JP5786060B1 - 梁貫通孔補強リング - Google Patents
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Abstract
【課題】安価で、梁材に形成されている貫通孔へのセットが容易な梁貫通孔補強材を提供する。【解決手段】梁のウエブに装着するリング状補強部材４を鋼板からガス切断やレーザ切断、プラズマ切断などで切り出して外観円錐台状に形成する。リング状補強部材４の傾斜面５の少なくとも一部に複数のウエブ受け止め突起６を階段状に形成する。リング状補強部材４の傾斜面５を梁材１に形成された貫通孔２の内面に当接させ、リング状補強部材４の大径側周面と梁材１のウエブ３の表面との間を溶接固定する。【選択図】図１
Description
本発明は、鉄骨梁のウエブに穿設された梁貫通孔部分の補強に使用する補強リングに関する。
Ｈ形鋼やＩ形鋼は、建築構造物の梁として広く用いられているが、このような梁にあっては、建築構造物の内部に設けられている配管や配線を通過させるため、梁のウエブ部に貫通孔を形成することがある。この場合、梁の強度低下を防ぐために、貫通孔に補強用の金具を取り付けることがある。
このような補強用金具として、従来、補強用のスリーブ部材を、開口貫通孔に挿嵌し、スリーブ部材の外周面と梁のウエブ部分とを溶接固着するようにしたものや、開口プレートを貫通孔に装着し開口プレート外周面および開口部と梁のウエブ部分とを溶接固着するようにしたものが知られている。ところが、これら従来の補強工法では、梁の両側からの溶接補強が必要であり、また、溶接量も多く梁の加工工数が多くかかるという問題があった。
そこで、本出願人は、外周面が４０度から５０度の傾斜角度を持つリング状補強部材を鋼板から切断により切出し、リング状補強部材を鋼構造建物の梁に形成された貫通孔に装着し、リング状補強材の傾斜面を貫通孔内周端縁に当接し、リング状補強材の傾斜面と貫通孔の内周面との間を溶接固定するものを先に提案した(特許文献１)。
前記先に提案したものでは、外観円錐台形に形成したリング状補強材を梁に透設されている貫通孔に装着して、リング状補強材の傾斜面と貫通孔の内周面との間を開先部として溶接固定するようにしていたことから、リング状補強材の傾斜面と貫通孔の内周面との加工精度によって、梁ウエブ厚芯と補強リング芯とを一致させて取り付けるように企画されている補強リング芯の梁ウエブへの取り付け状態が変動し、設計強度が十分発揮できないことがある。特に、梁のウエブに形成する貫通孔を機械加工ではなく、手作業で形成した場合に、口径や形状にばらつきが生じやすく、貫通孔が楕円に開口している場合などに、溶接部に予想外の隙間が生じて溶接作業時に溶接金属が漏れるおそれがある。
本発明は、このような点に着目し、取り付けるウエブ厚の芯とリング状補強材のリング厚芯とのズレを一定範囲に納め、リング状補強材の貫通孔へのセットが容易で確実に梁貫通孔を補強できる補強リングを提供することを目的とする。
上述の目的を達成するために、本発明は、鋼構造建物の梁に形成された貫通孔を補強するリング状補強部材であって、
リング状補強部材を外観円錐台状に形成し、そのリング状補強部材の傾斜面の少なくとも一部にウエブ受け止め用のリング状突起を複数段の階段状に形成し、梁に形成された貫通孔の一方のウエブ面をこのウエブ受け止め用リング状突起に受け止めさせることで貫通孔の内周端面とリング状補強部材の傾斜面との間に開先部を形成できるように構成したことを特徴としている。
リング状補強部材を外観円錐台状に形成し、そのリング状補強部材の傾斜面の少なくとも一部にウエブ受け止め用のリング状突起を複数段の階段状に形成し、梁に形成された貫通孔の一方のウエブ面をこのウエブ受け止め用リング状突起に受け止めさせることで貫通孔の内周端面とリング状補強部材の傾斜面との間に開先部を形成できるように構成したことを特徴としている。
