疲労亀裂進展抑制・防止方法
【課題】亀裂の進展抑制・防止のための作業労力及びコストを低減する事が出来る様な疲労亀裂進展抑制・防止方法の提供。
【解決手段】板状部材（１）に生じた疲労亀裂（２）の先端（２１、２２）を囲む様にストップホール（３）を穿孔する工程と、ストップホール（３）の近傍に円孔（付加円孔４）を穿孔する工程とを有し、該円孔（付加円孔４）はストップホール（３）と相互に干渉しあって応力低減効果をもたらす様な位置に穿孔されることを特徴としている。
【解決手段】板状部材（１）に生じた疲労亀裂（２）の先端（２１、２２）を囲む様にストップホール（３）を穿孔する工程と、ストップホール（３）の近傍に円孔（付加円孔４）を穿孔する工程とを有し、該円孔（付加円孔４）はストップホール（３）と相互に干渉しあって応力低減効果をもたらす様な位置に穿孔されることを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、疲労亀裂が進展することを抑制・防止する技術に関する。より詳細には、本発明は、疲労亀裂が発生した場合に、亀裂の先端を囲むようにストップホールを穿孔して、亀裂の進展を抑制・防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼製橋梁（鋼橋）として、図９で示すような断面Ｉ形の鋼桁（例えば主桁１１、横桁１２等）を用いたタイプの橋梁が、非常に多く見受けられる。
係る鋼製橋梁は、工場で溶接により製造された部材を現場で組み立てて築造される。但し、一部では、施工現場で溶接が実施される。
ここで、疲労亀裂の殆どが、溶接された箇所から発生することが知られている。
【０００３】
図１０、図１１は、板状部材１に板状の溶接部材９を溶接した状態を示している。
図１０において、溶接部５から発生した疲労亀裂の先端部に、ストップホール３が穿孔されている。
疲労亀裂２は、溶接部５の止端部から発生しており、概略、板状部材１の幅方向（図１０では左右方向）に、延在している。溶接部５の止端部は、図１１において符号１０で示されている。
係る疲労亀裂２の進展を抑制・防止するため、従来技術では、例えば図１０で示すように、疲労亀裂２の先端２１、２２を囲むようにストップホール３を穿孔している。
【０００４】
しかし、ストップホール３の形成は、応急措置であり、亀裂の進展量が大きい場合や一次応力（引張り応力）の影響を受ける場合には、従来から公知の他の手法と組み合わせなければならなかった。そして、他の手法と組み合わせる事により、亀裂の進展抑制・防止のための作業の労力やコストが嵩むという問題が存在する。
また、亀裂先端を完全に除去するために、ストップホールの穿孔位置を高精度に決定することが要求されるという問題も有している。
【０００５】
その他の従来技術として、例えば、ストップホールに高力ボルトを挿入して、板材に締め付け固定する技術が提案されている（特許文献１参照）。
しかし、係る従来技術によれば、ストップホールの穿孔と高力ボルトの挿通、締め付けという作業が必要となり、亀裂の進展抑制・防止のための作業労力及びコストを低減する事が出来ない。
【特許文献１】特開２００４−１７６２５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、ストップホールを穿孔する疲労亀裂進展抑制・防止方法であって、亀裂の進展抑制・防止のための作業労力及びコストを低減する事が出来る様な疲労亀裂進展抑制・防止方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の疲労亀裂進展抑制・防止方法は、板状部材（１）に生じた疲労亀裂（２）の先端（２１、２２）を囲む様にストップホール（３）を穿孔する工程と、ストップホール（３）の近傍に円孔（付加円孔４）を穿孔する工程とを有し、該円孔（付加円孔４）はストップホール（３）と相互に干渉しあって応力低減効果をもたらす位置に穿孔されることを特徴としている（請求項１）。
【０００８】
本発明において、疲労亀裂（２）は板状部材（１）の幅方向へ延在しており、ストップホール（３）を穿孔する工程では疲労亀裂（２）の両端（２１、２２）にストップホール（３）を穿孔して眼鏡形切欠き（３０）を形成しており、（ストップホールの近傍に）円孔（付加円孔４）を穿孔するに際して円孔（付加円孔４）の内径寸法（Ｍ）がストップホール（３）の内径寸法（Ｍ）と等しいのが好ましい（請求項２）。
【０００９】
ここで本発明において、板状部材（１）の幅寸法をＷ、眼鏡形切欠き（３０）の幅方向寸法をＣ、ストップホール（３）の内径寸法をＭ、リガメント長さ（板状部材の切欠きが形成されていない領域の幅方向寸法：ここで言う「切欠き」は、ストップホール３及び付加円孔４を含む）をＢ（Ｂ＝Ｗ−Ｃ）として、眼鏡形切欠き（３０）の中心を原点（０，０）とすると、前記円孔（４）の中心位置の幅方向軸（Ｘ軸）における座標Ｘ０は、（Ｘ０を絶対値で表示した場合に）
０≦Ｘ０≦（Ｃ−Ｍ）／２
なる不等式で示され、幅方向軸（Ｘ軸）と直交する軸（Ｙ軸）における座標Ｙ０は、（Ｙ０を絶対値で表示した場合に）
Ｍ≦Ｙ０
なる不等式で示されるのが好ましい（請求項３）。
【００１０】
そして本発明において、板状部材（１）の幅寸法をＷ、眼鏡形切欠き（３０）の幅方向寸法をＣ、ストップホール（３）の内径寸法をＭ、リガメント長さをＢ（Ｂ＝Ｗ−Ｃ）として、眼鏡形切欠き（３０）の中心を原点（０，０）とすると、前記円孔（４）の中心位置の幅方向軸（Ｘ軸）と直交する軸（Ｙ軸）における座標Ｙ０が（絶対値で表示した場合に）Ｙ０≧１．２３Ｍの場合には、幅方向軸（Ｘ軸）における座標Ｘ０は（Ｘ０を絶対値で表示した場合に）
Ｘ０＝（Ｃ−Ｍ）／２
なる式で示され、幅方向軸（Ｘ軸）と直交する軸（Ｙ軸）における座標Ｙ０が（絶対値で表示した場合に）Ｍ≦Ｙ０＜１．２３Ｍの場合には、幅方向軸（Ｘ軸）における座標Ｘ０は（Ｘ０を絶対値で表示した場合に）
Ｘ０／Ｍ＝０．８６５５Ｙ２−１．５５１７Ｙ＋２．０９９
但し、Ｙ＝Ｙ０／Ｍ
なる式で示されるのが好ましい（請求項４）。
【００１１】
或いは本発明において、板状部材（１）の幅寸法をＷ、眼鏡形切欠き（３０）の幅方向寸法をＣ、ストップホール（３）の内径寸法をＭ、リガメント長さをＢ（Ｂ＝Ｗ−Ｃ）として、眼鏡形切欠き（３０）の中心を原点（０，０）とすると、前記円孔（４）の中心位置の幅方向軸（Ｘ軸）における座標Ｘ０は（Ｘ０を絶対値で表示した場合に）
Ｘ０＝（Ｃ−Ｍ）／２
なる式で示され、幅方向軸（Ｘ軸）と直交する軸（Ｙ軸）における座標Ｙ０は
Ｙ０＝１．１０Ｍ
なる式で示されるのが好ましい（請求項５）。
【発明の効果】
【００１２】
上述する構成を具備する本発明によれば、疲労亀裂（２）の先端（２１、２２）にストップホール（３）を形成する際に、円孔（付加円孔４）を穿孔するのみで、ストップホール（３）における応力を軽減して、疲労亀裂（２）の進展を抑制・防止する事が出来る。
そのため、施工性が良好であり、作業労力やコストを抑える事が可能である。
【００１３】
