JPH06346551A - 有孔ウェブを有する梁材 - Google Patents
有孔ウェブを有する梁材Info
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- JPH06346551A JPH06346551A JP15811193A JP15811193A JPH06346551A JP H06346551 A JPH06346551 A JP H06346551A JP 15811193 A JP15811193 A JP 15811193A JP 15811193 A JP15811193 A JP 15811193A JP H06346551 A JPH06346551 A JP H06346551A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 有孔梁材を経済的に製作し、しかも、力学性
能および品質を保証した円形開口を有する有孔梁材を提
供する。 【構成】 HもしくはI形鋼からなる梁材6であって、
ウェブに無補強の設備配管貫通用丸孔窓がウェブ9剪断
破壊回避間隔をおいて穿設されている。
能および品質を保証した円形開口を有する有孔梁材を提
供する。 【構成】 HもしくはI形鋼からなる梁材6であって、
ウェブに無補強の設備配管貫通用丸孔窓がウェブ9剪断
破壊回避間隔をおいて穿設されている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、土木、建築分野で利用
される有孔ウェブを有する梁材に関し、特に大形の鉄骨
構造体たとえば高層ビル等の鉄骨材に適した有孔ウェブ
を有する梁材に係るものである。
される有孔ウェブを有する梁材に関し、特に大形の鉄骨
構造体たとえば高層ビル等の鉄骨材に適した有孔ウェブ
を有する梁材に係るものである。
【0002】
【従来の技術】周知の通り、土木、建築分野において
は、構造的な強度と施工の容易さおよび経済的な利点か
ら圧延法やビルドアップ製造法によって製造したH形鋼
やI形鋼などが多量に用いられている。ところで、近
時、高層ビルを例にとると電力、電信、物流、上下水
道、空調などの諸設備のため設備配管が非常に多くな
り、図25の概略正面図に示すように梁材として用いら
れる前記H形鋼やI形鋼には、ウェブ2にあらかじめ多
数の設備配管貫通用の丸孔3を設けた有孔ウェブを有す
る梁材が利用されるようになった。ところで、前記丸孔
3は、ガス溶断によって穿設されることが多く、梁材1
として構造力学的に性能保証が困難であり、補強のため
図26、図27および図28、図29の概略断面図、部
分正面図に示すように、通常、前記丸孔3の周縁にリン
グ補強板4を溶接するほか、丸孔3に円筒管5を嵌着溶
接する手段が採用されており、前記円筒管5の嵌着を容
易ならしめる目的で、特開昭62−202154号公報
には鍔つきの円筒管を採用する例が開示されている。
は、構造的な強度と施工の容易さおよび経済的な利点か
ら圧延法やビルドアップ製造法によって製造したH形鋼
やI形鋼などが多量に用いられている。ところで、近
時、高層ビルを例にとると電力、電信、物流、上下水
道、空調などの諸設備のため設備配管が非常に多くな
り、図25の概略正面図に示すように梁材として用いら
れる前記H形鋼やI形鋼には、ウェブ2にあらかじめ多
数の設備配管貫通用の丸孔3を設けた有孔ウェブを有す
る梁材が利用されるようになった。ところで、前記丸孔
3は、ガス溶断によって穿設されることが多く、梁材1
として構造力学的に性能保証が困難であり、補強のため
図26、図27および図28、図29の概略断面図、部
分正面図に示すように、通常、前記丸孔3の周縁にリン
グ補強板4を溶接するほか、丸孔3に円筒管5を嵌着溶
接する手段が採用されており、前記円筒管5の嵌着を容
易ならしめる目的で、特開昭62−202154号公報
には鍔つきの円筒管を採用する例が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】さて、前記梁材1は、
使用される高層ビルの構造設計に応じて、その都度、丸
孔3が設計されるため、設計費用に加えて丸孔3の溶断
や補強材の制作取付に多くの人手を必要とし、制作費が
割高になるほか、作業期間が長くなると云う課題があ
る。また、最近、建設技能者が著しく不足し、前記溶接
作業や補強材の取付けがさらに遅延し工期が長期化し
て、それが建設費の高騰を招くなど経済的な問題が顕在
化するようになった。さらに、従来の有孔ウェブを有す
る梁材は、丸孔3が当初の目的に合わせて穿設されてい
るため、後日、設備レイアウトの変更もしくは設備補強
の必要が生じた際に対応が非常に困難である。
使用される高層ビルの構造設計に応じて、その都度、丸
孔3が設計されるため、設計費用に加えて丸孔3の溶断
や補強材の制作取付に多くの人手を必要とし、制作費が
割高になるほか、作業期間が長くなると云う課題があ
る。また、最近、建設技能者が著しく不足し、前記溶接
作業や補強材の取付けがさらに遅延し工期が長期化し
て、それが建設費の高騰を招くなど経済的な問題が顕在
化するようになった。さらに、従来の有孔ウェブを有す
る梁材は、丸孔3が当初の目的に合わせて穿設されてい
るため、後日、設備レイアウトの変更もしくは設備補強
の必要が生じた際に対応が非常に困難である。
【0004】本発明の目的は、HもしくはI形断面等の
変形断面梁材とするための面倒な設計や加工手間が省略
でき、多様な設備配管貫通孔の設計に対応が容易で、ウ
ェブ剪断破壊の懸念が無く、規格化された製品として使
用可能な力学的に信頼性の高い有孔ウェブを有する梁材
を提供することにあり、他の目的は丸孔補強の要・不要
の判断を必要とせず、力学性能および品質が保証された
有孔ウェブを有する梁材を提供することにある。
変形断面梁材とするための面倒な設計や加工手間が省略
でき、多様な設備配管貫通孔の設計に対応が容易で、ウ
ェブ剪断破壊の懸念が無く、規格化された製品として使
用可能な力学的に信頼性の高い有孔ウェブを有する梁材
を提供することにあり、他の目的は丸孔補強の要・不要
の判断を必要とせず、力学性能および品質が保証された
有孔ウェブを有する梁材を提供することにある。
【0005】
P/H≧f1 (tw,Ls,Po,a/H) ただし、P :ピッチ長 H :梁成 tw :ウェブ板厚 Ls :梁スパン長 Po :梁材端部無孔長 a/H :開口率 a :丸孔径 C項、 B項記載の有孔ウェブを有する梁材であって、
ウェブ板厚twが下記数式2〜数式6に示す条件と寸法
諸元によって定められることを特徴とする有孔ウェブを
有する梁材。 〔数式2〕 BHPu=f2 (H,B,Tw,Tf,Ls,σy) 〔数式3〕 Pu=f3 (H,B,Tw,Tf,Ls,P,Po,
