JP6395776B2 - 鋼製部材 - Google Patents

Description

この発明は、鋼製部材に関する。

一般的に鋼製部材は、直線的な形状のもののみならず、曲げ加工が施されて湾曲した形状のものも使用される。例えば、特許文献１に記載されるトンネルの補強構造は、トンネルの形状に合わせてアーチ状に湾曲した複数の形鋼に、湾曲した鋼板パネルがボルト接合によって取り付けられたものである。

特開２００８−０７５３９３号公報

しかしながら、部材同士をボルト接合する場合、部材には必ず下孔を設ける必要がある。従って、特許文献１に記載されているような湾曲した鋼製部材に下孔を形成する場合は、まず、図１０（ｉ）に示すように直線的な形状の鋼製部材１１０に下孔１１３を形成した後、図１０（ｉｉ）に示すように鋼製部材１１０に曲げ加工を施す。この時、鋼製部材１１０の下孔１１３は図１０（ｉ）に示す真円形状から図１０（ｉｉ）に示すような楕円形状に変形してしまう。このように、ボルト接合の下孔１１３が変形してしまうと、部材同士を堅固に固定することが困難となったり、部材同士の接合の位置にズレが生じてしまったりするおそれがある。

一方で、湾曲した鋼製部材にボルト接合用の下孔を直接形成しようとする場合、金型が使えず、１つ１つドリルやホールソーを用いて手作業で下孔を開けなければならず、大幅なコストと時間がかかっていた。また、湾曲した鋼製部材はレーザー切断機に入らないため、レーザーで下孔を形成することができず、製造が困難であった。

この発明は、このような問題を解決するためになされ、曲面に対して他の部材を確実に固定させることができ、製造がしやすい鋼製部材を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明に係る鋼製部材は、互いに対向し、曲線状に延びる一対の帯形状の平面部と、一対の平面部の間に設けられ、各々、平面部が延びる方向に沿って湾曲する曲面を有する一対の湾曲部とを有する鋼製部材本体を備え、鋼製部材本体は、一対の平面部と一対の湾曲部とによって構成される、長方形状の閉鎖断面を有し、湾曲部の曲面が湾曲して延びる方向に沿って、一対の湾曲部の曲面の少なくともいずれか一方には、複数の溶接スタッドボルトが取り付けられ、溶接スタッドボルトは、鋼製部材本体の閉鎖断面の外側に突出するとともに、他の部材と螺合可能な螺子部分を有する。
これによって、鋼製部材本体にボルト接合用の孔を形成する必要がない。

また、この発明に係る鋼製部材の鋼製部材本体の湾曲部の曲面は弧を描いて湾曲する帯形状をなしてもよい。

この発明に係る鋼製部材によれば、曲面に対して他の部材を確実に固定させることができ、製造がしやすい。

この発明の実施の形態１に係る鋼製部材の斜視図である。 図１に示す鋼製部材を切断線ＩＩ−ＩＩに沿って切断した様子を模式的に示す断面図である。 この発明の実施の形態２に係る鋼製部材の斜視図である。 図３に示す鋼製部材を切断線ＩＶ−ＩＶに沿って切断した様子を模式的に示す断面図である。 図３に示す鋼製部材に他の部材が接続された様子を示す斜視図である。 この発明の別の実施の形態に係る鋼製部材の斜視図である。 この発明の別の実施の形態に係る鋼製部材の斜視図である。 この発明の別の実施の形態に係る鋼製部材の斜視図である。 この発明の別の実施の形態に係る鋼製部材の斜視図である。 従来の例に係る鋼製部材を示す図であり、図１０（ｉ）は加工されて湾曲する前の直線状の鋼製部材を示し、図１０（ｉｉ）は、図１０（ｉ）に示す鋼製部材を湾曲させた様子を示す図である。