また、（請求項２〜５に係る）本発明によれば、板状部材（１）の幅寸法（Ｗ）、眼鏡形切欠き（３０）の幅方向寸法（Ｃ）、ストップホール（３）及び円孔（付加円孔４）の内径寸法（Ｍ）を適宜設定することにより、応力低減率が高く、引張り荷重に対する悪影響を及ぼさない位置を特定する事が可能である。
そのため、工事全体のコストを低く抑えると共に、疲労亀裂（２）の弊害を確実に抑制・防止することが出来る。
【００１４】
さらに本発明によれば、鋼製橋梁（鋼橋）のみならず、種々の建材に疲労亀裂が発生した場合についても、本発明の疲労亀裂進展抑制・防止方法を適用する事が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は板状部材１に疲労亀裂２が発生した状態（図１０参照）を示している。
図１において、疲労亀裂２は、板状部材１の幅方向（矢印ＷＤ方向：図１では左右方向）に、延在している。図示の簡略化のため、図１では、疲労亀裂２は板状部材１の幅方向ＷＤに直線的に延在する切欠きとして表示されている。
【００１６】
板状部材１には、疲労亀裂２の先端２１、２２を囲む様に、ストップホール３が穿孔されている。図１では、ストップホール３は疲労亀裂２の両端（２１、２２）に穿孔されている。
それと共に、ストップホール３の近傍には、付加円孔４が合計４箇所に穿孔されている。
詳細は後述するが、付加円孔４は、その近傍のストップホール３と相互に干渉しあって、応力低減効果をもたらす様な位置に穿孔されている。そのため、ストップホール３における応力集中は緩和され、ストップホールから新たな疲労亀裂の発生・進展が抑制・防止される。
図１において、符号Ｐは、板状部材１に作用する荷重（引張り荷重）を示している。
【００１７】
図１において、板状部材１の幅方向ＷＤへ延在している疲労亀裂２と、その両端（２１、２２）に穿孔されたストップホール３、３は、全体的に眼鏡の様な形状をしている。
そのため、本明細書及び特許請求の範囲では、疲労亀裂２及び両端のストップホール３、３を、「眼鏡形切欠き（３０）」と総称している。
図示の実施形態において、ストップホール３の内径寸法（符号Ｍで示す：図３参照）と、その近傍に穿孔された付加円孔４の内径寸法（Ｍ）とは等しい。ストップホール３の内径寸法（Ｍ）と付加円孔４の内径寸法（Ｍ）とを等しくすれば、ストップホール３の穿孔用工具と、付加円孔４の穿孔用工具とを共通化することが出来るので、作業の効率化が図られる。
【００１８】
図１及び図２を参照して、付加円孔４の位置に関する一つの条件について、説明する。
図１において、ストップホール３の左右方向（中心軸Ｃｈ方向）外側の接線が、符号Ｋ１（図１の左側の接線）、Ｋ２（図１の右側の接線）で示されている。そして、左右の付加円孔４も、その左右方向外縁部４ｅが、各々、接線Ｋ１、Ｋ２の何れかと接している。
付加円孔４の位置に関する一つの条件は、ストップホール３よりも、図１の左右方向外側の領域には穿孔されない、ということである。換言すれば、付加円孔４は、ストップホール３の左右方向外側の接線Ｋ１、Ｋ２よりも、図１の左右方向内方の領域（接線Ｋ１、Ｋ２間の領域）に穿孔或いは形成される、ということである。
係る条件について、図２をも参照して、説明する。
【００１９】
図２は、付加円孔４が、ストップホール３よりも、左右方向（中心軸Ｃｈ方向）外側の領域に形成された状態が示されている。
図２では、付加円孔４の左右方向外側の接線が、符号Ｌ１（左側の接線）、Ｌ２（右側の接線）で示されている。そして、ストップホール３は、接線Ｌ１、Ｌ２よりも左右方向内側に穿孔され、相対的には、付加円孔４はストップホール３よりも左右方向外側に形成されている。
【００２０】
図１において、（板状部材１における）切欠き（眼鏡形切欠き：付加円孔４も含む）３０が形成されていない領域の幅方向寸法の合計（リガメント長さ）が、符号Ｂで示されている。図１の場合、リガメント長さＢは、板状部材１の幅寸法Ｗと、眼鏡形切欠き３０の幅方向寸法Ｃとの差である（Ｂ＝Ｗ−Ｃ）。
そして、板状部材１における図示しない板厚寸法（図１の紙面に垂直な方向の寸法）と、リガメント長さＢとの積が、板状部材１に作用する引張り荷重Ｐが作用する断面積である。
【００２１】
図２で示すように、付加円孔４をストップホール３よりも左右方向外側に形成すると、リガメント長さｂは、付加円孔４がストップホール３よりも左右方向外側に存在する分だけ、図１におけるリガメント長さＢよりも短くなる。
図１と図２において、図示しない板状部材１の板厚寸法が同一であれば、図２のリガメント長さｂが（図１のリガメント長さＢよりも）短い分だけ、（図２において）引張り荷重Ｐが作用する断面積も減少し、引張り応力が増加する。その結果、板状部材１が支持出来る引張り荷重が小さくなってしまう。もちろん、繰り返し荷重に対する耐力（疲労強度）も減少してしまう。
すなわち、リガメント長さＢ（引張り荷重Ｐが作用する断面積）を減少させないために、付加円孔４は、ストップホール３よりも、左右方向（中心軸Ｃｈ方向）内側の領域に形成されるのである。
【００２２】
図１において、垂直方向中心軸Ｃｖの右側の領域で、且つ、水平方向中心軸Ｃｈの上側の領域が、図３において拡大して示されている。換言すれば、図３は図１で示す眼鏡形切欠きの１／４を包含する領域のみを示している。
【００２３】
付加円孔４を穿孔する位置を定義するのに際して、発明者は、ＢＥＭ（境界要素法：或いは境界積分方程式法）により、解析を行った。
図１で示すように、疲労亀裂２及びストップホール３から成る眼鏡形切欠き３０は、垂直方向中心軸Ｃｖ及び水平方向中心軸Ｃｈについて対象であり、係る対象性を考慮して、図１で示す眼鏡形切欠きの１／４を包含する領域について、ＢＥＭによる解析を行った。
なお、発明者が別途検証した結果（当該検証結果について、本明細書及び図面では示していない）、ＢＥＭによる数値解析の結果と理論解との誤差は３％程度であり、ＢＥＭによる解析は実用上十分な精度を有している事が判明している。
【００２４】
次に、図１及び図３を参照して、付加円孔４の位置に関する条件を詳細に説明する。
図１、図２において、付加円孔４は、ストップホール３よりも、左右方向（中心軸Ｃｈ方向）内側の領域に形成される旨を説明した。係る条件を、図１及び図３を参照して、各種数値を用いて説明する。
【００２５】
図３において、ストップホール３及び付加円孔４の内径寸法が、符号Ｍで示されている。
図３では、亀裂２とストップホール３から成る眼鏡形切欠き３０の中心が原点Ｏ（０、０）となっており、原点Ｏ（０、０）は、垂直方向中心軸Ｃｖと水平方向中心軸Ｃｈとの交点である。
付加円孔４の中心位置は、その水平方向中心軸Ｃｈ（Ｘ軸）における座標が符号Ｘ０、垂直方向中心軸Ｃｖ（Ｙ軸）における座標がＹ０で示されている。
【００２６】
付加円孔４が、ストップホール３よりも、左右方向（中心軸Ｃｈ方向）内側の領域に形成されるということは、付加円孔４が左右方向で最も外方の位置に形成されるのは、図１及び図３で示すように、ストップホール３と付加円孔４とが共通の接線Ｋ１、Ｋ２（図３であればＫ２）に接しているという事である。
その様な場合において、付加円孔４の中心軸Ｃｈ（左右方向：Ｘ軸）の座標Ｘ０は、接線Ｋ２の中心軸Ｃｈ（左右方向：Ｘ軸）の座標がＣ／２（Ｃは眼鏡形切欠きの中心軸Ｃｈ向寸法）であり、座標Ｘ０は接線Ｋ２よりも内径Ｍの１／２だけ原点（０、０）側の位置であるので、
