サンドイッチ構造体
【課題】経済性の大きな低下を招くことなくコンクリートの圧縮耐力の大幅な向上を図ることを可能とし、ひいてはせん断耐力の向上を図ることを可能とするサンドイッチ構造体を提供すること。
【解決手段】上鋼板１１及び下鋼板１３と、これらの間において配設された複数のダイヤフラム１５とにより囲まれた空間１７内にコンクリート１９が充填されたサンドイッチ構造体に関する。上鋼板１１及び下鋼板１３と複数のダイヤフラム１５とのうち少なくとも一方の相対向する一対の内面に対して、それらがなす箱形断面の対角線方向Ｃの両側の隅角部２１から一部に亘る範囲にのみずれ止め４１が接合されている。これにより、サンドイッチ構造体１にせん断力Ｖが作用したときに、隅角部２１においてのコンクリート１９の応力の局所的な増大を緩和させることができ、コンクリートの圧縮耐力の大幅な向上を図ることが可能となる。
【解決手段】上鋼板１１及び下鋼板１３と、これらの間において配設された複数のダイヤフラム１５とにより囲まれた空間１７内にコンクリート１９が充填されたサンドイッチ構造体に関する。上鋼板１１及び下鋼板１３と複数のダイヤフラム１５とのうち少なくとも一方の相対向する一対の内面に対して、それらがなす箱形断面の対角線方向Ｃの両側の隅角部２１から一部に亘る範囲にのみずれ止め４１が接合されている。これにより、サンドイッチ構造体１にせん断力Ｖが作用したときに、隅角部２１においてのコンクリート１９の応力の局所的な増大を緩和させることができ、コンクリートの圧縮耐力の大幅な向上を図ることが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上鋼板及び下鋼板と、これらの間において配設された複数のダイヤフラムとにより囲まれた空間内にコンクリートが充填されたサンドイッチ構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より提案されている鋼材とコンクリートの合成構造体の一つとして、ダイヤフラムを用いたサンドイッチ構造体が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。図１０は、従来のダイヤフラム１１５を用いたサンドイッチ構造体１０１の構成を示す側面断面図である。
【０００３】
このサンドイッチ構造体１０１は、上鋼板１１１及び下鋼板１１３と、これらの間において方向Ａに間隔を空けて配設された複数のダイヤフラム１１５と、これらにより囲まれた空間１１７内に充填されたコンクリート１１９とを備えている。
【０００４】
このサンドイッチ構造体１０１に対して、図１１に示すように、方向Ａに間隔を空けた部位について逆向きの力であるせん断力Ｖが作用したとき、上鋼板１１１、下鋼板１１３及び複数のダイヤフラム１１５がなす箱形断面の対角線方向Ｃ両側の隅角部１２１において、コンクリート１１９が強固に拘束されることになる。そして、これにより、その対角線方向Ｃに沿うような圧縮力Ｆｃがコンクリート１１９に作用するとともに、この圧縮力Ｆｃの反力として上鋼板１１１等の各鋼板には引張力Ｆｔ（Ｆｔ１、Ｆｔ２）が作用することになる。なお、図１１において、コンクリート１１９について太線で囲んだ範囲Ｐは、コンクリート１１９に作用する圧縮力Ｆｃの範囲を模式的に表したものである。
【０００５】
この結果、このサンドイッチ構造体１０１では、コンクリート１１９が圧縮斜材として抵抗し、上鋼板１１１等の各鋼板が引張材として抵抗するようなトラス的なメカニズムによりせん断力Ｖに対して抵抗することが可能となり、これにより、優れたせん断耐力を発揮することが可能となっている。
【０００６】
ここで、上述のような構成からなるサンドイッチ構造体１０１のせん断耐力は、コンクリート１１９の圧縮耐力と、上鋼板１１１等の各鋼板の引張耐力とのうち最も小さい耐力によって決定される。従って、サンドイッチ構造体１０１のせん断耐力が不足する場合、各々の部材の耐力を増大させる必要がある。
【０００７】
このとき、上鋼板１１１等の各鋼板の引張耐力の不足を補う方法としては、これらの材料として更に高強度のものを用いるか、これらとして更に板厚の厚いものを用いる方法が考えられる。
【０００８】
また、コンクリート１１９の圧縮耐力の不足を補う方法としては、コンクリート１１９の材料として更に高強度のものを用いる方法が考えられる。また、上鋼板１１１、下鋼板１１３及び複数のダイヤフラム１１５がなす箱形断面の対角線に対するダイヤフラム１１５の角度θが小さくなるほど、コンクリート１１９に作用する圧縮力Ｆｃのせん断力Ｖと平行な方向の成分が増大し、せん断力Ｖに対して圧縮力Ｆｃにより効果的に抵抗することでせん断耐力の向上を図ることが可能となる。このため、コンクリート１１９の圧縮耐力の不足を補う他の方法としては、角度θを低減させること、即ち、上鋼板１１１と下鋼板１１３との間の間隔Ｈを増大させるか、複数のダイヤフラム１１５間の間隔Ｓを低減させることが考えられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】（社）土木学会著、「鋼コンクリートサンドイッチ構造設計指針」、（社）土木学会出版・平成４年７月発行、p.55-57
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、上述のようなコンクリート１１９の圧縮耐力の不足を補う方法の問題点について検討する。
【００１１】
まず、コンクリート１１９の材料として高強度のものを用いる方法を採用した場合は、コンクリート１１９の強度を高くしてもせん断耐力がコンクリート強度の1/2乗又は1/3乗に比例して大きくなるだけであるうえ、せん断耐力にある上限値が存在している。このため、高強度のコンクリートを採用するだけでは、大幅なせん断耐力の向上を図ることが期待できない。また、この場合は、コンクリート１１９の材料コストの大幅な増大を招くことになるので、経済性に劣ることになる。
【００１２】
また、上鋼板１１１と下鋼板１１３との間の間隔Ｈを増大させる方法を採用した場合は、最大でも上鋼板１１１と下鋼板１１３との間の間隔Ｈの増大と同程度しかせん断耐力の向上を期待できない。また、間隔Ｈの増大によりせん断耐力の大幅な向上を期待する場合は、上鋼板１１１と下鋼板１１３との間の間隔Ｈを極端に大きくする必要があるため、コンクリート１１９の使用量が増大するばかりか、ダイヤフラム１１５の使用量の増大を招き、経済性に劣ることになる。また、この場合は、敷地制限等の観点からサンドイッチ構造体１０１の桁高の増大させることが困難な場合があるため、そもそも適用可能となる条件に制限があることになる。
【００１３】
また、複数のダイヤフラム１１５間の間隔Ｓの低減によりせん断耐力の大幅な向上を期待する場合は、ダイヤフラム１１５間の間隔Ｓを極端に小さくする必要があるため、ダイヤフラム１１５の個数の増大を招き、経済性に劣ることになる。
【００１４】
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、経済性の大きな低下を招くことなくコンクリートの圧縮耐力の大幅な向上を図ることを可能とし、ひいてはせん断耐力の大幅な向上を図ることを可能とするサンドイッチ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】
