JP4956367B2 - Stiffeners and welded structures with excellent brittle crack propagation characteristics - Google Patents
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Description
本発明は、突合せ溶接部を有する垂直部材と水平部材とからなるT型溶接構造体を補強するために用いられるスティフナ、および、そのスティフナを用いた溶接構造体、例えば、船舶、海洋構造物、低温タンク、ラインパイプ、土木・建築構造物等の溶接構造体に関するもので、特に、大型のコンテナ船やバルクキャリアなどの上甲板付近の縦通し部材の溶接構造に関するものである。 The present invention relates to a stiffener used to reinforce a T-type welded structure composed of a vertical member and a horizontal member having a butt weld, and a welded structure using the stiffener, such as a ship, an offshore structure, The present invention relates to a welded structure such as a low-temperature tank, a line pipe, a civil engineering / building structure, and more particularly to a welded structure of a longitudinal member near the upper deck of a large container ship or a bulk carrier.
大型コンテナ船やバルクキャリアにおける脆性破壊の発生メカニズムとしては、一般には上甲板付近の縦通し部材で実施された突合せ溶接の際に発生した溶接欠陥を起点として脆性き裂が溶接部に沿って進展し、き裂の長さがある限度を超えると脆性破壊に至ると考えられている。 As a mechanism for the occurrence of brittle fracture in large container ships and bulk carriers, brittle cracks generally propagate along welds starting from weld defects that occurred during butt welding performed on longitudinal members near the upper deck. However, when the crack length exceeds a certain limit, it is considered that brittle fracture occurs.
このため、万一溶接部で脆性き裂が発生した場合においても、脆性破壊に至ることがないように、確実に脆性き裂を停止させることが必要となってくる。これに対しては、縦通し部材や上甲板に、一定以上のアレスト性を備えた鋼板を用いておけば問題ないとされてきた。 For this reason, even if a brittle crack is generated in the welded portion, it is necessary to reliably stop the brittle crack so as not to cause brittle fracture. For this, it has been considered that there is no problem if a steel plate having a certain degree of arrestability is used for the longitudinal member and the upper deck.
しかしながら、特に、縦通し部材および上甲板に板厚の厚い鋼板を用いた場合、縦通し部材の溶接部で発生した脆性き裂は停止することなく上甲板に達し、さらに停止することなく上甲板中を進展する可能性があることが最近の研究でわかってきた。 However, in particular, when a thick steel plate is used for the longitudinal member and the upper deck, a brittle crack generated at the welded portion of the longitudinal member reaches the upper deck without stopping, and the upper deck without further stopping. Recent research has shown that there is potential for progress.
このため、縦通し部材の溶接部で発生した脆性き裂を確実にかつ安定的に停止させる技術の開発が望まれていた。 For this reason, development of the technique which stops reliably the brittle crack which generate | occur | produced in the welding part of the longitudinal member reliably was desired.
特許文献1には、溶接構造体において、突合せ溶接部に交差するように配置された骨材に、表層部および裏層部において3mm以上の厚み領域にわたり、0.5〜5μmの平均円相当粒径を有すると共に板厚面に平行な面において(100)結晶面のX線面強度比が1.5以上である鋼板を用い、前記突合せ溶接部と骨材とが交差する領域のうち、少なくとも突合せ溶接部のビード幅以上の幅で、かつ骨材の表面または裏面から板厚の70%以上の長さを有する範囲を溶接した溶接構造体が開示されており、脆性き裂を選択的に骨材に導入させることでエネルギ吸収を行い、クラックアレスタとして脆性き裂が停止できるとしている。
In
しかしながら、上記のように部分的に溶接条件を変化させることは大規模な構造物では作業効率の低下を招き、著しく経済性が悪化することが懸念される。 However, there is a concern that partially changing the welding conditions as described above causes a reduction in work efficiency in a large-scale structure, and the economic efficiency is significantly deteriorated.
