JP4442824B2

JP4442824B2 - 鋼製梁の貫通孔補強構造及びそれに用いる貫通孔補強用具

Info

Publication number: JP4442824B2
Application number: JP2005170200A
Authority: JP
Inventors: 治克角屋; 学村田; 貴章平山
Original assignee: 岡部株式会社
Priority date: 2005-06-09
Filing date: 2005-06-09
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2025-06-09
Also published as: JP2006342604A

Description

本発明は、鉄骨造等において配管などのために鋼製梁に形成される貫通孔の補強技術に関する。

この鋼製梁に形成した貫通孔の補強手段としては、図１４に示したように鋼製梁１０１に形成した貫通孔１０２の周辺のウェブ１０３に添わせて平板状の補強用具１０４を溶接により一体的に固着するものや、図１５に示したように前記貫通孔１０２に筒状の補強用具１０５を嵌入した状態で溶接して一体的に固着するものなどが従来から多用されている。さらに、図１６に示したように鋼製梁に形成される貫通孔の周縁部に固着されるリング状の補強用具１０６を用い、その寸法や体積などを限定して材料の削減や軽量化を図ったものも知られている（引用文献１）。しかしながら、これらの従来技術は、梁に形成した貫通孔の周辺のウェブ１０３あるいは貫通孔１０２の周縁部のいずれかに着目して補強するものであり、双方を合理的に補強し得るものではなかった。
特開２００３−２３２１０５号公報

本発明は、以上のような従来の技術的状況に鑑みて開発したもので、１個の部材としての取扱いが可能で、鋼製梁に対する溶接等の固着作業が簡便であり、しかもより少ない材料で、貫通孔の周縁部とその貫通孔周辺のウェブとの双方に対する合理的な補強作用が可能な、軽量で使い勝手の良好な貫通孔の補強技術を提供することを目的とする。

本発明では、前記課題を解決するため、鋼製梁に形成された貫通孔の周辺のウェブに添接させた状態に、前記貫通孔とほぼ同形の開口部を有する平板部を一体的に固着し、その平板部の前記開口部に沿って一体的に設けられた補強リブにより前記貫通孔の周縁部を補強するとともに、同平板部の前記開口部から離間した位置に該開口部に沿った形状に一体的に設けられた少なくとも１つのリング状立上がり片により前記貫通孔周辺のウェブを補強することにより、それらの補強リブによる貫通孔の周縁部に対する補強作用と、リング状立上がり片による貫通孔周辺のウェブに対する補強作用とによって、鋼製梁に形成された貫通孔を補強するという技術手段を採用した。貫通孔補強用具の体積は、それらの補強作用の協働作用により、貫通孔形成前の強度と同等以上の強度を維持しながら、前記鋼製梁に形成された貫通孔の内側空間部の体積の１倍以下とすることも可能である。

本発明によれば、次の効果を得ることができる。
（１）補強用具を構成する平板部自体による補強作用に加えて、その平板部に一体的に設けた前記補強リブによる貫通孔の周縁部に対する補強作用と、同平板部に一体的に設けた前記リング状立上がり片による貫通孔周辺のウェブに対する補強作用とが相俟って各部の応力集中が合理的に緩和され、貫通孔の周縁部の降伏耐力が向上し、かつその周辺のウェブ３の座屈を効果的に防止することができる。
（２）前記平板部を介して貫通孔の周縁部の補強手段である補強リブと貫通孔周辺のウェブの補強手段であるリング状立上がり片とが一体的に設けられているので、鋼製梁に対して１個の部材として固着作業が可能なことから、その作業性が良好で簡便である。
（３）前記補強リブとリング状立上がり片の補強作用によって、貫通孔の周縁部とその貫通孔周辺のウェブとの双方に対する補強をより合理的に行うことが可能なことから、材料の削減や軽量化に有効である。
（４）本発明に係る補強用具の体積は、それらの補強作用の協働作用によって鋼製梁に形成された貫通孔の内側空間部の体積の１倍以下とすることも可能であり、これによれば従来の補強金具に比べて大幅な材料の削減や軽量化も可能である。

本発明に係る補強用具を鋼製梁に形成した貫通孔周辺のウェブに対して固着する具体的な手段としては、溶接が好適であるが、ボルトナットや他の固着手段の適用も可能である。前記補強リブやリング状立上がり片の具体的形態に関しては、以下の実施例に示すように種々の形態が可能である。すなわち、平板部の開口部に沿って一体的に設けられた補強リブにより前記貫通孔の周縁部を補強するとともに、同平板部の開口部から離間した位置に該開口部に沿った形状に一体的に設けられた少なくとも１つのリング状立上がり片により前記貫通孔周辺のウェブを補強するものであれば、細部に関する具体的形状に関しては以下の実施例に示すように種々の形態が可能である。また、リング状立上がり片の設置数に関しては、少なくとも一つ以上設ければよく、必要に応じて増やすことも可能である。因みに、補強リブやリング状立上がり片は、前記平板部と材料から一体的に形成されたものでもよいし、別体に構成して後から結合させることにより一体的に構成するものでもよい。また、十分な強度を有するものであれば、鋼製に限定する必要はない。