a,σy) ただし、BHPu :無孔梁材の最大耐力 Pu :有孔ウェブを有する梁材の最大耐力 H :梁成 B :フランジ幅 Tw :無孔梁材のウェブ板厚 Tf :フランジ厚 Ls :梁スパン長 σy :鋼材の降伏強度 tw :有孔ウェブを有する梁材のウェブ板厚 P :丸孔ピッチ Po :梁材端部無孔長 a :丸孔径 〔数式4〕 t≧h(H,B,Tw,Tf,Ls,P,Po,a,σ
y) 〔数式5〕 tmin =h(H,B,Tw,Tf,Ls,P,Po,
a,σy) 〔数式6〕 tw=tmin ・β ただし、t:有孔ウェブを有する梁材の耐力が無孔梁材
の耐力以上となる条件をみたす有孔ウェブを有する梁材
のウェブ板厚 tmin :上記tの最小値 β:1.0以上1.4以下とした係数
ウェブ板厚twが下記数式2〜数式6に示す条件と寸法
諸元によって定められることを特徴とする有孔ウェブを
有する梁材。 〔数式2〕 BHPu=f2 (H,B,Tw,Tf,Ls,σy) 〔数式3〕 Pu=f3 (H,B,Tw,Tf,Ls,P,Po,
a,σy) ただし、BHPu :無孔梁材の最大耐力 Pu :有孔ウェブを有する梁材の最大耐力 H :梁成 B :フランジ幅 Tw :無孔梁材のウェブ板厚 Tf :フランジ厚 Ls :梁スパン長 σy :鋼材の降伏強度 tw :有孔ウェブを有する梁材のウェブ板厚 P :丸孔ピッチ Po :梁材端部無孔長 a :丸孔径 〔数式4〕 t≧h(H,B,Tw,Tf,Ls,P,Po,a,σ
y) 〔数式5〕 tmin =h(H,B,Tw,Tf,Ls,P,Po,
a,σy) 〔数式6〕 tw=tmin ・β ただし、t:有孔ウェブを有する梁材の耐力が無孔梁材
の耐力以上となる条件をみたす有孔ウェブを有する梁材
のウェブ板厚 tmin :上記tの最小値 β:1.0以上1.4以下とした係数
【0006】
【作用】本発明の有孔ウェブを有する梁材は、補強の必
要が無い設備配管貫通用丸孔が、ウェブ剪断破壊回避間
隔をおいてウェブに穿設されているので、あらかじめ準
備した設計式を利用して能率的な設計作業が実施でき、
その都度、強度設計を行ったり丸孔の補強設計を行うな
どの必要がなく、丸孔の加工手間が省略でき、さらに、
設備配管貫通用丸孔による力学的な不安がないので、性
能品質に対する懸念が無く設計および取付作業ができ
る。従って、設計の自由度が大きく、構造設計の段階で
設備レイアウトの織り込みが可能になり、大寸法の丸孔
を設定できる。
要が無い設備配管貫通用丸孔が、ウェブ剪断破壊回避間
隔をおいてウェブに穿設されているので、あらかじめ準
備した設計式を利用して能率的な設計作業が実施でき、
その都度、強度設計を行ったり丸孔の補強設計を行うな
どの必要がなく、丸孔の加工手間が省略でき、さらに、
設備配管貫通用丸孔による力学的な不安がないので、性
能品質に対する懸念が無く設計および取付作業ができ
る。従って、設計の自由度が大きく、構造設計の段階で
設備レイアウトの織り込みが可能になり、大寸法の丸孔
を設定できる。
【0007】つぎに、本発明において、ウェブ剪断破壊
回避間隔が前記数式1に示す条件と寸法諸元によって定
められている場合、構造体として危険な崩壊につながる
ウェブ剪断破壊が回避できるので、構造用梁材として信
頼性が高く安心して利用できる。
回避間隔が前記数式1に示す条件と寸法諸元によって定
められている場合、構造体として危険な崩壊につながる
ウェブ剪断破壊が回避できるので、構造用梁材として信
頼性が高く安心して利用できる。
【0008】さらに、ウェブ板厚twが前記数式2〜数
式6に示す条件と寸法諸元によって定められている場
合、最も経済的な寸法の有孔ウェブを有する梁材が得ら
れるので、極めて高い経済効果が期待できる。
式6に示す条件と寸法諸元によって定められている場
合、最も経済的な寸法の有孔ウェブを有する梁材が得ら
れるので、極めて高い経済効果が期待できる。
【0009】つぎに、本発明にかかる有孔ウェブを有す
る梁材を製造するにあたり、あらかじめ設定板厚を有す
る長尺帯板に、ウェブ剪断破壊回避間隔をおいて所望数
の設備配管貫通用丸孔を穿設してなる丸孔無補強ウェブ
材を、上・下フランジ材中心部に溶接し、HもしくはI
形鋼とする有孔ウェブを有する梁材の製造方法を採用す
る場合は、板厚の設計裕度が高いので、強度対応が優れ
た有孔ウェブを有する梁材が提供でき、設備投資が低廉
で、かつ多量生産が可能な利点がある。
る梁材を製造するにあたり、あらかじめ設定板厚を有す
る長尺帯板に、ウェブ剪断破壊回避間隔をおいて所望数
の設備配管貫通用丸孔を穿設してなる丸孔無補強ウェブ
材を、上・下フランジ材中心部に溶接し、HもしくはI
形鋼とする有孔ウェブを有する梁材の製造方法を採用す
る場合は、板厚の設計裕度が高いので、強度対応が優れ
た有孔ウェブを有する梁材が提供でき、設備投資が低廉
で、かつ多量生産が可能な利点がある。
【0010】また、本発明において、圧延HもしくはI
形鋼のウェブに、ウェブ剪断破壊回避間隔をおいて所望
数の設備配管貫通用丸孔を穿設し、丸孔無補強ウェブを
有する形鋼とする有孔梁材の製造方法を採用する場合
は、小規模な設備投資で多量生産できるので、コストが
低廉で済む利点があり、生産ロットがまとまった場合の
経済性は多大である。
形鋼のウェブに、ウェブ剪断破壊回避間隔をおいて所望
数の設備配管貫通用丸孔を穿設し、丸孔無補強ウェブを
有する形鋼とする有孔梁材の製造方法を採用する場合
は、小規模な設備投資で多量生産できるので、コストが
低廉で済む利点があり、生産ロットがまとまった場合の
経済性は多大である。
【0011】
【実施例】さて、図30は本発明にかかる有孔ウェブを
有する梁材6を柱材7a,7bに張設した状況を示す部
分概略正面図で、8a〜8dは、後に詳述するウェブ剪
断破壊回避間隔をおいてウェブ9に穿設された設備配管
貫通用丸孔である。つぎに、図31〜図33は前記有孔
ウェブを有する梁材6の中央付近に集中荷重を負荷した
場合における崩壊の態様を有限要素法により解析した結
果の例を示すもので、横線ハッチッグ部が塑性状態を表
している。図31は固定端を中心とした端部曲げモーメ
ントによる破壊(A崩壊型)を、図32は前記A崩壊と
丸孔上下のウェブの剪断による破壊の両者による破壊
(B崩壊型)を、図33は丸孔間のウェブの剪断破壊
(C崩壊型)を示すものである。前記A崩壊型は崩壊の
進展が遅く、B崩壊型はそれに次ぎ、C崩壊型は崩壊の
進展が早く最も危険性が高い特徴がある。そこで、有孔
ウェブを有する梁材6としては、前記C崩壊型を避け、
A・B崩壊型の領域のものを開発することが要件にな
る。
有する梁材6を柱材7a,7bに張設した状況を示す部
分概略正面図で、8a〜8dは、後に詳述するウェブ剪
断破壊回避間隔をおいてウェブ9に穿設された設備配管
貫通用丸孔である。つぎに、図31〜図33は前記有孔
ウェブを有する梁材6の中央付近に集中荷重を負荷した