以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１及び２を用いて、鋼製部材１００について説明する。
図１に示すように、鋼製部材１００は、円弧状に湾曲した鋼製部材本体１０を有する。鋼製部材本体１０は、図２に示すように、略Ｃ字形状の断面を有している。すなわち、鋼製部材本体１０は、直線的に延びた溝形鋼を鋼製部材本体１０の長手方向Ｌに沿って湾曲させたものである。

鋼製部材本体１０は、円弧状の帯形状の平面部１１を有している。帯形状の平面部１１は、円弧状の曲線１１ａと、曲線１１ａよりも曲率半径が小さい円弧状の曲線１１ｂとの間に画定されている。そして、平面部１１には、曲線１１ａに沿って立ち上がる帯形状の第一湾曲部１２ａと、曲線１１ｂに沿って立ち上がる帯形状の第二湾曲部１２ｂとが接している。すなわち、第一湾曲部１２ａは平面部１１の径方向外側に設けられ、第二湾曲部１２ｂは平面部１１の径方向内側に設けられる。

第一湾曲部１２ａの径方向外側の表面は、曲面１４を構成する。すなわち、曲面１４は長手方向Ｌに弧を描いて湾曲する細長い帯形状をなしている。ここで、曲面１４が湾曲して延びる方向を湾曲方向Ｖとする。第一湾曲部１２ａの曲面１４には、湾曲方向Ｖに沿って４つの溶接スタッドボルト１３が、各々所定の間隔を保ちながら取り付けられる。

溶接スタッドボルト１３は、自動溶接機を用いて、第一湾曲部１２ａの曲面１４に溶融圧接されることにより溶接される。工場内では、鋼製部材本体１０を成形する部材成形機の後に、溶接スタッドボルト１３の自動溶接機を設置することにより、工場製造工程内でより効率良く鋼製部材１００を製造することが可能となる。
また、溶接スタッドボルト１３は、例えば軟鋼又はステンレス鋼により形成される。また、溶接スタッドボルト１３にはめっきが施されていてもよい。

以上より、この実施の形態１に係る鋼製部材１００では、鋼製部材本体１０の曲面１４に溶接スタッドボルト１３を設けることにより、鋼製部材本体１０にボルト接合用の下孔を形成する必要がなく、製造がしやすい。また、鋼製部材１００に他の部材を接続させる際、鋼製部材１００の片側、すなわち、溶接スタッドボルト１３が設けられた側のみから締結作業を行えばよい。そのため、鋼製部材１００の曲面部分と他の部材とを溶接スタッドボルト１３を介して確実に固定させて接続させることができる。
また、鋼製部材本体１０に下孔を形成するためのコストが削減される。

また、溶接スタッドボルト１３が、曲面１４が延びる湾曲方向Ｖに沿って複数設けられることにより、曲面１４上の所望の位置に他の部材を固定させることができる。

実施の形態２．
図３〜５を用いて、鋼製部材２００について説明する。なお、図１の参照符号と同一の符号は同一又は同様の構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
図３に示すように、鋼製部材２００は、円弧状に湾曲した鋼製部材本体２０を有する。鋼製部材本体２０は、直線的に延びた角形鋼管を鋼製部材本体２０の長手方向Ｌに沿って湾曲させたものである。

図３及び４に示すように、鋼製部材本体２０は、互いに対向する一対の円弧状の帯形状の平面部２１，２３を有している。一対の平面部２１，２３は同一の形状である。ここで、一方の帯形状の平面部２１は、円弧状の曲線２１ａと、曲線２１ａよりも曲率半径が小さい円弧状の曲線２１ｂとの間に画定されている。同様に、他方の平面部２３も、円弧状の曲線２３ａと、曲線２３ａよりも曲率半径が小さい円弧状の曲線２３ｂとの間に画定される。そして、一対の平面部２１，２３の間には、曲線２１ａ，２３ａに沿って湾曲する第一湾曲部２２ａと、曲線２１ｂ，２３ｂに沿って湾曲する第二湾曲部２２ｂとが設けられる。すなわち、第一湾曲部２２ａは鋼製部材本体２０の径方向外側に設けられ、第二湾曲部２２ｂは鋼製部材本体２０の径方向内側に設けられる。また、第一湾曲部２２ａの径方向外側の表面は、曲面２４を構成する。曲面２４は長手方向Ｌに弧を描いて湾曲する細長い帯形状をなしている。

