TWI575150B - Corrugated steel plate design method, and corrugated steel plate tube - Google Patents

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TWI575150B
TWI575150B TW101123436A TW101123436A TWI575150B TW I575150 B TWI575150 B TW I575150B TW 101123436 A TW101123436 A TW 101123436A TW 101123436 A TW101123436 A TW 101123436A TW I575150 B TWI575150 B TW I575150B
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Takeo Harada
Noriyuki Kawabata
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Nippon Steel & Sumikin Metal Products Co Ltd
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Description

波紋鋼板之設計方法、及波紋鋼板製管
本發明係關於對使用所謂波紋切片或襯板等波紋鋼板構成之波紋鋼板製管之上述波紋鋼板進行設計(尤其是設計其波形狀)的波紋鋼板之設計方法，及使用根據該設計方法而得之波紋鋼板所構成的波紋鋼板製管。
將圓弧狀波紋切片(波紋鋼板)組合成圓形之波紋製管(波紋鋼板製管)係例如作為道路或鐵路等下部之水路、排水路或通路等使用。
該波紋製管依據日本工業規格JISG3471而規定有1型圓形、2型圓形等。
圖10中表示1型圓形之波紋製管，圖11中表示構成該波紋製管之1型圓形切片(波紋切片)。D表示管徑(公稱直徑)。1型圓形之波紋切片之波之間距b規定為68mm，波之深度H規定為13mm。
圖8中表示2型圓形之波紋製管，圖9中表示構成該波紋製管之2型圓形切片(波紋切片)。D表示管徑(公稱直徑)。2型圓形波紋切片之波之間距b規定為150mm，波之深度H規定為48mm或50mm。
又，表中規定1型圓形波紋製管之直徑在400mm~1800mm之範圍內。表中規定2型圓形波紋製管之直徑在1500mm~15000mm之範圍內，但道路之下部排水路等土木構造體之施工中，實際可在1500mm~4500mm之範圍內進行。
如圖12、圖13所示，於波紋方向兩端具有端部彎折而成之圓周方向凸緣(μ)、於沿著波凹面方向兩端具有板熔接而成之軸方向凸緣(ν)之襯板(波紋鋼板)亦在較多情形時組合成圓形而作為圓筒體(波紋鋼板製管)使用。該襯板之剖面形狀雖在JIS中未規定但在鋼鐵領域中標準化(社團法人日本鋼鐵聯盟之襯板設計．施工指南作成委員會編輯「襯板設計．施工指南」)，波之間距為135mm，波之深度為52.5mm。
專利文獻1中使用之波紋鋼板與如道路之下部水路等作為具有覆蓋土之構造體之用途不同，係作為荷重支撐構造體使用者，但其波紋鋼板之剖面形狀中波之間距為30.5cm(12英吋)，波之深度為10.2cm(4英吋)(參照專利文獻1之專利申請範圍、圖1等)。
專利文獻2中作為土木構造體用之波紋鋼板，記載有使襯板之波之深度為深於經標準化之52.5mm之150mm之實施例，又記載有使波紋製管波之深度亦深於先前(參照段落號[0022]、圖2等)。
如上所述，先前之波紋鋼板製管中所使用之規格化或標準化之波紋鋼板(波紋切片、襯板)中，波之深度設定為特定尺寸，但其特定尺寸關於相對於波紋鋼板製管之強度之鋼材使用量之效率性並無根據。
