鋼板の接合構造
【課題】重ね合わされた鋼板の接合部耐力を高くする。
【解決手段】第１鋼板１２は厚さｔ１の鋼板とされ、第１接合面１４には第１凹部１６が設けられ、第１凹部１６は円柱状で深さがｔ１ａで形成されている。第１鋼板１２には貫通孔１８が設けられている。第２鋼板２２は厚さｔ２の鋼板とされ、第２接合面２４の第１凹部１６と一致する位置には、第２凹部２６が設けられ、第２凹部２６は円柱状で深さがｔ２ａで形成されている。第２鋼板２２の第２接合面２４には貫通孔２８が設けられている。第１接合面１４と第２接合面２４を重ね合わせたとき、第１凹部１６と第２凹部２６とで空間が形成され、この空間には第１支圧接合部材２０が埋め込まれている。第１支圧接合部材２０は鋼材で円柱状に形成され、第１凹部１６の深さ又は第２凹部２６の深さのいずれか大きい方の寸法以上の高さで、それらを合計した寸法以下の部材長とされている。
【解決手段】第１鋼板１２は厚さｔ１の鋼板とされ、第１接合面１４には第１凹部１６が設けられ、第１凹部１６は円柱状で深さがｔ１ａで形成されている。第１鋼板１２には貫通孔１８が設けられている。第２鋼板２２は厚さｔ２の鋼板とされ、第２接合面２４の第１凹部１６と一致する位置には、第２凹部２６が設けられ、第２凹部２６は円柱状で深さがｔ２ａで形成されている。第２鋼板２２の第２接合面２４には貫通孔２８が設けられている。第１接合面１４と第２接合面２４を重ね合わせたとき、第１凹部１６と第２凹部２６とで空間が形成され、この空間には第１支圧接合部材２０が埋め込まれている。第１支圧接合部材２０は鋼材で円柱状に形成され、第１凹部１６の深さ又は第２凹部２６の深さのいずれか大きい方の寸法以上の高さで、それらを合計した寸法以下の部材長とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板の接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築構造において鉄骨部材の接合は、高力ボルトを用いた摩擦接合が広く利用されている。高力ボルトを用いた摩擦接合は信頼性の高い接合方法であるが、締付作業の省力化等の観点から、高力ボルトの使用本数を減らしたいという要求がある。
【０００３】
しかし、摩擦接合では、接合部に要求される接合部耐力を、高力ボルトの締結力で接合面に摩擦力を発生させることで確保しており、高力ボルトの使用本数を減らせば、その分、接合部の締結力が低下する。
【０００４】
このため、高力ボルトをより高強度化し、１本当りの締結力を高める技術開発が進められている。しかし、高力ボルトの更なる高強度化は、高力ボルトの遅れ破壊等の新たな問題を生じさせる可能性があり、限界がある。
【０００５】
そこで、高力ボルトと補助部材を組み合わせることで、接合部耐力を高める技術が提案されている（特許文献１）。
特許文献１によれば、図９に示すように、母材と高力ボルトにより接合される添板４にボルト孔５が設けられており、このボルト孔５の周囲には溝６が設けられている。この溝６に補助部材１が嵌着されている。
【０００６】
ここに、溝６は添板４に作用する応力の作用線と直交する方向に向けられ、少なくとも１本の高力ボルトの締付力が十分に及ぶ範囲に設けられている。
補助部材１は、刃状突起部３を母材側に向けて嵌着部２を溝６に嵌着させている。これにより、母材と添板４を接合したとき、刃状突起部３が母材に食い込み、添板４に作用する応力を補助部材１で受けることができ、母材と補助部材１の接合部耐力を高くできる。
【０００７】
しかし、特許文献１では、溝６に嵌着させた刃状突起部３を母材の接合面に適正な量だけ食い込ませる必要があり、そのためには締結力を適正な値に管理しなければならない。現場での締結力の適正な管理は作業員の負担が増し品質管理が困難となる。また、補助部材１は、高力ボルトの締結力が十分に及ぶ範囲に設定しなければならない制約もある。
【特許文献１】特開平１０−１０２５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事実に鑑み、重ね合わされた鋼板の接合部耐力を高くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項1に記載の発明に係る鋼板の接合構造は、鋼板を重ね合わせて接合する鋼板の接合構造であって、重ね合わされる第１接合面に第１凹部が設けられた第１鋼板と、前記第１接合面と重ね合わされた第２接合面に前記第１凹部と一致する第２凹部が設けられた第２鋼板と、前記第１凹部と前記第２凹部で形成される空間に埋め込まれた第１支圧接合部材と、前記第１鋼板と前記第２鋼板を拘束して重ね合わせ状態を保持する拘束手段と、を有することを特徴としている。
【００１０】
請求項1に記載の発明によれば、第１鋼板と第２鋼板を重ね合わせたとき、第１接合面に設けられた第１凹部と第２接合面に設けられた第２凹部で空間が形成され、この空間には第１支圧接合部材が埋め込まれている。
【００１１】
また、拘束手段が、第１鋼板と第２鋼板を拘束して、重ね合わせ状態を保持している。
かかる構成とすることにより、第１鋼板又は第２鋼板が、重ね合わせ面に平行な方向の力Ｆを受けたとき、第１支圧接合部材にせん断力と支圧力がそれぞれ作用し、第１凹部及び第２凹部の内周面には支圧力が作用する。
【００１２】
これらの抵抗力が、加えられた力Ｆより大きければ、重ね合わせ状態が維持される。
【００１３】
ここに、第１鋼板、第２鋼板、及び第１支圧接合部材の材質は予め把握しており、第１支圧接合部材のせん断耐力はせん断面積で決まり、第１支圧接合部材の支圧耐力は、投影側面積と凹部への挿入深さで決まる。また、第１凹部と第２凹部の支圧耐力は、凹部の孔径と深さで決まる。
【００１４】
従って、第１支圧接合部材、第１凹部、及び第２凹部を適切に設計することで、最も小さい抵抗力を力Ｆより大きい値に確保することが可能となり、重ね合わされた鋼板の接合部耐力を高くできる。
【００１５】
さらに、第１凹部及び第２凹部はいずれも底面は閉じており、鋼板の板厚方向に非欠損断面部が存在する。この非欠損断面部により穴形状拘束効果が発生し、第１凹部及び第２凹部の支圧耐力を高くできる。
【００１６】
なお、第１支圧接合部材による支圧接合は、摩擦接合と異なり、第１鋼板と第２鋼板を強く締結する締結力は不要であり、第１鋼板と第２鋼板が離間しないよう拘束できればよい。
【００１７】
即ち、拘束手段は、第１接合面と第２接合面の重ね合わせ状態を保持できればよく、高力ボルト接合とする必要はない。高力ボルト接合若しくはボルト接合とした場合には、使用するボルトの本数を減らすことができ、締付作業の省力化が図れる。
さらに、ボルト孔を減らすことができるので、鋼板の断面損失を低減できる。
【００１８】
請求項２に記載の発明に係る、請求項１に記載の鋼板の接合構造は、前記第１凹部と前記第２凹部の開口面積を異ならせ、前記開口面積が小さい方の前記第１凹部に前記第１支圧接合部材を嵌合し、前記開口面積が大きい方の前記第２凹部に充填剤を注入し、前記第１支圧接合部材と前記第２凹部の隙間を埋めたことを特徴としている。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、第１支圧接合部材の一方は開口面積が小さい方の第１凹部と嵌合され、他方は開口面積が大きい方の第２凹部に挿入されている。また、第２凹部と第１支圧接合部材との隙間は充填剤で埋められている。
これにより、鋼板の重ね合わせ作業時の寸法誤差が吸収でき接合作業の省力化が図れる。また、第１支圧接合部材と第２凹部の接合強度が確保される。
【００２０】
請求項３に記載の発明に係る鋼板の接合構造は、３枚の鋼板を重ね合わせて接合する鋼板の接合構造であって、重ね合わされる第１接合面に第１凹部が設けられた第１鋼板と、前記第１接合面と重ね合わされ、前記第１凹部と一致する貫通孔が設けられた第３鋼板と、前記第３鋼板と重ね合わされた第２接合面に前記貫通孔と一致する第２凹部が設けられた第２鋼板と、前記第１凹部、前記貫通孔、及び前記第２凹部で形成される空間に埋め込まれた第２支圧接合部材と、前記第１鋼板、前記第２鋼板、及び前記第３鋼板を拘束して重ね合わせ状態を保持する拘束手段と、を有することを特徴としている。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、第１鋼板、第２鋼板、第３鋼板を重ね合わせたとき、第１接合面に設けられた第１凹部と、第３鋼板の貫通孔と、第２接合面に設けられた第２凹部で空間が形成される。この空間には、第２支圧接合部材が埋め込まれている。
