JP2018003293A - Buckling stiffening structure and shape steel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、所定の断面形状で形成された板要素に設けられる座屈補剛構造、及び、所定の断面形状で形成された板要素の座屈補剛構造が設けられる形鋼に関する。 The present invention relates to a buckling stiffening structure provided in a plate element formed with a predetermined cross-sectional shape, and a shaped steel provided with a buckling stiffening structure of a plate element formed with a predetermined cross-sectional shape.
従来から、構造が簡潔で製作工程も比較的容易であり、強度も著しく向上したスチールハウスの柱部材等に用いられる箱形断面形薄板部材として、特許文献1に開示される座屈補剛構造が提案されている。また、従来の溝形鋼又は内方補剛リブ付溝形鋼では得られない高い部材耐力を有するものとして、特許文献2に開示される溝形鋼が提案されている。
Conventionally, a buckling stiffening structure disclosed in
特許文献1に開示される座屈補剛構造は、スチールハウス、住宅、工場建屋等の柱部材に用いられる箱形断面形薄板部材の座屈補剛構造であって、薄鋼板を箱形断面形状に曲げ形成して、箱形断面形状の各辺でコーナー部から中央部にかけて、無段階的又は段階的に箱形断面形状の中心部寄りに変位する複数の座屈補剛領域を形成したことを特徴とする。
The buckling stiffening structure disclosed in
特許文献2に開示される溝形鋼は、該溝形鋼のウェブ部に、該ウェブ部の外側方向への最大張出し長さがフランジ部の幅の60%以下となる張出し部を形成した断面形状となる。そして、特許文献2に開示される溝形鋼は、必要に応じて、張出し幅がウェブ部の幅の10%以上となる張出し部を形成した断面形状を有することを特徴とする。
The cross-section steel disclosed in
ここで、特許文献1に開示される座屈補剛構造は、閉断面となる箱形断面形薄板部材に設けられて、無補剛の板要素に対して高い局部座屈強度が発揮される。しかし、特許文献1に開示される座屈補剛構造は、特許文献1の図2(A)に示すように、箱形断面形状の各辺がコーナー部から中央部にかけて傾斜するものの、中央部が平坦な板要素で形成されているため、座屈補剛を施した板要素の中央部が局部的に回転する座屈モードが生じるという課題がある。
Here, the buckling stiffening structure disclosed in
また、特許文献1に開示される座屈補剛構造は、特許文献1の図7(B)に示すように、箱形断面形状の各辺がコーナー部から中央部にかけて傾斜するものでなく、また、箱形断面形状の中心部寄りに突出するリブ部のみが形成される場合に、各辺が奥行方向に移動する座屈モードが生じて局部座屈強度が低下する。
Further, the buckling stiffening structure disclosed in
さらに、特許文献2に開示される溝形鋼は、溝形鋼のウェブ部から突出する様々な形状の張出し部が形成されるものの、溝形鋼のウェブ部をその両側部から連続して内側方向に傾斜させたものではない。このため、特許文献2に開示される溝形鋼は、局部座屈強度を向上させるために、張出し部の最大張出し長さをある程度の大きさとする必要があるため、溝形鋼の展開幅や部材幅を抑制しながら局部座屈強度を向上させることが困難となる。
Furthermore, although the grooved steel disclosed in
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであって、その目的とするところは、所定の断面形状で形成された板要素の展開幅を抑制しながら、局部座屈強度を向上させた座屈補剛構造及び形鋼を提供することにある。 Therefore, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and its object is to locally buckle while suppressing the development width of a plate element having a predetermined cross-sectional shape. An object of the present invention is to provide a buckled stiffening structure and a shape steel with improved strength.
