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技術 圧延H形鋼及び合成梁

出願人 日本製鉄株式会社
発明者 桑田涼平北岡聡木村慧一戸康生寺沢太沖
出願日 2019年3月19日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2019-051747
公開日 2020年9月24日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-153125
状態 未査定
技術分野 金属圧延一般 建築用棒状部材 床構造
主要キーワード 設計規準 内法高さ 弾性剛性 有効断面 部材角 許容応力度設計法 許容モーメント FEM解析モデル
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年9月24日)のものです。
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図面 (8)

課題

曲げ剛性曲げ耐力といった性能を確保しつつ、重量を低減できる圧延H形鋼を提供する。

解決手段

幅が同じで厚さが異なる上フランジ12及び下フランジと、ウェブとを有する一軸対称断面の圧延H形鋼10であって、外法高さをH、上フランジ及び下フランジの幅をB、ウェブの厚さをt1、上フランジの厚さをt21、下フランジの厚さをt22、内法高さをd(=H-t21-t22)、鋼材設計基準強度をF、鋼材のヤング係数をEとした場合に、以下の1)〜5)に示す断面形状寸法及び強度を満たし、かつ引張強さが400〜670N/mm2とする。1)2.4×(E/F)1/2<d/t1≦4.1×(E/F)1/2、2)t1≦t21<t22、3)t22/t21<2.2、4)(0.48B/d)×(E/F)1/2<B/(2×t22)<(2B/d)×(E/F)1/2、5)235≦F≦440

概要

背景

フランジ、下フランジ、及び、ウェブを有する圧延H形鋼としては、上フランジ及び下フランジの厚さが同じである二軸対称断面のものがある。このような二軸対称断面の圧延H形鋼としては、例えば、特許文献1、2の圧延H形鋼がある。

すなわち、特許文献1の圧延H形鋼は、圧延H形鋼の外法高さをH、上フランジ及び下フランジの幅をB、ウェブの厚さをt1、上フランジ及び下フランジの厚さをt2、圧延H形鋼の内法高さをd(=H−2×t2)、鋼材設計基準強度をF(N/mm2)とした場合に、以下の1)〜3)に示す断面形状寸法及び強度を満たし、かつ引張強さが400〜670N/mm2であることを特徴とする。
1) 6.0≦B/(2×t2)≦11.1
2) 75.2≦d/t1≦1.35×1100/F1/2
3) 235≦F≦385

また、特許文献2の圧延H形鋼は、圧延H形鋼の外法高さをH、上フランジ及び下フランジの幅をB、ウェブの厚さをt1、上フランジ及び下フランジの厚さをt2、圧延H形鋼の内法高さをd(=H−2×t2)、鋼材の設計基準強度をF(N/mm2)とした場合に、以下の1)〜4)に示す断面形状寸法及び強度を満たし、かつ引張強さが400〜740N/mm2であることを特徴とする。
1) 11.2≦B/(2×t2)≦240/F1/2
2) 1100/F1/2<d/t1≦1.4×1100/F1/2
3) 235≦F≦440
4) B/H<0.76

また、上フランジ、下フランジ、及び、ウェブを有する圧延H形鋼としては、特許文献3〜5の圧延H形鋼のように、上フランジ及び下フランジの幅が同じで厚さが異なる一軸対称断面のものもある。

概要

曲げ剛性曲げ耐力といった性能を確保しつつ、重量を低減できる圧延H形鋼を提供する。幅が同じで厚さが異なる上フランジ12及び下フランジと、ウェブとを有する一軸対称断面の圧延H形鋼10であって、外法高さをH、上フランジ及び下フランジの幅をB、ウェブの厚さをt1、上フランジの厚さをt21、下フランジの厚さをt22、内法高さをd(=H-t21-t22)、鋼材の設計基準強度をF、鋼材のヤング係数をEとした場合に、以下の1)〜5)に示す断面形状寸法及び強度を満たし、かつ引張強さが400〜670N/mm2とする。1)2.4×(E/F)1/2<d/t1≦4.1×(E/F)1/2、2)t1≦t21<t22、3)t22/t21<2.2、4)(0.48B/d)×(E/F)1/2<B/(2×t22)<(2B/d)×(E/F)1/2、5)235≦F≦440