又，專利文獻1或專利文獻2之波紋鋼板製管中，波之深度為102mm(10.2cm)或150mm等大小，同樣，關於相對於波紋鋼板製管之強度之鋼材使用量之效率性並無根據。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開昭53-620
專利文獻2：日本特開2008-266992
於例如構築道路之下部水路之情形時，若欲施工出比使用先前之規格化或標準化之波紋鋼板構築波紋鋼板製管之情形時允許的管徑(波紋鋼板製管徑)進而大徑之結構，或欲施工出比允許之覆蓋土厚度進而大之覆蓋土厚度之結構之情形時，為了提高剛性而需要改變先前之波紋鋼板之剖面形狀。
改變波紋鋼板之剖面形狀時，因與波紋鋼板管徑之強度關係，鋼材使用量超過必要地變多，因材料費增加而施工成本變高，因此需要避免，需要於波紋鋼板製管之強度與鋼材使用量之關係上成為有效之剖面形狀。
但現狀係對於如道路之下部水路等般將受到來自周圍之外壓之結構(具有覆蓋土之結構等)的波紋鋼板製管中所使用之波紋鋼板，無算出如此之有效剖面形狀(尤其是波形狀)之方法。
在對於受到來自周圍之外壓之結構的波紋鋼板製管中所使用之波紋鋼板，研討．考察各種算出有效剖面形狀之方法中，本申請發明者等著眼於有效之剖面形狀僅由剖面二次矩之觀點考察較為不充分之方面。並且，於受到來自周 圍之外壓之結構中，有材料相對於作用荷重而降伏且受破壞之情形與因圓環屈曲而受破壞之情形，因此著眼於相對於因降伏所致之破壞與因圓環屈曲所致之破壞的強度取得平衡之剖面形狀為有效之剖面形狀，從而獲得本發明。
本發明係鑒於上述背景而成者，其目的在於提供一種可成為由現狀之波紋鋼板之剖面形狀無法構築之大管徑波紋鋼板製管土木結構，或土覆蓋厚度較大之波紋鋼板製管土木結構，且波紋鋼板製管之強度與鋼材使用量之關係上可獲得波紋鋼板之有效剖面形狀(尤其是其波形狀)的波紋鋼板之設計方法，及使用根據該設計方法而得之波紋鋼板所構成之波紋鋼板製管。
解決上述問題之技術方案1之波紋鋼板之設計方法之特徵在於：在設計構成包含波之深度H之波形之波紋鋼板之管徑D之波紋鋼板製管的上述波紋鋼板之波形狀時，基於波紋鋼板製管於其外表面受到均等外壓之前提，以使該波紋鋼板製管屈曲時之圓環屈曲相應壓力pcr與降伏時之降伏相應壓力py相等之方式，設定相對於管徑D之波之深度H。
技術方案2之特徵在於技術方案1之波紋鋼板之設計方法中，以使下述(1)式所示之圓環屈曲相應壓力pcr與(2)式所示之降伏相應壓力py相等之方式，設定相對於管徑D之波之深度H，其中，r：圓環半徑(=管徑D/2)mm
Pcr：圓環屈曲相應壓力N/mm2
py：降伏相應壓力N/mm2
E：彈性係數N/mm2
σy：降伏應力N/mm2
B：波紋鋼板之寬度(=波紋鋼板製管之寬度(管軸方向之長度))mm
I：波紋鋼板之每寬度B之剖面二次矩mm4
A：波紋鋼板之每寬度B之剖面積mm2
技術方案3之特徵在於技術方案2之波紋鋼板之設計方法中，根據下式(8)而設定相對於管徑D之波之深度H，其中，a：波之振幅(=H/2)mm
t：板厚mm
技術方案4之特徵在於技術方案2之波紋鋼板之設計方法 中，根據下式(10)而設定相對於管徑D之波之深度H，其中，a：波之振幅(=H/2)mm
技術方案5之波紋鋼板之設計方法之特徵在於：在設計構成相對於包含波之深度H之波形之波紋鋼板之管徑D之波紋鋼板製的之上述波紋鋼板之波形狀時，基於波紋鋼板製管於其外表面受到均等外壓之前提，且依據該波紋鋼板製管屈曲時之圓環屈曲相應壓力pcr與降伏時之降伏相應壓力py成為相等的管徑D與波之深度H的關係，以使屈曲荷重大於降伏荷重之方式，設定相對於管徑D之波之深度H。
技術方案6之特徵在於技術方案5之波紋鋼板之設計方法中，包括如下步驟：基於上述波紋鋼板製管於其外表面受到均等外壓之前提，設定該波紋鋼板製管屈曲時之圓環屈曲相應壓力pcr與降伏時之降伏相應壓力py成為相等的管徑D與波之深度H的第1關係線；基於上述第1關係線，對於管徑D之每個特定區間設定波之深度H階段性變化之第2關係線；及，基於上述第2關係線，設定相對於管徑D之波之深度H；且，相對於上述第1關係線之一區域係屈曲荷重大於降伏荷重之區域，相對於上述第1關係線之另一區域係降伏荷重大於屈曲荷重之區域；上述第2關係線設定於上 述一區域內，在一上述特定區間內，不論管徑D如何變化，波之深度H均固定。