場合における崩壊の態様を有限要素法により解析した結
果の例を示すもので、横線ハッチッグ部が塑性状態を表
している。図31は固定端を中心とした端部曲げモーメ
ントによる破壊(A崩壊型)を、図32は前記A崩壊と
丸孔上下のウェブの剪断による破壊の両者による破壊
(B崩壊型)を、図33は丸孔間のウェブの剪断破壊
(C崩壊型)を示すものである。前記A崩壊型は崩壊の
進展が遅く、B崩壊型はそれに次ぎ、C崩壊型は崩壊の
進展が早く最も危険性が高い特徴がある。そこで、有孔
ウェブを有する梁材6としては、前記C崩壊型を避け、
A・B崩壊型の領域のものを開発することが要件にな
る。
【0012】図1は、本発明にかかる有孔ウェブを有す
る梁材6の端部を示す部分概略斜視図で、10a,10
bは上・下フランジで、ウェブ9には前述のように丸孔
8a,8bがウェブ剪断破壊回避間隔をおいて穿設され
ている。前記丸孔8a,8bは、所定の寸法を有し、図
で明らかなように補強材の取付は全く施されていない。
つぎに、図2、図3は前記有孔ウェブを有する梁材6の
寸法諸元を示すための概略部分正面図、および側面図
で、本発明では、ウェブ剪断破壊を回避できる範囲を下
記数式1に示す条件と寸法諸元によって定める。 〔数式1〕 P/H≧f1 (tw,Ls,Po,a/H) ただし、P :ピッチ長 H :梁成 tw :ウェブ板厚 Ls :梁スパン長 Po :梁材端部無孔長 a/H :開口率 a :丸孔径 数式1は、ピッチPと梁成Hの比P/Hに対して、フラ
ンジ幅B、ウェブ板厚tw、フランジ板厚Tf、丸孔の
開口率a/H、梁材端部無孔長Po、梁スパンLsを変
数とする重回帰分析を行って、丸孔間のウェブが剪断破
壊とならない範囲を策定したものである。また、本発明
者らの研究ではフランジ幅B、フランジ板厚Tfの2変
数は寄与度が小さいため棄却できるので、前記数式1
は、解析モデル64ケースからの計算結果例では、長さ
の単位をcmとして下記数式7のような簡便な形で表され
る。 〔数式7〕 P/H≧−0.7774tw−0.00406Ls−
0.00058Po+1.96709a/H+0.53
665 本発明において、ウェブ剪断破壊回避間隔とは前記ピッ
チ長Pおよび梁材端部無孔長Poを云う。
る梁材6の端部を示す部分概略斜視図で、10a,10
bは上・下フランジで、ウェブ9には前述のように丸孔
8a,8bがウェブ剪断破壊回避間隔をおいて穿設され
ている。前記丸孔8a,8bは、所定の寸法を有し、図
で明らかなように補強材の取付は全く施されていない。
つぎに、図2、図3は前記有孔ウェブを有する梁材6の
寸法諸元を示すための概略部分正面図、および側面図
で、本発明では、ウェブ剪断破壊を回避できる範囲を下
記数式1に示す条件と寸法諸元によって定める。 〔数式1〕 P/H≧f1 (tw,Ls,Po,a/H) ただし、P :ピッチ長 H :梁成 tw :ウェブ板厚 Ls :梁スパン長 Po :梁材端部無孔長 a/H :開口率 a :丸孔径 数式1は、ピッチPと梁成Hの比P/Hに対して、フラ
ンジ幅B、ウェブ板厚tw、フランジ板厚Tf、丸孔の
開口率a/H、梁材端部無孔長Po、梁スパンLsを変
数とする重回帰分析を行って、丸孔間のウェブが剪断破
壊とならない範囲を策定したものである。また、本発明
者らの研究ではフランジ幅B、フランジ板厚Tfの2変
数は寄与度が小さいため棄却できるので、前記数式1
は、解析モデル64ケースからの計算結果例では、長さ
の単位をcmとして下記数式7のような簡便な形で表され
る。 〔数式7〕 P/H≧−0.7774tw−0.00406Ls−
0.00058Po+1.96709a/H+0.53
665 本発明において、ウェブ剪断破壊回避間隔とは前記ピッ
チ長Pおよび梁材端部無孔長Poを云う。
【0013】つぎに、具体的な設計例について説明す
る。図4、図5は、縦軸に本発明にかかるウェブ厚tw
に対する有孔ウェブを有する梁材の梁成との比(H/t
w)、横軸にウェブ厚twに対する丸孔ピッチとの比
(P/tw)をとって、崩壊型と重量比強度を示したグ
ラフであり、その際の寸法条件を下記に示す。 フランジ幅B = 375mm フランジ厚tf = 25mm ウェブ板厚tw = 16mm 梁材端部無孔長Po= 850mm 丸孔の開口率a/H= 0.5 スパンLs/4 =4500mm また、図6は、崩壊型の記号別表示を説明する図であ
る。さて、図4に示すように、本発明にかかる無補強の
有孔ウェブを有する梁材が剪断破壊を回避できる範囲は
P/H≧0.770であることが判る。つぎに、図5は
丸孔の開口率a/H=0.56とした以外は、図4の場
合と同様の条件を備えた例であるが、P/H≧0.97
8となった。以上説明したことから、構造物の変形が急
激に進展する恐れのあるウェブ剪断破壊を回避するため
には、丸孔を大きくとればとるほど、孔ピッチPを大き
くとる必要が有ることが判る。また、本発明において、
開口率a/Hを0.3以上0.6以下とする理由は、
0.3以下では設備配管を通すための必要高さがとれ
ず、0.6以上ではウェブ剪断破壊を回避するための丸
孔ピッチが大きくなりすぎて、設備配管を通すためのレ
イアウトが困難になり実用的効果を失うためである。
る。図4、図5は、縦軸に本発明にかかるウェブ厚tw
に対する有孔ウェブを有する梁材の梁成との比(H/t
w)、横軸にウェブ厚twに対する丸孔ピッチとの比
(P/tw)をとって、崩壊型と重量比強度を示したグ
ラフであり、その際の寸法条件を下記に示す。 フランジ幅B = 375mm フランジ厚tf = 25mm ウェブ板厚tw = 16mm 梁材端部無孔長Po= 850mm 丸孔の開口率a/H= 0.5 スパンLs/4 =4500mm また、図6は、崩壊型の記号別表示を説明する図であ
る。さて、図4に示すように、本発明にかかる無補強の
有孔ウェブを有する梁材が剪断破壊を回避できる範囲は
P/H≧0.770であることが判る。つぎに、図5は
丸孔の開口率a/H=0.56とした以外は、図4の場
合と同様の条件を備えた例であるが、P/H≧0.97
8となった。以上説明したことから、構造物の変形が急
激に進展する恐れのあるウェブ剪断破壊を回避するため
には、丸孔を大きくとればとるほど、孔ピッチPを大き
くとる必要が有ることが判る。また、本発明において、
開口率a/Hを0.3以上0.6以下とする理由は、
0.3以下では設備配管を通すための必要高さがとれ
ず、0.6以上ではウェブ剪断破壊を回避するための丸
孔ピッチが大きくなりすぎて、設備配管を通すためのレ
イアウトが困難になり実用的効果を失うためである。
【0014】つぎに、ウェブ板厚twについて説明す
る。前記数式1により、有孔ウェブを有する梁材につい
てウェブ剪断破壊を回避する寸法諸元を求めることがで
きるが、無孔梁材たとえば現在実用されているH形鋼や