Ｘ０＝Ｃ／２−Ｍ／２＝（Ｃ−Ｍ）／２
となる。
【００２７】
図３において、座標Ｘ０は正の値であり、０≦Ｘ０である。そして、上述した様に、Ｘ０＝（Ｃ−Ｍ）／２は座標Ｘ０が最も外側、すなわち最大値の場合であるため、座標Ｘ０は ０≦Ｘ０≦（Ｃ−Ｍ）／２ なる不等式で示される。
【００２８】
ここで、図３では、図１における垂直方向中心軸Ｃｖの右側の領域を示しており、垂直方向中心軸Ｃｖの左側の領域については示されていない。
図１から明らかな様に、垂直方向中心軸Ｃｖの左側の領域においてもストップホール３及び付加円孔４が形成されている。
垂直方向中心軸Ｃｖの左側の領域は、（垂直方向中心軸Ｃｖに対して）図３で示すのとは対称（線対称）となる。
但し、垂直方向中心軸Ｃｖの左側の領域において、水平方向中心軸Ｃｈ（Ｘ軸）における座標Ｘ０は、絶対値が同一であるが、負号が付く。そのため、図１で示すように、左右両側の付加円孔４を考えた場合には、垂直方向中心軸Ｃｖの左側の領域では、座標Ｘ０の数値は絶対値で考えなければならない。
【００２９】
図３を参照して、付加円孔４の垂直方向中心軸Ｃｖ（Ｙ軸）における座標Ｙ０について、説明する。
図３において、付加円孔４の中心の座標Ｙ０が小さいと、付加円孔４は水平方向中心軸Ｃｈに近づくため、付加円孔４とストップホール３とが部分的に重複（或いは干渉）してしまう。
そして、付加円孔４とストップホール３とが部分的に重複した場合には、切欠きを形成する領域の形状が複雑となるとともに、干渉効果が低減し、ストップホール３の先端における応力集中の低減或いは緩和の効果が減少する。
【００３０】
付加円孔４とストップホール３とが部分的に重複しないようにするためには、付加円孔４の中心の座標Ｙ０が、水平方向中心軸Ｃｈよりも、内径寸法Ｍ（ストップホール３の半径寸法Ｍ／２と、付加円孔４の半径寸法Ｍ／２との和）だけ離れていれば良い。
すなわち、亀裂２の左右両側について考慮する場合、付加円孔４の中心の座標Ｙ０が Ｍ≦Ｙ０ であれば良い。
【００３１】
ここで、図３では、図１における水平方向中心軸Ｃｈの上側の領域を示しており、水平方向中心軸Ｃｈの下側の領域については示されていない。
図１から明らかな様に、垂直方向中心軸Ｃｖの下側の領域においても付加円孔４が形成されている。
垂直方向中心軸Ｃｖの下側の領域も、図３で示す状態に対して、水平方向中心軸Ｃｈについて対称（線対称）となる。但し、垂直方向中心軸Ｃｖの下側の領域において、垂直方向中心軸Ｃｖ（Ｙ軸）の座標Ｙ０は、絶対値が同一であるが、負号が付く。そのため、図１で示すように、亀裂２の上下両側の付加円孔４について考える場合には、座標Ｙ０の数値は、絶対値で考えなければならない。
【００３２】
係る内容をまとめると、付加円孔４の中心点の水平方向中心軸Ｃｈ（Ｘ軸）の座標Ｘ０と、垂直方向中心軸Ｃｖ（Ｙ軸）の座標Ｙ０は、絶対値では、請求項３で示すように、
０≦Ｘ０≦（Ｃ−Ｍ）／２
Ｍ≦Ｙ０
という２つの条件を満たす必要がある。係る２つの条件を、以下、「条件１」と記載する。
【００３３】
ここで、付加円孔４の中心座標（Ｘ０，Ｙ０）を特定するに際しては、以下の内容を考慮するべきである。
水平方向軸Ｃｈ（Ｘ軸）の座標Ｘ０が小さ過ぎると、付加円孔４を形成した場合における応力低減率が大幅に減少する。
座標Ｘ０が大き過ぎると、図１及び図２を参照して説明したのと同様に、リガメント長さＢ（引張り荷重Ｐが作用する断面積）が減少し、引張り荷重や繰り返し荷重に対する強度が低下する。
垂直方向軸Ｃｖ（Ｙ軸）の座標Ｙ０が小さ過ぎると、図３を参照して上述したように、付加円孔４とストップホール３とが部分的に重複し、応力集中を低減或いは緩和する効果が小さくなる。
座標Ｙ０が大き過ぎると、付加円孔４を形成した場合における応力低減率が大幅に減少する。
【００３４】
発明者は、幅寸法（Ｗ）が４０ｍｍの板状部材について、Ｍ＝５ｍｍ、Ｃ＝２０ｍｍという条件下で、図３で示す付加円孔４の中心（Ｘ０、Ｙ０）において、Ｘ０＝５．０ｍｍ、５．５ｍｍ、６．０ｍｍ、６．５ｍｍ、７．０ｍｍ、７．５ｍｍ、８．０ｍｍの７ケース、Ｙ０＝６．０ｍｍ、６．５ｍｍ、７．０ｍｍの３ケースについて、解析を行った。
解析の結果を図４〜図６で示す。図４〜図６で、横軸はＸ０座標を示している。
【００３５】
図４〜図６において、「●」（黒い円形）で示すプロットは、付加円孔４を形成しない場合におけるストップホール３の壁面の応力（簡便化のため、切欠き先端から１ｍｍ離れた位置の応力）σ０と、付加円孔４を形成した場合におけるストップホール３の壁面の応力との比を、応力低減率として表現している。
また、「■」（黒い正方形）で示すプロットは、付加円孔４の壁面の応力をσ０で除し、見掛け上、応力低減率の形で整理したものである。
図４〜図６において、応力低減が最適となるのは、「●」（黒い円形）で示すプロットの特性曲線と、「■」（黒い正方形）で示すプロットの特性曲線とが交差する箇所である。
【００３６】
図４〜図６に示す事例に、Ｙ０＝５．５ｍｍ、７．５ｍｍの事例を加え、「●」（黒い円形）で示すデータと、「■」（黒い正方形）で示すデータをそれぞれ最小二乗近似した近似曲線の交点を整理して、応力低減が最適となる座標Ｘ０の軌跡を示すのが、図７である。
同様に、応力低減率rに関して整理して、座標Ｙ０と、（応力低減が最適となる座標Ｘ０における）応力低減率との関係を示すのが図８である。
【００３７】
条件１を考慮すれば、 ０ｍｍ≦Ｘ０≦７．５ｍｍ ５．０ｍｍ（Ｍ）≦Ｙ０ となる。
図７を参照すれば、Ｘ０＝７．５ｍｍとなるＹ０の値は、Ｙ０＝６．１５２ｍｍ（＝１．２３Ｍ）となる。
図８で示すように、Ｙ０≦６．１５２ｍｍであれば、応力低減率は０．２以上である。一方、Ｙ０＞６．１５２ｍｍであれば、応力低減率は０．２以下となる。
図７及び図８を参照すれば、Ｘ０の数値の変動に対して、応力低減率の変化は非常に緩やかである事が理解される。
【００３８】
ストップホール３は、ボルト孔の径と対応させる場合が多く、一般には、Ｍ２２ボルトの径（２４．５ｍｍ）や、Ｍ２４ボルトの径（２６．５ｍｍ）とする事例が多い。
係る事例に対して、図４〜図８で結果を示す解析では、ストップホール３（及び付加円孔４）の内径寸法（Ｍ）の５ｍｍは、小さ過ぎる様にも思える。
【００３９】
しかし、応力集中係数や応力低減率については、部材（板状部材１）の長さ方向や幅方向の影響が小さい。そして、図４〜図６で示す解析を行うにあたっては、切欠きに対して十分に長い部材を取り扱っている。
また、有限幅の影響を加味した取扱いを行うことにより、切欠き比が同じであれば、長さ×幅については、寸法が異なっていても、同じ結論が得られることが知られている。
従って、ストップホール３及び付加円孔４の内径寸法を５ｍｍと設定した解析結果（図４〜図６）は、Ｍ＝２４．５ｍｍ、２６．５ｍｍの場合についても、適用可能である。
【００４０】
板厚については、ストップホールの効果に関する過去の研究結果から、ストップホール厚さ方向の中心部における代表値を用いる事により、板厚が相違しても、解析結果については、影響をあまり受けない事が確認されている。
【００４１】
