(57)【要約】【課題】曲げモーメントが大きく作用する方向が決まっていたり、腐食の促進される部位が決まっていたりするような特定の構造体の躯体として用いられる鋼管について、合理的に設計することができ、ひいてはコストダウンを図ることを可能とする。【解決手段】管周方向の一部に設けられた薄肉断面部１１と、薄肉断面部１１に対して管周方向の異なる部位に設けられ、薄肉断面部１１より肉厚が厚く形成された厚肉断面部１３とを備えたことを特徴とする不等厚鋼管１を用いる。この不等厚鋼管１は、構造体３に躯体３１として設置されるうえで、その設置箇所に応じて予め定められた部位に厚肉断面部１３が位置するように設置される。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
躯体として設置された鋼管を有する構造体であって、
前記鋼管は、管周方向の一部に設けられた薄肉断面部と、前記薄肉断面部に対して管周方向の異なる部位に設けられ、前記薄肉断面部より肉厚が厚く形成された厚肉断面部とを備えた不等厚鋼管からなり、当該鋼管の設置箇所に応じて予め定められた部位に前記厚肉断面部が位置するように設置されていること
を特徴とする不等厚鋼管を用いた構造体。
【請求項２】
前記鋼管は、管周方向の一部に対して発生する曲げ応力度が管周方向の他の部位より大きい躯体として用いられ、前記曲げ応力度が他の部位より大きく発生する部位に前記厚肉断面部が位置するように設置されていること
を特徴とする請求項１に記載の不等厚鋼管を用いた構造体。
【請求項３】
前記鋼管は、水域と土との境界部に打設された鋼管矢板壁が有する鋼管本体として用いられ、前記鋼管本体の水域側に最も突き出た部位に前記厚肉断面部が位置するように設置されていること
を特徴とする請求項１に記載の不等厚鋼管を用いた構造体。
【請求項４】
前記鋼管は、前記薄肉断面部及び前記厚肉断面部を有するテーパー鋼板又は差厚鋼板を含む少なくとも１枚以上の鋼板が曲げ加工され、その曲げ加工された前記鋼板が周端部を突き合わせて円筒状に配置され、突き合わされた前記鋼板の周端部が接合されて構成されること
を特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の不等厚鋼管を用いた構造体。
【請求項５】
前記厚肉断面部は、管周方向の半周部分毎にその中央部を含む範囲に設けられ、
前記薄肉断面部は、前記半周部分毎に設けられた厚肉断面部間に設けられていること
を特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の不等厚鋼管を用いた構造体。
【請求項６】
前記厚肉断面部は、管周方向の１／４周部分毎にその中央部を含む範囲に設けられ、
前記薄肉断面部は、前記１／４周部分毎に設けられた厚肉断面部間に設けられていること
を特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の不等厚鋼管を用いた構造体。
【請求項７】
前記厚肉断面部は、管周方向の半周部分の中央部を含む範囲にのみ設けられ、
前記薄肉断面部は、前記厚肉断面部以外の管周方向の部分に設けられていること
を特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の不等厚鋼管を用いた構造体。
【請求項８】
前記不等厚鋼管は、その内部に経時硬化性充填材が充填されていること
を特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の不等厚鋼管を用いた構造体。
【請求項９】
前記不等厚鋼管は、前記突き合わされた鋼板の周端部が溶接により接合されていること
を特徴とする請求項４〜８の何れか１項に記載の不等厚鋼管を用いた構造体。
【請求項１０】
管周方向の一部に設けられた薄肉断面部と、
前記薄肉断面部に対して管周方向の異なる部位に設けられ、前記薄肉断面部より肉厚が厚く形成された厚肉断面部とを備えること
を特徴とする不等厚鋼管。
【請求項１１】
前記薄肉断面部及び前記厚肉断面部を有するテーパー鋼板又は差厚鋼板を含む少なくとも１枚以上の鋼板が曲げ加工され、その曲げ加工された前記鋼板が周端部を突き合わせて円筒状に配置され、突き合わされた前記鋼板の周端部が接合されて構成されること
を特徴とする請求項１０に記載の不等厚鋼管。
【請求項１２】
前記厚肉断面部は、管周方向の半周部分毎にその中央部を含む範囲に設けられ、
前記薄肉断面部は、前記半周部分毎に設けられた厚肉断面部間に設けられていること
を特徴とする請求項１０又は１１に記載の不等厚鋼管。
【請求項１３】
前記厚肉断面部は、管周方向の１／４周部分毎にその中央部を含む範囲に設けられ、
