(57)【要約】【課題】金属構造部材の表面にその金属構造部材の主応力方向に延びる補剛リブをＴ型に溶接した接合構造体の疲労性能を、従来よりも一段と向上させることができる技術を提供する。【解決手段】金属構造部材１の表面に金属構造部材１の表面に沿って主応力方向に延びる補剛リブ３をＴ型に溶接するとともに、この補剛リブ３の端部４を金属構造部材１の主応力方向から逃げる方向に屈曲させることにより、従来の疲労性能上のネックであった補剛リブの上端部周辺の疲労強度を高める。またベースプレ−ト２または接合用フランジと補剛リブ３の間の溶接部５を開先溶接としたことにより、次に疲労性能上のネックとなる補剛リブ３の底部の疲労強度を高め、接合構造体全体としての疲労性能を向上させる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属構造部材とベースプレ−トまたは接合用フランジとの間に、この金属構造部材の主応力方向に延びる補剛リブをＴ字溶接した接合構造体において、この補剛リブは端部を前記金属構造部材の表面に沿って前記主応力方向から逃げる方向に屈曲させたものであり、かつベースプレ−トまたは接合用フランジと補剛リブとの間の溶接を、開先を取った溶接としたことを特徴とする接合構造体。
【請求項２】
補剛リブの端部を金属構造部材の主応力方向から直角になるまで屈曲させたことを特徴とする請求項１記載の接合構造体。
【請求項３】
補剛リブがＵ字状またはＶ字状に屈曲されたものであることを特徴とする請求項２記載の接合構造体。
【請求項４】
金属構造部材と補剛リブとの溶接部をアズウエルドとしたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の接合構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼管その他の金属構造部材とベースプレ−トまたは接合用フランジとの間に、補剛リブを溶接した接合構造体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００１−１３２１０２号公報
【０００３】
例えば鋼管柱などの金属構造部材の基部をベースプレートに固定する部分には、一般的に三角形や台形の補剛リブが用いられている。これらの補剛リブは金属構造部材の主応力方向（柱の場合には軸線方向）に延びるように金属構造部材の表面にＴ型に溶接されるとともに、その底辺をベースプレートに隅肉溶接されているのが普通である。
【０００４】
ところがこのような従来構造の接合構造体では、金属構造部材に外力が作用したときに補剛リブ上端の角回し溶接部周辺に大きな応力集中が発生し、接合構造体の耐力や疲労性能が低下することが判明した。これは金属構造部材の表面にＴ型に溶接された補剛リブ端部が強い剛性を持つために力の流れがここに集中するためであり、交通振動や風などによって繰返し振動を受ける鋼管柱などの金属構造部材では、上記の集中応力に起因するクラックが発生することがある。
【０００５】
そこで本発明者等は図１に示すように、金属構造部材１とベースプレート２等との間に溶接された補剛リブ３の端部４を、金属構造部材１の主応力方向から逃げる方向に屈曲させることによって端部４の剛性を低減させ、応力集中を大幅に緩和した接合構造体を発明した（特許文献１）。この発明によれば鋼管柱などの疲労強度を大幅に向上させることができるため、道路用照明柱を始め既に多くの工事実績がある。
【０００６】
このように端部４を金属構造部材１の主応力方向から逃げる方向に屈曲させた補剛リブ３を用いることにより、補剛リブの上端部周辺は疲労性能上のネックではなくなった。このため、疲労性能上のネックは補剛リブの底辺とベースプレートとの溶接部に移行することとなる。この部分はそれまでは疲労性能上のネックではなかった部分である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した疲労性能上のネックを改良することにより、金属構造部材の表面にその金属構造部材の主応力方向に延びる補剛リブをＴ型に溶接した接合構造体の疲労性能を、一段と向上させることができる技術を提供するためになされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、金属構造部材とベースプレ−トまたは接合用フランジとの間に、この金属構造部材の主応力方向に延びる補剛リブをＴ字溶接した接合構造体において、この補剛リブは端部を前記金属構造部材の表面に沿って前記主応力方向から逃げる方向に屈曲させたものであり、かつベースプレ−トまたは接合用フランジと補剛リブとの間の溶接を、開先を取った溶接としたことを特徴とするものである。なお、補剛リブの端部を金属構造部材の主応力方向から直角になるまで屈曲させることが好ましく、補剛リブをＵ字状またはＶ字状に屈曲されたものとすることが好ましい。また、金属構造部材と補剛リブとの溶接部をアズウエルドとすることが好ましい。
【０００９】
本発明の接合構造体は、金属構造部材とベースプレ−トまたは接合用フランジとの間にＴ字溶接した補剛リブの端部を金属構造部材の表面に沿って前記主応力方向から逃げる方向に屈曲させたことにより、疲労性能上のネックであった補剛リブの上端部周辺の疲労強度を高めたうえ、更にベースプレ−トまたは接合用フランジと補剛リブとの間の溶接を従来の一般的な隅肉溶接よりも強度の高い開先を取った溶接としたことにより、次に疲労性能上のネックとなるこの部分の疲労強度を高めたものである。この結果、接合構造体全体としての疲労性能を著しく向上させることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