一方、破壊力学では、脆性き裂が進展中の動的な応力拡大係数Kdの値が、材料固有の脆性き裂伝播停止係数Kcaの値以下になるとき、脆性き裂が停止すると考えられている。しかしながら、Kdの値を算出することは困難であることから、静的な応力拡大係数(以下「静的応力拡大係数」という。)KTとKcaを比較することによって停止の可否を判定することが多い。 On the other hand, in fracture mechanics, it is considered that a brittle crack stops when the value of the dynamic stress intensity factor Kd during which the brittle crack is progressing is equal to or less than the value of the inherent brittle crack propagation termination coefficient Kca. Yes. However, since it is difficult to calculate the value of Kd, it is possible to determine whether or not to stop by comparing static stress intensity factors (hereinafter referred to as “static stress intensity factors”) KT and Kca. Many.
KTは下記式(1)で示すように、一様引張応力σにより決まる応力拡大係数Kσだけでなく、補強物(アレスタ)および溶接残留応力の影響を含めて決まることが知られている(非特許文献1参照)。 It is known that KT is determined not only by the stress intensity factor Kσ determined by the uniform tensile stress σ but also by the influence of reinforcement (arrester) and welding residual stress, as shown by the following formula (1) (non- Patent Document 1).
KT=Kσ+KA+Kr … 式(1)
ここで、KAは、アレスタによる応力拡大係数への影響度合い(<0)、Krは、溶接残留応力による応力拡大係数への影響度合いである。
KT = Kσ + KA + Kr Equation (1)
Here, KA is the degree of influence of the arrester on the stress intensity factor (<0), and Kr is the degree of influence of the welding residual stress on the stress intensity factor.
なお、長大き裂の場合は、|Kr|は|Kσ|に比べて無視できるほどに小さくなるため、KTは、一様応力で決まるKσに、アレスタの影響度合い(KA)のみを考慮した、Kσ+KAで近似することができる。 In the case of a large crack, | Kr | is negligibly small compared to | Kσ |, so KT takes into account Kσ determined by uniform stress and only the influence degree (KA) of the arrester. It can be approximated by Kσ + KA.
上記非特許文献1には、図1に示すようなT型溶接継手において、垂直部材1の突合せ溶接部4に交差させて、水平部材2の上方にスティフナ3を配置して得られるアレスタ効果(脆性き裂進展抑制効果)については、スティフナの幅方向長さBやスティフナ厚みの垂直部材に対する厚み比(t/tv)の影響などが開示されている。
Non-Patent
しかしながら、垂直部材1の溶接部4に発生した脆性き裂の進展を確実に停止させるためには、スティフナ3の板厚tおよび水平部材からの取り付け距離aをも精度良く決定する必要がある。しかしながら、上記非特許文献1を含め、従来これらの値を簡便かつ精度良く決定する方法は存在しなかった。したがって、過剰設計とすることなく、脆性き裂の進展を確実に停止しうるスティフナを提供することは困難であった。
そこで、本発明は、鋼板を突合せ溶接してなる垂直部材を水平部材にT型溶接してなる溶接構造体において、過剰設計とすることなく、垂直部材の溶接部に発生した脆性き裂の進展を確実に停止しうるスティフナ、および、それを用いた溶接構造体を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a welded structure in which a vertical member formed by butt welding steel plates is welded to a horizontal member by T-type welding, and the development of a brittle crack generated in the welded portion of the vertical member without overdesign. It is an object of the present invention to provide a stiffener capable of reliably stopping the welding and a welded structure using the stiffener.
請求項1に記載の発明は、鋼板の左右端部同士を突合せ溶接してなる垂直部材の上下端部のいずれか一方を水平部材にT型溶接してなる溶接構造体において、該溶接構造体を補強するために、前記垂直部材の突合せ溶接部に交差するように、前記水平部材と平行に溶接して用いられるスティフナであって、前記垂直部材の突合せ溶接部の、T型溶接をしていない方の端部に発生した脆性き裂が、該突合せ溶接部を伝播し、前記スティフナを通過して前記水平部材に到達したときの、その到達位置における前記突合せ溶接部の有効応力拡大係数Keffの値が、前記水平部材の材料固有の脆性き裂伝播停止応力拡大係数Kcaの値以下になるように、該スティフナの板厚tと、該スティフナの前記水平部材からの距離aとが調整されてなることを特徴とする、耐脆性き裂伝播特性に優れたスティフナである。
The invention according to
請求項2に記載の発明は、下記式を満たす、請求項1に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れたスティフナである。
式 Keff=980.665[(9.10×10−4×t−1.15)a+563]
ここに、Keffの単位はN/mm1.5、tおよびaの単位はmmである。
The invention according to
Formula Keff = 980.665 [(9.10 × 10 −4 × t−1.15) a + 563]
Here, the unit of Keff is N / mm 1.5 , and the unit of t and a is mm.