技術方案7之波紋鋼板之設計方法之特徵在於：在設計構成包含波之深度H之波形之波紋鋼板之管徑D之波紋鋼板製管的上述波紋鋼板之波形狀時，根據下式(9)而設定相對於管徑D之波之深度H，其中，a：波之振幅(=H/2)mm
t：板厚mm
r：圓環半徑(=管徑D/2)mm
技術方案8之發明之波紋鋼板製管之特徵在於：包含波之深度H之波形之波紋鋼板之管徑D之波紋鋼板製管的上述波紋鋼板之波之深度H，具有根據如技術方案2至5中任一項之波紋鋼板之設計方法而決定尺寸。
由本發明之設計方法所得之波紋鋼板中，對應於波紋鋼板製管之特定管徑D(=圓環半徑r之2倍)的波之深度H係以使用該波紋鋼板構成之波紋鋼板製管屈曲時之圓環屈曲相應壓力pcr與該波紋鋼板製管降伏時之降伏相應壓力py相等之方式設定。即，使用該波紋鋼板構成之波紋鋼板製管中，該波紋鋼板製管屈曲時之圓環屈曲相應壓力pcr與該波 紋鋼板製管降伏時之降伏相應壓力py大致相等。
因此，圓環屈曲與降伏大致同時產生。產生圓環屈曲時相對於降伏有裕度、或相反地產生降伏時相對於圓環屈曲有裕度意味著，波紋鋼板製管之構件剖面對於作用荷重未全面地負擔；而圓環屈曲與降伏大致同時產生意味著，構件剖面對於作用荷重全面負擔。因此如此之剖面形狀可以說波紋鋼板製管之強度與鋼材使用量之關係上為有效之剖面形狀(波形狀)。
技術方案2之式(1)、(2)係表示在根據技術方案1之發明設計剖面形狀時，用於以圓環屈曲相應壓力pcr與降伏相應壓力py相等之方式設定波之深度H(=2×波之振幅a)的具體式。
技術方案3中表示用以根據技術方案2之發明而設定波紋鋼板之波之深度H(=2a)的直接式。該式中若規定板厚t之數值，則可立即獲得管徑D(=2r)與波之深度H(=2a)之關係。
技術方案4中亦表示用以根據技術方案2之發明而設定波紋鋼板之波之深度H(=2a)的直接式，但該技術方案4中，技術方案3之式中板厚t之影響微小，因此省略板厚t項，而表示作為管徑D(=2r)與波之深度H(=2a)之直接關係的簡化之式。藉此，波紋鋼板之波形設計變得極其簡易。
以下，參照附圖說明實施本發明之波紋鋼板之設計方法，及使用根據該設計方法而得之波紋鋼板所構成之波紋鋼板製管。
[實施例1]
本發明之實施形態中，基於波紋鋼板製管於其外表面受到均等外壓之前提(對於該前提後述)，以該波紋鋼板製管屈曲時之圓環屈曲相應壓力pcr與降伏時之降伏相應壓力py相等之方式，設定波紋鋼板之波形狀。
於圖1中對此進行說明，有如(a)般波紋鋼板製管1於其外表面受到均等外壓(箭頭所示)之情形，如(b)虛線所示，圓環不保持圓形而屈曲之圓環屈曲之情形(屈曲破壞)，如(c)虛線所示，圓環在保持圓形之狀態下於圓周方向壓縮降伏之情形(降伏破壞)。
圖2表示波紋鋼板製管所使用之一般之波紋鋼板之波形狀，b表示波之間距，H表示波之深度，t表示板厚。
一般之波紋鋼板之波形狀如圖2所示，又，如圖9、圖11、圖13所示之表示經規格化或標準化之波紋製管之切片或襯板之波形狀乃藉由直線與曲線之組合而形成，但自計算之簡化之觀點出發，波形狀如圖3所示作為近似sin波(正弦曲線)。
針對波紋鋼板製管於其外表面受到均等外壓之上述前提進行補充說明。波紋鋼板製管為豎坑之情形時，該前提當然妥當。
波紋鋼板製管為橫坑之情形時，若對波紋鋼板製管施加垂直荷重，則垂直方向之直徑縮小，水平方向之直徑擴大，其結果，製管會壓縮製管兩側之土砂而受到對抗土壓。因變形量越大則該傾向越顯著，因此最終垂直、水平 之兩荷重幾乎成為相同值而穩定。即，波紋鋼板製管容易因垂直土壓而變形，因此施加於製管之外壓會遍及全周變得均等化。因此上述前提妥當。
圖3中，b係波之間距，a係波之振幅(=H/2(波之深度H之一半))。又，板厚t如圖示作為2個近似sin波間之距離。
此情形時，圓環屈曲相應壓力pcr以式(1)表示，降伏相應壓力py以式(2)表示。
