(57)【要約】【課題】鋼製の構造材における水の滞留を抑止して確実な排水を可能とし、ひいては構造材の腐食を防止する。【解決手段】断面が山型ないし円弧型である所定長の鋼材５１を、前記断面における凸方向の向きで揃え、所定間隔で並列配置したウェブ部５０と、前記ウェブ部５０をなす前記各鋼材５１の端面５２と固定されたフランジ部６０とで鋼製構造材１００を構成する。【選択図】図１
2010168805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面が山型ないし円弧型である所定長の鋼材を、前記断面における凸方向の向きで揃え、所定間隔で並列配置したウェブ部と、前記ウェブ部をなす前記各鋼材の端面と固定されたフランジ部とからなる鋼製構造材。
【請求項２】
前記断面における凸方向の向きをウェブ部外方に向けて揃えた鋼材を、所定間隔で並列配置したウェブ部を備えることを特徴とする請求項１に記載の鋼製構造材。
【請求項３】
断面が山型ないし円弧型である所定長の鋼材を、前記断面における凸方向が互いに対向する向きに所定間隔で配置して一組をなし、当該一組の鋼材を鋼製構造材の延長方向に並列配置してなるウェブ部と、前記ウェブ部をなす前記各鋼材の端面と固定されたフランジ部とからなることを特徴とする鋼製構造材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼製構造材に関するものであり、具体的には、鋼製の構造材における水の滞留を抑止して確実な排水を可能とし、ひいては構造材の腐食を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
水門や橋梁等にはＨ型鋼など鋼製の構造材が多く使用されている。こうした構造材を組み合わせて橋梁や水門等を構築する場合、構造材自体の形状や他部材との取付関係などにより、雨水等が溜まりやすい箇所が生じることがある。そこで、こうした箇所に溜まる水を排水するための技術が提案されている。
【０００３】
例えば、鋼箱の滞水防止用水抜き構造を提供することを課題として、板材に形成された排水用の貫通孔に取り付けられた水抜きボルトとその水抜きボルトに螺設された水抜きナットからなり、その水抜きボルトと水抜きナットに一連の水抜き流路が形成されたものであることを特徴とする水抜きボルト・ナット（特許文献１参照）などが提案されている。
【０００４】
また、水抜き孔や排水枡構造等を考慮した技術として、壁部下方から上方にかけて複数の排水窓を開口した上桝部と、壁部上方外側に突出した排水誘導片と上桝部の高さ調整スペーサーを形成した下桝部とを、下桝部に形成した高さ調整スペーサーに上桝部を載置してなる排水桝からなることを特徴とする道路構造物の排水装置（特許文献２参照）なども提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２９９７５０号公報
【特許文献２】特開２００５−２４８４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術にもあるように、構造材のうち応力的に影響の少ない部分に水抜き孔や各種排水装置を設けることがあるが、肝心の水抜用の開口が落ち葉などのごみで詰まってしまうことが多かったり、そもそも開口の設置場所が不適切で水抜き孔として機能せずに水が滞留していることが多い。
【０００７】
水が溜まった箇所については、日照に伴う乾湿が繰り返されることとなり、構造材の塗膜が劣化して鋼材自体の腐食が生じやすい。また、前記水抜き孔にごみ等が詰まることで、構造材上への土砂堆積を促進することもある。この土砂堆積により構造材上に草や苔などが着生し、それらが保水性を有して構造材に水分を浸透させ、ひいては構造材の塗膜を劣化させることもある。
【０００８】
一方、水門や橋梁等は高所や急傾斜地など人員が容易に近づけない場所に設置されている場合も多く、上記の水抜き孔等の排水機構を容易に清掃することもできない。
【０００９】