請求項3に記載の発明は、前記垂直部材の垂直方向の長さが1.2m以下のものに使用される、請求項2に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れたスティフナである。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、前記垂直部材に沿う方向の長さLが7.5t以上である、請
求項2または3に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れたスティフナである。
The invention according to claim 4 is the stiffener having excellent brittle crack propagation characteristics according to
請求項5に記載の発明は、前記垂直部材に沿う方向の長さLが7.5t未満であって、下記式を満たす、請求項1に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れたスティフナである。
式2 Keff=(1.25−0.0328×L/t)×9.80665[(9.10×10−4×a−1.15)t+563]
ここに、Keffの単位はN/mm1.5であり、L、tおよびaの単位はmmである。
The invention according to
Here, the unit of Keff is N / mm 1.5 , and the units of L, t, and a are mm.
請求項6に記載の発明は、当該スティフナの前記垂直部材に垂直な方向の幅をBとしたとき、下記式を満たす、請求項1に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れたスティフナである。
式 Keff=(B/200)−0.117×9.80665[(9.10×10−4×a−1.15)t+563]
ここに、Keffの単位はN/mm1.5であり、B、tおよびaの単位はmmである。
The invention according to claim 6 is a stiffener excellent in brittle crack propagation resistance according to
Formula Keff = (B / 200) −0.117 × 9.80665 [(9.10 × 10 −4 × a−1.15) t + 563]
Here, the unit of Keff is N / mm 1.5 , and the unit of B, t, and a is mm.
請求項7に記載の発明は、鋼板の左右端部同士を突合せ溶接してなる垂直部材の上下端部の少なくとも一方を水平部材にT型溶接してなる溶接構造体であって、前記垂直部材の突合せ溶接部に交差するように、前記水平部材と平行に、請求項1〜6のいずれか1項に記載のスティフナを溶接してなることを特徴とする、耐脆性き裂伝播特性に優れた溶接構造体である。 The invention according to claim 7 is a welded structure formed by T-welding at least one of upper and lower ends of a vertical member formed by butt welding the left and right ends of a steel plate to a horizontal member, the vertical member It is excellent in the brittle crack propagation characteristic characterized by welding the stiffener of any one of Claims 1-6 in parallel with the said horizontal member so that it may cross | intersect the butt welding part of this. A welded structure.
本発明によれば、垂直部材の突合せ溶接部に発生した脆性き裂が該突合せ溶接部を伝播し、スティフナを通過して水平部材に到達したときの、その到達位置における前記突合せ溶接部の有効応力拡大係数Keffの値が、前記水平部材の脆性き裂伝播停止応力拡大係数Kcaの値以下になるように、該スティフナの板厚tと、該スティフナの前記水平部材からの距離aとを調整することで、過剰設計とすることなく、垂直部材の溶接部に発生した脆性き裂の進展を確実に停止しうるスティフナ、および、それを用いた溶接構造体を提供できるようになった。 According to the present invention, when the brittle crack generated in the butt weld of the vertical member propagates through the butt weld and passes through the stiffener and reaches the horizontal member, the butt weld in the arrival position is effective. The thickness t of the stiffener and the distance a of the stiffener from the horizontal member are adjusted so that the value of the stress intensity factor Keff is equal to or less than the value of the brittle crack propagation stop stress intensity factor Kca of the horizontal member. By doing so, it has become possible to provide a stiffener that can reliably stop the development of a brittle crack generated in the welded portion of the vertical member without overdesigning, and a welded structure using the stiffener.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔実施形態〕
本発明に係る溶接構造体は、図1に示すように、鋼板の左右端部同士を突合せ溶接して形成した垂直部材1の下端部を、水平部材2にT型溶接して形成する。そして、該溶接構造体を補強するために、垂直部材1の突合せ溶接部4に交差するように、水平部材2と平行に、本発明に係るスティフナ3を溶接する。
Embodiment
As shown in FIG. 1, the welded structure according to the present invention is formed by T-welding a lower end portion of a
そして、垂直部材1の突合せ溶接部4に発生した脆性き裂が、該突合せ溶接部4を伝播し、スティフナ3を通過して水平部材2に到達したときの、その到達位置における、前記突合せ溶接部の有効応力拡大係数Keffの値が、水平部材2の材料固有の脆性き裂伝播停止応力拡大係数Kcaの値以下になるように、スティフナ3の板厚tと、スティフナ3の水平部材2からの距離aとが調整されている。
And the brittle crack which generate | occur | produced in the butt-welding part 4 of the
ここで、有効応力拡大係数Keffは、例えば、下記式(2)で推定することができる。 Here, the effective stress intensity factor Keff can be estimated by the following equation (2), for example.