目的

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、一例として、従来の圧延H形鋼に対して、曲げ剛性や曲げ耐力といった性能を確保しつつ、重量を低減できる圧延H形鋼及び合成梁、又は、従来の圧延H形鋼と同等以下の断面積で曲げ剛性や曲げ耐力といった性能を向上させることができる圧延H形鋼及び合成梁を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

幅が同じで厚さが異なる上フランジ及び下フランジと、ウェブとを有する一軸対称断面の圧延H形鋼であって、前記圧延H形鋼の外法高さをH、前記上フランジ及び前記下フランジの幅をB、前記ウェブの厚さをt1、前記上フランジの厚さをt21、前記下フランジの厚さをt22、前記圧延H形鋼の内法高さをd(=H-t21-t22)、鋼材設計基準強度をF(N/mm2)、鋼材のヤング係数をE(N/mm2)とした場合に、以下の1)〜5)に示す断面形状寸法及び強度を満たし、かつ引張強さが400〜670N/mm2であることを特徴とする圧延H形鋼。1)2.4×(E/F)1/2<d/t1≦4.1×(E/F)1/22)t1≦t21<t223)t22/t21<2.24)(0.48B/d)×(E/F)1/2<B/(2×t22)<(2B/d)×(E/F)1/25)235≦F≦440

請求項2

材長方向の端部が支持された小梁又は孫梁である請求項1に記載の圧延H形鋼と、前記上フランジに設置された接続部材を介して前記圧延H形鋼と一体化されたコンクリートスラブ又はデッキ合成スラブである床スラブと、を備え、前記上フランジは、全長に亘って前記床スラブと一体化されることにより、水平移動拘束されていることを特徴とする合成梁

技術分野

0001

本発明は、圧延H形鋼及び合成梁に関する。

背景技術

0002

フランジ、下フランジ、及び、ウェブを有する圧延H形鋼としては、上フランジ及び下フランジの厚さが同じである二軸対称断面のものがある。このような二軸対称断面の圧延H形鋼としては、例えば、特許文献1、2の圧延H形鋼がある。

0003

すなわち、特許文献1の圧延H形鋼は、圧延H形鋼の外法高さをH、上フランジ及び下フランジの幅をB、ウェブの厚さをt1、上フランジ及び下フランジの厚さをt2、圧延H形鋼の内法高さをd(=H−2×t2)、鋼材設計基準強度をF(N/mm2)とした場合に、以下の1)〜3)に示す断面形状寸法及び強度を満たし、かつ引張強さが400〜670N/mm2であることを特徴とする。
1) 6.0≦B/(2×t2)≦11.1
2) 75.2≦d/t1≦1.35×1100/F1/2
3) 235≦F≦385

0004

また、特許文献2の圧延H形鋼は、圧延H形鋼の外法高さをH、上フランジ及び下フランジの幅をB、ウェブの厚さをt1、上フランジ及び下フランジの厚さをt2、圧延H形鋼の内法高さをd(=H−2×t2)、鋼材の設計基準強度をF(N/mm2)とした場合に、以下の1)〜4)に示す断面形状寸法及び強度を満たし、かつ引張強さが400〜740N/mm2であることを特徴とする。
1) 11.2≦B/(2×t2)≦240/F1/2
2) 1100/F1/2<d/t1≦1.4×1100/F1/2
3) 235≦F≦440
4) B/H<0.76

0005

また、上フランジ、下フランジ、及び、ウェブを有する圧延H形鋼としては、特許文献3〜5の圧延H形鋼のように、上フランジ及び下フランジの幅が同じで厚さが異なる一軸対称断面のものもある。

先行技術

0006

特許第6003526号公報
特許第6003527号公報
実開昭61−71603号公報
特開平5−177201号公報
特開平11−104703号公報

発明が解決しようとする課題

0007

一般に、構造物小梁又は孫梁に使用される圧延H形鋼は、シアコネクタ等の接続部材によりコンクリートスラブ又はデッキ合成スラブである床スラブ一体化される。この床スラブと一体化された圧延H形鋼は、上フランジの水平移動拘束された状態にある。

