明 細 書 鋼補剛木桁 技術分野 Description Steel stiffening wooden girder Technical field
本発明は、鉄筋や鋼板で補剛した集成材ゃ LVLの鋼補剛木桁に関 するもので、 道路橋、 鉄道橋、 農道撟、 林道撟、 人道橋などの木撟 の木主桁などに用いられるものであるが、建築物の梁部の使用にも 適- 3 Όο 背景技術 The present invention relates to a laminated stiffened wood girder made of laminated wood ゃ LVL stiffened with a reinforcing bar or a steel plate, such as a wooden girder of a tree such as a road bridge, a railway bridge, an agricultural road 撟, a forest road 撟, and a human road bridge. -3 に ο Background technology
従来の木撟のように、鉄筋や鋼板で補剛していない集成材ゃ LVL を主桁に用いると、 木材自身の強度とヤング係数が低いために、 そ の橋の支間は短く、 また、 卜ラックなどの重量車を通すことができ なかった。 また、 従来の木橋では、 特に床版部分が木なので腐食し やすく、 管理面で問題が生じていたと同時に、 各部材の結合部に金 物を使用してボル卜締めとする場合が多く、 その場所がゆるんで、 締め直さねばならない必要もあつた。 When using glued laminated wood LVL, which is not stiffened with steel bars or steel plates, as in conventional wood, the main girder has low strength and Young's modulus, so the span of the bridge is short. Heavy trucks such as trucks could not be passed. In addition, conventional wooden bridges are particularly susceptible to corrosion because the floor slab is made of wood, causing problems in terms of management.At the same time, there are many cases where bolts are fastened using metal at the joints of each member. The place was loose and we had to retighten.
鋼補剛木桁は上フランジ部と下フランジ部に帯状ずれ止め鋼板つ きフランジ鋼板や異形棒鋼を接着挿入することにより、強度および ヤング係数が高まり、長支間および重量車用の橋の使用に耐えるの みでなく、床部には鍋床版が使用されるので、腐食の問題がなく、結 合部は溶接や接着によるので、 ゆるみの問題も解消される。 発明の開示 The steel stiffening girder increases the strength and Young's modulus by gluing and inserting strip-shaped slip-prevention steel plates and deformed steel bars to the upper and lower flanges, and is used for long spans and bridges for heavy vehicles. In addition to endurance, the floor is made of pot slabs, so there is no problem of corrosion, and the joints are welded or bonded, eliminating the problem of loosening. Disclosure of the invention
木橋の主桁に用いる集成材ゃ LVLの木桁の上フランジ部と下フラ ンジ部に、 それぞれ、 帯状ずれ止め鋼板つきフランジ鋼板や異形棒 鋼を接着挿入することにより、木桁自身の曲げ剛性を非常に大きく することができるので、長支間の撟を設計することができ、また、 卜 ラックなどの重量車を橋の上に通すことができる。
図面の簡単な説明 Glued laminated lumber used for the main girder of the wooden bridge. ゃ The bending rigidity of the wooden girder itself by gluing and inserting flange steel plates with strip-shaped non-slip plates and deformed steel bars into the upper and lower flanges of the LVL wooden girder. Can be made very large, so that the length of the long span can be designed, and heavy vehicles such as trucks can be passed over the bridge. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
[図 1 ] (a)が請求項 1の鋼補剛木桁の横断面図、 (b)が A— A 図である。 [図 2] (a)が請求項 2の鋼補剛木桁の横断面図、(b)が A— A図である。 [図 3] (a)が請求項 3の鋼補剛木桁の横断面図、 (b)が A— A図である。 [図 4]平面保持の法則の説明図で, (a)が 橫断面図、(b)が A-A図、(c)が曲げ応力度図である。 [図 5] 曲げ 剛性算定の理論の説明図である。 [図 6](a)が破壊載荷実験の戧 荷状態図、(b)が 3体の試験体の横断面図である。 [図 7](a)が破 壊載荷実験の荷重 -たわみ図、(b)が荷重 -ひずみ図である。 [図 8]本発明の鋼補剛木桁には強度の弱いスギも使えるということ の説明図である。 [図 9] 本発明の鋼補剛木桁を主桁に用いた鋼 補剛木桁橋の実施例で (a)が縱断面図,(b)が平断面図である。 鋼 床版パネル (3200x1 1 500)はセミ卜レーラーで運搬可能、 運搬 後、主桁上フランジ部の溝にずれ止め兼用縱リブを落し込み方式 で現場接着。(c)が横断面図である。 SW桁とは、 Steel stiffened Wooden beamの略号で 「鋼補剛木桁」 のことである。 [符 号の説明] 1集成材または LVし 2帯状ずれ止め鋼板、 3上フラ ンジ鍋板、 4上溝、 5上接着剤、 6下異形棒鋼、 7下溝、 8下接 着剤、 9下フランジ鋼板、 1 0下溝、 1 1上接着剤、 1 2上異形棒 鍋、 1 3上溝、 1 4上接着剤 [FIG. 1] (a) is a cross-sectional view of the steel stiffening wooden girder of claim 1, and (b) is an AA diagram. [FIG. 2] (a) is a cross-sectional view of the steel stiffening wooden girder of claim 2, and (b) is an AA diagram. [FIG. 3] (a) is a cross-sectional view of the steel stiffening wooden girder of claim 3, and (b) is an AA diagram. FIG. 4 is an explanatory view of the law of plane retention, (a) is a cross-sectional view, (b) is an A-A diagram, and (c) is a bending stress diagram. FIG. 5 is an explanatory diagram of the theory of bending stiffness calculation. FIG. 6 (a) is a loading state diagram of a destructive loading experiment, and FIG. 6 (b) is a cross-sectional view of three specimens. [Fig. 7] (a) is the load-deflection diagram of the fracture load test, and (b) is the load-strain diagram. FIG. 8 is an explanatory view showing that cedar with low strength can be used for the steel stiffening girder of the present invention. [FIG. 9] An embodiment of a steel stiffening girder bridge using a steel stiffening girder of the present invention as a main girder, (a) is a longitudinal sectional view, and (b) is a plan sectional view. The steel floor slab panels (3200x1500) can be transported by semi-trailer. After transporting, the vertical ribs that are also used to prevent slippage are dropped into the grooves in the upper flange of the main girder, and are bonded on-site. (C) is a cross-sectional view. SW girder is an abbreviation of steel stiffened wooden beam, which means "stiffened wooden girder." [Explanation of symbols] (1) Glued laminated lumber or LV (2) Non-slip strip steel plate, (3) Upper flange pan plate, (4) Upper groove, (5) Upper adhesive, (6) Lower deformed steel bar, (7) Lower groove, (8) Lower adhesive, (9) Lower flange Steel plate, 10 lower groove, 1 1 upper adhesive, 1 2 upper deformed rod pot, 1 3 upper groove, 1 4 upper adhesive
発明を実施するための最良の形態 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれ を説明する。 本発明は図 4の構造力学の平面保持の自然法則を 利用したものである。 すなわち、 図 4(a) の請求項 1の鐧補剛木 桁の場合、 図 4(b) のように曲げモーメントが作用すると、 鋼の ヤング係数と木のヤング係数との比を πとするとき、上フランジ 鋼板と下異形棒鋼に挟まれた集成材の C点に生じる応力度は下異 形棒鋼の C点に生じる応力度の n分の 1にすぎなくなることから、 強度の低 t、木材を上下の鋼で挟んで使うことができる。 The present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The present invention utilizes the natural law of plane maintenance in structural mechanics shown in FIG. In other words, in the case of the stiffening wooden girder of claim 1 in FIG. 4 (a), when a bending moment acts as shown in FIG. 4 (b), the ratio of the Young's modulus of the steel to the Young's modulus of the tree is π. At this time, the stress generated at point C of the glued laminated wood sandwiched between the upper flange steel sheet and the lower deformed steel bar is only 1 / n of the stress generated at point C of the lower deformed steel bar. Wood can be used between upper and lower steel.
平面保持の自然法則は、 図 1の請求項 1、 図 2の請求項 2、 お よび図 3の請求項 3の鋼補剛木桁の場合に、 共通して、有効であ る。
平面保持の自然法則は、図 5のように、鋼補剛木桁の曲げ剛性 の算定の理論にも応用され、鋼のヤング係数と木のヤング係数と の比 nを用いて明確に数式化できる。すなわち、本発明の鋼補剛 木桁の断面 2次モーメントは、 木自身の新面 2次モーメン卜に、 さらに、鋼の断面 2次モーメントの(n— 1 )倍が加算される。そ の結果、 重量車用で長支間の木撟が設計できることになった。 構造力学の平面保持の自然法則を確かめるため、図 6に示すよ うな、本発明の実物の鋼補剛木桁に荷重をかけ、その破壊実験を 行った。 ここで、 試験体 No. 1は従来の木橋の主桁で鋼で全く補 剛されていないものであり、 試験体 No.2と試験体 No.3は本発 明の鑭補剛木桁である。 この破壊哉荷実験については、 平成 1 1 年 2月に、 土木学会北海道支部論文報告集第 55号に 「鋼補剛木 桁 (SW桁) の耐荷力について」 という題目で論文発表したが、 その論文の成果と要旨は次のとおりである。 The law of nature of plane retention is valid in the case of claim 1 in FIG. 1, claim 2 in FIG. 2 and claim 3 in FIG. The natural law of plane retention is also applied to the theory of calculating the bending stiffness of a steel stiffening girder, as shown in Fig. 5, and is clearly formulated using the ratio n between the Young's modulus of steel and the Young's modulus of wood. it can. That is, the second moment of area of the steel stiffening wooden girder of the present invention is obtained by adding (n-1) times the second moment of area of steel to the new moment of inertia of the wood itself. As a result, it was possible to design a long span tree for heavy vehicles. In order to confirm the natural law of plane maintenance in structural mechanics, a load was applied to a real steel stiffened wooden girder of the present invention, as shown in Fig. 6, and a fracture test was performed. Specimen No. 1 is the main girder of a conventional wooden bridge and is not stiffened at all by steel. Specimen No. 2 and Specimen No. 3 are the stiffened wooden girder of the present invention. is there. Regarding this destructive loading test, a paper was published in February 2001 in the Japan Society of Civil Engineers Hokkaido Chapter, Report No. 55, entitled "About the load carrying capacity of steel stiffened girder (SW girder)". The results and abstract of the paper are as follows.
