or more.
(4)本発明に係る柱梁接合構造は、上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の溶接組立H形鋼梁のフランジ端を柱に溶接接合したことを特徴とするものである。 (4) A column-to-beam connection structure according to the present invention is characterized in that the flange end of the welded assembled H-shaped steel beam according to any one of (1) to (3) is welded to a column. .
本発明においては、柱との接合部となる梁材軸方向端部における梁ウェブの梁フランジとの境界部にスカラップを有し、該スカラップにおける前記梁フランジと前記梁ウェブの境界であるスカラップ底を起点として、前記梁フランジと前記梁ウェブが材軸方向に溶接接合されていない不溶接領域を有することにより、梁材軸方向端部における煩雑な加工や溶接を必要とせず、梁フランジ板厚方向の亀裂発生・進展を抑止することができ、溶接組立H形鋼梁の加工効率向上と、変形性能向上の両方を実現することができる。 In the present invention, a scallop is provided at the boundary between the beam web and the beam flange at the axial end of the beam material that is the joint with the column, and the scallop bottom is the boundary between the beam flange and the beam web at the scallop. Starting from, the beam flange and the beam web have a non-welded area where the beam flange and the beam web are not welded together in the axial direction of the material, thereby eliminating the need for complicated processing and welding at the ends of the beam material in the axial direction and reducing the beam flange plate thickness It is possible to suppress the occurrence and propagation of cracks in the direction, and it is possible to realize both the improvement of processing efficiency and the improvement of deformation performance of the welded assembled H-shaped steel beam.
本発明の一実施の形態に係る溶接組立H形鋼梁を図1、図2に基づいて説明する。
図1、2は、本実施の形態に係る溶接組立H形鋼梁1の説明図であり、溶接組立H形鋼梁1を柱7に接合して柱梁接合構造とした状態を示している。図1、図2において、1は溶接組立H形鋼梁、3は梁フランジ、5は梁ウェブ、7は柱、9はスカラップ、10はスカラップ底、11はフランジ-ウェブ溶接部、13は裏当て金、15は柱-フランジ溶接部である。
本実施の形態に係る溶接組立H形鋼梁1は、図1、図2に示すように、梁ウェブ5と梁フランジ3が溶接接合されてなるものである。
そして、柱7との接合部となる梁材軸方向端部における梁ウェブ5の梁フランジ3との境界部にスカラップ9を有し、梁フランジ3と梁ウェブ5の境界であるスカラップ底10を起点として、梁フランジ3と梁ウェブ5が材軸方向に溶接接合されていない不溶接領域a(図1の部分拡大図参照)を有するものである。
以下、詳細に説明する。
A weld assembled H-section steel beam according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
1 and 2 are explanatory views of the welded assembled H-
As shown in FIGS. 1 and 2, the welded assembled H-
A
A detailed description will be given below.
<柱>
柱7は、鋼管柱であり、梁との接続部は内ダイアフラム、外ダイアフラムのいずれの形式であってもよい。
内ダイアフラムの場合は、図1に示すように、梁端部は柱7のスキンプレートに直接接続される。
外ダイアフラムの場合には、梁端部はダイアフラムを介して接続される。
柱7(もしくはダイアフラム29(図5参照))と梁フランジ3との溶接部である柱-フランジ溶接部15はレ形開先による完全溶け込み溶接によって接合されている。
<Pillar>
The
In the case of the inner diaphragm, the beam ends are directly connected to the skin plate of the
In the case of an outer diaphragm, the beam ends are connected through the diaphragm.
