JPH06330643A - 既存トラス構造物の座屈強度補強方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 弱点トラス部材の元撓みを増加させることが
ないとともに断面欠損が生じることもなく、添え材がト
ラス弱点部材と完全に一体化し変断面圧縮材となったと
想定し得るに足る安全座屈強度の増加し載荷能力の向上
が図れ、しかも高所作業に適する既存トラス構造物の座
屈強度補強方法 【構成】 亜鉛メッキされた山形鋼又は鋼管で構成され
る既存トラス構造物において、該既存トラス構造物に新
規重量物を載架させるときに改めて構造計算を行い、該
構造計算の結果から圧縮応力が安全座屈強度を越えてし
まうことになる一又は二以上の弱点トラス部材１を割り
出し、該弱点トラス部材１についてそれぞれ該弱点トラ
ス部材１と材質が同一の亜鉛メッキされた所要形状の鋼
材よりなる添え材２を該弱点トラス部材１の中央部振り
分けとなるように面密着させ、かつ、エポキシ系接着剤
で接着しクランプ３してトラス載荷能力を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、形鋼又は鋼管で構成さ
れる既存トラス構造物において新規重量物を載荷させる
ときに生ずる圧縮応力が安全座屈強度を上回るように作
用するトラス部材（以下、弱点トラス部材という。）に
添え材を接着補強し安全強度を向上させることによりト
ラス載荷能力を向上させる既存トラス構造物の座屈強度
補強方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】屋外の高所に重量物を取り付ける場合、
形鋼又は鋼管で構成されるトラス構造物を構築し、それ
に重量物を取り付ける。しかし、トラス構造物の新築は
多額の費用を必要とするとともに、新たな設置スペース
を必要とするので、既存トラス構造物を補強して載荷能
力の向上を図り新規重量物を乗せたり、抱かせる方法で
増設することが要望されている。しかし、従来において
既存トラス構造物の載荷能力の向上が図れる有効な補強
手段は全く案出されてこなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】既存トラス構造物につ
いて、新規重量物を増設した場合に引張・圧縮応力が全
ての部材にどの程度増加するか改めて構造計算を行い、
もしも、一つ又は二つ以上のトラス部材に作用する応力
がそれぞれのトラス部材の安全強度を越えてしまう場合
には、これら一つ又は二つ以上のトラス部材について必
要な補強を行うことによりトラス全体の載荷能力の向上
を図ることができ、新規重量物の増設が可能となる。一
般に、トラスを構成する全部材の中、弱点トラス部材
は、引張応力が作用するトラス部材ではなく圧縮応力が
作用するトラス部材である。従って、上記構造計算の試
算結果をチェックし圧縮応力が安全座屈強度を越えてし
まうことになる弱点トラス部材を割り出し、該弱点トラ
ス部材についてより大きな安全強度を持つ部材と交換す
ることが有効である。しかし、トラス構造物はどのトラ
ス部材も現に荷重を支えており、負荷状態での弱点トラ
ス部材の交換は、その交換中においては他のトラス部材
が弱点部材になってしまうことを充分に考慮しなければ
ならず、その結果、現に作用している応力が極めて少な
いトラス部材については、仮設材でしっかりと補強する
ことを講じた上でそのトラス部材だけを交換することも
可能であろうが、現に作用している応力が大きいトラス
部材については交換のために一時的でも取り去ると他の
トラス部材が弱点トラス部材になってトラスの崩壊の危
険があり不可能に近い。