另，圓環屈曲相應壓力pcr之式(1)係以鐵木辛柯(Timoshenko)之屈曲理論而使用之式。但(1)式加入波紋鋼板之寬度(=波紋鋼板製管之寬度(管軸方向之長度)B。
對於降伏相應壓力py之式(2)，圓周方向降伏壓縮力係以T=py．rB求得，又，降伏時之壓縮力T係以σy．A表示，因而獲得式(2)(T、B、A、σy參照下述)。
上述式(1)、(2)中之符號pcr、py、E、σy、I、A、B、r如下所述。
T：圓周方向降伏壓縮力N
r：圓環半徑(=管徑D/2)mm
pcr：圓環屈曲相應壓力N/mm2
py：降伏相應壓力N/mm2
E：彈性係數N/mm2
σy：降伏應力N/mm2
B：波紋鋼板之寬度(=波紋鋼板製管之寬度(管軸方向之長度))mm
I：波紋鋼板之每個寬度B之剖面二次矩mm4
A：波紋鋼板之每個寬度B之剖面積mm2
如上所述，於本發明中，以波紋鋼板製管屈曲時之圓環屈曲相應壓力pcr與降伏時之降伏相應壓力py相等之方式，設定波紋鋼板之波形狀。因此上述式(1)與式(2)相等，即pcr=py。藉此立即導入下式(3)。
式(3)中之A(波紋鋼板之寬度B之剖面積)可藉由算出1波長(波之間距b)之剖面積，使其為B/b倍而求得，如記載之式(4)顯示於之後的段落中。式(4)中之[B/b]係上述B/b倍。
將導出求得波紋鋼板之寬度B之剖面積A之式(4)的要領表示於圖4。圖4之URSV所包圍部分之面積係波之間距b之1/4部分之面積，因此係剖面積A之1/4(A/4)。該剖面積A/4(=面積URSV)係URZ所包圍之面積-VSZ所包圍之面積。因此獲得式(4)。解出式(4)之右邊，獲得式(5)。
[數9]
[數10]A=B．t‧‧‧(5)
另，式(4)右邊之計算過程如下。
式(3)之I(剖面積二次矩)與A之情形相同，可藉由算出1波長(波之間距b)之剖面二次矩，使其為B/b倍而求得，如式(6)所示。
將導出求得波紋鋼板之I(剖面二次矩)之式(6)的要領表示於圖5。圖5之URSV所包圍部分之剖面二次矩i係1波長(波之間距b)之剖面二次矩之1/4。並且，該剖面二次矩i(=URSV部分之剖面二次矩)係URZ所包圍部分之剖面二次矩i1-VSZ所包圍之部分之剖面二次矩i2(i=i1-i2)。因此，I=4．B/b．i，獲得式(6)。
另，例如URZ所包圍部分之剖面二次矩i1係將針對圖5中之微小面積△K部分之圍繞中立軸(X軸)之剖面二次矩 y2．△K自y=o至y=a+t/2進行積分者。對於剖面二次矩i2亦相同。
解出式(6)之右邊，獲得式(7)。
作為式(3)中之A及I，代入式(5)中之A及式(7)中之I，對波之振幅a進行整理，獲得式(8)。
式(8)係表示圓環屈曲相應壓力pcr與降伏相應壓力py相等之條件(板厚t與圓環半徑r之波之振幅a之關係)。
根據式(8)可知，波之間距b與圓環屈曲相應壓力pcr及降伏相應壓力py相等之條件無關。但圓環屈曲相應壓力pcr及降伏相應壓力py自身之大小如式(1)、式(2)當然有關。
使用與2型圓形波紋製管之材質相同之SS330之情形時，對於板厚t之2.7mm與4.0mm該2種，將式(8)之關係以圖進行表示，如圖6所示。該圖中，將縱軸修正為波之深度H(波之振幅a之2倍)，將橫軸修正為管徑D(圓環半徑r之2 倍)顯示。
另，式(8)中，E=2.1×105N/mm2
σy=205N/mm2。
如圖6，顯示管徑D與波之深度H之關係之關係線幾乎為直線。又，板厚t為2.7mm之情形時之管徑D與波之深度H之關係、及板厚t為4.0mm之情形時之管徑D與波之深度H之關係如圖6中可見為1條關係線，幾乎相同(實際為2條線，於彩色顯示之圖中可識別)。
管徑D與波之深度H之關係在圖6之關係線上時，屈曲荷重與降伏荷重相等(圓環屈曲相應壓力與降伏相應壓力相等)，此時之剖面形狀在波紋製管之耐力與鋼材使用量之關係上最有效。
位於關係線上方之區域係屈曲荷重大於降伏荷重之區域。即，該區域中波紋製管之破壞係由降伏產生。又，位於關係線下方之區域係降伏荷重大於屈曲荷重之區域。即，該區域中波紋製管之破壞係由屈曲產生。管徑D與波之深度H之關係越從關係線向上或下偏移，則屈曲荷重與降伏荷重之差越大，成為效率低之剖面形狀，對於所要求之允許荷重，鋼材使用量增大。