0008

従来の圧延H形鋼は、上フランジの水平移動が拘束されたことによる合成梁としての性能向上効果が十分に考慮されておらず、過剰な性能により重量の増加に繋がっている。

0009

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、一例として、従来の圧延H形鋼に対して、曲げ剛性曲げ耐力といった性能を確保しつつ、重量を低減できる圧延H形鋼及び合成梁、又は、従来の圧延H形鋼と同等以下の断面積で曲げ剛性や曲げ耐力といった性能を向上させることができる圧延H形鋼及び合成梁を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0010

本発明の第一態様に係る圧延H形鋼は、幅が同じで厚さが異なる上フランジ及び下フランジと、ウェブとを有する一軸対称断面の圧延H形鋼であって、前記圧延H形鋼の外法高さをH、前記上フランジ及び前記下フランジの幅をB、前記ウェブの厚さをt1、前記上フランジの厚さをt21、前記下フランジの厚さをt22、前記圧延H形鋼の内法高さをd(=H-t21-t22)、鋼材の設計基準強度をF(N/mm2)、鋼材のヤング係数をE(N/mm2)とした場合に、以下の1)〜5)に示す断面形状寸法及び強度を満たし、かつ引張強さが400〜670N/mm2であることを特徴とする。
1) 2.4×(E/F)1/2<d/t1≦4.1×(E/F)1/2
2) t1≦t21<t22
3) t22/t21<2.2
4) (0.48B/d)×(E/F)1/2<B/(2×t22)<(2B/d)×(E/F)1/2
5) 235≦F≦440

0011

本発明の第二態様に係る合成梁は、材長方向の端部が支持された小梁又は孫梁である本発明の第一態様に係る圧延H形鋼と、前記上フランジに設置された接続部材を介して前記圧延H形鋼と一体化されたコンクリートスラブ又はデッキ合成スラブである床スラブと、を備え、前記上フランジは、全長に亘って前記床スラブと一体化されることにより、水平移動が拘束されていることを特徴とする。

発明の効果

0012

本発明によれば、一例として、従来の圧延H形鋼に対して、曲げ剛性や曲げ耐力といった性能を確保しつつ、重量を低減できる圧延H形鋼及び合成梁、又は、従来の圧延H形鋼と同等以下の断面積で曲げ剛性や曲げ耐力といった性能を向上させることができる圧延H形鋼及び合成梁を提供することができる。

図面の簡単な説明

0013

本発明の一実施形態に係る合成梁が適用された床構造の斜視図である。
本発明の一実施形態に係る合成梁の縦断面図である。
図2の圧延H形鋼の縦断面図である。
小梁のFEM解析モデルの一例を示す斜視図である。
図4のFEM解析モデルを用いたFEM解析結果を示すグラフである。
図5のグラフにおける横軸部材角φを説明する図である。
圧延H形鋼について、(下フランジの厚さ÷上フランジの厚さ)と、(断面二次モーメント比×等価断面二次モーメント比)との関係の一例を示すグラフである。

実施例

0014

(床構造の構成)
図1は、本発明の一実施形態に係る合成梁が適用された床構造40の斜視図である。
図1に示されるように、床構造40は、大梁41と、小梁42と、床スラブ30とを備える。大梁41及び小梁42は、水平方向の互いに直交する方向に延びている。小梁42は、シアプレート43を介して大梁41に接合されている。床スラブ30は、水平方向に延在しており、大梁41及び小梁42によって下側から支持されている。小梁42には、図示しない孫梁が接合される場合がある。

0015

(合成梁の構成)
図2は、本発明の一実施形態に係る合成梁1の縦断面図である。
図2に示されるように、合成梁1は、材長方向の端部が支持された圧延H形鋼10と、この圧延H形鋼10の上フランジ12に設置されたシアコネクタ等の接続部材20を介して圧延H形鋼10と一体化されたコンクリートスラブ又はデッキ合成スラブである床スラブ30とを備える。圧延H形鋼10は、例えば、図1の小梁42又は孫梁に相当する。上フランジ12は、全長(略全長)に亘って床スラブ30と一体化されることにより、水平移動が拘束されている。また、圧延H形鋼10は、床スラブ30の荷重を受けることにより、おおよそ全断面(略全断面)が引張となる。

