JP4399642B2 - Method for reinforcing steel structural members - Google Patents
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Description
本発明は、通信用鉄塔や送電用鉄塔などの既存のトラス構造物の鋼構造部材を耐震補強する補強方法に関するものである。 The present invention relates to a reinforcing method for seismically reinforcing a steel structural member of an existing truss structure such as a communication tower or a power transmission tower.
鉄塔などのトラス構造物の山形鋼の耐震補強は、図2(a)に示すように、山形鋼からなる既存部材50に孔開け加工を施し、山形鋼や鋼板からなる添え材(補強鋼材)51を重ね合わせ、ボルトにより固定する方法が考えられる。しかし、これは追加したボルト孔により有効断面積が減少し、既存部材の引張強度の低下を招く可能性がある。さらに、図2(b)に示すように、既存部材50にはステップボルト52等の付属物があり、添え材51を重ね合わせることはできない。
As shown in Fig. 2 (a), seismic reinforcement of angle steel for truss structures such as steel towers is performed by drilling an existing
また、既存部材に接着剤により添え材を直接接着して、座屈耐力を向上させることも行われているが、既存部材に塗装または亜鉛めっき等が施されていた場合は、耐荷途中で剥離が生じ、所定の耐力を発揮できない可能性があり、剥離を生じさせないためには、塗装または亜鉛めっき等を除去する必要があった。 In addition, it is also possible to improve the buckling strength by directly bonding the attachment material to the existing member with an adhesive, but if the existing member has been painted or galvanized, it will be peeled off during load resistance. Therefore, there is a possibility that the predetermined proof stress cannot be exhibited, and in order not to cause peeling, it is necessary to remove paint or galvanization.
また、本発明に関連する先行技術として特許文献1、2がある。特許文献1の発明は、形鋼や鋼管で構成される既存トラス構造物の座屈強度補強方法に関するものであり、既存トラス構造物に載架させる新規重量物の荷重を加味した構造計算を改めて行い、この結果から圧縮応力が安全座屈強度を超えてしまうことになる弱点トラス部材を割り出し、それぞれについて防錆塗料を完全に取り去り、弱点トラス部材と材質が同一の所要長さの山形鋼の添え材を山形鋼の弱点トラス部材の谷側の面に添設し、あるいは半割り鋼管の添え材を鋼管の弱点トラス部材に挟着し、エポキシ系樹脂で接着し、適宜のクランプ手段でクランプし、弱点トラス部材と添え材の変断面圧縮材によりトラス載荷能力を向上させるものである。
特許文献2の発明は、鉄筋コンクリートや鉄骨鉄筋コンクリート造の既設の柱梁架構に鉄骨等のブレースを設置して補強する既設の柱梁架構の耐震補強方法に関するものであり、柱面の一部に対して少なくともブレースを取り付ける部分が柱面から突出するように断面凸状に形成された鋼板を当接し、柱面及び鋼板外面に沿って高強度繊維シートを接着しながら巻き付けることで鋼板を柱に固定し、柱面と鋼板内面との間の空間にコンクリートを充填し、鋼板外面にブレースの端部を取り付けるものである。
The invention of
前述したように、トラス構造物の山形鋼の耐震補強において、添え材をボルトで重ね合わせる方法では、追加したボルト孔により有効断面積が減少して、既存部材の引張強度の低下を招く可能性があり、また既存部材にステップボルト等の付属物がある場合には補強ができない等の課題がある。また、接着剤による方法では、剥離を生じさせないために塗装または亜鉛めっき等を除去する必要がある等の課題がある。 As described above, in the seismic reinforcement of truss structure angle steel, the method of overlapping the attachments with bolts may reduce the effective cross-sectional area due to the added bolt holes, leading to a decrease in the tensile strength of existing members. In addition, there is a problem that reinforcement cannot be performed when there is an accessory such as a step bolt in the existing member. In addition, the method using an adhesive has a problem that it is necessary to remove paint or galvanization in order not to cause peeling.
本発明は、前述のような課題の解決を図ったものであり、トラス構造物の既設部材を添え材で補強するに際し、ボルトを用いることなく、また既設部材にステップボルト等の付属物がある場合にも、既設部材に添え材を取り付けることができ、さらに塗装や亜鉛めっき等の有無に関わらず、既設部材に添え材を確実に固定することができ、しかも既存部材の耐力を確実に向上させることができる鋼構造部材の補強方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems. When reinforcing an existing member of a truss structure with an attachment, there is no use of a bolt, and there is an accessory such as a step bolt on the existing member. Even in this case, it is possible to attach an auxiliary material to the existing member, and it is possible to securely fix the auxiliary material to the existing member regardless of the presence or absence of painting, galvanization, etc., and to improve the yield strength of the existing member with certainty It aims at providing the reinforcement method of the steel structural member which can be made to be made.