前記薄肉断面部は、前記１／４周部分毎に設けられた厚肉断面部間に設けられていること
を特徴とする請求項１０又は１１に記載の不等厚鋼管。
【請求項１４】
前記厚肉断面部は、管周方向の半周部分の中央部を含む範囲にのみ設けられ、
前記薄肉断面部は、前記厚肉断面部以外の管周方向の部分に設けられていること
を特徴とする請求項１０又は１１に記載の不等厚鋼管。
【請求項１５】
前記突き合わされた鋼板の周端部が溶接により接合されていること
を特徴とする請求項１１〜１４の何れか１項に記載の不等厚鋼管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木構造体や建築構造体の躯体として用いられる不等厚鋼管及び不等厚鋼管を用いた構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、土木構造体や建築構造体の躯体としては、鋼管柱、鋼管杭、鋼管矢板、鋼管主桁等のように鋼管が頻繁に用いられている。この鋼管としては、管軸方向や管周方向に向けて外径、内径、肉厚が等しいものを用いるのが一般である。
【０００３】
また、これ以外の鋼管としては、管軸方向の一方から他方に向けて外径が連続的に減少するように形成されたテーパー鋼管が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このテーパー鋼管は、旗竿や照明灯用支柱等として好適に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平07-279483号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述のように、一般的な鋼管は、管周方向に向けて肉厚が等しくなるように形成されているため、あらゆる方向からの曲げモーメントに対して同程度の耐荷力を発揮できる。しかし、この鋼管の設置箇所によっては、曲げモーメントが大きく作用する方向が決まっており、管周方向の一部に対してその曲げモーメントにより発生する曲げ応力度が管周方向の他の部位より大きい場合がある。この場合、従来の鋼管の構造では、その曲げ応力度が大きく発生する特定の部位において曲げモーメントに対して十分な耐力が発揮できるように、管周方向の全範囲に亘り等しく肉厚を増大させた鋼管を用いざるを得ず、コストダウンを図る観点からは更なる検討の余地があるものとなっていた。
【０００６】
また、同様の問題は、護岸、防波堤等として用いられる鋼管矢板壁の鋼管本体について、上述の一般的な鋼管を用いる場合にも生じていた。即ち、この場合、鋼管本体の水域側に最も突き出た部位において特に腐食が促進されることが知られている。このような腐食が生じてしまうと耐荷力が失われ、座屈が発生してしまう恐れがある。このため、一般には、その鋼管本体の最も突き出た部位で十分な防食性能が得られるように防食処理をする必要があり、コストアップを招く原因となっていた。
【０００７】
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り、その目的とするところは、曲げモーメントが大きく作用する方向が決まっていたり、腐食の促進される部位が決まっていたりするような特定の構造体の躯体として用いられる鋼管について、合理的に設計することができ、ひいてはコストダウンを図ることを可能とする不等厚鋼管及び不等厚鋼管を用いた構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上述した課題を解決するために、鋭意検討の末、下記の不等厚鋼管及び不等厚鋼管を用いた構造体を発明した。
【０００９】
第１発明に係る不等厚鋼管を用いた構造体は、躯体として設置された鋼管を有する構造体において、前記鋼管は、管周方向の一部に設けられた薄肉断面部と、前記薄肉断面部に対して管周方向の異なる部位に設けられ、前記薄肉断面部より肉厚が厚く形成された厚肉断面部とを備えた不等厚鋼管からなり、当該鋼管の設置箇所に応じて予め定められた部位に前記厚肉断面部が位置するように設置されていることを特徴とする。
【００１０】
第２発明に係る不等厚鋼管を用いた構造体は、第１発明において、前記鋼管は、管周方向の一部に対して発生する曲げ応力度が管周方向の他の部位より大きい躯体として用いられ、前記曲げ応力度が他の部位より大きく発生する部分に前記厚肉断面部が位置するように設置されていることを特徴とする。
【００１１】
第３発明に係る不等厚鋼管を用いた構造体は、第１発明において、前記鋼管は、水域と土との境界部に打設された鋼管矢板壁が有する鋼管本体として用いられ、前記鋼管本体の水域側に最も突き出た部位に前記厚肉断面部が位置するように設置されていることを特徴とする。
【００１２】