【０００４】そこで、やむなく弱点トラス部材の交換以
外の方法による補強方法に絞られてくる。本発明者は、
上記の弱点トラス部材を想定して選択した細長比１２０
の山形鋼（ＳＳ４１）５０ｍｍ×５０ｍｍ×６ｍｍから
なる被験材Ａと、前記被験材Ａと同一鋼材の長さ中央部
に振り分けとなるように前記被験材Ａの半分の長さの同
一鋼材の添え材を溶接してなる被験材Ｂと、前記被験材
Ａと同一鋼材の長さ中央部に振り分けとなるように前記
被験材Ａの半分の長さの同一鋼材の添え材を高力ボルト
で締め付け固定してなる被験材Ｃについて、座屈強度の
試験を行った。被験材ＢとＣは、添え材が弱点部材と完
全に一体化したと仮定した場合にはそれぞれ変断面圧縮
材となるため、座屈強度理論値は被験材Ａの１．７倍と
なるわけであるが、被験材ＢとＣのそれぞれの座屈強度
実験値は、いずれも被験材Ａの１．１倍以下となり、そ
の原因として、添え材を溶接する方法にあっては溶接に
よる歪みは部材の元撓みを増加させ座屈強度の低下をも
たらすこと、高力ボルトにより添え材を締め付け固定す
る方法にあっては弱点トラス部材に高力ボルトを通すボ
ルト孔を穿設するため断面欠損が生じ、安全座屈強度の
極端な低下をもたらし、補強効果が相殺されてしまうこ
とが考えられる。このほか、弱点トラス部材に添え材を
溶接する方法は、高所での溶接作業は困難であること、
またトラス部材が防錆のため亜鉛メッキされている場合
が多く溶接後の防錆処理が必要となること、鋼トラス部
材は板圧の小さな規格品が多く使用され溶接による歪み
が避けがたいこと等の諸点から、該方法は採用できず、
また、高力ボルトにより添え材を締め付け固定する方法
は、亜鉛メッキされたトラス部材ではすべり係数が約
０．１であり補強部材への応力伝達が不完全となって補
強効果の相殺さえも得られず安全座屈強度の極端な低下
をもたらすのみであることからも、該方法は採用できな
い。

【０００５】本発明は、上述した点に鑑み案出したもの
で、弱点トラス部材の元撓みを増加させることがないと
ともに断面欠損が生じることもなく、添え材がトラス弱
点部材と完全に一体化し変断面圧縮材となったと想定し
得るに足る安全座屈強度の増加し載荷能力の向上が図
れ、しかも高所作業に適する既存トラス構造物の座屈強
度補強方法を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するための第一番目の手段として、山形鋼で構成さ
れる既存トラス構造物において、該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、該構造計算の結果から圧縮応力が安全座屈強度
を越えてしまうことになる一又は二以上の弱点トラス部
材１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、該弱点トラス部材１と材質が同一の所要長さの
山形鋼の直角部の稜を面取り加工してなる添え材２を、
該弱点トラス部材１の谷側の面にスパン中央部に振り分
けとなって重なるようにかつエポキシ系接着剤で接着し
適宜のクランプ手段３でクランプすることを特徴とする
既存トラス構造物の座屈強度補強方法を提供するもので
ある。

【０００７】本発明は、上記の課題を解決するための第
二番目の手段として、鋼管で構成される既存トラス構造
物において、該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、該構造計算
の結果から圧縮応力が安全座屈強度を越えてしまうこと
になる一又は二以上の弱点トラス部材４，４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、該弱
点トラス部材４，４と材質が同一でかつ内径が該弱点ト
ラス部材４，４の外径と同一の所要長さの半割り鋼管よ
りなる一対の添え材５，５で、該弱点トラス部材４の中
央部振り分けとなり挟着するようにかつエポキシ系接着
剤で接着し適宜のクランプ手段６でクランプすることを
特徴とする既存トラス構造物の座屈強度補強方法を提供
するものである。