図２は本発明の第１の実施形態を示す図であり、図１に示した接合構造体と同様に、１は鋼管柱などの金属構造部材、２は金属構造部材１の基部に設けられたベースプレート、３は金属構造部材１とベースプレート２との間に溶接され、補剛リブとして用いられている補剛リブである。図２に示すように、補剛リブ３の背面は全長にわたり金属構造部材１に溶接されており、またその底面はベースプレート２に溶接されている。
【００１１】
補剛リブ３は、その中心線が金属構造部材１の主応力方向である上下方向（金属構造部材１の軸線方向）に延び、その端部を金属構造部材１の表面に沿って前記主応力方向から逃げる方向に屈曲させたものである。この構造によって金属構造部材１から補剛リブ３に向かう力の流れを分散させ、補剛リブ３の先端における応力集中を緩和することができる。この効果を高めるためには、補剛リブ３の端部４を金属構造部材１の主応力方向から直角になるまで屈曲させることが好ましく、また中心線の左右のバランスを確保するために、この実施形態のようにＵ字状またはＶ字状に屈曲されたものとすることが好ましい。
【００１２】
このような形状の補剛リブ３を用いたため、従来は疲労性能上のネックとなっていた補剛リブの端部４周辺の疲労強度が著しく高まり、従来は疲労性能が問題とされていなかった補剛リブ３の底面とベースプレート２との溶接部５が疲労性能上のネックとなる。前記したように、従来は補剛リブ３の底面とベースプレート２との溶接は隅肉溶接とされていたのであるが、本発明においては溶接部５を開先を取った溶接とする。例えば、図３（Ａ）に示すように部分開先溶接としたり、図３（Ｂ）に示すように全開先溶接とする。このような開先溶接とすることにより、溶接部５の溶接のど厚が大きくなり、補剛リブ３からベースプレート２に力を伝達するエリアが広がるため溶接部５の応力が小さくなり、疲労性能が向上することとなる。
【００１３】
なお、金属構造部材１と補剛リブ３との溶接部６は通常の隅肉溶接とすればよいが、アズウエルドとしておくことが好ましい。アズウエルドとは溶接ままで、通常行われるグラインダ処理等の後加工を施さない状態を意味する。本発明のような形状の補剛リブ３を用いた場合には、その端部４周辺に大きな圧縮応力が残留していることが確認されており、この部分をグラインダ処理により除去すると、全体の応力バランスが崩れて残留圧縮応力値が低下する。屈曲区間周辺の溶接部６をアズウエルドとして大きな圧縮応力を残留させておけば、クラック発生の原因となる引張応力をその残留圧縮応力分だけ減少させ、疲労性能向上に寄与することができる。
【００１４】
このように補剛リブ３の端部を金属構造部材の表面に沿って主応力方向から逃げる方向に屈曲させて補剛リブ３の上端部周辺の疲労強度を高めたうえ、更にベースプレ−ト２と補剛リブ３との間の溶接部４を開先を取った溶接としたことにより、接合構造体全体としての疲労性能を著しく向上させることが可能となる。図４は図１に示した従来の接合構造体と、本発明の実施形態に示した接合構造体との疲労特性を示すグラフであり、従来品はＪＳＳＣ基準のＢ等級程度であるが、本発明品はＡ等級程度の疲労特性を持つことが確認された。なお矢印は破壊されなかったことを示す。
【００１５】
以上に説明した実施形態では、Ｕ字状又はＶ字状に屈曲させた補剛リブ３は金属構造部材１とベースプレート２との間に補剛リブとして設置されたものであった。しかし図５に示す第２の実施形態では、端部４を屈曲させたＵ字状の補剛リブ３が２つの金属構造部材１を相互に接合する接合用フランジ７と金属構造部材１との間に溶接されている。接合用フランジ７は金属構造部材１の基部に溶接されており、接合用フランジ７、７どうしが接合用ボルト８により接合されている。
【００１６】
この第２の実施形態の補剛リブ３においても、補剛リブ３と接合用フランジ７との溶接部５が、開先を取った溶接とされており、接合構造体全体としての疲労性能を著しく向上させていることは前記の第１の実施形態と同様である。
【００１７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば補剛リブの端部を金属構造部材の表面に沿って主応力方向から逃げる方向に屈曲させて従来の疲労性能上のネックであった補剛リブの上端部周辺の疲労強度を高めたうえ、更にベースプレ−トまたは接合用フランジと補剛リブの間の溶接部を開先溶接としたことにより、次に疲労性能上のネックとなる部分の疲労強度を高め、接合構造体全体としての疲労性能を著しく向上させることが可能となる。このため本発明は、交通振動や風などによって繰返し振動を受ける鋼管柱などの脚部構造として、実用的価値の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】特許文献１に記載の従来の接合構造体を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を示す正面図である。
【図３】溶接部の拡大断面図である。
【図４】本発明品の疲労特性を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  金属構造部材
２  ベースプレート
３  補剛リブ
４  端部
５  溶接部
６  溶接部
７  接合用フランジ
８  接合用ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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