【００１５】
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、下記のサンドイッチ構造体を発明した。
【００１６】
第１発明に係るサンドイッチ構造体は、上鋼板及び下鋼板と、これらの間において前記上鋼板及び前記下鋼板に対して略垂直に配設された複数のダイヤフラムとにより囲まれた空間内にコンクリートが充填されたサンドイッチ構造体において、前記上鋼板、前記下鋼板及び前記複数のダイヤフラムの内面に対して、それらがなす箱形断面の対角線方向両側の隅角部から一部に亘る範囲にのみずれ止めが接合されていることを特徴とする。
【００１７】
第２発明に係るサンドイッチ構造体は、第１発明において、前記ずれ止めは、前記上鋼板及び前記下鋼板と前記複数のダイヤフラムとのうち少なくとも一方の相対向する一対の内面に対して、それらがなす箱形断面の対角線方向両側の隅角部から一部に亘る範囲にのみ接合されていることを特徴とする。
【００１８】
第３発明に係るサンドイッチ構造体は、第２発明において、前記ずれ止めは、前記複数のダイヤフラム間の間隔をＳとしたときに、前記上鋼板及び前記下鋼板の相対向する一対の内面に対して、前記隅角部から０．２×Ｓ以上０．４５×Ｓ以下の範囲にのみ接合されていることを特徴とする。
【００１９】
第４発明に係るサンドイッチ構造体は、第２発明において、前記ずれ止めは、前記上鋼板と前記下鋼板との間の間隔をＨとしたときに、前記複数のダイヤフラムの相対向する一対の内面に対して、前記隅角部から０．２×Ｈ以上０．４×Ｈ以下の範囲にのみ接合されていることを特徴とする。
【００２０】
第５発明に係るサンドイッチ構造体は、第２発明において、前記ずれ止めは、前記上鋼板及び前記下鋼板と前記複数のダイヤフラムとの両方の相対向する一対の内面に対して、それらがなす箱形断面の対角線方向両側の隅角部から一部に亘る範囲にのみ接合されていることを特徴とする。
【００２１】
第６発明に係るサンドイッチ構造体は、第５発明において、前記ずれ止めは、前記複数のダイヤフラム間の間隔をＳとし、前記上鋼板と前記下鋼板との間の間隔をＨとしたときに、前記上鋼板及び前記下鋼板の相対向する一対の内面に対して前記隅角部から０．２×Ｓ以上０．４５×Ｓ以下の範囲に接合され、前記複数のダイヤフラムの相対向する一対の内面に対して前記隅角部から０．２×Ｈ以上０．４５×Ｈ以下の範囲に接合されていることを特徴とする。
【００２２】
第７発明に係るサンドイッチ構造体は、第１発明〜第６発明の何れか一つにおいて、前記ずれ止めは、前記上鋼板、前記下鋼板及び前記複数のダイヤフラムがなす箱形断面の二つの対角線方向両側の隅角部から一部に亘る範囲にのみ接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
第１発明〜第７発明によれば、上鋼板及び下鋼板や複数のダイヤフラムの内面に対して、それらがなす箱形断面の対角線方向両側の隅角部から一部に亘る範囲にのみずれ止めが接合されているため、隅角部においてのコンクリートの応力の局所的な増大を緩和させることができ、コンクリートの圧縮耐力の大幅な向上を図ることが可能となる。また、これにより、コンクリートのせん断耐力の向上を図ることも可能となる。また、ずれ止めが接合される範囲が一部の範囲のみとされているので、経済性の大きな低下を招くことなく、このようなコンクリートの圧縮耐力の大幅な向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態に係るサンドイッチ構造体の構成を示す斜視断面図である。
【図２】第１実施形態に係るサンドイッチ構造体の構成を示す側面断面図である。
【図３】第１実施形態に係るサンドイッチ構造体の作用効果を説明するための側面断面図である。
【図４】上鋼板及び下鋼板の相対向する一対の内面にのみずれ止めが接合されているサンドイッチ構造体の構成を示す側面断面図である。
【図５】複数のダイヤフラムの相対向する一対の内面にのみずれ止めが接合されているサンドイッチ構造体の構成を示す側面断面図である。
【図６】上鋼板、下鋼板及び複数のダイヤフラムがなす箱形断面の二つの対角線方向の両側にずれ止めが接合されているサンドイッチ構造体の構成を示す側面断面図である。
【図７】上鋼板及び下鋼板の相対向する一対の内面に接合されるずれ止めの範囲とせん断耐力との関係を示す図である。
【図８】複数のダイヤフラムの相対向する一対の内面に接合されるずれ止めの範囲とせん断耐力との関係を示す図である。
【図９】上鋼板及び下鋼板と複数のダイヤフラムとの両方の一対の内面に接合されるずれ止めの範囲とせん断耐力との関係を示す図である。
【図１０】従来のサンドイッチ構造体の構成を示す側面断面図である。
【図１１】従来のサンドイッチ構造体の作用効果を説明するための側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明者は、ダイヤフラムを用いたサンドイッチ構造体について、経済性の大きな低下を招くことなくコンクリートの圧縮耐力の大幅な向上を図ることを可能とするために鋭意検討を行なった。この結果、従来のサンドイッチ構造体１０１においては、図１１に示すように、そのサンドイッチ構造体１０１に作用するせん断力Ｖが、上鋼板１１１等のなす箱形断面の隅角部１２１からコンクリート１１９に圧縮力として伝達されることになるため、その隅角部１２１においてコンクリート１１９の応力の局所的な増大を招き、その結果、隅角部１２１においてのコンクリート１１９の圧縮破壊が促進されることを知見した。
【００２６】
そこで、本発明者は、このような知見に基づき更に検討を行なったところ、図３に示すように、そのコンクリート１９の応力が局所的に増大する隅角部２１から一部に亘る範囲においてのみずれ止め４１を設けることにより、その局所的な応力を緩和させることができ、ひいては経済性の大きな低下を招くことなくコンクリート１９の圧縮耐力の大幅な向上を図ることが可能となることを知見した。
【００２７】
本発明は、上述のような知見に基づくものであり、以下、その本発明を適用したサンドイッチ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。
【００２８】
まず、本発明に係るサンドイッチ構造体の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係るサンドイッチ構造体１の構成を示す斜視断面図であり、一部のコンクリート１９を省略したものを示している。また、図２は、第１実施形態に係るサンドイッチ構造体１の構成を示す側面断面図であり、図３は、その作用効果を説明するための側面断面図である。
【００２９】
サンドイッチ構造体１は、例えば、土木分野、建築分野で用いられる沈埋管、セグメント、地下壁等として用いられる。
【００３０】
サンドイッチ構造体１は、間隔を空けて配置された上鋼板１１及び下鋼板１３と、上鋼板１１及び下鋼板１３に両端が接合され、これらの間において前記上鋼板および下鋼板に対して略垂直かつ方向Ａに間隔を空けて配設された複数のダイヤフラム１５と、上鋼板１１、下鋼板１３及び複数のダイヤフラム１５により囲まれた空間１７内に充填されたコンクリート１９とを備えている。
【００３１】