図１は本発明の第１実施例に関する補強用具の設置状態を示した斜視図である。本実施例では、Ｈ形鋼からなる鋼製梁１，１に形成した貫通孔２，２の周辺のウェブ３，３に対して補強用具４，４を設置した場合を示した。図示のように、本実施例では、補強用具４，４を柱材５を挟んでそれぞれウェブ３，３の反対面に設置した場合を示したが、同じ側に設置しても構わないことはいうまでもない。また、場合に応じて表裏両面に設置することも可能である。

図２は第１実施例に係る前記補強用具４の設置状態を示した縦断面図である。また、図３はその補強用具４を斜め上方からみた上方斜視図、図４は同補強用具４を斜め下方からみた下方斜視図である。図示のように、本実施例に係る補強用具４は、環状の平板部６と、その平板部６に形成した開口部７に沿って一体的に折曲げ形成された補強リブ８と、平板部６の外周部に沿って一体的に折曲げ形成されたリング状立上がり片９から構成されている。因みに、前述のように、これらの補強リブ８やリング状立上がり片９を平板部６と別体に構成して、後から溶接等により一体的に結合する形態も可能である。そして、本実施例では、図２に示したように、鋼製梁１に形成した貫通孔２の周辺のウェブ３に対して平板部６の裏面を添接させた状態で、貫通孔２の周縁部ａ及び平板部６の外周部ｂに沿って溶接することによって、補強用具４をウェブ３に対して固着するようにしている。因みに、溶接箇所に関しては、場合に応じてその溶接位置や溶接個数を変更することは可能である。しかして、本実施例によれば、平板部６自体による補強作用に加えて、補強リブ８によって貫通孔２の周縁部が補強されるとともに、リング状立上がり片９によって貫通孔２の周辺のウェブ３が補強されることから、それらの補強作用が相俟って各部の応力集中が合理的に緩和され、貫通孔２の周縁部の降伏耐力を向上し、かつその周辺のウェブ３の早期の座屈を効果的に防止し得る、耐力及び変形能力に優れた補強手段を提供することができる。

図５は本発明の第２実施例に関する補強用具の設置状態を示した斜視図である。本実施例では、前記第１実施例の場合と同様に、Ｈ形鋼からなる鋼製梁１，１に形成した貫通孔２，２の周辺のウェブ３，３に対して本実施例に係る補強用具１０，１０を設置した場合を示した。また、図６は本実施例に係る補強用具１０の設置状態を示した縦断面図であり、図７はその補強用具１０の上方斜視図、図８は同補強用具１０の下方斜視図である。図示のように、本実施例に係る補強用具１０は、環状の平板部１１と、その平板部１１に形成した開口部１２に沿って一体的に折曲げ形成された補強リブ１３と、平板部１１の外周部に沿って一体的に折曲げ形成されたリング状立上がり片１４から構成され、補強リブ１３とリング状立上がり片１４とが逆方向に折曲げ形成されている点でのみ、前記第１実施例に係る補強用具４と相違している。そして、本実施例の場合には、図６に示したように、鋼製梁１に形成した貫通孔２に補強リブ１３を挿入した状態で、その周辺のウェブ３に対して平板部１１の裏面を添接させた上、貫通孔２の周縁部ａ及び平板部１１の外周部ｂに沿って溶接することにより、補強用具１０がウェブ３に対して固着され、同様の補強作用が得られることになる。因みに、本実施例に係る補強用具１０の場合には、補強リブ１３を貫通孔２に挿入した状態で、ウェブ３に対する固着作業が行われることから、補強用具１０の位置決めや支持が容易で、作業性の向上に有効である。

図９及び図１０は図２に示した前記第１実施例の変形例を示した縦断面図である。図９に例示した補強用具１５は、その平板部１６に形成した開口部１７に沿って一体的に折曲げ形成した補強リブ１８の高さを高くして、平板部１６の外周部に沿って一体的に折曲げ形成したリング状立上がり片１９と同じ高さに変形したものである。また、図１０に例示した補強用具２０は、平板部２１の開口部２２に沿って一体的に折曲げ形成した補強リブ２３と、平板部２１の外周部に沿って一体的に折曲げ形成したリング状立上がり片２４との間に、さらにリング状立上がり片２５を追加したものである。因みに、このリング状立上がり片２５は、溶接等の固着手段により平板部２１に固着したり、鋳造等により一体成型することにより追加が可能であり、この追加により補強作用が更に強化される。

