JPS6028980B2 - Ｉビ−ム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的には１ビームの構造およびその製法に関
し、さらに詳細には、改良された強度対重量特性を有す
る１ビームの横造およびその製法に関するものである。

断面形状が大文字の１に似ているところからそのように
呼ばれているいわゆる１ビームは、多くの分野（例えば
建物の構造）に用いられている公知の荷重支持部材であ
る。通常の場合には、使用される材料の種類が予め決定
されているので、より強じんな１ビームすなわちより大
きい荷重支持力を有するものを得るために、１ビームの
種々の部分の寸法を単に大きくするだけであったが、そ
うすると、都合の悪いことには、ビームの重量も大とな
ってしまう。あるいは、より大きい弾性係数を有する材
料を用いるという考え方もある。しかしながら、通常の
場合、本質的に強じんな材料はより高価であり、しかも
望ましくない他の物理的な特性を有している場合がある
。このような理由から、過去においては、１ビームの荷
重支持特性を向上せしめることが所望される場合には、
ビームの重量を大きくするかまたは価格を高くするかあ
るいはビームの重量を大としかつ価格をも高くする必要
があった。１ビームを作るための標準的な方法では、横
断面矩形状の鋼片を高い温度に加熱しかつその鋼片を形
成用ロールに係合せしめて所望の形状とすることが行な
われていた。

このような方法では、１ビームのフランジとゥヱブが同
時に形成される。熱間圧延された１ビームは、特に非常
に大きい支持応力が意図されている場合に、多くの用途
（たとえば鉄道レール）に対して優れているが、製造す
るのが比較的高価でかつ複雑であるという難点がある。
１ビームを製造するための他の方法としては、個々のフ
ランジとウヱブを、そのウェブをフランジに溶接するこ
とによって互いに組立てる方法がある。

この方法は熱間圧延による方法よりも安上りである。溶
接された１ビームは建築業界で広く取入れかつ多くの用
途に用いられている。たとえば、溶接ビームは、いわゆ
るモービル−ホーム（移動家屋）の建築にほとんど独占
的に用いられている。しかしながら、従来の溶接１ビー
ムは「ある種の大荷重条件下では、典型的な矩形状ゥェ
ブが長手方向の離縁を中心として永久的に屈曲または変
形する（即ち支持応力の点で破壊する）煩向を呈するの
で、完全に満足しうるものではなかった。

さらに、ある種の状況では、１ビームに予め反りを与え
る（即ち応力を生じていないときに上下方向の軸線のま
わりに屈曲を与える）ことが望ましいが、通常の矩形板
状ウェブではそれが困難である。本発明によれば、一対
の矩形板状のフランジを有し、それらのフランジがこれ
らフランジに対して直交する方向に延長した波形部分を
有するゥェブによって分離されている１ビームが提供さ
れる。

さらに詳細に述べると、１ビームのウヱブを形成するた
めの通常平坦な材料またはストリップが、複数の波形部
分を有するように圧延または他の方法によって形成され
、その場合、それらの波形部分がそのまわりに形成され
る軸線はウェブの２つの長辺に対して直交する方向に延
長せしめられる。ウェプの各長手方向縁端に隣接して従
って２つのフランジに隣接して、波形部分が存在してい
ない長手方向に延長せしめられた帯状の平坦な領域が設
けられ、従って、最終的な構造では、波形部分はウェブ
の長手方向中心軸線に沿って配列され、かつその場合、
それらの波形部分の上下端はゥェブの長手方向縁端から
内方に実質的に離間されている。フランジに対するウェ
ブの組立ておよび固定は、ウェブの緑端をフランジに溶
接することによって行なわれる。本発明による１ビーム
は、一対のフランジに平粕なシート状のウェブをまず溶
接することによって組立てられることが好ましい。

次に、そのようにして組立てられた１ビームが一対の形
成用ロールを長手方向に通され、そのロールにより、各
フランジから内方に離間された中央のゥヱブ波形部分が
形成される。以下図面を参照して本発明の実施例につき
説明しよう。