0016

(圧延H形鋼の構成)
図3は、図2の圧延H形鋼10の縦断面図である。
圧延H形鋼10は、幅が同じで厚さが異なる上フランジ12及び下フランジ14と、ウェブ16とを有している。この圧延H形鋼10は、鉛直方向軸線に対して線対称な断面である一軸対称断面を有する。図3において、Hは圧延H形鋼10の外法高さ、Bは上フランジ12及び下フランジ14の幅、t1はウェブ16の厚さ、t21は上フランジ12の厚さ、t22は下フランジ14の厚さ、dは圧延H形鋼10の内法高さ(=H-t21-t22)、rは上フランジ12及び下フランジ14とウェブ16との接続部に形成されたフィレット18の半径をそれぞれ示している。

0017

発明者らは、従来の圧延H形鋼である特許文献1、2の圧延H形鋼が過剰な性能となっている点に着目し、鋭意検討を行った。そして、床スラブによって上フランジの水平移動が拘束されている点や、床スラブの荷重を受けることにより、圧延H形鋼のおおよそ全断面(略全断面)が引張となる点を考慮し、従来の圧延H形鋼に対して、曲げ剛性や曲げ耐力といった性能を確保しつつ、重量を低減できる圧延H形鋼、又は、従来の圧延H形鋼と同等以下の断面積で曲げ剛性や曲げ耐力といった性能を向上させることができる圧延H形鋼を得るに至った。以下、本発明の圧延H形鋼を具体的に説明する。

0018

本発明の圧延H形鋼は、圧延H形鋼の外法高さをH、上フランジ及び下フランジの幅をB、ウェブの厚さをt1、上フランジの厚さをt21、下フランジの厚さをt22、圧延H形鋼の内法高さをd(=H-t21-t22)、鋼材の設計基準強度をF(N/mm2)、鋼材のヤング係数をE(N/mm2)とした場合に、以下の1)〜5)に示す断面形状寸法及び強度を満たし、かつ引張強さが400〜670N/mm2であることを特徴とする。
1) 2.4×(E/F)1/2<d/t1≦4.1×(E/F)1/2
2) t1≦t21<t22
3) t22/t21<2.2
4) (0.48B/d)×(E/F)1/2<B/(2×t22)<(2B/d)×(E/F)1/2
5) 235≦F≦440

0019

(圧延H形鋼の断面形状寸法及び強度の範囲を規定した理由)
ここで、1)〜5)に示す断面形状寸法及び強度の範囲を規定した理由について説明する。

0020

まず、「1) 2.4×(E/F)1/2<d/t1≦4.1×(E/F)1/2」について説明する。
下限値については、日本建築学会「鋼構造設計規準許容応力度設計法−」に規定されているウェブ幅厚比d/t1の上限値が2.4×(E/F)1/2であるため、その範囲を含まないようにした。
上限値については、本発明の圧延H形鋼を小梁又は孫梁として使用した際に、性能上問題とならない範囲を解析的に検討し設定した。
具体的には、図4に示すようなヤング係数205000N/mm2、鋼材強度295N/mm2、引張強さ400N/mm2、材長を一般的な7200mmとした小梁の梁端境界条件模擬するために、この小梁の梁端部に単純支持相当のボルト接合部を設けたものをFEM解析モデルとし、この解析モデルに対して、漸増等分布荷重を与える弾塑性解析を実施した。
なお、前記解析モデルについては、対称性を考慮して梁中央から梁端までの2分の1モデルとし、梁中央断面には対称条件を与えた。また、床スラブによる拘束を模擬するために、上フランジ中心線横移動を生じさせないよう拘束した。
この解析結果を図5に示す。図5のグラフにおいて、縦軸はモデルの梁中央の曲げモーメント、横軸は図6に示す部材角φである。また、図5中には、あわせて設計上の弾性剛性計算値および長期許容モーメントを示す。
前記解析モデルは、本発明のウェブ幅厚比d/t1の上限値よりも大きな領域に位置するが、設計値を超える範囲まで安定して耐力上昇していることから、小梁の構造性能上問題ないと考えられる。解析的にはさらにウェブの厚さt1を薄くすることも考えられるが、製造面を踏まえると、より幅厚比の大きな範囲では製造が難しくなるため、本発明においては、ウェブ幅厚比d/t1の上限値を、前記解析モデルの幅厚比よりも小さな値となる4.1×(E/F)1/2とした。

