JP3211455U - Structural material - Google Patents
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Abstract
【課題】既存のＨ型材を加工して、使用する材料の重量を増やすことなく強度向上を図った構造材を提供する。【解決手段】一対のフランジ材１、２と、フランジ材１、２の間隙に配置されてフランジ材１、２に一体に接合されたウェブ材とからなり、Ｈ字状の断面を有し、断面に直交する材軸線に沿って延出するように構成され、ウェブ材が、材軸線Ｘ−Ｘに沿って、並設方向に凹凸となる開口孔５を有する第１のウェブ部３と第２のウェブ部４とからなり、第１のウェブ部３と第２のウェブ部４が、材軸線Ｘ−Ｘを介して対称に配置されて、材軸線Ｘ−Ｘ上に沿って対向する側縁が接合され、第１のウェブ部３及び第２のウェブ部４の開口孔５が、端部を閉じるように突合せられて、一体に連結される。【選択図】図１The present invention provides a structural material obtained by processing an existing H-shaped material to improve the strength without increasing the weight of the material to be used. A pair of flange members 1, 2 and a web member disposed in a gap between the flange members 1, 2 and integrally joined to the flange members 1, 2 have an H-shaped cross section, The first web portion 3 and the first web portion 3 are configured to extend along a material axis perpendicular to the cross section, and the web material has opening holes 5 that are uneven in the juxtaposition direction along the material axis XX. The first web portion 3 and the second web portion 4 are arranged symmetrically with respect to the material axis XX, and are opposed to each other along the material axis XX. The edges are joined, and the opening holes 5 of the first web portion 3 and the second web portion 4 are abutted so as to close the ends, and are connected together. [Selection] Figure 1
Description
本考案は、特に建築構造物に用いられる構造材に関する。 The present invention relates to a structural material used particularly for a building structure.
カーポート等の建築構造物に用いられる構造材としては、一対のフランジとウェブ部とからなる鋼製のＨ型鋼が使用され、構造物としての強度と共に建築現場への搬送や組み立て時の施工性を配慮して軽量化、又、景観に調和する意匠性等が求められている（例えば、特許文献１、２参照）。
As a structural material used for building structures such as carports, steel H-shaped steel consisting of a pair of flanges and web parts is used. In light of this, weight reduction and design properties that harmonize with the landscape are required (for example, see
また、従来、アルミ製のカーポートが普及しているが、環境の変化に伴って、降雪が集中的に発生してカーポートへの積雪量が多くなったり、水分を含んだ重い雪が降るなどして、カーポートが屋根ごと、座屈する事故が発生し易くなってきている。 Conventionally, aluminum carports have become widespread, but as the environment changes, snowfall occurs intensively, increasing the amount of snow on the carport, and heavy snow containing moisture falls. As a result, accidents in which the carport is buckled along with the roof are more likely to occur.
そこで、積雪地域におけるカーポートの場合、積雪に対応するためには、屋根を支持する支柱の数を４本から６本、さらに８本へと増やしたり、カーポートの材質をアルミ合金から鋼材に変えたりすることにより、強度向上を図っている。 Therefore, in the case of a carport in a snowy area, in order to cope with snowfall, the number of columns supporting the roof is increased from four to six, and further to eight, or the carport material is changed from aluminum alloy to steel. The strength is improved by changing it.
しかしながら、従来のアルミカーポートのように、強度を向上させるために屋根を支持する支柱の数を増やせば、車の乗り降りの際に、車のドアが支柱にあたる場合があるなど、使用に際しての利便性を損なう虞がある。 However, as in the case of conventional aluminum carports, if the number of supports supporting the roof is increased in order to improve strength, the door of the car may hit the support when getting on and off the car. There is a risk of impairing sex.
一方、支柱の数を増やすことなく、支柱や屋根等の材質をアルミ合金から鋼材に変える際には、梁材にもアルミ合金よりも強度の強い鋼材が必要となり、さらには、寸法的にも大きい形状の梁が必要になる。寸法が大きくなると、使用する梁材料の重量が増加して材料コストが高価となり、結果的に構造物を設置する際の施工性を損なったり、デザイン性を損なったりする虞があった。
また、カーポートは、鋼材を多用すれば、鋼製の欠点として、スマートさが失われて威圧感が生じ、景観上その使用を敬遠されることが多い。
On the other hand, when changing the material of columns, roofs, etc. from aluminum alloy to steel without increasing the number of columns, it is necessary to use steel materials that are stronger than aluminum alloys in the beam material, and also in terms of dimensions. A large beam is required. When the size is increased, the weight of the beam material to be used is increased and the material cost is increased. As a result, there is a possibility that the workability at the time of installing the structure is impaired and the design property is impaired.
In addition, if a lot of steel is used for carports, as a disadvantage of steel, smartness is lost and a sense of intimidation occurs, and its use is often avoided in the landscape.
