JP4369072B2 - 金属製パイプ材の端部ジョイント部の構造及びジョイント構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば立体トラス構造などに用いられる金属製パイプ材の端部ジョイント部の構造及びジョイント構造に関する。
【０００２】
【関連する技術】
例えば立体トラス構造における鋼管などの金属製パイプ材からなる上下の弦材や斜材のジョイント部の構造として、従来より、ボールジョイント形のものが提供されているが、このボールジョイント形は、ボールやパイプ材の端部の金物が特殊なものからなり、コストが高くついてしまう。そのため、これに代わるジョイント構造として、パイプ材の端部を偏平に加工し、この偏平端部をジョイント部材のプレート部分にボルト等で接合してジョイントするようにしたものが提供されている。
【０００３】
このプレートジョイント形において、金属製パイプ材の端部を偏平に加工しただけでは、支持耐力を必ずしも充分には確保しえないことがあるので、これを解決するための手段として、図７に示すように、パイプ材本体５２の端部に金属製の端部補強用内パイプ材５３を嵌め込んでパイプ材本体５２の端部を内パイプ材５３も含めて偏平化したうえ、これらパイプ材５２，５３を溶接Ｗ，Ｗで接合一体化し、そして、パイプ材本体５２の偏平端部５２ａの面内に形成したジョイント用の孔５４にボルトなどを通し、ジョイント部材のプレート部分にジョイントする構造とすることが考えられる。
【０００４】
この内パイプ材５３を使用する偏平端部形の構造において、これまでに考えられている具体的構造は、同図に示すように、補強用の内パイプ材５３がその外端位置をパイプ材本体５２の外端位置よりも外方に突出させるようにパイプ材本体５２に嵌め込まれて偏平に加工され、そして、この偏平端部５２ａの先端部において、パイプ材本体５２の外端よりも外方に突出する内パイプ材５３の突出偏平部５３ａを挟む両側をそれぞれ溶接Ｗ，Ｗすることで、パイプ材本体５２と内パイプ材５３とを接合一体化するものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の構造は、パイプ材本体５２の外端から突出する内パイプ材５３の突出部５３ａを挟んだ両側を溶接Ｗ，Ｗするものであるため、側方から見た場合に溶接ビード部Ｗ，Ｗが露出して見えてしまい、部品としてのパイプ材５１の外観体裁を悪くすることがあるという問題があった。特に、例えば、立体トラス構造において、偏平端部の一方の面が外に露出していまうようなジョイント構造を採用する場合には、立体トラス構造の外観体裁を悪くしてしまいやすい。
【０００６】
しかも、パイプ材本体５２と内パイプ材５３とを接合一体化するのに、内パイプ材５３の突出偏平部５３ａを挟む両側を溶接Ｗ，Ｗしなければならず、溶接に手間を要するという問題があった。
【０００７】
また、内パイプ材５３の外端は、偏平に加工されて周壁が重なり状態になっているだけであり、重なり部分の隙間を通じて外の空気が中に入り込み、内パイプ材５３からパイプ材本体５２の内部にわたって錆びなどの腐蝕を生じさせるおそれがあるという問題もあった。特に、上記の偏平端部５２ａでは、内パイプ材５３の突出偏平部５３ａを挟む両側をそれぞれ溶接Ｗ，Ｗしたものであり、溶接ビートＷ，Ｗが周方向に連続しておらず、そのため、パイプ材本体５２と内パイプ材５３との間の隙間を通じて外の空気が中に入り込み、この隙間が腐蝕をより一層促進させることもありうる。特に、図示しないが、実際には、内パイプ材５３の外径は、パイプ材本体５２の内径よりも小さく、そのため、内パイプ材５３をパイプ材本体５２の端部に挿入して偏平に加工すると、偏平部分の左右にトンネル状の隙間を生じ、そこから外の空気が内部に入り込み易く、これが腐蝕を促進させてしまいやすい。
【０００８】