本発明の請求項1に係る発明は、トラス構造物(通信用鉄塔や送電用鉄塔など)の鋼構造部材である山形鋼等の開断面鋼材(山形鋼、溝形鋼、H形鋼など)の補強方法であり、開断面鋼材に添え材としての補強鋼材(山形鋼や鋼板など)を開断面鋼材の一対の開放端を閉合して閉断面を形成するように添設し、開断面鋼材の外面と補強鋼材の外面に高強度繊維シート(柔軟性のあるポリエステル繊維や炭素繊維などのシート)を接着しながら周方向に巻き付けることにより開断面鋼材と補強鋼材とを固定することを特徴とする鋼構造部材の補強方法である。
The invention according to
本発明は、既存の山形鋼などの開断面鋼材に山形鋼や鋼板などの補強鋼材を重ね合わせて補強するのではなく、山形鋼や鋼板などの開断面鋼材に山形鋼や鋼板などの補強鋼材を蓋をするように添設して閉断面を形成するものである。柱材において、圧縮力が作用した場合、添え材としての補強鋼材には直接圧縮力が伝達されるのではなく、座屈を拘束することにより、耐力を向上させるものである。 The present invention does not reinforce the existing open-section steel such as angle-shaped steel by superimposing reinforcing steel such as angle-shaped steel or steel plate, but reinforces the open-section steel such as angle-shaped steel or steel plate. Are attached so as to cover them to form a closed cross section. In the column material, when a compressive force is applied, the compressive force is not directly transmitted to the reinforcing steel material as the accessory material, but the yield strength is improved by restraining buckling.
高強度繊維シートは、補強鋼材の全長にわたって設けてもよいが、補強鋼材の例えば両端部と中間部に設けるだけでも、既存部材を補剛する効果が得られる。繊維シートの接着には、例えばエポキシ樹脂接着剤を使用し、接着剤は繊維シートと開断面鋼材及び補強鋼材の間に塗布することで、既存部材の表面仕上げの状態に関わらず、既存部材と補強鋼材とを接着力により保持できる。 The high-strength fiber sheet may be provided over the entire length of the reinforcing steel material, but the effect of stiffening the existing member can be obtained only by providing the reinforcing steel material at, for example, both end portions and the intermediate portion. For example, an epoxy resin adhesive is used for bonding the fiber sheet, and the adhesive is applied between the fiber sheet and the open section steel material and the reinforcing steel material, so that the existing member can be bonded to the existing member regardless of the surface finish of the existing member. Reinforced steel can be held by adhesive force.
本発明の請求項2に係る発明は、請求項1に記載の鋼構造部材の補強方法において、高強度繊維シートを開断面鋼材の外面と補強鋼材の外面に二重以上に巻き付けると共に、巻き付けた高強度繊維シート同士の間にも接着剤を塗布することを特徴とする鋼構造部材の補強方法である。接着剤を二重以上に巻き付けた高強度繊維シート同士の間にも塗布すれば、既存部材の表面仕上げの状態に関わらず、補強鋼材を既存部材に確実に固定できる。
The invention according to
本発明の請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に記載の鋼構造部材の補強方法において、山形鋼の開断面鋼材と山形鋼の補強鋼材により断面四角形の閉断面が形成されることを特徴とする鋼構造部材の補強方法である。即ち、山形鋼と山形鋼により断面ロの字形の閉断面を形成する場合である。 According to a third aspect of the present invention, in the method of reinforcing a steel structural member according to the first or second aspect, a closed cross section having a square cross section is formed by the open section steel material of the angle steel and the reinforcing steel material of the angle steel. It is the reinforcement method of the steel structure member characterized by the above-mentioned. That is, this is a case where a closed cross section having a square cross section is formed by angle iron and angle steel.
本発明の請求項4に係る発明は、請求項1または請求項2に記載の鋼構造部材の補強方法において、山形鋼の開断面鋼材と鋼板の補強鋼材により断面三角形の閉断面が形成されることを特徴とする鋼構造部材の補強方法である。即ち、山形鋼と鋼板により断面三角形の閉断面を形成する場合である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the method for reinforcing a steel structural member according to the first or second aspect, a closed cross section having a triangular cross section is formed by the open section steel of the angle steel and the reinforcing steel of the steel sheet. This is a method for reinforcing a steel structure member. That is, this is a case where a closed cross section having a triangular cross section is formed by angle steel and a steel plate.