【００２２】
また、拘束手段が第１鋼板、第２鋼板、及び第３鋼板を拘束して重ね合わせ状態を保持している。
【００２３】
かかる構成とすることにより、第１鋼板、第２鋼板、及び第３鋼板が、重ね合わせ面に平行な方向の力Ｆを受けたとき、第２支圧接合部材にせん断力と支圧力がそれぞれ作用し、第１凹部、第２凹部、及び貫通孔の内周面には支圧力が作用する。
【００２４】
これらの抵抗力が、加えられた力Ｆより大きければ、重ね合わせ状態が維持される。
ここに、第１鋼板、第２鋼板、第３鋼板、及び第２支圧接合部材の材質は予め把握しており、第２支圧接合部材のせん断耐力は、せん断面積で決まり、第２支圧接合部材の支圧耐力は、投影側面積と凹部への挿入深さで決まる。また、第１凹部及び第２凹部の支圧耐力は、凹部の孔径と深さで決まり、貫通孔の支圧耐力は、貫通孔の孔径と板厚で決まる。
【００２５】
従って、第２支圧接合部材、第１凹部、第２凹部、及び貫通孔を適切に設計することで、最も小さい抵抗力を力Ｆより大きい値に確保することが可能となり、重ね合わされた鋼板の接合部耐力を高くできる。
【００２６】
なお、第３鋼板には貫通孔が設けられているが、第１鋼板の第１凹部及び第２鋼板の第２凹部はいずれも底面は閉じており、鋼板の板厚方向に非欠損断面部が存在する。この非欠損断面部により穴形状拘束効果が生じ、第１凹部及び第２凹部の支圧耐力を高くできる。
【００２７】
また、請求項１の鋼板の接合構造で３枚の鋼板を接合すると、２つの接合面にそれぞれ凹部を形成し、支圧接合部材を埋め込むようになるが、真中の鋼板（第３鋼板）に貫通孔を形成することで、２個必要であった支圧接合部材の数を１つにすることができ、接合作業の手間が減少する。
【００２８】
請求項４に記載の発明に係る請求項３に記載の鋼板の接合構造は、前記第１凹部と前記第２凹部の開口面積を異ならせ、前記貫通孔の開口面積を、大きい方の前記第２凹部の開口面積と一致させ、前記開口面積が小さい方の第１凹部に前記第２支圧接合部材を嵌合し、前記第２凹部に充填剤を注入し、前記第２支圧接合部材と前記第２凹部、及び前記第２支圧接合部材と前記貫通孔との隙間を埋めたことを特徴としている。
【００２９】
請求項４に記載の発明によれば、第２支圧接合部材の一方は開口面積が小さい方の第１凹部と嵌合され、他方は開口面積が大きい方の貫通孔、及び第２凹部に挿入されている。また、第２支圧接合部材と第２凹部との隙間、及び第２支圧接合部材と貫通孔との隙間は充填剤で埋められている。
【００３０】
これにより、鋼板の重ね合わせ作業時の寸法誤差が吸収でき、接合作業の省力化が図れる。また、第２支圧接合部材と第２凹部、及び第２支圧接合部材と貫通孔の接合強度が確保される。
【００３１】
請求項５に記載の発明に係る請求項１〜４に記載の鋼板の接合構造は、前記拘束手段が、前記第１鋼板と前記第２鋼板、又は前記第１鋼板、前記第２鋼板、及び前記第３鋼板を貫通する貫通孔と、前記貫通孔へ挿入されるボルトと、前記貫通孔から突出したボルトを締結するナットと、で構成されていることを特徴としている。
【００３２】
請求項５に記載の発明によれば、ボルトが第１鋼板、第２鋼板、及び第３鋼板を貫通する貫通孔に挿入され、ナットで締結されている。
これにより、第１鋼板と第２鋼板を拘束できる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明は、上記構成としてあるので、重ね合わされた鋼板の接合部耐力を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る鋼板の接合構造１０は、重ね合わされた２枚の鋼板を接合したものである。
【００３５】
図１、２に示すように、第１鋼板１２は、厚さｔ１の鋼板とされ、第１接合面１４には、破線で示す円形の第１凹部１６が設けられている。
第１凹部１６は、深さがｔ１ａで形成され、底面には所定の板厚ｔ１ｂが残されている。また、第１鋼板１２には、ボルト接合用の貫通孔１８が設けられている。
【００３６】
第１鋼板１２と接合される第２鋼板２２は、厚さｔ２の鋼板とされ、第２接合面２４（網掛け部）の第１凹部１６と一致する位置には、円形の第２凹部２６が設けられている。
【００３７】
第２凹部２６は、深さがｔ２ａで形成され、底面には所定の板厚ｔ２ｂが残されている。また、第２鋼板２２には、ボルト接合用の貫通孔２８が設けられている。
第１接合面１４と第２接合面２４を重ね合わせたとき、第１凹部１６と第２凹部２６とで空間が形成される。この空間には円柱状の第１支圧接合部材２０が埋め込まれている。
【００３８】
第１支圧接合部材２０は、鋼材で形成され、第１凹部１６の深さｔ１ａ、又は第２凹部２６の深さｔ２ａのいずれか大きい方の寸法以上の高さとされ、かつ、深さｔ１ａと深さｔ２ａの合計と同等もしくは小さく設計されている。本実施例の第１支圧接合部材２０は、深さｔ１ａと深さｔ２ａの合計長を部材長としている。
【００３９】
ここで、第１鋼板１２と第２鋼板２２の接合手順を説明する。
先ず、第１凹部１６に第１支圧接合部材２０の一端を嵌合させ、第１支圧接合部材２０の他端を第２凹部２６に挿入しながら、第１接合面１４と第２接合面２４を重ね合わせ、貫通孔１８と貫通孔２８を一致させる。
【００４０】
次に、拘束手段であるボルト３０を貫通孔１８と貫通孔２８に挿入し、ボルト３０の頭部と第２鋼板２２の間、及びナット３４と第１鋼板１２の間にワッシャ３２を挟み、ナット３４で締結して、第１鋼板１２と第２鋼板２２の重ね合わせ状態を保持する。
【００４１】
なお、図１、図２では、第１支圧接合部材２０を１つ使用する場合について説明したが、必要とされる接合部の耐力に対応して第１凹部１６、第２凹部２６、及び第１支圧接合部材２０を複数個使用すればよい。
【００４２】
次に、第１鋼板１２と第２鋼板２２に、力Ｆの引張力が作用した場合について説明する。
図２（Ａ）に示すように、力Ｆを受けたとき、力Ｆと同一方向に、第１支圧接合部材２０の外周面の第１鋼板１２側には支圧力ｆ１が作用し、第２鋼板２２側には反対方向の支圧力ｆ２が作用する。
【００４３】
また、第１支圧接合部材２０の支圧力ｆ１と支圧力ｆ２の境界面には、支圧力ｆ１と支圧力ｆ２に基づくせん断力τが作用する。
同時に、図２（Ｂ）に示すように、第１凹部１６の内周面には支圧力ｇ１が作用し、第２凹部２６の内周面には支圧力ｇ２が作用する。
【００４４】
これらの抵抗力のいずれもが、加えられた力Ｆより大きければ、接合部は破断することなく、重ね合わせ状態が維持される。
【００４５】
ここに、図２（Ｃ）に示すように、第１支圧接合部材２０（径：Ｄ１、長さ：ｔ１ａ＋ｔ２ａのピン）の抵抗力である支圧耐力は、第１支圧接合部材２０の材質、投影側面積（Ｄ１×ｔ１ａとＤ１×ｔ２ａの小さい方）で決まる。
【００４６】
また、図２（Ｄ）に示すように、第１支圧接合部材２０のせん断耐力は、第１支圧接合部材２０の材質とせん断面積Ｓ１（πＤ１２／４）で決まる。
また、図２（Ｅ）に示すように、第１凹部１６及び第２凹部２６の支圧耐力は、第１鋼板１２及び第２鋼板２２の材質、及び第１凹部１６及び第２凹部２６の孔径Ｄ１と深さｔ１ａ、ｔ２ａの積Ｓ２（Ｄ１×ｔ１ａとＤ１×ｔ２ａの小さい方）で決まる。
【００４７】
従って、第１支圧接合部材２０、第１凹部１６、及び第２凹部２６を適切に設計することで、いずれの抵抗力も力Ｆより大きい値に確保することが可能となる。
【００４８】
このとき、第１支圧接合部材２０のサイズ、使用個数、配置位置を最適に調整することで、重ね合わされた鋼板の接合部耐力を最適値に設定できる。これにより、接合部の過大設計を避けることができ、鋼材の省資源化、高級な高強度鋼材の有効活用ができる。
【００４９】