如上所述，管徑D與波之深度H之關係在圖6之關係線上，在所要求之允許荷重與鋼材使用量之效率性之觀點上最佳。
然而，若屈曲荷重大於降伏荷重，則屈曲破壞不先行於 降伏破壞，使用波紋製管之構造體之韌性提高，防止急劇破壞之產生，因此理想的是採用位於關係線上方之區域屈曲荷重大於降伏荷重之區域範圍。
即，在管徑D(=2r)與波之深度H(H=2a)之關係上而言，如式(9)所示進行設定，在防止急劇破壞產生之上較理想。
採用相對於如上所述之管徑D(=2r)之波之深度H(=2a)之設定方法，從而獲得如下效果。
．可有效利用材料強度，可有效使用鋼材，從而節約鋼材之使用量。
．可應用於大管徑之波紋鋼板製管構造體。
．可大幅獲取覆蓋土。
．剖面剛性(剖面二次矩)變高，因此在相同荷重條件下可使板厚變薄。
．應用於使用襯板之圓形豎坑或橫坑之情形時，可削減補強襯板之補強環(介於上下連結之襯板間之環狀H型鋼)之數量。
．屈曲荷重設定為大於降伏荷重之情形時，屈曲破壞不先行於降伏破壞，使用波紋製管之構造體之韌性提高，防止急劇破壞之產生。藉此，波紋製管之應用範圍擴大，例如亦可作為建築物應用。
如上所述，圖6中關係線幾乎為直線，且不論板厚t如何幾乎可見為1條，式(8)中表示板厚t之項相對於圓環半徑r之項明顯較小，可忽視板厚t之影響。即，即便使式(8)中之圓環半徑r設為圖6中最小之2000mm，使板厚t設為較厚的4.0mm，亦滿足r2=4×106、t2=16，因r2》t2，因此認為即便考慮到各個係數(2σy/3E、1/6)值之大小，亦可忽視板厚t之影響(省略詳細計算)。
因此可取代式(8)而使用實用之下式(10)之近似式。
如式(8)或式(9)所示，管徑D(=2r)與最佳波之深度H(=2a)之關係依賴於降伏應力(σy)(無根據鋼之種類而產生之彈性係數E之差)。因此亦可根據所使用之鋼材之降伏應力，求得管徑D(=2r)與最佳波之深度H(=2a)之關係。例如作為波紋製管之材料廣泛使用之SS330的降伏應力為205N/mm2。另，作為具體範圍，板厚t為1.6~9.0mm。彈性係數E為20.1×104~21.6×104N/mm2。降伏應力σy為168~325N/mm2。
如此之設計方法在波紋鋼管製管之管徑較大之情形時效果尤其顯著。管徑較小之情形時，即使不過度設置補強構件，亦可以板厚之調整程度充分地作強度對策。另一方面，管徑較大之情形時，產生使用較多補強構件之必要 性。採用如本實施形態之最佳設計方法，從而可降低如此之補強構件。上述實施形態中，作為效果變顯著之範圍，表示關於管徑D為2000mm以上範圍之例。管徑D之下限值不限於2000mm，會根據材質等而有所不同，例如可為1000mm，亦可為3000mm。關於上限值無特別限定，但實施形態中表示關於管徑D為10000mm以下範圍之例。
又，基於圖6之圖，若係屈曲荷重與降伏荷重相等之關係線之上、或屈曲荷重大於降伏荷重之區域，則如何設定相對於管徑D之波之深度H均可，但亦可對該區域規定上限。例如亦可考慮安全率而規定上限。具體言之，如圖14所示，設定如「屈曲荷重/安全率=降伏荷重」之管徑D與波之深度H之關係線。此處，採用安全率=1.68。相對於管徑D之波之深度H亦可設為「屈曲荷重=降伏荷重」之關係線與「屈曲荷重/安全率=降伏荷重」之關係線之間的值。藉此，屈曲破壞不先行於降伏破壞，且對於降伏強度亦可確保充分之安全性。另，安全率只要使用針對材質等所規定之值即可，根據國家的不同等而基準不同之情形時，只要使用符合該基準之值即可。
[實施例2]
以在式(8)或式(10)所得之關係線上之方式設定管徑D與波之深度H之關係之情形時，非階段性對應管徑D之大小而設定波之深度H，製造上、施工上其他各方面較複雜，成本增加，因此使波之深度H對管徑D階段性對應較為實用。
例如如圖7所示，可採用對管徑D之每2000mm改變波之深度H之設定方法。
