(57)【要約】      （修正有）【課題】鋼管と継手を軸方向に並べて溶接した鋼構造ユニットを提供する。【解決手段】鋼管１１と継手１２の関連寸法が一定のパラメータ関係を満たすことで、鋼管角部の外縁が完全的に継手角部の外縁の内側に納まり、継手角部から鋼管の角が突き出るのを避けることにより、接合面の応力分布を最適化され、鋼管主構造の非稼働損傷を避け、前記鋼構造ユニット全体的な構造強度と疲労強度を確保する。【選択図】図１
0003222549.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
鋼管と継手とを軸方向に並べて溶接した鋼構造ユニットであって、
前記鋼管の外角と前記継手の外角との寸法パラメータ関係が下記（１）（２）の通りであり、
鋼管角部の２つの直線エッジの交点をＡ、鋼管角部円弧の中点を通る接線と継手角部フィレットの任意の直線エッジの直線との交点をＢとして、ＣはＡとＢとの間の線の長さであることを特徴とする鋼構造ユニット。
【数１】
0003222549.tif 000011
【請求項２】
鋼管と継手とを軸方向に並べて溶接した鋼構造ユニットであって、
前記鋼管の内角と前記継手の内角との寸法パラメータ関係が下記（３）（４）の通りであることを特徴とする鋼構造ユニット。
【数２】
0003222549.tif 000012
【請求項３】
前記継手に使用される素材は、継目無鋼管又は溶接丸鋼管であることを特徴とする請求項１に記載の鋼構造ユニット。
【請求項４】
前記継手は、加熱、部分加熱、一体圧延および部分圧延の組み合わせにより加工されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼構造ユニット。
【請求項５】
前記継手の外角部は角面取り又は丸面取りのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の鋼構造ユニット。
【請求項６】
前記継手の内角部は肉増しであり、太くなった部分をβとすることを特徴とする請求項２に記載の鋼構造ユニット。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実用新案は、鋼構造部品の組立における溶接及び成形の技術分野に属し、特に鋼構造ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の建設業界および他の関連分野では、鋼構造部品の用途がより広く普及してきている。一般的な鋼構造部材として、鋼管はよく冷間曲げまたは熱延矩形鋼管を使用されている。鋼管の繋ぎ部には通常、厚肉矩形継手が使用され、鋼管と継手は溶接で繋ぐ。
通常では、鋼管と継手とも頂角が直角ではなく、滑らかな移行構造のフィレットとなる。従って、丸みの付く角部の寸法は、フィレット半径によって決まる。鋼管または継手のフィレット半径は肉厚とのパラメータ関係はおおよそ次のとおりである。
Ｒ＝２．５Ｔ
ｒ＝２．５ｔ
其の中、Ｒは継手の角部の外側円弧の半径
Ｔは継手側面肉厚
ｒは鋼管角部の外側円弧の半径
ｔは鋼管の肉厚
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
上記によると、継手と鋼管の角部円弧半径は、対応の肉厚に比例することがわかる。実際には継手の肉厚は鋼管の肉厚よりも大きいため、鋼管の角部円弧半径は継手の角部円弧半径より小さい。これが構造に反映されると組立後の鋼管の外側の角を継手の外側の角から突き出させ、鋼管の角をぶつけて損傷させる。一方、鋼管と継手との間の嵌合表面の応力分布は不合理であり、これは関連鋼構造間の全体的な構造強度および疲労強度に悪影響を及ぼす。
従って、鋼管の外角を継手の外角からはみ出さないようにし、鋼管の全断面が継手の断面内に収まるようにして、鋼管隅が構造によって損傷を受けることを防止する方法は、現在該当技術領域にとって重要な技術的課題である。
【０００４】
本実用新案の目的は、継手角部の外側円弧の半径ＲがＲ≦ｒ、且つＲ＜０．５Ｔという条件を満たして、鋼管の角部が継手角からはみ出さず、鋼管の全断面が継手の断面内に収まるようにして鋼管角部の構造的損傷を回避することができる鋼構造ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記技術的課題を解決するために、本実用新案では、鋼管と継手とを軸方向に並べて溶接した鋼構造ユニットを公示する。