さらに、第１凹部１６の底面にはｔ１ｂの、第２凹部２６の底面にはｔ２ｂの板部（非欠損断面部）を残している。この鋼板の板厚方向の非欠損断面部により穴形状拘束効果が発生し、第１凹部１６及び第２凹部２６の支圧耐力を高くできる。
【００５０】
なお、第１支圧接合部材２０は、第１支圧接合部材２０で力Ｆを受ける支圧接合であり、摩擦接合と異なり、第１鋼板１２と第２鋼板２２を強く締結する締結力は不要である。
【００５１】
このため、拘束手段は、第１接合面１４と第２接合面２４の重ね合わせ状態を保持できればよく、高力ボルト接合とする必要はない。また、高力ボルト接合、若しくは一般のボルト接合とした場合においては、使用するボルトの本数を減らすことができ、締付作業の省力化が図れる。
【００５２】
さらに、使用するボルトの本数が減らせる結果、ボルト用の貫通孔１８、２８の数を減らすことができ、鋼板自体の断面損失を低減できる。
【００５３】
次に、鋼板の枚数を増やした場合について説明する。
図３に示すように、重ね合わされた３枚の鋼板を、鋼板の接合構造１０で接合する場合には、上側の第１鋼板１２と中央の第３鋼板３８との重ね合わせ面１４と、中央の第３鋼板３８と下側の第２鋼板２２との重ね合わせ面２４の２ヶ所に、それぞれ第１支圧接合部材２０を、上述の要領で設ければよい。
【００５４】
即ち、第１鋼板１２と重ね合わされる第３鋼板３８の、第１凹部１６と一致する位置に円形の第３凹部５６を設け、第２凹部２６と一致する位置に円形の第４凹部５８を設ける。また、第３鋼板３８にボルト接合用の貫通孔５０を設ける。
【００５５】
第１鋼板１２、第２鋼板２２、及び第３鋼板３８の接合手順を説明する。
先ず、第１凹部１６に第１支圧接合部材２０の一端を嵌合させ、第１支圧接合部材２０の他端を第３凹部５６に挿入しながら、 第１鋼板１２と第３鋼板３８を重ね合わせる。このとき、貫通孔１８と貫通孔５０を一致させる。
【００５６】
次に、第４凹部５８に第１支圧接合部材２０の一端を嵌合させ、第１支圧接合部材２０の他端を第２凹部２６に挿入しながら、 第２鋼板２２と第３鋼板３８を重ね合わせる。このとき、貫通孔２８と貫通孔５０を一致させる。
【００５７】
次に、拘束手段であるボルト３０を、貫通孔１８、貫通孔５０、及び貫通孔２８に挿入し、ボルト３０の頭部と第２鋼板２２の間、及びナット３４と第１鋼板１２の間にワッシャ３２を挟み、ナット３４で締結して、第１鋼板１２と第２鋼板２２の重ね合わせ状態を保持する。
【００５８】
これにより、３枚の鋼板に力Ｆが作用しても、上述のように、第１支圧接合部材２０の支圧耐力とせん断耐力、及び第１鋼板の第１凹部１６、第２鋼板の第２凹部２６、第３鋼板の第３凹部５６と第４凹部５８を適切に設計することで、いずれの抵抗力も力Ｆより大きい値に確保することができる。
【００５９】
このとき、中央の第３鋼板３８の板厚に余裕がなく、第３凹部５６と第４凹部５８を同じ位置に重ねて設けることができない場合には、平面視上で重ならないように離して配置すればよい。
【００６０】
このように、第１の実施の形態は、重ね合わされた鋼板の接合面同士を接合する接合構造であり、鋼板枚数が３枚以上に増えても、それぞれの重ね合わせ面に個別に適用できる。
【００６１】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態における鋼板の接合構造４２は、第１の実施の形態における第１凹部１６と第２凹部２６の径（開口面積）を異ならせたものである。
【００６２】
図４に示すように、第１凹部１６の径はＤ１とされ、第２凹部２６の径はＤ１より大きいＤ２とされ、第１凹部１６と第２凹部２６の径（開口面積）が異なる。なお、第１支圧接合部材２０の径は小さい方の径Ｄ１である。
【００６３】
ここで、接合手順を説明すると、開口面積が小さい方の第１凹部１６に第１支圧接合部材２０の一端を嵌合させ、充填剤３６を充填した第２凹部２６へ第１支圧接合部材２０を挿入し、第１鋼板１２と第２鋼板２２を重ねる。このように、第２凹部２６を大径とすることで、第１支圧接合部材２０が挿入しやすく、鋼板の重ね合わせ作業時の寸法誤差が吸収でき、接合作業の省力化が図れる。
【００６４】
また、図５（Ａ）に示すように、予め径の大きい方の第２凹部２６に、所定量の充填剤３６を注入しておくことで、図５（Ｂ）に示すように、第１凹部１６と第２凹部２６を重ね合わせたときに、充填剤３６で第１支圧接合部材２０と第２凹部２６との間の隙間を充填することができる。
【００６５】
これにより、充填剤３６で、第１支圧接合部材２０と第２凹部２６を所要の強度で固着でき、第１支圧接合部材２０と第２凹部２６の隙間による初期すべりを解消できる。
【００６６】
（第３の実施の形態）
図６（ｂ）に示すように、第３の実施の形態に係る第１支圧接合部材５０は、第１、第２の実施の形態で説明した第１支圧接合部材２０（図６（ａ）参照）の上下端を円錐状としている。
【００６７】
第１支圧接合部材５０は、径がＤ１で、高さＨ（ｔ１ａ＋ｔ２ａ）の円柱状とされ、第１凹部１６と第２凹部の接合部と接する位置に、高さｈの円柱部を残し、第１支圧接合部材５０の上下の端面は円錐状に形成されている。
【００６８】
これにより、第１支圧接合部材５０の支圧耐力、せん断耐力を、第１支圧接合部材２０に比して低下させることなく、第１凹部１６と第２凹部２６に挿入される部分を小さくできるので、凹部加工が容易となる。また、第１凹部１６と第２凹部２６に呼込まれやすい傾斜が形成されているので、第１支圧接合部材５０を第１凹部１６と第２凹部２６に容易に埋め込むことができ、作業性が向上する。
【００６９】
第１支圧接合部材５０の、第１凹部１６と第２凹部２６への挿入方法や固定要領は、第１の実施の形態、及び第２の実施の形態で説明したものと同じである。
【００７０】
更に、第１支圧接合部材５０は、他の形状でもよい。即ち、第１鋼板と第２鋼板に設けられる第１凹部１６と第２凹部２６の形状に合わせた形状とすることができる。
例えば、図６（ｃ）に示すように、第１支圧接合部材５２は、高さ方向に、円柱部の部分をなくし、両端の円錐状の部分を直接に接合させた碁石のような形状でもよい。
【００７１】
これにより、第１鋼板及び第２鋼板の板厚が薄い場合にも対応できる。
また、図６（ｄ）に示すように、第１支圧接合部材５４は、形状を球としてもよい。これにより、第１支圧接合部材２０の方向性がなくなり、作業性が向上する。
【００７２】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態に係る鋼板の接合構造４４は、３枚の鋼板を重ね合わせて接合する接合構造である。
図７、８に示すように、第１鋼板１２は厚さｔ１の鋼板とされ、第１接合面１４には、第１凹部１６が設けられている。
【００７３】
第１凹部１６は深さｔ１ａで形成され、底面には所定の板厚ｔ１ｂが残されている。また、第１鋼板１２には、ボルト接合用の貫通孔１８が設けられている。
【００７４】
第３鋼板３８は厚さｔ３の鋼板とされ、第１接合面１４と重ね合わされ、第１凹部１６と一致する位置には、第２支圧接合部材４０用の貫通孔４６が設けられている。また、第３鋼板３８には、ボルト接合用の貫通孔５０が設けられている。
【００７５】
第２鋼板２２は厚さｔ２の鋼板とされ、第２接合面２４には、第２凹部２６が設けられている。
第２凹部２６は深さｔ２ａで形成され、底面には所定の板厚ｔ２ｂが残されている。また、第２鋼板２２には、ボルト接合用の貫通孔２８が設けられている。
【００７６】
第１接合面１４、第３鋼板３８、及び第２接合面２４を重ね合わせたときに第１凹部１６、貫通孔４６、及び第２凹部２６で形成される空間には、第２支圧接合部材４０が埋め込まれている。
【００７７】
第２支圧接合部材４０は、鋼材で円柱状に形成され、第１凹部１６の深さｔ１ａ、又は第２凹部２６の深さｔ２ａのいずれか大きい方と、第３鋼板３８の板厚ｔ３を合計した寸法以上で、かつ、深さｔ１ａ、深さｔ２ａ、及び第３鋼板３８の板厚ｔ３を合計した寸法以下の部材長とされている。
【００７８】
本実施の形態では、深さｔ１ａ、深さｔ２ａ、及び第３鋼板３８の板厚ｔ３の合計長を部材長としている。
