(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
天井クレーン既設の走行桁を該走行桁の下部に配設した補強部材で補強するに際し、該補強部材のフランジ部と前記走行桁のフランジ部を長手方向に当接し、前記走行桁のフランジ部と前記補強部材のフランジ部を高力ボルトで締め付けて接合する工法において、
前記走行桁のフランジ部と前記補強部材のフランジ部との接合面に発生する剪断力を前記天井クレーンの荷重を基にして求め、その求めた剪断力を基にして下記式により前記高力ボルトの径とボルトピッチを求めることを特徴とする走行桁の補強工法。
ｐ＝２Ｒs・Ｉ／Ｑ・Ｓ2
但し、ｐ：ボルトピッチ、Ｒs：ボルト許容剪断力、Ｉ：補強後の合計断面に関する断面二次モーメント、Ｑ：接合面発生剪断力、Ｓ2：中立軸に関する補強部材の断面一次モーメント。
【請求項２】
前記走行桁と前記補強部材を挿入するボルト孔に面取り加工を施したことを特徴とする請求項１に記載の走行桁の補強工法。
【請求項３】
前記補強部材をＨ型鋼又はＴ型鋼とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の走行桁の補強工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、天井クレーンの走行桁の補強工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
天井走行クレーンの吊り能力の増強により、走行桁の支持する荷重が増加することに伴って走行桁を強化する必要性が生じた場合、
（１）既設の走行桁を取り外し、新たに強度の高い走行桁を新設する。
（２）走行桁の上フランジ、又は下フランジに鋼製のカバープレートやＴ型部材を溶接にて取付け、既設の走行桁を活用して走行桁の断面性能を向上させる。
（３）走行桁下部に中間柱を追加設置し、走行桁に発生する応力・変形を低減する。
等の方法がこれまでにとられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した（１）の方法は走行桁を全て新しくすることから、既設走行桁以外の主要構造物も取り外す必要があり、工期とコストが嵩むという問題点がある。
更に、（２）の方法は走行桁の下フランジに取り付ける場合には上向き溶接となるため、現場溶接の品質確認から工期が長くなり、また多くの溶接の熟練技術者を必要とするという問題点がある。上向き溶接を避けるとなると、走行桁を一旦取り外す必要がある。
また、これまでに慎重に施工したものの中でも溶接止端部から疲労亀裂の発生するものがあり、その都度補修する必要があるという問題点がある。
（３）の方法は走行桁下の既設設備を撤去する必要があり、工事費が嵩むという問題点がある。又、既設設備が重要設備であり撤去や移設不可能という場合については、この補強工法は適用できない。
本発明は、上述した従来の走行桁の補強工法の問題点を解決し、工期が短く、低コストで、省力化を可能とし、更に構造性能（耐疲労強度）に優れ、メンテナンス性を良好とする補強工法を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その手段１は、天井走行クレーン既設の走行桁を補強部材で補強する工法において、該補強部材のフランジ部と前記走行桁のフランジ部を長手方向に当接し、前記走行桁のフランジと補強部材のフランジを高力ボルトにて締め付けて接合するに際し、前記走行桁のフランジと前記補強部材のフランジとの接合面に発生する剪断力を天井走行クレーンの荷重を基にして求め、その求めた剪断力に応じて前記高力ボルトの径と長手方向のボルトピッチを求め、この求めたボルト径とボルトピッチで接合する走行桁の補強工法である。なお、ここで、天井走行クレーンの荷重はクレーンの自重を含む。
更に、手段２は走行桁と補強部材の高力ボルトを挿入するボルト孔に面取り加工を施すことにより疲労強度を向上したものである。
手段３は補強部材をＨ型鋼又はＴ型鋼とするものである。
前記既設の走行桁と補強部材とを接合する高力ボルトは一般に建設現場で使用されているものを使用すればよい。
高力ボルトで鋼材を接合する場合においては、従来、接合部にかかる荷重に関係なく、鋼材にボルト穴を空けた鋼材断面部分の強度がその他の部分（ボルト穴が位置する上部、下部の鋼材断面部分）と同等の強度になるように、該強度に相当する摩擦を鋼材相互間で得ることが出来るピッチにして、ボルト・ナットで鋼材を締め付ける、所謂全強度設計をしていた為、ピッチが狭くなって、工事期間が長くなるものであった。
このため本発明者等は既設の走行桁と補強部材とを接合するための補強工事期間を出来る限り短縮して生産障害を最小にするため種々実験検討した。
この結果、接合部にかかる荷重に応じて接合部の強度を設計すればボルト径を小さくするか又はボルトピッチを広くすることが可能になることを知見した。
つまり、走行桁には「クレ−ン自重と吊り荷の最大荷重の和」の荷重がかかり、この荷重により走行桁に下向きの荷重が加わり、これにより、該走行桁が下向きに撓み、接合部の走行桁下面には伸力が働き、補強部材の上面には縮力が働くことから、走行桁と補強部材の接合部には剪断力が発生（図３のようにクレ−ンを走行させた時に上記接合面の各点に発生する最大剪断力値を結んで求める）する。この剪断力値に耐えて、前記接合部が擦れないような摩擦力が接合部に働くように走行桁と補強部材の締力を得ることが出来るボルト径、又は、ボルトピッチに設計すれば、従来の全強度設計に比してボルト径を小さくするか、又は、ボルトピッチを広くすることが可能となる。
