JP2023103859A - panel material - Google Patents

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Abstract

To provide a panel material configured to improve thermal insulation performance by employing a lip channel steel, as a low-heat-transfer steel, having a perforated web and a thickness of 2.3 mm or smaller, thereby suppressing reduction in bearing force due to buckling specific to the low-heat-transfer steel.SOLUTION: A panel material 10 includes: a lip channel steel 12 having a thickness of 2.3 mm or smaller, configured to include a web 12A, a pair of flanges 12B, and a pair of lips 12C, the web 12A having perforations (slits 16) for improving thermal insulation performance of the channel steel; and a surface material 14 jointed to a plate surface of at least one of the flanges 12B. The length of the lip 12C connected to the flange 12B with the surface material 14 jointed thereto is equal to or longer than an effective length [mm] defined by 240/√F)×t, wherein F is an F value [N/mm2] of the lip channel steel 12 and t is a plate thickness [mm] of the lip channel steel 12.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、パネル材に関する。 The present disclosure relates to paneling.

従来、外壁や床材等のパネル材に用いられる鋼材としての低伝熱形鋼が知られている。低伝熱形鋼は、例えば外壁において熱橋となるスタッドの溝形鋼のウェブに、1個以上の孔を空けることによって作製できる。 2. Description of the Related Art Conventionally, low heat-transfer shaped steel is known as a steel material used for panel materials such as outer walls and floor materials. A low heat transfer section can be made, for example, by drilling one or more holes in a channel steel web of studs forming a thermal bridge in the outer wall.

開けられた孔によって、一対のフランジの間に位置するウェブを経由する熱の移動経路の長さが延長されると共に、移動経路の断面積が縮小する。結果、ウェブの熱伝導率が小さくなるので、有孔のウェブを有する溝形鋼が用いられた低伝熱形鋼の断熱性能が高まる。有孔のウェブを有する溝形鋼が用いられた低伝熱形鋼の断熱性能は、例えば同形状及び同寸法の溝形鋼で比較すると、無孔のウェブを有する溝形鋼が用いられた場合より向上する。 The drilled holes extend the length of the heat transfer path through the web located between the pair of flanges and reduce the cross-sectional area of the transfer path. As a result, the thermal conductivity of the web is reduced, so that the heat insulation performance of the low heat transfer section steel using the channel section steel having the perforated web is enhanced. The thermal insulation performance of low heat transfer sections using channel steel with perforated webs was compared, for example, with channel steels of the same shape and size, channel steels with non-perforated webs were used. Better than the case.

なお、本明細書では、以下、説明の便宜上、有孔のウェブを有するリップ溝形鋼を「低伝熱形鋼」と称すると共に、無孔のウェブを有するリップ溝形鋼を「通常形鋼」とも称する。 In this specification, hereinafter, for convenience of explanation, a lip channel steel having a perforated web is referred to as a "low heat transfer section steel", and a lip channel steel having a non-perforated web is referred to as a "regular section steel". ” is also called.

低伝熱形鋼に関する技術として、例えば特許文献1には、建物の壁材等のパネル材に用いられる、フレーム材としてのリップ溝形鋼が開示されている。特許文献1のリップ溝形鋼では、材軸方向に直交する面で切断した場合のウェブの断面積に関し、ウェブ高さ方向の中央位置の断面積を両端のフランジ近傍位置の断面積より小さくすることによって、ウェブの熱伝導率が低下する。特許文献1では、断面積を小さくする方法の例として、ウェブの板面に孔を空ける技術が開示されている。 As a technology related to low heat transfer shaped steel, for example, Patent Document 1 discloses a lip channel steel as a frame material used for panel materials such as building wall materials. In the lip channel steel of Patent Document 1, regarding the cross-sectional area of the web when cut along a plane orthogonal to the material axis direction, the cross-sectional area at the center position in the height direction of the web is made smaller than the cross-sectional area near the flanges at both ends. This reduces the thermal conductivity of the web. Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200000 discloses a technique of forming holes in the plate surface of a web as an example of a method for reducing the cross-sectional area.

また、特許文献2には、建築用金属板である溝形鋼のウェブの板面を側傍として切り起こすことによって、熱伝導率を小さくするための切れ目がウェブに形成された低伝熱形鋼が開示されている。 Further, Patent Document 2 discloses a low heat transfer type in which cuts for reducing thermal conductivity are formed in the web by cutting and raising the plate surface of a web of channel steel, which is a metal plate for construction, as a side. Steel is disclosed.

特開2000-87505号公報JP-A-2000-87505 特開2002-146936号公報JP-A-2002-146936

ここで、低伝熱形鋼の溝形鋼では、ウェブに開けられた孔が、ウェブの断面欠損として作用する。このため、パネル材の断熱性能が高められる。一方、構造性能の面では、有孔のウェブを有する溝形鋼の曲げ耐力は、無孔のウェブを有する溝形鋼の曲げ耐力より低くなる。特に、板厚が2.3mm以下であるリップ溝形鋼の低伝熱形鋼では、風圧等による曲げ荷重が、フランジに接合された面材からフランジに加わった際、低伝熱形鋼特有の歪み座屈、すなわち、ウェブの局所変形が発生し易いことが分かった。 Here, in the channel steel of the low heat transfer section steel, the holes formed in the web act as cross-sectional defects in the web. Therefore, the heat insulation performance of the panel material is enhanced. On the other hand, in terms of structural performance, the bending capacity of channel steel with perforated webs is lower than that of channel steels with non-perforated webs. In particular, when a bending load due to wind pressure, etc. is applied to the flange from the face material joined to the flange, the lip channel steel with a plate thickness of 2.3 mm or less will have a characteristic of low heat transfer shape steel. strain buckling, i.e., local deformation of the web.

この点、特許文献1には、溝形鋼に曲げ荷重が加えられた際、低伝熱形鋼に特有の座屈を抑制し、強度を向上させる技術に関して何ら開示されていない。このため、特許文献1の技術だけでは、板厚が2.3mm以下であるリップ溝形鋼の低伝熱形鋼に特有の座屈に起因する強度低下の問題を解決できない。 In this regard, Patent Literature 1 does not disclose any technology for improving strength by suppressing buckling peculiar to low heat transfer section steel when a bending load is applied to the channel steel. For this reason, the technique of Patent Document 1 alone cannot solve the problem of reduced strength due to buckling peculiar to low heat transfer lip channel steel having a plate thickness of 2.3 mm or less.

また、特許文献2は、低伝熱形鋼に関する技術ではあるが、本発明者らが検討した結果、側傍が設けられた場合であっても、低伝熱形鋼のリップ溝形鋼に特有の座屈に起因する強度低下の問題を必ずしも十分に解決できない場合があることが分かった。このため、低伝熱形鋼のリップ溝形鋼において、座屈による耐力の低下を抑制可能な新規な技術が求められている。 In addition, Patent Document 2 is a technique related to low heat transfer shaped steel, but as a result of examination by the present inventors, even if a side is provided, it can be applied to the lip channel steel of low heat transfer shaped steel. It has been found that the problem of strength reduction due to peculiar buckling cannot always be fully resolved. For this reason, there is a demand for a new technique that can suppress the decrease in yield strength due to buckling in lip channel steel, which is a low heat transfer steel.

本開示は、上記の問題に鑑み、低伝熱形鋼として有孔のウェブを有し、板厚が2.3mm以下であるリップ溝形鋼が用いられることによって断熱性能が高められたパネル材であって、低伝熱形鋼特有の座屈による耐力の低下を抑制できるパネル材を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present disclosure provides a panel material that has a perforated web as a low heat transfer section steel and uses a lip channel steel with a plate thickness of 2.3 mm or less to improve heat insulation performance. It is an object of the present invention to provide a panel member capable of suppressing a reduction in yield strength due to buckling that is peculiar to low heat transfer shaped steel.