【００７９】
次に、第１鋼板１２、第２鋼板２２、及び第３鋼板３８に力Ｆの引張力が作用した場合について説明する。
図８（Ａ）に示すように、第２支圧接合部材４０の外周面には、第１鋼板１２の位置に支圧力ｆ１が、第２鋼板２２の位置に支圧力ｆ２が、第３鋼板３８の位置に支圧力ｆ３がそれぞれ作用する。
【００８０】
また、第２支圧接合部材４０には、支圧力ｆ１と支圧力ｆ３に基づくせん断力τ１と、支圧力ｆ１と支圧力ｆ３に基づくせん断力τ２が作用する。
【００８１】
更に、図８（Ｂ）に示すように、第１凹部１６、第２凹部２６、及び貫通孔４６の内周面には、支圧力ｇ１、支圧力ｇ２、及び支圧力ｇ３がそれぞれ作用する。
これらの抵抗力のいずれもが、加えられた力Ｆより大きければ、接合部は破断することなく、重ね合わせ状態が維持される。
【００８２】
ここに、図８（Ｃ）に示すように、第２支圧接合部材４０（径：Ｄ１、長さ：ｔ１ａ＋ｔ３＋ｔ２ａのピン）の抵抗力である支圧耐力は、第２支圧接合部材４０の材質、投影側面積（Ｄ１×ｔ１ａ、Ｄ１×ｔ３、Ｄ１×ｔ２ａの１番小さいもの）で決まる。
【００８３】
また、図８（Ｄ）に示すように、第２支圧接合部材４０のせん断耐力は、第２支圧接合部材４０の材質とせん断面積Ｓ１（πＤ１２／４）で決まる。
【００８４】
また、図２（Ｅ）に示すように、第１凹部１６、貫通孔４６、及び第２凹部２６の支圧耐力は、第１鋼板１２、第３鋼板３８、及び第２鋼板２２の材質、及び第１凹部１６、貫通孔４６、及び第２凹部２６の孔径Ｄ１と深さｔ１ａ、ｔ３、ｔ２ａの積Ｓ２（Ｄ１×ｔ１ａ、Ｄ１×ｔ３、及びＤ１×ｔ２ａの１番小さいもの）で決まる。
【００８５】
従って、第２支圧接合部材４０、第１凹部１６、第２凹部２６、及び貫通孔４６を適切に設計することで、いずれの抵抗力も力Ｆより大きい値に確保することが可能である。
【００８６】
なお、中央に配置された第３鋼板３８には貫通孔４６が設けられているが、端部の第１鋼板１２の第１凹部１６には板厚ｔ１ｂの、第２鋼板２２の第２凹部２６には肉厚ｔ２ｂの板部（非欠損断面部）を残している。この非欠損断面部により穴形状拘束効果が生じ、第１凹部１６及び第２凹部２６の支圧耐力を高くできる。
【００８７】
また、第１の実施の形態で示した鋼板の接合構造で３枚の鋼板を接合すると、２つの接合面にそれぞれ凹部を形成し、第１支圧接合部材２０を、２つの接合面にそれぞれ埋め込むことになる。
【００８８】
しかし、本実施の形態では、真中の鋼板（第３鋼板３８）に貫通孔４６を形成することで、接合部材を、第２支圧接合部材４０の１つに減らすことができ、接合作業の手間が減少する。
【００８９】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態に係る鋼板の接合構造４８は、第１凹部１６の径Ｄ１と第２凹部２６の径Ｄ２を異ならせている。
【００９０】
図９（Ａ）に示すように、第１凹部１６の径はＤ１とされ、第２凹部２６の径はＤ１より大きいＤ２とされ、第１凹部１６の径Ｄ１と第２凹部２６の径Ｄ２を異ならせている。また、第３鋼板３８の貫通孔４６の径はＤ２としている。
【００９１】
これにより、接合手順として、先ず、小さい方の第１凹部１６に第２支圧接合部材４０の一端を嵌合し、次いで、貫通孔４６と、充填剤３６を充填した第２凹部２６に第２支圧接合部材４０の他端を挿入する。
【００９２】
このとき、貫通孔４６と第２凹部２６は第２支圧接合部材４０より大きい径とされており、第１鋼板を、第２鋼板と第３鋼板に重ね合わせる作業において、寸法誤差が吸収できる。
【００９３】
また、第２凹部２６に、予め所定量の充填剤３６を注入しておくことで、第２支圧接合部材４０と第２凹部２６、及び第２支圧接合部材４０と貫通孔４６との隙間を充填剤３６で埋めることができる。
【００９４】
これにより、鋼板接合作業の省力化が図れる。また、第２支圧接合部材４０と第２凹部２６、及び第２支圧接合部材４０と貫通孔４６の接合強度が向上し、第２支圧接合部材４０と第２凹部２６、及び第２支圧接合部材４０と貫通孔４６の隙間での初期すべりが解消できる。
【００９５】
次に、第２支圧接合部材４０を埋め込んだ状態で、第１接合面１４、第３鋼板３８、及び第２接合面２４を重ね合わせ、第１鋼板１２の貫通孔１８、第３鋼板３８の貫通孔５０、及び第２鋼板２２の貫通孔２８を一致させ、拘束手段であるボルト３０で拘束し、重ね合わせ状態を保持する。
【００９６】
なお、図９（Ｂ）に示すように、第１凹部１６の径をＤ１とし、第２凹部２６の径をＤ１より大きいＤ２とし、第３鋼板３８の貫通孔４６の径をＤ１としてもよい。
これにより、充填剤３６の量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る鋼板の接合構造の基本構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る鋼板の接合構造の基本構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る鋼板の接合構造の基本構成を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る鋼板の接合構造の基本構成を示す図である。
【図５】本発明の第１支圧接合部材の基本構成を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る鋼板の接合構造の応用例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る鋼板の接合構造の基本構成を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る鋼板の接合構造の基本構成を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る鋼板の接合構造の基本構成を示す図である。
【図１０】従来例の鋼板の接合構造の基本構成を示す図である
【符号の説明】
【００９８】
１０ 鋼板の接合構造
１２ 第１鋼板
１４ 第１接合面
１６ 第１凹部
１８ 貫通孔
２０ 第１支圧接合部材
２２ 第２鋼板
２４ 第２接合面
２６ 第２凹部
２８ 貫通孔
３０ ボルト（拘束手段）
３６ 充填剤
３８ 第３鋼板
４０ 第２支圧接合部材
４２ 鋼板の接合構造
４４ 鋼板の接合構造
４６ 貫通孔
４８ 鋼板の接合構造
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板の接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築構造において鉄骨部材の接合は、高力ボルトを用いた摩擦接合が広く利用されている。高力ボルトを用いた摩擦接合は信頼性の高い接合方法であるが、締付作業の省力化等の観点から、高力ボルトの使用本数を減らしたいという要求がある。
【０００３】
しかし、摩擦接合では、接合部に要求される接合部耐力を、高力ボルトの締結力で接合面に摩擦力を発生させることで確保しており、高力ボルトの使用本数を減らせば、その分、接合部の締結力が低下する。
【０００４】
このため、高力ボルトをより高強度化し、１本当りの締結力を高める技術開発が進められている。しかし、高力ボルトの更なる高強度化は、高力ボルトの遅れ破壊等の新たな問題を生じさせる可能性があり、限界がある。
【０００５】
そこで、高力ボルトと補助部材を組み合わせることで、接合部耐力を高める技術が提案されている（特許文献１）。
特許文献１によれば、図９に示すように、母材と高力ボルトにより接合される添板４にボルト孔５が設けられており、このボルト孔５の周囲には溝６が設けられている。この溝６に補助部材１が嵌着されている。
【０００６】
ここに、溝６は添板４に作用する応力の作用線と直交する方向に向けられ、少なくとも１本の高力ボルトの締付力が十分に及ぶ範囲に設けられている。
補助部材１は、刃状突起部３を母材側に向けて嵌着部２を溝６に嵌着させている。これにより、母材と添板４を接合したとき、刃状突起部３が母材に食い込み、添板４に作用する応力を補助部材１で受けることができ、母材と補助部材１の接合部耐力を高くできる。