本考案は、このような問題に鑑みてなされたもので、使用する鋼材料の重量を増やすことなく、既存のＨ型鋼を加工して、構造材の強度及び耐久性の向上を図ることを目的としたものである。また、カーポートにおける梁として用いる際に、積雪に耐え得る強度を維持しつつ、軽量化と施工性の向上等を図り、ひいては、エコロジーの向上（省資源化、自然や景観との調和）を図ることを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and aims to improve the strength and durability of structural materials by processing existing H-shaped steel without increasing the weight of the steel material to be used. It is what. In addition, when used as a beam in a carport, while maintaining the strength to withstand snow accumulation, the weight and workability are improved, and as a result, ecology is improved (resource saving, harmony with nature and landscape). The purpose is to plan.
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の考案は、所定の間隙を介し相対向して並設された一対のフランジ材と、前記一対のフランジ材の間隙に配置されて前記並設方向に延出して前記一対のフランジ材に一体に接合されたウェブ材とからなり、Ｈ字状の断面を有し、前記断面に直交する材軸線に沿って延出する構造材であって、前記ウェブ材が、前記材軸線に沿って、前記並設方向に凹凸となる開口孔を有する第１のウェブ部と第２のウェブ部とからなり、前記第１のウェブ部と第２のウェブ部とが、前記材軸線を介して対称に配置されて、前記材軸線上に沿って対向する側縁が接合され、前記第１のウェブ部及び第２のウェブ部の開口孔が、端部を閉じるように突合せられて一体に連結されていることを特徴とする。
In order to achieve such an object, the invention according to
次に、請求項２に記載の考案は、請求項１に記載の構造材において、前記構造材が鋼材であって、前記第１のウェブ部と第２のウェブ部が溶接によって接合され、前記端部を閉じられた開口孔は偶数の多角形状であることを特徴とする。
Next, the invention according to
次に、請求項３に記載の考案は、請求項１または請求項２に記載の構造材において、前記第１のウェブ部及び第２のウェブ部の材軸線方向の両端には、該材軸線方向に開口する開口部が形成され、該開口部に係合する係合片が接合されていることを特徴とする。
Next, the invention described in claim 3 is the structural material according to
次に、請求項４に記載の考案は、請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の構造材において、前記材軸線に沿って所定の間隔で、前記第１、第２のウェブ部と前記フランジ材との間に補強用リブが接合され、該補強用リブを介して前記第１、第２のウェブ部と前記フランジ材とが一体に接合されていることを特徴とする。
Next, the invention according to
本考案の構造材の構成によれば、Ｈ字状の断面を有する構造材において、ウェブ材が、材軸線に沿って、並設方向に凹凸となる開口孔を有する第１のウェブ部と第２のウェブ部とからなり、第１のウェブ部と第２のウェブ部とが、材軸線を介して対称に配置されて、材軸線上に沿って対向する側縁が接合され、この第１のウェブ部及び第２のウェブ部の開口孔が、端部を閉じるように突合せられて、一体に連結されていることにより、重量を増やすことなく、断面係数や曲げモーメント値の向上が得られる。 According to the structure of the structural material of the present invention, in the structural material having an H-shaped cross section, the web material has the first web portion and the first web portion having opening holes that are uneven in the juxtaposition direction along the material axis. The first web portion and the second web portion are arranged symmetrically via the material axis, and the side edges facing each other along the material axis are joined together. The opening holes of the web portion and the second web portion are abutted so as to close the end portions and are integrally connected, thereby improving the section modulus and the bending moment value without increasing the weight. .
また、本考案の構造材の構成によれば、構造材が鋼材であって、第１のウェブ部と第２のウェブ部が溶接によって接合されていることにより強度の向上が得られ、かつ、開口孔の角部が偶数の多角形状であることにより、打抜金型を必要とせずに、切断機を用いて容易に開口孔を形成できる。また、構造材に荷重を受けた際に、開口孔が奇数の多角形状であるよりも開口孔周辺の応力分布が均一になって耐久性の向上が得られる。 Moreover, according to the structure of the structural material of the present invention, the structural material is a steel material, and the first web portion and the second web portion are joined by welding, and thus an improvement in strength is obtained, and Since the corners of the opening holes are even-numbered polygonal shapes, the opening holes can be easily formed using a cutting machine without requiring a punching die. Further, when a load is applied to the structural material, the stress distribution around the opening hole is made uniform and the durability is improved, compared to the case where the opening hole has an odd polygonal shape.
また、本考案の構造材は、第１のウェブ部および第２のウェブ部の材軸線方向の両端には、材軸線方向に開口する開口部が形成されて、この開口部に係合する係合片が接合され、材軸線に沿って所定の間隔で、接合された第１、第２のウェブ部とフランジ材との間に補強用リブが接合され、この補強用リブを介して第１、第２のウェブ部とフランジ材とが一体に接合されていることにより、一層強度が強く耐久性の向上が得られる。 Further, in the structural material of the present invention, openings that open in the material axis direction are formed at both ends of the first web portion and the second web portion in the material axis direction, and are engaged with the openings. The joining pieces are joined, and reinforcing ribs are joined between the joined first and second web portions and the flange material at a predetermined interval along the material axis, and the first ribs are connected via the reinforcing ribs. Since the second web portion and the flange material are integrally joined, the strength is further increased and the durability can be improved.