階段性改變之情形時，相比急劇產生破壞之屈曲破壞，不易產生急劇破壞之降伏破壞可以說更適於作為構造體之破壞樣態，因此以降伏破壞先行之方式設定，即於「屈曲荷重>降伏荷重」之區域中進行設定(以不進入「屈曲荷重<降伏荷重」之區域之方式設定)較佳。圖7中之階段性關係線係如此之設定。如下具體表示每個管徑範圍之波之深度H。
管徑D在2000mm ~4000mm 範圍內，波之深度H為103mm
管徑D在4000mm ~6000mm 範圍內，波之深度H為155mm
管徑D在6000mm ~8000mm 範圍內，波之深度H為205mm
管徑D在8000mm ~10000mm 範圍內，波之深度H為260mm
如上所述，以沿著圖7之關係線之形式使波之深度H階段性加深，從而獲得上述各種效果，且由於是降伏破壞先於非屈曲破壞，因此使用波紋製管之構造體之韌性提高，防止急劇破壞之產生。藉此，上述波紋製管之例如作為建築物之應用範圍擴大之可能性變高。
根據如圖7之方法設定波之深度H之情形時的設定程序為(i)~(iii)。
(i)基於波紋鋼板製管於其外表面受到均等外壓之前提，設定使該波紋鋼板製管屈曲時之圓環屈曲相應壓力pcr與降伏時之降伏相應壓力py成為相等的管徑D與波之深度H之第1關係線(圖6所示之「屈曲荷重=降伏荷重」之關係線)。
(ii)基於第1關係線，於每個特定區間(圖7之例中，設定有每2000mm之區間)設定相對於管徑D之波之深度H為階段性變化之第2關係線(圖7所示之階段性關係線)。
(iii)基於第2關係線，設定相對於管徑D之波之深度H。
相對於第1關係線位於上側之區域(一區域)成為「屈曲荷重>降伏荷重」之區域，相對於第1關係線位於下側之區域(另一區域)成為「屈曲荷重<降伏荷重」之區域。第2關係線設定於「屈曲荷重>降伏荷重」之區域，且一區間內不論管徑D如何變化，波之深度H均固定。
另，即使在階段性設定波之深度H之情形時，如圖14所示，亦可考慮「屈曲荷重/安全率=降伏荷重」之關係線。即，亦可在「屈曲荷重=降伏荷重」之關係線與「屈曲荷重/安全率=降伏荷重」之關係線之間的區域內，設定階段性之第2關係線。
[實施例3]
上述實施例中主要為假設波紋製管之說明，但本發明中成為對象之波紋鋼板製管不限於波紋製管或襯板等現有名稱者，可應用使用將鋼板成形為波形之波紋鋼板而構成管狀構造體者。
產業上之可利用性
本發明可利用於對於使用波紋鋼板所構成之波紋鋼板製管之上述波紋鋼板進行設計的波紋鋼板之設計方法，及使用根據該設計方法而得之波紋鋼板所構成之波紋鋼板製管中。
1‧‧‧波紋鋼板製管
1a‧‧‧波紋鋼板
11‧‧‧1型圓形波紋製管
11a‧‧‧1型圓形波紋切片
12‧‧‧2型圓形波紋製管
12a‧‧‧2型圓形波紋切片
13a‧‧‧襯板
A‧‧‧每個寬度B之剖面積mm2
a‧‧‧波之振幅(=H/2)mm
B‧‧‧波紋鋼板製管之寬度(管軸方向之長度)mm
D‧‧‧管徑
E‧‧‧彈性係數N/mm2
H‧‧‧波之深度mm
I‧‧‧每個寬度B之剖面二次矩mm4
pcr‧‧‧圓環屈曲相應壓力N/mm2
py‧‧‧降伏相應壓力N/mm2
r‧‧‧(波紋鋼板製管之)圓環半徑(=管徑D/2)mm
t‧‧‧板厚mm
σy‧‧‧降伏應力N/mm2
圖1係用以說明本發明之實施形態之波紋鋼板之設計方法之說明圖，(a)表示外壓作用於波紋鋼板製管之外周面之狀態，(b)表示圓環屈曲相應壓力pcr作用於波紋鋼板製管之狀態，(c)表示降伏相應壓力py作用於波紋鋼板製管之狀態。
圖2係表示構成圖1之波紋鋼板製管之波紋鋼板之剖面之波形狀之圖。
圖3係表示作為本發明之波紋鋼板之設計方法之一實施例，使圖2之波紋鋼板之波形狀近似正弦曲線而設定波形狀之情形時其近似之波形狀之圖。
圖4係導出求得波紋鋼板之寬度B之剖面積A之式(4)的要領之說明圖。
圖5係導出求得波紋鋼板之I(剖面二次矩)之式(6)的要領之說明圖。
圖6係將數式(8)圖表化者，且係表示根據本發明之波紋鋼板之設計方法來設計波紋鋼板之波形狀之情形時，圓環直徑D與波之深度H(波之振幅a之2倍)之關係之一例之圖。