図１１は図６に示した前記第２実施例の変形例を示した縦断面図である。この図１１に例示した補強用具２６は、その平板部２７に形成した開口部２８に沿って一体的に折曲げ形成した補強リブ２９の高さを高くして、前記平板部２７の外周部に沿って一体的に折曲げ形成したリング状立上がり片３０とほぼ同じ高さに変形したもので、前記補強リブ２９の補強作用の強化を図ったものである。

図１２及び図１３は図２に示した前記第１実施例の他の製作形態に関する変形例を示した縦断面図である。すなわち、図１２及び図１３に示した補強用具３１，３２は、それぞれ鋳造や鍛造等により一体成型した場合を例示したもので、その製作形態において一体的に折曲げ形成した上述の実施例と相違している。それらの補強用具３１，３２の具体的形状に関しては、平板部３３，３４の開口部３５，３６に沿って一体成型した補強リブ３７，３８の具体的形状において相違するだけで、平板部３３，３４の外周部に沿って一体成型したリング状立上がり片３９，４０の補強作用と相俟って、前記第１実施例の場合と同様の補強作用が得られる。なお、補強リブ３８では曲面形状を採用したので、配管が通しやすく損傷も防げるという利点を有する。因みに、上述の実施例に関しても、一体成型による製作形態の適用が可能である。

本発明の第１実施例に関する補強用具の設置状態を示した斜視図である。第１実施例に係る補強用具の設置状態を示した縦断面図である。同補強用具を示した上方斜視図である。同補強用具を示した下方斜視図である。本発明の第２実施例に関する補強用具の設置状態を示した斜視図である。第２実施例に係る補強用具の設置状態を示した縦断面図である。同補強用具を示した上方斜視図である。同補強用具を示した下方斜視図である。第１実施例の変形例を示した縦断面図である。第１実施例の変形例を示した縦断面図である。第２実施例の変形例を示した縦断面図である。第１実施例の他の製作形態に関する変形例を示した縦断面図である。第１実施例の他の製作形態に関する変形例を示した縦断面図である。従来の補強用具の設置状態を示した縦断面図である。従来の補強用具の設置状態を示した縦断面図である。従来の補強用具の設置状態を示した縦断面図である。

符号の説明

１…鋼製梁、２…貫通孔、３…ウェブ、４…補強用具、５…柱材、６…平板部、７…開口部、８…補強リブ、９…リング状立上がり片、１０…補強用具、１１…平板部、１２…開口部、１３…補強リブ、１４…リング状立上がり片、１５…補強用具、１６…平板部、１７…開口部、１８…補強リブ、１９…リング状立上がり片、２０…補強用具、２１…平板部、２２…開口部、２３…補強リブ、２４，２５…リング状立上がり片、２６…補強用具、２７…平板部、２８…開口部、２９…補強リブ、３０…リング状立上がり片、３１，３２…補強用具、３３，３４…平板部、３５，３６…開口部、３７，３８…補強リブ、３９，４０…リング状立上がり片

Claims

鋼製梁に形成された貫通孔の周辺のウェブに添接させた状態に、前記貫通孔とほぼ同形の開口部を有する平板部を一体的に固着し、その平板部の前記開口部に沿って一体的に設けられた補強リブにより前記貫通孔の周縁部を補強するとともに、同平板部の前記開口部から離間した位置に該開口部に沿った形状に一体的に設けられた少なくとも１つのリング状立上がり片により前記貫通孔周辺のウェブを補強し、それらの補強リブによる貫通孔の周縁部に対する補強作用と、リング状立上がり片による貫通孔周辺のウェブに対する補強作用とによって、鋼製梁に形成された貫通孔を補強するように構成したことを特徴とする鋼製梁の貫通孔補強構造。
鋼製梁に形成された貫通孔の周辺のウェブに添接した状態に一体的に固着される、前記貫通孔とほぼ同形の開口部を有する平板部と、その平板部の前記開口部に沿って一体的に設けられ、前記貫通孔の周縁部を補強する孔縁部用の補強リブと、同平板部の前記開口部から離間した位置に該開口部に沿った形状に一体的に設けられ、前記貫通孔の周辺のウェブを補強する少なくとも１つのウェブ補強用のリング状立上がり片とからなり、前記補強リブによる貫通孔の周縁部に対する補強作用と、前記リング状立上がり片による貫通孔周辺のウェブに対する補強作用とによって、鋼製梁に形成された貫通孔を補強するように構成したことを特徴とする鋼製梁の貫通孔補強用具。
前記貫通孔補強用具の体積を、前記鋼製梁に形成された貫通孔の内側空間部の体積の１倍以下としたことを特徴とする請求項２に記載の鋼製梁の貫通孔補強用具。