I形鋼を例にとると寸法が規格化され品質、強度につい
ても基準があり、多量生産や設計が容易に行えることは
周知のとおりである。そこで、本発明にかかる有孔ウェ
ブを有する梁材においても、前記標準化されたH形鋼と
なるべく寸法諸元が同一で有ることが望ましいことは云
うまでもない。本発明者等は、耐力が無孔梁材と同一
で、ウェブ板厚twのみが異なる有孔ウェブを有する梁
材について研究した結果、下記数式2〜数式6によりそ
れを実現した。 〔数式2〕 BHPu=f2 (H,B,Tw,Tf,Ls,σy) 〔数式3〕 Pu=f3 (H,B,Tw,Tf,Ls,P,Po,
a,σy) ただし、BHPu :無孔梁材の最大耐力 Pu :有孔ウェブを有する梁材の最大耐力 H :梁成 B :フランジ幅 Tw :無孔梁材のウェブ板厚 Tf :フランジ厚 Ls :梁スパン長 σy :鋼材の降伏強度 tw :有孔ウェブを有する梁材のウェブ板厚 P :丸孔ピッチ Po :梁材端部無孔長 a :丸孔径 〔数式4〕 t≧h(H,B,Tw,Tf,Ls,P,Po,a,σ
y) 〔数式5〕 tmin =h(H,B,Tw,Tf,Ls,P,Po,
a,σy) 〔数式6〕 tw=tmin ・β ただし、t:有孔ウェブを有する梁材の耐力が無孔梁材
の耐力以上となる条件をみたす有孔ウェブを有する梁材
のウェブ板厚 tmin :上記tの最小値 β:1.0以上1.4以下とした係数 さて、無孔梁材の最大耐力BHPuは前記数式2に示すよ
うに梁断面および素材特性の6変数、有孔ウェブを有す
る梁材の最大耐力Puは前記数式3に示すように梁断
面、孔情報および素材特性の9変数で表すことができ
る。前記数式2、数式3から有孔ウェブを有する梁材の
耐力が、無孔梁材の耐力以上になるためのウェブ板厚t
は数式4で求められる。これから、Pu≧BHPuを満た
す必要最小ウェブ板厚tmin は前記数式5で求めること
ができる。つまり、前記必要最小ウェブ板厚tmin を有
する有孔梁材が、重量的にも、実用上からも最も経済的
な有孔ウェブを有する梁材となる。ただし、生産技術上
の問題や規格的な観点から、本発明においては、前記必
要最小ウェブ板厚tmin をウェブ板厚twに限定するも
のでは無く、経済性を考慮し、近似した板厚のもの、数
式6で求められるtmin +0〜40%のものなど採用す
ることは云うまでもない。本発明において、数式2〜数
式6は、その意味において理解せらるべきである。
る。前記数式1により、有孔ウェブを有する梁材につい
てウェブ剪断破壊を回避する寸法諸元を求めることがで
きるが、無孔梁材たとえば現在実用されているH形鋼や
I形鋼を例にとると寸法が規格化され品質、強度につい
ても基準があり、多量生産や設計が容易に行えることは
周知のとおりである。そこで、本発明にかかる有孔ウェ
ブを有する梁材においても、前記標準化されたH形鋼と
なるべく寸法諸元が同一で有ることが望ましいことは云
うまでもない。本発明者等は、耐力が無孔梁材と同一
で、ウェブ板厚twのみが異なる有孔ウェブを有する梁
材について研究した結果、下記数式2〜数式6によりそ
れを実現した。 〔数式2〕 BHPu=f2 (H,B,Tw,Tf,Ls,σy) 〔数式3〕 Pu=f3 (H,B,Tw,Tf,Ls,P,Po,
a,σy) ただし、BHPu :無孔梁材の最大耐力 Pu :有孔ウェブを有する梁材の最大耐力 H :梁成 B :フランジ幅 Tw :無孔梁材のウェブ板厚 Tf :フランジ厚 Ls :梁スパン長 σy :鋼材の降伏強度 tw :有孔ウェブを有する梁材のウェブ板厚 P :丸孔ピッチ Po :梁材端部無孔長 a :丸孔径 〔数式4〕 t≧h(H,B,Tw,Tf,Ls,P,Po,a,σ
y) 〔数式5〕 tmin =h(H,B,Tw,Tf,Ls,P,Po,
a,σy) 〔数式6〕 tw=tmin ・β ただし、t:有孔ウェブを有する梁材の耐力が無孔梁材
の耐力以上となる条件をみたす有孔ウェブを有する梁材
のウェブ板厚 tmin :上記tの最小値 β:1.0以上1.4以下とした係数 さて、無孔梁材の最大耐力BHPuは前記数式2に示すよ
うに梁断面および素材特性の6変数、有孔ウェブを有す
る梁材の最大耐力Puは前記数式3に示すように梁断
面、孔情報および素材特性の9変数で表すことができ
る。前記数式2、数式3から有孔ウェブを有する梁材の
耐力が、無孔梁材の耐力以上になるためのウェブ板厚t
は数式4で求められる。これから、Pu≧BHPuを満た
す必要最小ウェブ板厚tmin は前記数式5で求めること
ができる。つまり、前記必要最小ウェブ板厚tmin を有
する有孔梁材が、重量的にも、実用上からも最も経済的
な有孔ウェブを有する梁材となる。ただし、生産技術上
の問題や規格的な観点から、本発明においては、前記必
要最小ウェブ板厚tmin をウェブ板厚twに限定するも
のでは無く、経済性を考慮し、近似した板厚のもの、数
式6で求められるtmin +0〜40%のものなど採用す
ることは云うまでもない。本発明において、数式2〜数
式6は、その意味において理解せらるべきである。
【0015】つぎに、具体的実施例について説明する。
無孔梁材として、梁成H850mm、フランジ幅B375
mm、ウェブ板厚Tw16mm、フランジ厚Tf25mmに対
して、有孔ウェブを有する梁材として梁成H850mm、
フランジ幅B375mm、フランジ厚Tf25mmで、丸孔
径476mm、ピッチ長P1000mm、梁材端部無孔長P
o850mmのものを用い、前記必要最小ウェブ板厚tmi
n を求めた数値を図7に示す。図7のグラフは、ウェブ
板厚tを横軸とし、Pu/BHPuを縦軸としたもので、
図7から明らかなようにウェブ板厚tが16mmの無孔梁
材に対抗できる有孔ウェブを有する梁材のウェブ板厚t
wは19.60mm以上であることが判る。つぎに、図8
は、前記有孔ウェブを有する梁材について、丸孔の寸法
のみを変更し、510mmとし、つまり開口率0.6に変
えて必要最小ウェブ板厚tmin を求めたものであり、図
8から明らかなように、ウェブ板厚tが16mmの無孔梁
材に対抗できる有孔ウェブを有する梁材のウェブ板厚t
wは23.00mm以上であることが判り、このことか
ら、開口率を大きくするほどウェブ板厚を大きくせねば
ならないことが判明する。
無孔梁材として、梁成H850mm、フランジ幅B375
mm、ウェブ板厚Tw16mm、フランジ厚Tf25mmに対
して、有孔ウェブを有する梁材として梁成H850mm、
フランジ幅B375mm、フランジ厚Tf25mmで、丸孔
径476mm、ピッチ長P1000mm、梁材端部無孔長P
o850mmのものを用い、前記必要最小ウェブ板厚tmi
n を求めた数値を図7に示す。図7のグラフは、ウェブ
板厚tを横軸とし、Pu/BHPuを縦軸としたもので、
図7から明らかなようにウェブ板厚tが16mmの無孔梁