第1発明に係る座屈補剛構造は、所定の断面形状で形成された板要素に設けられる座屈補剛構造であって、断面形状で幅方向に連続する中間板要素と、前記中間板要素の幅方向の両側部から屈曲して延びる一対の側部板要素とを備え、一対の前記側部板要素は、前記中間板要素の幅方向の両側部から互いに略同一の方向に延びて形成されて、前記中間板要素の幅方向の両側部を結んだ仮想直線よりも一対の前記側部板要素が延びる方向が内側方向となって、前記中間板要素は、幅方向の両側部から連続して前記内側方向に傾斜する傾斜部が形成されるとともに、前記傾斜部から前記内側方向の反対側となる外側方向に向けて突出するリブ部が幅方向の中間部に形成されることを特徴とする。 A buckling stiffening structure according to a first aspect of the present invention is a buckling stiffening structure provided in a plate element having a predetermined cross-sectional shape, the intermediate plate element having a cross-sectional shape continuous in the width direction, and the intermediate plate A pair of side plate elements that bend and extend from both sides in the width direction of the element, and the pair of side plate elements extend in substantially the same direction from both sides in the width direction of the intermediate plate element. A direction in which the pair of side plate elements extend from an imaginary straight line formed by connecting both sides in the width direction of the intermediate plate element is an inner direction, and the intermediate plate element is formed from both sides in the width direction. An inclined portion that is continuously inclined in the inner direction is formed, and a rib portion that protrudes from the inclined portion toward the outer side that is opposite to the inner direction is formed in an intermediate portion in the width direction. Features.
第2発明に係る座屈補剛構造は、第1発明において、前記中間板要素及び一対の前記側部板要素は、前記中間板要素をウェブとするとともに前記側部板要素をフランジとする溝形鋼が用いられて、前記中間板要素の幅方向の両側部で、前記中間板要素と前記側部板要素とがなす屈曲角度θが90°未満となることを特徴とする。 A buckling stiffening structure according to a second invention is the groove according to the first invention, wherein the intermediate plate element and the pair of side plate elements have a web as the intermediate plate element and a flange as the side plate element. Shape steel is used, and the bending angle θ formed by the intermediate plate element and the side plate element is less than 90 ° at both sides in the width direction of the intermediate plate element.
第3発明に係る座屈補剛構造は、第1発明又は第2発明において、前記中間板要素は、前記傾斜部から前記リブ部が最も突出する頂部までの前記リブ部の突出高hと、幅方向の両側部までの幅寸法bとが、下記(1)式により規定される関係を満足することを特徴とする。ここで、t:前記中間板要素の板厚とする。 The buckling stiffening structure according to a third aspect of the present invention is the first aspect or the second aspect, wherein the intermediate plate element has a protrusion height h of the rib part from the inclined part to the top part where the rib part protrudes most, The width dimension b to both sides in the width direction satisfies the relationship defined by the following equation (1). Here, t is the thickness of the intermediate plate element.
第4発明に係る座屈補剛構造は、第1発明〜第3発明の何れかにおいて、前記中間板要素は、前記傾斜部から前記リブ部が最も突出する頂部が、前記仮想直線と略一致する位置に配置されることを特徴とする。 In the buckling stiffening structure according to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the intermediate plate element has a top portion from which the rib portion protrudes most from the inclined portion and substantially coincides with the virtual straight line. It arrange | positions in the position which carries out.
第5発明に係る形鋼は、所定の断面形状で形成された板要素の座屈補剛構造が設けられる形鋼であって、断面形状で幅方向に連続する中間板要素と、前記中間板要素の幅方向の両側部から屈曲して延びる一対の側部板要素とを備え、前記中間板要素及び一対の前記側部板要素は、前記中間板要素をウェブとするとともに前記側部板要素をフランジとする溝形鋼、前記中間板要素をフランジとするとともに前記側部板要素をウェブとするハット形鋼、又は、前記中間板要素をフランジとするとともに前記側部板要素をウェブ若しくはリップとするZ形鋼が用いられて、一対の前記側部板要素は、前記中間板要素の幅方向の両側部から互いに略同一の方向に延びて形成されて、前記中間板要素の幅方向の両側部を結んだ仮想直線よりも一対の前記側部板要素が延びる方向が内側方向となって、前記中間板要素は、幅方向の両側部から連続して前記内側方向に傾斜する傾斜部が形成されるとともに、前記傾斜部から前記内側方向の反対側となる外側方向に向けて突出するリブ部が幅方向の中間部に形成されることを特徴とする。 A section steel according to a fifth aspect of the present invention is a section steel provided with a buckling stiffening structure for a plate element having a predetermined cross-sectional shape, the intermediate plate element having a cross-sectional shape continuous in the width direction, and the intermediate plate A pair of side plate elements that bend and extend from both sides in the width direction of the element, and the intermediate plate element and the pair of side plate elements use the intermediate plate element as a web and the side plate element Steel, a hat-shaped steel with the intermediate plate element as a flange and the side plate element as a web, or the intermediate plate element as a flange and the side plate element as a web or lip Z-shaped steel is used, and the pair of side plate elements are formed to extend in substantially the same direction from both sides in the width direction of the intermediate plate element, and are formed in the width direction of the intermediate plate element. A pair of the above-mentioned virtual straight lines connecting both sides The direction in which the part plate element extends is the inner direction, and the intermediate plate element is formed with an inclined part that inclines in the inner direction continuously from both sides in the width direction, and from the inclined part to the inner direction. The rib part which protrudes toward the outer side used as an other side is formed in the intermediate part of the width direction.
