JPH11241456A - 多角形断面構造用部材及び多角形断面構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、現場までの道路事情に左右される
ことのない多角形断面構造を提供する。 【解決手段】 図１に示す柱脚用部材１１は、圧延加工
等により作成された断面略ム字状の部材であり、長手全
長にわたってフランジ１１ａが両縁に形成された板状体
である。フランジ１１ａにはボルト孔が所要箇所に開孔
されている。フランジ１１ａは、従来技術の縦方向補剛
材の働きをするように板厚、高さが設定されている。第
１の実施の形態においては、両端は、開放されており、
後述する端面鋼板は用いられていない。この柱脚用部材
１１のフランジ１１ａの寸法は、ウェブ１１ｂを補剛
板、フランジ１１ａを補剛材と考えた場合の、道路橋示
方書に記載されている補剛材の必要剛比を満足するよう
に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼製の多角形断面
構造に係り、特に柱脚、橋脚に用いて好適な多角形断面
構造に関するものである。

【０００２】

【従来技術】鋼製橋脚は円形断面又は矩形断面が用いら
れる場合が多いが、最近では、陰影を付けて細長くスマ
ートに見せるという景観上の理由から多角形断面が採用
される場合もある。

【０００３】斯かる多角形断面の橋脚は、工場において
長さ１０ｍ程の補剛断面柱（外径１〜３．５ｍ）を製作
し、その補剛断面柱をトレーラー、トラック等により建
設現場へ運搬する。建設現場においては、補剛断面柱同
士をボルト接合により高さ方向へ継いで橋脚を建設して
いる。

【０００４】一方、図２２に示すような、コンクリート
充填橋脚の分野では、多角形断面の鋼型枠をボルト接合
により形成する構造体１１９が提案されている（特開平
５−２６３４０４号）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術には以下に掲げる問題点があった。補剛断面柱の大き
さを決定するの当たり、工事現場までの道路事情を考慮
しなければならなかった。すなわち、補剛断面柱をトレ
ーラー等により建設現場へ運搬しているため、工事現場
までの道路事情から進入可能なトレーラー等を決定し、
当該トレーラーで運搬可能な橋脚を設計しなければなら
なかった。

【０００６】また、特開平５−２６３４０４号公報にて
開示された構造体は、コンクリート充填を前提とした
「型枠」であり、単体では柱脚として成り立たない。

【０００７】本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、現場までの道路事
情に左右されることのない多角形断面構造を提供する点
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
すべく以下に掲げる構成とした。請求項１記載の発明の
要旨は、断面が多角形をなす多角形断面構造体を構築す
るために用いられる多角形断面構造用部材であって、ウ
ェブの両縁部の同一面側にフランジを有し、該フランジ
にはボルト孔が設けられ、各フランジ同士をボルトによ
り接合して前記多角形断面構造が構築されることを特徴
とする多角形断面構造用部材に存する。請求項２記載の
発明の要旨は、前記フランジが設けられた側に前記ウェ
ブが屈曲されていることを特徴とする請求項１記載の多
角形断面構造用部材に存する。請求項３記載の発明の要
旨は、前記フランジが設けられた側に前記ウェブがその
幅方向中央において屈曲されていることを特徴とする請
求項１記載の多角形断面構造用部材に存する。請求項４
記載の発明の要旨は、端面に平行な仕切板が設けられた
請求項１乃至３のいずれかに記載の多角形断面構造用部
材に存する。。請求項５記載の発明の要旨は、端面に
は、それを閉塞する端面鋼板が設けられていることを特
徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の多角形断面
構造用部材に存する。請求項６記載の発明の要旨は、橋
脚、柱脚その他の構造物に用いられる多角形断面構造で
あって、請求項１乃至５のいずれかに記載の多角形断面
構造部材のフランジ同士がボルト接合されて構築されて
いることを特徴とする多角形断面構造に存する。請求項
７記載の発明の要旨は、前記フランジ同士がボルト接合
された状態において、同一平面上に存する前記仕切板又
は前記端面鋼板が結合鋼板により結合されていることを
特徴とする請求項６に記載の多角形断面構造用構造。請
求項８記載の発明の要旨は、請求項４に記載の前記仕切
板と、請求項５に記載の前記端面鋼板とが互いに同一平
面上に存するように高さ方向において千鳥状に配置され
て、前記フランジがボルト接合されていることを特徴と
する請求項６又は７に記載の多角形断面構造に存する。
請求項９記載の発明の要旨は、前記仕切板又は／及び前
記端面鋼板並びに前記フランジを挿入可能な溝が形成さ
れた固定用ブロックにより前記多角形断面構造用部材が
固定されていることを特徴とする請求項６乃至８のいず
れかに記載の多角形断面構造に存する。