0021

次に、「2) t1≦t21<t22」について説明する。
製造面を考慮して、上フランジの厚さt21をウェブの厚さt1以上とした。また、本発明で効果を発揮するのは下フランジが上フランジよりも厚い場合となるため、上フランジの厚さt21を下フランジの厚さt22未満とした。

0022

次に、「3) t22/t21<2.2」について説明する。
図7は、圧延H形鋼について、(下フランジの厚さ÷上フランジの厚さ)と、(断面二次モーメント比×等価断面二次モーメント比)との関係の一例を示すグラフである。
図7では、圧延H形鋼についてベースとなる断面から重量一定の条件で下フランジと上フランジの厚さの比を変化させている。
グラフG1は、H=500mm、B=200mm、t1=6mm、t21=12mm、t22=12mmの圧延H形鋼をベースとするグラフである。
グラフG2は、H=450mm、B=200mm、t1=5mm、t21=10mm、t22=10mmの圧延H形鋼をベースとするグラフである。
グラフG3は、H=600mm、B=200mm、t1=6mm、t21=14mm、t22=14mmの圧延H形鋼をベースとするグラフである。
断面二次モーメント比は、下記6)で求められ、等価断面二次モーメント比は、下記7)で求められる。
6) 断面二次モーメント比=(上フランジ及び下フランジの厚さが異なる圧延H形鋼の断面二次モーメント)/(上フランジ及び下フランジの厚さが同じである圧延H形鋼の断面二次モーメント)
7) 等価断面二次モーメント比=(上フランジ及び下フランジの厚さが異なる圧延H形鋼の等価断面二次モーメント)/(上フランジ及び下フランジの厚さが同じである圧延H形鋼の等価断面二次モーメント)
等価とは、床スラブと一体となった合成梁の性能であることを意味している。
図7のグラフより、圧延H形鋼の性能は、上フランジを薄く、下フランジを厚くすることで向上することが分かる。
ここで、図7のグラフの縦軸について説明する。断面二次モーメント比について、通常、上フランジ及び下フランジが同じ厚さの圧延H形鋼の断面二次モーメントは、上フランジ及び下フランジの厚さが異なる圧延H形鋼の断面二次モーメントよりも大きくなるため、断面二次モーメント比は1未満になる。
一方で、等価断面二次モーメント比について、合成梁においては、異厚の上下フランジ板厚差がつけばつくほど等価断面二次モーメント比は1より大きくなる(性能が良くなる。)。
したがって、断面二次モーメント比と等価断面二次モーメント比との積が1を超えるということは、梁のみで考えた性能と合成梁として考えた性能の両方の性能を案した場合に、圧延H形鋼の性能が向上していることを示している。
一方で、上フランジ及び下フランジの厚さの比t22/t21が大きくなると製造する難しさも上昇する。このため、上フランジ及び下フランジの厚さの比t22/t21の上限値については、図7のグラフの極大値である2.2よりも小さくするのがよいと考え、この上限値を設定した。

0023

次に、「4) (0.48B/d)×(E/F)1/2<B/(2×t22)<(2B/d)×(E/F)1/2」について説明する。
製造面を考慮し、従来の圧延H形鋼の下フランジとウェブの厚さの比は最大でも2.5程度であることから、1)中の2.4×(E/F)1/2<d/t1を用いて下限値(0.48B/d)×(E/F)1/2は決定される。
また、2)中のt1<t22、3)中のd/t1≦4.1×(E/F)1/2のそれぞれの範囲規定より、上限値(2B/d)×(E/F)1/2は決定される。圧延H形鋼を合成梁に適用する場合、上フランジはできる限り薄いほうが優位であるが、合成梁の施工時を踏まえると、上限値は、(2B/d)×(E/F)1/2程度に抑えた方がよい。
ウェブの幅厚比d/t1を1)の範囲とした場合に、下フランジの幅厚比B/(2×t22)を4)の範囲にすることで、特許文献1、2よりも圧延H形鋼の断面積ひいては重量を低減することができる。一方で、ウェブの幅厚比d/t1を1)により、また上フランジ及び下フランジの幅厚比B/(2×t2)を2)によりそれぞれ規定することにより、合成梁とした場合には、特許文献1、2を含む従来よりも圧延H形鋼の断面積を低減して断面二次モーメント及び断面係数を有利にできる。