第４発明に係る不等厚鋼管を用いた構造体は、第１発明〜第３発明の何れかにおいて、前記鋼管は、前記薄肉断面部及び前記厚肉断面部を有するテーパー鋼板又は差厚鋼板を含む少なくとも１枚以上の鋼板が曲げ加工され、その曲げ加工された前記鋼板が周端部を突き合わせて円筒状に配置され、突き合わされた前記鋼板の周端部が接合されて構成されることを特徴とする。
【００１３】
第５発明に係る不等厚鋼管を用いた構造体は、第１発明〜第４発明の何れかにおいて、前記厚肉断面部は、管周方向の半周部分毎にその中央部を含む範囲に設けられ、前記薄肉断面部は、前記半周部分毎に設けられた厚肉断面部間に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
第６発明に係る不等厚鋼管を用いた構造体は、第１発明〜第４発明の何れかにおいて、前記厚肉断面部は、管周方向の１／４周部分毎にその中央部を含む範囲に設けられ、前記薄肉断面部は、前記１／４周部分毎に設けられた厚肉断面部間に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
第７発明に係る不等厚鋼管を用いた構造体は、第１発明〜第６発明の何れかにおいて、前記厚肉断面部は、管周方向の半周部分の中央部を含む範囲にのみ設けられ、前記薄肉断面部は、前記厚肉断面部以外の管周方向の部分に設けられていることを特徴とする。
【００１６】
第８発明に係る不等厚鋼管を用いた構造体は、第１発明〜第７発明の何れかにおいて、前記不等厚鋼管は、その内部に経時硬化性充填材が充填されていることを特徴とする。
【００１７】
第９発明に係る不等厚鋼管を用いた構造体は、第４発明〜第８発明の何れかにおいて、前記不等厚鋼管は、前記突き合わされた鋼板の周端部が溶接により接合されていることを特徴とする。
【００１８】
第１０発明に係る不等厚鋼管は、管周方向の一部に設けられた薄肉断面部と、前記薄肉断面部に対して管周方向の異なる部位に設けられ、前記薄肉断面部より肉厚が厚く形成された厚肉断面部とを備えることを特徴とする。
【００１９】
第１１発明に係る不等厚鋼管は、第１０発明において、前記薄肉断面部及び前記厚肉断面部を有するテーパー鋼板又は差厚鋼板を含む少なくとも１枚以上の鋼板が曲げ加工され、その曲げ加工された前記鋼板が周端部を突き合わせて円筒状に配置され、突き合わされた前記鋼板の周端部が接合されて構成されることを特徴とする。
【００２０】
第１２発明に係る不等厚鋼管は、第１０発明又は第１１発明において、前記厚肉断面部は、管周方向の半周部分毎にその中央部を含む範囲に設けられ、前記薄肉断面部は、前記半周部分毎に設けられた厚肉断面部間に設けられていることを特徴とする。
【００２１】
第１３発明に係る不等厚鋼管は、第１０発明又は第１１発明において、前記厚肉断面部は、管周方向の１／４周部分毎にその中央部を含む範囲に設けられ、前記薄肉断面部は、前記１／４周部分毎に設けられた厚肉断面部間に設けられていることを特徴とする。
【００２２】
第１４発明に係る不等厚鋼管は、第１０発明又は第１１発明において、前記厚肉断面部は、管周方向の半周部分の中央部を含む範囲にのみ設けられ、前記薄肉断面部は、前記厚肉断面部以外の管周方向の部分に設けられていることを特徴とする。
【００２３】
第１５発明に係る不等厚鋼管は、第１１発明〜第１４発明の何れかにおいて、前記突き合わされた鋼板の周端部が溶接により接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
第１発明〜第１５発明によれば、特定の構造体の躯体として用いられる鋼管について、合理的に設計することができ、ひいてはコストダウンを図ることが可能となる。
【００２５】
特に、第２発明によれば、曲げモーメントが大きく作用する方向が決まっているような場合に、その曲げモーメントにより発生する曲げ応力度が大きい部位について他の部位より肉厚を厚くすることによって、鋼材使用量を抑えつつ曲げモーメントに対する耐力を効果的に増大させることが可能となる。
【００２６】
また、第３発明によれば、水域側に最も突き出た部位の肉厚について、所定期間内において腐食が生じたとしても耐荷力が失われない程度の肉厚で、かつ、他の部位より厚い肉厚とすることによって、鋼材使用量を抑えつつ防食対策をすることが可能となる。
【００２７】
また、第４発明、第１１発明によれば、テーパー鋼板や差厚鋼板を用いて不等厚鋼管を容易に製作することが可能となる。
【００２８】
また、第５発明、第１２発明によれば、曲げモーメントが一方向両側に繰り返し作用する躯体に不等厚鋼管を用いる場合、鋼材使用量を抑えつつ、その一方向両側に繰り返し作用する曲げモーメントに対する耐力を効果的に増大させることが可能となる。
【００２９】