また、カーポートにおいて本考案の構造材を用いれば、積雪に耐え得る強度を維持しつつ、軽量化と施工性の向上等を図ることができ、延いては、エコロジーの向上（省資源化及び自然、景観との調和）を図ることができる。 In addition, if the structural material of the present invention is used in a carport, it is possible to reduce the weight and improve the workability while maintaining the strength that can withstand snow accumulation. Harmony with nature and landscape).
また、本考案の構造材の製造方法によれば、Ｈ字状の断面を有し材軸線に沿って延出するＨ形材を一対用い、一対のＨ形材の夫々毎に、ウェブ材を、材軸線に沿って、並設方向に凹凸となる切断線を有するように、凹凸状の切断を連続して二つの部材に分離し、凹凸状の複数の開口孔を有して断面がＴ字状のＴ形部材を夫々一対形成し、次いで、材軸線を介して対称に配置した際に開口孔が対称となる一対のＴ形部材同士を、材軸線を介して対称に配置し、凹凸状の開口孔の端部を閉じるように突合せて材軸線上の切断面を接合し、この接合されて連結されてなる連結ウェブ材に複数の開口孔を有する一対の構造材を形成することにより、既存のＨ型材を加工して、このＨ形材よりも使用する重量を増やすことなく、断面係数や断面２次曲げモーメント値を上げた構造材を能率良く製造できる。 Moreover, according to the manufacturing method of the structural material of the present invention, a pair of H-shaped members having an H-shaped cross section and extending along the material axis are used, and the web material is used for each of the pair of H-shaped materials. The concavo-convex cut is continuously separated into two members so as to have a cutting line that is concavo-convex in the juxtaposed direction along the material axis, and has a plurality of concavo-convex opening holes and the cross section is T A pair of letter-shaped T-shaped members are formed, and then a pair of T-shaped members whose opening holes are symmetrical when arranged symmetrically via the material axis are arranged symmetrically via the material axis, A pair of structural members having a plurality of opening holes formed in the connecting web member joined and connected to each other by joining the cut surfaces on the material axis line, butting the ends of the opening holes Without processing the existing H-shaped material and using more weight than this H-shaped material, the section modulus and the secondary bending of the section Mento value can be efficiently produced a structural member raised.
また、本考案の構造材の製造方法によれば、Ｈ形材が鋼材等の金属製の場合、凹凸状に切断する際にレーザ切断機を用いることにより、設計データを入力するだけで任意の形状の開口孔（例えば、多角形）を精度よく形成できる。また、Ｈ形材が鋼材である場合は、プレス加工に比べて、打抜金型の製作を必要としないので、短期間で開口孔を形成できる。 In addition, according to the method of manufacturing a structural material of the present invention, when the H-shaped material is made of a metal such as steel, any design data can be input simply by using a laser cutting machine when cutting into an uneven shape. Shaped opening holes (for example, polygons) can be formed with high accuracy. Further, when the H-shaped material is a steel material, it is not necessary to produce a punching die as compared with the press working, so that the opening hole can be formed in a short period of time.
また、本考案の構造材の製造方法によれば、接合されたウェブ板の材軸線方向の両端に形成されて材軸線方向に開口する開口部に、開口部に係合する係合片を接合し、材軸線に沿って所定の間隔で、連結された連結ウェブ材とフランジ材との間に補強用リブを接合し、補強用リブを介して連結ウェブ材とフランジ材とを一体に接合することにより、一層強度が強く耐久性の良好な構造材を製造できる。 Further, according to the structural material manufacturing method of the present invention, the engagement pieces that engage with the openings are joined to the openings that are formed at both ends of the joined web plates in the material axial direction and open in the material axial direction. Then, a reinforcing rib is joined between the connected connecting web member and the flange member at a predetermined interval along the material axis, and the connecting web member and the flange member are joined together via the reinforcing rib. As a result, it is possible to manufacture a structural material having higher strength and better durability.
次に、本考案の構造材の一実施形態を図面にもとづいて説明する。本実施形態の構造材（梁）は、材軸線に垂直な方向の荷重を支持する働きをするものであって、一例として、後述のカーポートの屋根材の支持に使用される。 Next, an embodiment of the structural material of the present invention will be described with reference to the drawings. The structural material (beam) of this embodiment functions to support a load in a direction perpendicular to the material axis, and is used as an example for supporting a roof material of a carport described later.
図１は、本考案の構造材（梁）の実施形態を表した外観図であって、（ａ）図が正面図、（ｂ）図が（ａ）図における矢印Ａ方向から視た平面図である。また、図２は、図１における符号ＩＩ−ＩＩで切断した際の断面図である。 FIG. 1 is an external view showing an embodiment of a structural material (beam) of the present invention, where (a) is a front view, and (b) is a plan view as viewed from the direction of arrow A in FIG. It is. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
図１に表したように、構造材（梁）１００は、鋼材からなり、所定の間隙を介し相対向して並設された一対のフランジ材１、２と、一対のフランジ材１、２の間隙に配置されてフランジ材１、２の並設方向に延出して一対のフランジ材に一体に接合された第１のウェブ部３、第２のウェブ部４とから構成されている。なお、図１は、構造材（梁）１００を材軸線方向の途中で破断して示している。
As shown in FIG. 1, the structural material (beam) 100 is made of a steel material, and includes a pair of
構造材（梁）１００は、図２に表したようにＨ字状の断面を有し、断面に直交する材軸線（図ａにおけるＸ―Ｘ方向である）に沿って延出した構成を有している。 The structural material (beam) 100 has an H-shaped cross section as shown in FIG. 2, and has a configuration extending along a material axis (in the XX direction in FIG. A) perpendicular to the cross section. doing.