上鋼板１１及び下鋼板１３は、第１実施形態において、平板状の鋼板から構成されているが、これに限定するものではなく、例えば、円弧状の鋼板から構成されていてもよい。このような形状の上鋼板１１及び下鋼板１３と複数のダイヤフラム１５とを組み合わせて構成されるサンドイッチ構造体１は、その上鋼板１１、下鋼板１３及び複数のダイヤフラム１５とがなす断面が矩形状、円弧状等の箱形断面に形成される。
【００３２】
ダイヤフラム１５は、上鋼板１１と下鋼板１３との間の空間を方向Ａに複数に区分けするものとして配設されるものであり、鋼板から構成されている。ダイヤフラム１５は、上鋼板１１や下鋼板１３に対して、例えば、溶接等により接合される。
【００３３】
サンドイッチ構造体１は、上鋼板１１、下鋼板１３及び複数のダイヤフラム１５の内面１１ａ、１３ａ、１５ａに対して、それらがなす箱形断面の対角線方向Ｃの両側の隅角部２１から一部に亘る範囲にのみずれ止め４１が接合されている。第１実施形態においては、上鋼板１１及び下鋼板１３と複数のダイヤフラム１５との両方の相対向する一対の内面１１ａ、１３ａ、１５ａに対してずれ止め４１が接合されている。
【００３４】
ずれ止め４１は、サンドイッチ構造体１にせん断力Ｖが作用して、上鋼板１１、下鋼板１３、ダイヤフラム１５に面内方向の力が作用したときに、これらに接するコンクリート１９に対するずれを防止するために接合されるものであり、これにより、上鋼板１１等の面内方向の力をコンクリート１９に対して伝達させることが可能となる。ずれ止め４１は、このような機能を有するものであれば、その構成について特に限定するものではなく、例えば、スタッドジベル、鉄筋、スタッド鉄筋、縞鋼板、孔あき鋼板ジベル等の公知のずれ止めや、他の部材から構成されていてもよく、第１実施形態においては、スタッドジベルにより構成されている。ずれ止め４１は、例えば、溶接等により上鋼板１１等に接合される。
【００３５】
次に、第１実施形態に係るサンドイッチ構造体１の作用効果について説明する。
【００３６】
サンドイッチ構造体１に対して、図３に示すように、方向Ａに間隔を空けた部位について逆向きの力であるせん断力Ｖが作用したとき、上鋼板１１、下鋼板１３及び複数のダイヤフラム１５がなす箱形断面の対角線方向Ｃ両側の隅角部２１においてコンクリート１９が強固に拘束されることになる。そして、これにより、その対角線方向Ｃに沿うような圧縮力Ｆｃがコンクリート１９に作用するとともに、この圧縮力Ｆｃの反力として上鋼板１１等の各鋼板には引張力Ｆｔ（Ｆｔ１、Ｆｔ２）が作用することになる。なお、図３において、コンクリート１９について太線で囲んだ範囲Ｐは、コンクリート１９に作用する圧縮力Ｆｃの範囲を模式的に表したものである。
【００３７】
このとき、第１実施形態においては、上鋼板１１、下鋼板１３及び複数のダイヤフラム１５の内面１１ａ、１３ａ、１５ａに対して、それらがなす箱形断面の対角線方向Ｃの両側の隅角部２１から一部に亘る範囲にのみずれ止め４１が接合されているため、隅角部２１においてのコンクリート１９の応力の局所的な増大を緩和させることができ、コンクリート１９の圧縮耐力の大幅な向上を図ることが可能となる。また、これにより、コンクリート１９のせん断耐力の大幅な向上を図ることも可能となる。
【００３８】
また、第１実施形態によれば、ずれ止め４１が接合される範囲が一部の範囲のみとされているので、経済性の大きな低下を招くことなく、上述のようなコンクリート１９の圧縮耐力の大幅な向上を図ることが可能となる。
【００３９】
特に、サンドイッチ構造体１に作用するせん断力Ｖの向きが一定である場合、複数のダイヤフラム１５間の間隔をＳ、上鋼板１１と下鋼板１３との間の間隔をＨとしたとき、上鋼板１１及び下鋼板１３の内面１１ａ、１３ａに接合されるずれ止め４１は隅角部２１から０．５×Ｓ以下の範囲、ダイヤフラム１５の内面１５ａに接合されるずれ止め４１は隅角部２１から０．５×Ｈ以下の範囲であれば、コンクリート１９の圧縮耐力の大幅な向上を十分に図ることが可能である。このため、この場合、ずれ止め４１を上鋼板１１等の内面１１ａ、１３ａ、１５ａの全面に亘り接合する必要がないことから、経済性の大きな低下を招かないという点で特に優れた効果を発揮することが可能となる。
【００４０】
なお、上述の第１実施形態においては、上鋼板１１及び下鋼板１３と複数のダイヤフラム１５との両方の相対向する一対の内面１１ａ、１３ａ、１５ａに対してずれ止め４１が接合されている例について説明したが、ずれ止め４１は、上鋼板１１及び下鋼板１３と複数のダイヤフラム１５とのうち少なくとも一方の相対向する一対の内面１１ａ、１３ａ、１５ａに対して接合されていればよい。このため、ずれ止め４１は、図４に示すように、上鋼板１１及び下鋼板１３の相対向する一対の内面１１ａ、１３ａのみに接合されていてもよいし、図５に示すように、複数のダイヤフラム１５の相対向する一対の内面１５ａにのみ接合されていてもよい。
【００４１】
因みに、図４、図５においては、サンドイッチ構造体１にせん断力Ｖが作用したときに、上鋼板１１等がなす箱形断面の対角線方向Ｃ両側の隅角部２１においてコンクリート１９が拘束されることにより作用する圧縮力と、ずれ止め４１によってコンクリート１９が拘束されることにより作用する圧縮力との合力として圧縮力Ｆｃを図示している。
【００４２】
また、図１〜図５の実施形態においては、上鋼板１１及び下鋼板１３と複数のダイヤフラム１５とのうち少なくとも一方の相対向する一対の内面１１ａ、１３ａ、１５ａにずれ止め４１が接合されている例について説明したが、ずれ止め４１の接合される箇所は、これらの相対向する一対の内面１１ａ、１３ａ、１５ａに限定するものではない。このため、図示はしないが、ずれ止め４１は、上鋼板１１等がなす箱形断面の対角線方向Ｃ両側の隅角部２１から一部に亘る範囲にのみ接合されていれば、例えば、対角線方向Ｃの片側の上鋼板１１の内面１１ａと、その対角線方向Ｃの他方側のダイヤフラム１５の内面１５ａに接合されていてもよい。
【００４３】
また、上述の第１実施形態においては、上鋼板１１、下鋼板１３及び複数のダイヤフラム１５がなす箱形断面の一つの対角線Ｌ１の両側にのみずれ止め４１が接合されている例について説明したが、ずれ止め４１は、図６に示すように、その箱形断面の二つの対角線Ｌ１、Ｌ２の対角線方向Ｃの両側に接合されていてもよい。この場合、地震時のように、サンドイッチ構造体１に作用するせん断力Ｖの向きが一定でないときでもコンクリート１９の圧縮耐力の向上を図ることが可能となる点で有効となる。
【００４４】
次に、ずれ止め４１の接合される好ましい範囲について説明する。
【００４５】
本発明者は、図７、図８、図９のそれぞれに係るサンドイッチ構造体１について、ずれ止め４１の接合される範囲が、サンドイッチ構造体１のせん断耐力に対してどのような影響を及ぼすのか構造解析により調査した。
【００４６】
この構造解析は、ＦＥＭ解析により行なうこととし、具体的には、図７〜図９に示す位置にずれ止め４１を接合した場合に、そのずれ止め４１が接合される範囲ｓ、ｈを変動させたときのせん断耐力Ｖｕを求める解析を行なった。図９に示す位置にずれ止め４１を接合する場合、ずれ止め４１が接合される範囲ｓ、ｈについては、ｓ／Ｓとｈ／Ｈとが同じ数値となるような条件の下で範囲ｓ、ｈを変動させた。
【００４７】