0024

次に、「5) 235≦F≦440」について説明する。
上限値については、440N/mm2より大きな高強度材を用いた場合、耐力の向上は見込めるが、剛性の向上にはつながらないため、たわみ制限による制約が支配的となり、これ以上の高強度材を用いたとしても、メリットが得られにくい。よって実用上は440N/mm2程度に抑えておく方がよい。
下限値については、特許文献1、2の圧延H形鋼に対して同等以上の曲げ耐力を確保するため、特許文献1、2と同じ値に設定した。

0025

本発明の圧延H形鋼によれば、圧延H形鋼又は合成梁として比較した場合に、従来の圧延H形鋼に対して、曲げ剛性や曲げ耐力といった性能を確保しつつ、重量を低減できるか、又は、従来の圧延H形鋼と同等以下の断面積で曲げ剛性や曲げ耐力といった性能を向上させることができる。
また、本発明の圧延H形鋼によれば、合成梁として比較した場合に、特許文献1、2の圧延H形鋼に対して、曲げ剛性や曲げ耐力といった性能を確保しつつ、重量を低減できるか、又は、特許文献1、2の圧延H形鋼と同等以下の断面積で曲げ剛性や曲げ耐力といった性能を向上させることができる。

0026

(実施例)
表1−1、表1−2は、従来例1〜64について、圧延H形鋼の断面形状寸法、断面積、及び、強度を示す表である。従来例1〜64は、従来例の圧延H形鋼に係る実施例である。

0027

表2−1、表2−2は、従来例1〜64について、強軸断面二次モーメント、強軸有効断面二次モーメント、及び、断面係数を示す表である。
なお、有効断面とは、「日本建築学会鋼構造設計規準−許容応力度設計法−」において規定されている断面であり、H形鋼フランジ及びウェブの幅厚比を超える部分の断面を無効断面とみなして算定したものである。強軸有効断面二次モーメントは、ウェブおよびフランジの無効断面を考慮した場合の強軸断面二次モーメントである。断面係数Zxcとは、上フランジ側の断面係数であり、断面係数Zxtとは、下フランジ側の断面係数である。また、断面係数Zxceとは、ウェブおよびフランジの無効断面を考慮した上フランジ側の断面係数(有効断面係数)であり、断面係数Zxteとは、ウェブおよびフランジの無効断面を考慮した下フランジ側の断面係数(有効断面係数)である。表2−1、表2−2の値は、指数表示を含んでおり、「E+05」は「×105」、「E+06」は「×106」、「E+07」は「×107」、「E+08」は「×108」をそれぞれ示している。

0028

表3−1、表3−2は、発明例1〜64について、圧延H形鋼の断面形状寸法、断面積、及び、強度を示す表である。発明例1〜64は、本発明の圧延H形鋼に係る実施例である。

0029

表4−1、表4−2は、発明例1〜64について、強軸断面二次モーメント、強軸有効断面二次モーメント、断面係数、対従来例重量比、及び、対従来例有効断面係数比を示す表である。
従来例の圧延H形鋼の重量に対する発明例の圧延H形鋼の重量の比率を表す対従来例重量比は、下記8)で求められ、1未満であると重量的には従来例より軽くなる。
一方、従来例の圧延H形鋼の有効断面係数に対する発明例の圧延H形鋼の有効断面係数の比率を表す対従来例有効断面係数比は、下記9)で求められ、1超となると曲げ剛性や曲げ耐力等の性能が従来例より優れていることを示している。
対従来例有効断面係数比は、従来例と発明例との各断面係数Zxce(ウェブおよびフランジの無効断面を考慮した上フランジ側の断面係数(有効断面係数))を比較している。
8) 対従来例重量比=(発明例の圧延H形鋼の重量)/(従来例の圧延H形鋼の重量)
9) 対従来例有効断面係数比=(発明例の圧延H形鋼の有効断面係数)/(従来例の圧延H形鋼の有効断面係数)
なお、表4−1、表4−2中の「対従来例重量比」及び「対従来例断面係数比」は、発明例1〜64と従来例1〜64とについて、発明例1と従来例1、発明例2と従来例2・・・発明例63と従来例63、発明例64と従来例64という具合に、それぞれ対応する発明例と従来例とをそれぞれ比較した結果を示している。表4−1、表4−2の値は、指数表示を含んでおり、「E+05」は「×105」、「E+06」は「×106」、「E+07」は「×107」、「E+08」は「×108」をそれぞれ示している。