また、第６発明、第１３発明によれば、互いに直交する二方向両側に曲げモーメントが繰り返し作用する躯体に不等厚鋼管を用いる場合、鋼材使用量を抑えつつ、その互いに直交する二方向両側に繰り返し作用する曲げモーメントに対する耐力を効果的に増大させることが可能となる。
【００３０】
また、第８発明によれば、鋼管断面に発生する圧縮応力に対して充填材が抵抗し、鋼管断面に発生する引張応力に対して鋼材が抵抗することによって、これら圧縮応力、引張応力を充填材、鋼材で効率よく負担することができ、より合理的に設計することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る不等厚鋼管の一例を示すものであり、（ａ）は４枚の片テーパー鋼板により構成された不等厚鋼管を示す断面図であり、（ｂ）は２枚の両テーパー鋼板により構成された不等厚鋼管を示す断面図であり、（ｃ）は２枚の中央テーパー鋼板により構成された不等厚鋼管を示す断面図である。
【図２】本発明に係る不等厚鋼管の一例を示すものであり、（ａ）は２枚の片テーパー鋼板と板厚が等厚な１枚の鋼板とにより構成された不等厚鋼管を示す断面図であり、（ｂ）は１枚の両テーパー鋼板と板厚が等厚な１枚の鋼板とにより構成された不等厚鋼管を示す断面図である。
【図３】本発明に係る不等厚鋼管の一例を示すものであり、１枚の両テーパー鋼板と板厚が等厚な４枚の鋼板とにより構成された不等厚鋼管を示す断面図である。
【図４】本発明に係る不等厚鋼管の一例を示すものであり、４枚の両テーパー鋼板により構成された不等厚鋼管を示す断面図である。
【図５】本発明に係る不等厚鋼管の一例を示すものであり、１枚の両テーパー鋼板により構成された不等厚鋼管を示す断面図である。
【図６】本発明に係る不等厚鋼管の一例を示すものであり、２枚の差厚鋼板と板厚が等厚な１枚の鋼板とにより構成された不等厚鋼管を示す断面図である。
【図７】（ａ）は片テーパー鋼板の一例を示す断面図であり、（ｂ）は両テーパー鋼板の一例を示す断面図であり、（ｃ）は中央テーパー鋼板の一例を示す断面図である。
【図８】差厚鋼板の一例を示す断面図である。
【図９】本発明に係る不等厚鋼管が鋼管主桁として用いられる橋梁の一例を概略的に示す図である。
【図１０】（ａ）は本発明に係る不等厚鋼管が鋼管橋脚として用いられる橋梁の一例を概略的に示す斜視図であり、（ｂ）はその不等厚鋼管の平面断面図である。
【図１１】（ａ）は本発明に係る不等厚鋼管が鋼管杭として用いられるコンクリート構造体の一例を示す平面断面図であり、（ｂ）はその正面断面図である。
【図１２】本発明に係る不等厚鋼管が鋼管矢板壁として用いられた構造体の一例を示す平面断面図である。
【図１３】本発明に係る不等厚鋼管内に経時硬化性充填材が充填されたものの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明を適用した不等厚鋼管及び不等厚鋼管を用いた構造体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。
【００３３】
まず、本発明を適用した不等厚鋼管について説明する。図１〜図６は、それぞれ本発明に係る不等厚鋼管１の一例を示す断面図である。
【００３４】
本発明に係る不等厚鋼管１は、図１〜図６に示すように、管周方向の一部に設けられた薄肉断面部１１と、その薄肉断面部１１に対して管周方向の異なる部位に設けられた厚肉断面部１３とを備える。厚肉断面部１３は、薄肉断面部１１より肉厚が厚く形成されている。
【００３５】
薄肉断面部１１から厚肉断面部１３にかけては、図１〜図５に示す例において、肉厚が連続的に厚くなるようにテーパー状に形成されている。このようにテーパー状に形成される場合、厚肉断面部１３の一部において肉厚が最大となる最大肉厚部１３ａが設けられることになる。また、薄肉断面部１１から厚肉断面部１３にかけては、この他にも、図６に示すように、肉厚が段階的に厚くなるように階段状に形成されていてもよい。厚肉断面部１３や薄肉断面部１１が設けられる範囲の詳細については後述する。
【００３６】
上述のような薄肉断面部１１と厚肉断面部１３とを備える不等厚鋼管１は、図１〜図８に示すように、その薄肉断面部１１と厚肉断面部１３とを有するテーパー鋼板２１又は差厚鋼板２３を含む少なくとも１枚以上の鋼板２０から構成される。
【００３７】
テーパー鋼板２１とは、図７に示すように、テーパー鋼板２１と略平行な一方向Ａに向けて板厚が連続的に変化するような鋼板のことをいう。差厚鋼板２３とは、図８に示すように、差厚鋼板２３と略平行な一方向Ａに向けて板厚が等厚な薄肉断面部１１と厚肉断面部１３とを有し、その薄肉断面部１１と厚肉断面部１３とが段差部２３ａにおいて連続するような鋼板のことをいう。これらテーパー鋼板２１や差厚鋼板２３は、例えば、圧延加工等により得られる。