解析結果を評価するうえでは、図１１に示すようなずれ止め４１を接合しない場合のせん断耐力Ｖｕｏも併せて求めておき、解析により求めたせん断耐力Ｖｕをせん断耐力Ｖｕｏで除算したＶｕ／Ｖｕｏの数値により評価することとした。
【００４８】
このとき、上鋼板１１、１１１、下鋼板１３、１１３の板厚を５ｍｍ、ダイヤフラム１５、１１５の板厚を６ｍｍ、上鋼板１１、１１１と下鋼板１３、１１３との間の間隔Ｈを１５０ｍｍ、複数のダイヤフラム１５、１１５間の間隔Ｓを３００ｍｍ、上鋼板１１、１１１、下鋼板１３、１１３及びダイヤフラム１５、１１５の材質をＳＭ４９０、コンクリート１９、１１９の強度を２２．４Ｎ／ｍｍ2と設定して解析を行なった。
【００４９】
この結果、図７に示すように、上鋼板１１及び下鋼板１３の相対向する一対の内面１１ａ、１３ａに対してのみずれ止め４１が接合される構造の場合、このずれ止め４１が接合される範囲ｓは、隅角部２１から０．３３×Ｓ以上０．４５×Ｓ以下の範囲であると、その範囲の増大に対するせん断耐力の向上する勾配が最大となる。このことに基づき、本発明においては、この構造の場合のずれ止め４１が接合される範囲ｓとして、隅角部２１から０．１×Ｓ以上０．４５×Ｓ以下の範囲を好ましい条件として設定している。これが隅角部２１から０．１×Ｓ未満の範囲では、加工精度の低減、加工コストの増大を招くので好ましくない。また、これが隅角部２１から０．４５×Ｓ超の範囲では、その範囲の増大に対するせん断耐力が向上する勾配が小さくなるのみであり、経済性の低下を招くので好ましくない。なお、加工精度の低減、加工コストの増大を抑える観点からは、隅角部２１から０．２×Ｓ以上の範囲とすることがより好ましい。また、ずれ止め４１の接合範囲が広すぎると加工コストの増大を招くうえ、ずれ止め４１を溶接により接合するときの入熱量の増大により矯正加工時の負担が増大し、経済性の低下を招くので、これらの改善を図る観点からは、隅角部２１から０．４×Ｓ以下の範囲とすることがより好ましい。
【００５０】
また、図８に示すように、複数のダイヤフラム１５の相対向する一対の内面１５ａに対してのみずれ止め４１が接合される構造の場合、このずれ止め４１が接合される範囲ｈは、０．２×Ｈ以上０．４×Ｈ以下の範囲のときに、その範囲の増大に対するせん断耐力の向上する勾配が最大となる。このことに基づき、本発明においては、この構造の場合のずれ止め４１が接合される範囲ｈとして、隅角部２１から０．１×Ｈ以上０．４×Ｈ以下の範囲を好ましい条件として設定している。これが隅角部２１から０．１×Ｈ未満の範囲では、加工精度の低減、加工コストの増大を招くので好ましくない。また、これが隅角部２１から０．４×Ｈ超の範囲では、その範囲の増大に対するせん断耐力の向上する勾配が小さくなるのみであり、経済性の低下を招くので好ましくない。なお、加工精度の低減、加工コストの増大を抑える観点からは、隅角部２１から０．２×Ｈ以上の範囲とすることがより好ましい。また、ずれ止め４１の接合範囲が広すぎると加工コストの増大を招くうえ、ずれ止め４１を溶接により接合するときの入熱量の増大により矯正加工時の負担が増大し、経済性の低下を招くので、これらの改善を図る観点からも、隅角部２１から０．４×Ｈ以下の範囲とすることが好ましい。
【００５１】
また、図９に示すように、上鋼板１１及び下鋼板１３と複数のダイヤフラム１５との両方の相対向する一対の内面１１ａ、１３ａ、１５ａに対してずれ止め４１が接合される構造の場合、上鋼板１１及び下鋼板１３にずれ止め４１が接合される範囲ｓは、隅角部２１から０．３３×Ｓ以上０．４５以下の範囲であるときに、その範囲の増大に対するせん断耐力の向上する勾配が最大となる。また、複数のダイヤフラム１５にずれ止め４１が接合される範囲ｈは、隅角部２１から０．３３×Ｈ以上０．４５以下の範囲のときに、その範囲の増大に対するせん断耐力の向上する勾配が最大となる。このことに基づき、本発明においては、この構造の場合の上鋼板１１及び下鋼板１３にずれ止め４１が接合される範囲ｓとしては、隅角部２１から０．１×Ｓ以上０．４５×Ｓ以下の範囲を好ましい条件とし、複数のダイヤフラム１５にずれ止め４１が接合される範囲ｈとしては、隅角部２１から０．１×Ｈ以上０．４５以下の範囲を好ましい条件として設定している。これが隅角部２１から０．１×Ｓ未満又は０．１×Ｈ未満の範囲では、加工精度の低減、加工コストの増大を招くので好ましくない。また、これが隅角部２１から０．４５×Ｓ超又は０．４５×Ｈ超の範囲では、その範囲の増大に対するせん断耐力の向上する勾配が小さくなるのみであり、経済性の低下を招くので好ましくない。なお、加工精度の低減、加工コストの増大を抑える観点からは、隅角部２１から０．２×Ｓ以上、０．２×Ｈ以上の範囲とすることがより好ましい。また、ずれ止め４１の接合範囲が広すぎると加工コストの増大を招くうえ、ずれ止め４１を溶接により接合するときの入熱量の増大により矯正加工時の負担が増大し、経済性の低下を招くので、これらの改善を図る観点からは、隅角部２１から０．４×Ｓ以下、０．４×Ｈ以下の範囲とすることがより好ましい。
【００５２】
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】
【００５３】
１ ：サンドイッチ構造体
１１ ：上鋼板
１３ ：下鋼板
１５ ：ダイヤフラム
１７ ：空間
１９ ：コンクリート
２１ ：隅角部
４１ ：ずれ止め
Ｃ ：対角線方向
Ｆｃ ：圧縮力
Ｆｔ ：引張力
Ｌ１、Ｌ２ ：対角線
Ｖ ：せん断力
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上鋼板及び下鋼板と、これらの間において配設された複数のダイヤフラムとにより囲まれた空間内にコンクリートが充填されたサンドイッチ構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より提案されている鋼材とコンクリートの合成構造体の一つとして、ダイヤフラムを用いたサンドイッチ構造体が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。図１０は、従来のダイヤフラム１１５を用いたサンドイッチ構造体１０１の構成を示す側面断面図である。
【０００３】
このサンドイッチ構造体１０１は、上鋼板１１１及び下鋼板１１３と、これらの間において方向Ａに間隔を空けて配設された複数のダイヤフラム１１５と、これらにより囲まれた空間１１７内に充填されたコンクリート１１９とを備えている。
【０００４】
このサンドイッチ構造体１０１に対して、図１１に示すように、方向Ａに間隔を空けた部位について逆向きの力であるせん断力Ｖが作用したとき、上鋼板１１１、下鋼板１１３及び複数のダイヤフラム１１５がなす箱形断面の対角線方向Ｃ両側の隅角部１２１において、コンクリート１１９が強固に拘束されることになる。そして、これにより、その対角線方向Ｃに沿うような圧縮力Ｆｃがコンクリート１１９に作用するとともに、この圧縮力Ｆｃの反力として上鋼板１１１等の各鋼板には引張力Ｆｔ（Ｆｔ１、Ｆｔ２）が作用することになる。なお、図１１において、コンクリート１１９について太線で囲んだ範囲Ｐは、コンクリート１１９に作用する圧縮力Ｆｃの範囲を模式的に表したものである。
【０００５】
この結果、このサンドイッチ構造体１０１では、コンクリート１１９が圧縮斜材として抵抗し、上鋼板１１１等の各鋼板が引張材として抵抗するようなトラス的なメカニズムによりせん断力Ｖに対して抵抗することが可能となり、これにより、優れたせん断耐力を発揮することが可能となっている。