本開示の一態様に係るパネル材は、ウェブと一対のフランジと一対のリップとを有し、溝形鋼の断熱性能を向上させる孔がウェブに設けられ、板厚が2.3mm以下であるリップ溝形鋼と、少なくとも一方のフランジの板面に接合された面材と、を有し、面材が接合されたフランジに連続するリップの長さは、リップ溝形鋼のF値[N/mm]をFとすると共にリップ溝形鋼の板厚[mm]をtとしたとき、(240/√F)×tの式で定義される有効リップ長さ[mm]以上である。 A panel member according to an aspect of the present disclosure has a web, a pair of flanges, and a pair of lips, the web is provided with holes that improve the heat insulation performance of channel steel, and the plate thickness is 2.3 mm or less. The length of the lip, which has a lip channel steel and a face plate joined to the plate surface of at least one flange, and which is continuous with the flange to which the face plate is joined, is the F value of the lip channel steel [N /mm 2 ] is F and the plate thickness [mm] of the lip channel steel is t, it is equal to or greater than the effective lip length [mm] defined by the formula (240/√F)×t.

本発明者らは、有孔のウェブを有し、板厚が2.3mm以下であるリップ溝形鋼を用いた低伝熱形鋼では、面材が接合されたフランジに対して外部から曲げ荷重が加わるときの、面材が接合され圧縮を受ける側であるフランジに連続するリップの長さを検討した。検討の結果、リップの長さが、有効リップ長さ[mm]以上である場合、リップの長さが必要リップ長さであること以外、同じ仕様のリップ溝形鋼と比べ、曲げ応力が上昇することが分かった。 The inventors have found that in a low heat transfer section steel using a lip channel steel having a perforated web and a plate thickness of 2.3 mm or less, bending from the outside to the flange to which the face plate is joined is performed. The length of the lip continuous to the flange, which is the side where the face plate is joined and subjected to compression when a load is applied, was examined. As a result of examination, when the lip length is more than the effective lip length [mm], the bending stress increases compared to the lip channel steel with the same specifications except that the lip length is the required lip length. I found out to do.

ここで、曲げ応力とはリップ溝形鋼のゆがみ座屈耐力を示している。なお、有効リップ長さを定義する式は、「薄板軽量形鋼造建築物設計の手引き 第2版」(一般社団法人 日本鉄鋼連盟)P.56の表3.4.4.中に記載のリップの有効幅を算出する計算式と同じである。また、本発明者らの検討の結果、無孔の通常形鋼の場合、通常形鋼の曲げ応力は、リップの長さが有効リップ長さ以上に延長されても、リップの長さが必要リップ長さである場合の曲げ応力と比較して、上昇しないことが分かった。 Here, the bending stress indicates the distortion buckling strength of the lip channel steel. The formula for defining the effective lip length is given in "Guidance for Designing Thin Plate Lightweight Steel Buildings, 2nd Edition" (Iron and Steel Federation of Japan), p. 56 Table 3.4.4. It is the same as the calculation formula for calculating the effective width of the lip described therein. In addition, as a result of studies by the present inventors, in the case of non-porous conventional shaped steel, the bending stress of the conventional shaped steel requires the length of the lip even if the length of the lip is extended beyond the effective lip length. It was found that there was no increase in bending stress compared to the lip length case.

このため、本開示の一態様に係るパネル材では、断熱性能が高められた低伝熱形鋼のリップ溝形鋼における、低伝熱形鋼特有の座屈による耐力の低下を抑制できる。 For this reason, in the panel material according to one aspect of the present disclosure, it is possible to suppress a decrease in yield strength due to buckling peculiar to the low heat transfer section steel in the lip channel steel of the low heat transfer section steel with improved heat insulation performance.

よって、本開示によれば、低伝熱形鋼として有孔のウェブを有し、板厚が2.3mm以下であるリップ溝形鋼が用いられることによって断熱性能が高められたパネル材であって、低伝熱形鋼特有の座屈による耐力の低下を抑制できるパネル材を提供できる。 Therefore, according to the present disclosure, it is a panel material that has a perforated web as a low heat transfer section steel and has improved heat insulation performance by using a lip channel steel with a plate thickness of 2.3 mm or less. Therefore, it is possible to provide a panel material that can suppress a decrease in yield strength due to buckling, which is peculiar to low heat transfer shaped steel.

本開示の実施形態に係るパネル材を説明する斜視図である。1 is a perspective view illustrating a panel material according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 図2(A)は、本実施形態に係るフレーム部材のリップ溝形鋼のウェブの外面を正面から見た図であり、図2(B)は、図2(A)中の2B-2B線断面図である。FIG. 2(A) is a front view of the outer surface of the lip channel steel web of the frame member according to the present embodiment, and FIG. 2(B) is the line 2B-2B in FIG. It is a sectional view. スリットの結合部が直列配置である場合のウェブの外面を正面側から見た図である。FIG. 10 is a front view of the outer surface of the web when the joints of the slits are arranged in series; スリット率と熱貫流率低下率との関係を、スリットの配置パターンを異ならせて説明するグラフである。7 is a graph for explaining the relationship between the slit ratio and the rate of decrease in heat transmission coefficient by changing the arrangement pattern of the slits. 実施例1に係る低伝熱形鋼のリップ溝形鋼の解析モデルの概要を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an overview of an analysis model of a lip channel steel of a low heat transfer steel according to Example 1; 図6(A)は、実施例1に係る解析モデルの材軸方向中央部の断面変形を説明する図であり、図6(B)は、第1比較例に係る解析モデルの材軸方向中央部の断面変形を説明する図であり、図6(C)は、第2比較例に係る解析モデルの材軸方向中央部の断面変形を説明する図である。FIG. 6A is a diagram for explaining cross-sectional deformation at the central portion in the material axis direction of the analysis model according to Example 1, and FIG. FIG. 6C is a diagram for explaining cross-sectional deformation of a portion, and FIG. 6C is a diagram for explaining cross-sectional deformation at the central portion in the material axial direction of the analysis model according to the second comparative example. 実施例1と第1比較例と第2比較例とのそれぞれの解析モデルの中央部における変位と荷重との関係を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the displacement and the load at the central portion of each analysis model of Example 1, a first comparative example, and a second comparative example; 実施例2の解析モデルにおける対有効リップ長さ比と短期曲げ耐力との関係を説明するグラフである。7 is a graph for explaining the relationship between the effective lip length ratio and the short-term bending strength in the analytical model of Example 2. FIG. 実施例2の解析モデルにおける対有効リップ長さ比と最大曲げ耐力との関係を説明するグラフである。7 is a graph for explaining the relationship between the effective lip length ratio and the maximum bending strength in the analysis model of Example 2. FIG. 第2比較例の解析モデルにおける対有効リップ長さ比と短期曲げ耐力との関係を説明するグラフである。7 is a graph for explaining the relationship between the effective lip length ratio and the short-term bending strength in the analysis model of the second comparative example.

以下に本開示の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一の部分及び類似の部分には、同一の符号又は類似の符号を付している。ただし、図面における厚みと平面寸法との関係、各装置や各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判定すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。 Embodiments of the present disclosure are described below. In the following description of the drawings, identical or similar parts are given the same or similar reference numerals. However, the relationship between the thickness and the plane dimension in the drawings, the ratio of the thickness of each device and each member, etc. are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined with reference to the following description. In addition, there are portions with different dimensional relationships and ratios between the drawings.

<パネル材>
まず、本実施形態に係るパネル材を、図1~図4を参照して説明する。図1に示すように、本実施形態に係るパネル材10は、フレーム材としてのリップ溝形鋼12と、上側のフランジ12Bに接合された面材14と、下側のフランジ12Bに接合された面材22と、を有する。上側の面材14と下側の面材22との間には、充填部材24が配置されている。なお、図1中では、リップ溝形鋼12の見易さのため、面材14,22の一部が例示的に分断されている。
<Panel material>
First, a panel member according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. As shown in FIG. 1, the panel member 10 according to the present embodiment includes a lip channel steel 12 as a frame member, a face member 14 joined to the upper flange 12B, and a lower flange 12B joined to and a face material 22 . A filling member 24 is arranged between the upper face member 14 and the lower face member 22 . In addition, in FIG. 1 , for ease of viewing of the lip channel steel 12, a part of the face members 14 and 22 is exemplarily divided.