A column-
<スカラップ>
スカラップ9は、梁ウェブ5の梁材軸方向端部における梁フランジ3との境界部に設けられる切り欠きであるが、その形状は特に限定されず、例えば1/4円等の円弧状、三角形もしくは四角形等である。
もっとも、スカラップと梁フランジ境界(スカラップ底10)において、スカラップ9と梁フランジ3の接線16がスカラップ空隙部側に為す角度α(図1の部分拡大図参照)が90°以下であることが好ましい。
<Scalloped>
The
However, at the scallop and beam flange boundary (scallop bottom 10), it is preferable that the angle α (see the partial enlarged view of FIG. 1) formed by the tangent line 16 between the
従来例においては、スカラップ底10に廻し溶接を施すため当該部分の応力集中を防止する観点から角度αを90度超にしている。しかし、本発明においては廻し溶接を施さないため、スカラップ底での角度αはスカラップの切り欠き形状のままと等しくなり、スカラップの切断加工を施しやすい90度以下するのが望ましい。つまり、αを90度以下とすることで、スカラップ形状は単純な1/4円や三角形、長方形もしくは正方形にすることができ、ウェブの切断作業が容易になる。
In the conventional example, since the
また、梁フランジ3の開先の表面からスカラップ底10までの距離が10mm以上であることが好ましい。その理由を図3に基づいて説明する。
梁フランジ3と柱7(もしくはダイアフラム29)との完全溶け込み溶接で多用される入熱30,000J/cm近傍のCO2溶接では、開先面に対して通常、少なくとも3mm程度(図3のa参照)は溶接金属の溶け込みが生じる。さらに、溶接熱によって組織が変化し、強度や靭性が低下する可能性がある熱影響部17も通常3mm程度(図3のb参照)存在することとなる。
Moreover, it is preferable that the distance from the groove surface of the
In CO 2 welding with a heat input of around 30,000 J/cm, which is often used for complete penetration welding between
フランジ-ウェブ溶接部11の隅肉溶接もしくは部分溶け込み溶接においてもフランジ表面には同様に3mm程度(図3のc参照)の熱影響部18が存在するものと考えられる。
両者の熱影響部17、18をオーバーラップさせると、繰返しの溶接熱に伴って一層靭性・強度の劣化が懸念され、また、熱影響部17、18での塑性変形集中が懸念されることとなる。
したがって、熱影響部17、18をオーバーラップさせないためには、梁フランジ3の開先表面からフランジ-ウェブ溶接部11の止端まで概ね10mm以上離す必要がある。
また、溶接施工に伴う熱収縮の影響や施工誤差を勘案し、上記の10mm以上を確実に確保・管理することを考えると、本発明では、スカラップ底10から材軸方向に不溶接部aが存在しているので、梁フランジ3の開先表面からスカラップ底10までの距離dを10mm以上確保すれば確実である。
Also in fillet welding or partial penetration welding of the flange-
If the heat-affected
Therefore, in order to prevent the heat affected
Considering the effects of heat shrinkage and welding errors associated with welding, and ensuring and managing the above 10 mm or more, in the present invention, the unwelded portion a extends from the scallop bottom 10 in the material axial direction. Since it exists, it is reliable if the distance d from the groove surface of the
<不溶接領域>
不溶接領域aは、スカラップ9における梁フランジ3と梁ウェブ5の境界であるスカラップ底10を起点として、梁フランジ3と梁ウェブ5が材軸方向に溶接接合されていない領域である。
不溶接領域aにおける材軸方向長さは30mm以下が好ましい。同長さを30mm以下が好ましいとしたのは、不溶接領域aの材軸方向長さが長すぎる場合には、不溶接領域でフランジが局部座屈したり、梁の曲げ剛性や耐力が損なわれたりする可能があるため、管理許容差として30mm以内としたものである。
また、不溶接領域aの材軸方向長さは10mm以上が好ましい。溶接部終端の形状管理のためにセラミック等の固形タブを設ける場合、扱いやすい固形タブの大きさも勘案したものである。
<Non-weld area>
The unwelded region a is a region where the
The axial length of the unwelded region a is preferably 30 mm or less. The reason why it is preferable that the same length is 30 mm or less is that if the axial length of the unwelded area a is too long, the flange may locally buckle in the unwelded area, and the bending rigidity and yield strength of the beam may be impaired. Since there is a possibility that it may be
Moreover, the axial length of the unwelded region a is preferably 10 mm or more. When a solid tab made of ceramic or the like is provided to control the shape of the terminal end of the welded portion, the size of the solid tab that is easy to handle is taken into consideration.