図４〜図６に示す事例に、Ｙ０＝５．５ｍｍ、７．５ｍｍの事例を加え、「●」（黒い円形）で示すデータと、「■」（黒い正方形）で示すデータをそれぞれ最小二乗近似した近似曲線の交点を整理すれば、Ｙ０≧１．２３Ｍの場合には、幅方向軸（Ｘ軸）における座標Ｘ０は Ｘ０＝（Ｃ−Ｍ）／２ となる。図７、図８を参照して前述した数値では、Ｙ０＝６．１５２ｍｍ以上であれば、Ｘ０＝７．５ｍｍとなる。
座標Ｙ０が Ｍ≦Ｙ０＜１．２３Ｍ （図７、図８を参照して前述した数値では、５ｍｍ≦Ｙ０＜６．１５２ｍｍ） の場合には、幅方向軸（Ｘ軸）における座標Ｘ０は
Ｘ０／Ｍ＝０．８６５５Ｙ２−１．５５１７Ｙ＋２．０９９
但し、Ｙ＝Ｙ０／Ｍ
なる式で示される。
【００４２】
図４〜図８を参照して説明した上述の内容をまとめると、条件１を充足しているという前提では、請求項４で示すように、Ｙ０≧１．２３Ｍの場合には、Ｘ０＝（Ｃ−Ｍ）／２ となる。
一方、Ｍ≦Ｙ０＜１．２３Ｍの場合には、Ｘ０／Ｍ＝０．８６５５Ｙ２−１．５５１７Ｙ＋２．０９９（但し、Ｙ＝Ｙ０／Ｍ）となる。
係る条件を、以下、「条件２」と記載する。
【００４３】
図４〜図６に示す事例に、Ｙ０＝５．５ｍｍ、７．５ｍｍの事例を加え、「●」（黒い円形）で示すデータと、「■」（黒い正方形）で示すデータをそれぞれ最小二乗近似した近似曲線の交点を整理すると、付加円孔４を形成した場合における応力低減率ｒは、
ｒ＝−０．２６５Ｙ２＋０．５５５Ｙ−０．０７８２（但し、Ｙ＝Ｙ０／Ｍ）
となる。
【００４４】
上述した通り、図７及び図８を参照すれば、Ｘ０の数値の変動に対して、応力低減率の変化は非常に緩やかである事が理解される。
そして、Ｘ０の範囲は、Ｘ０＝（Ｃ−Ｍ）／２を大きく外れるものではない。
そのため、実用に際しては、Ｘ０＝（Ｃ−Ｍ）／２とみなしても差し支えないと考えられる。
【００４５】
Ｙ０については、上述した応力低減率ｒの式では、Ｙ＝１．０５（Ｙ０＝１．０５Ｍ）において、応力低減率ｒは最大値ｒ＝０．２１２となる。
ここで、上述した通り、応力低減率ｒの変化は非常に緩やかであり、Ｙ＝１．１０として上述した応力低減率ｒの式で計算すれば、応力低減率ｒ＝０．２１２となる。そして、付加円孔４を板状部材１に穿孔する際の作業性の観点からは、Ｙ０の値は大きいことが好ましい。
【００４６】
これ等の事項を考慮すれば、請求項５で示すように、付加円孔４の中心座標（Ｘ０，Ｙ０）は、 Ｘ０＝（Ｃ−Ｍ）／２ Ｙ０＝１．１０Ｍ なる式で決定する事が好ましい。
係る条件を、以下、「条件３」と表示する。
【００４７】
実際の施工に際しては、板状部材１である鋼桁の幅寸法Ｗ、疲労亀裂２を含む切欠きの幅方向寸法Ｃ、ストップホール３の内径寸法Ｍを決定し、上述した条件１から条件３において、付加円孔４の穿孔に最も適した条件を選択し、選択された条件に従って、付加円孔４の中心座標を決定し、決定された位置に付加円孔４を穿孔する。
【００４８】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
例えば、図１、図３において、付加円孔４は疲労亀裂２両端のストップホール３における上下両側に設けられているが、上下の何れか一方に設けても良い。
また、ストップホール３は、疲労亀裂２の位置によっては、一端側にのみ設けても良い。その場合には、付加円孔４もストップホール３を形成した側にのみ穿孔される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態を示す施工状態図。
【図２】最良の条件ではない施工を示す施工状態図。
【図３】図１の部分拡大図。
【図４】付加円孔のＹ座標を６．０ｍｍとした場合におけるＸ座標と応力低減率の関係を示す図。
【図５】付加円孔のＹ座標を６．５ｍｍとした場合におけるＸ座標と応力低減率の関係を示す図。
【図６】付加円孔のＹ座標を７．０ｍｍとした場合におけるＸ座標と応力低減率の関係を示す図。
【図７】応力低減率を最大にする付加円孔の座標の軌跡を示す図。
【図８】応力低減率が最適となるＸ座標におけるＹ座標と応力低減率との関係を示す図。
【図９】橋梁の斜視図。
【図１０】疲労亀裂進展抑制・防止工事の施工箇所の拡大図。
【図１１】図１０を横方向から見た拡大側面図。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・板状部材
２・・・疲労亀裂
３・・・ストップホール
４・・・円孔／付加円孔
３０・・・眼鏡形切欠き
Ｂ・・・リガメント長さ
Ｃ・・・眼鏡形切欠きの幅方向寸法
Ｃｈ・・・水平方向中心軸
Ｃｖ・・・垂直方向中心軸
Ｍ・・・ストップホール及び付加円孔の内径寸法
Ｋ１、Ｋ２・・・ストップホールの左右方向外側の接線
Ｌ１、Ｌ２・・・付加円孔の左右方向外側の接線
Ｘ０・・・水平方向中心軸における座標
Ｙ０・・・垂直方向中心軸における座標
【技術分野】
【０００１】
本発明は、疲労亀裂が進展することを抑制・防止する技術に関する。より詳細には、本発明は、疲労亀裂が発生した場合に、亀裂の先端を囲むようにストップホールを穿孔して、亀裂の進展を抑制・防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼製橋梁（鋼橋）として、図９で示すような断面Ｉ形の鋼桁（例えば主桁１１、横桁１２等）を用いたタイプの橋梁が、非常に多く見受けられる。
係る鋼製橋梁は、工場で溶接により製造された部材を現場で組み立てて築造される。但し、一部では、施工現場で溶接が実施される。
ここで、疲労亀裂の殆どが、溶接された箇所から発生することが知られている。
【０００３】
図１０、図１１は、板状部材１に板状の溶接部材９を溶接した状態を示している。
図１０において、溶接部５から発生した疲労亀裂の先端部に、ストップホール３が穿孔されている。
疲労亀裂２は、溶接部５の止端部から発生しており、概略、板状部材１の幅方向（図１０では左右方向）に、延在している。溶接部５の止端部は、図１１において符号１０で示されている。
係る疲労亀裂２の進展を抑制・防止するため、従来技術では、例えば図１０で示すように、疲労亀裂２の先端２１、２２を囲むようにストップホール３を穿孔している。
【０００４】
しかし、ストップホール３の形成は、応急措置であり、亀裂の進展量が大きい場合や一次応力（引張り応力）の影響を受ける場合には、従来から公知の他の手法と組み合わせなければならなかった。そして、他の手法と組み合わせる事により、亀裂の進展抑制・防止のための作業の労力やコストが嵩むという問題が存在する。
また、亀裂先端を完全に除去するために、ストップホールの穿孔位置を高精度に決定することが要求されるという問題も有している。
【０００５】
その他の従来技術として、例えば、ストップホールに高力ボルトを挿入して、板材に締め付け固定する技術が提案されている（特許文献１参照）。
しかし、係る従来技術によれば、ストップホールの穿孔と高力ボルトの挿通、締め付けという作業が必要となり、亀裂の進展抑制・防止のための作業労力及びコストを低減する事が出来ない。