【０００９】

【発明の実施の形態】上記発明の各実施の形態を図面に
基づいて説明する。

【００１０】（第１の実施の形態）本発明の柱脚（多角
形断面構造）の平面図を図１に示す。図１に示す柱脚１
０は、断面が六角形をなし、一つの断面内において一つ
の柱脚用部材（多角形断面構造用部材）１１が多角形の
１辺を形成している。断面の大きさによっては、図２又
は図３に示す柱脚１０'、１０"のように複数の柱脚用部
材１１'、１１"を用いて多角形の１辺を形成することが
可能である。

【００１１】図１に示す柱脚用部材１１は、圧延加工等
により作成された断面略ム字状の部材であり、長手全長
にわたってフランジ１１ａが両縁に形成された板状体で
ある。フランジ１１ａにはボルト孔が所要箇所に開孔さ
れている。フランジ１１ａは、従来技術の縦方向補剛材
の働きをするように板厚、高さが設定されている。第１
の実施の形態においては、両端は、開放されており、後
述する端面鋼板は用いられていない。この柱脚用部材１
１のフランジ１１ａの寸法は、ウェブ１１ｂを補剛板、
フランジ１１ａを補剛材と考えた場合の、道路橋示方書
に記載されている補剛材の必要剛比を満足するように設
定する。

【００１２】図１に示す柱脚１０の全体図を図４に示
す。この際、柱脚１０の水平方向の接合面１１ｃが同一
断面となると、その面が弱点となるため、接合面１１ｃ
が千鳥状となるように配置されている。隣接する柱脚用
部材１１は、互いのフランジ１１ａ同士をボルト接合さ
れている。ウェブ１１ｂが柱脚１０の外側面をなす。上
下方向の柱脚用部材１１は、端面が接している上下両フ
ランジ１１ａにあて板等を沿わせてボルト接合されて固
定されている。フランジ１１ａ同士を接合する、図１に
示すフランジ部１１ａのボルトＶ本数は、地震などの外
力に対して必要せん断力を満足する本数とする。なお、
千鳥状に配設したことにより生じる上下端部には短尺の
柱脚用部材１２が用いられている。

【００１３】第１の実施の形態に係る柱脚１０は以上の
ように構成されているので以下に掲げる効果を奏する。

【００１４】柱脚１０は、多角形断面構造用部材のフラ
ンジ同士、端面鋼板同士をボルト接合して現場にて構築
可能であるため、小型のトラックでも運搬が可能であ
り、設計に際して道路事情を考慮しないで済む。

【００１５】また、柱脚用部材１１のフランジ１１ａ同
士をボルト接合しているため、現場での溶接作業を要す
ることもない。

【００１６】また、柱脚用部材１１のフランジ１１ａ
は、道路橋示方書の縦方向補剛材として作用する。

【００１７】また、柱脚用部材１１のウェブ１１ｂの大
きさとフランジ１１ａの大きさを適切に定めることによ
り、多種の設計要求（幅厚比パラメータ、補剛材剛比）
に対応可能である。