上記のように構成された本実施の形態によれば、塑性変形性能が向上されることになるが、この理由について従来例を示した図4と比較して説明する。図4(a)は図1の部分拡大図に対応する梁端部の側面図、図4(b)は図2に対応する平面図であり、図4において図1、図2と同一部分には同一の符号が付してある。
図4に示す例は、特許文献1等で示されたように、梁ウェブ5と梁フランジ3がサブマージアーク溶接によって接合され(サブマージアーク溶接部19)、梁端の数十mmの部分がガウジングしたうえでガスシールドアーク溶接によってスカラップ底10も含めて廻し溶接(ガスシールドアーク溶接部21)が施されている。
According to the present embodiment configured as described above, plastic deformation performance is improved. The reason for this will be described in comparison with FIG. 4 showing a conventional example. FIG. 4(a) is a side view of the beam end corresponding to the partial enlarged view of FIG. 1, and FIG. 4(b) is a plan view corresponding to FIG. are given the same reference numerals.
In the example shown in FIG. 4, as shown in
図4に示す例において、梁に強軸方向(図面縦方向)の応力が作用するとスカラップ底10において梁ウェブ5と梁フランジ3が離れようとするが、スカラップ底10に溶接が施されているため、当該部分は形状が急変する箇所でかつ熱影響部が存在する箇所となっている。また、一般的には廻し溶接部は比較的小入熱の溶接となりやすく、母材よりも溶接金属の強度が高くなりやすい。さらに、廻し溶接部止端とフランジ端溶接部15の止端が近接しやすい。そのため、当該箇所は形状および強度の不連続箇所となり、非特許文献1で指摘されているように、梁ウェブ5と梁フランジ3の溶接部においてはスカラップ底10を起点として、梁フランジ板厚方向に亀裂23が進展し、早期の脆性破断に至る危険性がある。また、このスカラップ底10からの亀裂23は、図4(b)に示すように、梁幅方向にも延性的に進展し、柱‐梁フランジ溶接部の始終端から生じた延性亀裂25と結合して早期に破断に至ることもある。
In the example shown in FIG. 4, when stress in the strong axial direction (vertical direction in the drawing) acts on the beam, the
これに対して、本実施の形態では、図1、図2に示すように、梁材軸方向端部において不溶接領域aを有することで、梁ウェブ5と梁フランジ3の溶接部に生じる亀裂23の方向は梁フランジ板厚方向ではなく梁材軸方向に進展しやすくなる。そのため、柱‐フランジ溶接部11の始終端から延性亀裂25が生じたとしても、この亀裂23とは亀裂23の方向が違い距離も離れているため(図2参照)、図4に示した例のように、これに連結しにくくなる。したがって、図4の従来例のように、亀裂23の連結による早期破断は生じない。
また、本実施の形態では、梁ウェブ5と梁フランジ3の溶接部止端と、梁フランジ端部の柱-フランジ溶接部15の止端との距離X(図1拡大図参照)が図4(a)に示す従来例よりも離れており、スカラップ底近傍での強度、形状の不連続が緩慢となることで溶接止端近傍での塑性歪が集中しにくくなり、そもそも亀裂が生じにくくなることが期待できる。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, by having a non-welded region a at the axial end of the beam material, cracks occurring in the welded portion between the
Further, in the present embodiment, the distance X between the weld toe of the
また、梁材軸方向端部において亀裂23が梁材軸方向に多少進展したとしても、梁フランジ3および梁ウェブ5は柱7と溶接やボルトによって接合されることでH形鋼としての断面形状が保持されるため、梁の曲げ剛性や耐力が直ちに損なわれることはない。
このように、本実施の形態のように梁材軸方向端部において不溶接領域aを有することによって梁フランジ‐梁ウェブ境界で梁フランジ板厚方向への亀裂発生・進展が抑止されるため、梁の変形性能向上が見込まれる。
In addition, even if the
In this way, by having the non-welded region a at the axial end of the beam material as in the present embodiment, the generation and propagation of cracks in the beam flange plate thickness direction at the beam flange-beam web boundary are suppressed. It is expected to improve the deformation performance of the beam.
