梁部材の薄肉・軽量化のための補強構造

技術の内容 ライセンス番号L2014001793はウェブ面に円形環を添接補強するもので、複合応力であるせん断応力を構成する圧縮応力成分が90度方向を変え引張応力に変換されるため、ウェブが薄く且つ局部変形しても降伏せん断荷重を確保できます。これはせん断降伏型梁乃至開口ウェブ型梁に有効な補強構造です。
ライセンス番号L2014001792は梁ウェブ面への円形環補強に加えフランジとの接続部での隅部補強でウェブ全体の安定化を図ります。この結果、梁の塑性化進行がウェブ乃至フランジ何れであっても梁の降伏荷重は確保でき、塑性変形能力は向上します。梁塑性化領域のウェブに開口部を設ける場合には有効な補強構造です。
ライセンス番号 L2014001650 はフランジとウェブの交差部位に空洞となる管状体を設けるもので、断面板要素の局部変形の進行を抑えて梁部材の安定化を図ります。ウェブでのせん断強さは降伏荷重を若干下回るものの変形が成長しても耐力低下せず、フランジ降伏先行型の梁に対して簡単で且つ有効な補強構造です。
製品イメージ 本補強構造による梁部材はウェブで見込まれるせん断強さを100%乃至その近くまで有効に利用できるため、現使用下ではせん断降伏荷重の30%前後の強さに相当するウェブ板厚を大幅に薄くできます。勿論、梁の力学的性能は本補強構造により改善されます。
大梁については部材両端部近傍の曲げ降伏が先行するフランジに対し断面隅部補強を、せん断力が大きい梁ではウェブへの円形環補強を選択します。本補強構造は塑性化が進行する梁両端部近傍への限定配置で済みます。
小梁については部材長手方向に変化するせん断力分布から梁部材両端部近傍のウェブにせん断力の大きさに応じ円形環補強か断面隅部補強かを決めます。
大梁・小梁のウェブに円形孔を設ける場合、孔を同心円となる円形環で大きく囲むことで円形環外側に新たな力の釣合場ができ、本補強構造により欠損断面部の耐力低下分を補い梁成で換算されるウェブの強さが確保できます。
製品のお客様イメージ 本補強構造を適用する梁部材は構造的対応とともに補強に伴う製品コストへの付加を抑えるため、補強箇所も限定的とし且つ補強構造も簡単なものを選択します。一般的には大梁でも小梁でも梁部材への荷重の負荷は梁の両端部近傍の領域に偏るため、部材長手方向の応力分布を配慮しつつ必要な部位だけを補強します。
本補強構造の狙いは、作用荷重に対し過大な板厚のウェブを効果的な補強により必要最低限の板厚にまで下げることです。現状では梁の設計せん断力はせん断降伏荷重の30%前後にあるものを50%乃至それ以上に迄有効とし、これが相対的に断面薄肉化に繋がり梁部材は格段に軽量化します。
構造梁部材は大梁・小梁等様々な状況で使用され又受ける荷重条件も異なるものの断面の基本的な構成であるウェブが薄肉化するため、本補強構造により殆どの梁部材は2~3割程度の重量低減が可能です。
実施許諾対象企業イメージ 建築設計・設計施工会社, プラント設計・製作会社 等

各技術の詳細

出願番号
特願2012-250992
公開番号
特開2014-098281
登録番号
特許5219179
出願番号
特願2013-131225
公開番号
特開2015-004249
登録番号
特許5510597
出願番号
特願2013-233052
公開番号
特開2015-094095
登録番号
特許5500472
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