請求項１に記載の発明は、鋼管と継手とを軸方向に並べて溶接した鋼構造ユニットであって、
前記鋼管の外角と前記継手の外角との寸法パラメータ関係が下記（１）（２）の通りであり、
鋼管角部の２つの直線エッジの交点をＡ、鋼管角部円弧の中点を通る接線と継手角部フィレットの任意の直線エッジの直線との交点をＢとして、ＣはＡとＢとの間の線の長さであることを特徴とする。
【数１】
0003222549.tif 000003
請求項２に記載の発明は、鋼管と継手とを軸方向に並べて溶接した鋼構造ユニットであって、
前記鋼管の内角と前記継手の内角との寸法パラメータ関係が下記（３）（４）の通りであることを特徴とする。
【数２】
0003222549.tif 000004
ここで、前記継手に使用される素材は、継目無鋼管又は溶接丸鋼管であることが望ましい。
また、前記継手は、加熱、部分加熱、一体圧延および部分圧延の組み合わせにより加工されることが望ましい。
また、前記継手の外角部は角面取り又は丸面取りのいずれかであることが望ましい。
また、前記継手の内角部は肉増しであり、太くなった部分をβとすることが望ましい。
【考案の効果】
【０００６】
上記の背景技術に対して、本実用新案によって提供される鋼構造ユニットは、鋼管および継手の関連寸法データが一定のパラメータ関係を満たし、鋼管の角部外縁を完全的に継手角部外縁内に収めてある。鋼管の外側角が継手の外側角から突出することが効果的に防止され、鋼管と継手との間の接合面における応力分布が最適化され、鋼管の全断面が継手の断面内に入ることが保証される。主構造の鋼管の非稼働損傷が回避され、鋼構造ユニットの全体的な構造強度および疲労強度が保証される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本実用新案の実施方法または従来技術の解決策をより明確に説明するために、以下では、実施例や従来技術解決策の解説で使用される図面を説明する。 明らかに、それは本実用新案のいくつかの実施形態に過ぎず、当業者にとって、これらの図面を元に、他の付随図面を何ら創造的な作業なしに得ることができる。
【図１】本実用新案のある一種具体的な実施方案に係る鋼構造ユニットの全体構成を示す概略図である。
【図２】図１にある鋼管の外側角部と継手の外側角部との寸法パラメータの分析図である。
【図３】継手内角部肉増し部分の寸法パラメータの分析図である。
【図４】継手と鋼管の組み立て状況の概略図である。
【考案を実施するための形態】
【０００８】
本実用新案の核心は鋼管の外角が継手の外角から突き出るのを防ぎ、鋼管の断面全体が継手の断面に収まることを確保できる鋼構造ユニットを提供する。 鋼管の内側と外側の角の構造的な損傷を防げることできる。
業者に本実用新案をよりよく理解させるために、添付の図面および実施形態を通して本実用新案を解説する。
図１、図２、図３、図４を参照する。図１は本実用新案の実施形態により提供される鋼構造ユニットの構造全体の概略図である。図２は、図１にある鋼管の外側角部と継手の外側角部との寸法パラメータの分析図である。図３は継手の内角部の肉厚部の寸法パラメータ解析図である。図４は継手と鋼管の組み立て状況の概略図である。
【０００９】
本実用新案の実施形態において、提供される鋼構造ユニットは、軸方向に並べて溶接される鋼管１１と継手１２を含み、鋼管１１と継手１２との間の寸法パラメータ関係は以下の通りである。なお、図３におけるｒ’は、鋼管角部の内側円弧半径である。
【数１】
0003222549.tif 000005
【数２】
0003222549.tif 000006
【００１０】
鋼管１１角部面取りの２つの直線エッジの交点をＡ、鋼管１１角部円弧の中点を通る接線と、継手１２角部面取りの任意の直線エッジの直線との交点をＢとする。ＣはＡとＢとの間の線の長さである。
【００１１】
本実用新案をよりよく理解させるために、添付の図２に示した関連パラメータで前記式（１）（２）の導出と解析を行う。
基本は逆推定で解析されている。即ち、組立後の鋼管１１の外縁を継手１２の外縁の内側に収めるには、図２に示すように相対的構造位置関係を確保する必要である。従って、点Ａは鋼管１１角部円弧の中心と中点を結ぶ線の延長線上にある。Ａ点を通って、鋼管１１角部円弧の中点に接線の垂直線ｈを引くと、当該垂直線ｈは点Ａ、Ｂ、Ｂ’により囲まれた直角二等辺三角形の斜辺に対応する高さとなる。それに、鋼管１１角部円弧の中心とＡ点を結ぶ線は、直角二等辺三角形の斜辺となり、ｒは直角側となる。該当斜辺の長さは√２ｒであり、故に、