(リップ溝形鋼)
リップ溝形鋼12は、ウェブ12Aと一対のフランジ12Bと一対のリップ12Cとを有する。リップ溝形鋼12は、一枚の鋼板から、例えば折り曲げ成形によって作製できる。本開示では、鋼板の板厚は、2.3mm以下である。
(lip channel steel)
The lip channel steel 12 has a web 12A, a pair of flanges 12B and a pair of lips 12C. The lip channel steel 12 can be made from a sheet of steel plate, for example by bending. In the present disclosure, the plate thickness of the steel plate is 2.3 mm or less.

本実施形態では、リップ溝形鋼12は、500MPa以上の高強度鋼板を用いて形成されてもよい。本明細書では、「高強度鋼板」とは、強度としてのF値が、500MPa以上、1000MPa以下である鋼板(鋼材)を意味する。また、「高強度鋼板」との対比において、F値が500MPa未満の鋼板を「通常鋼板」と称する場合がある。本実施形態では、例えば、通常鋼板としての400材のF値は、280MPaであると共に、高強度鋼板のF値は、500MPaである鋼材を使用しても良いし、高強度鋼板のF値が、500MPaの鋼材を使用しても良い。 In this embodiment, the lip channel steel 12 may be formed using a high strength steel plate of 500 MPa or more. In this specification, the term "high-strength steel sheet" means a steel sheet (steel material) having an F value as strength of 500 MPa or more and 1000 MPa or less. Further, in comparison with the "high-strength steel sheet", a steel sheet having an F value of less than 500 MPa may be referred to as a "normal steel sheet". In the present embodiment, for example, a steel material having an F value of 280 MPa for a 400 steel plate as a normal steel plate and an F value for a high strength steel plate of 500 MPa may be used, or the F value of a high strength steel plate may be , 500 MPa steel may be used.

鋼板の強度としてのF値が1000MPaを超える場合、強度が高くなり過ぎるため、例えばロールフォーミング成形等、鋼板をリップ溝形鋼12へ成形する際の加工性が低下する。このため、本実施形態では、高強度鋼板の強度が1000MPa以下に特定されている。なお、本開示では、高強度鋼板の強度は、これに限定されず、適宜変更できる。 If the F-value as strength of the steel plate exceeds 1000 MPa, the strength becomes too high, and workability when forming the steel plate into the lip channel steel 12, such as roll forming, is lowered. Therefore, in the present embodiment, the strength of the high-strength steel sheet is specified to be 1000 MPa or less. Note that, in the present disclosure, the strength of the high-strength steel sheet is not limited to this, and can be changed as appropriate.

(リップ)
本実施形態では、一対のリップ12Cのリップ長さLは、互いに等しいが、本開示では、一対のリップのリップ長さが、互いに異なってもよい。「リップ長さL」は、図2(B)に示すように、リップ溝形鋼12の材軸方向Dに直交する断面中で測ったリップ12Cの最大長さである。
(lip)
In this embodiment, the lip lengths L of the pair of lips 12C are equal to each other, but in the present disclosure the lip lengths of the pair of lips may differ from each other. "Lip length L" is the maximum length of the lip 12C measured in the cross section orthogonal to the material axial direction D of the lip channel steel 12, as shown in Fig. 2(B).

ここで、本実施形態では、面材14と接合するフランジ12Bが、外部から、面材14の面外方向に沿った圧縮力、すなわち曲げを受けるものと仮定する。 Here, in this embodiment, it is assumed that the flange 12B that joins the face member 14 receives a compressive force along the out-of-plane direction of the face member 14 from the outside, that is, bends.

(面材)
図1に示すように、面材14は、板面を正面から見て、矩形状の建築部材である。面材14は、例えば、板状の下地部材や石膏ボード等である。本実施形態では、面材14は、外壁材であるが、本開示では、これに限定されず、例えば床材等の他のパネル材であってよい。また、本実施形態では、面材は、一対のフランジ12Bの両方に接合された場合が例示されたが、本開示では、これに限定されず、図1中の上側のフランジ12Bのみに接合されてもよいし、下側のフランジ12Bのみに接合されてもよい。
(face material)
As shown in FIG. 1, the face material 14 is a rectangular building member when viewed from the front. The face material 14 is, for example, a plate-like base member, a gypsum board, or the like. In the present embodiment, the face material 14 is an exterior wall material, but the present disclosure is not limited to this, and may be other panel material such as floor material. Further, in the present embodiment, the case where the face material is joined to both the pair of flanges 12B is exemplified, but the present disclosure is not limited to this, and the face material is joined only to the upper flange 12B in FIG. Alternatively, it may be joined only to the lower flange 12B.

また、図1中の上側の面材14と下側の面材22とは、同様の機能を有する部材であってもよいし、異なる機能を有する部材であってもよい。面材14は、接合部材20によって、少なくとも一方のフランジ12Bの板面に接合されればよい。 Further, the upper face member 14 and the lower face member 22 in FIG. 1 may be members having the same function, or may be members having different functions. The face material 14 may be joined to the plate surface of at least one of the flanges 12B by the joining member 20 .

(充填部材)
本実施形態では、充填部材24は、例えばグラスウールやセルロースファイバー等の断熱材であるが、本開示では、これに限定されず、適宜変更できる。また、本開示では、充填部材は、必須ではない。
(Filling member)
In this embodiment, the filling member 24 is, for example, a heat insulating material such as glass wool or cellulose fiber, but the present disclosure is not limited to this and can be changed as appropriate. Also, in the present disclosure, a filler member is not required.

(接合部材)
接合部材20は、例えばビス等であって、フランジ12Bと面材14とを接合する建築部材である。図1中には、面材14の壁面を正面から見て、複数の接合部材20がリップ溝形鋼12の材軸方向に沿って直線状に配置されている。なお、本開示では、接合部材20の列の個数は、1列、又は2列以上、任意に設定できる。
(joining member)
The joining member 20 is, for example, a screw or the like, and is a building member that joins the flange 12B and the face member 14 together. In FIG. 1, a plurality of joining members 20 are linearly arranged along the axial direction of the lip channel steel 12 when the wall surface of the face member 14 is viewed from the front. In addition, in the present disclosure, the number of rows of the joining members 20 can be arbitrarily set to one row or two or more rows.

(ウェブ)
図2(A)に示すように、本実施形態では、ウェブ12Aに、材軸方向Dに沿ってほぼ等しい間隔Gで直線状に配置された複数のスリット16が含まれる列が設けられる。複数のスリット16は、溝形鋼の断熱性能を向上させる孔である。複数のスリット16が含まれる列は、図2(A)中の上下方向に沿ってほぼ等しい間隔Gで3列形成される。なお、「材軸方向D」は、リップ溝形鋼12のウェブ12Aとフランジ12Bとが、図2(A)中の左右方向に沿って延びる方向である。すなわち、材軸方向Dは、長手方向と等しい。
(web)
As shown in FIG. 2(A), in this embodiment, the web 12A is provided with a row including a plurality of slits 16 linearly arranged at approximately equal intervals G along the axial direction D of the material. The plurality of slits 16 are holes that improve the heat insulation performance of the channel steel. Three rows including a plurality of slits 16 are formed at approximately equal intervals G along the vertical direction in FIG. 2(A). The "material axial direction D" is the direction in which the web 12A and the flange 12B of the lip channel steel 12 extend along the left-right direction in FIG. 2(A). That is, the material axial direction D is equal to the longitudinal direction.