第１図を参照すると、本発明による１ビームが全体とし
て数字１０で示されており、この１ビーム１０は、それ
の主要部分に実質的に矩形状のウェブ１１を有しており
、そのウェプ１１はそれの長手方向に延長した平行な使
用状態でみて上下の端緑をそれぞれフランジ１２および
１３に固着されている。それらのフランジは公知の構造
を有するものであって、細長い矩形状のあるいは実質的
に矩形状の金属板で形成されており、それらの金属板は
、それらの長手方向中心軸線に沿って後述するようにウ
ェブの緑端に溶接することによって接合されている。本
明細書において説明される本発明の実施例は種々のウェ
ブおよびフランジ寸法および厚味を有する１ビームを構
成するために用いて有益であることがわかるであろうが
、この実施例は、０．０７５〜０．５０インチ（０．１
９１〜１．２７０センチメートル）の範囲内における変
形された厚味のウヱブを有する１ビームに対して適用し
た場合に特に有益であると考えられる。

それは、ビームのウヱブの厚味が大きければそれだけウ
ェブをそのように変形せしめることが困難かつ複雑とな
るということを主な理由とする。ウェブ１１は、２つの
平行な長手方向の使用状態でみて上下の端緑１４および
１５を有する細長い矩形状の板であり、それらの端縁は
、最終的なビーム構造では、各フランジ１２および１３
に溶接される。

長手方向の鞠線に沿って延長している中央部分は、ウェ
プ板の変形されていない表面から外方に延長した部分を
有する帯状部分１６を設けるように形成される。波形の
形成された帯状部分１６の上下端からウェブの端縁１４
および１５までの間は、ウェブ全長にわたって延長した
平坦かつ滑らかな表面を有する金属ストリップまたはリ
ボン１７および１８で構成される。さらに詳細に述べる
と、ウェプの中央の帯状部分１６は、金属がまず１つの
方向に平坦な平面から９０度の角度をもって屈曲または
変形せしめられ、次にそれにすぐ隣接した部分がそれか
ら１８０度の角度をもって屈曲せしめられた複数の波形
部分となされる。

１つの製造方法では、そのウェブの波形部分は、圧延ま
たはスタンピングによって、平坦な金属シートを用いて
各波形部分の外表面が中心軸線平面（第４図）として考
えられるストリップまたはリボン１７および１８から実
質的に等距離となるようにして形成されうる。

この場合、強度を確保する目的のために、波形部分は１
９および２０で示されているように曲率を付与されて彼
断やその他の故障の原因となりうる尖鋭なエッジを伴な
うことがないようにするのが好ましい。さらに、それら
の波形部分は、平坦な領域１７および１８と、それらの
平坦な領域に比較的浅い角度（即ち、約４５度より大き
くない角度）をもって接合するテーパ部分２１を介して
連結されることが好ましい。このことは、もし大角度連
結（例えば９０度）とすると使用時に故障の原因となる
可能性のある大応力点を生ずる恐れがあるから、重要で
ある。図示された上述の波形部分の形態が最も有利であ
ると考えられるが、平坦なウェブ板を他の形状としても
有益な場合があることも考えられる。

例えば、複数の波形部分を、平坦な波形部分のない部分
によって長手方向に分離されたウェブとしてもよい。ゥ
ェブ縁端１４および１５は、各フランジの主表面領域の
長手方向中心軸線に、溶接材によって固着されている。

波形に形成された帯状部分１６により、材質寸法は同じ
であるが完全に平坦なウェブしか有していない１ビーム
に比較して、支持強度の大きい１ビームが実現される。
さらに、１ビームの最終使用状態においては、そのビー
ムとそれによって離間された点において担持される荷重
とを支持することを伴なうことが多いから、ある種の操
みを受ける。