【特許文献１】特開２００４−１７６２５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、ストップホールを穿孔する疲労亀裂進展抑制・防止方法であって、亀裂の進展抑制・防止のための作業労力及びコストを低減する事が出来る様な疲労亀裂進展抑制・防止方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の疲労亀裂進展抑制・防止方法は、板状部材（１）に生じた疲労亀裂（２）の先端（２１、２２）を囲む様にストップホール（３）を穿孔する工程と、ストップホール（３）の近傍に円孔（付加円孔４）を穿孔する工程とを有し、該円孔（付加円孔４）はストップホール（３）と相互に干渉しあって応力低減効果をもたらす位置に穿孔されることを特徴としている（請求項１）。
【０００８】
本発明において、疲労亀裂（２）は板状部材（１）の幅方向へ延在しており、ストップホール（３）を穿孔する工程では疲労亀裂（２）の両端（２１、２２）にストップホール（３）を穿孔して眼鏡形切欠き（３０）を形成しており、（ストップホールの近傍に）円孔（付加円孔４）を穿孔するに際して円孔（付加円孔４）の内径寸法（Ｍ）がストップホール（３）の内径寸法（Ｍ）と等しいのが好ましい（請求項２）。
【０００９】
ここで本発明において、板状部材（１）の幅寸法をＷ、眼鏡形切欠き（３０）の幅方向寸法をＣ、ストップホール（３）の内径寸法をＭ、リガメント長さ（板状部材の切欠きが形成されていない領域の幅方向寸法：ここで言う「切欠き」は、ストップホール３及び付加円孔４を含む）をＢ（Ｂ＝Ｗ−Ｃ）として、眼鏡形切欠き（３０）の中心を原点（０，０）とすると、前記円孔（４）の中心位置の幅方向軸（Ｘ軸）における座標Ｘ０は、（Ｘ０を絶対値で表示した場合に）
０≦Ｘ０≦（Ｃ−Ｍ）／２
なる不等式で示され、幅方向軸（Ｘ軸）と直交する軸（Ｙ軸）における座標Ｙ０は、（Ｙ０を絶対値で表示した場合に）
Ｍ≦Ｙ０
なる不等式で示されるのが好ましい（請求項３）。
【００１０】
そして本発明において、板状部材（１）の幅寸法をＷ、眼鏡形切欠き（３０）の幅方向寸法をＣ、ストップホール（３）の内径寸法をＭ、リガメント長さをＢ（Ｂ＝Ｗ−Ｃ）として、眼鏡形切欠き（３０）の中心を原点（０，０）とすると、前記円孔（４）の中心位置の幅方向軸（Ｘ軸）と直交する軸（Ｙ軸）における座標Ｙ０が（絶対値で表示した場合に）Ｙ０≧１．２３Ｍの場合には、幅方向軸（Ｘ軸）における座標Ｘ０は（Ｘ０を絶対値で表示した場合に）
Ｘ０＝（Ｃ−Ｍ）／２
なる式で示され、幅方向軸（Ｘ軸）と直交する軸（Ｙ軸）における座標Ｙ０が（絶対値で表示した場合に）Ｍ≦Ｙ０＜１．２３Ｍの場合には、幅方向軸（Ｘ軸）における座標Ｘ０は（Ｘ０を絶対値で表示した場合に）
Ｘ０／Ｍ＝０．８６５５Ｙ２−１．５５１７Ｙ＋２．０９９
但し、Ｙ＝Ｙ０／Ｍ
なる式で示されるのが好ましい（請求項４）。
【００１１】
或いは本発明において、板状部材（１）の幅寸法をＷ、眼鏡形切欠き（３０）の幅方向寸法をＣ、ストップホール（３）の内径寸法をＭ、リガメント長さをＢ（Ｂ＝Ｗ−Ｃ）として、眼鏡形切欠き（３０）の中心を原点（０，０）とすると、前記円孔（４）の中心位置の幅方向軸（Ｘ軸）における座標Ｘ０は（Ｘ０を絶対値で表示した場合に）
Ｘ０＝（Ｃ−Ｍ）／２
なる式で示され、幅方向軸（Ｘ軸）と直交する軸（Ｙ軸）における座標Ｙ０は
Ｙ０＝１．１０Ｍ
なる式で示されるのが好ましい（請求項５）。
【発明の効果】
【００１２】
上述する構成を具備する本発明によれば、疲労亀裂（２）の先端（２１、２２）にストップホール（３）を形成する際に、円孔（付加円孔４）を穿孔するのみで、ストップホール（３）における応力を軽減して、疲労亀裂（２）の進展を抑制・防止する事が出来る。
そのため、施工性が良好であり、作業労力やコストを抑える事が可能である。
【００１３】
また、（請求項２〜５に係る）本発明によれば、板状部材（１）の幅寸法（Ｗ）、眼鏡形切欠き（３０）の幅方向寸法（Ｃ）、ストップホール（３）及び円孔（付加円孔４）の内径寸法（Ｍ）を適宜設定することにより、応力低減率が高く、引張り荷重に対する悪影響を及ぼさない位置を特定する事が可能である。
そのため、工事全体のコストを低く抑えると共に、疲労亀裂（２）の弊害を確実に抑制・防止することが出来る。
【００１４】
さらに本発明によれば、鋼製橋梁（鋼橋）のみならず、種々の建材に疲労亀裂が発生した場合についても、本発明の疲労亀裂進展抑制・防止方法を適用する事が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は板状部材１に疲労亀裂２が発生した状態（図１０参照）を示している。
図１において、疲労亀裂２は、板状部材１の幅方向（矢印ＷＤ方向：図１では左右方向）に、延在している。図示の簡略化のため、図１では、疲労亀裂２は板状部材１の幅方向ＷＤに直線的に延在する切欠きとして表示されている。
【００１６】
板状部材１には、疲労亀裂２の先端２１、２２を囲む様に、ストップホール３が穿孔されている。図１では、ストップホール３は疲労亀裂２の両端（２１、２２）に穿孔されている。
それと共に、ストップホール３の近傍には、付加円孔４が合計４箇所に穿孔されている。
詳細は後述するが、付加円孔４は、その近傍のストップホール３と相互に干渉しあって、応力低減効果をもたらす様な位置に穿孔されている。そのため、ストップホール３における応力集中は緩和され、ストップホールから新たな疲労亀裂の発生・進展が抑制・防止される。
図１において、符号Ｐは、板状部材１に作用する荷重（引張り荷重）を示している。
【００１７】
図１において、板状部材１の幅方向ＷＤへ延在している疲労亀裂２と、その両端（２１、２２）に穿孔されたストップホール３、３は、全体的に眼鏡の様な形状をしている。
そのため、本明細書及び特許請求の範囲では、疲労亀裂２及び両端のストップホール３、３を、「眼鏡形切欠き（３０）」と総称している。
図示の実施形態において、ストップホール３の内径寸法（符号Ｍで示す：図３参照）と、その近傍に穿孔された付加円孔４の内径寸法（Ｍ）とは等しい。ストップホール３の内径寸法（Ｍ）と付加円孔４の内径寸法（Ｍ）とを等しくすれば、ストップホール３の穿孔用工具と、付加円孔４の穿孔用工具とを共通化することが出来るので、作業の効率化が図られる。
【００１８】
図１及び図２を参照して、付加円孔４の位置に関する一つの条件について、説明する。
図１において、ストップホール３の左右方向（中心軸Ｃｈ方向）外側の接線が、符号Ｋ１（図１の左側の接線）、Ｋ２（図１の右側の接線）で示されている。そして、左右の付加円孔４も、その左右方向外縁部４ｅが、各々、接線Ｋ１、Ｋ２の何れかと接している。
付加円孔４の位置に関する一つの条件は、ストップホール３よりも、図１の左右方向外側の領域には穿孔されない、ということである。換言すれば、付加円孔４は、ストップホール３の左右方向外側の接線Ｋ１、Ｋ２よりも、図１の左右方向内方の領域（接線Ｋ１、Ｋ２間の領域）に穿孔或いは形成される、ということである。
係る条件について、図２をも参照して、説明する。
【００１９】
図２は、付加円孔４が、ストップホール３よりも、左右方向（中心軸Ｃｈ方向）外側の領域に形成された状態が示されている。