第1発明〜第4発明によれば、中間板要素の両側部から内側方向に傾斜する傾斜部が形成されるとともに、外側方向に向けて突出するリブ部が形成されることで、中間板要素の傾斜部及びリブ部を幅方向に展開させた展開幅を抑制しながら、局部座屈強度を向上させることが可能となる。 According to 1st invention-4th invention, while the inclined part which inclines inward from the both sides of an intermediate plate element is formed, and the rib part which protrudes toward an outer side is formed, intermediate plate element It is possible to improve the local buckling strength while suppressing the development width obtained by developing the inclined portion and the rib portion in the width direction.
特に、第2発明によれば、所定の断面形状となる溝形鋼において、中間板要素の展開幅を抑制するとともに、局部座屈強度を向上させることが可能となる。 In particular, according to the second invention, in the grooved steel having a predetermined cross-sectional shape, it is possible to suppress the development width of the intermediate plate element and improve the local buckling strength.
特に、第3発明によれば、中間板要素において、リブ部の頂点までの突出高と、幅方向の両側部までの幅寸法とが、上記(1)式により規定される関係を満足することで、局部座屈強度を確実に向上させることが可能となる。 In particular, according to the third invention, in the intermediate plate element, the protrusion height to the top of the rib portion and the width dimension to both side portions in the width direction satisfy the relationship defined by the above formula (1). Thus, the local buckling strength can be reliably improved.
特に、第4発明によれば、中間板要素において、傾斜部からリブ部が最も突出する頂部が、仮想直線と略一致する位置に配置されることで、局部座屈強度を効率的に向上させることが可能となる。 In particular, according to the fourth invention, in the intermediate plate element, the top portion where the rib portion protrudes most from the inclined portion is disposed at a position substantially coincident with the virtual straight line, thereby effectively improving the local buckling strength. It becomes possible.
特に、第5発明によれば、所定の断面形状となる溝形鋼、ハット形鋼又はZ形鋼の何れにおいても、中間板要素の展開幅を抑制するとともに、局部座屈強度を向上させることが可能となる。 In particular, according to the fifth invention, in any of the groove-shaped steel, hat-shaped steel or Z-shaped steel having a predetermined cross-sectional shape, the expansion width of the intermediate plate element is suppressed and the local buckling strength is improved. Is possible.
以下、本発明を適用した座屈補剛構造1及び形鋼7を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図1〜図8では、本発明の内容を理解し易くするため、各々の板要素の板厚を大きくして表示している。
Hereinafter, the form for implementing the buckling
本発明を適用した座屈補剛構造1は、図1に示すように、主に、溝形鋼71等の形鋼7に設けられる。本発明を適用した座屈補剛構造1は、形鋼7等の材軸方向Zに対して所定の断面形状で形成された板要素に設けられるものとなる。
As shown in FIG. 1, the buckling