【０００６】
ここで、上述のような構成からなるサンドイッチ構造体１０１のせん断耐力は、コンクリート１１９の圧縮耐力と、上鋼板１１１等の各鋼板の引張耐力とのうち最も小さい耐力によって決定される。従って、サンドイッチ構造体１０１のせん断耐力が不足する場合、各々の部材の耐力を増大させる必要がある。
【０００７】
このとき、上鋼板１１１等の各鋼板の引張耐力の不足を補う方法としては、これらの材料として更に高強度のものを用いるか、これらとして更に板厚の厚いものを用いる方法が考えられる。
【０００８】
また、コンクリート１１９の圧縮耐力の不足を補う方法としては、コンクリート１１９の材料として更に高強度のものを用いる方法が考えられる。また、上鋼板１１１、下鋼板１１３及び複数のダイヤフラム１１５がなす箱形断面の対角線に対するダイヤフラム１１５の角度θが小さくなるほど、コンクリート１１９に作用する圧縮力Ｆｃのせん断力Ｖと平行な方向の成分が増大し、せん断力Ｖに対して圧縮力Ｆｃにより効果的に抵抗することでせん断耐力の向上を図ることが可能となる。このため、コンクリート１１９の圧縮耐力の不足を補う他の方法としては、角度θを低減させること、即ち、上鋼板１１１と下鋼板１１３との間の間隔Ｈを増大させるか、複数のダイヤフラム１１５間の間隔Ｓを低減させることが考えられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】（社）土木学会著、「鋼コンクリートサンドイッチ構造設計指針」、（社）土木学会出版・平成４年７月発行、p.55-57
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、上述のようなコンクリート１１９の圧縮耐力の不足を補う方法の問題点について検討する。
【００１１】
まず、コンクリート１１９の材料として高強度のものを用いる方法を採用した場合は、コンクリート１１９の強度を高くしてもせん断耐力がコンクリート強度の1/2乗又は1/3乗に比例して大きくなるだけであるうえ、せん断耐力にある上限値が存在している。このため、高強度のコンクリートを採用するだけでは、大幅なせん断耐力の向上を図ることが期待できない。また、この場合は、コンクリート１１９の材料コストの大幅な増大を招くことになるので、経済性に劣ることになる。
【００１２】
また、上鋼板１１１と下鋼板１１３との間の間隔Ｈを増大させる方法を採用した場合は、最大でも上鋼板１１１と下鋼板１１３との間の間隔Ｈの増大と同程度しかせん断耐力の向上を期待できない。また、間隔Ｈの増大によりせん断耐力の大幅な向上を期待する場合は、上鋼板１１１と下鋼板１１３との間の間隔Ｈを極端に大きくする必要があるため、コンクリート１１９の使用量が増大するばかりか、ダイヤフラム１１５の使用量の増大を招き、経済性に劣ることになる。また、この場合は、敷地制限等の観点からサンドイッチ構造体１０１の桁高の増大させることが困難な場合があるため、そもそも適用可能となる条件に制限があることになる。
【００１３】
また、複数のダイヤフラム１１５間の間隔Ｓの低減によりせん断耐力の大幅な向上を期待する場合は、ダイヤフラム１１５間の間隔Ｓを極端に小さくする必要があるため、ダイヤフラム１１５の個数の増大を招き、経済性に劣ることになる。
【００１４】
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、経済性の大きな低下を招くことなくコンクリートの圧縮耐力の大幅な向上を図ることを可能とし、ひいてはせん断耐力の大幅な向上を図ることを可能とするサンドイッチ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】
【００１５】
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、下記のサンドイッチ構造体を発明した。
【００１６】
第１発明に係るサンドイッチ構造体は、上鋼板及び下鋼板と、これらの間において前記上鋼板及び前記下鋼板に対して略垂直に配設された複数のダイヤフラムとにより囲まれた空間内にコンクリートが充填されたサンドイッチ構造体において、前記上鋼板、前記下鋼板及び前記複数のダイヤフラムの内面に対して、それらがなす箱形断面の対角線方向両側の隅角部から一部に亘る範囲にのみずれ止めが接合されていることを特徴とする。
【００１７】
第２発明に係るサンドイッチ構造体は、第１発明において、前記ずれ止めは、前記上鋼板及び前記下鋼板と前記複数のダイヤフラムとのうち少なくとも一方の相対向する一対の内面に対して、それらがなす箱形断面の対角線方向両側の隅角部から一部に亘る範囲にのみ接合されていることを特徴とする。
【００１８】
第３発明に係るサンドイッチ構造体は、第２発明において、前記ずれ止めは、前記複数のダイヤフラム間の間隔をＳとしたときに、前記上鋼板及び前記下鋼板の相対向する一対の内面に対して、前記隅角部から０．２×Ｓ以上０．４５×Ｓ以下の範囲にのみ接合されていることを特徴とする。
【００１９】
第４発明に係るサンドイッチ構造体は、第２発明において、前記ずれ止めは、前記上鋼板と前記下鋼板との間の間隔をＨとしたときに、前記複数のダイヤフラムの相対向する一対の内面に対して、前記隅角部から０．２×Ｈ以上０．４×Ｈ以下の範囲にのみ接合されていることを特徴とする。
【００２０】
第５発明に係るサンドイッチ構造体は、第２発明において、前記ずれ止めは、前記上鋼板及び前記下鋼板と前記複数のダイヤフラムとの両方の相対向する一対の内面に対して、それらがなす箱形断面の対角線方向両側の隅角部から一部に亘る範囲にのみ接合されていることを特徴とする。
【００２１】
第６発明に係るサンドイッチ構造体は、第５発明において、前記ずれ止めは、前記複数のダイヤフラム間の間隔をＳとし、前記上鋼板と前記下鋼板との間の間隔をＨとしたときに、前記上鋼板及び前記下鋼板の相対向する一対の内面に対して前記隅角部から０．２×Ｓ以上０．４５×Ｓ以下の範囲に接合され、前記複数のダイヤフラムの相対向する一対の内面に対して前記隅角部から０．２×Ｈ以上０．４５×Ｈ以下の範囲に接合されていることを特徴とする。
【００２２】
第７発明に係るサンドイッチ構造体は、第１発明〜第６発明の何れか一つにおいて、前記ずれ止めは、前記上鋼板、前記下鋼板及び前記複数のダイヤフラムがなす箱形断面の二つの対角線方向両側の隅角部から一部に亘る範囲にのみ接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
第１発明〜第７発明によれば、上鋼板及び下鋼板や複数のダイヤフラムの内面に対して、それらがなす箱形断面の対角線方向両側の隅角部から一部に亘る範囲にのみずれ止めが接合されているため、隅角部においてのコンクリートの応力の局所的な増大を緩和させることができ、コンクリートの圧縮耐力の大幅な向上を図ることが可能となる。また、これにより、コンクリートのせん断耐力の向上を図ることも可能となる。また、ずれ止めが接合される範囲が一部の範囲のみとされているので、経済性の大きな低下を招くことなく、このようなコンクリートの圧縮耐力の大幅な向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態に係るサンドイッチ構造体の構成を示す斜視断面図である。