0030

表4−1、表4−2に示されるように、発明例1〜64によれば、いずれも対従来例重量比が1未満であり、対従来例有効断面係数比が1を超えているので、従来例1〜64に対して、重量を低減しつつ、曲げ剛性や曲げ耐力といった性能を向上させることができる。

0031

表5−1、表5−2は、従来例1〜64について、有効等価断面二次モーメント及び有効等価断面係数を示す表である。有効等価断面二次モーメントeIとは、床スラブを考慮した合成梁の断面二次モーメントである。また、有効等価断面係数eZtとは、床スラブを考慮した合成梁の断面係数である。なお、考慮した床スラブは、一般的なコンクリートスラブ(スラブ厚150mm、強度21N/mm2)として算出している。

0032

表6−1、表6−2は、表3−1〜表4−2で示した発明例1〜64の圧延H形鋼に床スラブを取り付けて合成梁とした場合について、有効等価断面二次モーメント、有効等価断面係数、対従来例重量比、対従来例有効等価断面二次モーメント比、及び、対従来例有効等価断面係数比を示す表である。
従来例の圧延H形鋼を用いた合成梁の有効等価断面二次モーメントに対する発明例の圧延H形鋼を用いた合成梁の有効等価断面二次モーメントの比率を表す対従来例有効等価断面二次モーメント比は、下記10)で求められ、1を超えると曲げ剛性や曲げ耐力等の性能が従来例の圧延H形鋼を用いた場合よりも優れていることを示している。
また、従来例の圧延H形鋼を用いた合成梁の有効等価断面二次モーメントに対する発明例の圧延H形鋼を用いた合成梁の有効等価断面係数の比率を表す対従来例有効等価断面係数比は、下記11)で求められ、1を超えると曲げ剛性や曲げ耐力等の性能が従来例の圧延H形鋼を用いた場合よりも優れていることを示している。
対従来例重量比は、床スラブを除いた圧延H形鋼のみ比較において、前述の8)で求められ、1未満であると圧延H形鋼の重量としては、従来例で用いられている圧延H形鋼よりも軽くなる。したがって、床スラブの重量が一定のもとでは、合成梁全体としての重量も従来例よりも軽くなる。
10) 対従来例有効等価断面二次モーメント比=(発明例の圧延H形鋼を用いた場合の有効等価断面二次モーメント)/(従来例の圧延H形鋼を用いた場合の有効等価断面二次モーメント)
11) 対従来例有効等価断面係数比=(発明例の圧延H形鋼を用いた場合の有効等価断面係数)/(従来例の圧延H形鋼を用いた場合の有効等価断面係数)
なお、表6−1、表6−2中の「対従来例重量比」、「対従来例有効等価断面二次モーメント比」、「対従来例有効等価断面係数比」は、発明例1〜64と従来例1〜64とについて、発明例1と従来例1、発明例2と従来例2・・・発明例63と従来例63、発明例64と従来例64という具合に、それぞれ対応する発明例を用いた合成梁と従来例を用いた合成梁とをそれぞれ比較した結果を示している。
ただし、「対従来例重量比」については、合成梁に用いられている圧延H形鋼のみの重量の比較した結果である。また、使用する床スラブは、一般的なコンクリートスラブ(スラブ厚150mm、強度21N/mm2)として算出している。

0033

表6−1、表6−2に示されるように、発明例1〜64によれば、いずれも対従来例重量比が1未満であり、対従来例有効等価断面二次モーメント比及び対従来例有効等価断面係数比が1を超えている。したがって、従来例1〜64に対して、合成梁とした場合に、圧延H形鋼の重量、ひいては合成梁全体の重量を低減しつつ、曲げ剛性や曲げ耐力といった性能を向上させることができる。