また、本実施の形態によれば、従来技術で課題であった溶接組立H形鋼の梁材軸方向端部におけるフランジ-ウェブ溶接部において、棒グラインダーによるスカラップ底の平滑化処理や、従来技術にみられるような梁ウェブのグラインダー処理等の加工を必要としない。
さらに、本実施の形態では、梁材軸方向端部において、梁フランジ3と梁ウェブ5の未溶着部を設けており、CO2溶接による廻し溶接を必要としていないことから、サブマージアーク溶接のみで梁フランジ3と梁ウェブ5との接合が完成させることが可能となり、製作効率が高いといえる。
In addition, according to the present embodiment, in the flange-web welded portion at the axial end of the beam material of the welded assembled H-section steel, which has been a problem in the conventional technology, the smoothing of the scallop bottom by the bar grinder and the conventional technology It does not require processing such as grinder processing of the beam web as seen in .
Furthermore, in the present embodiment, the
もっとも、梁フランジ3と梁ウェブ5の溶接はサブマージアーク溶接であってもガスシールドアーク溶接であっても、あるいはその複合であってもかまわない。例えば、溶接部品質を良いものに確保するために、サブマージアーク溶接をスカラップ9より手前で止めてガウジングしたのちに、ガスシールドアーク溶接によってスカラップ9近傍まで(不溶接部の手前まで)溶接してもよく、この場合であっても、廻し溶接やグラインダー処理を必要としないため、従来例に比べて施工効率が高まるといえる。
このように、本実施の形態によれば、梁材軸方向端部における煩雑な加工や溶接を必要とせず、梁フランジ板厚方向の亀裂発生・進展を抑止することが可能となる。すなわち、溶接組立H形鋼梁1の加工効率向上と、変形性能向上の両方を実現することができる。
However, the welding of the
As described above, according to the present embodiment, it is possible to suppress the occurrence and propagation of cracks in the thickness direction of the beam flange without requiring complicated processing or welding at the ends in the axial direction of the beam material. That is, it is possible to achieve both an improvement in processing efficiency and an improvement in deformation performance of the welded assembled H-
また、梁端のフランジ‐柱スキンプレートもしくはダイアフラム29との完全溶け込み溶接とスカラップ底10が近接している場合、従来のスカラップ底廻し溶接があると両者の溶接止端が近接し、形状ならびに溶接熱に伴う強度の不連続が狭い領域で生ずることとなり、亀裂23が生じやすくなる懸念がある。
しかし、本実施の形態のようにフランジ-ウェブ溶接部11が端部より10mm以上離れることとなり、上述の形状および強度の不連続が狭い領域では生じず、歪の局所的な集中が従来技術に比べて緩和される。
一般的なCO2溶接の場合、熱影響部17、18の幅は3mm程度であり、梁端のフランジ‐柱スキンプレートもしくはダイアフラムとの完全溶け込み溶接と、梁のウェブ‐フランジ溶接部11の熱影響部17、18の幅の合計は概ね10mm弱となる。そして、本実施の形態では不溶接領域aを10mm以上設けることにしているので、梁フランジ3のレ形開先の表面から熱影響部の概ね10mmの2倍となる20mm離れることになり、熱影響部の重なりを確実に防止できる。
Also, when the beam end flange-column skin plate or
However, since the flange-web welded
In the case of general CO 2 welding, the width of the heat affected
本発明の効果を実証するために、柱‐梁架構による載荷実験を実施した。
試験装置27の概要は図5に示す通りであり、試験体に用いた溶接組立H形断面梁は、BH-600×200×16×25(単位mm)である。図5において、図1に対応する部分には同一の番号を付してある(図中の寸法の単位はmmである。)。なお、試験装置27では、溶接組立H形断面梁を柱7のダイアフラム29に溶接接合した態様である。
柱7と梁との溶接接合部にはスカラップ9を設けており、その詳細仕様を実験パラメータとした。
In order to demonstrate the effects of the present invention, a loading experiment was conducted using a column-beam frame.