図 7 (a) は荷重一たわみ図であり、 本発明の鋼補剛木桁 No. Fig. 7 (a) is a load deflection diagram, and shows the steel stiffening wooden girder No.
2および No. 3は、 従来の No. 1にくらべて、 破壊荷重および曲 げ剛性は格段にすぐれており、平面保持の自然法則どおリの効果 が確認された。 また、 図 7(b) は荷重一ひずみ図であり、 上フラ ンジ鋼板と下異形棒鋼に挟まれた集成材の C点に生じる応力度は 下異形棒鋼の C点に生じる応力度の n分の 1になっており、 平面 保持の自然法則が確認できた。 No. 2 and No. 3 have much better breaking load and bending stiffness than conventional No. 1, confirming the effect of the natural law of flatness. Fig. 7 (b) is a load-strain diagram in which the stress generated at point C of the glued laminated wood sandwiched between the upper flanged steel plate and the lower deformed steel bar is n minutes of the stress generated at point C of the lower deformed steel bar. It was 1 and the natural law of plane maintenance was confirmed.
図 8は荷重-たわみ図の理論解析値であるが、 集成材の樹種と して、 ヤング係数の高いものから、 ペイマツ、 カラマツ、 スギの 3種類を選んでみた。 従来の試験体 No.1の場合は、 このヤング 係数の強さの差が明らかにでているが、本発明の鋼補剛木桁の試 験体 No.2の場合は、 樹種の強さの差は殆どなくなり、 強度の低 い国産のスギも鍋補剛木桁に使用できることがわかった。鋼で補 剛しな L、従来の構造用大断面集成材には強度の低い国産のスギは 使ってもらえなかったが、本発明により、強度の低い国産のスギ や 2級品でも使えることになる。
凶囬の補足 Figure 8 shows the theoretical analysis values of the load-deflection diagram. Three types of glulam were selected from those with high Young's modulus: Paymatsu, Larch, and Sugi. In the case of the conventional test piece No. 1, the difference in the strength of the Young's modulus is clear, but in the case of the test piece No. 2 of the steel stiffening girder of the present invention, the strength of the tree species The difference was almost eliminated, and it was found that Japanese cedar with low strength could be used for the stiffening girder of the pot. Low strength Japanese cedar could not be used for conventional large-sized glulam for structural L, which is stiffened with steel.However, the present invention has made it possible to use low strength Japanese cedar and second grade products. Become. Supplement of misfortune
[図 4 ]平面保持の法則の説明 [Figure 4] Explanation of the law of plane maintenance
M:曲げモーメント(kgcm) Es:鋼のヤング係数 (kg/cm2) Ew:木のヤング係数 (kg/cm2) n:ヤング係数比 =ES/EW M: bending moment (kgcm) E s : Young's modulus of steel (kg / cm 2 ) E w : Young's modulus of wood (kg / cm 2 ) n: Young's modulus ratio = E S / E W
σ5 : の鋼の応力度 (kg/cm2) σ 5 : Stress of steel (kg / cm 2 )
び w : の木の応力度 (kg/cm2) w n And w : stress of wood (kg / cm 2 ) wn
[図 5 ]曲げ剛性算定の理論の説明
[Figure 5] Explanation of the theory of bending stiffness calculation
Iw:木換算の断面 2次モーメン卜 (cm4) I w : Cross section of tree equivalent moment (cm 4 )
= ibh3+10Ase2(n-1) = ibh 3 + 10A s e 2 (n-1)
EWIW=曲げ剛性 (kgcm2) E W I W = bending stiffness (kgcm 2 )
[図 9](b) に関する注意書 [Fig. 9] Note on (b)
鐧床版パネル (3200x11500)はセミ卜レーラーで運搬可能、運搬 後、主桁上フランジ部の溝にずれ止め兼用縦リブを落し込み方式 で現場接着。 鐧 The floor slab panel (3200x11500) can be transported with a semi-trailer, and after transportation, a vertical rib that also serves as a non-slipper is dropped into the groove in the upper flange of the main girder to bond it on site.