圖7係將圖6之圖中所示之圓環直徑D與波之深度H之大致成比例之對應關係修正成波之深度H相對於圓環直徑 D(圓環半徑r之2倍)階段性變化之對應關係的實施例之圖。
圖8係表示作為波紋鋼板製管之一例之日本工業規格JISG3471中規定之2型圓形波紋製管者，(a)係從管軸方向觀察之圖，(b)係剖面圖。
圖9係表示構成圖8之2型圓形之波紋製管的1塊切片(波紋切片)者，(a)係正視圖，(b)係(a)之右側視圖，(c)係(a)之底視圖(彎曲前之圖)，(d)係表示波形狀之放大圖(其中，中心線係波之中心線)。
圖10係日本工業規格JISG3471中規定之1型圓形之波紋製管者，(a)係從管軸方向觀察之圖，(b)係剖面圖。
圖11係表示構成圖10之1型圓形之波紋製管的1塊切片(波紋切片)者，(a)係正視圖(但是係展開之圖)圖，(b)係(a)之右側視圖(但是係彎曲狀態之圖)，(c)係表示波形狀之放大圖(其中，中心線係波之中心線)。
圖12係表示作為構成波紋鋼板製管之波紋鋼板之另一例之標準化之襯板者，(a)係正視圖，(b)係(a)之左側視圖(a-a箭視圖)(其中，ψ 21係螺栓孔，ψ 12係排水孔)，(c)係(a)之底視圖(其中，ψ 21係螺栓孔，R係公稱直徑)。
圖13係圖12之襯板之放大剖面圖。
圖14係表示圖6所示之圓環直徑D與波之深度H(波之振幅a之2倍)之關係之一例之圖，且係表示考慮到安全率之關係之一例之圖。
1‧‧‧波紋鋼板製管
B‧‧‧波紋鋼板製管之寬度(管軸方向之長度)mm
D‧‧‧管徑
pcr‧‧‧圓環屈曲相應壓力N/mm2
py‧‧‧降伏相應壓力N/mm2
r‧‧‧(波紋鋼板製管之)圓環半徑(=管徑D/2)mm

Claims (8)

  1. 一種波紋鋼板之設計方法，其特徵在於：在設計構成包含波之深度H之波形之波紋鋼板之管徑D之波紋鋼板製管的上述波紋鋼板之波形狀時，基於波紋鋼板製管於其外表面受到均等外壓之前提，以使該波紋鋼板製管屈曲時之圓環屈曲相應壓力pcr與降伏時之降伏相應壓力py相等之方式，設定相對於管徑D之波之深度H。
  2. 如請求項1之波紋鋼板之設計方法，其中以使下述(1)式所示之圓環屈曲相應壓力pcr與(2)式所示之降伏相應壓力py相等之方式，設定相對於管徑D之波之深度H，其中，r：圓環半徑(=管徑D/2)mm pcr：圓環屈曲相應壓力N/mm2 py：降伏相應壓力N/mm2 E：彈性係數N/mm2 σy：降伏應力N/mm2 B：波紋鋼板之寬度(=波紋鋼板製管之寬度(管軸方向之長度))mm I：波紋鋼板之每寬度B之剖面二次矩mm4 A：波紋鋼板之每寬度B之剖面積mm2 [數2]
  3. 如請求項2之波紋鋼板之設計方法，其中根據下式(8)而設定相對於管徑D之波之深度H，其中，a：波之振幅(=H/2)mm t：板厚mm
  4. 如請求項2之波紋鋼板之設計方法，其中根據下式(10)而設定相對於管徑D之波之深度H，其中，a：波之振幅(=H/2)mm
  5. 一種波紋鋼板之設計方法，其特徵在於：在設計構成相對於包含波之深度H之波形之波紋鋼板之管徑D之波紋鋼板製管的上述波紋鋼板之波形狀時，基於波紋鋼板製管於其外表面受到均等外壓之前提，且依據該波紋鋼板製管屈曲時之圓環屈曲相應壓力pcr與降伏時之降伏相應壓力py成為相等的管徑D與波之深度H的關係，以使屈曲荷重大於降伏荷重之方式，設定相對於管徑D之波之深度H。
  6. 如請求項5之波紋鋼板之設計方法，其中包括如下步驟：基於上述波紋鋼板製管於其外表面受到均等外壓之前提，設定該波紋鋼板製管屈曲時之圓環屈曲相應壓力pcr與降伏時之降伏相應壓力py成為相等的管徑D與波之深度H的第1關係線；基於上述第1關係線，對於管徑D之每個特定區間設定波之深度H階段性變化的第2關係線；及基於上述第2關係線，設定相對於管徑D之波之深度H；且相對於上述第1關係線之一區域係屈曲荷重大於降伏荷重之區域，相對於上述第1關係線之另一區域係降伏荷重大於屈曲荷重之區域；上述第2關係線設定於上述一區域內，在一上述特定區間內，不論管徑D如何變化，波之深度H均固定。