【０００７】
しかし、特許文献１では、溝６に嵌着させた刃状突起部３を母材の接合面に適正な量だけ食い込ませる必要があり、そのためには締結力を適正な値に管理しなければならない。現場での締結力の適正な管理は作業員の負担が増し品質管理が困難となる。また、補助部材１は、高力ボルトの締結力が十分に及ぶ範囲に設定しなければならない制約もある。
【特許文献１】特開平１０−１０２５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事実に鑑み、重ね合わされた鋼板の接合部耐力を高くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項1に記載の発明に係る鋼板の接合構造は、鋼板を重ね合わせて接合する鋼板の接合構造であって、重ね合わされる第１接合面に第１凹部が設けられた第１鋼板と、前記第１接合面と重ね合わされた第２接合面に前記第１凹部と一致する第２凹部が設けられた第２鋼板と、前記第１凹部と前記第２凹部で形成される空間に埋め込まれた第１支圧接合部材と、前記第１鋼板と前記第２鋼板を拘束して重ね合わせ状態を保持する拘束手段と、を有することを特徴としている。
【００１０】
請求項1に記載の発明によれば、第１鋼板と第２鋼板を重ね合わせたとき、第１接合面に設けられた第１凹部と第２接合面に設けられた第２凹部で空間が形成され、この空間には第１支圧接合部材が埋め込まれている。
【００１１】
また、拘束手段が、第１鋼板と第２鋼板を拘束して、重ね合わせ状態を保持している。
かかる構成とすることにより、第１鋼板又は第２鋼板が、重ね合わせ面に平行な方向の力Ｆを受けたとき、第１支圧接合部材にせん断力と支圧力がそれぞれ作用し、第１凹部及び第２凹部の内周面には支圧力が作用する。
【００１２】
これらの抵抗力が、加えられた力Ｆより大きければ、重ね合わせ状態が維持される。
【００１３】
ここに、第１鋼板、第２鋼板、及び第１支圧接合部材の材質は予め把握しており、第１支圧接合部材のせん断耐力はせん断面積で決まり、第１支圧接合部材の支圧耐力は、投影側面積と凹部への挿入深さで決まる。また、第１凹部と第２凹部の支圧耐力は、凹部の孔径と深さで決まる。
【００１４】
従って、第１支圧接合部材、第１凹部、及び第２凹部を適切に設計することで、最も小さい抵抗力を力Ｆより大きい値に確保することが可能となり、重ね合わされた鋼板の接合部耐力を高くできる。
【００１５】
さらに、第１凹部及び第２凹部はいずれも底面は閉じており、鋼板の板厚方向に非欠損断面部が存在する。この非欠損断面部により穴形状拘束効果が発生し、第１凹部及び第２凹部の支圧耐力を高くできる。
【００１６】
なお、第１支圧接合部材による支圧接合は、摩擦接合と異なり、第１鋼板と第２鋼板を強く締結する締結力は不要であり、第１鋼板と第２鋼板が離間しないよう拘束できればよい。
【００１７】
即ち、拘束手段は、第１接合面と第２接合面の重ね合わせ状態を保持できればよく、高力ボルト接合とする必要はない。高力ボルト接合若しくはボルト接合とした場合には、使用するボルトの本数を減らすことができ、締付作業の省力化が図れる。
さらに、ボルト孔を減らすことができるので、鋼板の断面損失を低減できる。
【００１８】
請求項２に記載の発明に係る、請求項１に記載の鋼板の接合構造は、前記第１凹部と前記第２凹部の開口面積を異ならせ、前記開口面積が小さい方の前記第１凹部に前記第１支圧接合部材を嵌合し、前記開口面積が大きい方の前記第２凹部に充填剤を注入し、前記第１支圧接合部材と前記第２凹部の隙間を埋めたことを特徴としている。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、第１支圧接合部材の一方は開口面積が小さい方の第１凹部と嵌合され、他方は開口面積が大きい方の第２凹部に挿入されている。また、第２凹部と第１支圧接合部材との隙間は充填剤で埋められている。
これにより、鋼板の重ね合わせ作業時の寸法誤差が吸収でき接合作業の省力化が図れる。また、第１支圧接合部材と第２凹部の接合強度が確保される。
【００２０】
請求項３に記載の発明に係る鋼板の接合構造は、３枚の鋼板を重ね合わせて接合する鋼板の接合構造であって、重ね合わされる第１接合面に第１凹部が設けられた第１鋼板と、前記第１接合面と重ね合わされ、前記第１凹部と一致する貫通孔が設けられた第３鋼板と、前記第３鋼板と重ね合わされた第２接合面に前記貫通孔と一致する第２凹部が設けられた第２鋼板と、前記第１凹部、前記貫通孔、及び前記第２凹部で形成される空間に埋め込まれた第２支圧接合部材と、前記第１鋼板、前記第２鋼板、及び前記第３鋼板を拘束して重ね合わせ状態を保持する拘束手段と、を有することを特徴としている。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、第１鋼板、第２鋼板、第３鋼板を重ね合わせたとき、第１接合面に設けられた第１凹部と、第３鋼板の貫通孔と、第２接合面に設けられた第２凹部で空間が形成される。この空間には、第２支圧接合部材が埋め込まれている。
【００２２】
また、拘束手段が第１鋼板、第２鋼板、及び第３鋼板を拘束して重ね合わせ状態を保持している。
【００２３】
かかる構成とすることにより、第１鋼板、第２鋼板、及び第３鋼板が、重ね合わせ面に平行な方向の力Ｆを受けたとき、第２支圧接合部材にせん断力と支圧力がそれぞれ作用し、第１凹部、第２凹部、及び貫通孔の内周面には支圧力が作用する。
【００２４】
これらの抵抗力が、加えられた力Ｆより大きければ、重ね合わせ状態が維持される。
ここに、第１鋼板、第２鋼板、第３鋼板、及び第２支圧接合部材の材質は予め把握しており、第２支圧接合部材のせん断耐力は、せん断面積で決まり、第２支圧接合部材の支圧耐力は、投影側面積と凹部への挿入深さで決まる。また、第１凹部及び第２凹部の支圧耐力は、凹部の孔径と深さで決まり、貫通孔の支圧耐力は、貫通孔の孔径と板厚で決まる。
【００２５】
従って、第２支圧接合部材、第１凹部、第２凹部、及び貫通孔を適切に設計することで、最も小さい抵抗力を力Ｆより大きい値に確保することが可能となり、重ね合わされた鋼板の接合部耐力を高くできる。
【００２６】
なお、第３鋼板には貫通孔が設けられているが、第１鋼板の第１凹部及び第２鋼板の第２凹部はいずれも底面は閉じており、鋼板の板厚方向に非欠損断面部が存在する。この非欠損断面部により穴形状拘束効果が生じ、第１凹部及び第２凹部の支圧耐力を高くできる。
【００２７】
また、請求項１の鋼板の接合構造で３枚の鋼板を接合すると、２つの接合面にそれぞれ凹部を形成し、支圧接合部材を埋め込むようになるが、真中の鋼板（第３鋼板）に貫通孔を形成することで、２個必要であった支圧接合部材の数を１つにすることができ、接合作業の手間が減少する。
【００２８】
請求項４に記載の発明に係る請求項３に記載の鋼板の接合構造は、前記第１凹部と前記第２凹部の開口面積を異ならせ、前記貫通孔の開口面積を、大きい方の前記第２凹部の開口面積と一致させ、前記開口面積が小さい方の第１凹部に前記第２支圧接合部材を嵌合し、前記第２凹部に充填剤を注入し、前記第２支圧接合部材と前記第２凹部、及び前記第２支圧接合部材と前記貫通孔との隙間を埋めたことを特徴としている。
【００２９】
請求項４に記載の発明によれば、第２支圧接合部材の一方は開口面積が小さい方の第１凹部と嵌合され、他方は開口面積が大きい方の貫通孔、及び第２凹部に挿入されている。また、第２支圧接合部材と第２凹部との隙間、及び第２支圧接合部材と貫通孔との隙間は充填剤で埋められている。
【００３０】
これにより、鋼板の重ね合わせ作業時の寸法誤差が吸収でき、接合作業の省力化が図れる。また、第２支圧接合部材と第２凹部、及び第２支圧接合部材と貫通孔の接合強度が確保される。
【００３１】
請求項５に記載の発明に係る請求項１〜４に記載の鋼板の接合構造は、前記拘束手段が、前記第１鋼板と前記第２鋼板、又は前記第１鋼板、前記第２鋼板、及び前記第３鋼板を貫通する貫通孔と、前記貫通孔へ挿入されるボルトと、前記貫通孔から突出したボルトを締結するナットと、で構成されていることを特徴としている。