従って、１７，１８で示されているように波形部分のな
い部分が存在していることによって、曲げに対する大き
い抗力が維持されるとともに、波形に形成された帯状部
分１６によって支持強度が向上せしめられる。もし波形
部分がウェブの全幅にわたって延長せしめられていると
すると、そのウェブはフランジに印加される垂直方向の
力によりアコーディオンと非常に似たように作用して下
方フランジの近傍では波形部分が分離せしめられ上方フ
ランジの近傍ではそれらの波形部分が互いに接近する方
向に移動せしめられようとするので、その結果得られた
１ビームは榛みまたは曲げに対する抵抗力が弱いものと
なってしまうであろう。また、平坦な部分１７および１
８が存在することにより、波形部分がフランジまで全体
的に延長せしめられた場合に比較して、溶接装置を収容
するための空間を大きく確保することができる。

さらに、直線状の緑端は波形状の縁端よりも溶接するの
が容易でかつ確実にできることは明らかであり、縁端が
波形状である場合には、溶接されていない部分や溶接の
不十分な部分が生じる可能性が大でその結果、故障の生
ずる危険性が大となる。さらにまた、ウェブの縁端１４
および１５に沿った直線状の溶接部分は１ビ−ムの使用
時に実質的に均一なせん断応力を受けるが、波形部分が
ウェプ全体を横切って延長せしめられた場合には、フラ
ンジに対する溶接線が使用時に広範なせん断を受けるこ
とになる。波形部分を形成されていないストリップまた
はリボン１７および１８の幅Ｄは本発明の目的を達成す
るためには実質的な大きさとされなければならない。

この幅は、最小限、ウェブ金属の厚味ｔ，の２倍でなけ
ればならず、そうでないと、得られた１ビームが上述し
たアコーディオン作用により、許容し得ない程度の曲げ
強度の低下をこうむることになることを示すことができ
る。さらに、波形部分の全体の厚味Ｔがウェブ材料の厚
味ｔ，の２倍よりも大きい場合には、上記ストリップま
たはリボンの幅Ｄは少なくともＴに等しいことが好まし
い。ある種の用途に対しては、１ビームを予め反り与え
ておくことが望ましい。

即ち、その場合の完成ビームは、応力をかけられていな
い状態で横方向の鞠線を中心に屈曲せしめられ荷重をか
けられたとき‘こ直線状となるようになされる。従来の
溶接１ビームを予め反りを与えておくことは困難であり
、その場合には、最初から屈曲せしめられた緑端を有す
る特別な形状のウェブを用いた構造が必要となる。本発
明によれば、ウェブの波形部分は、予め付与される反り
の程度が大きすぎないかぎり、屈曲したフランジに対し
て容易に固着せしめうるようにするのに十分な可孫性を
ウェブの平面に与えるので、フランジだけが特別に屈曲
せしめられさえすればよい。本発明のさらに他の局面に
ついて、第２図を参照すると、この実施例では、破線２
２および２３で示されているように、１ビームの上方フ
ランジ１２は下方フランジ１３よりも幅が狭くてもよい
。

通常の場合には、両方のフランジは同じ寸法を有するが
、ある種の用途に対しては、フランジの幅が異なってい
ることが望ましい場合がある。第２図および第３図には
ウェブ壁が全体にわたって均一な厚味を有するものとし
て示されているが、常にそのようになされなければなら
ないものではない。第５図により正確に示されているよ
うに、平坦なストＩＪツプまたはリボン１７および１８
は、応力を与えられていない最初の状態では、未形成の
金属と同じ厚味ｄを有している。波形部分の最初の部分
において、ウェブの厚味は、波形部分の中央部分で最小
厚味ｄ３に達するまでｄ２におけるごとく減少いまじめ
る。この厚味の変化は波形部分を形成するために金属を
冷間加工した結果生じたものである。壁の厚味がこのよ
うに減少したにもかかわらず、上述した１ビームの全体
の荷重支持強度は、同様の寸法を有する平坦なシート・
ウェブを有する従来の１ビームのそれに比較して相当に
向上せしめられる。次に好ましい製造方法について説明
するために、特に第６図を参照する。