The outline of the
A
発明例である試験体31の設計仕様詳細は、図6に示す通りであり、スカラップ底10より材軸方向に10mmだけ梁ウェブ5と梁フランジ3が溶接接合されていない不溶接部が設けられている。
他方、従来例である試験体33の設計仕様詳細は、図7に示す通りであり、廻し溶接を施したうえで、スカラップ底10をR=10mmとなるように棒グラインダーで成形したものである。
試験体31、33はいずれもスカラップ近傍でのウェブ‐フランジ溶接部11はガスシールドアーク溶接を用いている。
載荷は、図5に示すように、梁先端を油圧ジャッキによって正負交番に繰り返し載荷し、載荷振幅は塑性率(載荷点の変位を梁端部(柱7との境界)に作用する曲げモーメントが梁の全塑性モーメントとなる変位で除した値)3.0とした。
The details of the design specifications of the
On the other hand, the details of the design specifications of the
Both
As shown in Fig. 5, the tip of the beam is repeatedly loaded by a hydraulic jack in alternating positive and negative directions. The value divided by the displacement that becomes the total plastic moment of the beam) was set to 3.0.
実験の結果、本発明例の試験体31では繰り返し数(塑性率±3.0で1周を1と定義、半周は0.5)8.5であったのに対し、従来技術の試験体33では6.5であり、本発明の優位性が実証された。
また、発明例である試験体31ではスカラップ底10から梁材軸方向に亀裂23が若干進展したのちに板厚方向に転化して終局を迎えているのに対し、従来例である試験体33では初めから梁フランジ板厚方向に亀裂23が進展しており、想定どおりの結果であった。
As a result of the experiment, in the
In addition, in the
また、発明例である試験体31および、試験体31に対して不溶接領域aにおける材軸方向長さだけを変え、これを30mmとした発明例である試験体35(設計仕様詳細は図8参照)について、単調載荷を模擬した有限要素法解析をおこなった。解析では、溶接部の溶け込み形状やフランジ、ウェブ、溶接金属の強度は実験試験体を再現したモデルを用いた。
解析の結果、前述の塑性率3.0における最大の相当塑性歪の大きさは、試験体31が0.85であるのに対し、試験体35では0.65であった。相当塑性歪の大小は、延性亀裂発生の早晩と相関があると考えられ、止端間距離Xが大きくなると歪集中が緩和されることが実証された。
In addition, a
As a result of the analysis, the magnitude of the maximum equivalent plastic strain at the aforementioned plasticity factor of 3.0 was 0.85 for the
a 不溶接領域
1 溶接組立H形鋼梁
3 梁フランジ
5 梁ウェブ
7 柱
9 スカラップ
10 スカラップ底
11 フランジ-ウェブ溶接部
13 裏当て金
15 柱-フランジ溶接部
16 接線
17、18 熱影響部
19 サブマージアーク溶接部
21 ガスシールドアーク溶接部
23 亀裂
25 延性亀裂
27 試験装置
29 ダイアフラム
31 試験体(発明例)
33 試験体(従来例)
35 試験体(発明例)
a
33 Specimen (conventional example)
35 Specimen (Invention Example)
Claims (4)
柱との接合部となる梁材軸方向端部における前記梁ウェブの前記梁フランジとの境界部にスカラップを有し、
該スカラップにおける前記梁フランジと前記梁ウェブの境界であるスカラップ底を起点として、前記梁フランジと前記梁ウェブが材軸方向に溶接接合されていない不溶接領域を有することを特徴とする溶接組立H形鋼梁。 A weld assembled H-shaped steel beam in which a beam web and a beam flange are welded together,
having a scallop at the boundary between the beam web and the beam flange at the axial end of the beam material that is the joint with the column;
Welded assembly H characterized by having a non-welded region where the beam flange and the beam web are not welded together in the material axial direction, starting from the scallop bottom that is the boundary between the beam flange and the beam web in the scallop. Shaped steel beam.
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