0034

表7−1、表7−2は、比較例1−1〜32、比較例2−1〜32について、有効等価断面二次モーメント及び有効等価断面係数を示す表である。比較例1−1〜32は、特許文献1の圧延H形鋼に係る実施例であり、比較例2−1〜32は、特許文献2の圧延H形鋼に係る実施例である。なお、圧延H形鋼の断面形状寸法、断面積、及び、強度については、発明例1と比較例1−1、発明例2と比較例1−2・・・発明例31と比較例1−31、発明例32と比較例1−32、発明例33と比較例2−1、発明例24と比較例2−2・・・発明例63と比較例2−31、発明例64と比較例2−32という具合に、それぞれ対応する発明例を用いた合成梁と比較例を用いた合成梁とで同じ条件にしている。

0035

表8−1、表8−2は、表3−1〜表4−2で示した発明例1〜64の圧延H形鋼に床スラブを取り付けて合成梁とした場合について、有効等価断面二次モーメント、有効等価断面係数、対比較例重量比、対比較例有効等価断面二次モーメント比、及び、対比較例有効等価断面係数比を示す表である。
比較例の圧延H形鋼を用いた合成梁の有効等価断面二次モーメントに対する発明例の圧延H形鋼を用いた合成梁の有効等価断面二次モーメントの比率を表す対比較例有効等価断面二次モーメント比は、下記12)で求められ、1を超えると曲げ剛性や曲げ耐力等の性能が比較例の圧延H形鋼を用いた場合よりも優れていることを示している。
また、比較例の圧延H形鋼を用いた合成梁の有効等価断面二次モーメントに対する発明例の圧延H形鋼を用いた合成梁の有効等価断面係数の比率を表す対比較例有効等価断面係数比は、下記13)で求められ、1を超えると曲げ剛性や曲げ耐力等の性能が比較例の圧延H形鋼を用いた場合よりも優れていることを示している。
対比較例重量比は、床スラブを除いた圧延H形鋼のみ比較において、下記14)で求められ、1未満であると圧延H形鋼の重量としては、比較例で用いられている圧延H形鋼よりも軽くなる。したがって、床スラブの重量が一定のもとでは、合成梁全体としての重量も比較例よりも軽くなる。
12) 対比較例有効等価断面二次モーメント比=(発明例の圧延H形鋼を用いた場合の有効等価断面二次モーメント)/(比較例の圧延H形鋼を用いた場合の有効等価断面二次モーメント)
13) 対比較例有効等価断面係数比=(発明例の圧延H形鋼を用いた場合の有効等価断面係数)/(比較例の圧延H形鋼を用いた場合の有効等価断面係数)
14) 対比較例重量比=(発明例の圧延H形鋼の重量)/(比較例の圧延H形鋼の重量)
なお、表8−1、表8−2中の「対比較例重量比」、「対比較例有効等価断面二次モーメント比」、「対比較例有効等価断面係数比」は、発明例1〜64と比較例1〜64とについて、発明例1と比較例1−1、発明例2と比較例1−2・・・発明例31と比較例1−31、発明例32と比較例1−32、発明例33と比較例2−1、発明例24と比較例2−2・・・発明例63と比較例2−31、発明例64と比較例2−32という具合に、それぞれ対応する発明例を用いた合成梁と比較例を用いた合成梁とをそれぞれ比較した結果を示している。
ただし、「対比較例重量比」については、合成梁に用いられている圧延H形鋼のみの重量の比較した結果である。また、使用する床スラブは、一般的なコンクリートスラブ(スラブ厚150mm、強度21N/mm2)として算出している。

0036

表8−1、表8−2に示されるように、発明例1〜64によれば、いずれも対比較例重量比が1未満であり、対比較例有効等価断面二次モーメント比及び対比較例有効等価断面係数比が1を超えている。したがって、比較例1〜64に対して、合成梁とした場合に、圧延H形鋼の重量、ひいては合成梁全体の重量を低減しつつ、曲げ剛性や曲げ耐力といった性能を向上させることができる。

0037

1合成梁
10圧延H形鋼
12 上フランジ
14 下フランジ
16ウェブ
18フィレット
20接続部材
30 床スラブ

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