【００１８】また、フランジ１１ａが剛性を有し、高さ
方向に接合されており、構造的に柱脚１０として十分に
成り立つ。

【００１９】（第２の実施の形態）図５に示すように、
第２の実施の形態に係る柱脚用部材２１は、圧延等によ
り製作された部材であり、第１の実施の形態と同様に、
フランジ２１ａが形成されている。上下両端面には、そ
れらを閉塞するようにボルト孔２２ａを有する端面鋼板
２２が固定されている。また、図６に示すように柱脚用
部材２１の中間部に仕切板２３を配置することも可能で
ある。柱脚用部材２１の１本の長さは従来の鋼製橋脚の
ダイアフラムの間隔の約２倍とし、端面鋼板２２は工場
において溶接されている。

【００２０】建設現場に於いては、図７に示すように縦
方向の端面鋼板２２同士及び横方向のフランジ２１ａ同
士を相互にボルト締結して多角形柱脚を形成する。図７
には多角形柱脚の一部を示している。図６に示す仕切板
２３が有る場合は、図８に示すように隣り合う柱脚用部
材２１の端面鋼板２２と仕切板２３が同一断面を形成す
るように、柱脚用部材２１を高さ方向において千鳥状に
配置されている。鉛直方向の接合は、上下に接する端部
鋼板２２同士をそれらに開孔されたボルト孔２２ａにボ
ルト（図示略）を挿通して締結することにより行われ
る。なお、フランジ部２１ａ同士の接合の為のボルトの
本数は、地震などの外力に対して必要せん断力を満足す
る本数とし、端部鋼板２２同士の接合の為のボルトの本
数は、地震などの外力に対して必要引張力を満足する本
数とする。

【００２１】第２の実施の形態に斯かる柱脚によれば、
端面鋼板及び仕切板が横方向補剛材として機能し、各柱
脚用部材が一体化して挙動するように断面を保持するこ
とができる。

【００２２】（第３の実施の形態）図９に示すように第
３の実施の形態に係る柱脚３０は、一つおきの柱脚用部
材３１の端面鋼板３２が結合鋼板３４により接合されて
いる。図１０に示す結合鋼板３６は、隣り合う柱脚用部
材３１の端面鋼板３２と仕切板３３とを接合している。
斯かる結合鋼板３４，３６によれば、柱脚用部材３１の
挙動を一体化させ、耐震力を向上させることができる。

【００２３】なお、本実施の形態のごとく端面鋼板３２
及び仕切板３３を設けた場合には、図１１に示す如き固
定用ブロック３７を用いて柱脚用部材３１同士を固定す
ることができる。この固定用ブロック３７は、図１２に
示すようにフランジ３１ａ並びに端面鋼板３２及び仕切
板３３が挿入可能な溝３７ａが底面に設けられている。
斯かる固定用ブロック３７により各柱脚用部材３１同士
を強固に固定することができる。

【００２４】（実施例）本発明の実施例を図面に基づい
て説明する。ここでは、図１３に示すように外径２ｍの
六角形断面、高さ１４ｍ、及び地震時の慣性力が１４０
ｔｏｎｆの鋼製橋脚４０を想定する。

【００２５】ＦｌＯＴＭ２４の高カボルト（許容剪断力
５．６ｔｏｎｆ／ボルト）を用いると、図１４に示すよ
うに向かい合う２面のフランジ４１ａあたり１８本のボ
ルトが必要となる。また、耐震性を高めるために縦方向
補剛材の剛比γを線形座屈理論から求まる必要剛比γ*
の３倍を満足するように断面設計すると、鋼製橋脚用部
材４１の板厚ｔ＝２．５ｃｍ、フランジ４１ａの長さＬ
＝１８ｃｍ、端面鋼板４２の板厚３・８ｃｍ、仕切板４
３の板厚２．５ｃｍとなる。鋼製橋脚用部材４１の１本
の長さを４ｍとすると、図１４に示すようなボルト孔４
１ａｖの配置となる。