【数３】
0003222549.tif 000007
更に、三角形辺長関係によると、
【数４】
0003222549.tif 000008
（５）と（６）が連立すると、
【数５】
0003222549.tif 000009
（７）はＣ最大長さであるため、実際に生産加工の際には、Ｃの値は次の式で求める。
【数６】
0003222549.tif 000010
【００１２】
組立時、鋼管１１と継手１２の関連寸法が上記パラメータ関係を満たすことで、鋼管１１角部外縁は継手１２角部外縁の内側に納まり、継手１２角部から鋼管１１の角が突き出るのを避け、鋼管の全断面が継手の断面に収まることを確保し、鋼管１１と継手１２の接合面の応力分布が最適化され、鋼管１１のメイン構造の非稼働損傷を避け、前記鋼構造ユニット全体的な構造強度と疲労強度が確保できている。
【００１３】
更に説明すると、実際の設計、開発および生産加工をやり易くする為に、前記各式により、運用上は計算を簡潔化し、実際生産加工時にＣの値を０．５８５ｒ以下とする。
さらに、実際運用上、構造ユニットの各鋼管１１は軸方向に配置され、隣接する２つの鋼管１１の間に、継手１２が同軸配置されているが、構造ユニット端部工程においては、１本の鋼管１１と１つの継手１２の位置合わせになる。故に、工程を問わず鋼管１１と継手１２との位置合せが関係していれば、前記鋼構造ユニットの当該鋼管１１と継手１２間の寸法パラメータ関係に適用することができる。 
【００１４】
又、継手１２の角部は丸面取りの場合、関連パラメータは前記式をそのまま参考できる。継手１２の角部は角面取りの場合、ＢＢ’は当該角面取りの外端面の横方向の延長線となる。他のパラメータは変わり無し。そうすることで、関連パラメータの導出ができる。
【００１５】
それに、実際生産加工時、鋼管１１角部の形状は必要に応じて直角か円弧か選択できる。基本的には、前記鋼構造ユニットの実際用途に合わせれば良い。
従って、採用された鋼管１１の肉厚は４ｍｍ、即ちｔ＝４の場合、ｒ＝２．５ｔによると、鋼管１１角部円弧半径ｒは１０ｍｍとなる。そして、この場合、継手１２角部円弧半径Ｒ≦１０mmとなり、又はＣを参照とし、Ｃ≦５．８５mmである。安全範囲をさらに考慮すると、Ｃ≦５．５mmである。
【００１６】
更に、継手は加熱、部分加熱、一体圧延および部分圧延等、独自の組み合わせによって加工されている。従来技術ではよく利用されている単一冷間圧延か単一冷間引抜きまたは単一熱間圧延成形プロセスに対して、本出願では、加熱、部分加熱、一体圧延および部分圧延等、プロセスの独自の組み合わせで、継手１２のビレットがより均一且つ十分に加熱され、成形し易くなり、加工効率の向上に繋がる。それに、最終的に成形物の角部サイズが小さくなることで、原材料の使用量が低減すると共に、継手１２の成形効果も最適化され、鋼構造ユニットの構造強度が改善され、関連部品の応力分布もより均一、より合理的になる。
【００１７】
纏めて言うと、本実用新案で提供される鋼構造ユニットは、組立時に鋼管と継手の関連寸法は一定のパラメータ関係を満たすことで、鋼管角部外縁は継手角部外縁の内側に納まり、鋼管の全断面が継手の断面に収まることを確保でき、継手角部から鋼管角が突き出るのを避ける。それにより、鋼管と継手の接合面の応力分布が最適化され、鋼管のメイン構造の非稼働損傷を避け、前記鋼構造ユニット全体的な構造強度と疲労強度を確保できている。
【００１８】
以上、本実用新案で提供する鋼構造ユニットについて具体的に説明した。本実用新案の原理および実施形態に関して、特定の例を用いて説明したが、上記の実施形態の説明は、本実用新案の方法及びその中核となる概念を理解するための物だけである。 当業者であれば、本実用新案の論理から逸脱することなく本実用新案に対して何等かの改良および修正を加えることができ、これらの改良および修正もまた本実用新案の保護の範囲内にある。
【符号の説明】
【００１９】
１１・・鋼管、１２・・継手。
【図１】
0003222549.tif 000013
【図２】
0003222549.tif 000014
【図３】
0003222549.tif 000015
【図４】
0003222549.tif 000016