そこで本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、鋼製の構造材における水の滞留を抑止して確実な排水を可能とし、ひいては構造材の腐食を防止する技術の提供を主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する本発明の鋼製構造材は、例えば、水門や橋梁の桁に用いられるＨ型鋼の代替物として利用できるものであり、大まかな形状としてはＨ型鋼に類似している。ただし前記鋼製構造材は、従来のＨ型鋼におけるウェブ部分に本願発明特有の構造を有している。すなわち、前記鋼製構造材は、断面が山型ないし円弧型である所定長の鋼材を、前記断面における凸方向の向きで揃え、所定間隔で並列配置したウェブ部と、前記ウェブ部をなす前記各鋼材の端面と固定されたフランジ部とからなっている。
【００１１】
前記鋼製構造材において、所定間隔をもって並列配置された一組の鋼材間におけるスリット（＝前記所定間隔に対応する幅を持つ）は、前記鋼材の各端面に固定されたフランジ部間の対向距離分の長さを有する。従って前記スリット上のいずれかの箇所に枯れ葉など閉塞物が付着しても、当該スリットの他の箇所からの排水は妨げられず、鋼製構造材上に水が滞留することを抑止できる。勿論、前記スリットは、並列配置された鋼材の間ごとに存在することになるから、たとえ１つのスリットが完全に閉塞されてしまったとしても、他のスリットからの排水は維持され、水の滞留が鋼製構造材の広範囲に及ぶことも抑止できる。
【００１２】
また、前記鋼製構造材は、前記断面における凸方向の向きをウェブ部外方に向けて揃えた鋼材を、所定間隔で並列配置したウェブ部を備えるとしてもよい。
【００１３】
また、本発明の鋼製構造材は、断面が山型ないし円弧型である所定長の鋼材を、前記断面における凸方向が互いに対向する向きに所定間隔で配置して一組をなし、当該一組の鋼材を鋼製構造材の延長方向に並列配置してなるウェブ部と、前記ウェブ部をなす前記各鋼材の端面と固定されたフランジ部とからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、鋼製の構造材における水の滞留を抑止して確実な排水が可能となり、ひいては構造材の腐食を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態の鋼製構造材の例１を示す図である。
【図２】本実施形態の鋼製構造材の例２を示す図である。
【図３】本実施形態における変位および応力の解析結果１を示す図である。
【図４】本実施形態における変位および応力の解析結果２を示す図である。
【図５】本実施形態における変位および応力の解析結果３を示す図である。
【図６】本実施形態における変位および応力の解析結果４を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態の鋼製構造材１００の例１を示す図である。前記鋼製構造材１００は、Ｈ型鋼と同様にウェブ部５０とフランジ部６０とから構成されている。そのうち、前記ウェブ部５０は、断面が山型ないし円弧型である所定長（鋼製構造材におけるウェブ高さに相当する長さ）の鋼材５１を、前記断面における凸方向の向きで揃え、所定間隔で並列配置したものとなっている。前記鋼材５１としては、例えば、断面が山型の山形鋼、或いは断面円形の鋼管を半割したもの（図１（ｂ）参照）を想定できる。なお、前記鋼材５１の断面における凸方向の向きを、図１に示すようにウェブ部５０の外方に向けて揃えると好適である。
【００１７】
前記鋼製構造材１００において、所定間隔をもって並列配置された一組の鋼材間におけるスリット７０（＝前記所定間隔に対応する幅を持つ）は、前記鋼材５１の各端面５２に固定されたフランジ部６０の間の対向距離分（＝ウェブ高さ）の長さを有する。従って前記スリット７０上のいずれかの箇所に枯れ葉など閉塞物が付着しても、当該スリット７０の他の箇所からの排水は妨げられず、鋼製構造材１００上に水が滞留することを抑止できる。勿論、前記スリット７０は、並列配置された鋼材５１の間ごとに存在することになるから（図１の鋼製構造材１００の例では計５箇所のスリット）、たとえ１つのスリットが完全に閉塞されてしまったとしても、他のスリットからの排水は維持され、水の滞留が鋼製構造材１００の広範囲に及ぶことも抑止できる。
【００１８】