【００２６】上記実施の形態中で引用した図３に示す柱
脚１０"では、六角形断面の鋼製橋脚４０を形成するよ
うにコーナー部柱脚用部材１１"のフランジ１１ａ"とウ
ェブ１１ｂ"のなす角度を４５゜としているが、図１５
に示す柱脚４０では八角形断面橋脚を形成するようにコ
ーナー部柱脚用部材４１'のフランジ４１ａ'とウェブ４
１ｂ'のなす角度を６７．５゜としている。このよう
に、コーナー部柱脚用部材４１'のフランジ４１ａ'とウ
ェブ４１ｂ'のなす角度を適切に定めることにより、任
意の多角形断面の鋼製橋脚４０を形成することが可能で
ある。

【００２７】また、図１６に示すように、テーパーを付
けた多角形断面構造５０にすることもできる。係る多角
形断面構造用部材５１は、ウェブに一端から他端に向か
うにつれテーパーを付けておけばよい。

【００２８】（第４の実施の形態）図１７に示すよう
に、第４の実施の形態に係る柱脚６０は、断面略６角形
をなしている。柱脚６０を構成する柱脚用部材６１は、
図１８に示すように、フランジ６１ａが設けられた側に
ウェブ６１ｂがその幅方向中央において屈曲されてお
り、横断面視において一辺が開放された五角形をなして
いる。両端面には端面鋼板６２が設けられている。な
お、図１９に示すように長さ方向中央部に仕切板６３を
設けることもできる。

【００２９】図２０に示す柱脚６０’では、柱脚用部材
６１間に断面コの字状の辺延長部材６５が介設されてい
る。また、図２１に示す柱脚７０のごとく断面８角形に
することもできる。

【００３０】図１７乃至図２０に示す柱脚用部材６１の
ウェブ６１ｂの折れ角は１２０゜である。図２１に示す
柱脚７０のそれは１３５゜である。

【００３１】第４の実施の形態に係る柱脚用部材６０，
７０のように前記折れ角を任意に定めることにより任意
の多角形断面の柱脚を構築することができる。なお、有
限要素法による弾性座屈解析により、１６角形以下（前
記折れ角が１５７．５゜以下）であれば、角が座屈の節
として働くことを確認している。

【００３２】なお、本実施の形態及び実施例においては
柱脚に適用されたが、本発明はそれに限定されず、例え
ば、橋脚、柱、タワー、煙突、ケーソン、トンネル等、
本発明を適用する上で好適な構造体に適用することがで
きる。

【００３３】また、上記構成部材の数、位置、形状等は
上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好
適な数、位置、形状等にすることができる。なお、各図
において、同一構成要素には同一符号を付している。

【００３４】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているた
め、次に示す効果を奏する。本発明に係る多角形断面構
造は、多角形断面構造用部材のフランジ同士、端面鋼板
同士をボルト接合して構築されるので、設計や施工に際
して道路事情を考慮することを不要にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る柱脚の平面図
である。

【図２】第１の実施の形態の他の変形例に係る、２部材
で１辺を形成するときの柱脚の平面図である。

【図３】第１の実施の形態のその他の変形例に係る、３
部材で１辺を形成するときの柱脚の平面図である。

【図４】本発明の柱脚の全体斜視図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係る柱脚用部材を
示す斜視図である。