【０００８】

【作用】本願発明は、いずれも、以下のような作用を有
する。第一の発明において、山形鋼の直角部の稜２’を
面取り加工してなる添え材２を、該弱点トラス部材１の
谷側の面にスパン中央部に振り分けとなって重なるよう
にし、また第二の発明において、半割り鋼管よりなる一
対の添え材５，５で、弱点トラス部材４を挟着するよう
にしたので、弱点トラス部材１，４の断面形状の点から
最も加工がし易く接着面が大きく得られる添え材２，５
を提供でき、弱点トラス部材１，４に作用する圧縮荷重
が接着面を介して添え材２，５に伝わり、該添え材２，
５に良好に荷重分担され、弱点トラス部材１，４の元撓
みを増加させることがないとともに断面欠損が生じるこ
とがなく変断面圧縮材となったと想定し得るに足る安全
座屈強度が増加しトラス全体の載荷能力の向上が図れる
とともに、高所作業に適する。弱点トラス部材と添え材
の接着に使用しているエポキシ系接着剤は、風化作用が
生じないようにすれば、接着性能が２０年以上劣化する
ことはない。本発明では、光や空気や風雨が透過しない
材料同士の接着であるので、接着面は太陽光や空気や風
雨に晒されないから、風化作用による接着性能の劣化が
生じない。また、添え材の材質を弱点トラス部材と同一
としたので両者の熱膨張・収縮が同一となり、このた
め、接着面には剪断交番荷重が殆ど作用することがな
い。さらに、もしも接着面に防錆塗料があると、弱点ト
ラス部材と添え材の接着は防錆塗料の部分から容易に解
離してしまうが、接着面の防錆塗料を完全に取り去り金
属の地肌同士又は亜鉛メッキ面同士を接着するので、エ
ポキシ系接着剤が本来の接着性能を発揮し得る。接着面
の亜鉛メッキは防錆塗料に比べて極めて強靱であり熱膨
張・収縮による解離の虞がないので、金属の地肌同士の
接着よりも一層好ましい。弱点トラス部材と添え材のク
ランプは、エポキシ系接着剤が乾固し接着性能を発揮す
るまでの間、接着面を強力に密着させるために必要であ
る。弱点トラス部材に相当する山形鋼に添え材を接着し
て座屈試験を行ったところ、弱点トラス部材と添え材が
変断面圧縮材となったものと推認できる数値が得られ
た。

【０００９】

【実施例】第一実施例を図１、図２、図５を参照して説
明する。図５に示すように、この実施例は山形鋼で構成
される既存トラス構造物である送電用鉄塔Ｔの座屈強度
補強方法を提供するものである。この送電用鉄塔Ｔは、
どぶ漬けメッキにより充分に厚く亜鉛メッキされている
ものであり、防錆塗料は施されていないものとする。今
仮に、送電用鉄塔Ｔは、左右の上段と中段の送電線を支
えるように設計され構築されており、多年を経て送電量
を増やすため、送電鉄塔Ｔの左右側部に三角トラスａ，
ａを張出し該三角トラスａ，ａの水平部分で下段の送電
線を支えるようにしたい。しかるに、送電鉄塔Ｔの左右
側部に三角トラスａ，ａを張出し下段の送電線を支える
ことができるかどうか、下段の送電線の荷重を加味しか
つ風力を加味した構造計算を改めて行う必要がある。
今、構造計算の結果から圧縮応力が安全座屈強度を越え
てしまうことになる弱点トラス部材１，１を割り出した
ものとする。そこで、図１、図２に示すように、各弱点
トラス部材１について同一規格品の所要長さの山形鋼の
直角部の稜２’を面取り加工しさらに厚く亜鉛メッキし
てなる添え材２を工場製作によって用意し、該添え材２
の山側の面にエポキシ系接着剤を充分に塗布してから、
該添え材２を該弱点トラス部材１の谷側の面にスパン中
央部に振り分けとなって重ねて接着しかつ接着面に密着
圧力を付与するため、適宜のクランプ手段３，３，・・
でクランプして座屈強度補強を終了する。

【００１０】次に、第二実施例を図３、図４、図６を参
照して説明する。図６に示すように、この実施例は高所
に横架された鋼管で構成される既存トラス構造物である
横桁Ｙの座屈強度補強方法を提供するものである。この
横桁Ｙは、防錆塗料が厚く塗布されており、亜鉛メッキ
は施されていないものとする。今仮に、横桁Ｙに広告パ
ネルｋを載置したいものとする。しかるに、横桁Ｙに広
告パネルｋを載置できるかどうか、広告パネルｋの荷重
を加味しかつ風力を加味した構造計算を改めて行う必要
がある。今、構造計算の結果から圧縮応力が安全座屈強
度を越えてしまうことになる弱点トラス部材ｗ，ｗを割
り出したものとする。そこで、各弱点トラス部材ｗにつ
いてサンダー等により防錆塗料を完全に取り去りかつ金
属錆も取り除き、図３、図４に示すように、該弱点トラ
ス部材と材質が同一でかつ内径が該弱点トラス部４の外
径と同一の所要長さの半割り鋼管を厚く亜鉛メッキして
なる一対の添え材５，５を工場製作によって用意し、各
添え材５の内面にエポキシ系接着剤を充分に塗布してか
ら、各弱点トラス部材４のスパン中央部を一対の添え材
５，５で挟着しかつ接着面に密着圧力を付与するため、
バンド形のクランプ手段６，６，・・でクランプし、防
錆塗料を塗布して座屈強度補強を終了する。