また、前記ウェブ部５０をなす前記各鋼材５１の端面５２は、フランジ部６０と固定されている。例えば、前記鋼材５１としての山形鋼を、前記ウェブ高さ（例：鋼製構造材が必要な強度に応じて設計される）に合わせて切断し、その端面５２を前記フランジ部６０を構成する鋼板に溶接（サブマージアーク溶接等）して固定する。
【００１９】
上述した形態の鋼製構造材１００の他に、図２に示す鋼製構造材１００を想定することもできる。図２は本実施形態の鋼製構造材１００の例２を示す図である。この例の場合、鋼製構造材１００の前記ウェブ部５０は、断面が山型ないし円弧型である所定長の鋼材５１を、前記断面における凸方向が互いに対向する向きに所定間隔で配置して一組をなし、当該一組の鋼材５１を鋼製構造材１００の延長方向に並列配置してなる。なお、前記鋼材５１としては、例えば、断面が山型の山形鋼（図２（ａ）の場合）、或いは断面円形の鋼管（図２（ｂ）の場合）を想定できる。前記ウェブ部５０をなす前記各鋼材５１の端面５２は、図１の場合と同様に前記フランジ部６０と固定されている。
【００２０】
図２（ａ）に例示する鋼製構造材１００の場合、前記鋼材５１が山形鋼であり、いわゆる「く」の字型で対向しあって配置され、鋼材５１の各間にはスリット７０が設けられている。また、鋼材５１の「く」の字型の背面同士においてもスリット７１を設けるとしてもよい。このようなスリット配置とすれば、鋼製構造材１００における排水経路（＝スリット）が更に分散化され、スリットをふさぐ閉塞物による水の滞留を抑制し、排水を確実ならしめることにつながる。
【００２１】
一方、通常のＨ型鋼とは異なるウェブ形状を有する前記鋼製構造材１００であるので、構造材として必要な強度を担保できるか解析を行って検証した。図３は本実施形態における変位および応力の解析結果１を示す図である。ここでは、比較対象となるＨ型鋼（サイズ：ウェブ高＝３００mm、フランジ幅＝３００mm）、第１の鋼製構造材１００（サイズ：フランジ部６０のフランジ幅＝３００mm、ウェブ部５０を構成する山形鋼２００mm×２００mmのもの）、および第２の鋼製構造材１００（サイズ：フランジ部６０のフランジ幅＝３００mm、ウェブ部５０を構成する山形鋼１００mm×１００mmのもの）、の３種類を解析対象とした。
【００２２】
解析は、図１（ａ）に示すように、鋼製構造材１００のフランジ部６０の長さ方向の中心点に１００ｋＮの負荷を加えた場合の、前記フランジ部６０のＡ−Ａ線上のＢ点（フランジ部６０の長さ方向の中心点）における変位量と応力値とを、ＦＥＭ解析プログラムなど変位量や応力値の解析プログラム（既存のもの）を用いて算定する。
【００２３】
こうした解析の結果、前記第１の鋼製構造材１００は、前記Ｈ型鋼と比較して、最大変位量（mm）で１．２６倍、前記Ｂ点の応力値で１．１８倍となった。また、前記第２の鋼製構造材１００は、前記Ｈ型鋼と比較して、最大変位量（mm）で１．３６倍、前記Ｂ点の応力値で１．２３倍となった。構造材として必要な設計強度にもよるが、前記鋼製構造材１００をＨ型鋼に代えて採用しても問題ない強度を、前記鋼製構造材１００は備えていると言える。
【００２４】
また、他の解析例として、鋼材５１における鋼板の板厚条件を代えて上記同様の解析をおこなった。図４は本実施形態における変位および応力の解析結果２を示す図である。ここでは、比較対象となるＨ型鋼（サイズ：ウェブ高＝３００mm、フランジ幅＝３００mm）、第１の鋼製構造材１００（サイズ：フランジ部６０のフランジ幅＝３００mm、ウェブ部５０を構成する山形鋼２００mm×２００mm、板厚ｔ＝１５mmのもの）、および第２の鋼製構造材１００（サイズ：フランジ部６０のフランジ幅＝３００mm、ウェブ部５０を構成する山形鋼２００mm×２００mm、板厚ｔ＝２０mmのもの）、の３種類を解析対象とした。
【００２５】
この条件下での解析の結果、前記第１の鋼製構造材１００は、前記Ｈ型鋼と比較して、最大変位量（mm）で１．２６倍、前記Ｂ点の応力値で１．１８倍となった。また、前記第２の鋼製構造材１００は、前記Ｈ型鋼と比較して、最大変位量（mm）で０．９５倍、前記Ｂ点の応力値で０．８８倍となった。この結果から、構造材として必要な設計強度を達成するために、前記鋼製構造材１００における前記ウェブ部５０の鋼材５１の板厚を適宜厚いものとすれば、従来のＨ型鋼に代えて採用しても問題ないかそれ以上の強度を、前記鋼製構造材１００は備えると言える。