【図２】第１実施形態に係るサンドイッチ構造体の構成を示す側面断面図である。
【図３】第１実施形態に係るサンドイッチ構造体の作用効果を説明するための側面断面図である。
【図４】上鋼板及び下鋼板の相対向する一対の内面にのみずれ止めが接合されているサンドイッチ構造体の構成を示す側面断面図である。
【図５】複数のダイヤフラムの相対向する一対の内面にのみずれ止めが接合されているサンドイッチ構造体の構成を示す側面断面図である。
【図６】上鋼板、下鋼板及び複数のダイヤフラムがなす箱形断面の二つの対角線方向の両側にずれ止めが接合されているサンドイッチ構造体の構成を示す側面断面図である。
【図７】上鋼板及び下鋼板の相対向する一対の内面に接合されるずれ止めの範囲とせん断耐力との関係を示す図である。
【図８】複数のダイヤフラムの相対向する一対の内面に接合されるずれ止めの範囲とせん断耐力との関係を示す図である。
【図９】上鋼板及び下鋼板と複数のダイヤフラムとの両方の一対の内面に接合されるずれ止めの範囲とせん断耐力との関係を示す図である。
【図１０】従来のサンドイッチ構造体の構成を示す側面断面図である。
【図１１】従来のサンドイッチ構造体の作用効果を説明するための側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明者は、ダイヤフラムを用いたサンドイッチ構造体について、経済性の大きな低下を招くことなくコンクリートの圧縮耐力の大幅な向上を図ることを可能とするために鋭意検討を行なった。この結果、従来のサンドイッチ構造体１０１においては、図１１に示すように、そのサンドイッチ構造体１０１に作用するせん断力Ｖが、上鋼板１１１等のなす箱形断面の隅角部１２１からコンクリート１１９に圧縮力として伝達されることになるため、その隅角部１２１においてコンクリート１１９の応力の局所的な増大を招き、その結果、隅角部１２１においてのコンクリート１１９の圧縮破壊が促進されることを知見した。
【００２６】
そこで、本発明者は、このような知見に基づき更に検討を行なったところ、図３に示すように、そのコンクリート１９の応力が局所的に増大する隅角部２１から一部に亘る範囲においてのみずれ止め４１を設けることにより、その局所的な応力を緩和させることができ、ひいては経済性の大きな低下を招くことなくコンクリート１９の圧縮耐力の大幅な向上を図ることが可能となることを知見した。
【００２７】
本発明は、上述のような知見に基づくものであり、以下、その本発明を適用したサンドイッチ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。
【００２８】
まず、本発明に係るサンドイッチ構造体の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係るサンドイッチ構造体１の構成を示す斜視断面図であり、一部のコンクリート１９を省略したものを示している。また、図２は、第１実施形態に係るサンドイッチ構造体１の構成を示す側面断面図であり、図３は、その作用効果を説明するための側面断面図である。
【００２９】
サンドイッチ構造体１は、例えば、土木分野、建築分野で用いられる沈埋管、セグメント、地下壁等として用いられる。
【００３０】
サンドイッチ構造体１は、間隔を空けて配置された上鋼板１１及び下鋼板１３と、上鋼板１１及び下鋼板１３に両端が接合され、これらの間において前記上鋼板および下鋼板に対して略垂直かつ方向Ａに間隔を空けて配設された複数のダイヤフラム１５と、上鋼板１１、下鋼板１３及び複数のダイヤフラム１５により囲まれた空間１７内に充填されたコンクリート１９とを備えている。
【００３１】
上鋼板１１及び下鋼板１３は、第１実施形態において、平板状の鋼板から構成されているが、これに限定するものではなく、例えば、円弧状の鋼板から構成されていてもよい。このような形状の上鋼板１１及び下鋼板１３と複数のダイヤフラム１５とを組み合わせて構成されるサンドイッチ構造体１は、その上鋼板１１、下鋼板１３及び複数のダイヤフラム１５とがなす断面が矩形状、円弧状等の箱形断面に形成される。
【００３２】
ダイヤフラム１５は、上鋼板１１と下鋼板１３との間の空間を方向Ａに複数に区分けするものとして配設されるものであり、鋼板から構成されている。ダイヤフラム１５は、上鋼板１１や下鋼板１３に対して、例えば、溶接等により接合される。
【００３３】
サンドイッチ構造体１は、上鋼板１１、下鋼板１３及び複数のダイヤフラム１５の内面１１ａ、１３ａ、１５ａに対して、それらがなす箱形断面の対角線方向Ｃの両側の隅角部２１から一部に亘る範囲にのみずれ止め４１が接合されている。第１実施形態においては、上鋼板１１及び下鋼板１３と複数のダイヤフラム１５との両方の相対向する一対の内面１１ａ、１３ａ、１５ａに対してずれ止め４１が接合されている。
【００３４】
ずれ止め４１は、サンドイッチ構造体１にせん断力Ｖが作用して、上鋼板１１、下鋼板１３、ダイヤフラム１５に面内方向の力が作用したときに、これらに接するコンクリート１９に対するずれを防止するために接合されるものであり、これにより、上鋼板１１等の面内方向の力をコンクリート１９に対して伝達させることが可能となる。ずれ止め４１は、このような機能を有するものであれば、その構成について特に限定するものではなく、例えば、スタッドジベル、鉄筋、スタッド鉄筋、縞鋼板、孔あき鋼板ジベル等の公知のずれ止めや、他の部材から構成されていてもよく、第１実施形態においては、スタッドジベルにより構成されている。ずれ止め４１は、例えば、溶接等により上鋼板１１等に接合される。
【００３５】
次に、第１実施形態に係るサンドイッチ構造体１の作用効果について説明する。
【００３６】
サンドイッチ構造体１に対して、図３に示すように、方向Ａに間隔を空けた部位について逆向きの力であるせん断力Ｖが作用したとき、上鋼板１１、下鋼板１３及び複数のダイヤフラム１５がなす箱形断面の対角線方向Ｃ両側の隅角部２１においてコンクリート１９が強固に拘束されることになる。そして、これにより、その対角線方向Ｃに沿うような圧縮力Ｆｃがコンクリート１９に作用するとともに、この圧縮力Ｆｃの反力として上鋼板１１等の各鋼板には引張力Ｆｔ（Ｆｔ１、Ｆｔ２）が作用することになる。なお、図３において、コンクリート１９について太線で囲んだ範囲Ｐは、コンクリート１９に作用する圧縮力Ｆｃの範囲を模式的に表したものである。
【００３７】
このとき、第１実施形態においては、上鋼板１１、下鋼板１３及び複数のダイヤフラム１５の内面１１ａ、１３ａ、１５ａに対して、それらがなす箱形断面の対角線方向Ｃの両側の隅角部２１から一部に亘る範囲にのみずれ止め４１が接合されているため、隅角部２１においてのコンクリート１９の応力の局所的な増大を緩和させることができ、コンクリート１９の圧縮耐力の大幅な向上を図ることが可能となる。また、これにより、コンクリート１９のせん断耐力の大幅な向上を図ることも可能となる。
【００３８】
また、第１実施形態によれば、ずれ止め４１が接合される範囲が一部の範囲のみとされているので、経済性の大きな低下を招くことなく、上述のようなコンクリート１９の圧縮耐力の大幅な向上を図ることが可能となる。
【００３９】