本発明を適用した座屈補剛構造1は、図2に示すように、材軸方向Zに対する断面形状で、幅方向Xに連続する中間板要素2と、中間板要素2の幅方向Xの両側部20から屈曲して延びる一対の側部板要素3とを備える。本発明を適用した座屈補剛構造1は、溝形鋼71に設けられる場合に、板要素の断面形状が略溝形状に形成される。
As shown in FIG. 2, the buckling
本発明を適用した座屈補剛構造1は、溝形鋼71に設けられる場合に、中間板要素2をウェブ7aとするとともに側部板要素3をフランジ7bとする。このとき、本発明を適用した座屈補剛構造1は、図2(a)に示すように、フランジ7bの先端部にリップ7cが形成されるほか、図2(b)に示すように、リップ7cが形成されなくてもよい。リップ7cが形成される場合は、鋼板等の折曲加工等により屈曲して形成されるため、フランジ7bとリップ7cとの境い目となる屈曲部分が多少湾曲した状態で形成されてもよい。
In the buckling
一対の側部板要素3は、図3に示すように、中間板要素2の幅方向Xの両側部20から互いに略同一の方向に延びて形成される。このとき、一対の側部板要素3は、中間板要素2を境界として奥行方向Yの手前側又は奥側の何れかにのみ延びることで、中間板要素2の両側部20から互いに略同一の方向に延びて形成されるものとなる。
As shown in FIG. 3, the pair of
一対の側部板要素3は、奥行方向Yの手前側で、中間板要素2の幅方向Xの両側部20を直線状に結んだ仮想直線Sよりも、一対の側部板要素3が延びる方向が内側方向αとなる。また、一対の側部板要素3は、奥行方向Yの奥側で、一対の側部板要素3が延びる内側方向αの反対側が外側方向βとなる。なお、一対の側部板要素3は、図示の中間板要素2及び側部板要素3を奥行方向Yに反転させた場合に、奥行方向Yの奥側が内側方向αとなって、奥行方向Yの手前側が外側方向βとなる。
The pair of
一対の側部板要素3は、図3(a)に示すように、中間板要素2の両側部20から奥行方向Yで同一の方向に延びて、互いに略平行に形成される。また、一対の側部板要素3は、必要に応じて、図3(b)に示すように、中間板要素2の両側部20から奥行方向Yで略同一の方向に延びて、互いに幅方向Xで離間又は接近するように形成されてもよい。
As shown in FIG. 3A, the pair of
中間板要素2は、幅方向Xの両側部20から連続して、奥行方向Yで内側方向αに傾斜する傾斜部4が形成される。また、中間板要素2は、内側方向αの反対側となる外側方向βに向けて突出するリブ部5が幅方向Xの中間部21の一部に形成される。
The
中間板要素2は、幅方向Xの略中央となる位置、及び、幅方向Xの中央よりも右側又は左側となる位置が、幅方向Xの中間部21となる。中間板要素2は、幅方向Xでリブ部5の両側方に傾斜部4が形成されて、主に、幅方向Xの略中央にリブ部5が配置されるほか、幅方向Xの中央よりも右側又は左側となる位置にリブ部5が配置されてもよい。
In the
傾斜部4は、中間板要素2の両側部20から中間部21まで連続して、略直線状に傾斜して形成されるほか、略湾曲状に傾斜して形成されてもよい。傾斜部4は、最も内側方向αとなる位置から、外側方向βに向けて屈曲させてリブ部5が形成される。また、傾斜部4は、最も内側方向αとなる位置よりも右側又は左側にリブ部5が形成されてもよい。
The
リブ部5は、傾斜部4から外側方向βに向けて屈曲させた部分が底部51となるとともに、傾斜部4から外側方向βに向けて最も突出する部分が頂部50となって、略三角形状等に形成される。リブ部5は、底部51から頂部50まで略直線状に傾斜して形成されるほか、底部51から頂部50まで略湾曲状に傾斜して形成されてもよい。
The
中間板要素2の中間部21の一部では、鋼板等の折曲加工等によりリブ部5が屈曲して形成されるため、リブ部5の底部51又は頂部50となる屈曲部分が多少湾曲した状態で形成されてもよい。
Since a part of the
リブ部5は、外側方向βに向けて最も突出する頂部50が、奥行方向Yで仮想直線Sと略一致する位置に配置される。また、リブ部5は、図4(a)に示すように、奥行方向Yで仮想直線Sよりも外側方向βに頂部50が配置されてもよい。さらに、リブ部5は、図4(b)に示すように、傾斜部4から屈曲させた底部51よりも外側方向βに向けて突出するものの、奥行方向Yで仮想直線Sよりも内側方向αに頂部50が配置されてもよい。
The
リブ部5は、主に、頂部50を頂点とする略三角形状に形成される。また、リブ部5は、図5(a)に示すように、底部51から頂部50まで略直線状とするとともに頂部50を略直線状とした略矩形状に形成されてもよく、図5(b)に示すように、底部51から頂部50まで略円弧状等に湾曲させた略湾曲形状に形成されてもよい。
The
中間板要素2及び一対の側部板要素3は、例えば、図6に示すように、中間板要素2をウェブ7aとするとともに側部板要素3をフランジ7bとする溝形鋼71が用いられる。このとき、中間板要素2及び一対の側部板要素3は、一対の側部板要素3が互いに略平行に形成されるとともに、中間板要素2の両側部20から連続して傾斜部4が内側方向αに傾斜することで、中間板要素2と側部板要素3とがなす屈曲角度θが90°未満となる。
For example, as shown in FIG. 6, the
なお、中間板要素2及び一対の側部板要素3は、一対の側部板要素3が互いに幅方向Xで離間又は接近するように形成される場合であっても、中間板要素2と側部板要素3とがなす屈曲角度θを90°未満とすることができる。そして、中間板要素2の両側部20では、鋼板等の折曲加工等により側部板要素3が屈曲して形成されるため、中間板要素2と側部板要素3との境い目となる屈曲部分が多少湾曲した状態で形成されてもよい。