本発明の請求項5に係る発明は、請求項1から請求項4までのいずれか1つに記載の鋼構造部材の補強方法において、補強鋼材の内側には材軸に直交する補剛板材(スチフナ)が材軸方向に所定の間隔をおいて取り付けられていることを特徴とする鋼構造部材の補強方法である。即ち、補剛板材を例えば繊維シートが巻き付く箇所に配置し、端面を開断面鋼材の内面に当接させて繊維シートで緊縛することにより、補強鋼材のずれを防止するものである。
The invention according to
(1) 既存の山形鋼などの開断面鋼材に山形鋼や鋼板などの補強鋼材を蓋をするように添設して閉断面を形成し、高強度繊維シートを巻いて補強するため、ボルトを用いることなく、孔開け加工をすることなく、添え材を取り付けて補強を行うことができる。ボルト孔による有効断面積の減少がなく、既存の鋼構造部材の強度低下を防止することができる。 (1) A bolt is attached to an existing open steel such as an angle iron to form a closed cross section by attaching a reinforcing steel material such as an angle steel or a steel plate as a lid, and a high-strength fiber sheet is wound to reinforce. It is possible to reinforce by attaching an attachment without using it and without drilling. There is no reduction in the effective cross-sectional area due to the bolt holes, and the strength of existing steel structural members can be prevented from being reduced.
(2) 補強鋼材を蓋をするように添設するため、既存の山形鋼などの開断面鋼材にステップボルト等の付属物がある場合にも補強が可能である。 (2) Since the reinforcing steel material is attached so as to cover it, it can be reinforced even if there is an accessory such as a step bolt on the existing open-section steel material such as angle iron.
(3) 既存の開断面鋼材と補強鋼材とを高強度繊維シートで固定するため、既存の開断面鋼材の塗装や亜鉛めっき等の有無に関わらず、剥離に対する強度を確保することができる。塗装や亜鉛めっき等を除去する必要がなく、コストの低減を図ることができる。 (3) Since the existing open-section steel material and the reinforcing steel material are fixed with a high-strength fiber sheet, the strength against peeling can be ensured regardless of whether the existing open-section steel material is coated or galvanized. There is no need to remove paint or galvanization, and the cost can be reduced.
(4) 開断面鋼材の外面と補強鋼材の外面に二重以上に巻き付けた高強度繊維シート同士の間にも接着剤を塗布することで、既存の鋼構造部材に補強鋼材を確実に固定でき、既存の鋼構造部材の座屈耐力を向上させることができる。 (4) Reinforced steel can be securely fixed to existing steel structural members by applying an adhesive between high-strength fiber sheets that are wound more than twice around the outer surface of the open section steel and the outer surface of the reinforcing steel. The buckling strength of existing steel structural members can be improved.
(5) 既存の開断面鋼材に補強鋼材を添設して座屈に対して補剛する形式であるため、添え材への応力分担は小さくても、既存の鋼構造部材の耐力上昇が期待できる。 (5) Since the reinforcement steel is added to the existing open-section steel and stiffened against buckling, the strength of the existing steel structural members is expected to increase even if the stress sharing to the accessory is small. it can.
(6) 添え材としての補強鋼材に補剛板材を設けることで、補強鋼材のずれ防止を図ることができる。 (6) By providing a stiffening plate on the reinforcing steel material as the accessory, it is possible to prevent the reinforcing steel material from slipping.
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。この実施形態は、通信用鉄塔や送電用鉄塔の主柱材や斜材等の鋼構造部材の補強に適用した例である。図1は、本発明の補強方法を鉄塔主柱材に適用した例を示したものである。図2は、従来と本発明の補強方法の違いを示したものである。 Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments. This embodiment is an example applied to reinforcement of steel structural members such as main pillars and diagonal members of communication towers and power transmission towers. FIG. 1 shows an example in which the reinforcing method of the present invention is applied to a steel tower main pillar material. FIG. 2 shows the difference between the conventional reinforcing method and the present invention.