図2(B)に示すように、「ウェブ高さHW」は、一方のフランジ12B側の端部から他方のフランジ12B側の端部までの間の上下方向の直線距離である。また、「フランジ幅WF」は、図2(B)中で、ウェブ12A側の端部からリップ12C側の端部までの間の左右方向の直線距離である。また、「リップ長さL」は、図2(B)中のリップ12Cにおける一方のフランジ12B側の端部から他方のリップ12Cの端部までの間の上下方向の直線距離である。例えば、図2(B)中の上側のリップ12Cのリップ長さLは、上側のフランジ12Bの上面と同じ高さに位置する上端部の上面と、この上側のリップ12Cの下端部の下面との間の直線距離である。 As shown in FIG. 2B, the "web height HW" is the vertical linear distance from the end on the side of one flange 12B to the end on the side of the other flange 12B. Further, the "flange width WF" is the linear distance in the left-right direction from the end on the web 12A side to the end on the lip 12C side in FIG. 2(B). Also, the "lip length L" is the vertical linear distance from the end of the lip 12C on the one flange 12B side to the end of the other lip 12C in FIG. 2(B). For example, the lip length L of the upper lip 12C in FIG. is the straight-line distance between

また、本開示では、スリット16が含まれる列の個数は、3列に限定されず、1列であってもよいし、或いは5列等、2列以上の任意の複数列であってよい。なお、断熱性能の向上の観点から、3つ以上のスリット16の列が形成されることが望ましい。 Also, in the present disclosure, the number of rows in which the slits 16 are included is not limited to three rows, and may be one row, or any multiple rows of two or more rows, such as five rows. From the viewpoint of improving heat insulating performance, it is desirable to form three or more rows of slits 16 .

また、本開示では、1つの列中で隣接するスリット16同士の材軸方向Dの間隔Gが等しい場合に限定されず、それぞれ異なってよい。また、ウェブ高さ方向で隣接する列と列との間隔Gも、等しい場合に限定されず、それぞれ異なってよい。また、スリット16の長手方向の端部の形状は、応力集中を避けるため、図1中に例示したように、円弧状が好ましい。 Further, in the present disclosure, the gaps G in the material axial direction D between adjacent slits 16 in one row are not limited to being equal, and may be different. Also, the spacing G between adjacent rows in the web height direction is not limited to being equal, and may be different. In order to avoid stress concentration, the shape of the ends of the slits 16 in the longitudinal direction is preferably arcuate as illustrated in FIG.

(結合部)
本実施形態では、ウェブ12Aにおいて、1つの列中で隣接する、一定の長さMを有する直線状のスリット16同士の材軸方向Dの間隔Gが形成される部分に、ウェブ12Aの板部材を高さ方向に結合する結合部18が構成される。
(Coupling part)
In the present embodiment, in the web 12A, a plate member of the web 12A is formed in a portion where an interval G in the material axial direction D is formed between linear slits 16 having a constant length M that are adjacent in one row. A connecting portion 18 is configured to connect these in the height direction.

本開示では、ウェブ12Aに開けられる孔の形状及び寸法は、スリットに限定されず、適宜変更できる。また、本開示では、1つの列に含まれるスリットの個数は、2つ以上であれば任意である。本開示では、部材としての必要な強度が確保できる限り、少なくとも1つの結合部が形成されればよい。 In the present disclosure, the shape and dimensions of the holes made in the web 12A are not limited to slits, and can be changed as appropriate. Also, in the present disclosure, the number of slits included in one row is arbitrary as long as it is two or more. In the present disclosure, as long as the required strength as a member can be secured, at least one connecting portion should be formed.

本実施形態では、ウェブ12Aの板面を正面から見た平面視で、3つのスリット16の列に含まれる複数の結合部18の配置パターンは、千鳥配置である。具体的には、3つの列にそれぞれ含まれるスリット16は、ウェブ高さ方向に沿った直線上で重ならないようにずれて配置される。 In the present embodiment, when viewed from the front of the plate surface of the web 12A, the arrangement pattern of the plurality of coupling portions 18 included in the rows of the three slits 16 is a zigzag arrangement. Specifically, the slits 16 included in each of the three rows are staggered so as not to overlap on a straight line along the web height direction.

換言すると、スリット16が千鳥配置である場合、ウェブ12Aの板面を正面から見て、一方のフランジ12B側から他方のフランジ12B側に向かって熱が移動する経路が、ウェブ高さHWと同じ最短距離である状態の形成が阻害される。なお、「スリット16が千鳥配置である」場合には、「結合部18が千鳥配置である」場合が生じ得る。 In other words, when the slits 16 are arranged in a zigzag pattern, when viewing the plate surface of the web 12A from the front, the path along which heat moves from one flange 12B side toward the other flange 12B side is the same as the web height HW. Formation of the shortest distance state is inhibited. In addition, when "the slits 16 are arranged in a zigzag arrangement", there may occur a case where "the connecting portions 18 are arranged in a zigzag arrangement".

また、本開示では「スリットが千鳥配置である状態」とは、ウェブ12Aに形成されたスリット16の列のすべてにおいて、スリットが千鳥配置である場合に限定されない。本開示では、スリットが千鳥配置である状態が、材軸方向D及びウェブ高さ方向の少なくとも一方において部分的に形成された場合も「スリットが千鳥配置である状態」に含まれ得る。 In addition, in the present disclosure, "the state in which the slits are arranged in a zigzag arrangement" is not limited to the case where the slits are arranged in a zigzag arrangement in all the rows of the slits 16 formed in the web 12A. In the present disclosure, the state in which the slits are arranged in a zigzag arrangement may also be included in the “state in which the slits are arranged in a zigzag arrangement” when the slits are partially formed in at least one of the material axis direction D and the web height direction.

なお、本開示では、複数のスリットの配置パターンは、千鳥配置に限定されない。図3に示すように、スリット16同士が、ウェブ高さ方向(図3中の上下方向)に沿った直線上で重なるように配置された直列配置であってもよい。 In addition, in the present disclosure, the arrangement pattern of the plurality of slits is not limited to the zigzag arrangement. As shown in FIG. 3, the slits 16 may be arranged in series so as to overlap each other on a straight line along the web height direction (vertical direction in FIG. 3).

(スリット率)
本開示では、スリット率は、ウェブ12Aにおける材軸方向Dで隣接するスリット16の間隔Gの和をスリット16の長さMの和で除して定義される。なお、本開示では、「スリットの間隔」には、2つのスリットに挟まれた位置に形成される間隔と、材軸方向のウェブの端部で1つのスリットと端部との間に形成される間隔との両方が含まれる。
(Slit rate)
In the present disclosure, the slit ratio is defined as the sum of the distances G between adjacent slits 16 in the axial direction D in the web 12A divided by the sum of the lengths M of the slits 16 . In the present disclosure, the “slit interval” includes the interval formed between two slits and the interval formed between one slit and the end of the web in the axial direction. interval.

(熱貫流率低下率の解析試験)
図4中には、有限要素数値解析(FEM)を用いて、異なるスリット率を有するリップ溝形鋼12の低伝熱形鋼を用いたパネル材の熱貫流率を解析した結果から算出された熱貫流率低下率が例示されている。具体的には、結合部18の配置パターンが直列配置であるリップ溝形鋼12の解析モデルの熱貫流率低下率と、結合部18の配置パターンが千鳥配置であるリップ溝形鋼12の解析モデルの熱貫流率低下率とが、それぞれ例示されている。
(Analytical test of heat transmission coefficient decrease rate)
In FIG. 4, using finite element numerical analysis (FEM), the heat transmission coefficient of the panel material using the low heat transfer section steel of the lip channel steel 12 having different slit ratios was calculated from the results of analysis. The heat transmission coefficient decrease rate is exemplified. Specifically, the rate of decrease in heat transmission coefficient of the analysis model of the lip channel steel 12 in which the arrangement pattern of the joints 18 is arranged in series, and the analysis of the lip channel steel 12 in which the arrangement pattern of the joints 18 is staggered. The heat transmission coefficient decline rate of the model is exemplified, respectively.

図4中の2つの解析モデルで用いられたリップ溝形鋼12は、結合部18の配置パターン以外は、互いに同形状及び同寸法である。また、図4中では、結合部18の配置パターンが千鳥配置である場合のデータ点が、5つの黒丸で例示されると共に、結合部18の配置パターンが直列配置である場合のデータ点が、7つの白丸で例示されている。 The lip channel steels 12 used in the two analytical models in FIG. Further, in FIG. 4, the data points when the arrangement pattern of the joints 18 is staggered are illustrated by five black circles, and the data points when the arrangement pattern of the joints 18 is serially arranged are It is exemplified by seven white circles.