Even if the
本発明を適用した形鋼7は、図6〜図8に示すように、幅方向Xに連続する中間板要素2と、中間板要素2の幅方向Xの両側部20から屈曲して延びる一対の側部板要素3とを備える。そして、本発明を適用した形鋼7は、所定の断面形状で形成された溝形鋼71、ハット形鋼72又はZ形鋼73に、本発明を適用した座屈補剛構造1が設けられる。
As shown in FIGS. 6 to 8, the
本発明を適用した形鋼7は、主に、図6に示すように、溝形鋼71に本発明を適用した座屈補剛構造1が設けられる。このとき、本発明を適用した形鋼7は、中間板要素2及び一対の側部板要素3として、中間板要素2をウェブ7aとするとともに一対の側部板要素3の各々をフランジ7bとする溝形鋼71が用いられる。
The
また、本発明を適用した形鋼7は、必要に応じて、図7に示すように、幅方向Xに連続するフランジ7b、フランジ7bから延びる一対のウェブ7a、及び、一対のウェブ7aから延びる一対のアーム部7dを有するハット形鋼72に座屈補剛構造1が設けられる。このとき、本発明を適用した形鋼7は、中間板要素2をフランジ7bとするとともに各々の側部板要素3を各々のウェブ7aとするハット形鋼72が用いられるものとなる。
Moreover, as shown in FIG. 7, the
また、本発明を適用した形鋼7は、必要に応じて、図8に示すように、幅方向Xに連続する一対のフランジ7b、一対のフランジ7bから延びるウェブ7a、及び、一対のフランジ7bから延びる一対のリップ7cを有するZ形鋼73に座屈補剛構造1が設けられる。このとき、本発明を適用した形鋼7は、一対の側部板要素3のうち一方がリップ7cとなるとともに他方がウェブ7aとなり、中間板要素2をフランジ7bとするとともに側部板要素3をウェブ7a又はリップ7cとするZ形鋼73が用いられるものとなる。
In addition, as shown in FIG. 8, the
本発明を適用した座屈補剛構造1は、中間板要素2の両側部20から内側方向αに傾斜する傾斜部4が形成されるとともに、外側方向βに向けて突出するリブ部5が形成されることで、形鋼7等における板要素の局部座屈強度を向上させるものとなる。ここで、局部座屈強度を向上させる効果を検証するために、図9に示すように、本発明を適用した座屈補剛構造1となる本発明例と、比較例1〜4とを比較して数値解析を実施した。
In the buckling
この数値解析では、本発明例及び比較例1〜4の何れにおいても、材軸方向Zの圧縮力を中間板要素2の全断面に均等に負荷して、中間板要素2の板厚t及び両側部20までの幅方向Xの幅寸法bを一定として、中間板要素2の両側部20が支持されるモデルとした。図9(a)は、中間板要素2が内側方向αに傾斜せずリブ部5も形成されない比較例1のモデルを示す。また、図9(b)は、中間板要素2が内側方向αに傾斜せず内側方向αに向けて突出するリブ部5が形成された比較例2のモデルを示す。また、図9(c)は、中間板要素2が内側方向αに傾斜するもののリブ部5が形成されない比較例3のモデルを示す。さらに、図9(d)は、中間板要素2が内側方向αに傾斜するものの内側方向αに向けて突出するリブ部5が形成された比較例4のモデルを示す。そして、図9(e)は、中間板要素2が内側方向αに傾斜して外側方向βに向けて突出するリブ部5が形成された本発明例のモデルを示す。
In this numerical analysis, in any of the present invention example and Comparative Examples 1 to 4, the compression force in the material axis direction Z is evenly applied to the entire cross section of the
この数値解析の結果によると、破線で示すように、比較例1では、中間板要素2の全体が湾曲して幅方向Xの中央が奥行方向Yに移動する。また、比較例2、4では、幅方向Xの中央で中間板要素2が奥行方向Yに移動する。また、比較例3では、幅方向Xの中央で中間板要素2が回転する。これに対して、本発明例では、幅方向Xの中央で中間板要素2が奥行方向Yに移動せず、幅方向Xの中央で中間板要素2が回転もしないため、板要素に圧縮力が負荷された場合であっても、中間板要素2が座屈に対して高い抵抗を示すことがわかる。
According to the result of this numerical analysis, as shown by a broken line, in the comparative example 1, the entire
また、この数値解析の結果は、図10に示すように、本発明例及び比較例1〜4の各々のモデルについて、単位断面積あたりの弾性局部座屈強度が示される。このとき、比較例1〜4では、幅方向Xの中央で中間板要素2が移動又は回転する座屈モードが生じるため、弾性局部座屈強度が小さくなる。これに対して、本発明例では、幅方向Xの中央で中間板要素2が移動も回転もしないため、弾性局部座屈強度が大きくなることから、本発明を適用した座屈補剛構造1での局部座屈強度を向上させる効果が検証された。