【００３８】
テーパー鋼板２１としては、例えば、図７（ａ）に示すように、テーパー鋼板２１と略平行な一方向Ａの一端２１ａから他端２１ｂにかけて板厚が連続的に増大するもの（以下、これを片テーパー鋼板という。）が挙げられる。また、テーパー鋼板２１としては、この他にも、図７（ｂ）に示すように、テーパー鋼板２１と略平行な一方向Ａの両端２１ａ、２１ｂから中央部２１ｃにかけて板厚が連続的に増大するもの（以下、これを両テーパー鋼板という。）や、図７（ｃ）に示すように、一方向Ａの両端２１ａ、２１ｂから中央部２１ｃにかけて板厚が連続的に減少するもの（以下、これを中央テーパー鋼板という。）が挙げられる。なお、テーパー鋼板２１は、テーパー鋼板２１と略平行な一方向Ａの一端２１ａから他端２１ｂにかけての途中位置に板厚が等厚な部位が設けられていてもよい。
【００３９】
また、本発明に係る不等厚鋼管１は、図１〜図６に示すように、このようなテーパー鋼板２１又は差厚鋼板２３を含む少なくとも１枚以上の鋼板２０を曲げ加工し、その１枚以上の鋼板２０を周端部２０ａを突き合わせて円筒状に配置し、その突き合わせた周端部２０ａを溶接等により接合して構成されることが好ましい。これにより、テーパー鋼板２１や差厚鋼板２３を用いて不等厚鋼管１を容易に製作することが可能となる。なお、この不等厚鋼管１に用いられる鋼板２０の詳細については後述する。
【００４０】
次に、本発明に係る不等厚鋼管１を用いた構造体について説明する。図９〜図１２は、それぞれ本発明に係る不等厚鋼管１を用いた構造体３の一例を示す図である。
【００４１】
本発明の適用の対象となる構造体３は、橋梁、フーチング、護岸、防波堤等の土木構造体、建築構造体として用いられるものであり、鋼管主桁、鋼管橋脚、鋼管柱、鋼管杭、鋼管矢板壁等のような構造体３の躯体３１として不等厚鋼管１が所定位置に設置されたものが対象となる。また、本発明の適用の対象となる構造体３は、その構造体３の躯体３１として所定位置に設置された不等厚鋼管１に対して、曲げモーメント、腐食等の外的要因による影響が管周方向の一部において他の部位より大きく及ぶような特定の構造体３が対象となる。そして、本発明に係る不等厚鋼管１は、その不等厚鋼管１の設置箇所に応じて予め定められた部位において、不等厚鋼管１の厚肉断面部１３が位置するように設置される。
【００４２】
まず、この特定の構造体３として、曲げモーメントが大きく作用する方向が決まっており、管周方向の一部に対してその曲げモーメントにより発生する曲げ応力度が管周方向の他の部位より大きい躯体３１を有する構造体３に対して、本発明に係る不等厚鋼管１を用いる場合を説明する。このような構造体３の躯体３１としては、例えば、橋梁の鋼管主桁、橋梁の鋼管橋脚、フーチング等に接合される鋼管杭等が挙げられる。
【００４３】
本発明に係る不等厚鋼管１が橋梁４１の鋼管主桁４２に用いられる場合を説明する。この橋梁４１は、図９に示すように、橋軸直交方向Ｙに間隔を空けて互いに平行に設置された複数の鋼管主桁４２と、複数の鋼管主桁４２を連結するＨ形鋼等からなる横桁４３と、複数の鋼管主桁４２により支持された床版４４とを備える。この橋梁４１の躯体３１として機能する鋼管主桁４２に対しては、床版４４上を走行する車両等の荷重によって、橋軸直交方向Ｙの方向軸回りに曲げモーメントが作用する。この曲げモーメントによる曲げ応力度は、鋼管主桁４２の上部４２ａ及び下部４２ｂのそれぞれに対して他の部位より大きく発生する。
【００４４】
ここで、本発明に係る構造体３は、その一実施形態として、管周方向の一部に対して発生する曲げ応力度が他の部位より大きい躯体３１として用いられる不等厚鋼管１について、その曲げ応力度が他の部位より大きく発生する部位に厚肉断面部１３が位置するように設置されることを特徴としている。図９に示す例においては、鋼管主桁４２の上部４２ａ及び下部４２ｂのそれぞれの部分に、不等厚鋼管１の厚肉断面部１３が位置するように、鋼管主桁４２として不等厚鋼管１が設置されている。
【００４５】
次に、本発明に係る不等厚鋼管１が橋梁４１の鋼管橋脚４５に用いられる場合を説明する。この橋梁４１は、図１０に示すように、下部構造としての鋼管橋脚４５を備える。鋼管橋脚４５は、図示の例において、その上部４５ａにおいて橋軸直交方向Ｙに沿って設けられた張出部４７に対して結合されており、その張出部４７上に図示しない床版や主桁等からなる上部構造が設置される。このような鋼管橋脚４５に対しては、地震が発生したときに、その上部４５ａにおいて橋軸直交方向Ｙや橋軸方向Ｘの地震力が作用する。この地震力により鋼製橋脚４５に作用する曲げモーメントは、一般には、橋軸直交方向Ｙ軸まわりの成分より橋軸方向Ｘ軸まわりの成分の方が大きいため、鋼管橋脚４５の橋軸直交方向Ｙの両端部４５ｂそれぞれに対して他の部位より大きな曲げ応力度が発生する。この場合、本発明に係る構造体３において、鋼管橋脚４５としての不等厚鋼管１は、鋼管橋脚４５の橋軸直交方向Ｙの両端部４５ｂそれぞれの部分に、不等厚鋼管１の厚肉断面部１３が位置するように設置される。