ここで、図４に示すように、鋼製部材本体２０は略長方形状の閉鎖断面Ｃを有している。この閉鎖断面Ｃは、一対の平面部２１，２３と第一湾曲部２２ａと第二湾曲部２２ｂとによって構成される。そして、閉鎖断面Ｃの一辺は、第一湾曲部２２ａの曲面２４によって画定されている。

また、図３に示すように、第一湾曲部２２ａの曲面２４には、湾曲方向Ｖに沿って５つの溶接スタッドボルト１３が、各々所定の間隔を保ちながら取り付けられる。なお、溶接スタッドボルト１３は、自動溶接機を用いて、第一湾曲部２２ａの曲面２４に溶融圧接されることにより溶接される。

以上より、この実施の形態２に係る鋼製部材２００では、鋼製部材１００と同様、鋼製部材本体２０の曲面２４に溶接スタッドボルト１３を設けることにより、鋼製部材本体２０にボルト接合用の下孔を形成する必要がなくなり、製造がしやすくなる。

また、鋼製部材本体２０は閉鎖断面Ｃを有し、閉鎖断面Ｃの一部は曲面２４に画定されるため、鋼製部材本体２０の曲面２４に他の部材を取り付けるために、鋼製部材本体２０の内部に工具等を入れてボルト締め作業を行うのは困難である。しかし、鋼製部材２００では、他の部材との接続に溶接スタッドボルト１３が用いられている。そのため、閉鎖断面Ｃを有する鋼製部材本体２０に設けられた曲面２４の上であっても、一方向からの作業のみで、任意の位置に他の部材を固定させることができる。従って、図５に示すように、ボルト接合が特に困難な曲面２４の中央部分にも他の部材２を固定させることができる。

また、この発明に係る鋼製部材の形状は、鋼製部材１００又は２００に限定されず、図６〜９に示すような形状であってもよい。
例えば、図６に示す鋼製部材３００の鋼製部材本体３０はＨ形鋼を湾曲させたものである。鋼製部材本体３０は、円弧を描く帯状の平板形状をなすウェブ３１と、ウェブ３１の径方向外側に設けられる第一フランジ３２ａと、ウェブ３１の径方向内側に設けられる第二フランジ３２ｂとを有する。第一フランジ３２ａの径方向外側の表面は曲面３４をなし、曲面３４には湾曲方向Ｖに沿って４つの溶接スタッドボルト１３が取り付けられる。これにより、鋼製部材本体３０にはボルト接合用の下孔を形成する必要がなく、ウェブ３１に対応する位置にも溶接スタッドボルト１３を介して他の部材を取り付けることができる。

また、図７に示す鋼製部材４００の鋼製部材本体４０は、リップ付き溝形鋼を湾曲させたものである。鋼製部材本体４０は、円弧状の帯形状の平面部４１と、平面部４１の径方向外側に設けられるとともに湾曲する第一湾曲部４２ａと、平面部４１の径方向内側に設けられるとともに湾曲する第二湾曲部４２ｂとを有する。そして、平面部４１とは反対側の第一湾曲部４２ａの縁部には、第一リップ４３ａが設けられる。第一リップ４３ａは、第一湾曲部４２ａの湾曲方向Ｖに沿って弧を描く帯状の平面である。また、同様に、平面部４１とは反対側の第二湾曲部４２ｂの縁部には、湾曲方向Ｖに沿って弧を描く帯状の平面である第二リップ４３ｂが設けられる。第一リップ４３ａと第二リップ４３ｂとは、互いに鋼製部材本体４０の内側に向かって向かい合うように配置されている。また、第一湾曲部４２ａの径方向外側の表面は曲面４４をなし、曲面４４には湾曲方向Ｖに沿って４つの溶接スタッドボルト１３が設けられる。