Keff=9.80665[(9.10×10−4×a−1.15)t+563] …
式(2)
ここに、tおよびaの単位はmm、Keffの単位はN/mm1.5である。
Keff = 9.80665 [(9.10 × 10 −4 × a−1.15) t + 563]...
Formula (2)
Here, the unit of t and a is mm, and the unit of Keff is N / mm 1.5 .
以下、上記式(2)の導出過程を説明する。 Hereinafter, the process of deriving the above equation (2) will be described.
先ず、図1に示す溶接構造体をモデル化して、有限要素法による数値解析にて静的な応力拡大係数KTの算出を試みた。 First, the welded structure shown in FIG. 1 was modeled, and an attempt was made to calculate a static stress intensity factor KT by numerical analysis using a finite element method.
始めに、垂直部材1の垂直方向の長さ(高さ)Wv=700mm、垂直部材1の厚みtv=60mm、水平部材2の幅Wh=400mm、水平部材2の板厚th=60mm一定とした。そして、スティフナ3の板厚tおよびスティフナ3の水平部材からの設置距離aを種々変更して、垂直部材1に対して水平方向に一様引張応力256MPaを付与し、垂直部材1の突合せ溶接部4の最上端(すなわち、T型溶接をしていない方の端部)で発生したき裂が突合せ溶接部4を伝播してスティフナ3を通過し、水平部材2に到達したとき(図2参照;ただし、同図は、スティフナを設置していない場合を示している。)の、その到達位置における、静的応力拡大係数KTを、上記数値解析により求めた。なお、スティフナ3の水平部材2からの設置距離aは、図1に示すように、水平部材2の上表面から、スティフナ3の厚みの中心位置までの距離をいう。
First, the vertical length (height) Wv = 700 mm of the
しかしながら、非特許文献1で述べられているように、長大き裂の伝播停止特性に上記線形破壊力学の考え方をそのまま適用することはできないことが知られている。このため、同文献で示されている、静的応力拡大係数KTから長大き裂の有効K値(本願では「有効応力拡大係数」と呼ぶ。)Keffを推定するための補正式である下記の式(3)を用いて、上記数値解析で算出した静的応力拡大係数KTから、有効応力拡大係数Keffを求めた。
However, as described in
KT≦200のとき
Keff=KT
200<KT≦1400のとき
Keff=−2.78×10−4(KT−1400)2+600
1400<KTのとき
Keff=600 ・・・ 式(3)
ただし、KTおよびKeffの単位は、kgf/mm2・√mmである。
When KT ≦ 200, Keff = KT
When 200 <KT ≦ 1400 Keff = −2.78 × 10 −4 (KT-1400) 2 +600
When 1400 <KT, Keff = 600 (3)
However, the unit of KT and Keff is kgf / mm 2 · √mm.