  7. 一種波紋鋼板之設計方法，其特徵在於：在設計構成包含波之深度H之波形之波紋鋼板之管徑D之波紋鋼板製管的上述波紋鋼板之波形狀時，根據下式(9)而設定相對於管徑D之波之深度H，其中，a：波之振幅(=H/2)mm t：板厚mm r：圓環半徑(=管徑D/2)mm[數5]
  8. 一種波紋鋼板製管，其特徵在於：包含波之深度H之波形波紋鋼板之管徑D之波紋鋼板製管的上述波紋鋼板之波之深度H，具有根據如請求項1至7中任一項之波紋鋼板之設計方法而決定之尺寸。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3022927B1 (fr) * 2014-06-26 2016-06-10 Onduline Sa Methode de conception d'une plaque ondulee et plaque ondulee obtenue
WO2016185523A1 (ja) * 2015-05-15 2016-11-24 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 座屈波形鋼管
JP6872971B2 (ja) * 2017-05-16 2021-05-19 Ｊｆｅ建材株式会社 ライナープレートおよびその選定方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2278012Y (zh) * 1996-10-22 1998-04-08 上海市张桥钢板开料总厂 钢质波纹板
CN201292536Y (zh) * 2008-10-10 2009-08-19 上海市政工程设计研究总院 一种波纹板结构
CN201649432U (zh) * 2009-12-09 2010-11-24 王振绪 一种三维拱形波纹钢板

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07284857A (ja) * 1994-04-20 1995-10-31 Nisshin Steel Co Ltd 偏心ダイスを使用した部分コルゲート管の製造方法
JPH10122440A (ja) * 1996-10-16 1998-05-15 Nisshin Steel Co Ltd 波付けステンレス鋼鋼管
CN2881268Y (zh) * 2005-06-30 2007-03-21 上海康诺管业有限公司 双层壁承插口双壁波纹管
JP2008266992A (ja) * 2007-04-20 2008-11-06 Nippon Steel & Sumikin Metal Products Co Ltd 土木構造用の波付け鋼板、及び立坑
DE102007047495B4 (de) * 2007-10-04 2009-07-16 Contitech Kühner Gmbh & Cie. Kg Wellrohrschlauchleitung sowie Verfahren zu deren Herstellung
CN201460029U (zh) * 2009-03-20 2010-05-12 清华大学 波浪形腹板钢拱

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2278012Y (zh) * 1996-10-22 1998-04-08 上海市张桥钢板开料总厂 钢质波纹板
CN201292536Y (zh) * 2008-10-10 2009-08-19 上海市政工程设计研究总院 一种波纹板结构
CN201649432U (zh) * 2009-12-09 2010-11-24 王振绪 一种三维拱形波纹钢板

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