本発明では、リング状補強部材を外観円錐台状に形成し、そのリング状補強部材の傾斜面のリング状補強部材(４)を外観円錐台状に形成し、そのリング状補強部材(４)の傾斜面の少なくとも一部にウエブ受け止め用のリング状突起を複数段の階段状に形成し、梁に形成された貫通孔の一方のウエブ面をこのウエブ受け止め用リング状突起に受け止めさせることで貫通孔の内周端面とリング状補強部材の傾斜面との間に開先部を形成できるように構成してあることから、梁に形成されている貫通孔の加工精度が多少粗くても梁に形成された貫通孔の一方のウエブ面をこのウエブ受け止め用リング状突起に受け止めさせることで、梁のウエブ厚とリング状補強材のリング厚芯とのズレを一定範囲内に収めることができ、リング状補強部材の位置決めを容易に行うことができる。
また、ウエブ受け止め用リング状突起が貫通孔の周壁面とリング状補強部材を傾斜面とで形成される開先空間の裏当金の役割を果たすことになるから、溶接時に溶接金属が漏れることを抑制することができる上、片面部分溶込み溶接で溶接固定することにより、従来に比べて施工が容易である。
さらに、リング状補強部材をガス切断で鋼板から切り出し、外周面加工を施すことで、鋳造や鍛造で形成したものに比して材質的に安定することになるうえ安価に製造することができ、鋼構造物の梁としての製造コストを低減化することができる。
図中符号(１)はＨ形鋼やＩ形鋼で形成された鋼構造物の梁材であり、(２)は梁材(１)のウエブ(３)に穿設された貫通孔である。この貫通孔(２)が形成されているウエブ(３)の強度低下を補うために、この貫通孔(２)の形成部分を補強部材(４)で補強する。
この補強部材(４)は、一般構造用圧延鋼板、溶接構造用圧延鋼板、建築構造用圧延鋼板、国土交通大臣認定ＴＭＣＰ鋼板などの鋼板から切断により切り出したもので、その外周面を傾斜角４５度の傾斜面(５)に形成し、この傾斜面(５)の大径端から少し小径側によった位置に複数のウエブ受け止め突起(６)を階段状(好ましくは３段以上)に形成し、その内部にスリーブ貫通孔(７)を切り抜いてリング状に形成してある。なお、リング状補強部材(４)は、ウエブ(３)の厚みよりも厚い鋼板から切り出すようにしてある。ここで鋼板からの切り出し切断の方式としては、ガス切断、レーザ切断、プラズマ切断などを使用することができる。
階段状に形成されているウエブ受け止め用リング状突起(６)は、ウエブ肉厚の中心線とリング状補強部材(４)の軸方向での中心線とがほぼ一致(例えば芯ズレ量２〜５mm以内)するように、ウエブ厚さに対応してその形成位置を軸方向で調整してある。また、ウエブ受け止め用リング状突起(６)の径方向への突出量と軸方向への突出量をそれぞれ２〜５mmに設定して、ウエブ(３)に透設されている貫通孔(２)の加工精度に基づく隙間吸収できるようにしてある。
このような外周面を傾斜面(テーパー面)とし、その傾斜面(５)に複数の階段状ウエブ受け止め突起(６)を形成しているリング状補強部材(４)を梁材(１)のウエブ(３)に穿設された貫通孔(２)に装着する。このとき、梁材(１)のウエブ(３)に透設した貫通孔(２)とリング状補強部材(４)の軸芯と直交する平板部分をウエブ(３)の壁面と平行に位置させることにより、リング状補強部材(４)の傾斜面(５)にウエブ(３)が受け止められることになり、リング状補強部材(４)に形成されているスリーブ貫通孔(７)の軸芯と、ウエブ(３)を形成している壁面とが直交する状態となる。
このように、スリーブ貫通孔(７)の軸芯がウエブ(３)を形成している壁面と直交する状態でリング状補強部材(４)をウエブ(３)に装着すると、円錐台状に形成されているリング状補強部材(４)の外周側面(５)はその大径よりに位置するウエブ受け止め突起(６)の径方向連出面が梁材(１)のウエブ(３)と当接することになる。このため、ウエブ受け止め突起(６)が裏当て金の役割を果たすとともに、ウエブ(３)に穿設された貫通孔(２)の内周面と、リング状補強部材(４)の外周面を形成している傾斜面(テーパー面)(５)との間に形成されるレ字型空間部分が開先空間(８)となる。