【００３２】
請求項５に記載の発明によれば、ボルトが第１鋼板、第２鋼板、及び第３鋼板を貫通する貫通孔に挿入され、ナットで締結されている。
これにより、第１鋼板と第２鋼板を拘束できる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明は、上記構成としてあるので、重ね合わされた鋼板の接合部耐力を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る鋼板の接合構造１０は、重ね合わされた２枚の鋼板を接合したものである。
【００３５】
図１、２に示すように、第１鋼板１２は、厚さｔ１の鋼板とされ、第１接合面１４には、破線で示す円形の第１凹部１６が設けられている。
第１凹部１６は、深さがｔ１ａで形成され、底面には所定の板厚ｔ１ｂが残されている。また、第１鋼板１２には、ボルト接合用の貫通孔１８が設けられている。
【００３６】
第１鋼板１２と接合される第２鋼板２２は、厚さｔ２の鋼板とされ、第２接合面２４（網掛け部）の第１凹部１６と一致する位置には、円形の第２凹部２６が設けられている。
【００３７】
第２凹部２６は、深さがｔ２ａで形成され、底面には所定の板厚ｔ２ｂが残されている。また、第２鋼板２２には、ボルト接合用の貫通孔２８が設けられている。
第１接合面１４と第２接合面２４を重ね合わせたとき、第１凹部１６と第２凹部２６とで空間が形成される。この空間には円柱状の第１支圧接合部材２０が埋め込まれている。
【００３８】
第１支圧接合部材２０は、鋼材で形成され、第１凹部１６の深さｔ１ａ、又は第２凹部２６の深さｔ２ａのいずれか大きい方の寸法以上の高さとされ、かつ、深さｔ１ａと深さｔ２ａの合計と同等もしくは小さく設計されている。本実施例の第１支圧接合部材２０は、深さｔ１ａと深さｔ２ａの合計長を部材長としている。
【００３９】
ここで、第１鋼板１２と第２鋼板２２の接合手順を説明する。
先ず、第１凹部１６に第１支圧接合部材２０の一端を嵌合させ、第１支圧接合部材２０の他端を第２凹部２６に挿入しながら、第１接合面１４と第２接合面２４を重ね合わせ、貫通孔１８と貫通孔２８を一致させる。
【００４０】
次に、拘束手段であるボルト３０を貫通孔１８と貫通孔２８に挿入し、ボルト３０の頭部と第２鋼板２２の間、及びナット３４と第１鋼板１２の間にワッシャ３２を挟み、ナット３４で締結して、第１鋼板１２と第２鋼板２２の重ね合わせ状態を保持する。
【００４１】
なお、図１、図２では、第１支圧接合部材２０を１つ使用する場合について説明したが、必要とされる接合部の耐力に対応して第１凹部１６、第２凹部２６、及び第１支圧接合部材２０を複数個使用すればよい。
【００４２】
次に、第１鋼板１２と第２鋼板２２に、力Ｆの引張力が作用した場合について説明する。
図２（Ａ）に示すように、力Ｆを受けたとき、力Ｆと同一方向に、第１支圧接合部材２０の外周面の第１鋼板１２側には支圧力ｆ１が作用し、第２鋼板２２側には反対方向の支圧力ｆ２が作用する。
【００４３】
また、第１支圧接合部材２０の支圧力ｆ１と支圧力ｆ２の境界面には、支圧力ｆ１と支圧力ｆ２に基づくせん断力τが作用する。
同時に、図２（Ｂ）に示すように、第１凹部１６の内周面には支圧力ｇ１が作用し、第２凹部２６の内周面には支圧力ｇ２が作用する。
【００４４】
これらの抵抗力のいずれもが、加えられた力Ｆより大きければ、接合部は破断することなく、重ね合わせ状態が維持される。
【００４５】
ここに、図２（Ｃ）に示すように、第１支圧接合部材２０（径：Ｄ１、長さ：ｔ１ａ＋ｔ２ａのピン）の抵抗力である支圧耐力は、第１支圧接合部材２０の材質、投影側面積（Ｄ１×ｔ１ａとＤ１×ｔ２ａの小さい方）で決まる。
【００４６】
また、図２（Ｄ）に示すように、第１支圧接合部材２０のせん断耐力は、第１支圧接合部材２０の材質とせん断面積Ｓ１（πＤ１２／４）で決まる。
また、図２（Ｅ）に示すように、第１凹部１６及び第２凹部２６の支圧耐力は、第１鋼板１２及び第２鋼板２２の材質、及び第１凹部１６及び第２凹部２６の孔径Ｄ１と深さｔ１ａ、ｔ２ａの積Ｓ２（Ｄ１×ｔ１ａとＤ１×ｔ２ａの小さい方）で決まる。
【００４７】
従って、第１支圧接合部材２０、第１凹部１６、及び第２凹部２６を適切に設計することで、いずれの抵抗力も力Ｆより大きい値に確保することが可能となる。
【００４８】
このとき、第１支圧接合部材２０のサイズ、使用個数、配置位置を最適に調整することで、重ね合わされた鋼板の接合部耐力を最適値に設定できる。これにより、接合部の過大設計を避けることができ、鋼材の省資源化、高級な高強度鋼材の有効活用ができる。
【００４９】
さらに、第１凹部１６の底面にはｔ１ｂの、第２凹部２６の底面にはｔ２ｂの板部（非欠損断面部）を残している。この鋼板の板厚方向の非欠損断面部により穴形状拘束効果が発生し、第１凹部１６及び第２凹部２６の支圧耐力を高くできる。
【００５０】
なお、第１支圧接合部材２０は、第１支圧接合部材２０で力Ｆを受ける支圧接合であり、摩擦接合と異なり、第１鋼板１２と第２鋼板２２を強く締結する締結力は不要である。
【００５１】
このため、拘束手段は、第１接合面１４と第２接合面２４の重ね合わせ状態を保持できればよく、高力ボルト接合とする必要はない。また、高力ボルト接合、若しくは一般のボルト接合とした場合においては、使用するボルトの本数を減らすことができ、締付作業の省力化が図れる。
【００５２】
さらに、使用するボルトの本数が減らせる結果、ボルト用の貫通孔１８、２８の数を減らすことができ、鋼板自体の断面損失を低減できる。
【００５３】
次に、鋼板の枚数を増やした場合について説明する。
図３に示すように、重ね合わされた３枚の鋼板を、鋼板の接合構造１０で接合する場合には、上側の第１鋼板１２と中央の第３鋼板３８との重ね合わせ面１４と、中央の第３鋼板３８と下側の第２鋼板２２との重ね合わせ面２４の２ヶ所に、それぞれ第１支圧接合部材２０を、上述の要領で設ければよい。
【００５４】
即ち、第１鋼板１２と重ね合わされる第３鋼板３８の、第１凹部１６と一致する位置に円形の第３凹部５６を設け、第２凹部２６と一致する位置に円形の第４凹部５８を設ける。また、第３鋼板３８にボルト接合用の貫通孔５０を設ける。
【００５５】
第１鋼板１２、第２鋼板２２、及び第３鋼板３８の接合手順を説明する。
先ず、第１凹部１６に第１支圧接合部材２０の一端を嵌合させ、第１支圧接合部材２０の他端を第３凹部５６に挿入しながら、 第１鋼板１２と第３鋼板３８を重ね合わせる。このとき、貫通孔１８と貫通孔５０を一致させる。
【００５６】
次に、第４凹部５８に第１支圧接合部材２０の一端を嵌合させ、第１支圧接合部材２０の他端を第２凹部２６に挿入しながら、 第２鋼板２２と第３鋼板３８を重ね合わせる。このとき、貫通孔２８と貫通孔５０を一致させる。
【００５７】
次に、拘束手段であるボルト３０を、貫通孔１８、貫通孔５０、及び貫通孔２８に挿入し、ボルト３０の頭部と第２鋼板２２の間、及びナット３４と第１鋼板１２の間にワッシャ３２を挟み、ナット３４で締結して、第１鋼板１２と第２鋼板２２の重ね合わせ状態を保持する。
【００５８】
これにより、３枚の鋼板に力Ｆが作用しても、上述のように、第１支圧接合部材２０の支圧耐力とせん断耐力、及び第１鋼板の第１凹部１６、第２鋼板の第２凹部２６、第３鋼板の第３凹部５６と第４凹部５８を適切に設計することで、いずれの抵抗力も力Ｆより大きい値に確保することができる。
【００５９】
このとき、中央の第３鋼板３８の板厚に余裕がなく、第３凹部５６と第４凹部５８を同じ位置に重ねて設けることができない場合には、平面視上で重ならないように離して配置すればよい。
【００６０】
このように、第１の実施の形態は、重ね合わされた鋼板の接合面同士を接合する接合構造であり、鋼板枚数が３枚以上に増えても、それぞれの重ね合わせ面に個別に適用できる。
【００６１】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態における鋼板の接合構造４２は、第１の実施の形態における第１凹部１６と第２凹部２６の径（開口面積）を異ならせたものである。