図２では、付加円孔４の左右方向外側の接線が、符号Ｌ１（左側の接線）、Ｌ２（右側の接線）で示されている。そして、ストップホール３は、接線Ｌ１、Ｌ２よりも左右方向内側に穿孔され、相対的には、付加円孔４はストップホール３よりも左右方向外側に形成されている。
【００２０】
図１において、（板状部材１における）切欠き（眼鏡形切欠き：付加円孔４も含む）３０が形成されていない領域の幅方向寸法の合計（リガメント長さ）が、符号Ｂで示されている。図１の場合、リガメント長さＢは、板状部材１の幅寸法Ｗと、眼鏡形切欠き３０の幅方向寸法Ｃとの差である（Ｂ＝Ｗ−Ｃ）。
そして、板状部材１における図示しない板厚寸法（図１の紙面に垂直な方向の寸法）と、リガメント長さＢとの積が、板状部材１に作用する引張り荷重Ｐが作用する断面積である。
【００２１】
図２で示すように、付加円孔４をストップホール３よりも左右方向外側に形成すると、リガメント長さｂは、付加円孔４がストップホール３よりも左右方向外側に存在する分だけ、図１におけるリガメント長さＢよりも短くなる。
図１と図２において、図示しない板状部材１の板厚寸法が同一であれば、図２のリガメント長さｂが（図１のリガメント長さＢよりも）短い分だけ、（図２において）引張り荷重Ｐが作用する断面積も減少し、引張り応力が増加する。その結果、板状部材１が支持出来る引張り荷重が小さくなってしまう。もちろん、繰り返し荷重に対する耐力（疲労強度）も減少してしまう。
すなわち、リガメント長さＢ（引張り荷重Ｐが作用する断面積）を減少させないために、付加円孔４は、ストップホール３よりも、左右方向（中心軸Ｃｈ方向）内側の領域に形成されるのである。
【００２２】
図１において、垂直方向中心軸Ｃｖの右側の領域で、且つ、水平方向中心軸Ｃｈの上側の領域が、図３において拡大して示されている。換言すれば、図３は図１で示す眼鏡形切欠きの１／４を包含する領域のみを示している。
【００２３】
付加円孔４を穿孔する位置を定義するのに際して、発明者は、ＢＥＭ（境界要素法：或いは境界積分方程式法）により、解析を行った。
図１で示すように、疲労亀裂２及びストップホール３から成る眼鏡形切欠き３０は、垂直方向中心軸Ｃｖ及び水平方向中心軸Ｃｈについて対象であり、係る対象性を考慮して、図１で示す眼鏡形切欠きの１／４を包含する領域について、ＢＥＭによる解析を行った。
なお、発明者が別途検証した結果（当該検証結果について、本明細書及び図面では示していない）、ＢＥＭによる数値解析の結果と理論解との誤差は３％程度であり、ＢＥＭによる解析は実用上十分な精度を有している事が判明している。
【００２４】
次に、図１及び図３を参照して、付加円孔４の位置に関する条件を詳細に説明する。
図１、図２において、付加円孔４は、ストップホール３よりも、左右方向（中心軸Ｃｈ方向）内側の領域に形成される旨を説明した。係る条件を、図１及び図３を参照して、各種数値を用いて説明する。
【００２５】
図３において、ストップホール３及び付加円孔４の内径寸法が、符号Ｍで示されている。
図３では、亀裂２とストップホール３から成る眼鏡形切欠き３０の中心が原点Ｏ（０、０）となっており、原点Ｏ（０、０）は、垂直方向中心軸Ｃｖと水平方向中心軸Ｃｈとの交点である。
付加円孔４の中心位置は、その水平方向中心軸Ｃｈ（Ｘ軸）における座標が符号Ｘ０、垂直方向中心軸Ｃｖ（Ｙ軸）における座標がＹ０で示されている。
【００２６】
付加円孔４が、ストップホール３よりも、左右方向（中心軸Ｃｈ方向）内側の領域に形成されるということは、付加円孔４が左右方向で最も外方の位置に形成されるのは、図１及び図３で示すように、ストップホール３と付加円孔４とが共通の接線Ｋ１、Ｋ２（図３であればＫ２）に接しているという事である。
その様な場合において、付加円孔４の中心軸Ｃｈ（左右方向：Ｘ軸）の座標Ｘ０は、接線Ｋ２の中心軸Ｃｈ（左右方向：Ｘ軸）の座標がＣ／２（Ｃは眼鏡形切欠きの中心軸Ｃｈ向寸法）であり、座標Ｘ０は接線Ｋ２よりも内径Ｍの１／２だけ原点（０、０）側の位置であるので、
Ｘ０＝Ｃ／２−Ｍ／２＝（Ｃ−Ｍ）／２
となる。
【００２７】
図３において、座標Ｘ０は正の値であり、０≦Ｘ０である。そして、上述した様に、Ｘ０＝（Ｃ−Ｍ）／２は座標Ｘ０が最も外側、すなわち最大値の場合であるため、座標Ｘ０は ０≦Ｘ０≦（Ｃ−Ｍ）／２ なる不等式で示される。
【００２８】
ここで、図３では、図１における垂直方向中心軸Ｃｖの右側の領域を示しており、垂直方向中心軸Ｃｖの左側の領域については示されていない。
図１から明らかな様に、垂直方向中心軸Ｃｖの左側の領域においてもストップホール３及び付加円孔４が形成されている。
垂直方向中心軸Ｃｖの左側の領域は、（垂直方向中心軸Ｃｖに対して）図３で示すのとは対称（線対称）となる。
但し、垂直方向中心軸Ｃｖの左側の領域において、水平方向中心軸Ｃｈ（Ｘ軸）における座標Ｘ０は、絶対値が同一であるが、負号が付く。そのため、図１で示すように、左右両側の付加円孔４を考えた場合には、垂直方向中心軸Ｃｖの左側の領域では、座標Ｘ０の数値は絶対値で考えなければならない。
【００２９】
図３を参照して、付加円孔４の垂直方向中心軸Ｃｖ（Ｙ軸）における座標Ｙ０について、説明する。
図３において、付加円孔４の中心の座標Ｙ０が小さいと、付加円孔４は水平方向中心軸Ｃｈに近づくため、付加円孔４とストップホール３とが部分的に重複（或いは干渉）してしまう。
そして、付加円孔４とストップホール３とが部分的に重複した場合には、切欠きを形成する領域の形状が複雑となるとともに、干渉効果が低減し、ストップホール３の先端における応力集中の低減或いは緩和の効果が減少する。
【００３０】
付加円孔４とストップホール３とが部分的に重複しないようにするためには、付加円孔４の中心の座標Ｙ０が、水平方向中心軸Ｃｈよりも、内径寸法Ｍ（ストップホール３の半径寸法Ｍ／２と、付加円孔４の半径寸法Ｍ／２との和）だけ離れていれば良い。
すなわち、亀裂２の左右両側について考慮する場合、付加円孔４の中心の座標Ｙ０が Ｍ≦Ｙ０ であれば良い。
【００３１】
ここで、図３では、図１における水平方向中心軸Ｃｈの上側の領域を示しており、水平方向中心軸Ｃｈの下側の領域については示されていない。
図１から明らかな様に、垂直方向中心軸Ｃｖの下側の領域においても付加円孔４が形成されている。
垂直方向中心軸Ｃｖの下側の領域も、図３で示す状態に対して、水平方向中心軸Ｃｈについて対称（線対称）となる。但し、垂直方向中心軸Ｃｖの下側の領域において、垂直方向中心軸Ｃｖ（Ｙ軸）の座標Ｙ０は、絶対値が同一であるが、負号が付く。そのため、図１で示すように、亀裂２の上下両側の付加円孔４について考える場合には、座標Ｙ０の数値は、絶対値で考えなければならない。
【００３２】
係る内容をまとめると、付加円孔４の中心点の水平方向中心軸Ｃｈ（Ｘ軸）の座標Ｘ０と、垂直方向中心軸Ｃｖ（Ｙ軸）の座標Ｙ０は、絶対値では、請求項３で示すように、
０≦Ｘ０≦（Ｃ−Ｍ）／２
Ｍ≦Ｙ０
という２つの条件を満たす必要がある。係る２つの条件を、以下、「条件１」と記載する。
【００３３】
ここで、付加円孔４の中心座標（Ｘ０，Ｙ０）を特定するに際しては、以下の内容を考慮するべきである。