また、図１に表したように、第１のウェブ部３，第２のウェブ部４は、材軸線を介して対称に配置されて、凹凸状の開口孔５を閉じるように突合せられ、材軸線上に沿って対向する側縁が溶接によって接合されている。この接合により、構造材（梁）１００には、第１のウェブ部３と第２のウェブ部４によって、正六角形状（偶数の多角形状である）の複数の開口孔５が形成されている。また、これにより、構造材（梁）１００は、正六角形の開口孔５を材軸方向に並設したハニカム構造が形成されていることから、少ない材料で座屈強度を向上させることができる。
In addition, as shown in FIG. 1, the first web portion 3 and the
第１のウェブ部３と第２のウェブ部４の材軸線方向の両端には、後述の構造材の製造方法によって材軸線方向に開口する開口端６が形成され、係合片７が開口端６に係合して溶接されている。
At both ends of the first web portion 3 and the
また、構造材（梁）１００には、材軸線に沿って所定の間隔で、第１のウェブ部３、第２のウェブ部４とフランジ材１、２との間に一対の補強用リブ８が溶接されている。そして、構造材（梁）１００は、補強用リブ８を介して第１のウェブ部３、第２のウェブ部４、フランジ材１，２等が一体的に接合されている。
Further, the structural material (beam) 100 includes a pair of reinforcing
フランジ１の上面には、複数のブラケット９ａ〜９ｃが接合されている。ブラケット９ａ〜９ｃには、後述の屋根部の桁材を係合して固定するための間隙Ｗとボルト締め孔（図２中の符号ｆ）が形成されている。そして、構造材（梁）１００は、ブラケット９ａ〜９ｃを介して、後述の屋根部を支持するように構成されている。
A plurality of
ブラケット９ａ〜９ｃは、９ａ〜９ｃに向かって徐々に高くなるように形成されて、このブラケット９ａ〜９ｃを介して支持される屋根部に勾配を持たせるように構成されている。これにより、後述のカーポートにおいて、屋根部の水たまりを防止できる。
The
また、第１のウェブ部３、第２のウェブ部４の軸方向両端側には、図示されない支柱に固定するためのボルト締め孔１０が形成され、かつ、フランジ材２にも、前記支柱に固定するためのボルト締め孔（図示せず）が形成されている。
Moreover, the
次に、図３−１、図３−２を用いて本考案の構造材（梁）の製造方法の一実施形態を説明する。図３−１の（ａ）図は構造材（梁）の製造に用いる一対のＨ形材を表した図、図３−１の（ｂ）図はＨ形材の切断し一対のＴ形材を形成する際の説明図である。図３−２の（ｃ）図および（ｄ）図は、一対のＴ形部材同士を接合する説明図である。なお、図３−１、図３−２では一対のＨ形材のうちの一方のみを図示し、一対のＨ形材の一方を符号３０Ａ、他方を符号３０Ｂと付与して、以下に記述する。また、図１で表した構造材（梁）１００の構成要素と同一となる構成要素には同一の符号を付与する。 Next, an embodiment of a method for manufacturing a structural material (beam) according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3-1 (a) is a diagram showing a pair of H-shaped members used for manufacturing a structural material (beam), and FIG. 3-1 (b) is a pair of T-shaped members obtained by cutting the H-shaped material. It is explanatory drawing at the time of forming. FIGS. 3C and 3D are explanatory views for joining a pair of T-shaped members. In FIGS. 3A and 3B, only one of the pair of H-shaped members is illustrated, and one of the pair of H-shaped members is denoted by reference numeral 30A and the other is denoted by reference numeral 30B. . Moreover, the same code | symbol is provided to the component which is the same as the component of the structural material (beam) 100 represented in FIG.
図３−１に示されるように、Ｈ形材３０Ａ、３０Ｂは、所定の間隙を介し相対向して並設された一対のフランジ材１、２と、一対のフランジ材１、２の間隙に配置されてフランジ材１、２の並設方向に延出しフランジ材１、２と一体に接合されたウェブ材３１とから形成され、Ｈ字状の断面を有し、材軸線Ｘ−Ｘに沿って延出するように構成されている。
As shown in FIG. 3A, the H-shaped members 30 </ b> A and 30 </ b> B are provided in a gap between a pair of
本実施形態におけるＨ形材３０Ａ、３０Ｂの寸法は、図３−１（ａ）における、Ｂが９９ｍｍ、Ｈが１９８ｍｍ、ｂが９４．５ｍｍ、ｈが１８４ｍｍである。また、Ｈ形材の軸線（材軸）方向の全長が、５３１５ｍｍである。 The dimensions of the H-shaped members 30A and 30B in this embodiment are 99 mm for B, 198 mm for H, 94.5 mm for b, and 184 mm for h in FIG. The total length of the H-shaped material in the axis line (material axis) direction is 5315 mm.