材に対抗できる有孔ウェブを有する梁材のウェブ板厚t
wは19.60mm以上であることが判る。つぎに、図8
は、前記有孔ウェブを有する梁材について、丸孔の寸法
のみを変更し、510mmとし、つまり開口率0.6に変
えて必要最小ウェブ板厚tmin を求めたものであり、図
8から明らかなように、ウェブ板厚tが16mmの無孔梁
材に対抗できる有孔ウェブを有する梁材のウェブ板厚t
wは23.00mm以上であることが判り、このことか
ら、開口率を大きくするほどウェブ板厚を大きくせねば
ならないことが判明する。
【0016】つぎに、本発明にかかる無孔梁材Iと有孔
ウェブを有する梁材IIについて単調載荷実験を実例した
例について説明する。実験に用いた無孔梁材Iと有孔ウ
ェブを有する梁材IIの各部寸法は表1、表2の通りで、
鋼種はSM490Aを用い、有孔ウェブを有する梁材II
の孔明けはガス切断により実施した。なお、表1、表2
の単位はmmである。
ウェブを有する梁材IIについて単調載荷実験を実例した
例について説明する。実験に用いた無孔梁材Iと有孔ウ
ェブを有する梁材IIの各部寸法は表1、表2の通りで、
鋼種はSM490Aを用い、有孔ウェブを有する梁材II
の孔明けはガス切断により実施した。なお、表1、表2
の単位はmmである。
【表1】
【表2】 また、図9、図10は実験に用いた無孔梁材Iと有孔ウ
ェブを有する梁材IIの形状概略説明図で、符号S1 〜S
10の実寸法(単位mm)を表3に示す。
ェブを有する梁材IIの形状概略説明図で、符号S1 〜S
10の実寸法(単位mm)を表3に示す。
【表3】 さて、図11、図12は、前記無孔梁材Iと有孔ウェブ
を有する梁材IIについて単調載荷実験を実施して得られ
たP−δ曲線で、無孔梁材Iは最大耐力到達後に若干耐
力の低下を示しているが、これに対し有孔ウェブを有す
る梁材IIは耐力が殆ど低下せず、靱性に優れていること
が判る。さらに、図11および図12を詳細に比較する
と、最大耐力値(図において●印で示す)は約190to
n で殆ど変わらないが、最大耐力時の変形量は、有孔ウ
ェブを有する梁材IIの方が無孔梁材Iの約1.5倍と大
きく、変形能力においても優れている。すなわち、従
来、有孔梁材は貫通孔を有するため無孔梁材より力学的
に性能が劣ると判断されがちであったが、前記試験結果
をみても、逆に力学的性能は有孔梁材の方が高い。つま
り、無孔梁材に比し、ウェブ板厚が常用サイズで1サイ
ズ大きいのみで、他の寸法諸元が同じ有孔梁材は、無孔
梁材と比較して、最大耐力は殆ど変わらないが、変形能
力は逆に優れている。
を有する梁材IIについて単調載荷実験を実施して得られ
たP−δ曲線で、無孔梁材Iは最大耐力到達後に若干耐
力の低下を示しているが、これに対し有孔ウェブを有す
る梁材IIは耐力が殆ど低下せず、靱性に優れていること
が判る。さらに、図11および図12を詳細に比較する
と、最大耐力値(図において●印で示す)は約190to
n で殆ど変わらないが、最大耐力時の変形量は、有孔ウ
ェブを有する梁材IIの方が無孔梁材Iの約1.5倍と大
きく、変形能力においても優れている。すなわち、従
来、有孔梁材は貫通孔を有するため無孔梁材より力学的
に性能が劣ると判断されがちであったが、前記試験結果
をみても、逆に力学的性能は有孔梁材の方が高い。つま
り、無孔梁材に比し、ウェブ板厚が常用サイズで1サイ
ズ大きいのみで、他の寸法諸元が同じ有孔梁材は、無孔
梁材と比較して、最大耐力は殆ど変わらないが、変形能
力は逆に優れている。
【0017】さて、本発明の有孔ウェブを有する梁材
は、既に規格化され建築分野において多量に利用されて
いる無孔梁材即ちH形鋼やI形鋼に対して、同一の寸法
領域を有するものが設計、生産、加工、構築作業等あら
ゆる分野において実用効果が高いことは云うまでもな
い。図13〜図17は、本発明者等が過去のかなりの期
間にわたって高層ビルに利用されていたH形鋼について
調査した結果より、寸法諸元別に利用量を表示したヒス
トグラムで、図13は梁成を示し800〜900mmのも
のが最も多く用いられており、500〜1200mm範囲
のものが約98%を占める。図14はフランジ幅を示
し、250〜350mm範囲のものが最も多く用いられて
おり、200〜500mm範囲のものが約99%を占めて
いる。図15はフランジ厚で、22〜36mm範囲のもの
が最も多く用いられており、16〜40mm範囲のものが
約100%を占めていることが判る。図16はウェブ厚
で12〜19mm範囲のものが最も多く用いられて、9〜
25mm範囲のものが約99%を占めている。図17はス
パン長で、桁行方向と張間方向で分けると桁行方向では
6〜10m、張間方向で14〜20m範囲のものが最も
多く用いられており、スパン長12〜20mの範囲のも
のは全体から見ると約40%であるが、張間方向を中心
としたスパン長12m以上の範囲から見れば、約93%
を占めている。従って、本発明にかかる有孔ウェブを有
する梁材の寸法諸元の確定に際して、前記図13〜図1
7で説明した寸法諸元を基準とし、丸孔の決定を行い、
さらに前記数式1によりウェブ剪断破壊回避間隔を定め
ると最も実用性が高く経済的な有孔ウェブを有する梁材
を得ることができる。
は、既に規格化され建築分野において多量に利用されて
いる無孔梁材即ちH形鋼やI形鋼に対して、同一の寸法
領域を有するものが設計、生産、加工、構築作業等あら
ゆる分野において実用効果が高いことは云うまでもな
い。図13〜図17は、本発明者等が過去のかなりの期
間にわたって高層ビルに利用されていたH形鋼について
調査した結果より、寸法諸元別に利用量を表示したヒス
トグラムで、図13は梁成を示し800〜900mmのも
のが最も多く用いられており、500〜1200mm範囲
のものが約98%を占める。図14はフランジ幅を示
し、250〜350mm範囲のものが最も多く用いられて
おり、200〜500mm範囲のものが約99%を占めて
いる。図15はフランジ厚で、22〜36mm範囲のもの
が最も多く用いられており、16〜40mm範囲のものが
約100%を占めていることが判る。図16はウェブ厚
で12〜19mm範囲のものが最も多く用いられて、9〜
25mm範囲のものが約99%を占めている。図17はス
パン長で、桁行方向と張間方向で分けると桁行方向では
6〜10m、張間方向で14〜20m範囲のものが最も
多く用いられており、スパン長12〜20mの範囲のも
のは全体から見ると約40%であるが、張間方向を中心
としたスパン長12m以上の範囲から見れば、約93%
を占めている。従って、本発明にかかる有孔ウェブを有
する梁材の寸法諸元の確定に際して、前記図13〜図1
7で説明した寸法諸元を基準とし、丸孔の決定を行い、
さらに前記数式1によりウェブ剪断破壊回避間隔を定め
ると最も実用性が高く経済的な有孔ウェブを有する梁材