【図６】第２の実施の形態の他の変形例に係る、端面鋼
板と仕切板を有する柱脚用部材を示す斜視図である。

【図７】図５に示す柱脚用部材の接合状態を示す斜視図
である。

【図８】図６に示す柱脚用部材の接合状態を示す斜視図
である。

【図９】本発明の第３の実施の形態に係る柱脚を示す斜
視図である。

【図１０】第３の実施の形態の他の変形例に係る柱脚を
示す斜視図である。

【図１１】第３の実施の形態に係る固定用ブロックの固
定状態を示す斜視図である。

【図１２】図１１に示す固定用ブロックの斜視図であ
る。

【図１３】本発明の実施例に係る想定橋脚を示す正面概
念図である。

【図１４】図１３に示される橋脚に用いられる柱脚用部
材を示す斜視図である。

【図１５】本発明の第二の実施例の柱脚の断面図であ
る。

【図１６】本発明に係る柱脚用部材を用いたテーパー橋
脚（多角形断面構造）を示す斜視図である。

【図１７】第４の実施の形態に係る柱脚の平面図であ
る。

【図１８】本発明の第４の実施の形態に係る柱脚用部材
を示す斜視図である。

【図１９】第４の実施の形態の他の変形例に係る、端面
鋼板と仕切板を有する柱脚用部材を示す斜視図である。

【図２０】第４の実施の形態の他の変形例に係る、柱脚
の平面図である。

【図２１】第４の実施の形態のその他の変形例に係る、
柱脚の平面図である。

【図２２】従来の断面多角形合成橋脚の鋼型枠である。

【符号の説明】

Ｖ ボルト １０，１０'、１０"、３０ 柱脚（多角形断面構造） １１，１１'、１１"、１２，２１，３１ 柱脚用部材
（多角形断面構造用部材） １１ａ、３１ａ フランジ １１ｂ ウェブ １１ｃ 接合面 ２２、３２ 端面鋼板 ２２ａ ボルト孔 ２３、３３ 仕切板 ３４ 結合鋼板 ３５ ボルト孔 ３６ 結合鋼板 ３７ 固定用ブロック ３７ａ 溝 ４０ 鋼製橋脚 ４１ 柱脚用部材 ４１' コーナー部柱脚用部材 ４１ａ、４１ａ' フランジ ４１ａｖ ボルト孔 ４１ｂ、４１ｂ' ウェブ ４２ 端面鋼板 ４３ 仕切板 ５０ 多角形断面構造 ５１ 多角形断面構造用部材 ６０ 柱脚 ６１ 柱脚用部材 ６１ａ フランジ ６１ｂ ウェブ ６２ 端面鋼板 ６３ 仕切板 ６５ 辺延長部材 ７０ 柱脚 ７１ 柱脚用部材 １１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ 単位溝鋼型枠 １１９ 構造体

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面が多角形をなす多角形断面構造体を
   構築するために用いられる多角形断面構造用部材であっ
   て、ウェブの両縁部の同一面側にフランジを有し、該フ
   ランジにはボルト孔が設けられ、各フランジ同士をボル
   トにより接合して前記多角形断面構造が構築されること
   を特徴とする多角形断面構造用部材。
2. 【請求項２】 前記フランジが設けられた側に前記ウェ
   ブが屈曲されていることを特徴とする請求項１記載の多
   角形断面構造用部材。
3. 【請求項３】 前記フランジが設けられた側に前記ウェ
   ブがその幅方向中央において屈曲されていることを特徴
   とする請求項１記載の多角形断面構造用部材。
4. 【請求項４】 端面に平行な仕切板が設けられた請求項
   １乃至３のいずれかに記載の多角形断面構造用部材。
5. 【請求項５】 端面には、それを閉塞する端面鋼板が設
   けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれ
   かに記載の多角形断面構造用部材。
6. 【請求項６】 橋脚、柱脚その他の構造物に用いられる
   多角形断面構造であって、請求項１乃至５のいずれかに
   記載の多角形断面構造部材のフランジ同士がボルト接合
   されて構築されていることを特徴とする多角形断面構
   造。
7. 【請求項７】 前記フランジ同士がボルト接合された状
   態において、同一平面上に存する前記仕切板又は前記端
   面鋼板が結合鋼板により結合されていることを特徴とす
   る請求項６に記載の多角形断面構造用構造。
8. 【請求項８】 請求項４に記載の前記仕切板と、請求項
   ５に記載の前記端面鋼板とが互いに同一平面上に存する
   ように高さ方向において千鳥状に配置されて、前記フラ
   ンジがボルト接合されていることを特徴とする請求項６
   又は７に記載の多角形断面構造。
9. 【請求項９】 前記仕切板又は／及び前記端面鋼板並び
   に前記フランジを挿入可能な溝が形成された固定用ブロ
   ックにより前記多角形断面構造用部材が固定されている
   ことを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の多
   角形断面構造。