梁材(１)に穿設された貫通孔(２)に装着されたリング状補強部材(４)の大径側外周縁部分とウエブ(３)に穿設された貫通孔(２)の周縁壁面部分とを周方向に所定のピッチで仮付け溶接する。ウエブ(３)に仮付け溶接されたリング状補強部材(４)は、前記開先空間(８)を炭酸ガス半自動溶接で片面部分溶け込み溶接で溶着する。
このリング状補強部材(４)に形成するウエブ受け止め突起(６)の形成位置は、梁材(１)でのウエブ(３)の板厚に対応して形成され、リング状補強部材(４)のリング厚方向(軸心方向)での中心線とウエブ肉厚の中心線とが設計上一致する位置を基準に形成してある。
すなわち、ウエブの肉厚が厚い場合、ウエブ受け止め突起(６)はリング状補強部材(４)の大径より部分に、ウエブの肉厚が薄い場合には、ウエブ受け止め突起(６)はリング状補強部材(４)の中間部分に形成される。
すなわち、ウエブの肉厚が厚い場合、ウエブ受け止め突起(６)はリング状補強部材(４)の大径より部分に、ウエブの肉厚が薄い場合には、ウエブ受け止め突起(６)はリング状補強部材(４)の中間部分に形成される。
図３は、ウエブ(３)の板厚が２８mm〜３６mm、ウエブ(３)に開設される貫通孔(２)の基準口径が３０８mmの場合を示している。この場合、リング状補強部材(４)の軸方向の厚みは６５mm、大径端から１２.５mmの位置から高さ４mm、径方向での突出量４mmで、４段のウエブ受け止め突起(６)が形成してある。
図４は、図３に示したリング状補強部材(４)を、板厚が１２mmのウエブ(３)に基準口径が３００mmの貫通孔(２)を開設した場合での適用状態を示している。
図５は、ウエブ(３)の板厚が１２mm〜１９mm、ウエブ(３)に開設される貫通孔(２)の基準口径が３００mmの場合を示している。この場合、リング状補強部材(４)の軸方向の厚みは２８mm、大径端から２mmの位置から高さ４mm、径方向での突出量４mmで、２段のウエブ受け止め突起(６)が形成してある。
なおウエブ材(３)、リング状補強部材(４)はいずれもＳＭ４９０Ａの溶接構造用圧延鋼板を用い、ウエブ材(３)とリング状補強部材(４)とは溶接ワイヤとして高張力鋼用溶接ソリッドワイヤ、溶接電流２００〜３５０Ａの炭酸ガス半自動溶接を使用して溶着した。
上述の実施態様では、リング状補強部材(４)と梁材(１)のウエブ(３)との溶接を半自動炭酸ガス溶接としたが、半自動マグ溶接をはじめとする他の溶接手段であってもよい。
本発明は、貫通孔を形成している鉄骨梁の貫通孔部分の補強に広く利用することができる。
２…貫通孔、４…リング状補強部材、５…リング状補強部材の傾斜面、６…ウエブ受け止め突起。
Claims (3)
- 鋼構造建物の梁に形成された貫通孔(２)を補強するリング状補強部材(４)であって、
リング状補強部材(４)を外観円錐台状に形成し、そのリング状補強部材(４)の傾斜面の少なくとも一部にウエブ受け止め用のリング状突起(６)を複数段の階段状に形成し、梁に形成された貫通孔(２)の一方のウエブ面をこのウエブ受け止め用リング状突起(６)に受け止めさせることで貫通孔(２)の内周端面とリング状補強部材(４)の傾斜面(５)との間に開先部を形成できるように構成したことを特徴とする梁貫通孔補強リング。 - ウエブ受け止め突起(６)がリング状補強部材(４)の大径端より部に形成されている請求項１に記載の梁貫通孔補強リング。
- ウエブ受け止め突起(６)がリング状補強部材(４)の中間部分に形成されている請求項１に梁貫通孔補強リング。
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