水平方向軸Ｃｈ（Ｘ軸）の座標Ｘ０が小さ過ぎると、付加円孔４を形成した場合における応力低減率が大幅に減少する。
座標Ｘ０が大き過ぎると、図１及び図２を参照して説明したのと同様に、リガメント長さＢ（引張り荷重Ｐが作用する断面積）が減少し、引張り荷重や繰り返し荷重に対する強度が低下する。
垂直方向軸Ｃｖ（Ｙ軸）の座標Ｙ０が小さ過ぎると、図３を参照して上述したように、付加円孔４とストップホール３とが部分的に重複し、応力集中を低減或いは緩和する効果が小さくなる。
座標Ｙ０が大き過ぎると、付加円孔４を形成した場合における応力低減率が大幅に減少する。
【００３４】
発明者は、幅寸法（Ｗ）が４０ｍｍの板状部材について、Ｍ＝５ｍｍ、Ｃ＝２０ｍｍという条件下で、図３で示す付加円孔４の中心（Ｘ０、Ｙ０）において、Ｘ０＝５．０ｍｍ、５．５ｍｍ、６．０ｍｍ、６．５ｍｍ、７．０ｍｍ、７．５ｍｍ、８．０ｍｍの７ケース、Ｙ０＝６．０ｍｍ、６．５ｍｍ、７．０ｍｍの３ケースについて、解析を行った。
解析の結果を図４〜図６で示す。図４〜図６で、横軸はＸ０座標を示している。
【００３５】
図４〜図６において、「●」（黒い円形）で示すプロットは、付加円孔４を形成しない場合におけるストップホール３の壁面の応力（簡便化のため、切欠き先端から１ｍｍ離れた位置の応力）σ０と、付加円孔４を形成した場合におけるストップホール３の壁面の応力との比を、応力低減率として表現している。
また、「■」（黒い正方形）で示すプロットは、付加円孔４の壁面の応力をσ０で除し、見掛け上、応力低減率の形で整理したものである。
図４〜図６において、応力低減が最適となるのは、「●」（黒い円形）で示すプロットの特性曲線と、「■」（黒い正方形）で示すプロットの特性曲線とが交差する箇所である。
【００３６】
図４〜図６に示す事例に、Ｙ０＝５．５ｍｍ、７．５ｍｍの事例を加え、「●」（黒い円形）で示すデータと、「■」（黒い正方形）で示すデータをそれぞれ最小二乗近似した近似曲線の交点を整理して、応力低減が最適となる座標Ｘ０の軌跡を示すのが、図７である。
同様に、応力低減率rに関して整理して、座標Ｙ０と、（応力低減が最適となる座標Ｘ０における）応力低減率との関係を示すのが図８である。
【００３７】
条件１を考慮すれば、 ０ｍｍ≦Ｘ０≦７．５ｍｍ ５．０ｍｍ（Ｍ）≦Ｙ０ となる。
図７を参照すれば、Ｘ０＝７．５ｍｍとなるＹ０の値は、Ｙ０＝６．１５２ｍｍ（＝１．２３Ｍ）となる。
図８で示すように、Ｙ０≦６．１５２ｍｍであれば、応力低減率は０．２以上である。一方、Ｙ０＞６．１５２ｍｍであれば、応力低減率は０．２以下となる。
図７及び図８を参照すれば、Ｘ０の数値の変動に対して、応力低減率の変化は非常に緩やかである事が理解される。
【００３８】
ストップホール３は、ボルト孔の径と対応させる場合が多く、一般には、Ｍ２２ボルトの径（２４．５ｍｍ）や、Ｍ２４ボルトの径（２６．５ｍｍ）とする事例が多い。
係る事例に対して、図４〜図８で結果を示す解析では、ストップホール３（及び付加円孔４）の内径寸法（Ｍ）の５ｍｍは、小さ過ぎる様にも思える。
【００３９】
しかし、応力集中係数や応力低減率については、部材（板状部材１）の長さ方向や幅方向の影響が小さい。そして、図４〜図６で示す解析を行うにあたっては、切欠きに対して十分に長い部材を取り扱っている。
また、有限幅の影響を加味した取扱いを行うことにより、切欠き比が同じであれば、長さ×幅については、寸法が異なっていても、同じ結論が得られることが知られている。
従って、ストップホール３及び付加円孔４の内径寸法を５ｍｍと設定した解析結果（図４〜図６）は、Ｍ＝２４．５ｍｍ、２６．５ｍｍの場合についても、適用可能である。
【００４０】
板厚については、ストップホールの効果に関する過去の研究結果から、ストップホール厚さ方向の中心部における代表値を用いる事により、板厚が相違しても、解析結果については、影響をあまり受けない事が確認されている。
【００４１】
図４〜図６に示す事例に、Ｙ０＝５．５ｍｍ、７．５ｍｍの事例を加え、「●」（黒い円形）で示すデータと、「■」（黒い正方形）で示すデータをそれぞれ最小二乗近似した近似曲線の交点を整理すれば、Ｙ０≧１．２３Ｍの場合には、幅方向軸（Ｘ軸）における座標Ｘ０は Ｘ０＝（Ｃ−Ｍ）／２ となる。図７、図８を参照して前述した数値では、Ｙ０＝６．１５２ｍｍ以上であれば、Ｘ０＝７．５ｍｍとなる。
座標Ｙ０が Ｍ≦Ｙ０＜１．２３Ｍ （図７、図８を参照して前述した数値では、５ｍｍ≦Ｙ０＜６．１５２ｍｍ） の場合には、幅方向軸（Ｘ軸）における座標Ｘ０は
Ｘ０／Ｍ＝０．８６５５Ｙ２−１．５５１７Ｙ＋２．０９９
但し、Ｙ＝Ｙ０／Ｍ
なる式で示される。
【００４２】
図４〜図８を参照して説明した上述の内容をまとめると、条件１を充足しているという前提では、請求項４で示すように、Ｙ０≧１．２３Ｍの場合には、Ｘ０＝（Ｃ−Ｍ）／２ となる。
一方、Ｍ≦Ｙ０＜１．２３Ｍの場合には、Ｘ０／Ｍ＝０．８６５５Ｙ２−１．５５１７Ｙ＋２．０９９（但し、Ｙ＝Ｙ０／Ｍ）となる。
係る条件を、以下、「条件２」と記載する。
【００４３】
図４〜図６に示す事例に、Ｙ０＝５．５ｍｍ、７．５ｍｍの事例を加え、「●」（黒い円形）で示すデータと、「■」（黒い正方形）で示すデータをそれぞれ最小二乗近似した近似曲線の交点を整理すると、付加円孔４を形成した場合における応力低減率ｒは、
ｒ＝−０．２６５Ｙ２＋０．５５５Ｙ−０．０７８２（但し、Ｙ＝Ｙ０／Ｍ）
となる。
【００４４】
上述した通り、図７及び図８を参照すれば、Ｘ０の数値の変動に対して、応力低減率の変化は非常に緩やかである事が理解される。
そして、Ｘ０の範囲は、Ｘ０＝（Ｃ−Ｍ）／２を大きく外れるものではない。
そのため、実用に際しては、Ｘ０＝（Ｃ−Ｍ）／２とみなしても差し支えないと考えられる。
【００４５】
Ｙ０については、上述した応力低減率ｒの式では、Ｙ＝１．０５（Ｙ０＝１．０５Ｍ）において、応力低減率ｒは最大値ｒ＝０．２１２となる。
ここで、上述した通り、応力低減率ｒの変化は非常に緩やかであり、Ｙ＝１．１０として上述した応力低減率ｒの式で計算すれば、応力低減率ｒ＝０．２１２となる。そして、付加円孔４を板状部材１に穿孔する際の作業性の観点からは、Ｙ０の値は大きいことが好ましい。
【００４６】
これ等の事項を考慮すれば、請求項５で示すように、付加円孔４の中心座標（Ｘ０，Ｙ０）は、 Ｘ０＝（Ｃ−Ｍ）／２ Ｙ０＝１．１０Ｍ なる式で決定する事が好ましい。
係る条件を、以下、「条件３」と表示する。
【００４７】
実際の施工に際しては、板状部材１である鋼桁の幅寸法Ｗ、疲労亀裂２を含む切欠きの幅方向寸法Ｃ、ストップホール３の内径寸法Ｍを決定し、上述した条件１から条件３において、付加円孔４の穿孔に最も適した条件を選択し、選択された条件に従って、付加円孔４の中心座標を決定し、決定された位置に付加円孔４を穿孔する。
【００４８】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
例えば、図１、図３において、付加円孔４は疲労亀裂２両端のストップホール３における上下両側に設けられているが、上下の何れか一方に設けても良い。