解析試験1では、解析用モデルとして、スタッド材であるリップ溝形鋼12の低伝熱形鋼に、構造用の一方側の面材14、充填部材24としての断熱材、及び他方側の面材22としての石膏ボードが取り付けられた外壁部材を、スリット率を異ならせて5つ設定した。具体的には、図2(A)中に例示された3列のスリット16の列を有するリップ溝形鋼12の形状において、スリット16の長さMと間隔Gとを変更することによって、それぞれのスリット率を異ならせた。設定された5つの結合部18の配置パターンは、いずれも千鳥配置である。そして、設定された解析用モデルを対象として解析を実行することによって、それぞれの熱貫流率を解析した。 In the analysis test 1, as a model for analysis, a low heat transfer shaped steel of a lip channel steel 12 which is a stud material, a face material 14 on one side for structure, a heat insulating material as a filling member 24, and a face on the other side Five outer wall members to which gypsum boards as materials 22 were attached were set with different slit ratios. Specifically, in the shape of the lip channel steel 12 having three rows of slits 16 illustrated in FIG. The slit ratio of was varied. All of the set arrangement patterns of the five joints 18 are staggered. Then, by executing the analysis for the set analysis model, each heat transmission coefficient was analyzed.

また、対比用の基準モデルとして、解析用モデルと同形状及び同寸法であって、無孔のウェブ12Aを有するリップ溝形鋼12を設定した。そして、設定された基準モデルを対象として解析を実行することによって、基準モデルの熱貫流率を解析した。 Also, as a reference model for comparison, a lip channel steel 12 having the same shape and dimensions as the analysis model and having a non-porous web 12A was set. Then, the heat transmission coefficient of the standard model was analyzed by executing the analysis for the set standard model.

図4中のグラフの縦軸の「熱貫流率低下率」は、スリット16を有する解析モデルの熱貫流率を、基準モデルの熱貫流率で除して得た値である。熱貫流率低下率の値が大きい、すなわち、熱貫流率低下率の値が1に近い程、低下の度合いが小さいため、断熱性能が改善されないことを意味する。一方、熱貫流率低下率の値が小さい程、低下の度合いが大きいため、断熱性能が改善されることを意味する。 The “heat transmission coefficient decrease rate” on the vertical axis of the graph in FIG. 4 is a value obtained by dividing the heat transmission coefficient of the analysis model having the slits 16 by the heat transmission coefficient of the reference model. The larger the value of the heat transmission coefficient decrease rate, that is, the closer the value of the heat transmission coefficient decrease rate is to 1, the smaller the degree of decrease, which means that the heat insulation performance is not improved. On the other hand, the smaller the value of the rate of decrease in heat transmission coefficient, the greater the degree of decrease, which means that the heat insulation performance is improved.

図4中の黒丸のデータ点から分かるように、結合部18が千鳥配置であると、スリット率が20%以下の場合、熱貫流率低下率が85%以下になる。換言すると、断熱性能を15%以上改善することが可能になる。一方、スリット率が20%を超える場合、断熱性能の改善率が15%未満になる。 As can be seen from the data points of black circles in FIG. 4, when the connecting portions 18 are arranged in a zigzag arrangement, the rate of decrease in heat transmission coefficient is 85% or less when the slit ratio is 20% or less. In other words, it becomes possible to improve the heat insulation performance by 15% or more. On the other hand, when the slit ratio exceeds 20%, the improvement rate of the heat insulation performance becomes less than 15%.

また、断熱性能の観点では、スリット率は小さい方が好ましいものの、スリット率が小さ過ぎると、リップ溝形鋼12の構造部材としての強度、すなわち、構造性能が不安定になる。このため、本実施形態では、構造性能と断熱性能とをバランスよく両立可能な範囲として、スリット率は、5%以上、20%以下の範囲で設定される。なお、本開示では、スリット率の範囲は、これに限定されず、リップ溝形鋼12の所望の仕様に応じて適宜変更できる。 From the viewpoint of heat insulation performance, a smaller slit ratio is preferable, but if the slit ratio is too small, the strength of the lip channel steel 12 as a structural member, that is, the structural performance becomes unstable. For this reason, in the present embodiment, the slit ratio is set in the range of 5% or more and 20% or less as a range in which structural performance and heat insulation performance can be balanced. In addition, in the present disclosure, the range of the slit ratio is not limited to this, and can be changed as appropriate according to the desired specifications of the lip channel steel 12 .

また、図4中の白丸のデータ点から分かるように、結合部18が直列配置であっても、スリット率が、5%以上、20%以下の範囲内で設定される場合、断熱性能を有効に改善できる。ただし、同じスリット率であっても、結合部18が千鳥配置であるリップ溝形鋼12の解析モデルの方が、結合部18が直列配置であるリップ溝形鋼12の解析モデルより、熱貫流率低下率が小さいため、断熱性能がより改善される。 Further, as can be seen from the data points indicated by the white circles in FIG. 4, even if the joints 18 are arranged in series, if the slit ratio is set within the range of 5% or more and 20% or less, the heat insulation performance is effective. can be improved to However, even if the slit ratio is the same, the analysis model of the lip channel steel 12 in which the joints 18 are arranged in a staggered manner is better than the analysis model of the lip channel steel 12 in which the joints 18 are arranged in series. Thermal insulation performance is further improved due to the small rate reduction rate.

(リップの長さ)
次に、本実施形態に係るリップ12Cのリップ長さLについて、具体的に説明する。まず、低伝熱形鋼でない通常形鋼のリップ溝形鋼においては、通常、リップ長さLとして、必要リップ長さが確保されれば済む。しかし、本実施形態では、面材14が接合されたフランジ12Bに連続するリップ長さLが、必要リップ長さより長い、有効リップ長さ以上に設定される。
(Lip length)
Next, the lip length L of the lip 12C according to this embodiment will be specifically described. First, in a lip channel steel of a normal shape steel that is not a low heat transfer shape steel, it is usually enough to secure the necessary lip length as the lip length L. However, in the present embodiment, the lip length L continuing to the flange 12B to which the face member 14 is joined is set to be longer than the required lip length and equal to or longer than the effective lip length.

(必要リップ長さ)
必要リップ長さは、「薄板軽量形鋼造建築物設計の手引き 第2版」(一般社団法人 日本鉄鋼連盟)P.83の記載に基づき、以下の計算式によって定義される。


min:必要リップ長さ[mm]
b:リップ溝形鋼等のフランジの板要素の幅[mm]
F: リップ溝形鋼のF値[N/mm
t:リップ溝形鋼の板厚[mm]
(required lip length)
For the required lip length, refer to "Guidelines for Designing Thin Plate Lightweight Steel Buildings, 2nd Edition" (The Iron and Steel Federation of Japan), p. 83, it is defined by the following formula.


C min : Required lip length [mm]
b: Width of plate element of flange such as lip channel steel [mm]
F: F value of lip channel steel [N/mm 2 ]
t: Plate thickness of lip channel steel [mm]

(有効リップ長さ)
また、有効リップ長さは、「薄板軽量形鋼造建築物設計の手引き 第2版」(一般社団法人 日本鉄鋼連盟)P.56の表3.4.4.中に記載の「リップの有効幅」と同じである。具体的には、下記の計算式によって定義される。

有効リップ長さ[mm]=(240/√F)×t
(effective lip length)
In addition, the effective lip length is described in "Guidelines for Designing Thin Plate Lightweight Steel Buildings, 2nd Edition" (The Iron and Steel Federation of Japan), p. 56 Table 3.4.4. It is the same as the "effective width of the lip" described therein. Specifically, it is defined by the following formula.

Effective lip length [mm] = (240/√F) x t

なお、板厚tは、「薄板軽量形鋼造建築物設計の手引き 第2版」P.52の有効断面の構造計算に関する「(1)鋼材の板厚」に記載された設計板厚に従って設定される。すなわち、原則として、公称板厚90%の板厚が用いられる。 In addition, the plate thickness t is based on the “Guidance for Designing Thin Plate and Lightweight Steel Buildings, 2nd Edition”, p. It is set according to the design plate thickness described in "(1) Plate thickness of steel material" regarding the structural calculation of the effective cross section of No. 52. That is, in principle, a plate thickness of 90% of the nominal plate thickness is used.

