JP5204107B2 - 構造部材用のフランジ継手 - Google Patents
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Description
H型鋼のような構造部材どうしをフランジ結合する場合、たとえば図5及び図6に示すように、構造部材の端部にフランジとなる板状部材(エンドプレート)が溶接により取り付けられたフランジ継手10が用いられている。この場合、H型鋼(構造部材)11の端部に付け合わせ溶接した板状部材12がフランジとされ、互いの板状部材12に設けた複数のボルト穴13にボルト14を通した後、ナットを締め込んで接合される。なお、図中の符号Wが溶接部である。
しかしながら、H型鋼11等の構造部材端面に取り付けられる板状部材12の溶接部Wは、部材断面の形状が変化する部分である。このような断面形状の変化は、溶接部Wに応力集中が発生する原因となる。
本発明に係る構造部材用のフランジ継手は、第1の構造部材及び第2の構造部材を結合する構造部材用のフランジ継手であって、前記第1の構造部材の端面が突き合せ溶接により接合された第1の溶接面を有する第1の板状部材と、前記第2の構造部材の端面が突き合せ溶接により接合された第2の溶接面を有する第2の板状部材とを備え、前記第1の板状部材が、前記第1の溶接面の両側の該第1の溶接面と連続する隣接位置に設けられた一対の第1の凹溝部を有し、前記第2の板状部材が、前記第2の溶接面の両側の該第2の溶接面と連続する隣接位置に設けられた一対の第2の凹溝部を有し、前記第1の板状部材の前記第1の溶接面の他面側と前記第2の板状部材の前記第2の溶接面の他面側とを合わせた状態にしてボルト接合することにより、前記第1の構造部材及び前記第2の構造部材を結合することを特徴とするものである。
このような風力発電装置によれば、部材断面の形状が変化する位置の疲労強度を母材の強度で評価することができる継手構造を備えているので、ナセル台板等の構造体について小型化や軽量化が可能となる。
この結果、従来と比較して構造体の重量や構造部材占有スペースを低減できるので、構造体(たとえば風力発電装置のナセル台板等)の軽量化や小型化が可能となる。さらに、溶接部に対する応力集中の回避に加えて、締結面への溶接歪み伝播も回避できるようになるので、製品(たとえば風力発電装置等)の信頼性向上に大きな効果を奏する。
3 ナセル
20 フランジ継手
21 H型鋼(構造部材)
22 エンドプレート(板状部材)
23 凹溝部
24 T字根元部
30 ナセル台板
34 ナセル台板本体
35 構造部材
W 溶接部
図3は、本実施形態に係るフランジ継手を具備した風力発電装置を示す側面図である。
ローターヘッド4には、その回転軸線周りに放射状にして複数枚(たとえば3枚)の風車回転翼5が取り付けられている。これにより、ローターヘッド4の回転軸線方向から風車回転翼5に当たった風の力が、ローターヘッド4を回転軸線周りに回転させる動力に変換されるようになっている。
ローターヘッド4の回転は、増速機31を介して増速された後、発電機32を駆動して発電する。
この構造部材35は、ナセル台板本体34とフランジ継手20を介して結合された片持ち梁構造となる。
フランジ継手20は、エンドプレート(板状部材)22の構造部材接合面(一面側)22a側にH型鋼(構造部材)21の端面21aを溶接して接合し、エンドプレート22の非接合面(他面側)22bを相手方の非接合面と合わせた状態にして、ボルト穴25を通す複数本のボルト(不図示)により構造部材どうしを結合するものである。なお、互いに結合する構造部材35については、たとえばH型鋼21どうしのように、同種のものに限定されることはない。
構造部材としてH型鋼21を採用した図示の構成例において、フランジ部21bの両側に設ける凹溝部23は必須である。しかし、ウェブ部21cの両側については、上述したフランジ部21bと比較した場合、要求される強度が小さいため凹溝部23の形成は任意である。
通常、一般圧延鋼の溶接部Wの溶け込み量が同程度である場合、材料が同じであっても、溶接部構造がT字かフラットな突き合わせのパターン(溶接脚長も含む)によってそれぞれが有する疲労強度は異なり、T字よりフラットな突き合わせ構造の方が疲労強度は高い。
この結果、構造体の重量や構造部材占有スペースを低減できるので、たとえば風力発電装置1のナセル台板30等のような構造体について、軽量化や小型化が可能となる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
Claims (2)
- 第1の構造部材及び第2の構造部材を結合する構造部材用のフランジ継手であって、
前記第1の構造部材の端面が突き合せ溶接により接合された第1の溶接面を有する第1の板状部材と、
前記第2の構造部材の端面が突き合せ溶接により接合された第2の溶接面を有する第2の板状部材とを備え、
前記第1の板状部材が、前記第1の溶接面の両側の該第1の溶接面と連続する隣接位置に設けられた一対の第1の凹溝部を有し、
前記第2の板状部材が、前記第2の溶接面の両側の該第2の溶接面と連続する隣接位置に設けられた一対の第2の凹溝部を有し、
前記第1の板状部材の前記第1の溶接面の他面側と前記第2の板状部材の前記第2の溶接面の他面側とを合わせた状態にしてボルト接合することにより、前記第1の構造部材及び前記第2の構造部材を結合することを特徴とする構造部材用のフランジ継手。 - 請求項1に記載の構造部材用のフランジ継手を備えていることを特徴とする風力発電装置。
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