【００４６】
次に、本発明に係る不等厚鋼管１がフーチング等に接合される鋼管杭４８に用いられる場合を説明する。この鋼管杭４８は、図１１に示すように、図示しない地盤に打設されるものであり、その杭頭部４８ａがフーチング等のコンクリート構造体４９に対して、図示しない鉄筋等を介して接合されている。このようなコンクリート構造体３が橋梁の橋脚基礎等として用いられる場合、地震が発生したときに、上述と同様に、互いに直交する方向Ｐ、方向Ｑのうちの一方の方向Ｐの地震力成分が大きくなる場合には、鋼管杭４８の杭頭部４８ａにおいてその一方の方向Ｐの両端部４８ｂそれぞれに対して他の部位より大きな曲げ応力度が発生する。図１１に示す例においては、図１１（ａ）中の上下方向Ｐの地震力成分が左右方向Ｑの地震力成分より大きい場合を示している。この場合、本発明に係る構造体３において、鋼管杭４８としての不等厚鋼管１は、鋼管杭４８の一方向Ｐの両端部４８ｂそれぞれの部分に、不等厚鋼管１の厚肉断面部１３が位置するように設置される。
【００４７】
なお、上述の図９〜図１１に示す例において説明したような条件を満足する不等厚鋼管１としては、図１に示すように、不等厚鋼管１の半周部分毎にその中央部１５を含む範囲に厚肉断面部１３が設けられたものが用いられる。
【００４８】
このように、曲げモーメントが大きく作用する方向が決まっているような場合に、その曲げモーメントにより発生する曲げ応力度が大きい部位について他の部位より肉厚を厚くすることによって、鋼材使用量を抑えつつ曲げモーメントに対する耐力を効果的に増大させることが可能となる。このため、曲げモーメントが大きく作用する方向が決まっているような特定の構造体３の躯体３１として用いられる鋼管について、合理的に設計することができ、ひいてはコストダウンを図ることが可能となる。
【００４９】
次に、本発明に係る不等厚鋼管１が護岸、防波堤等として適用される鋼管矢板壁５１に用いられる場合を説明する。この鋼管矢板壁５１は、海、河川等の水域５２と、既設地盤、盛土等の土５３との境界部５４に打設されるものであり、地盤に打設された複数の鋼管矢板５５を組み合わせて構築される。鋼管矢板５５は、不等厚鋼管１からなる鋼管本体５６と、鋼管本体５６に溶接等により接合された一対の継手５７とを備えている。隣り合う鋼管矢板５５は、互いに継手５７を介して連結された状態で地盤に打設され、これによって、鋼管矢板壁５１が構築されることになる。
【００５０】
ここで、護岸等として鋼管矢板壁５１に用いられる場合、鋼管本体５６の水域側に最も突き出た部位５８において特に腐食が促進されることが知られている。そして、本発明に係る構造体３は、その一実施形態として、鋼管本体５６の水域側に最も突き出た部位５８に厚肉断面部１３が位置するように、鋼管本体５６として不等厚鋼管１が設置されることを特徴としている。これにより、水域側に最も突き出た部位５８の不等厚鋼管１の肉厚について、所定期間内において腐食が生じたとしても耐荷力が失われない程度の肉厚で、かつ、他の部位より厚い肉厚とすることによって、鋼材使用量を抑えつつ防食対策をすることが可能となる。このため、腐食が促進される部位が決まっているような特定の構造体３の躯体３１として用いられる鋼管について、合理的に設計することができ、ひいてはコストダウンを図ることが可能となる。
【００５１】
以上のように、本発明に係る不等厚鋼管１や構造体３によれば、特定の構造体３の躯体３１として用いられる鋼管について、合理的に設計することができ、ひいてはコストダウンを図ることが可能となる。
【００５２】
なお、不等厚鋼管１の厚肉断面部１３の数は、不等厚鋼管１に作用する地震力等による曲げモーメントやその方向、更には腐食等の外的要因の影響を考慮して、その数が設定される。上述の図１０、図１１に示す例のように、地震力等による曲げモーメントが一方向両側に繰り返し作用する躯体３１に不等厚鋼管１を用いる場合、不等厚鋼管１としては、図１に示すような、その管周方向の半周部分毎にその中央部１５を含む範囲に厚肉断面部１３が設けられたものを用いることが好ましい。これにより、鋼材使用量を抑えつつ、その一方向両側に繰り返し作用する曲げモーメントに対する耐力を効果的に増大させることが可能となる。
【００５３】