特に、サンドイッチ構造体１に作用するせん断力Ｖの向きが一定である場合、複数のダイヤフラム１５間の間隔をＳ、上鋼板１１と下鋼板１３との間の間隔をＨとしたとき、上鋼板１１及び下鋼板１３の内面１１ａ、１３ａに接合されるずれ止め４１は隅角部２１から０．５×Ｓ以下の範囲、ダイヤフラム１５の内面１５ａに接合されるずれ止め４１は隅角部２１から０．５×Ｈ以下の範囲であれば、コンクリート１９の圧縮耐力の大幅な向上を十分に図ることが可能である。このため、この場合、ずれ止め４１を上鋼板１１等の内面１１ａ、１３ａ、１５ａの全面に亘り接合する必要がないことから、経済性の大きな低下を招かないという点で特に優れた効果を発揮することが可能となる。
【００４０】
なお、上述の第１実施形態においては、上鋼板１１及び下鋼板１３と複数のダイヤフラム１５との両方の相対向する一対の内面１１ａ、１３ａ、１５ａに対してずれ止め４１が接合されている例について説明したが、ずれ止め４１は、上鋼板１１及び下鋼板１３と複数のダイヤフラム１５とのうち少なくとも一方の相対向する一対の内面１１ａ、１３ａ、１５ａに対して接合されていればよい。このため、ずれ止め４１は、図４に示すように、上鋼板１１及び下鋼板１３の相対向する一対の内面１１ａ、１３ａのみに接合されていてもよいし、図５に示すように、複数のダイヤフラム１５の相対向する一対の内面１５ａにのみ接合されていてもよい。
【００４１】
因みに、図４、図５においては、サンドイッチ構造体１にせん断力Ｖが作用したときに、上鋼板１１等がなす箱形断面の対角線方向Ｃ両側の隅角部２１においてコンクリート１９が拘束されることにより作用する圧縮力と、ずれ止め４１によってコンクリート１９が拘束されることにより作用する圧縮力との合力として圧縮力Ｆｃを図示している。
【００４２】
また、図１〜図５の実施形態においては、上鋼板１１及び下鋼板１３と複数のダイヤフラム１５とのうち少なくとも一方の相対向する一対の内面１１ａ、１３ａ、１５ａにずれ止め４１が接合されている例について説明したが、ずれ止め４１の接合される箇所は、これらの相対向する一対の内面１１ａ、１３ａ、１５ａに限定するものではない。このため、図示はしないが、ずれ止め４１は、上鋼板１１等がなす箱形断面の対角線方向Ｃ両側の隅角部２１から一部に亘る範囲にのみ接合されていれば、例えば、対角線方向Ｃの片側の上鋼板１１の内面１１ａと、その対角線方向Ｃの他方側のダイヤフラム１５の内面１５ａに接合されていてもよい。
【００４３】
また、上述の第１実施形態においては、上鋼板１１、下鋼板１３及び複数のダイヤフラム１５がなす箱形断面の一つの対角線Ｌ１の両側にのみずれ止め４１が接合されている例について説明したが、ずれ止め４１は、図６に示すように、その箱形断面の二つの対角線Ｌ１、Ｌ２の対角線方向Ｃの両側に接合されていてもよい。この場合、地震時のように、サンドイッチ構造体１に作用するせん断力Ｖの向きが一定でないときでもコンクリート１９の圧縮耐力の向上を図ることが可能となる点で有効となる。
【００４４】
次に、ずれ止め４１の接合される好ましい範囲について説明する。
【００４５】
本発明者は、図７、図８、図９のそれぞれに係るサンドイッチ構造体１について、ずれ止め４１の接合される範囲が、サンドイッチ構造体１のせん断耐力に対してどのような影響を及ぼすのか構造解析により調査した。
【００４６】
この構造解析は、ＦＥＭ解析により行なうこととし、具体的には、図７〜図９に示す位置にずれ止め４１を接合した場合に、そのずれ止め４１が接合される範囲ｓ、ｈを変動させたときのせん断耐力Ｖｕを求める解析を行なった。図９に示す位置にずれ止め４１を接合する場合、ずれ止め４１が接合される範囲ｓ、ｈについては、ｓ／Ｓとｈ／Ｈとが同じ数値となるような条件の下で範囲ｓ、ｈを変動させた。
【００４７】
解析結果を評価するうえでは、図１１に示すようなずれ止め４１を接合しない場合のせん断耐力Ｖｕｏも併せて求めておき、解析により求めたせん断耐力Ｖｕをせん断耐力Ｖｕｏで除算したＶｕ／Ｖｕｏの数値により評価することとした。
【００４８】
このとき、上鋼板１１、１１１、下鋼板１３、１１３の板厚を５ｍｍ、ダイヤフラム１５、１１５の板厚を６ｍｍ、上鋼板１１、１１１と下鋼板１３、１１３との間の間隔Ｈを１５０ｍｍ、複数のダイヤフラム１５、１１５間の間隔Ｓを３００ｍｍ、上鋼板１１、１１１、下鋼板１３、１１３及びダイヤフラム１５、１１５の材質をＳＭ４９０、コンクリート１９、１１９の強度を２２．４Ｎ／ｍｍ2と設定して解析を行なった。
【００４９】
この結果、図７に示すように、上鋼板１１及び下鋼板１３の相対向する一対の内面１１ａ、１３ａに対してのみずれ止め４１が接合される構造の場合、このずれ止め４１が接合される範囲ｓは、隅角部２１から０．３３×Ｓ以上０．４５×Ｓ以下の範囲であると、その範囲の増大に対するせん断耐力の向上する勾配が最大となる。このことに基づき、本発明においては、この構造の場合のずれ止め４１が接合される範囲ｓとして、隅角部２１から０．１×Ｓ以上０．４５×Ｓ以下の範囲を好ましい条件として設定している。これが隅角部２１から０．１×Ｓ未満の範囲では、加工精度の低減、加工コストの増大を招くので好ましくない。また、これが隅角部２１から０．４５×Ｓ超の範囲では、その範囲の増大に対するせん断耐力が向上する勾配が小さくなるのみであり、経済性の低下を招くので好ましくない。なお、加工精度の低減、加工コストの増大を抑える観点からは、隅角部２１から０．２×Ｓ以上の範囲とすることがより好ましい。また、ずれ止め４１の接合範囲が広すぎると加工コストの増大を招くうえ、ずれ止め４１を溶接により接合するときの入熱量の増大により矯正加工時の負担が増大し、経済性の低下を招くので、これらの改善を図る観点からは、隅角部２１から０．４×Ｓ以下の範囲とすることがより好ましい。
【００５０】
また、図８に示すように、複数のダイヤフラム１５の相対向する一対の内面１５ａに対してのみずれ止め４１が接合される構造の場合、このずれ止め４１が接合される範囲ｈは、０．２×Ｈ以上０．４×Ｈ以下の範囲のときに、その範囲の増大に対するせん断耐力の向上する勾配が最大となる。このことに基づき、本発明においては、この構造の場合のずれ止め４１が接合される範囲ｈとして、隅角部２１から０．１×Ｈ以上０．４×Ｈ以下の範囲を好ましい条件として設定している。これが隅角部２１から０．１×Ｈ未満の範囲では、加工精度の低減、加工コストの増大を招くので好ましくない。また、これが隅角部２１から０．４×Ｈ超の範囲では、その範囲の増大に対するせん断耐力の向上する勾配が小さくなるのみであり、経済性の低下を招くので好ましくない。なお、加工精度の低減、加工コストの増大を抑える観点からは、隅角部２１から０．２×Ｈ以上の範囲とすることがより好ましい。また、ずれ止め４１の接合範囲が広すぎると加工コストの増大を招くうえ、ずれ止め４１を溶接により接合するときの入熱量の増大により矯正加工時の負担が増大し、経済性の低下を招くので、これらの改善を図る観点からも、隅角部２１から０．４×Ｈ以下の範囲とすることが好ましい。
【００５１】