【００１１】図７の（イ）、（ロ）、（ハ）は、図１の
弱点トラス部材１及び添え材２としてそれぞれドブ漬け
亜鉛メッキされた長さＬの山形鋼５０ｍｍ×５０ｍｍ×
６ｍｍ（ＳＳ４１）を選択し、添え材２の長さを、弱点
トラス部材の長さＬの７０％，５０％，３０％としてそ
れぞれ細長比を１００，１３０，１６０として座屈強度
補強を図ったテスト品であり、また図７の（ニ）は、図
１の弱点トラス部材１に相当するものとしてドブ漬け亜
鉛メッキされた長さＬの山形鋼５０ｍｍ×５０ｍｍ×６
ｍｍ（ＳＳ４１）を選択したテスト品である。これら四
つのテスト品について両端ピン支持で中心圧縮試験を行
った結果を〔表１〕に示す。〔表１〕から分かるよう
に、添え材２の長さが長い方が補強効果は大きいが、３
０％の補強でも２０％以上の座屈強度の向上が認められ
た。実際の構造物では、２０％から３０％の強度向上が
得られれば十分と予想されるので、全長の５０％内外の
添え材を接着補強することで充分な安全座屈強度が得ら
れ、高所での補強作業も容易である。

【表１】

【００１２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の既存
トラス構造物の座屈強度補強方法によれば、弱点トラス
部材の元撓みを増加させることがないとともに断面欠損
が生じることもなく、添え材がトラス弱点部材と完全に
一体化し変断面圧縮材となった場合に得られる理論値に
近い安全座屈強度が得られ載荷能力の向上が図れ、しか
も高所作業に適する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願第一発明の既存トラス構造物の座屈強度補
強方法を説明するための要部抽出概略正面図。

【図２】図１におけるIIーII断面図。

【図３】本願第一発明の既存トラス構造物の座屈強度補
強方法を山形鋼で構成された送電用鉄塔に当てはめて説
明するための送電用鉄塔の概略正面図。

【図４】本願第二発明の既存トラス構造物の座屈強度補
強方法を説明するための要部抽出概略正面図。

【図５】図４におけるＶーＶ断面図。

【図６】本願第二発明の既存トラス構造物の座屈強度補
強方法を高所に横架された鋼管で構成された横桁の送電
用鉄塔に当てはめて説明するための送電用鉄塔の概略正
面図。

【図７】本発明の効果を確認するため中心圧縮試験を行
うための四つのテスト品を示す概略正面図。

【符号の説明】

１ 弱点トラス部材 ２ 添え材 ３ クランプ手段 ４ 弱点トラス部材 ５ 添え材 ６ クランプ手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 徹彦 愛知県名古屋市名東区一社２番23号 大進 コーポ301

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 山形鋼で構成される既存トラス構造物に
   おいて、該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、該構造計算の結
   果から圧縮応力が安全座屈強度を越えてしまうことにな
   る一又は二以上の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、該弱点トラス部材
   と材質が同一の所要長さの山形鋼の直角部の稜を面取り
   加工してなる添え材を、該弱点トラス部材の谷側の面に
   スパン中央部に振り分けとなって重なるようにかつエポ
   キシ系接着剤で接着し適宜のクランプ手段でクランプす
   ることを特徴とする既存トラス構造物の座屈強度補強方
   法。
2. 【請求項２】 鋼管で構成される既存トラス構造物にお
   いて、該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、該構造計算の結果
   から圧縮応力が安全座屈強度を越えてしまうことになる
   一又は二以上の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、該弱点トラス部材と
   材質が同一でかつ内径が該弱点トラス部材の外径と同一
   の所要長さの半割り鋼管よりなる一対の添え材で、該弱
   点トラス部材の中央部振り分けとなり挟着するようにか
   つエポキシ系接着剤で接着し適宜のクランプ手段でクラ
   ンプすることにより、トラス載荷能力を向上させること
   を特徴とする既存トラス構造物の座屈強度補強方法。