を得ることができる。
【0018】つぎに、丸孔8aについて説明する。図2
に示すように、本発明にかかる丸孔8aは孔径aについ
て本質的に寸法を限定すべき条件は無いが、本発明の設
備配管を効率的に貫通せしめると云う目的を逸脱するよ
うな寸法は望ましくない。通常丸孔8aの孔径aは30
0〜450mm程度の寸法が最も実用効果が高い。したが
って、限定はしないが開口率もそれに応じて設計するこ
とがコスト的に有利になる。
に示すように、本発明にかかる丸孔8aは孔径aについ
て本質的に寸法を限定すべき条件は無いが、本発明の設
備配管を効率的に貫通せしめると云う目的を逸脱するよ
うな寸法は望ましくない。通常丸孔8aの孔径aは30
0〜450mm程度の寸法が最も実用効果が高い。したが
って、限定はしないが開口率もそれに応じて設計するこ
とがコスト的に有利になる。
【0019】つぎに、前記有孔ウェブを有する梁材の製
造方法の一実施例について説明する。図18は、幅広の
圧延板11a,11bを符号12で代表せしめるガス切
断機で縦方向に切断している状況を示す概略斜視図であ
り、単位帯板13はフランジ材である。以下同一部材や
装置については代表するものにのみ符号を付す。図19
は、ウェブ素材板14a,14bに対し数値制御ガス切
断機15を用いて丸孔16を穿設している状況を示す概
略斜視図であり、図20は、丸孔の穿設が終了したウェ
ブ素材板14a,14bを縦切りガス切断機17を用い
て単位ウェブ材18を製作している状況を示す概略斜視
図である。前記図18〜図20のように、多量生産する
場合は複数個を同時に加工する手段がコスト的に有利で
あることは説明するまでも無く、ガス切断機に代えて、
プラズマまたはレーザー切断機等を利用することも可能
である。また、生産量によっては、単位ウェブ材を製作
したのち丸孔加工することも自由である。
造方法の一実施例について説明する。図18は、幅広の
圧延板11a,11bを符号12で代表せしめるガス切
断機で縦方向に切断している状況を示す概略斜視図であ
り、単位帯板13はフランジ材である。以下同一部材や
装置については代表するものにのみ符号を付す。図19
は、ウェブ素材板14a,14bに対し数値制御ガス切
断機15を用いて丸孔16を穿設している状況を示す概
略斜視図であり、図20は、丸孔の穿設が終了したウェ
ブ素材板14a,14bを縦切りガス切断機17を用い
て単位ウェブ材18を製作している状況を示す概略斜視
図である。前記図18〜図20のように、多量生産する
場合は複数個を同時に加工する手段がコスト的に有利で
あることは説明するまでも無く、ガス切断機に代えて、
プラズマまたはレーザー切断機等を利用することも可能
である。また、生産量によっては、単位ウェブ材を製作
したのち丸孔加工することも自由である。
【0020】つぎに、図21および図22は、下水平ロ
ール19で、上フランジ板20aを支え、縦ガイドロー
ル21a,21bおよび上水平ロール22でウェブ板1
8を案内しつつシーリング溶接している状況を示す概略
説明図で、図22は前述のようにして作成したT形材を
反転し、下フランジ板20bを同様にしてシーリング溶
接しH形として仮組の有孔ウェブを有する梁材を製作し
ている状況を示す概略説明図である。つぎに、図23は
ローラーテーブル23を用いて仮組の有孔ウェブを有す
る梁材をH姿勢で搬送し、該ローラーテーブル23の両
側に設けたリフト形溶接治具24a,24bを介して前
記有孔ウェブを有する梁材25を下向き溶接が可能な姿
勢にし、ついでサブマージドアーク自動溶接機26a,
26bにより交互にフイレット部の本溶接を実施する状
況を示す概略説明図である。前記図21、図22および
図23に示した製造方法は、ビルドアップH形鋼の製造
に利用されているが、本発明にかかる有孔ウェブを有す
る梁材の製造方法として、図18〜図20において説明
した方法と連続して実施した場合、設備投資額が僅少
で、多量生産が可能であり高い経済効果が期待できる。
図24は製造ライン27の概略説明図で、矢印28は素
材の搬送入口で、29は素材置場、30は揚重クレー
ン、31は素材を縦方向に切断するガス切断装置、32
は数値制御ガス切断装置、33は揚重クレーン、34は
自動組立装置、35は反転装置、36はサブマージドア
ーク自動溶接装置、37は反転装置、38はフランジ矯
正機、39は揚重クレーン、40はトラバーサー装置、
41は矯正検査場および製品仮置場であり、各工程は前
述のとおりであるため詳細な説明は省略する。また、周
知のように、熱間圧延ラインやビルドアップ生産設備を
有する場合は、前述のような新規な生産設備を設けるこ
と無く、HもしくはI形鋼を搬送するラインに数値制御
ガス切断装置を設けてウェブの丸孔穿設加工を実施する
ことによっても、本発明の有孔ウェブを有する梁材を低
コストで生産できる。
ール19で、上フランジ板20aを支え、縦ガイドロー
ル21a,21bおよび上水平ロール22でウェブ板1
8を案内しつつシーリング溶接している状況を示す概略
説明図で、図22は前述のようにして作成したT形材を
反転し、下フランジ板20bを同様にしてシーリング溶
接しH形として仮組の有孔ウェブを有する梁材を製作し
ている状況を示す概略説明図である。つぎに、図23は
ローラーテーブル23を用いて仮組の有孔ウェブを有す
る梁材をH姿勢で搬送し、該ローラーテーブル23の両
側に設けたリフト形溶接治具24a,24bを介して前
記有孔ウェブを有する梁材25を下向き溶接が可能な姿
勢にし、ついでサブマージドアーク自動溶接機26a,
26bにより交互にフイレット部の本溶接を実施する状
況を示す概略説明図である。前記図21、図22および
図23に示した製造方法は、ビルドアップH形鋼の製造
に利用されているが、本発明にかかる有孔ウェブを有す
る梁材の製造方法として、図18〜図20において説明
した方法と連続して実施した場合、設備投資額が僅少
で、多量生産が可能であり高い経済効果が期待できる。
図24は製造ライン27の概略説明図で、矢印28は素
材の搬送入口で、29は素材置場、30は揚重クレー
ン、31は素材を縦方向に切断するガス切断装置、32
は数値制御ガス切断装置、33は揚重クレーン、34は
自動組立装置、35は反転装置、36はサブマージドア
ーク自動溶接装置、37は反転装置、38はフランジ矯
正機、39は揚重クレーン、40はトラバーサー装置、
41は矯正検査場および製品仮置場であり、各工程は前
述のとおりであるため詳細な説明は省略する。また、周
知のように、熱間圧延ラインやビルドアップ生産設備を
有する場合は、前述のような新規な生産設備を設けるこ
と無く、HもしくはI形鋼を搬送するラインに数値制御
ガス切断装置を設けてウェブの丸孔穿設加工を実施する
ことによっても、本発明の有孔ウェブを有する梁材を低
コストで生産できる。
【0021】