本発明は、上記のような従来の問題点に鑑み、補強用パイプ材とパイプ材本体とを接合する溶接部が側方に露出しないようにして側方からの外観体裁を良好なものにすることができ、しかも、補強用パイプ材とパイプ材本体との溶接を手間を要さず行うことができ、また、内部での腐蝕を防ぐことができる金属製パイプ材の端部ジョイント部の構造等を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、金属製パイプ材本体の端部に金属製の端部補強用内パイプ材がその外端位置をパイプ材本体の外端位置よりも内方に後退させるように嵌め込まれていると共に、パイプ材本体の端部が補強用内パイプ材も含めて偏平化されており、
補強用内パイプ材の外端位置をパイプ材本体の外端位置よりも内方に後退させたことにより形成されるパイプ材本体の偏平端部の外端の凹所内が溶接され、この溶接によってパイプ材本体と補強用内パイプ材とが接合一体化され、
偏平端部の面内にジョイント用の孔が貫通して設けられてジョイント部が形成されていることを特徴とする金属製パイプ材の端部ジョイント部の構造によって解決される。
【００１０】
この構造では、補強用内パイプ材の外端位置をパイプ材本体の外端位置よりも内方に後退させ、パイプ材本体の偏平端部の外端の凹所内を溶接することで、パイプ材本体と補強用内パイプ材とが接合一体化されたものであるから、溶接金属は、この凹所内に隠され、そのため、この溶接部が側方に露出せず、部品としての側方からの外観体裁を良好なものにすることができ、また、このパイプ材を構造物に使用して偏平端部の一方の面が外に露出してしまうような場合であっても、構造物の外観体裁を良好なものにすることができる。
【００１１】
しかも、パイプ材本体の偏平端部の外端の凹所内を溶接することでパイプ材本体と補強用内パイプ材とが接合一体化されているものであるから、溶接はこの凹所内に対して行えばよく、突出部を挟む両側を溶接しなければならないのとは異なり、溶接を手間をかけずに行うことができる。
【００１２】
上記の溶接によって、パイプ材本体の偏平端部の外端が凹所内の溶接金属で密閉状態に塞がれている場合は、内パイプ材の外端周壁の重ね合わせ部分も同時にこの溶接金属で塞がれ、内パイプ材の内部に外の空気が入り込むことはないし、また、パイプ材本体の外端が凹所内の溶接金属で塞がれることで、パイプ材本体と内パイプ材との間に外の空気が入り込むこともなく、従って、パイプ材本体であるか内パイプ材であるかを問わず、内部での腐蝕を防ぐことができる。特に、内パイプ材の外径がパイプ材本体の内径よりも小さく、そのため、偏平化されることで左右にトンネル状の隙間を生じるような場合であっても、これら隙間を溶接金属が塞いで内部腐蝕を防ぐことができる。溶接も凹所内に対して行えばよいから、溶接に手間を要することもない。
【００１３】
この場合に、パイプ材の偏平端部が、取付け側のプレート部にボルトで摩擦接合されていると、ジョイント用孔に起因する内部腐蝕も防ぐことができ、内部腐蝕をより一層確実に防ぐことができる。
【００１４】
また、金属製パイプ材本体の端部に金属製の端部補強用外パイプ材がその外端位置をパイプ材本体の外端位置よりも外方に突出させるように嵌合されていると共に、パイプ材本体の端部が補強用外パイプ材も含めて偏平化されており、
補強用外パイプ材の外端位置をパイプ材本体の外端位置よりも外方に突出させたことにより形成される外パイプ材の偏平端部の外端の凹所内が溶接され、この溶接によってパイプ材本体と補強用外パイプ材とが接合一体化され、
偏平端部の面内にジョイント用の孔が貫通して設けられてジョイント部が形成されていることを特徴とする金属製パイプ材の端部ジョイント部の構造であってもよい。この構造によっても、同様に、補強用パイプ材とパイプ材本体とを接合する溶接部が側方に露出しないようにして側方からの外観体裁を良好なものにすることができ、しかも、補強用パイプ材とパイプ材本体との溶接を手間を要さずに行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
本実施形態における金属製パイプ材は、例えば、立体トラスにおける上下の弦材及び斜材に用いられるもので、図１に示す第１実施形態の金属製パイプ材１において、２はパイプ材本体、３は補強用の内パイプ材である。
【００１７】