Moreover, as shown in FIG. 10, the result of this numerical analysis shows the elastic local buckling strength per unit cross-sectional area for each model of the present invention example and Comparative Examples 1 to 4. At this time, in Comparative Examples 1 to 4, since a buckling mode in which the
このように、本発明を適用した座屈補剛構造1は、中間板要素2の両側部20から内側方向αに傾斜する傾斜部4が形成されるとともに、外側方向βに向けて突出するリブ部5が形成されることで、形鋼7等の板要素の局部座屈強度を向上させることが可能となる。また、本発明を適用した座屈補剛構造1は、単位断面積あたりの弾性局部座屈強度が向上し、単位延長あたりの弾性局部座屈強度が向上するため、傾斜部4及びリブ部5を幅方向Xに展開させた展開幅を抑制しながら、局部座屈強度を向上させることが可能となる。
As described above, the buckling
本発明を適用した座屈補剛構造1は、図6に示すように、中間板要素2の傾斜部4からリブ部5が最も突出する頂部50まで、リブ部5の底部51から頂部50までを奥行方向Yで所定の突出高hとする。また、本発明を適用した座屈補剛構造1は、中間板要素2の両側部20までを幅方向Xで所定の幅寸法bとして、中間板要素2を所定の板厚tとする。そして、局部座屈強度が確実に向上する範囲を検証するために、リブ部5の突出高hと中間板要素2の両側部20までの幅寸法bとの望ましい関係を検討した。
As shown in FIG. 6, the buckling
ここでは、リブ部5の頂部50を仮想直線Sと一致させて、幅寸法b/板厚tを一定(b/t=83)とした条件で、図9(b)に示す比較例2のモデルと、図9(e)に示す本発明例のモデルとを比較して、図9と同様の数値解析を実施した。この数値解析の結果によると、図11に示すように、突出高h/幅寸法bを横軸として、比較例2のモデルに対する本発明例のモデルでの局部座屈強度を縦軸とすると、0<突出高h/幅寸法b≦0.12の範囲で、局部座屈強度が確実に向上することがわかる。
Here, the
また、幅寸法b/板厚tを変化させた数値解析の結果によると、図12(a)に示すように、幅寸法b/板厚tを増減させることで、比較例2のモデルと本発明例のモデルとで局部座屈強度が一致する点(縦軸=1となる丸囲い部分)が横軸方向に移動する。そして、縦軸=1となる丸囲い部分は、幅寸法b/板厚tが小さくなるにしたがって、突出高h/幅寸法bが大きくなるように横軸方向に移動する。このとき、図12(a)の縦軸=1となる丸囲い部分は、図12(b)の実線に示すように、幅寸法b/板厚tを横軸として、突出高h/幅寸法bを縦軸とすると、h/b=5.99×(b/t)^(−0.876)となる曲線上にプロットされる。そして、比較例2に対して本発明例の局部座屈強度が高くなる範囲は、図12(b)の実線以下の領域となる。 Further, according to the result of numerical analysis in which the width dimension b / plate thickness t is changed, as shown in FIG. 12A, by increasing / decreasing the width dimension b / plate thickness t, the model of the comparative example 2 and this The point where the local buckling strength matches with the model of the invention example (the circled portion where the vertical axis = 1) moves in the horizontal axis direction. The circled portion where the vertical axis = 1 is moved in the horizontal axis direction so that the protrusion height h / width dimension b increases as the width dimension b / plate thickness t decreases. At this time, as shown by the solid line in FIG. 12 (b), the rounded portion where the vertical axis = 1 in FIG. 12 (a) has a protruding height h / width dimension with the width dimension b / plate thickness t as the horizontal axis. If b is the vertical axis, it is plotted on a curve of h / b = 5.99 × (b / t) ^ (− 0.876). The range in which the local buckling strength of the example of the present invention is higher than that of Comparative Example 2 is a region below the solid line in FIG.