まず、図３−１（ｂ）に表したように、一対のＨ形材３０Ａ、３０Ｂの夫々毎に、レーザ切断機を用い、ウェブ材３１を、材軸線Ｘ−Ｘに沿って、フランジ材１、２の並設方向に凹凸となる切断線Ｑを有するように、連続して切断して二つの部材に分離し、断面がＴ字状となる一対のＴ形部材３２、３３を夫々形成する。分離されたＴ形部材３２、３３には、切断線Ｑに沿って凹凸となる開口部が形成される。また、Ｔ形部材３２、３３の夫々に、構造材（梁）１００の構成で説明したボルト締め孔１０を形成する。
First, as shown in FIG. 3B, for each of the pair of H-shaped members 30A and 30B, a laser cutting machine is used, and the
次いで、図３−２（ｃ）、（ｄ）に表したように、一対のＨ形材において材軸線を介して対称に配置した際に、凹凸の開口部が対称となる一対のＴ形部材３２、３３同士を、材軸線を介して対称に配置し、凹凸状の開口部を閉じるように突合せて材軸線上の切断面を接合し、連結ウェブ材３４を形成する。この接合により、連結ウェブ材３４には複数の開口孔５が形成される。また、この接合により、連結ウェブ材３４の両端には、材軸線方向に開口する開口端６ａ、６ｂが形成される。
Next, as shown in FIGS. 3-2 (c) and (d), a pair of T-shaped members whose concavo-convex openings are symmetrical when arranged symmetrically via the material axis in the pair of H-shaped members. 32 and 33 are arranged symmetrically with respect to the material axis, and the cut surface on the material axis is joined by butting so as to close the concavo-convex opening, thereby forming the connecting
詳しくは、図３−２（ｃ）に表したように、Ｈ形材３０Ａから形成されたＴ形部材３３とＨ形材３０Ｂから形成されたＴ形部材３３とを材軸線Ｘ−Ｘを介して対称に配置して接合し、一方、図３−２（ｄ）に表したように、Ｈ形材３０Ａから形成されたＴ形部材３２とＨ形材３０Ｂから形成されたＴ形部材３２とを材軸線Ｘ−Ｘを介して対称に配置して接合する。
Specifically, as shown in FIG. 3C, the T-shaped
次いで、連結ウェブ材３４の材軸線方向の両端に形成されて材軸線方向に開口する開口端６ａ、６ｂに、係合片７ａ、７ｂを係合して溶接する。また、材軸線に沿って所定の間隔で、連結ウェブ材３４とフランジ材１、２との間に補強用リブ８を配設し、この補強用リブ８を介して連結ウェブ材３４とフランジ材１、２とを一体に接合する。この際、補強リブ８は、連結ウェブ材３４を介して両側の夫々において接合される。
Next, the
次いで、必要に応じて、後述の屋根部を支持するためブラケット（図１における９ａ〜９ｃである）をフランジ１の上部に接合する、
Then, if necessary, a bracket (9a to 9c in FIG. 1) is joined to the upper portion of the
次いで、メッキ処理（例えば、溶融亜鉛メッキ処理）を行い、さらに、電着塗装、若しくは粉体塗装や溶剤塗装などの塗装を施して防錆処理を行い、一対の構造材（梁）１００Ａ、１００Ｂを製造する。 Subsequently, a plating process (for example, hot dip galvanizing process) is performed, and further, an anti-corrosion process is performed by applying electrodeposition coating or powder coating or solvent coating, and a pair of structural materials (beams) 100A, 100B. Manufacturing.
前述によって製造された構造材（梁）１００Ａ、１００Ｂは、図３−１（ａ）における、Ｂが９９ｍｍ、Ｈが２８８ｍｍ、ｂが９４．５ｍｍ、ｈが２７４ｍｍとなり、ＨおよびｈがＨ形材３０Ａ、３０Ｂよりも９０ｍｍ大きく形成される。これにより、１００Ａ、１００Ｂは、原材料となったＨ形材のウェブ材３１に較べて、連結ウェブ材３４のフランジ方向に延出するサイズが開口端６ａ、６ｂの幅の分だけ大きくなって、強度の向上が得られる。
The structural materials (beams) 100A and 100B manufactured as described above are 99 mm, B is 288 mm, b is 94.5 mm, h is 274 mm, and H and h are H-shaped materials in FIG. It is formed 90 mm larger than 30A and 30B. Thereby, compared with the
次に、下記の（式１）、（式２）を用いて、本考案の製造方法によって得られた構造材（梁）１００Ａ、１００Ｂと原材料のＨ形材との強度を比較する。（式１）において、Ｉは荷重に対する構造材（梁）の変形のしにくさを表した断面２次モーメントである。 Next, using the following (Formula 1) and (Formula 2), the strength of the structural members (beams) 100A and 100B obtained by the manufacturing method of the present invention and the H-shaped material is compared. In (Expression 1), I is a cross-sectional second moment representing the difficulty of deformation of the structural material (beam) with respect to the load.