パイプ材本体２と内パイプ材３とはいずれも鋼管材からなっており、パイプ材本体２の端部に、内パイプ材３がその外端位置をパイプ材本体２の外端位置よりも内方に後退させるようにして嵌め込まれており、パイプ材本体２の端部が内パイプ材３とともに偏平化されている。
【００１８】
そして、内パイプ材３の外端位置をパイプ材本体２の外端位置よりも内方に後退させたことでパイプ材本体２の偏平端部２ａの外端に線状の凹所４内が形成され、この凹所４内で溶接Ｗされ、この溶接Ｗによってパイプ材本体２と補強用内パイプ材３とが接合一体化されると共に、凹所４内の溶接金属Ｗでパイプ材本体２の偏平端部２ａの外端が密閉状態に塞がれている。
【００１９】
更に、パイプ材１の偏平端部１ａの面内にジョイント用の孔５が１つ貫通して設けられ、この偏平端部１ａが立体トラスにおけるジョイント部材へのジョイント部に形成されている。
【００２０】
なお、内パイプ材３の内端位置は、最低限、ジョイント用の孔５を越えるような長さ寸法のものであればよいが、本実施形態では、パイプ材本体２の偏平端部２ａを越えて円形管部内に入り込むように設計されていて、パイプ材本体２の偏平端部２ａ内から漸次形状変化部２ｂ内を介して円形管部２ｃ内に至る範囲に内パイプ材３が存在するようになされて内パイプ材３によるパイプ材本体２の端部補強効果が高められるようになされている。
【００２１】
上記のパイプ材１では、パイプ材本体２と内パイプ材３との溶接は、内パイプ材３の外端位置をパイプ材本体２の外端位置よりも内方に後退させたことにより形成されるパイプ材本体２の偏平端部２ａの外端の凹所４内で行われているから、溶接金属Ｗは、この凹所４内に隠され、そのため、この溶接部Ｗが側方に露出することはなく、側方からの外観体裁を、部品としてのパイプ材１として良好なものにすることができる。この場合、パイプ材１の端面をグラインダーで仕上げるようにすれば、体裁をより良好なものにすることができ、その場合に、端面に対する仕上げでよいから、仕上げに手間を要することもない。
【００２２】
しかも、このように凹所４内を溶接Ｗするものであるから、溶接Ｗを手間をかけずに行うことができる。
【００２３】
そして、上記の溶接Ｗによって、パイプ材本体２の偏平端部２ａの外端が凹所４内の溶接金属Ｗで密閉状態に塞がれているので、内パイプ材３の外端周壁の重ね合わせ部分も同時にこの溶接金属Ｗで塞がれ、内パイプ材３の内部に外の空気が入り込むことはないし、また、パイプ材本体２の外端が凹所４内の溶接金属Ｗで塞がれることで、パイプ材本体２と内パイプ材３との間に外の空気が入り込むこともなく、従って、パイプ材本体２であるか内パイプ材３であるかを問わず、パイプ材１において内部での腐蝕を防ぐことができる。そのための溶接Ｗも凹所４内に対して行えばよいから、溶接Ｗに手間を要することもない。
【００２４】
このパイプ材１は、上に述べたように、例えば立体トラス構造における弦材及び斜材として用いられ、図２（イ）に示すように、その偏平端部１ａが、ジョイント部材６の２つのプレート部６ａ，６ａ間に挟み込まれ、１本のボルト７で偏平端部１ａの両側二面においてプレート部６ａ，６ａと摩擦接合されることによりジョイントされ、立体トラスを形成する。
【００２５】
このボルト連結状態において、パイプ材１に引張り力や圧縮力が作用すると、パイプ材本体２の端部を内パイプ材３が補強しそれに強固に耐える。即ち、ジョイント部材６のプレート部６ａ，６ａとパイプ材１の偏平端部２ａとの間に万一滑りを生じたような場合であっても、引張りの場合であるか、圧縮の場合であるかを問わず、パイプ材１の偏平端部１ａは、パイプ材本体２と内パイプ材３とが溶接Ｗにより一体化されていることで増肉効果を発揮するので、図２（ロ−１）（ロ−２）に示すように、パイプ材１に作用する軸力に強固に耐えることができる。
【００２６】
更に、パイプ材１の偏平端部１ａは、ジョイント部材６のプレート部６ａにボルト７で摩擦接合されているので、パイプ材１の偏平端部１ａの孔５を通じて内部に外の空気が入ってしまうのも防ぐことができ、内部腐蝕をより一層確実に防ぐことができる。
【００２７】