また、互いに直交する二方向両側に曲げモーメントが繰り返し作用する躯体３１に不等厚鋼管１を用いる場合、不等厚鋼管１としては、図４に示すような、その管周方向の１／４周部分毎にその中央部１５を含む範囲に厚肉断面部１３が設けられたものを用いることが好ましい。これにより、鋼材使用量を抑えつつ、その互いに直交する二方向両側に繰り返し作用する曲げモーメントに対する耐力を効果的に増大させることが可能となる。
【００５４】
また、曲げモーメント等の外的要因によって、不等厚鋼管１としては、図２、図３、図５に示すように、管周方向の一部に亘る範囲にのみ厚肉断面部１３が設けられたものを用いてもよいし、
【００５５】
また、不等厚鋼管１として薄肉断面部１１から厚肉断面部１３にかけてテーパー状に形成されたものを用いる場合、曲げモーメント、腐食等の外的要因の影響が特に強い部位に対して最大肉厚部１３ａが位置するように設置されていれば、これら曲げモーメント等に対して特に効果的に耐力等を発揮することができ、より合理的に設計することができるので好ましい。
【００５６】
また、静荷重等による曲げモーメントが不等厚鋼管１の上側から下側のような一方向に向けて常時作用するような躯体３１に対して、本発明に係る不等厚鋼管１が用いられる場合、不等厚鋼管１としては、図１３に示すように、厚肉断面部１３が薄肉断面部１１に対して管周方向に略１８０°ずれた部位を含む範囲に設けられ、その内部にコンクリート等の経時硬化性充填材５９を充填して合成構造とすることが好ましい。この場合、不等厚鋼管１は、静荷重等による曲げモーメントによって引張応力が大きく発生する部位に厚肉断面部１３が設置されるようにする。これにより、引張応力が大きく発生する部位においては、引張応力に対して有効に抵抗できる鋼材が多くなり、圧縮応力が大きく発生する部位においては、圧縮応力に対して充填材５９が抵抗するため、より合理的に設計することが可能となる。
【００５７】
なお、不等厚鋼管１の内部にコンクリート等の経時硬化性充填材５９を充填して合成構造とすることは、上述の図１３に示すように、厚肉断面部１３が薄肉断面部１１に対して管周方向に略１８０°ずれた部位を含む範囲に設けられた不等厚鋼管１のみを対象とするものではない。合成構造とする対象となる不等厚鋼管１は、この他にも、例えば、図１〜図６に示すようなものでもよく、厚肉断面部１３と薄肉断面部１１の周方向での位置について限定するものではない。
【００５８】
次に、不等厚鋼管１の厚肉断面部１３や薄肉断面部１１が設けられる範囲の例について、図１〜図６を用いて説明する。
【００５９】
図１（ａ）〜図１（ｃ）に示す例において、厚肉断面部１３は、不等厚鋼管１の管周方向の上側半周部分、下側半周部分毎にその中央部１５を含む範囲に設けられている。また、薄肉断面部１１は、その半周部分毎に設けられた厚肉断面部１３間に設けられ、より具体的には、上側半周部分、下側半周部分それぞれの中央部１５から管周方向に９０°ずれて位置するように設けられている。薄肉断面部１１から上側半周部分、下側半周部分それぞれの中央部１５にかけては肉厚が連続的に厚くなるようにテーパー状に形成されており、その中央部１５において最大肉厚部１３ａが位置するように設けられている。
【００６０】
また、図２（ａ）、（ｂ）、図３に示す例において、厚肉断面部１３は、不等厚鋼管１の管周方向の上側半周部分の中央部１５を含む範囲にのみ設けられている。また、薄肉断面部１１は、厚肉断面部１３以外の管周方向の部分に設けられており、図示の例においては、不等厚鋼管１の下側半周部分全てに設けられている。薄肉断面部１１から上側半周部分の中央部１５にかけては肉厚が連続的に厚くなるようにテーパー状に形成されており、その中央部１５において最大肉厚部１３ａが位置するように設けられている。
【００６１】
また、図４に示す例において、厚肉断面部１３は、不等厚鋼管１の管周方向の１／４周部分毎にその中央部１５を含む範囲に設けられている。また、薄肉断面部１１は、その１／４周部分毎に設けられた厚肉断面部１３間に設けられ、より具体的には、１／４周部分それぞれの中央部１５から管周方向に４５°ずれて位置するように設けられている。薄肉断面部１１から１／４周部分それぞれの中央部１５にかけては肉厚が連続的に厚くなるようにテーパー状に形成されており、その中央部１５において最大肉厚部１３ａが位置するように設けられている。
【００６２】
また、図５に示す例において、薄肉断面部１１は、不等厚鋼管１の下側の一部に形成されている。また、厚肉断面部１３は、不等厚鋼管１の薄肉断面部１１以外の管周方向全周部分に設けられている。薄肉断面部１１から管周方向に１８０°ずれた位置にかけては肉厚が連続的に厚くなるようにテーパー状に形成されており、その１８０°ずれた位置において最大肉厚部１３ａが位置するように設けられている。
【００６３】