さらに、JIS G 3350によると、中間板要素2と側部板要素3とがなす角度の許容誤差が±1.5°以下となるため、(b/2)×(1.5°/180°×π)≦hの関係を満足することが必要となって、突出高h/幅寸法bの下限値が0.0131となる。以上より、本発明を適用した座屈補剛構造1は、その中間板要素2において、リブ部5の突出高hと、中間板要素2の両側部20までの幅寸法bとが、下記(1)式により規定される関係を満足することで、局部座屈強度を確実に向上させることが可能となる。
Further, according to JIS G 3350, since the tolerance of the angle formed by the
次に、図13(a)に示すように、幅方向Xでリブ部5を所定の幅寸法bribとして、brib/bを変化させて図9と同様の数値解析を実施した。この数値解析の結果によると、図13(b)に示すように、リブ部5の幅寸法bribの大きさにかかわらず、比較例2に対して本発明例の局部座屈強度が高くなる範囲はほとんど変化しないことがわかる。
Next, as shown in FIG. 13A, the same numerical analysis as in FIG. 9 was performed by changing rib b / b with the
次に、図14(a)に示すように、リブ部5の頂部50が仮想直線Sと一致する場合のリブ部5の突出高hを基準として、リブ部5の突出高h2を変化させて図9と同様の数値解析を実施した。そして、図14(b)に示すように、(h−h2)/hを横軸として、突出高hに対する突出高h2での局部座屈強度を縦軸とすると、(h−h2)/h≒0となるときに、局部座屈強度が最大となることがわかる。このため、本発明を適用した座屈補剛構造1は、リブ部5が最も突出する頂部50が仮想直線Sと略一致する位置(h2≒h)に配置されることで、局部座屈強度を効率的に向上させることが可能となる。
Next, as shown in FIG. 14A, the protrusion height h2 of the
最後に、リブ部5が略三角形状に形成される場合と、図5(a)に示すように、リブ部5が略矩形状に形成される場合と、図5(b)に示すように、リブ部5が略円弧状に形成される場合とで、各々の局部座屈強度を向上させる効果を検討した。このとき、図15に示すように、比較例2のモデルに対する本発明例のモデルでの局部座屈強度を縦軸として示すと、リブ部5を略三角形状、略矩形状又は略円弧状の何れとした場合でも、縦軸の値が1を上回るため、局部座屈強度が十分に向上することがわかる。
Finally, when the
そして、本発明を適用した形鋼7は、図6〜図8に示すように、本発明を適用した座屈補剛構造1が設けられることで、所定の断面形状となる溝形鋼71、ハット形鋼72又はZ形鋼73の何れにおいても、中間板要素2の展開幅を抑制するとともに、局部座屈強度を向上させることが可能となる。
And, as shown in FIGS. 6 to 8, the
なお、スチールハウス等の薄板軽量形鋼造建築物では、柱、梁又は根太その他のたて枠及びよこ枠の何れにおいても、主として、厚さ0.8mm以上、2.3mm未満の一枚の薄鋼板を、その強度を増強すべくロールフォーミングやプレスブレーキ等により曲げ加工して形成された溝形鋼71等が使用されてもよい。
In addition, in a thin and light-weight steel structure such as a steel house, in any of a pillar, a beam, a joist or other vertical frame and a horizontal frame, a sheet of a thickness of 0.8 mm or more and less than 2.3 mm is mainly used. For example,
以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。 As mentioned above, although the example of embodiment of this invention was demonstrated in detail, all the embodiment mentioned above showed only the example of actualization in implementing this invention, and these are the technical aspects of this invention. The range should not be interpreted in a limited way.