また、（式２）において、Ｚは構造材（梁）に生じる曲げ応力の大きさを計算する基準として、構造材（梁）の断面の形状から算出される係数である。断面係数Ｚの大きい構造材（梁）を用いることにより、構造材（梁）に荷重が加えられた際に、構造材（梁）に発現する曲げ応力を小さくすることができる。 In (Expression 2), Z is a coefficient calculated from the cross-sectional shape of the structural material (beam) as a reference for calculating the magnitude of the bending stress generated in the structural material (beam). By using a structural material (beam) having a large section modulus Z, bending stress that appears in the structural material (beam) when a load is applied to the structural material (beam) can be reduced.
また、（式１）、（式２）における符号Ｂ、Ｈ、ｈ、ｂは、図３−１（ａ）の各部の寸法に対応する。 Further, symbols B, H, h, and b in (Expression 1) and (Expression 2) correspond to the dimensions of the respective parts in FIG.
Ｉ＝（ＢＨ３−ｂｈ３）／１２…（式１）
Ｚ＝（ＢＨ３−ｂｈ３）／（６Ｈ）…（式２）
I = (BH 3 −bh 3 ) / 12 (Formula 1)
Z = (BH 3 −bh 3 ) / (6H) (Formula 2)
まず、原材料となったＨ形材３０Ａ、３０Ｂでは、Ｂが９９ｍｍ、Ｈが１９８ｍｍ、ｂが９４．５ｍｍ、ｈが１８４ｍｍであって、この数値を（式１）、（式２）に代入すると、
Ｉ＝（９９×１９８３−９４．５×１８４３）／１２＝１４９８ｃｍ４
Ｚ＝（９９×１９８３−９４．５×１８４３）／（６×１９８）＝１５１ｃｍ３
となり、Ｉ＝１４９８ｃｍ４、Ｚ＝１５１ｃｍ３が算出される。
First, in the H-shaped materials 30A and 30B that are the raw materials, B is 99 mm, H is 198 mm, b is 94.5 mm, and h is 184 mm, and these numerical values are substituted into (Expression 1) and (Expression 2). ,
I = (99 × 198 3 −94.5 × 184 3 ) / 12 = 1498 cm 4
Z = (99 × 198 3 −94.5 × 184 3 ) / (6 × 198) = 151 cm 3
Thus, I = 1498 cm 4 and Z = 151 cm 3 are calculated.
一方、本考案の実施形態の構造材（梁）では、Ｂが９９ｍｍ、Ｈが２８８ｍｍ、ｂが９４．５ｍｍ、ｈが２７４ｍｍであって、この数値を（式１）、（式２）に代入すると、
Ｉ＝（９９×２８８３−９４．５×２７４３）／１２＝３５０８ｃｍ４
Ｚ＝（９９×２８８３−９４．５×２７４３）／（６×２８８）＝２４４ｃｍ３
となり、Ｉ＝３５０８ｃｍ４、Ｚ＝２４４ｃｍ３が算出される。
On the other hand, in the structural material (beam) of the embodiment of the present invention, B is 99 mm, H is 288 mm, b is 94.5 mm, and h is 274 mm, and these numerical values are substituted into (Expression 1) and (Expression 2). Then
I = (99 × 288 3 −94.5 × 274 3 ) / 12 = 3508 cm 4
Z = (99 × 288 3 −94.5 × 274 3 ) / (6 × 288) = 244 cm 3
Thus, I = 3508 cm 4 and Z = 244 cm 3 are calculated.
（式１）、（式２）の算出結果より、本実施形態の構造材（梁）および構造材（梁）の製造方法によれば、既存のＨ型材３０Ａ、３０Ｂを加工して、重量を増やすことなく、断面２次曲げモーメントＩや断面係数Ｚを向上させた構造材（梁）を製造できることがわかる。 From the calculation results of (Equation 1) and (Equation 2), according to the manufacturing method of the structural material (beam) and the structural material (beam) of the present embodiment, the existing H-shaped materials 30A and 30B are processed to reduce the weight. It can be seen that a structural material (beam) having an improved secondary bending moment I and a section modulus Z can be manufactured without increasing.
また、本実施例の構造材（梁）は、従来のＨ形材を用いるよりも軽量化が実現できた。詳しくは、従来は強度確保のために、Ｂ＝２４８ｍｍ、Ｈ=１２４ｍｍ、ｂ＝２４３ｍｍ、ｈ＝１０８ｍｍ、材軸方向の全長５３１５ｍｍのＨ形鋼を２本用い、その重量が２６６．８ｋｇであった。一方、本考案の実施形態の構造材（梁）１００の２本の重量が１８９．６ｋｇとなり、７７．２ｋｇの重量軽減を達成することができた。 In addition, the structural material (beam) of this example could be reduced in weight as compared with the conventional H-shaped material. Specifically, in order to secure strength, conventionally, two H-section steels having B = 248 mm, H = 124 mm, b = 243 mm, h = 108 mm, and a total length of 5315 mm in the axis direction are used, and the weight is 266.8 kg. It was. On the other hand, the weight of the two structural members (beams) 100 of the embodiment of the present invention was 189.6 kg, and a weight reduction of 77.2 kg could be achieved.