そこに示されているように、一対のローラ２４および２
５が、互いに接触係合する外側部分２６とともに回転可
能に取付けられている。周囲方向に延長した第１および
第２の溝２７および２８は、それらの中に１ビームの各
フランジを入れ込みうるような深さと間隔を有している
。各ローラの溝２７および２８間には、それらを通過す
る１ビームのウェブに所望の波形部分を形成するような
寸法と幾何学的形状を有する一対の歯２９が設けられて
いる。ローラ２４における歯の高い点は、波形部分を適
切に形成するために、ローラ２５の歯の低い部分に合致
せしめられる。この方法につき要約して述べると、まず
１ビームが一対のフランジに溶接された平坦板状のゥェ
ブで構成される。

次に、フランジ端緑が溝２７および２８内に位置決めさ
れ、１ビーム組立体がローラの間を通され、そこでウェ
ブがフランジの近傍に平坦で未形成のリボンまたはスト
リップを残して波形部分となされる。この方法によれば
、フランジ間の間隔は一定に維持され、望ましくない捲
縦や変形の問題が回避される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による１ビームの側立面図、第２図は第
１図に示された１ビームの端面立面図、第３図は第２図
と同様の端両立面図、第４図は第１図の線３−３に沿っ
てみた１ビームの部分的断面上面図、第５図はウェプの
厚味変化を詳細に示す第２図および第３図と同様の立面
図、第６図は本発明に従って修正されたウェブを有する
溶接１ビームを製造するための端面立面図である。 図面において、１０は１ビーム、１１はウェブ、１２お
よび１３はフランジ、１６は波形の形成された帯状部分
、１７および１８は波形を備えていない平坦な領域をそ
れぞれ示す。〆７６」， メ７Ｇ．２． 千７６．３ 々花，多 二７６．夕 幻灯Ｇ．６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 使用状態でみて上下の端縁に第１および第２の板フ
   ランジがそれぞれ溶接された細長い矩形状のウエブを備
   えたＩビームにおいて、 前記ウエブは、それの長手方
   向軸線に沿つて延長している１つの帯状部分上に配列形
   成された複数の波形と、 これら波形を備えた前記帯状
   部分から前記ウエブの上下端縁にまでそれぞれ延長して
   いる、波形を備えていない第１および第２の平坦領域と
   よりなり、 各平坦領域の幅は前記ウエブの厚さの少な
   くとも２倍に等しくされており、 各波形は、前記第１
   および第２の平坦領域によつて形成された１つの平面か
   ら外方に突出するようにウエブ材料が変形された細長い
   変形部分よりなり、 前記細長い変形部分の各軸線はＩ
   ビームの上下方向に延長しており、かつ各変形部分のウ
   エブ材料がウエブの平坦な平面からまず９０°の角度で
   曲げられ、次の変形部分がそれから１８０°の角度で曲
   げられることにより形成されて前記変形部分が互いに隣
   接していることを特徴とするＩビーム。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のＩビームにおいて、前
   記第１および第２の板フランジが互いに異なる幅寸法を
   有している前記Ｉビーム。 ３ 特許請求の範囲第１項記載のＩビームにおいて、前
   記細長い変形部分の各軸線が前記第１および第２板フラ
   ンジに対して直角をなしている前記Ｉビーム。 ４ 特許請求の範囲第１項記載のＩビームにおいて、前
   記第１および第２の平坦領域のそれぞれが、この平坦領
   域を含む平面に対して角度９０°の方向に測定した波形
   全体の厚さに少なくとも等しい前記Ｉビーム。 ５ 特許請求の範囲第１項記載のＩビームにおいて、前
   記波形を形成している部分のウエブの厚さが前記第１お
   よび第２の平坦領域におけるウエブの厚さよりも小さい
   前記Ｉビーム。