【発明の効果】本発明にかかる有孔ウェブを有する梁材
は、一定間隔で連続した設備配管貫通用の丸孔をウェブ
に設けるため、その都度面倒な構造計算や穿孔作業を行
う必要が無く、力学性能および品質が保証された製品と
して、標準化および規格化が可能であり、経済効果は極
めて多大である。すなわち、建築依頼者には、大幅なコ
ストダウンや工期の短縮、安定、品質が保証された製品
の使用に加えて、将来の設備変更に対応できるなど多く
の利益が期待でき、構造設計者は、規格化により信頼性
の高い梁材が利用でき、あらかじめ提供されている設計
式を用いることが可能なので、面倒な設計や加工手間が
省け、丸孔の補強に対する検討も不要で、また将来の設
備レイアウト変更について心配せずに済むなど多くの利
点が期待できる。さらに、設備設計者は設計の自由度が
大きく、構造設計の段階で設備レイアウトの織り込みが
可能なので、負担が軽くなると云う利益を期待できる。
また、施工者は梁材の現場孔明け、補強等手間のかかる
作業が無くなり、工期の短縮や工程の安定などの大きな
利点を得る。鉄骨加工者には、加工工程の簡素化、加工
工数の低減に加えて、穿孔位置の変更など手戻りによる
工数の増加の懸念が無くなり、工期の短縮、作業の能率
化が可能になるなど多くの利点が望める。また、生産者
には多量生産が可能で、コストが低廉で済み、安定した
需要を期待できるので、品質の優れた製品を適正な価格
で市場に供給できる利点が得られる。また、本発明にか
かる有孔ウェブを有する梁材の構造は、使用する設備が
簡略で済むと共に生産性が良いので、優れた経済的効果
が期待できる。
は、一定間隔で連続した設備配管貫通用の丸孔をウェブ
に設けるため、その都度面倒な構造計算や穿孔作業を行
う必要が無く、力学性能および品質が保証された製品と
して、標準化および規格化が可能であり、経済効果は極
めて多大である。すなわち、建築依頼者には、大幅なコ
ストダウンや工期の短縮、安定、品質が保証された製品
の使用に加えて、将来の設備変更に対応できるなど多く
の利益が期待でき、構造設計者は、規格化により信頼性
の高い梁材が利用でき、あらかじめ提供されている設計
式を用いることが可能なので、面倒な設計や加工手間が
省け、丸孔の補強に対する検討も不要で、また将来の設
備レイアウト変更について心配せずに済むなど多くの利
点が期待できる。さらに、設備設計者は設計の自由度が
大きく、構造設計の段階で設備レイアウトの織り込みが
可能なので、負担が軽くなると云う利益を期待できる。
また、施工者は梁材の現場孔明け、補強等手間のかかる
作業が無くなり、工期の短縮や工程の安定などの大きな
利点を得る。鉄骨加工者には、加工工程の簡素化、加工
工数の低減に加えて、穿孔位置の変更など手戻りによる
工数の増加の懸念が無くなり、工期の短縮、作業の能率
化が可能になるなど多くの利点が望める。また、生産者
には多量生産が可能で、コストが低廉で済み、安定した
需要を期待できるので、品質の優れた製品を適正な価格
で市場に供給できる利点が得られる。また、本発明にか
かる有孔ウェブを有する梁材の構造は、使用する設備が
簡略で済むと共に生産性が良いので、優れた経済的効果
が期待できる。
【図1】本発明にかかる有孔ウェブを有する梁材の部分
概略斜視図である。
概略斜視図である。
【図2】本発明にかかる有孔ウェブを有する梁材の寸法
諸元を示す概略部分正面図である。
諸元を示す概略部分正面図である。
【図3】本発明にかかる有孔ウェブを有する梁材の寸法
諸元を示す概略部分断面図である。
諸元を示す概略部分断面図である。
【図4】本発明にかかる有孔ウェブを有する梁材に関す
る崩壊型を示すグラフである。
る崩壊型を示すグラフである。
【図5】本発明にかかる有孔ウェブを有する梁材に関す
る崩壊型を示すグラフである。
る崩壊型を示すグラフである。
【図6】本発明にかかる有孔ウェブを有する梁材に関す
る崩壊型の記号別表示説明図である。
る崩壊型の記号別表示説明図である。
【図7】本発明にかかる有孔ウェブを有する梁材のウェ
ブ板厚と最大耐力の関係を説明するグラフである。
ブ板厚と最大耐力の関係を説明するグラフである。
【図8】本発明にかかる有孔ウェブを有する梁材のウェ
ブ板厚と最大耐力の関係を説明するグラフである。
ブ板厚と最大耐力の関係を説明するグラフである。
【図9】実験に用いた無孔梁材の形状概略説明図であ
る。
る。
【図10】本発明の実験に用いた有孔ウェブを有する梁
材の形状概略説明図である。
材の形状概略説明図である。
【図11】実験に用いた無孔梁材のP−δ曲線図であ
る。
る。
【図12】本発明の実験に用いた有孔ウェブを有する梁
材のP−δ曲線図である。
材のP−δ曲線図である。
【図13】H形鋼の寸法諸元別に利用量を表示したヒス
トグラムである。
トグラムである。
【図14】H形鋼の寸法諸元別に利用量を表示したヒス
トグラムである。
トグラムである。
【図15】H形鋼の寸法諸元別に利用量を表示したヒス
トグラムである。
トグラムである。
【図16】H形鋼の寸法諸元別に利用量を表示したヒス
トグラムである。
トグラムである。
【図17】H形鋼の寸法諸元別に利用量を表示したヒス
トグラムである。
トグラムである。
【図18】本発明にかかる梁材の製造工程において、ガ
ス切断機で幅広圧延板を縦方向に切断している状況を示
す概略斜視図である。
ス切断機で幅広圧延板を縦方向に切断している状況を示
す概略斜視図である。
【図19】本発明にかかる梁材の製造工程において、数
値制御ガス切断機を用いて丸孔を穿設している状況を示
す概略斜視図である。
値制御ガス切断機を用いて丸孔を穿設している状況を示
す概略斜視図である。
【図20】本発明にかかる梁材の製造工程において、丸
孔穿設が終了したウェブ素材板を縦切りガス切断機を用
いて単位ウェブ材を製作している状況を示す概略斜視図
である。
孔穿設が終了したウェブ素材板を縦切りガス切断機を用
いて単位ウェブ材を製作している状況を示す概略斜視図
である。
【図21】本発明にかかる梁材の製造工程において、フ
ランジ材、ウェブ材を組立て、シーリング溶接している
状況を示す概略正面図である。
ランジ材、ウェブ材を組立て、シーリング溶接している
状況を示す概略正面図である。
【図22】本発明にかかる梁材の製造工程において、フ
ランジ材にウェブ材を組立て、シーリング溶接している
状況を示す概略正面図である。
ランジ材にウェブ材を組立て、シーリング溶接している
状況を示す概略正面図である。
【図23】本発明にかかる梁材の製造工程において、フ
イレット部を本溶接している状況を示す概略正面図であ
る。
イレット部を本溶接している状況を示す概略正面図であ
る。
【図24】本発明の有孔ウェブを有する梁材の製造ライ
ンを示す概略平面図である。
ンを示す概略平面図である。
【図25】周知の有孔ウェブを有する梁材の概略正面図
である。
