JP7507026B2 - 鉄骨有孔梁の補強構造 - Google Patents
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Description
先ず、第一実施形態について説明する。
図1には、本実施形態に係る鉄骨有孔梁の補強構造が適用された鉄骨梁10が示されている。なお、各図に適宜示される矢印Xは、鉄骨梁10の材軸方向(長手方向)を示し、矢印Yは、鉄骨梁10の幅方向を示し、矢印Zは、鉄骨梁10の上下方向(梁成方向)を示している。
貫通孔20の上側には、上補強プレート30Uが設けられている。この上補強プレート30Uは、貫通孔20の上側で、ウェブ12及び上フランジ14に接合されている。一方、貫通孔20の下側には、下補強プレート30Lが設けられている。下補強プレート30Lは、貫通孔20の下側で、ウェブ12及び下フランジ16に接合されている。
図2に示されるように、貫通孔20の左右両側には、すなわち貫通孔20に対する鉄骨梁10の材軸方向の両側(外側)には、一対の縦スチフナ50が設けられている。一対の縦スチフナ50は、例えば、フラットバー(平鋼板)によって形成されており、厚み方向を鉄骨梁10の材軸方向として配置されている。また、一対の縦スチフナ50は、上下方向(鉄骨梁10の梁成方向)に沿って配置されている。
次に、第一実施形態の作用について説明する。
次に、第一実施形態の変形例について説明する。
次に、第一実施形態に係る鉄骨有孔梁の補強構造の応力解析について説明する。
本解析では、実施例に係る鉄骨梁10の解析モデルMを応力解析した。実施例に係る解析モデルMには、図5に示されるように、上記第一実施形態に係る鉄骨有孔梁の補強構造が適用されている。なお、実施例に係る解析モデルMにおいて、上記第一実施形態に係る鉄骨梁10の構成要素と対応する要素には同符号を付している。
実施例に係る解析モデルMについて、鉄骨梁10の貫通孔20側の一端を固定として鉄骨梁10の他端に上向きの荷重Pを付加した場合に鉄骨梁10に作用する応力を有限要素法により解析し、解析モデルMの変形角(部材角)とせん断力との関係を求めた。これと同様の方法により、比較例1,2に係る解析モデルについても、解析モデルの変形角とせん断力との関係を求めた。
図6には、実施例に係る解析モデルM、及び比較例1,2に係る解析モデルの解析結果示されている。図6から分かるように、実施例に係る解析モデルMは、貫通孔が形成された比較例1に係る解析モデルよりも耐力が大きくなった。さらに、実施例に係る解析モデルMは、貫通孔が形成されていない比較例1に係る解析モデルよりも耐力が大きくなった。このことから、上記第一実施形態に係る鉄骨有孔梁の補強構造の有効性が確認された。
次に、変形例に係る鉄骨有孔梁の補強構造の応力解析について説明する。
本解析では、変形例に係る鉄骨梁10の解析モデルを応力解析した。なお、変形例に係る解析モデルは、図4に示される鉄骨梁10、上補強プレート60U、下補強プレート60L、及び一対の縦スチフナ50をモデル化したものである。
前述した第一実施形態に係る応力解析と同様の方法により、変形例、実施例、及び変形例3に係る解析モデルについて、解析モデルの変形角とせん断力との関係を求めた。
図7には、変形例、実施例、及び比較例3に係る解析モデルの解析結果示されている。図7から分かるように、変形例に係る解析モデルは、貫通孔が形成された比較例3に係る解析モデルよりも耐力が大きくなった。さらに、変形例に係る解析モデルは、実施例に係る解析モデルよりも耐力が若干大きくなった。このことから、上記変形例に係る鉄骨有孔梁の補強構造の有効性が確認された。
次に、第二実施形態について説明する。なお、第二実施形態において、第一実施形態と同じ構成の部材等には、同符号を付して説明を適宜省略する。
次に、第二実施形態の作用について説明する。
次に、第二実施形態に係る鉄骨有孔梁の補強構造の応力解析について説明する。
本解析では、第二実施形態に係る鉄骨梁10の解析モデルを応力解析した。なお、第二実施形態に係る解析モデルは、図8に示される鉄骨梁10、上補強プレート60U、下補強プレート60L、一対の縦スチフナ50、及び一対の屈曲プレート70をモデル化したものである。
第一実施形態及び第二実施形態に係る解析モデルについて、鉄骨梁10の貫通孔20側の一端を固定として鉄骨梁10の他端に上向きの荷重Pを付加した場合に鉄骨梁10に作用する応力を有限要素法により解析し、解析モデルのせん断耐力と曲げ耐力との関係を求めた(図10参照)。
図10には、第一実施形態及び第二実施形態に係る解析モデルの解析結果が示されている。図10から分かるように、一対の屈曲プレート70が設けられた第二実施形態に係る解析モデルは、一対の屈曲プレート70がない第一実施形態に係る解析モデルよりもせん断耐力が大きくなった。このことから、一対の屈曲プレート70の有効性が確認された。
次に、第二実施形態の変形例について説明する。
次に、上記第一実施形態及び上記第二実施形態の変形例について説明する。なお、以下では、上記第一実施形態を例に各種の変形例について説明するが、これらの変形例は、上記第二実施形態にも適宜適用可能である。
12 ウェブ
14 上フランジ
16 下フランジ
20 貫通孔
20B 縦辺(貫通孔の辺)
20C 角部
30L 下補強プレート
30U 上補強プレート
40A 開口
50 縦スチフナ
60L 下補強プレート
60U 上補強プレート
70 屈曲プレート
70A 横壁部(屈曲部)
70B 縦壁部(屈曲部)
80 屈曲プレート
80A 横壁部(屈曲部)
80B 縦壁部(屈曲部)
Claims (4)
- 矩形状の貫通孔が形成されたウェブと、前記ウェブの上側の上フランジと、前記ウェブの下側の下フランジと、を有する鉄骨梁と、
前記貫通孔の上側で、前記ウェブと前記上フランジとに接合された上補強プレートと、
前記貫通孔の下側で、前記ウェブと前記下フランジとに接合された下補強プレートと、
前記貫通孔の左右両側で、矩形状の前記貫通孔の辺に沿って上下方向に延びている一対の縦スチフナと、
を備え、
前記上補強プレート、前記下補強プレート、及び一対の前記縦スチフナは、前記ウェブの同じ面に設けられる、
鉄骨有孔梁の補強構造。 - 前記縦スチフナは、前記ウェブ、前記上フランジ、前記下フランジ、前記上補強プレート、及び前記下補強プレートに接合されている、
請求項1に記載の鉄骨有孔梁の補強構造。 - 前記貫通孔内に配置されるとともに前記貫通孔の角部に沿って屈曲され、前記角部に接合される屈曲部を有する屈曲プレートを備える、
請求項1又は請求項2に記載の鉄骨有孔梁の補強構造。 - 前記ウェブ、前記上フランジ、及び前記上補強プレートによって形成されている開口、及び前記ウェブ、前記下フランジ、及び前記下補強プレートによって形成されている他の開口は、前記縦スチフナによって塞がれている、
請求項1~請求項3の何れか1項に記載の鉄骨有孔梁の補強構造。
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JP2020020097A (ja) | 2018-07-30 | 2020-02-06 | 株式会社竹中工務店 | 鉄骨梁の開口部補強構造 |
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