また、曲げ材の有効断面の配置は、「薄板軽量形鋼造建築物設計の手引き 第2版」P.55の図3.4.5.中に記載の配置、及び、P.56の「(6)曲げ材の有効断面係数Ze」の記載に従って設定される。すなわち、曲げ材の許容応力度の算出では、強軸曲げを受けるリップ溝形鋼12の圧縮側のフランジ12Bについて、圧縮側と同等の無効部分を設けて評価する場合と、板要素全体を有効とみなす場合とに応じて、曲げ材の有効断面の配置は異なる。 In addition, the arrangement of the effective cross section of the bending members is described in "Guidance for Designing Thin Plate Lightweight Steel Buildings, 2nd Edition", p. Fig. 3.4.5.55. and the arrangement described in P.S. 56 "(6) Effective section modulus Ze of bending member". That is, in the calculation of the allowable stress of the bending member, the compression side flange 12B of the lip channel steel 12 subjected to strong axial bending is evaluated by providing an ineffective portion equivalent to the compression side and evaluating the entire plate element. The arrangement of the effective cross-section of the bending member is different depending on when it is regarded as

次に、リップ長さLが有効リップ長さ以上に設定された、本実施形態に係るパネル材10のリップ溝形鋼12について行われた実施例1及び実施例2を、図5~図9を参照して説明する。 Next, Examples 1 and 2, which were carried out on the lip channel steel 12 of the panel material 10 according to the present embodiment, in which the lip length L was set to be equal to or greater than the effective lip length, are shown in FIGS. will be described with reference to

<実施例1:変位と荷重との関係>
実施例1では、FEMを用いて、リップ溝形鋼12の面外方向に沿って作用する圧縮力に対する耐力を測定する解析を実行した。なお、低伝熱形鋼に作用する荷重としては曲げが支配的となるため、ここでは、低伝熱形鋼のリップ溝形鋼12に作用する力には、材軸方向Dに沿った圧縮力、すなわち軸力は、含まれないものと仮定する。
<Example 1: Relationship between displacement and load>
In Example 1, an analysis was performed using FEM to measure the yield strength against the compressive force acting along the out-of-plane direction of the lip channel steel 12 . Since bending is dominant as a load acting on the low heat transfer section steel, here, the force acting on the lip channel steel 12 of the low heat transfer section steel is compression along the material axial direction D. It is assumed that forces, ie axial forces, are not included.

具体的には、図5に示すように、解析モデルを設定した。解析モデルの材軸方向Dの長さは、3900mmであり、ウェブ高さは、100mmであり、フランジ幅WFは、50mmであり、板厚は、1.6mmである。実施例1では、リップ長さLを、10mm、20mm、30mm、及び40mmの4種類のパラメータとして設定した。 Specifically, an analysis model was set as shown in FIG. The length of the analysis model in the material axis direction D is 3900 mm, the web height is 100 mm, the flange width WF is 50 mm, and the plate thickness is 1.6 mm. In Example 1, the lip length L was set as four parameters of 10 mm, 20 mm, 30 mm, and 40 mm.

解析では、図5中の解析モデルのリップ溝形鋼の上フランジ側に面材14が接合されると仮定した。また、リップ溝形鋼を材軸方向Dに4等分し、両端側の2点の位置に、図7中で上側から下側に向かう鉛直方向の強制変位を設定することによって、中央側の2点間に挟まれた中央部に力を加える4点曲げ試験を実行した。また、横座屈が生じないように、中央部のフランジ幅方向の変位は拘束した。また、境界条件として、リップ溝形鋼の材軸方向Dの一端はピン支持であり、かつ、他端はローラー支持であるように設定した。 In the analysis, it was assumed that the face material 14 was joined to the upper flange side of the lip channel steel of the analysis model in FIG. In addition, the lip channel steel is divided into four equal parts in the material axial direction D, and by setting forced displacement in the vertical direction from the upper side to the lower side in FIG. A four-point bending test was performed in which force was applied to the central portion sandwiched between two points. In addition, displacement in the width direction of the central portion of the flange was constrained so as not to cause lateral buckling. In addition, as boundary conditions, one end of the lip channel steel in the material axial direction D was set to be pin-supported, and the other end was set to be roller-supported.

そして、設定された解析モデルのそれぞれに対して荷重を負荷し、材軸方向Dの中央部の変形状態を解析した。また、解析結果から、それぞれの曲げ耐力を測定した。以下、リップ長さLが有効リップ長さ以上であるリップ溝形鋼12の解析結果を実施例1として説明する。また、リップ長さLが有効リップ長さ未満であるリップ溝形鋼12の解析結果を第1比較例として説明する。 Then, a load was applied to each of the set analysis models, and the deformation state of the central portion in the material axial direction D was analyzed. Moreover, each bending yield strength was measured from the analysis result. The analysis results of the lip channel steel 12 having the lip length L greater than or equal to the effective lip length will be described as Example 1 below. Also, the analysis result of the lip channel steel 12 whose lip length L is less than the effective lip length will be described as a first comparative example.

また、無孔のウェブ12Aを有するリップ溝形鋼である通常形鋼についても、第2比較例として、実施例1及び第1比較例と同様の解析及び測定を実施した。なお、第2比較例にかかるリップ溝形鋼の仕様は、無孔である点とリップ長さLが12mmである点以外の仕様は、実施例1に係るリップ溝形鋼12の仕様と同様である。 Also, as a second comparative example, analysis and measurement similar to those of the first example and the first comparative example were carried out on a normal shaped steel that is a lip channel steel having non-porous webs 12A. The specifications of the lip channel steel according to the second comparative example are the same as the specifications of the lip channel steel 12 according to the first embodiment except that it is non-porous and the lip length L is 12 mm. is.

図6(A)~図6(C)中には、上側から圧縮力が作用する前の材軸方向Dの中央部の断面形状が破線で例示されていると共に、上側から圧縮力が作用した後の最大耐力時に、下側にたわみ、かつ、変形した断面形状の状態が、実線で例示されている。図6(A)中には、有効リップ長さ以上のリップ長さLを有する実施例1に係る解析モデルの断面形状が例示されている。また、図6(B)中には、有効リップ長さ未満のリップ長さLを有する第1比較例に係る解析モデルの断面形状が例示されている。また、図6(C)中には、通常形鋼の第2比較例に係る解析モデルの断面形状が例示されている。 In FIGS. 6(A) to 6(C), the cross-sectional shape of the central portion in the material axial direction D before the compressive force acts from the upper side is illustrated by a broken line, and the compressive force acts from the upper side. The state of the cross-sectional shape that is deflected downward and deformed at the time of the maximum yield strength is illustrated by the solid line. FIG. 6A illustrates the cross-sectional shape of the analysis model according to Example 1 having a lip length L that is equal to or greater than the effective lip length. Further, FIG. 6B illustrates the cross-sectional shape of the analysis model according to the first comparative example having a lip length L less than the effective lip length. Further, FIG. 6(C) illustrates the cross-sectional shape of the analysis model according to the second comparative example of normal shaped steel.

図6(A)及び図6(B)に示すように、実施例1の座屈変形は、第1比較例の場合より抑制された。なお、図6(C)中に例示された第2比較例に係る解析モデルでは、材軸方向Dの中央部は下側にたわんでいるものの、全体の断面形状は大きく変形せず、結果、実施例1及び第1比較例のような座屈変形は、ほとんど生じなかった。 As shown in FIGS. 6A and 6B, the buckling deformation of Example 1 was suppressed more than that of the first comparative example. In addition, in the analysis model according to the second comparative example illustrated in FIG. Buckling deformation like Example 1 and the first comparative example hardly occurred.