さらに、走行桁及び補強部材へボルト孔を明けた場合、ボルト孔周辺にはバリ等が必ず残る。これに対し通常は、板厚表面より突出している部分のみ除去を行っている。大半の建設物では特に問題となることはないが、繰り返し荷重の作用する走行桁のような建設物では、残ったバリ等を中心に応力集中が起こり、ひいてはボルト孔からの疲労亀裂を発生させる欠陥となる。そのため、面取り加工を行って、ボルト孔周辺の欠陥を完全に除去して応力集中を緩和させることにより、疲労強度の向上が図られる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１において、本発明の走行桁の補強工法の例を示す。図１において、天井走行クレーンの走行桁１の下フランジ部２とＨ型鋼等の補強部材３の上フランジ部４を長手方向に当接し、走行桁１の下フランジ部２と補強部材３の上フランジ部４を高力ボルト５にて接合するに際し、まず、クレーン自重と吊り荷の最大荷重の和から、図３に示すように、クレーンが走行桁上の任意の位置間隔（１ｍ程度間隔）にあるときの剪断力を求め、更に、この剪断力最大値を結んで図４に示す）最大剪断力分布を求める。
そして、この図４中、例えば、Ｘの範囲を端部とし、Ｙの範囲を中央部として設計する場合において、端部Ｘの範囲の最大剪断力値Ｑ1 と中央部Ｙの範囲の最大剪断力値Ｑ2 を求め、この最大剪断力値Ｑ1 、Ｑ2 を下記式に別々に代入して、高力ボルト径（高力ボルト許容剪断力ＲS ）とボルトピッチｐの関係を端部Ｘ、中央部Ｙの各々で求める。
ボルトピッチｐ＝２ＲS ・Ｉ  ／Ｑ・Ｓ2 
但し、  ＲS ：高力ボルト許容剪断力
Ｉ  ：補強後の断面に関する断面二次モーメント
Ｓ2 ：中立軸に関する補強部材の断面一次モーメント
Ｑ  ：発生剪断力
ここで補強後の断面に関する断面二次モーメントＩ、中立軸に関する補強部材の断面一次モーメントＳ2 は、補強部材断面が決まれば求まる定数であり、また、高力ボルト許容剪断力ＲS は高力ボルト径により定まる値である。
そして、高力ボルト径（高力ボルト許容剪断力ＲS ）とボルトピッチｐの関係から高力ボルト径とボルトピッチｐを端部Ｘ、中央部Ｙ別に決定する。
尚、ボルト径は大きい径のものを採用すればする程ボルト本数を減らすことができるので、取付費は安価となるが、高力ボルトの材料費が高くなるので、最終的には高力ボルトの材料費と取付費との見合い、又は工期にとれる時間等で決定すればよい。
また、上記例では走行桁１を両端部Ｘと中央部Ｙの３区分にしたが、本発明はこれに限るものではなく５区分、７区分、９区分と区分数を多くしてもよい。
更に、図２にボルト孔の断面図を示す。この図２において、走行桁１と補強部材３に設けた高力ボルト５を挿入するボルト孔６には面取り加工７を施すことにより疲労強度の低下を防止することができる。
【０００６】
【実施例】
本発明の実施例を表１〜表３を参照して説明する。
本願発明例は４本の支柱で支持したプレ−ト組立Ｈ型走行桁１上を走行可能に設けた天井走行クレ−ンであって、その走行桁１をＨ型鋼補強部材３で補強した場合の例である。
この天井走行クレ−ンは許容吊荷重４５トンで、この時の総荷重３００トンのものを許容吊荷重１１０トンに格上げすることにより、総荷重が６００トンになるものである。そして、第１の支柱から第２の支柱までの走行桁１（第１スパ−ン）が１５ｍ、第２の支柱から第３の支柱までの走行桁１（第２スパ−ン）が２０ｍ、第３の支柱から第４の支柱までの走行桁１（第３スパ−ン）が３０ｍであり、その走行桁１及び補強部材３の寸法を表２に示す。
尚、表２の数値は図５のａ×ｂ×ｃ×ｄ×ｅを表す。
更に、表３に前記表２の寸法の走行桁１を補強部材３で補強した場合に於ける補強後の走行桁１と補強部材３の合計断面に関する断面二次モ−メントＩと、補強部材３の中立軸（補強部材３の長手方向）に関する断面一次モ−メントＳ2 を示す。
表１の実施例は走行桁１と補強部材３の接合面（補強部材３の長手方向）に図４に示すように端部と中央部に区分し、その区分に応じて求めた剪断力、高力ボルト径、ボルトピッチであり、下記比較例より較してボルトピッチを広くすることが可能となる。
また、この表１の比較例は前記全強設計方式による高力ボルト径、ボルトピッチを示す。
【０００７】
【表１】
0004005671.tif 000002
【０００８】
【表２】
0004005671.tif 000003
【０００９】
【表３】
0004005671.tif 000004
【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば、補強部材を既設走行桁下に高力ボルトにて取り付けるので、従来のような溶接作業が不要となり、溶接熟練工を必要とせず、普通作業者によって施工できるため、施工容易化、工期短縮、低コスト、省力化を図ることができる。
また、工事期間の途中でも作業を中断して操業することができるため、工場生産の停止期間を大幅に短縮できるといった、生産損失の防止に寄与する面も大きい。
接合部の品質についても、作業者による接合部強度のばらつきや強度不足が無くなり、一定の接合部強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により補強した走行桁の実施例の断面図である。
【図２】本発明によるボルト孔部の面取りを施した状態を示す断面図である。
【図３】クレーンの最大剪断力分布図である。
【図４】クレーンが走行桁上の任意の位置にあるときの剪断力図である。
【図５】補強部材の断面図である。
【符号の説明】
１…走行桁
２…下フランジ部
３…補強部材
４…上フランジ部
５…高力ボルト
６…ボルト孔
７…面取り加工
８…長手方向ボルトピッチ
【図１】
0004005671.tif 000005
【図２】
0004005671.tif 000006
【図３】
0004005671.tif 000007
【図４】
0004005671.tif 000008
【図５】
0004005671.tif 000009