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差替え用紙 (規則 26)
産業上の利用可能性 Replacement form (Rule 26) Industrial applicability
図 9は本発明の実施例である。 すなわち、 本発明の鋼補剛 木桁を主桁に用いた木撟 (鋼補剛木橋、 SW橋、 Steel Stiffened Wooden Bridge) であり、 重量車である B活荷重対応 であり、 主桁が木であるので軽く、 轄送と現場架設が容易で あり、 また、 集成材上フランジの溝に鋼床版のずれ止め兼用 縱リブを落としこんで現場で接着するので、 現場作業が簡単 で速い。 こういった撟の柘部への利用の他、 建築物の梁への 利用にも適する。 FIG. 9 shows an embodiment of the present invention. That is, a wooden stiffener (steel stiffened wooden bridge, SW bridge, Steel Stiffened Wooden Bridge) using the steel stiffened wooden girder of the present invention as a main girder. Therefore, it is light and easy to carry out on site and erection at the site. In addition, the vertical ribs, which are also used to prevent slippage of the steel slab, are dropped into the groove of the upper flange of the glued glue and glued at the site, so the on-site work is simple and fast. It is suitable for use in Tsuge as well as for beams in buildings.
また、 本発明の効果は次のとおりである。 The effects of the present invention are as follows.
主桁の集成材を鋼で補剛しない従来の木撟にくらべて、 本 発明の鋼補剛木撟は強度や曲げ剛性が格段に強いので、 重量 車用の長支間の橋が設計できる。 Compared with conventional wood stiffeners in which the glued lumber of the main girder is not stiffened with steel, the steel stiffened wood of the present invention has much higher strength and flexural rigidity, so that a bridge between long supports for heavy vehicles can be designed.
主桁の集成材を鋼で補剛しない従来の木橋には強度の弱い 国産のスギが使ってもらえなかったが、 本発明の鋼補剛木撟 には国産のスギも使えるので、 木材の地場産業に貢献する。 本発明の鍋補剛木橋は、 全体が軽く、 プレハブ式に設計で きるので、 運搬が容易で現場施工が簡単で速い。 Traditional wooden bridges that do not stiffen the glued lumber of the main girder with steel could not use Japanese cedar with low strength, but domestic cedar can be used for the steel stiffened wood of the present invention. Contribute to industry. The stiffened wooden pot bridge of the present invention is lightweight as a whole and can be designed in a prefabricated manner, so that it can be easily transported, and the site construction is simple and fast.
本発明の鋼補剛木橋は主桁が木であるから、 コンクリー卜 撟にくらベて、非常に軽いので、地震に対して有利であり、そ れだけ下部工費も安くなる。 The steel stiffening wooden bridge of the present invention is made of wood, so that it is very light as compared with concrete 、, so it is advantageous against earthquakes and lower construction cost.
本発明の鋼補剛木橋は床版が親床版であるから、 橋脚位置 の負の曲げモーメントに強いので、 連続桁形式に適し、 橋脚 位置に伸縮目地が要らず走行性がよく、 地襲に対し落撟防止 装置がいらない。 Since the steel stiffened wooden bridge of the present invention is a parent slab, it is resistant to the negative bending moment at the pier position, so it is suitable for a continuous girder type, does not require an expansion joint at the pier position, and has good running performance, No fall prevention device is required.
従来の木橋の床版は木製であるから、 痛みやすく、 構面排 水性がよくないので雨水が木製主桁を汚染し維持費がかかる。 本発明の鋼補剛木橋の床版は鍋床版であるから、 耐荷力が抜 群で撟面排水性がよいので、 長い寿命が期待できる。 Since the wooden slab of the conventional wooden bridge is made of wood, it is painful and the drainage of the structure is not good. Since the slab of the steel stiffened wooden bridge of the present invention is a pot slab, it has excellent load-bearing capacity and good surface drainage, so that a long life can be expected.
従来のコンクリー卜撟は、 撟を架けかえる場合、 リサイク ルができず産業廃棄物になるが、 本発明の鋼補剛木橋は、 素 材が木と鉄であるから、 リサイクルが可能であり、 外観が木 撟であるので、 ぬくもりがあり、 人と自然にやさしい。 Conventional concrete コ ン cannot be recycled when に な る is replaced, but it becomes industrial waste.However, the steel stiffening wooden bridge of the present invention can be recycled because the materials are wood and iron. Since the exterior is made of wood, it is warm and friendly to people and nature.
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