【００２６】
また、他の解析例として、鋼材５１におけるウェブ部５０のウェブ高さ（＝鋼材５１の長さ）の条件を代えて上記同様の解析をおこなった。図５は本実施形態における変位および応力の解析結果３を示す図である。ここでは、比較対象となるＨ型鋼（サイズ：ウェブ高＝３００mm、フランジ幅＝３００mm）、第１の鋼製構造材１００（サイズ：フランジ部６０のフランジ幅＝３００mm、ウェブ部５０を構成する山形鋼２００mm×２００mm、山形鋼の長さ３００mmのもの）、および第２の鋼製構造材１００（サイズ：フランジ部６０のフランジ幅＝３００mm、ウェブ部５０を構成する山形鋼２００mm×２００mm、山形鋼の長さ３５０mmのもの）、の３種類を解析対象とした。
【００２７】
この条件下での解析の結果、前記第１の鋼製構造材１００は、前記Ｈ型鋼と比較して、最大変位量（mm）で１．２６倍、前記Ｂ点の応力値で１．１８倍となった。また、前記第２の鋼製構造材１００は、前記Ｈ型鋼と比較して、最大変位量（mm）で１．０２倍、前記Ｂ点の応力値で１．０１倍となった。この結果から、構造材として必要な設計強度を達成するために、前記鋼製構造材１００における前記ウェブ部５０のウェブ高さ、つまり鋼材５１の長さを適宜長いものとすれば、従来のＨ型鋼とほとんど同等の強度を、前記鋼製構造材１００は備えると言える。
【００２８】
更に、他の解析例として、図２（ａ）で例示したいわゆる「く」の字型に山形鋼を対向配置してウェブ部５０を構成した鋼製構造材１００について上記同様の解析をおこなった。図６は本実施形態における変位および応力の解析結果４を示す図である。ここでは、比較対象となるＨ型鋼（サイズ：ウェブ高＝３００mm、フランジ幅＝３００mm）、鋼製構造材１００（サイズ：フランジ部６０のフランジ幅＝３００mm、ウェブ部５０を構成する山形鋼２００mm×２００mm）、の２種類を解析対象とした。
【００２９】
この条件下での解析の結果、前記鋼製構造材１００は、前記Ｈ型鋼と比較して、最大変位量（mm）で１．０４倍、前記Ｂ点の応力値で１．０６倍となった。この結果から、前記鋼製構造材１００は、従来のＨ型鋼とほとんど同等の強度を備えると言える。
【００３０】
以上のように、従来のＨ型鋼と同等の強度を備える鋼製構造材１００を用いて水門や橋梁等を構築するとすれば、必要な強度を十分に担保した上で、前記スリット７０、７１上のいずれかの箇所に枯れ葉など閉塞物が付着しても、当該スリットの他の箇所からの排水は妨げられず、鋼製構造材上に水が滞留することを抑止できる。前記スリットらは、並列配置された鋼材５１の間ごとに存在することになるから、たとえ１つのスリットが完全に閉塞されてしまったとしても、他のスリットからの排水は維持され、水の滞留が鋼製構造材１００の広範囲に及ぶことも抑止できる。つまり、従前の技術では必要であった水抜き孔や排水装置の清掃作業が長期間にわたって不要となり、高所や急傾斜地などでの危険な作業を人員に強いることが少なくなる。また上述のように、前記鋼製構造材１００では前記スリットを介して自然排水を継続することができ、鋼製構造材自身の鋼材腐食を抑制し、板厚の減少を防ぐことができる。
【００３１】
したがって本実施形態によれば、鋼製の構造材における水の滞留を抑止して確実な排水が可能となり、ひいては構造材の腐食を防止できる。
【００３２】
以上、本発明の実施の形態について、その実施の形態に基づき具体的に説明したが、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【００３３】
５０  ウェブ部
５１  鋼材
５２  （鋼材の）端面
６０  フランジ部
７０  スリット
１００  鋼製構造材
【図１】
2010168805.tif 000003
【図２】
2010168805.tif 000004
【図３】
2010168805.tif 000005
【図４】
2010168805.tif 000006
【図５】
2010168805.tif 000007
【図６】
2010168805.tif 000008