図1において、鉄塔主柱材の既存部材1は開断面鋼材としての山形鋼であり、この山形鋼既存部材1には斜材が取り付くガセットプレート2が材軸方向に所定の間隔をおいて取付けられており、上下のガセットプレート2、2間が補強区間とされている。
In FIG. 1, an existing
この補強区間において山形鋼既存部材1に添え材としての補強鋼材3を山形鋼既存部材1の一対のフランジ1a、1aの開放端を閉合して閉断面を形成するように添設し、山形鋼既存部材1の外面と補強鋼材3の外面に高強度繊維シート4を接着剤で接着しながら周方向に巻き付けることにより山形鋼既存部材1と補強鋼材3とを固定する。柱材において圧縮力が作用した場合、補強鋼材3に直接圧縮力が作用するのではなく、補強鋼材3が補剛材として作用し、座屈を拘束することにより耐力を向上させる。
In this reinforcing section, the reinforcing
補強鋼材3には、山形鋼を用い、その一対のフランジの開放端を山形鋼既存部材1の一対のフランジの開放端に突き合わせ、断面正方形の閉断面が形成されるようにする(図1(d)、(e)参照)。あるいは、鋼板を用い、両側部の内面を山形鋼既存部材1の一対のフランジの開放端に突き合わせ、断面直角二等辺三角形の閉断面が形成されるようにする(図1(f)、(g)参照)。
Angle steel is used for the reinforcing
高強度繊維シート4は、補強区間の全長にわたって設ける必要はなく、補強鋼材3の両端部とその中間部に設けることで、山形鋼既存部材1を補剛する効果が得られる。高強度繊維シート4には、柔軟性のあるポリエステル繊維または炭素繊維などのシートを用い、エポキシ樹脂接着剤等を用いて接着する。この接着剤は繊維シート4と鋼材1、3との間のみならず、二重以上に巻き付けた繊維シート4、4同士の間に塗布することで、山形鋼既存部材1の表面仕上げの状態に関わらず、接着力を保持することができる。
The high-
補強鋼材3の内面には材軸方向に直交する補剛板材(スチフナ)5を材軸方向の両端部と中間部に取り付け、この補剛板材5の端面を山形鋼既存部材1の内面に当接させ、繊維シート4で緊縛することで、補強鋼材3のずれを防止する。この補剛板材5は、補強鋼材3が山形鋼の場合、平面形状が正方形であり、補強鋼材3が鋼板の場合、平面形状が直角三角形である。いずれの場合も、補剛板材5の角部には山形鋼既存部材1のコーナー部を避けるための面取りが施されている。
Stiffener plates (stiffeners) 5 orthogonal to the material axis direction are attached to the inner surface of the reinforcing
本発明によれば、山形鋼既存部材1に山形鋼や鋼板などの補強鋼材3を蓋をするように添設して閉断面を形成し、高強度繊維シート4を巻いて固定するため、従来のようにボルトを用いることなく、孔開け加工をすることなく、添え材による補強を行うことができる。また、山形鋼既存部材1に補強鋼材3を蓋をするように添設するため、図2に示すように、山形鋼既存部材1にステップボルト52等の付属物がある場合にも補強が可能である。また、山形鋼既存部材1と補強鋼材3とを高強度繊維シート4で固定するため、山形鋼既存部材1の塗装や亜鉛めっき等の有無に関わらず、剥離に対する強度を確保することができる。さらに、山形鋼既存部材1の外面と補強鋼材3の外面に二重以上に巻き付けた高強度繊維シート4同士の間にも接着剤を塗布することで、山形鋼既存部材1に補強鋼材3を確実に固定でき、山形鋼既存部材1の座屈耐力を向上させることができる。しかも、山形鋼既存部材1に補強鋼材3を添設して座屈に対して補剛する形式であるため、補強鋼材3への応力分担は小さくても、山形鋼既存部材1の耐力上昇が期待できる。
According to the present invention, a reinforcing
なお、以上は、鉄塔に適用した場合について説明したが、これに限らず、その他のトラス構造物の鋼構造部材の補強にも本発明を適用することができる。 In addition, although the above demonstrated the case where it applied to the steel tower, it is not restricted to this, This invention is applicable also to reinforcement of the steel structure member of another truss structure.
1…山形鋼既存部材
1a…フランジ
2…ガセットプレート
3…補強鋼材(添え材)
4…高強度繊維シート
5…補剛板材(スチフナ)
DESCRIPTION OF
4 ... High-
Claims (5)
開断面鋼材に添え材としての補強鋼材を開断面鋼材の一対の開放端を閉合して閉断面を形成するように添設し、開断面鋼材の外面と補強鋼材の外面に高強度繊維シートを接着しながら周方向に巻き付けることにより開断面鋼材と補強鋼材とを固定することを特徴とする鋼構造部材の補強方法。 It is a method for reinforcing open-section steel such as angle steel, which is a steel structural member of a truss structure,
Reinforced steel as an auxiliary material is attached to the open cross-section steel so that a pair of open ends of the open cross-section steel is closed to form a closed cross section, and a high-strength fiber sheet is attached to the outer surface of the open cross-section steel and the outer surface of the reinforcing steel. A method for reinforcing a steel structural member, comprising fixing an open-section steel material and a reinforcing steel material by winding in a circumferential direction while bonding.
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