また、図7中には、実施例1と第1比較例と第2比較例とについて、材軸方向Dの中央部の鉛直方向の変位δyと荷重Pとの関係を示すそれぞれの軌跡が例示されている。図7中に点線で例示されたリップ長さLが10mmの低伝熱形鋼は、第1比較例に係るリップ溝形鋼である。図7中に一点鎖線で例示されたリップ長さLが20mmの低伝熱形鋼と、細い実線で例示されたリップ長さLが30mmの低伝熱形鋼と、太い実線で例示されたリップ長さLが40mmの低伝熱形鋼とは、実施例1に係るリップ溝形鋼12である。また、図7中に破線で例示されたリップ溝形鋼は、第2比較例に係る通常形鋼のリップ溝形鋼である。 Further, in FIG. 7, respective trajectories showing the relationship between the vertical displacement δy of the central portion in the material axial direction D and the load P are illustrated for Example 1, the first comparative example, and the second comparative example. It is The low heat transfer section steel with the lip length L of 10 mm illustrated by the dotted line in FIG. 7 is the lip channel section steel according to the first comparative example. In FIG. 7, a low heat transfer shaped steel with a lip length L of 20 mm illustrated by a dashed line, a low heat transfer shaped steel with a lip length L of 30 mm illustrated by a thin solid line, and a thick solid line illustrated The low heat transfer section steel with a lip length L of 40 mm is the lip channel section steel 12 according to the first embodiment. Moreover, the lip channel steel illustrated by the dashed line in FIG. 7 is the lip channel steel of the normal shape steel according to the second comparative example.

図7に示すように、実施例1に係るリップ長さLが20mmの低伝熱形鋼では、通常形鋼の最大荷重の約85%程度の最大荷重まで耐えることができたことが分かる。また、実施例1に係るリップ長さLが30mmの低伝熱形鋼の場合の最大荷重と、実施例1に係るリップ長さLが40mmの低伝熱形鋼の最大荷重は、いずれも通常形鋼の最大荷重以上であった。実施例1に係るリップ溝形鋼12では、有孔のウェブ12Aを有する低伝熱形鋼であっても、断面欠損による耐力低下を抑制できることが分かった。 As shown in FIG. 7, the low heat transfer shaped steel having a lip length L of 20 mm according to Example 1 was able to withstand a maximum load of about 85% of the maximum load of the normal shaped steel. Further, the maximum load in the case of the low heat transfer shaped steel with a lip length L of 30 mm according to Example 1 and the maximum load of the low heat transfer shaped steel with a lip length L of 40 mm according to Example 1 are both It was more than the maximum load of normal shaped steel. With the lip channel steel 12 according to Example 1, it was found that even a low heat transfer steel having a perforated web 12A can suppress a reduction in yield strength due to cross-sectional defects.

<実施例2:短期曲げ耐力上昇率とリップ長さとの関係>
次に、実施例2では、リップ長さLを変化させた場合のリップ溝形鋼12の短期曲げ耐力について、FSM(有限帯板法)を用いて解析した。解析モデルは、リップ長さL以外の仕様は、実施例1の場合と同様に設定した。また、図8に示すように、実施例2では、解析モデルの板厚を、1.2mm、1.6mm、及び2.3mmの3種類に異ならせて設定した。
<Example 2: Relationship between short-term bending strength increase rate and lip length>
Next, in Example 2, the short-term bending strength of the lip channel steel 12 when the lip length L was changed was analyzed using FSM (finite strip method). The analysis model was set in the same manner as in Example 1 except for the lip length L. Moreover, as shown in FIG. 8, in Example 2, the plate thickness of the analysis model was set to three different values of 1.2 mm, 1.6 mm, and 2.3 mm.

図8中のグラフの縦軸には、短期曲げ耐力上昇率が設定されている。短期曲げ耐力上昇率としては、まず、FSMによって算出された座屈耐力から、許容曲げ応力度を算出する。そして、算出された許容曲げ応力度に、有効断面積の断面係数を掛け合わせて算出された短期曲げ耐力を、有効リップ長さを有する解析モデルから算出された短期曲げ耐力で除すことによって得られた値を、短期曲げ耐力上昇率として算出できる。また、図8中のグラフの横軸に設定された対有効リップ長さ比は、リップ長さLを有効リップ長さで除した値である。 The short-term bending yield strength increase rate is set on the vertical axis of the graph in FIG. As the short-term bending strength increase rate, first, the allowable bending stress degree is calculated from the buckling strength calculated by the FSM. Then, it is obtained by dividing the short-term bending strength calculated by multiplying the calculated allowable bending stress by the section modulus of the effective cross-sectional area by the short-term bending strength calculated from the analysis model having the effective lip length. The obtained value can be calculated as the short-term bending strength increase rate. Also, the effective lip length ratio set on the horizontal axis of the graph in FIG. 8 is a value obtained by dividing the lip length L by the effective lip length.

図8に示すように、実施例2では、板厚tが1.2mm、1.6mm、及び2.3mmのいずれにおいても、リップ長さLが有効リップ長さ以上に長くなる程、短期曲げ耐力上昇率が大きくなることが分かった。すなわち、本実施形態に係るリップ溝形鋼12の低伝熱形鋼においては、板厚tが、1.2mm以上、2.3mm以下である場合、曲げ耐力を増加できるという効果が得られることが分かる。 As shown in FIG. 8, in Example 2, short-term bending increases as the lip length L becomes longer than the effective lip length, regardless of whether the plate thickness t is 1.2 mm, 1.6 mm, or 2.3 mm. It was found that the rate of increase in strength increased. That is, in the low heat transfer steel of the lip channel steel 12 according to the present embodiment, when the plate thickness t is 1.2 mm or more and 2.3 mm or less, the effect of increasing the bending yield strength can be obtained. I understand.

また、図9に記載の通り、同様の効果が、FEM(有限要素法)を用いた解析でも確認された。図9に示すように、板厚tが1.2mm、1.6mm、及び2.3mmのいずれにおいても、リップ長さLが有効リップ長さ以上に長くなる程、最大曲げ耐力上昇率が大きくなる。このため、低伝熱形鋼のリップ溝形鋼12における板厚tが、1.2mm以上、2.3mm以下である場合、最大曲げ耐力を増加できることが分かる。 Further, as shown in FIG. 9, a similar effect was also confirmed by analysis using FEM (finite element method). As shown in FIG. 9, when the plate thickness t is 1.2 mm, 1.6 mm, or 2.3 mm, as the lip length L becomes longer than the effective lip length, the maximum bending yield strength increase rate increases. Become. Therefore, it can be seen that the maximum bending yield strength can be increased when the plate thickness t of the lip channel steel 12 of the low heat transfer steel is 1.2 mm or more and 2.3 mm or less.

一方、図10に示すように、無孔のウェブ12Aを有する通常形鋼の解析モデルを用いて、短期曲げ耐力について同様の解析を実行した。図10中に例示された実施例2における通常形鋼の解析モデルは、実施例1で説明した第2比較例と同様の仕様を有する。第2比較例に係る通常形鋼の場合、リップ長さLが有効リップ長さ以上に長くなる程、実施例2の場合とは反対に、短期曲げ耐力が小さくなることが分かった。 On the other hand, as shown in FIG. 10, a similar analysis was performed for the short-term bending strength using an analytical model of conventional shaped steel having a non-perforated web 12A. The analytical model of the normal shaped steel in Example 2 illustrated in FIG. 10 has specifications similar to those of the second comparative example described in Example 1. In the case of the conventional shaped steel according to the second comparative example, it was found that the shorter the lip length L becomes longer than the effective lip length, the shorter the short-term bending strength becomes, contrary to the case of the second example.