また、ストップホール３は、疲労亀裂２の位置によっては、一端側にのみ設けても良い。その場合には、付加円孔４もストップホール３を形成した側にのみ穿孔される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態を示す施工状態図。
【図２】最良の条件ではない施工を示す施工状態図。
【図３】図１の部分拡大図。
【図４】付加円孔のＹ座標を６．０ｍｍとした場合におけるＸ座標と応力低減率の関係を示す図。
【図５】付加円孔のＹ座標を６．５ｍｍとした場合におけるＸ座標と応力低減率の関係を示す図。
【図６】付加円孔のＹ座標を７．０ｍｍとした場合におけるＸ座標と応力低減率の関係を示す図。
【図７】応力低減率を最大にする付加円孔の座標の軌跡を示す図。
【図８】応力低減率が最適となるＸ座標におけるＹ座標と応力低減率との関係を示す図。
【図９】橋梁の斜視図。
【図１０】疲労亀裂進展抑制・防止工事の施工箇所の拡大図。
【図１１】図１０を横方向から見た拡大側面図。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・板状部材
２・・・疲労亀裂
３・・・ストップホール
４・・・円孔／付加円孔
３０・・・眼鏡形切欠き
Ｂ・・・リガメント長さ
Ｃ・・・眼鏡形切欠きの幅方向寸法
Ｃｈ・・・水平方向中心軸
Ｃｖ・・・垂直方向中心軸
Ｍ・・・ストップホール及び付加円孔の内径寸法
Ｋ１、Ｋ２・・・ストップホールの左右方向外側の接線
Ｌ１、Ｌ２・・・付加円孔の左右方向外側の接線
Ｘ０・・・水平方向中心軸における座標
Ｙ０・・・垂直方向中心軸における座標
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状部材に生じた疲労亀裂の先端を囲む様にストップホールを穿孔する工程と、ストップホールの近傍に円孔を穿孔する工程とを有し、該円孔はストップホールと相互に干渉しあって応力低減効果をもたらす位置に穿孔されることを特徴とする疲労亀裂進展抑制・防止方法。
【請求項２】
疲労亀裂は板状部材の幅方向へ延在しており、ストップホールを穿孔する工程では疲労亀裂の両端にストップホールを穿孔して眼鏡形切欠きを形成しており、円孔を穿孔するに際して円孔の内径寸法がストップホールの内径寸法と等しい請求項１の疲労亀裂進展抑制・防止方法。
【請求項３】
板状部材の幅寸法をＷ、眼鏡形切欠きの幅方向寸法をＣ、ストップホールの内径寸法をＭ、リガメント長さをＢとして、切欠きの中心を原点とすると、前記円孔の中心位置の幅方向軸における座標Ｘ０は
０≦Ｘ０≦（Ｃ−Ｍ）／２
なる不等式で示され、幅方向軸と直交する軸における座標Ｙ０は、
Ｍ≦Ｙ０
なる不等式で示される請求項２の疲労亀裂進展抑制・防止方法。
【請求項４】
板状部材の幅寸法をＷ、眼鏡形切欠きの幅方向寸法をＣ、ストップホールの内径寸法をＭ、リガメント長さをＢとして、切欠きの中心を原点とすると、前記円孔の中心位置の幅方向軸（Ｘ軸）と直交する軸（Ｙ軸）における座標Ｙ０がＹ０≧１．２３Ｍの場合には、幅方向軸（Ｘ軸）における座標Ｘ０は
Ｘ０＝（Ｃ−Ｍ）／２
なる式で示され、幅方向軸（Ｘ軸）と直交する軸（Ｙ軸）における座標Ｙ０がＭ≦Ｙ０＜１．２３Ｍの場合には、幅方向軸（Ｘ軸）における座標Ｘ０は
Ｘ０／Ｍ＝０．８６５５Ｙ２−１．５５１７Ｙ＋２．０９９
但し、Ｙ＝Ｙ０／Ｍ
なる式で示される請求項２の疲労亀裂進展抑制・防止方法。
【請求項５】
板状部材の幅寸法をＷ、眼鏡形切欠きの幅方向寸法をＣ、ストップホールの内径寸法をＭ、リガメント長さをＢとして、眼鏡形切欠きの中心を原点とすると、前記円孔の中心位置の幅方向軸（Ｘ軸）における座標Ｘ０は
Ｘ０＝（Ｃ−Ｍ）／２
なる式で示され、幅方向軸と直交する軸における座標Ｙ０は
Ｙ０＝１．１０Ｍ
なる式で示される請求項２の疲労亀裂進展抑制・防止方法。
【請求項１】
板状部材に生じた疲労亀裂の先端を囲む様にストップホールを穿孔する工程と、ストップホールの近傍に円孔を穿孔する工程とを有し、該円孔はストップホールと相互に干渉しあって応力低減効果をもたらす位置に穿孔されることを特徴とする疲労亀裂進展抑制・防止方法。
【請求項２】
疲労亀裂は板状部材の幅方向へ延在しており、ストップホールを穿孔する工程では疲労亀裂の両端にストップホールを穿孔して眼鏡形切欠きを形成しており、円孔を穿孔するに際して円孔の内径寸法がストップホールの内径寸法と等しい請求項１の疲労亀裂進展抑制・防止方法。
【請求項３】
板状部材の幅寸法をＷ、眼鏡形切欠きの幅方向寸法をＣ、ストップホールの内径寸法をＭ、リガメント長さをＢとして、切欠きの中心を原点とすると、前記円孔の中心位置の幅方向軸における座標Ｘ０は
０≦Ｘ０≦（Ｃ−Ｍ）／２
なる不等式で示され、幅方向軸と直交する軸における座標Ｙ０は、
Ｍ≦Ｙ０
なる不等式で示される請求項２の疲労亀裂進展抑制・防止方法。
【請求項４】
板状部材の幅寸法をＷ、眼鏡形切欠きの幅方向寸法をＣ、ストップホールの内径寸法をＭ、リガメント長さをＢとして、切欠きの中心を原点とすると、前記円孔の中心位置の幅方向軸（Ｘ軸）と直交する軸（Ｙ軸）における座標Ｙ０がＹ０≧１．２３Ｍの場合には、幅方向軸（Ｘ軸）における座標Ｘ０は
Ｘ０＝（Ｃ−Ｍ）／２
なる式で示され、幅方向軸（Ｘ軸）と直交する軸（Ｙ軸）における座標Ｙ０がＭ≦Ｙ０＜１．２３Ｍの場合には、幅方向軸（Ｘ軸）における座標Ｘ０は
Ｘ０／Ｍ＝０．８６５５Ｙ２−１．５５１７Ｙ＋２．０９９
但し、Ｙ＝Ｙ０／Ｍ
なる式で示される請求項２の疲労亀裂進展抑制・防止方法。
【請求項５】
板状部材の幅寸法をＷ、眼鏡形切欠きの幅方向寸法をＣ、ストップホールの内径寸法をＭ、リガメント長さをＢとして、眼鏡形切欠きの中心を原点とすると、前記円孔の中心位置の幅方向軸（Ｘ軸）における座標Ｘ０は
Ｘ０＝（Ｃ−Ｍ）／２
なる式で示され、幅方向軸と直交する軸における座標Ｙ０は
Ｙ０＝１．１０Ｍ
なる式で示される請求項２の疲労亀裂進展抑制・防止方法。
【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２００９−１０２９６１（Ｐ２００９−１０２９６１Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７８２７６（Ｐ２００７−２７８２７６）
【出願日】平成１９年１０月２６日（２００７．１０．２６）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１９年９月１日 社団法人 土木学会発行の「第６２回年次学術講演会講演概要集（ＣＤ−ＲＯＭ）」に発表
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２６日（２００７．１０．２６）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１９年９月１日 社団法人 土木学会発行の「第６２回年次学術講演会講演概要集（ＣＤ−ＲＯＭ）」に発表
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
【Ｆターム（参考）】
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