また、図６に示す例において、厚肉断面部１３は、不等厚鋼管１の上側の１／４周部分全てに設けられている。また、薄肉断面部１１は、不等厚鋼管１の残りの下側の３／４周部分全てに設けられている。薄肉断面部１１から厚肉断面部１３にかけては肉厚が段階的に厚くなるように段差部２３ａが設けられて階段状に形成されている。
【００６４】
次に、本発明に係る不等厚鋼管１に用いられる鋼板２０の例について、図１〜図８を用いて説明する。
【００６５】
図１（ａ）に示す例において、不等厚鋼管１は、４枚の片テーパー鋼板２１から構成されている。４枚の片テーパー鋼板２１は、不等厚鋼管１の１／４周部分として構成される。
【００６６】
図１（ｂ）に示す例において、不等厚鋼管１は、２枚の両テーパー鋼板２１から構成されている。２枚の両テーパー鋼板２１は、不等厚鋼管１の上側及び下側それぞれの半周部分として構成される。
【００６７】
図１（ｃ）に示す例において、不等厚鋼管１は、２枚の中央テーパー鋼板２１から構成されている。２枚の中央テーパー鋼板２１は、不等厚鋼管１の左側及び右側それぞれの半周部分として構成される。
【００６８】
図２（ａ）に示す例において、不等厚鋼管１は、２枚の片テーパー鋼板２１と板厚が等厚な１枚の鋼板２０とから構成されている。２枚の片テーパー鋼板２１は、不等厚鋼管１の上側の半周部分を構成する１／４周部分として構成され、板厚が等厚な１枚の鋼板２０は、不等厚鋼管１の下側の半周部分として構成される。
【００６９】
図２（ｂ）に示す例において、不等厚鋼管１は、１枚の両テーパー鋼板２１と板厚が等厚な一枚の鋼板２０とから構成されている。１枚の両テーパー鋼板２１は、不等厚鋼管１の上側の半周部分として構成され、板厚が等厚な１枚の鋼板２０は、不等厚鋼管１の下側の半周部分として構成される。
【００７０】
図３に示す例において、不等厚鋼管１は、１枚の両テーパー鋼板２１と板厚が等厚な４枚の鋼板２０とから構成されている。１枚の両テーパー鋼板２１は、不等厚鋼管１の上側の半周部分として構成され、板厚が等厚な４枚の鋼板２０は、不等厚鋼管１の下側の半周部分を構成する１／８周部分として構成される。
【００７１】
図４に示す例において、不等厚鋼管１は、４枚の両テーパー鋼板２１から構成されている。４枚の両テーパー鋼板２１は、不等厚鋼管１の１／４周部分として構成される。
【００７２】
図５に示す例において、不等厚鋼管１は１枚の両テーパー鋼板２１から構成されている。１枚の両テーパー鋼板２１は、不等厚鋼管１の全周部分として構成される。
【００７３】
図６に示す例において、不等厚鋼管１は、２枚の差厚鋼板２３と板厚が等厚な１枚の鋼板２０とから構成されている。２枚の差厚鋼板２３は、不等厚鋼管１の上側の半周部分を構成する１／４周部分として構成され、板厚が等厚な１枚の鋼板２０は、不等厚鋼管１の下側の半周部分として構成される。
【００７４】
なお、何れの例においても、互いに突き合わせるべき鋼板２０の周端部２０ａは、それぞれ同じ肉厚となるように調整されている。また、不等厚鋼管１にテーパー鋼板２１を用いる場合、テーパー鋼板２１の勾配は、テーパー鋼板２１と平行な方向１ｍ当たりの肉厚（ｍｍ）の変化量で表すと、例えば、最大で１０（ｍｍ／ｍ）程度となる。
【００７５】
以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、前述した実施形態は、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ものである。
【符号の説明】
【００７６】
１      不等厚鋼管
３      構造体
１１    薄肉断面部
１３    厚肉断面部
１３ａ  最大肉厚部
１５    中央部
２０    鋼板
２０ａ  周端部
２１    テーパー鋼板
２１ａ  一端
２１ｂ  他端
２１ｃ  中央部
２３    差厚鋼板
２３ａ  段差部
３１    躯体
４１    橋梁
４２    鋼管主桁
４３    横桁
４４    床版
４５    鋼管橋脚
４６    上部構造
４７    張出部
４８    鋼管杭
４９    コンクリート構造体
５０    定着部材
５１    鋼管矢板壁
５２    水域
５３    土
５４    境界部
５５    鋼管矢板
５６    鋼管本体
５７    継手
５８    突き出た部位
５９    経時硬化性充填材
Ａ      方向（鋼板と平行な方向）
Ｘ      橋軸方向
Ｙ      橋軸直交方向
Ｐ      上下方向
Ｑ      左右方向
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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