1 :座屈補剛構造
2 :中間板要素
20 :両側部
21 :中間部
3 :側部板要素
4 :傾斜部
5 :リブ部
50 :頂部
51 :底部
7 :形鋼
7a :ウェブ
7b :フランジ
7c :リップ
7d :アーム部
71 :溝形鋼
72 :ハット形鋼
73 :Z形鋼
S :仮想直線
α :内側方向
β :外側方向
X :幅方向
Y :奥行方向
Z :材軸方向
1: Buckling stiffening structure 2: Intermediate plate element 20: Both sides 21: Intermediate portion 3: Side plate element 4: Inclined portion 5: Rib portion 50: Top portion 51: Bottom portion 7:
Claims (5)
断面形状で幅方向に連続する中間板要素と、前記中間板要素の幅方向の両側部から屈曲して延びる一対の側部板要素とを備え、
一対の前記側部板要素は、前記中間板要素の幅方向の両側部から互いに略同一の方向に延びて形成されて、前記中間板要素の幅方向の両側部を結んだ仮想直線よりも一対の前記側部板要素が延びる方向が内側方向となって、
前記中間板要素は、幅方向の両側部から連続して前記内側方向に傾斜する傾斜部が形成されるとともに、前記傾斜部から前記内側方向の反対側となる外側方向に向けて突出するリブ部が幅方向の中間部に形成されること
を特徴とする座屈補剛構造。 A buckling stiffening structure provided in a plate element formed with a predetermined cross-sectional shape,
An intermediate plate element that is continuous in the width direction in cross-sectional shape, and a pair of side plate elements that bend and extend from both sides in the width direction of the intermediate plate element,
The pair of side plate elements are formed to extend from both sides in the width direction of the intermediate plate element in substantially the same direction, and are paired with an imaginary straight line connecting both sides in the width direction of the intermediate plate element. The direction in which the side plate element extends is the inner direction,
The intermediate plate element is formed with an inclined portion that inclines inward in the inner direction continuously from both sides in the width direction, and a rib portion that protrudes from the inclined portion toward the outer side opposite to the inner direction. A buckling stiffening structure characterized in that is formed in the middle in the width direction.
を特徴とする請求項1記載の座屈補剛構造。 The intermediate plate element and the pair of side plate elements are made of grooved steel having the intermediate plate element as a web and the side plate element as a flange, and both side portions in the width direction of the intermediate plate element. The buckling stiffening structure according to claim 1, wherein a bending angle θ formed by the intermediate plate element and the side plate element is less than 90 °.
を特徴とする請求項1又は2記載の座屈補剛構造。
を特徴とする請求項1〜3の何れか1項記載の座屈補剛構造。 The seat according to any one of claims 1 to 3, wherein the intermediate plate element is arranged at a position where a top portion where the rib portion protrudes most from the inclined portion substantially coincides with the virtual straight line. Bending stiffening structure.
断面形状で幅方向に連続する中間板要素と、前記中間板要素の幅方向の両側部から屈曲して延びる一対の側部板要素とを備え、
前記中間板要素及び一対の前記側部板要素は、前記中間板要素をウェブとするとともに前記側部板要素をフランジとする溝形鋼、前記中間板要素をフランジとするとともに前記側部板要素をウェブとするハット形鋼、又は、前記中間板要素をフランジとするとともに前記側部板要素をウェブ若しくはリップとするZ形鋼が用いられて、
一対の前記側部板要素は、前記中間板要素の幅方向の両側部から互いに略同一の方向に延びて形成されて、前記中間板要素の幅方向の両側部を結んだ仮想直線よりも一対の前記側部板要素が延びる方向が内側方向となって、
前記中間板要素は、幅方向の両側部から連続して前記内側方向に傾斜する傾斜部が形成されるとともに、前記傾斜部から前記内側方向の反対側となる外側方向に向けて突出するリブ部が幅方向の中間部に形成されること
を特徴とする形鋼。 A steel plate provided with a buckling stiffening structure for a plate element formed with a predetermined cross-sectional shape,
An intermediate plate element that is continuous in the width direction in cross-sectional shape, and a pair of side plate elements that bend and extend from both sides in the width direction of the intermediate plate element,
The intermediate plate element and the pair of side plate elements include a grooved steel having the intermediate plate element as a web and the side plate element as a flange, and the intermediate plate element as a flange and the side plate element. Or a Z-shape steel having a flange as the intermediate plate element and a web or lip as the side plate element,
The pair of side plate elements are formed to extend from both sides in the width direction of the intermediate plate element in substantially the same direction, and are paired with an imaginary straight line connecting both sides in the width direction of the intermediate plate element. The direction in which the side plate element extends is the inner direction,
The intermediate plate element is formed with an inclined portion that inclines inward in the inner direction continuously from both sides in the width direction, and a rib portion that protrudes from the inclined portion toward the outer side opposite to the inner direction. Is formed at the middle in the width direction.
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