なお、パイプ材本体２と内パイプ材３との一体性をより一層高いものにする必要がある場合には、図３（ハ）に示すように、パイプ材１の偏平端部１ａをその面内においてスポット溶接Ｗｓ…するようにしてもよい。スポット溶接Ｗｓは、偏平端部の面内の複数箇所において行われていてもよいし、一箇所において行われていてもよい。スポット溶接なら、偏平端部１ａの面内であっても、外観体裁を悪くすることはないし、ジョイント部材６のプレート部６ａとのジョイントに支障を生じさせないような溶接も可能である。
【００２８】
図３（イ）は、上記のパイプ材１の偏平端部１ａが、ジョイント部材６の１つのプレート部６ａの片面に重ねられ、１本のボルト７でプレート部６ａと摩擦接合されることでジョイントされ、例えば立体トラスを形成するようになされたものである。この場合も、パイプ材１の偏平端部１ａは、パイプ材本体２と内パイプ材３とが溶接Ｗにより一体化されていることで増肉効果を発揮し、摩擦接合面に滑りを生じたような場合であっても、図３（ロ−１）（ロ−２）に示すように、パイプ材１に作用する軸力に強固に耐えることができる。のみならず、パイプ材１の偏平端部１ａにおいて、ジョイント部材６のプレート部６ａが接合されている側の面と反対側の面は、ジョイント部材６のプレート部に隠されることなく外部に露出することになるが、パイプ材本体２と内パイプ材３との溶接部Ｗは、パイプ材本体２の外端の凹所内で行われているから、露出する側の面に溶接部Ｗがみだりに露出することはなく、トラス構造としての外観体裁を良好なものにすることができる。
【００２９】
図４乃至図６に示す第２実施形態のパイプ材１は、パイプ材本体２の端部に、補強用の外パイプ材９がその外端位置をパイプ材本体２の外端位置よりも外方に突出させるように嵌合され、パイプ材本体２の端部が外パイプ材９も含めて偏平化されている。
【００３０】
そして、外パイプ材９の外端位置をパイプ材本体２の外端位置よりも外方に突出させたことによって外パイプ材９の偏平端部９ａの外端に凹所４内が形成され、この凹所４内で溶接Ｗされ、この溶接Ｗによってパイプ材本体２と補強用外パイプ材９とが接合一体化されると共に、凹所４内の溶接金属Ｗで、外パイプ材９の偏平端部９ａの外端が密閉状態に塞がれている。５は、偏平端部１ａにあけられたジョイント用の孔である。
【００３１】
このパイプ材１では、パイプ材本体２と外パイプ材９との溶接Ｗは、外パイプ材９の偏平端部９ａの外端の凹所４内で行われるから、同様に、溶接金属Ｗは、この凹所４内に隠され、そのため、この溶接部Ｗが側方に露出せず、パイプ材１の側方からの外観体裁を、部品としても、構造物の構成部材としても良好なものにすることができ、しかも、溶接Ｗを手間を要さず行うことができる。
【００３２】
更に、パイプ材本体２の端部は、凹所４内の溶接金属Ｗで塞がれているから、外の空気がパイプ材本体２の内部に入ってしまうことはなく、パイプ材本体２内部での腐蝕を防ぐことができる。この場合、必要に応じて、外パイプ材９の基端部とパイプ材１の外周部とを全周溶接するようにすることで、外パイプ材９とパイプ材１との間の隙間に外の空気が入り込むのも防ぐことができる。
【００３３】
その他、図５及び図６に示すように、立体トラス構造の弦材や斜材などとして用いるため、ジョイント部材６のプレート部６ａにボルト７で両面摩擦接合されたり、あるいは、片面摩擦接合さたり、また、図示しないが、偏平端部１ａに必要に応じてスポット溶接が施されたりするのは、第１実施形態の場合と同様である。
【００３４】
以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で、各種の変更が可能である。例えば、パイプ材１とジョイント部材６のプレート部６ａ，６ａとは、ボルト７による摩擦接合に替えて、ピンでジョイントされていてもよい。また、本発明のパイプ材は、立体トラス構造における弦材や斜材としてのほか、例えば、鉄骨などの骨組み構造におけるブレース材などして用いられてもよく、その用途に特段の制限はない。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、以上のとおりのものであるから、補強用パイプ材とパイプ材本体とを接合する溶接部が側方に露出しないようにして側方からの外観体裁を良好なものにすることができ、しかも、補強用パイプ材とパイプ材本体との溶接を手間を要さず行うことができる。また、内部での腐蝕を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のパイプ材の端部構造を示すもので、図（イ）は側面図、図（ロ）は平面断面図、図（ハ）は図（ロ）の要部拡大図、図（ニ）は端面図、図（ホ）は斜視図である。