である。
【図26】周知の有孔ウェブを有する梁材の概略断面図
である。
である。
【図27】周知の有孔ウェブを有する梁材の部分正面図
である。
である。
【図28】周知の有孔ウェブを有する梁材の概略断面図
である。
である。
【図29】周知の有孔ウェブを有する梁材の部分正面図
である。
である。
【図30】本発明にかかる有孔ウェブを有する梁材の部
分概略側面図である。
分概略側面図である。
【図31】本発明にかかる有孔ウェブを有する梁材の崩
壊態様を有限要素法により解析した結果を示す説明図で
ある。
壊態様を有限要素法により解析した結果を示す説明図で
ある。
【図32】本発明にかかる有孔ウェブを有する梁材の崩
壊態様を有限要素法により解析した結果を示す説明図で
ある。
壊態様を有限要素法により解析した結果を示す説明図で
ある。
【図33】本発明にかかる有孔ウェブを有する梁材の崩
壊態様を有限要素法により解析した結果を示す説明図で
ある。
壊態様を有限要素法により解析した結果を示す説明図で
ある。
1 有孔ウェブを有する梁材 2 ウェブ 3 丸孔 4 リング補強板 5 円筒管 6 有孔ウェブを有する梁材 7a,7b 柱材 8a〜8d 設備配管貫通用丸孔 9 ウェブ 10a 上フランジ 10b 下フランジ 11a,11b 幅広圧延板 12 ガス切断機 13 単位帯板 14a,14b ウェブ素材板 15 数値制御ガス切断機 16 丸孔 17 縦切りガス切断機 18 単位ウェブ材 19 下水平ロール 20a 上フランジ板 20b 下フランジ板 21a,21b 縦ガイドロール 22 上水平ロール 23 ローラーテーブル 24a,24b リフト形溶接治具 25 有孔ウェブを有する梁材 26a,26b サブマージドアーク自動溶接機 27 製造ライン 28 搬送入口 29 材料置場 30 揚重クレーン 31 ガス切断装置 32 数値制御ガス切断装置 33 揚重クレーン 34 自動組立装置 35 反転装置 36 サブマージドアーク自動溶接装置 37 反転装置 38 フランジ矯正機 39 揚重クレーン 40 トラバーサー装置 41 矯正検査場および製品仮置場
Claims (3)
- 【請求項1】 HもしくはI形鋼からなる梁材であっ
て、ウェブに無補強の設備配管貫通用丸孔窓がウェブ剪
断破壊回避間隔をおいて穿設されていることを特徴とす
る有孔ウェブを有する梁材。 - 【請求項2】 請求項1記載の有効梁材であって、設備
配管貫通用丸孔の径aと梁成Hとの比である開口率a/
Hが0.3以上0.6以下であり、ついでウェブ剪断破
壊回避間隔が下記数式1に示す条件と寸法諸元によって
定められることを特徴とする有孔ウェブを有する梁材。 〔数式1〕 P/H≧f1 (tw,Ls,Po,a/H) ただし、P :ピッチ長 H :梁成 tw :ウェブ板厚 Ls :梁スパン長 Po :梁材端部無孔長 a/H :開口率 a :丸孔径 - 【請求項3】 請求項2記載の有孔ウェブを有する梁材
であって、ウェブ板厚twが下記数式2〜数式6に示す
条件と寸法諸元によって定められることを特徴とする有
孔ウェブを有する梁材。 〔数式2〕 BHPu=f2 (H,B,Tw,Tf,Ls,σy) 〔数式3〕 Pu=f3 (H,B,Tw,Tf,Ls,P,Po,
a,σy) ただし、BHPu :無孔梁材の最大耐力 Pu :有孔ウェブを有する梁材の最大耐力 H :梁成 B :フランジ幅 Tw :無孔梁材のウェブ板厚 Tf :フランジ厚 Ls :梁スパン長 σy :鋼材の降伏強度 tw :有孔ウェブを有する梁材のウェブ板厚 P :丸孔ピッチ Po :梁材端部無孔長 a :丸孔径 〔数式4〕 t≧h(H,B,Tw,Tf,Ls,P,Po,a,σ
y) 〔数式5〕 tmin =h(H,B,Tw,Tf,Ls,P,Po,
a,σy) 〔数式6〕 tw=tmin ・β ただし、t:有孔ウェブを有する梁材の耐力が無孔梁材
の耐力以上となる条件をみたす有孔ウェブを有する梁材
のウェブ板厚 tmin :上記tの最小値 β:1.0以上1.4以下とした係数
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15811193A JPH06346551A (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | 有孔ウェブを有する梁材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15811193A JPH06346551A (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | 有孔ウェブを有する梁材 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06346551A true JPH06346551A (ja) | 1994-12-20 |
Family
ID=15664547
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15811193A Pending JPH06346551A (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | 有孔ウェブを有する梁材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06346551A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008008128A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Koa:Kk | 鉄骨建築に於ける梁用増厚端h形鋼。 |
JP2011057153A (ja) * | 2009-09-14 | 2011-03-24 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | 梁 |
JP2013181336A (ja) * | 2012-03-02 | 2013-09-12 | Jfe Steel Corp | 溶接組立h形鋼 |
CN103669718A (zh) * | 2013-12-26 | 2014-03-26 | 南京工业大学 | 波纹腹板梁高利用率矩形开洞配件 |
JP2015004254A (ja) * | 2013-06-24 | 2015-01-08 | 株式会社ショーワ | 構造材及び当該構造材の製造方法 |
-
1993
- 1993-06-04 JP JP15811193A patent/JPH06346551A/ja active Pending
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