【００６２】
図４に示すように、第１凹部１６の径はＤ１とされ、第２凹部２６の径はＤ１より大きいＤ２とされ、第１凹部１６と第２凹部２６の径（開口面積）が異なる。なお、第１支圧接合部材２０の径は小さい方の径Ｄ１である。
【００６３】
ここで、接合手順を説明すると、開口面積が小さい方の第１凹部１６に第１支圧接合部材２０の一端を嵌合させ、充填剤３６を充填した第２凹部２６へ第１支圧接合部材２０を挿入し、第１鋼板１２と第２鋼板２２を重ねる。このように、第２凹部２６を大径とすることで、第１支圧接合部材２０が挿入しやすく、鋼板の重ね合わせ作業時の寸法誤差が吸収でき、接合作業の省力化が図れる。
【００６４】
また、図５（Ａ）に示すように、予め径の大きい方の第２凹部２６に、所定量の充填剤３６を注入しておくことで、図５（Ｂ）に示すように、第１凹部１６と第２凹部２６を重ね合わせたときに、充填剤３６で第１支圧接合部材２０と第２凹部２６との間の隙間を充填することができる。
【００６５】
これにより、充填剤３６で、第１支圧接合部材２０と第２凹部２６を所要の強度で固着でき、第１支圧接合部材２０と第２凹部２６の隙間による初期すべりを解消できる。
【００６６】
（第３の実施の形態）
図６（ｂ）に示すように、第３の実施の形態に係る第１支圧接合部材５０は、第１、第２の実施の形態で説明した第１支圧接合部材２０（図６（ａ）参照）の上下端を円錐状としている。
【００６７】
第１支圧接合部材５０は、径がＤ１で、高さＨ（ｔ１ａ＋ｔ２ａ）の円柱状とされ、第１凹部１６と第２凹部の接合部と接する位置に、高さｈの円柱部を残し、第１支圧接合部材５０の上下の端面は円錐状に形成されている。
【００６８】
これにより、第１支圧接合部材５０の支圧耐力、せん断耐力を、第１支圧接合部材２０に比して低下させることなく、第１凹部１６と第２凹部２６に挿入される部分を小さくできるので、凹部加工が容易となる。また、第１凹部１６と第２凹部２６に呼込まれやすい傾斜が形成されているので、第１支圧接合部材５０を第１凹部１６と第２凹部２６に容易に埋め込むことができ、作業性が向上する。
【００６９】
第１支圧接合部材５０の、第１凹部１６と第２凹部２６への挿入方法や固定要領は、第１の実施の形態、及び第２の実施の形態で説明したものと同じである。
【００７０】
更に、第１支圧接合部材５０は、他の形状でもよい。即ち、第１鋼板と第２鋼板に設けられる第１凹部１６と第２凹部２６の形状に合わせた形状とすることができる。
例えば、図６（ｃ）に示すように、第１支圧接合部材５２は、高さ方向に、円柱部の部分をなくし、両端の円錐状の部分を直接に接合させた碁石のような形状でもよい。
【００７１】
これにより、第１鋼板及び第２鋼板の板厚が薄い場合にも対応できる。
また、図６（ｄ）に示すように、第１支圧接合部材５４は、形状を球としてもよい。これにより、第１支圧接合部材２０の方向性がなくなり、作業性が向上する。
【００７２】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態に係る鋼板の接合構造４４は、３枚の鋼板を重ね合わせて接合する接合構造である。
図７、８に示すように、第１鋼板１２は厚さｔ１の鋼板とされ、第１接合面１４には、第１凹部１６が設けられている。
【００７３】
第１凹部１６は深さｔ１ａで形成され、底面には所定の板厚ｔ１ｂが残されている。また、第１鋼板１２には、ボルト接合用の貫通孔１８が設けられている。
【００７４】
第３鋼板３８は厚さｔ３の鋼板とされ、第１接合面１４と重ね合わされ、第１凹部１６と一致する位置には、第２支圧接合部材４０用の貫通孔４６が設けられている。また、第３鋼板３８には、ボルト接合用の貫通孔５０が設けられている。
【００７５】
第２鋼板２２は厚さｔ２の鋼板とされ、第２接合面２４には、第２凹部２６が設けられている。
第２凹部２６は深さｔ２ａで形成され、底面には所定の板厚ｔ２ｂが残されている。また、第２鋼板２２には、ボルト接合用の貫通孔２８が設けられている。
【００７６】
第１接合面１４、第３鋼板３８、及び第２接合面２４を重ね合わせたときに第１凹部１６、貫通孔４６、及び第２凹部２６で形成される空間には、第２支圧接合部材４０が埋め込まれている。
【００７７】
第２支圧接合部材４０は、鋼材で円柱状に形成され、第１凹部１６の深さｔ１ａ、又は第２凹部２６の深さｔ２ａのいずれか大きい方と、第３鋼板３８の板厚ｔ３を合計した寸法以上で、かつ、深さｔ１ａ、深さｔ２ａ、及び第３鋼板３８の板厚ｔ３を合計した寸法以下の部材長とされている。
【００７８】
本実施の形態では、深さｔ１ａ、深さｔ２ａ、及び第３鋼板３８の板厚ｔ３の合計長を部材長としている。
【００７９】
次に、第１鋼板１２、第２鋼板２２、及び第３鋼板３８に力Ｆの引張力が作用した場合について説明する。
図８（Ａ）に示すように、第２支圧接合部材４０の外周面には、第１鋼板１２の位置に支圧力ｆ１が、第２鋼板２２の位置に支圧力ｆ２が、第３鋼板３８の位置に支圧力ｆ３がそれぞれ作用する。
【００８０】
また、第２支圧接合部材４０には、支圧力ｆ１と支圧力ｆ３に基づくせん断力τ１と、支圧力ｆ１と支圧力ｆ３に基づくせん断力τ２が作用する。
【００８１】
更に、図８（Ｂ）に示すように、第１凹部１６、第２凹部２６、及び貫通孔４６の内周面には、支圧力ｇ１、支圧力ｇ２、及び支圧力ｇ３がそれぞれ作用する。
これらの抵抗力のいずれもが、加えられた力Ｆより大きければ、接合部は破断することなく、重ね合わせ状態が維持される。
【００８２】
ここに、図８（Ｃ）に示すように、第２支圧接合部材４０（径：Ｄ１、長さ：ｔ１ａ＋ｔ３＋ｔ２ａのピン）の抵抗力である支圧耐力は、第２支圧接合部材４０の材質、投影側面積（Ｄ１×ｔ１ａ、Ｄ１×ｔ３、Ｄ１×ｔ２ａの１番小さいもの）で決まる。
【００８３】
また、図８（Ｄ）に示すように、第２支圧接合部材４０のせん断耐力は、第２支圧接合部材４０の材質とせん断面積Ｓ１（πＤ１２／４）で決まる。
【００８４】
また、図２（Ｅ）に示すように、第１凹部１６、貫通孔４６、及び第２凹部２６の支圧耐力は、第１鋼板１２、第３鋼板３８、及び第２鋼板２２の材質、及び第１凹部１６、貫通孔４６、及び第２凹部２６の孔径Ｄ１と深さｔ１ａ、ｔ３、ｔ２ａの積Ｓ２（Ｄ１×ｔ１ａ、Ｄ１×ｔ３、及びＤ１×ｔ２ａの１番小さいもの）で決まる。
【００８５】
従って、第２支圧接合部材４０、第１凹部１６、第２凹部２６、及び貫通孔４６を適切に設計することで、いずれの抵抗力も力Ｆより大きい値に確保することが可能である。
【００８６】
なお、中央に配置された第３鋼板３８には貫通孔４６が設けられているが、端部の第１鋼板１２の第１凹部１６には板厚ｔ１ｂの、第２鋼板２２の第２凹部２６には肉厚ｔ２ｂの板部（非欠損断面部）を残している。この非欠損断面部により穴形状拘束効果が生じ、第１凹部１６及び第２凹部２６の支圧耐力を高くできる。
【００８７】
また、第１の実施の形態で示した鋼板の接合構造で３枚の鋼板を接合すると、２つの接合面にそれぞれ凹部を形成し、第１支圧接合部材２０を、２つの接合面にそれぞれ埋め込むことになる。
【００８８】
しかし、本実施の形態では、真中の鋼板（第３鋼板３８）に貫通孔４６を形成することで、接合部材を、第２支圧接合部材４０の１つに減らすことができ、接合作業の手間が減少する。
【００８９】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態に係る鋼板の接合構造４８は、第１凹部１６の径Ｄ１と第２凹部２６の径Ｄ２を異ならせている。
【００９０】
図９（Ａ）に示すように、第１凹部１６の径はＤ１とされ、第２凹部２６の径はＤ１より大きいＤ２とされ、第１凹部１６の径Ｄ１と第２凹部２６の径Ｄ２を異ならせている。また、第３鋼板３８の貫通孔４６の径はＤ２としている。
【００９１】
これにより、接合手順として、先ず、小さい方の第１凹部１６に第２支圧接合部材４０の一端を嵌合し、次いで、貫通孔４６と、充填剤３６を充填した第２凹部２６に第２支圧接合部材４０の他端を挿入する。
【００９２】