具体的には、図10に示すように、通常形鋼においては、リップ長さLが有効リップ長さより短いときには、リップ長さLが長くなる程、短期曲げ耐力が増加する。しかし、リップ長さLが有効リップ長さに到達すると、リップ溝形鋼の耐力のピークが到来し、局部座屈が発生する。そして、リップ長さLが有効リップ長さを超えると、リップ長さLが有効リップ長さより長くなる程、短期曲げ耐力が減少する傾向が確認された。換言すると、通常形鋼の場合、リップ長さLを有効リップ長さ以上に延ばす必要が生じないことが分かる。 Specifically, as shown in FIG. 10, when the lip length L is shorter than the effective lip length, the longer the lip length L is, the more the short-term bending resistance increases in the normal section steel. However, when the lip length L reaches the effective lip length, the proof stress of the lip channel steel reaches its peak and local buckling occurs. It was also confirmed that when the lip length L exceeds the effective lip length, the short-term bending resistance tends to decrease as the lip length L becomes longer than the effective lip length. In other words, it can be seen that the lip length L does not need to be extended beyond the effective lip length in the case of the normal shaped steel.

(作用効果)
本実施形態に係るリップ溝形鋼12が用いられた低伝熱形鋼では、面材14が接合され圧縮を受ける側であるフランジ12Bに連続するリップ長さLが、有効リップ長さ以上である。このため、本実施形態では、リップ長さLが必要リップ長さであること以外、同じ仕様の低伝熱形鋼のリップ溝形鋼と比べて、曲げ耐力が上昇する。結果、本実施形態に係るパネル材10では、断熱性能が高められた低伝熱形鋼のリップ溝形鋼12における、低伝熱形鋼特有の座屈による耐力の低下を抑制できる。
(Effect)
In the low heat transfer steel using the lip channel steel 12 according to the present embodiment, the lip length L continuing to the flange 12B, which is the side where the face material 14 is joined and subjected to compression, is greater than or equal to the effective lip length. be. For this reason, in this embodiment, the lip channel steel of the low heat transfer steel having the same specifications, except that the lip length L is the required lip length, increases the bending strength. As a result, in the panel member 10 according to the present embodiment, it is possible to suppress a decrease in yield strength due to buckling peculiar to the low heat transfer section steel in the lip channel steel 12 of the low heat transfer section steel with improved heat insulation performance.

また、本実施形態では、一対のリップ12Cのリップ長さLが互いに等しいので、一対のリップ長さLが互いに異なる場合と比べ、リップ溝形鋼12の断面形状が対称性を有する。このため、リップ溝形鋼12を用いたパネル材10は、建築部材としてバランスがよく、設計及び施工性に優れる。 In addition, in this embodiment, since the lip lengths L of the pair of lips 12C are equal to each other, the cross-sectional shape of the lip channel steel 12 has symmetry compared to the case where the pair of lips 12C have different lip lengths L from each other. Therefore, the panel material 10 using the lip channel steel 12 is well-balanced as a building member and is excellent in design and workability.

また、本実施形態では、ウェブ12Aの材軸方向Dにおけるスリット16の間隔Gの和をスリット16の長さの和で除して定義されるスリット率は、5%以上、20%以下である。このため、断熱性能が確保された低伝熱形鋼のリップ溝形鋼12を実現できる。 Further, in the present embodiment, the slit ratio defined by dividing the sum of the intervals G of the slits 16 in the axial direction D of the web 12A by the sum of the lengths of the slits 16 is 5% or more and 20% or less. . Therefore, it is possible to realize the lip channel steel 12 which is a low heat-transfer steel whose heat insulation performance is ensured.

また、複数のスリット16が千鳥配置の場合、熱の経路を構成する結合部18と結合部18との離隔距離が、複数のスリット16が直列配置の場合より長くなるので、パネル材10の断熱性能が高い。このため、構造性能と断熱性能とをより好適に両立できる。 Also, when the plurality of slits 16 are arranged in a zigzag arrangement, the separation distance between the coupling portions 18 forming the heat paths becomes longer than when the plurality of slits 16 are arranged in series, so the heat insulation of the panel material 10 is improved. High performance. For this reason, it is possible to more preferably achieve both structural performance and heat insulating performance.

また、本実施形態では、リップ溝形鋼12の低伝熱形鋼は、F値が500MPa以上である高強度鋼板を用いて形成される。低伝熱形鋼に高強度鋼板が用いられることによって、通常鋼板の場合より板厚を薄くしても、低伝熱形鋼において、通常鋼板と同等以上の耐力を実現できる。 Further, in the present embodiment, the low heat transfer section steel of the lip channel steel 12 is formed using a high-strength steel sheet having an F-value of 500 MPa or more. By using a high-strength steel plate for the low heat transfer shaped steel, even if the thickness of the low heat transfer shaped steel is thinner than that of the normal steel plate, the low heat transfer shaped steel can achieve yield strength equal to or greater than that of the normal steel plate.

<その他の実施形態>
本開示は、上記の実施形態によって説明されたが、この説明は、本開示を限定するものではない。本開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになると考えられるべきである。
<Other embodiments>
Although the present disclosure has been described through the above embodiments, this description is not intended to limit the present disclosure. It should be considered that various alternative embodiments, examples and operational techniques will become apparent to those skilled in the art from this disclosure.

例えば、図1~図10中に示された構成を部分的に組み合わせて、本開示を構成することもできる。本開示は、上記に記載していない様々な実施の形態等を含むと共に、本開示の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ定められるものである。 For example, the present disclosure can be configured by partially combining the configurations shown in FIGS. 1 to 10. FIG. The present disclosure includes various embodiments and the like not described above, and the technical scope of the present disclosure is defined only by the invention specifying matters of the scope of claims that are valid from the above description.

10 パネル材
12 リップ溝形鋼
12A ウェブ
12B フランジ
12C リップ
14 面材
16 スリット
18 結合部
20 接合部材
22 面材
24 充填部材
D 材軸方向
G 間隔
HW ウェブ高さ
L リップ長さ
M スリットの長さ
WF フランジ幅
t 板厚
δy 変位
10 Panel material 12 Lip channel steel 12A Web 12B Flange 12C Lip 14 Face material 16 Slit 18 Joint part 20 Joining member 22 Face material 24 Filling member D Material axial direction G Spacing HW Web height L Lip length M Slit length WF Flange width t Plate thickness δy Displacement

Claims (5)

ウェブと一対のフランジと一対のリップとを有し、溝形鋼の断熱性能を向上させる孔が前記ウェブに設けられ、板厚が2.3mm以下であるリップ溝形鋼と、
少なくとも一方の前記フランジの板面に接合された面材と、を有し、
前記面材が接合された前記フランジに連続する前記リップの長さは、リップ溝形鋼のF値[N/mm]をFとすると共にリップ溝形鋼の板厚[mm]をtとしたとき、(240/√F)×tの式で定義される有効リップ長さ[mm]以上である、
パネル材。
A lip channel steel having a web, a pair of flanges, and a pair of lips, wherein the web is provided with holes for improving the heat insulation performance of the channel steel, and the plate thickness is 2.3 mm or less;
a face member joined to the plate surface of at least one of the flanges,
For the length of the lip that is continuous with the flange to which the face plate is joined, the F value [N/mm 2 ] of the lip channel steel is F and the plate thickness [mm] of the lip channel steel is t. is equal to or greater than the effective lip length [mm] defined by the formula (240/√F)×t,
panel material.
一対の前記リップの長さが互いに等しい、
請求項1に記載のパネル材。
the lengths of a pair of said lips are equal to each other;
The panel material according to claim 1.
前記孔は、スリットであり、
前記ウェブの材軸方向における前記スリットの間隔の和を前記スリットの長さの和で除して定義されるスリット率は、5%以上、20%以下である、
請求項1又は2に記載のパネル材。
the hole is a slit,
A slit ratio defined by dividing the sum of the intervals of the slits in the axial direction of the web by the sum of the lengths of the slits is 5% or more and 20% or less.
The panel material according to claim 1 or 2.
前記ウェブの板面を正面から見て、複数の前記スリットは、千鳥配置される、
請求項3に記載のパネル材。
When the plate surface of the web is viewed from the front, the plurality of slits are arranged in a zigzag manner.
The panel material according to claim 3.
前記リップ溝形鋼は、F値が500MPa以上である高強度鋼板を用いて形成される、
請求項1~4のいずれか一項に記載のパネル材。
The lip channel steel is formed using a high-strength steel plate having an F value of 500 MPa or more,
The panel material according to any one of claims 1-4.
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