本実施形態に記載の構造材（梁）１００（１００Ａ，１００Ｂ）は、屋根材などの荷重を支持する構造物に使用することが好ましい。次に、図４〜図６を用いて、本実施形態の構造材（梁）１００（１００Ａ，１００Ｂ）が使用されたカーポートの構成を説明する。図４において、（ａ）図が構造材（梁）１００と支柱５１の接合図、（ｂ）図が構造材（梁）５１と屋根部５２の接合図である。図５、図６は、カーポートの完成図でって、において、（ａ）図が正面図、（ｂ）図が（ａ）図における矢視Ａ図である。また、図６は、（ａ）図における矢視Ｂ図である。
The structural material (beam) 100 (100A, 100B) described in the present embodiment is preferably used for a structure that supports a load such as a roofing material. Next, the configuration of the carport using the structural material (beam) 100 (100A, 100B) of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4A is a joint diagram between the structural material (beam) 100 and the
図４（ａ）に表したように、本考案の実施形態の構造材（梁）１００は、両端が支柱５１に固定され、上方に（ｂ）に表した屋根部５２が固定される。
As shown in FIG. 4A, both ends of the structural material (beam) 100 according to the embodiment of the present invention are fixed to the
図５、図６に表したように、カーポート５０には、間隔をおいて並設する４本の支柱５１と、支柱５１の上方に固定された構造材（梁）１００と、構造材（梁）１００を介して支柱５１で支持された屋根部５２とが備えられている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
支柱５１は、下部が土中Ｇに埋設されて立設し、その上方に本実施形態の構造材（梁）１００が固定されている。
The
構造材（梁）１００は、材軸線Ｘ−Ｘ方向の両端側が支柱５１にボルト締めによって固定されている。また、構造材（梁）１００に設けられたブラケット９（図１中の９ａ、９ｂ、９ｃに相当する）を介して上方に屋根部５２が固定されている。
The structural material (beam) 100 is fixed to the
屋根部５２は、上面が山形に連続して折り返されて形成され、その下面には、構造材（梁）１００の材軸線に直交する複数の桁材５３が備えられ、１．５〜２ｍ程度の積雪量であっても耐えるように構成されている。
The
複数本の桁材５３と構造材（梁）１００のブラケット９の位置は、互いの位置が合うように対応付けて設けられ、桁材５３がブラケット９の間隙（図１（ａ）中の符号ｗ）に係合して固定されている。また、構造材（梁）１００の材軸線Ｘ−Ｘ方向両端に備えられた桁材５３は、構造材（梁）１００に固定されると共に支柱５１にも固定されている。
The positions of the plurality of
前述のカーポート５０によれば、本実施形態の構造材（梁）１００を用いているので、構造材（梁）の重量を増やすことなく強度及び耐久性を向上できた。また、構造材（梁）１００が求められる強度に対して軽量化されているので、建築現場への搬送や組み立ての施工性が良好となった。また、エコロジーの向上（省資源化及び自然、景観との調和）につながり、ひいては環境にやさしいものとなった。
According to the
以上、本考案の一実施例について説明したが、本考案は前記実施例に限定されるものでなく、各種の態様をとることができる。例えば、本願の実施形態では、連結ウェブ材３４を形成した後に補強リブ８を接合したが、必要に応じて、連結ウェブの形成と同時に補強リブ８を接合したり、連結ウェブ材３４の形成前に一対のＴ型部材３２、３３に補強リブ８を接合し、その後に、一対のＴ形部材３２、３３のウェブ部同士を接合したりしても良い。
As mentioned above, although one Example of this invention was described, this invention is not limited to the said Example, Various aspects can be taken. For example, in the embodiment of the present application, the reinforcing
本考案に係る構造材は、構造材の重量を増やすことなく断面２次曲げモーメントや断面係数の向上、さらには省資源化等のエコロジーの向上が求められる構造物に好適である。例えば、カーポートのほかに、物置や家屋、トンネル、橋等の構造材にも適用できる。 The structural material according to the present invention is suitable for a structure that is required to improve the secondary bending moment and section modulus of the structural material without increasing the weight of the structural material, and further to improve ecology such as resource saving. For example, in addition to carports, it can also be applied to structural materials such as storerooms, houses, tunnels, and bridges.