また、図９に示すように、上鋼板１１及び下鋼板１３と複数のダイヤフラム１５との両方の相対向する一対の内面１１ａ、１３ａ、１５ａに対してずれ止め４１が接合される構造の場合、上鋼板１１及び下鋼板１３にずれ止め４１が接合される範囲ｓは、隅角部２１から０．３３×Ｓ以上０．４５以下の範囲であるときに、その範囲の増大に対するせん断耐力の向上する勾配が最大となる。また、複数のダイヤフラム１５にずれ止め４１が接合される範囲ｈは、隅角部２１から０．３３×Ｈ以上０．４５以下の範囲のときに、その範囲の増大に対するせん断耐力の向上する勾配が最大となる。このことに基づき、本発明においては、この構造の場合の上鋼板１１及び下鋼板１３にずれ止め４１が接合される範囲ｓとしては、隅角部２１から０．１×Ｓ以上０．４５×Ｓ以下の範囲を好ましい条件とし、複数のダイヤフラム１５にずれ止め４１が接合される範囲ｈとしては、隅角部２１から０．１×Ｈ以上０．４５以下の範囲を好ましい条件として設定している。これが隅角部２１から０．１×Ｓ未満又は０．１×Ｈ未満の範囲では、加工精度の低減、加工コストの増大を招くので好ましくない。また、これが隅角部２１から０．４５×Ｓ超又は０．４５×Ｈ超の範囲では、その範囲の増大に対するせん断耐力の向上する勾配が小さくなるのみであり、経済性の低下を招くので好ましくない。なお、加工精度の低減、加工コストの増大を抑える観点からは、隅角部２１から０．２×Ｓ以上、０．２×Ｈ以上の範囲とすることがより好ましい。また、ずれ止め４１の接合範囲が広すぎると加工コストの増大を招くうえ、ずれ止め４１を溶接により接合するときの入熱量の増大により矯正加工時の負担が増大し、経済性の低下を招くので、これらの改善を図る観点からは、隅角部２１から０．４×Ｓ以下、０．４×Ｈ以下の範囲とすることがより好ましい。
【００５２】
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】
【００５３】
１ ：サンドイッチ構造体
１１ ：上鋼板
１３ ：下鋼板
１５ ：ダイヤフラム
１７ ：空間
１９ ：コンクリート
２１ ：隅角部
４１ ：ずれ止め
Ｃ ：対角線方向
Ｆｃ ：圧縮力
Ｆｔ ：引張力
Ｌ１、Ｌ２ ：対角線
Ｖ ：せん断力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上鋼板及び下鋼板と、これらの間において前記上鋼板及び前記下鋼板に対して略垂直に配設された複数のダイヤフラムとにより囲まれた空間内にコンクリートが充填されたサンドイッチ構造体において、
前記上鋼板、前記下鋼板及び前記複数のダイヤフラムの内面に対して、それらがなす箱形断面の対角線方向両側の隅角部から一部に亘る範囲にのみずれ止めが接合されていること
を特徴とするサンドイッチ構造体。
【請求項２】
前記ずれ止めは、前記上鋼板及び前記下鋼板と前記複数のダイヤフラムとのうち少なくとも一方の相対向する一対の内面に対して、それらがなす箱形断面の対角線方向両側の隅角部から一部に亘る範囲にのみ接合されていること
を特徴とする請求項１記載のサンドイッチ構造体。
【請求項３】
前記ずれ止めは、前記複数のダイヤフラム間の間隔をＳとしたときに、前記上鋼板及び前記下鋼板の相対向する一対の内面に対して、前記隅角部から０．１×Ｓ以上０．４５×Ｓ以下の範囲にのみ接合されていること
を特徴とする請求項２記載のサンドイッチ構造体。
【請求項４】
前記ずれ止めは、前記上鋼板と前記下鋼板との間の間隔をＨとしたときに、前記複数のダイヤフラムの相対向する一対の内面に対して、前記隅角部から０．１×Ｈ以上０．４×Ｈ以下の範囲にのみ接合されていること
を特徴とする請求項２記載のサンドイッチ構造体。
【請求項５】
前記ずれ止めは、前記上鋼板及び前記下鋼板と前記複数のダイヤフラムとの両方の相対向する一対の内面に対して、それらがなす箱形断面の対角線方向両側の隅角部から一部に亘る範囲にのみ接合されていること
を特徴とする請求項２記載のサンドイッチ構造体。
【請求項６】
前記ずれ止めは、前記複数のダイヤフラム間の間隔をＳとし、前記上鋼板と前記下鋼板との間の間隔をＨとしたときに、前記上鋼板及び前記下鋼板の相対向する一対の内面に対して前記隅角部から０．１×Ｓ以上０．４５×Ｓ以下の範囲に接合され、前記複数のダイヤフラムの相対向する一対の内面に対して前記隅角部から０．１×Ｈ以上０．４５×Ｈ以下の範囲に接合されていること
を特徴とする請求項５記載のサンドイッチ構造体。
【請求項７】
前記ずれ止めは、前記上鋼板、前記下鋼板及び前記複数のダイヤフラムがなす箱形断面の二つの対角線方向両側の隅角部から一部に亘る範囲にのみ接合されていること
を特徴とする請求項１〜６の何れか１項記載のサンドイッチ構造体。
【請求項１】
上鋼板及び下鋼板と、これらの間において前記上鋼板及び前記下鋼板に対して略垂直に配設された複数のダイヤフラムとにより囲まれた空間内にコンクリートが充填されたサンドイッチ構造体において、
前記上鋼板、前記下鋼板及び前記複数のダイヤフラムの内面に対して、それらがなす箱形断面の対角線方向両側の隅角部から一部に亘る範囲にのみずれ止めが接合されていること
を特徴とするサンドイッチ構造体。
【請求項２】
前記ずれ止めは、前記上鋼板及び前記下鋼板と前記複数のダイヤフラムとのうち少なくとも一方の相対向する一対の内面に対して、それらがなす箱形断面の対角線方向両側の隅角部から一部に亘る範囲にのみ接合されていること
を特徴とする請求項１記載のサンドイッチ構造体。
【請求項３】
前記ずれ止めは、前記複数のダイヤフラム間の間隔をＳとしたときに、前記上鋼板及び前記下鋼板の相対向する一対の内面に対して、前記隅角部から０．１×Ｓ以上０．４５×Ｓ以下の範囲にのみ接合されていること
を特徴とする請求項２記載のサンドイッチ構造体。
【請求項４】
前記ずれ止めは、前記上鋼板と前記下鋼板との間の間隔をＨとしたときに、前記複数のダイヤフラムの相対向する一対の内面に対して、前記隅角部から０．１×Ｈ以上０．４×Ｈ以下の範囲にのみ接合されていること
を特徴とする請求項２記載のサンドイッチ構造体。
【請求項５】
前記ずれ止めは、前記上鋼板及び前記下鋼板と前記複数のダイヤフラムとの両方の相対向する一対の内面に対して、それらがなす箱形断面の対角線方向両側の隅角部から一部に亘る範囲にのみ接合されていること
を特徴とする請求項２記載のサンドイッチ構造体。
【請求項６】
前記ずれ止めは、前記複数のダイヤフラム間の間隔をＳとし、前記上鋼板と前記下鋼板との間の間隔をＨとしたときに、前記上鋼板及び前記下鋼板の相対向する一対の内面に対して前記隅角部から０．１×Ｓ以上０．４５×Ｓ以下の範囲に接合され、前記複数のダイヤフラムの相対向する一対の内面に対して前記隅角部から０．１×Ｈ以上０．４５×Ｈ以下の範囲に接合されていること
を特徴とする請求項５記載のサンドイッチ構造体。
【請求項７】
前記ずれ止めは、前記上鋼板、前記下鋼板及び前記複数のダイヤフラムがなす箱形断面の二つの対角線方向両側の隅角部から一部に亘る範囲にのみ接合されていること
を特徴とする請求項１〜６の何れか１項記載のサンドイッチ構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−９２５８４（Ｐ２０１２−９２５８４Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４１３４８（Ｐ２０１０−２４１３４８）
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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