【図２】図（イ）は立体トラス構造においてこのパイプ材の偏平端部をジョイント部材と両面摩擦接合してジョイントした状態の平面断面図、図（ロ−１）はパイプ材に引張りの軸力が作用した場合の平面断面図、図（ロ−２）はパイプ材に圧縮の軸力が作用した場合の平面断面図である。
【図３】図（イ）は立体トラス構造においてこのパイプ材の偏平端部をジョイント部材と片面摩擦接合してジョイントした状態の平面断面図、図（ロ−１）はこのパイプ材に引張りの軸力が作用した場合の平面断面図、図（ロ−２）はこのパイプ材に圧縮の軸力が作用した場合の平面断面図、図（ハ）はパイプ材の端部構造の変更例を示す側面図である。
【図４】第２実施形態のパイプ材の端部構造を示すもので、図（イ）は側面図、図（ロ）は平面断面図、図（ハ）は図（ロ）の要部拡大図、図（ニ）は端面図、図（ホ）は斜視図である。
【図５】図（イ）は立体トラス構造においてこのパイプ材の偏平端部をジョイント部材と両面摩擦接合してジョイントした状態の平面断面図、図（ロ−１）はパイプ材に引張りの軸力が作用した場合の平面断面図、図（ロ−２）はパイプ材に圧縮の軸力が作用した場合の平面断面図である。
【図６】図（イ）は立体トラス構造においてこのパイプ材の偏平端部をジョイント部材と片面摩擦接合してジョイントした状態の平面断面図、図（ロ−１）はこのパイプ材に引張りの軸力が作用した場合の平面断面図、図（ロ−２）はこのパイプ材に圧縮の軸力が作用した場合の平面断面図である。
【図７】関連する技術を示すもので、図（イ）はパイプ材の端部構造の側面図、図（ロ）は同平面断面図、図（ハ）は図（ロ）の要部拡大図、図（ニ）は同端面図である。
【符号の説明】
１…金属製パイプ材
１ａ…偏平端部
２…パイプ材本体
２ａ…偏平端部
３…内パイプ材
４…凹所
Ｗ…溶接部
５…ジョイント用の孔
６…ジョイント部材（取付け側）
６ａ…プレート部
７…ボルト
９…外パイプ材
９ａ…偏平端部

Claims (4)

1. 金属製パイプ材本体の端部に金属製の端部補強用内パイプ材がその外端位置をパイプ材本体の外端位置よりも内方に後退させるように嵌め込まれていると共に、パイプ材本体の端部が補強用内パイプ材も含めて偏平化されており、
   補強用内パイプ材の外端位置をパイプ材本体の外端位置よりも内方に後退させたことにより形成されるパイプ材本体の偏平端部の外端の凹所内が溶接され、この溶接によってパイプ材本体と補強用内パイプ材とが接合一体化され、
   偏平端部の面内にジョイント用の孔が貫通して設けられてジョイント部が形成されていることを特徴とする金属製パイプ材の端部ジョイント部の構造。
2. 前記溶接によって、パイプ材本体の偏平端部の外端が凹所内の溶接金属で密閉状態に塞がれている請求項１に記載の金属製パイプ材の端部ジョイント部の構造。
3. 請求項２に記載のパイプ材の偏平端部が、取付け側のプレート部にボルトで摩擦接合されていることを特徴とするジョイント構造。
4. 金属製パイプ材本体の端部に金属製の端部補強用外パイプ材がその外端位置をパイプ材本体の外端位置よりも外方に突出させるように嵌合されていると共に、パイプ材本体の端部が補強用外パイプ材も含めて偏平化されており、
   補強用外パイプ材の外端位置をパイプ材本体の外端位置よりも外方に突出させたことにより形成される外パイプ材の偏平端部の外端の凹所内が溶接され、この溶接によってパイプ材本体と補強用外パイプ材とが接合一体化され、
   偏平端部の面内にジョイント用の孔が貫通して設けられてジョイント部が形成されていることを特徴とする金属製パイプ材の端部ジョイント部の構造。

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