当該構造材の製造に際しては、Ｈ字状の断面を有し材軸線に沿って延出するＨ形材を一対用い、一対のＨ形材の夫々毎に、ウェブ材を、材軸線に沿って、並設方向に凹凸となる切断線を有するように、凹凸状の切断を連続して二つの部材に分離し、凹凸状の複数の開口孔を有して断面がＴ字状のＴ形部材を夫々一対形成し、次いで、材軸線を介して対称に配置した際に開口孔が対称となる一対のＴ形部材同士を、材軸線を介して対称に配置し、凹凸状の開口孔の端部を閉じるように突合せて材軸線上の切断面を接合し、この接合されて連結されてなる連結ウェブ材に複数の開口孔を有する一対の構造材を形成することにより、既存のＨ型材を加工して、このＨ形材よりも使用する重量を増やすことなく、断面係数や断面２次曲げモーメント値を上げた構造材を能率良く製造できる。 In manufacturing the structural material, a pair of H-shaped members having an H-shaped cross section and extending along the material axis are used, and the web material is aligned along the material axis for each of the pair of H-shaped materials. A T-shaped member having a plurality of concave and convex opening holes and having a T-shaped cross section, in which the concave-convex cutting is continuously separated into two members so as to have cutting lines that are concave and convex in the juxtaposed direction. Then, a pair of T-shaped members whose opening holes are symmetrical when arranged symmetrically via the material axis are arranged symmetrically via the material axis, and the ends of the uneven opening holes The existing H-shaped material is formed by joining a cut surface on the material axis line so as to close the part, and forming a pair of structural materials having a plurality of opening holes in the connected web material joined and joined. The section modulus and the secondary bending moment value are processed without increasing the weight to be used than this H-shaped material. The raised structure material efficiently be produced.
また、当該構造材の製造に際しては、Ｈ形材が鋼材等の金属製の場合、凹凸状に切断する際にレーザ切断機を用いることにより、設計データを入力するだけで任意の形状の開口孔（例えば、多角形）を精度よく形成できる。また、Ｈ形材が鋼材である場合は、プレス加工に比べて、打抜金型の製作を必要としないので、短期間で開口孔を形成できる。 Also, when manufacturing the structural material, if the H-shaped material is made of metal such as steel, an opening hole of any shape can be obtained simply by inputting design data by using a laser cutting machine when cutting into an uneven shape. (For example, a polygon) can be formed with high accuracy. Further, when the H-shaped material is a steel material, it is not necessary to produce a punching die as compared with the press working, so that the opening hole can be formed in a short period of time.
さらに、当該構造材の製造に際しては、接合されたウェブ板の材軸線方向の両端に形成されて材軸線方向に開口する開口部に、開口部に係合する係合片を接合し、材軸線に沿って所定の間隔で、連結された連結ウェブ材とフランジ材との間に補強用リブを接合し、補強用リブを介して連結ウェブ材とフランジ材とを一体に接合することにより、一層強度が強く耐久性の良好な構造材を製造できる。
Further, when manufacturing the structural material, an engagement piece that engages with the opening is joined to an opening that is formed at both ends of the joined web plate in the material axial direction and opens in the material axial direction. A reinforcing rib is bonded between the connected connecting web material and the flange material at a predetermined interval along the connecting rib, and the connecting web material and the flange material are integrally bonded via the reinforcing rib. A structural material with high strength and good durability can be produced.
１００、１００Ａ、１００Ｂ…構造材（梁）
１，２、３１…フランジ材
３…第１のウェブ部
４…第２のウェブ部
５…開口孔
６、６ａ、６ｂ…開口端
７、７ａ、７ｂ…係合片
８…補強用リブ
９、９ａ〜９ｃ…ブラケット
３０Ａ，３０Ｂ…Ｈ形材
３２、３３…Ｔ形部材
３４…連結ウェブ材
Ｑ…切断線
100, 100A, 100B ... structural material (beam)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ウェブ材が、前記材軸線に沿って、前記並設方向に凹凸となる開口孔を有する第１のウェブ部と第２のウェブ部とからなり、前記第１のウェブ部と第２のウェブ部とが、前記材軸線を介して対称に配置されて、前記材軸線上に沿って対向する側縁が接合され、前記第１のウェブ部及び第２のウェブ部の開口孔が、端部を閉じるように突合せられて一体に連結されている、
ことを特徴とする構造材。 A pair of flange members arranged in parallel with each other through a predetermined gap, and a web arranged in the gap between the pair of flange members and extending in the juxtaposition direction and integrally joined to the pair of flange members A structural material having an H-shaped cross section and extending along a material axis perpendicular to the cross section,
The web material includes a first web portion and a second web portion having opening holes that are uneven in the juxtaposed direction along the material axis, and the first web portion and the second web. Are arranged symmetrically with respect to the material axis, side edges facing each other along the material axis are joined, and the opening holes of the first web portion and the second web portion are end portions. Butt to close and connected together,
A structural material characterized by that.
ことを特徴とする請求項１に記載の構造材。 The structural material is a steel material, the first web portion and the second web portion are joined by welding, and the opening hole whose end is closed is an even polygonal shape.
The structural material according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の構造材。 Openings that open in the material axis direction are formed at both ends of the first web portion and the second web portion in the material axis direction, and engaging pieces that engage with the openings are joined.
The structural material according to claim 1 or 2, characterized in that
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の構造材。
Reinforcing ribs are joined between the first and second web portions and the flange material at predetermined intervals along the material axis, and the first and second webs are interposed via the reinforcing ribs. The part and the flange material are joined together,
The structural material according to any one of claims 1 to 3, wherein:
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