このとき、貫通孔４６と第２凹部２６は第２支圧接合部材４０より大きい径とされており、第１鋼板を、第２鋼板と第３鋼板に重ね合わせる作業において、寸法誤差が吸収できる。
【００９３】
また、第２凹部２６に、予め所定量の充填剤３６を注入しておくことで、第２支圧接合部材４０と第２凹部２６、及び第２支圧接合部材４０と貫通孔４６との隙間を充填剤３６で埋めることができる。
【００９４】
これにより、鋼板接合作業の省力化が図れる。また、第２支圧接合部材４０と第２凹部２６、及び第２支圧接合部材４０と貫通孔４６の接合強度が向上し、第２支圧接合部材４０と第２凹部２６、及び第２支圧接合部材４０と貫通孔４６の隙間での初期すべりが解消できる。
【００９５】
次に、第２支圧接合部材４０を埋め込んだ状態で、第１接合面１４、第３鋼板３８、及び第２接合面２４を重ね合わせ、第１鋼板１２の貫通孔１８、第３鋼板３８の貫通孔５０、及び第２鋼板２２の貫通孔２８を一致させ、拘束手段であるボルト３０で拘束し、重ね合わせ状態を保持する。
【００９６】
なお、図９（Ｂ）に示すように、第１凹部１６の径をＤ１とし、第２凹部２６の径をＤ１より大きいＤ２とし、第３鋼板３８の貫通孔４６の径をＤ１としてもよい。
これにより、充填剤３６の量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る鋼板の接合構造の基本構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る鋼板の接合構造の基本構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る鋼板の接合構造の基本構成を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る鋼板の接合構造の基本構成を示す図である。
【図５】本発明の第１支圧接合部材の基本構成を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る鋼板の接合構造の応用例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る鋼板の接合構造の基本構成を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る鋼板の接合構造の基本構成を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る鋼板の接合構造の基本構成を示す図である。
【図１０】従来例の鋼板の接合構造の基本構成を示す図である
【符号の説明】
【００９８】
１０ 鋼板の接合構造
１２ 第１鋼板
１４ 第１接合面
１６ 第１凹部
１８ 貫通孔
２０ 第１支圧接合部材
２２ 第２鋼板
２４ 第２接合面
２６ 第２凹部
２８ 貫通孔
３０ ボルト（拘束手段）
３６ 充填剤
３８ 第３鋼板
４０ 第２支圧接合部材
４２ 鋼板の接合構造
４４ 鋼板の接合構造
４６ 貫通孔
４８ 鋼板の接合構造
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板を重ね合わせて接合する鋼板の接合構造であって、
重ね合わされる第１接合面に第１凹部が設けられた第１鋼板と、
前記第１接合面と重ね合わされた第２接合面に、前記第１凹部と一致する第２凹部が設けられた第２鋼板と、
前記第１凹部と前記第２凹部で形成される空間に埋め込まれた第１支圧接合部材と、
前記第１鋼板と前記第２鋼板を拘束して重ね合わせ状態を保持する拘束手段と、
を有する鋼板の接合構造。
【請求項２】
前記第１凹部と前記第２凹部の開口面積を異ならせ、前記開口面積が小さい方の前記第１凹部に前記第１支圧接合部材を嵌合し、前記開口面積が大きい方の前記第２凹部に充填剤を注入し、前記第１支圧接合部材と前記第２凹部の隙間を埋めたことを特徴とする請求項１に記載の鋼板の接合構造。
【請求項３】
３枚の鋼板を重ね合わせて接合する鋼板の接合構造であって、
重ね合わされる第１接合面に第１凹部が設けられた第１鋼板と、
前記第１接合面と重ね合わされ、前記第１凹部と一致する貫通孔が設けられた第３鋼板と、
前記第３鋼板と重ね合わされた第２接合面に前記貫通孔と一致する第２凹部が設けられた第２鋼板と、
前記第１凹部、前記貫通孔、及び前記第２凹部で形成される空間に埋め込まれた第２支圧接合部材と、
前記第１鋼板、前記第２鋼板、及び前記第３鋼板を拘束して重ね合わせ状態を保持する拘束手段と、
を有する鋼板の接合構造。
【請求項４】
前記第１凹部と前記第２凹部の開口面積を異ならせ、前記貫通孔の開口面積を、大きい方の前記第２凹部の開口面積と一致させ、前記開口面積が小さい方の前記第１凹部に前記第２支圧接合部材を嵌合し、前記第２凹部に充填剤を注入し、前記第２支圧接合部材と前記第２凹部、及び前記第２支圧接合部材と前記貫通孔との隙間を埋めたことを特徴とする請求項３に記載の鋼板の接合構造。
【請求項５】
前記拘束手段が、前記第１鋼板と前記第２鋼板、又は前記第１鋼板、前記第２鋼板、及び前記第３鋼板を貫通する貫通孔と、
前記貫通孔へ挿入されるボルトと、
前記貫通孔から突出したボルトを締結するナットと、
で構成されていることを特徴とする請求項１〜４に記載の鋼板の接合構造。
【請求項１】
鋼板を重ね合わせて接合する鋼板の接合構造であって、
重ね合わされる第１接合面に第１凹部が設けられた第１鋼板と、
前記第１接合面と重ね合わされた第２接合面に、前記第１凹部と一致する第２凹部が設けられた第２鋼板と、
前記第１凹部と前記第２凹部で形成される空間に埋め込まれた第１支圧接合部材と、
前記第１鋼板と前記第２鋼板を拘束して重ね合わせ状態を保持する拘束手段と、
を有する鋼板の接合構造。
【請求項２】
前記第１凹部と前記第２凹部の開口面積を異ならせ、前記開口面積が小さい方の前記第１凹部に前記第１支圧接合部材を嵌合し、前記開口面積が大きい方の前記第２凹部に充填剤を注入し、前記第１支圧接合部材と前記第２凹部の隙間を埋めたことを特徴とする請求項１に記載の鋼板の接合構造。
【請求項３】
３枚の鋼板を重ね合わせて接合する鋼板の接合構造であって、
重ね合わされる第１接合面に第１凹部が設けられた第１鋼板と、
前記第１接合面と重ね合わされ、前記第１凹部と一致する貫通孔が設けられた第３鋼板と、
前記第３鋼板と重ね合わされた第２接合面に前記貫通孔と一致する第２凹部が設けられた第２鋼板と、
前記第１凹部、前記貫通孔、及び前記第２凹部で形成される空間に埋め込まれた第２支圧接合部材と、
前記第１鋼板、前記第２鋼板、及び前記第３鋼板を拘束して重ね合わせ状態を保持する拘束手段と、
を有する鋼板の接合構造。
【請求項４】
前記第１凹部と前記第２凹部の開口面積を異ならせ、前記貫通孔の開口面積を、大きい方の前記第２凹部の開口面積と一致させ、前記開口面積が小さい方の前記第１凹部に前記第２支圧接合部材を嵌合し、前記第２凹部に充填剤を注入し、前記第２支圧接合部材と前記第２凹部、及び前記第２支圧接合部材と前記貫通孔との隙間を埋めたことを特徴とする請求項３に記載の鋼板の接合構造。
【請求項５】
前記拘束手段が、前記第１鋼板と前記第２鋼板、又は前記第１鋼板、前記第２鋼板、及び前記第３鋼板を貫通する貫通孔と、
前記貫通孔へ挿入されるボルトと、
前記貫通孔から突出したボルトを締結するナットと、
で構成されていることを特徴とする請求項１〜４に記載の鋼板の接合構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２４９８８７（Ｐ２００９−２４９８８７Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９８０４４（Ｐ２００８−９８０４４）
【出願日】平成２０年４月４日（２００８．４．４）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月４日（２００８．４．４）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
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