さらに、図８に示す鋼製部材５００の鋼製部材本体５０は、ハット形鋼を湾曲させたものである。ここで、鋼製部材本体５０は、互いに対向する一対の円弧状の帯形状の平面部５１ａ，５１ｂを有する。平面部５１ａ，５１ｂの間には、平面部５１ａ，５１ｂの径方向外側の縁部に沿って湾曲する湾曲部５２が設けられる。湾曲部５２の径方向外側の表面は曲面５４をなす。また、平面部５１ａ，５１ｂの径方向内側の縁部には、平面部５１ａ，５１ｂの径方向内側の各々の縁部に沿って湾曲する第一リップ５３ａ及び第二リップ５３ｂが設けられる。そして、第一リップ５３ａと第二リップ５３ｂとは、互いに鋼製部材本体５０の外側に向かって広がるように配置されている。また、湾曲部５２の曲面５４には湾曲方向Ｖに沿って４つの溶接スタッドボルト１３が設けられる。

また、図９に示す鋼製部材６００の鋼製部材本体６０は、略Ｌ字形の断面を有する山形鋼を湾曲させたものである。鋼製部材本体６０は、円弧状の帯形状の平面部６１と、平面部６１の径方向外側に設けられる湾曲部６２とを有する。湾曲部６２の径方向外側の表面は曲面６４をなし、曲面６４には湾曲方向Ｖに沿って４つの溶接スタッドボルト１３が設けられる。

なお、この発明における鋼製部材の曲面は、円弧を描いて湾曲するものに限定されず、例えば、波形に曲がった曲面であってもよい。
また、曲面に設けられる溶接スタッドボルト１３の数は４つ又は５つに限定されず、これよりも多くても少なくてもよい。
またさらに、溶接スタッドボルト１３が設けられる曲面は、湾曲の外側にあたる曲面に限らず、内側の曲面であってもよい。例えば、図１に示す鋼製部材１００においては、第二湾曲部１２ｂの径方向内側の表面であってもよい。
また、溶接スタッドボルト１３は、鋼製部材本体の径方向外側の曲面から外側に突出して設けられるものに限定されない。例えば、図１に示す鋼製部材１００の第一湾曲部１２ａにおいては、溶接スタッドボルト１３は、曲面１４の裏面側に設けられてもよい。

１０，２０，３０，４０，５０，６０ 鋼製部材本体、１３ 溶接スタッドボルト、１４，２４，３４，４４，５４，６４ 曲面、１００，２００，３００，４００，５００，６００ 鋼製部材、Ｃ 閉鎖断面、Ｖ 湾曲方向（曲面が湾曲して延びる方向）。

Claims (2)

1. 互いに対向し、曲線状に延びる一対の帯形状の平面部と、
   前記一対の平面部の間に設けられ、各々、前記平面部が延びる方向に沿って湾曲する曲面を有する一対の湾曲部とを有する鋼製部材本体を備え、
   前記鋼製部材本体は、前記一対の平面部と前記一対の湾曲部とによって構成される、長方形状の閉鎖断面を有し、
   前記湾曲部の前記曲面が湾曲して延びる方向に沿って、前記一対の湾曲部の前記曲面の少なくともいずれか一方には、複数の溶接スタッドボルトが取り付けられ、
   前記溶接スタッドボルトは、前記鋼製部材本体の前記閉鎖断面の外側に突出するとともに、他の部材と螺合可能な螺子部分を有する鋼製部材。
2. 前記湾曲部の前記曲面は弧を描いて湾曲する帯形状をなす、請求項１に記載の鋼製部材。

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