そして、上記のようにして求めたKeff(kgf/mm2・√mm)と、スティフナの板厚t(mm)およびスティフナの水平部材からの距離a(mm)との関係についてまとめると図3のようになる。 The relationship between Keff (kgf / mm 2 · √mm) obtained as described above, the stiffener thickness t (mm), and the distance a (mm) from the horizontal member of the stiffener is summarized in FIG. It becomes like this.
図3に示した、tおよびaとKeffとの関係から、簡易式として下記式(2’)の関係が成り立つことがわかった。 From the relationship between t and a and Keff shown in FIG. 3, it was found that the following relationship (2 ') is established as a simple equation.
Keff=(9.10×10−4×a−1.15)t+563 … 式(2’)
ただし、Keffの単位はkgf/mm2・√mm、tよびaの単位はmmである。
Keff = (9.10 × 10 −4 × a−1.15) t + 563 (2 ′)
However, the unit of Keff is kgf / mm 2 · √mm, and the unit of t and a is mm.
上記式(2’)中のKeffの単位をSI単位に換算することで、下記に再掲する式(2)が得られる。なお、1kgf/mm2・√mm=980.665N/mm1.5である。
Keff=980.665[(9.10×10−4×a−1.15)t+563] …
再掲式(2)
ただし、Keffの単位はN/mm1.5、tおよびaの単位はmmである。
By converting the Keff unit in the above formula (2 ′) to the SI unit, the following formula (2) is obtained. Note that 1 kgf / mm 2 · √mm = 980.665 N / mm 1.5 .
Keff = 980.665 [(9.10 × 10 −4 × a−1.15) t + 563]
Reprinting ceremony (2)
However, the unit of Keff is N / mm 1.5 and the unit of t and a is mm.
つまり、上記式(2)(または式(2’))の簡易式で算出されたKeffの値が、Kcaの値以下になるとき、脆性き裂は停止するといえる。 That is, it can be said that the brittle crack is stopped when the value of Keff calculated by the simplified formula of the above formula (2) (or formula (2 ')) becomes equal to or less than the value of Kca.
したがって、厚みtおよび水平部材2からの設置距離aがKca>Keffを満たすようにスティフナ3を設計することで、過剰設計とすることなく、垂直部材1の突合せ溶接部4に発生した脆性き裂の進展を確実に停止しうるスティフナ3を提供することができる。
Therefore, by designing the
そして、このようなスティフナ3を設置した溶接構造体を用いることで、耐脆性破壊性に優れた溶接構造体が低コストで提供できるようになった。
And by using the welded structure which installed such a
ところで、上記式(2’)より、スティフナ設置による有効応力拡大係数Keffの低減効果ΔKeff(kgf/mm2・√mm)は、下記式(4)のように、tおよびaの関数として推定できる。 By the way, from the above equation (2 ′), the reduction effect ΔKeff (kgf / mm 2 · √mm) of the effective stress intensity factor Keff by the stiffener installation can be estimated as a function of t and a as in the following equation (4). .
ΔKeff=−(9.10×10−4×a−1.15)t … 式(4) ΔKeff = − (9.10 × 10 −4 × a−1.15) t Equation (4)
そこで、上記有限要素法による数値解析結果を用いて、静的応力拡大係数KTについても同様してスティフナ設置によるKTの低減効果ΔKT(kgf/mm2・√mm)を求めると、上記式(4)と同じくtおよびaの関数として下記式(5)が得られる。 Therefore, using the numerical analysis result obtained by the finite element method, the static stress intensity factor KT is similarly determined as the KT reduction effect ΔKT (kgf / mm 2 · √mm) by the stiffener installation as expressed by the above equation (4). ), The following equation (5) is obtained as a function of t and a.
ΔKT=−(2.14×10−3×a−3.41)t … 式(5) ΔKT = − (2.14 × 10 −3 × a-3.41) t Equation (5)
ここで、スティフナ3の厚みtおよび水平部材2からの設置距離aは、施工上の制約から、t≦100mm、a≧100mmの範囲で設定するのが一般的である。そこで、スティフナ3設置によるKTの低減効果ΔKTの実用上の最大値は、上記式(5)にt=100mm、a=100mmを代入して得られた、ΔKTmax=320(kgf/mm2・√mm)と推算される。
Here, the thickness t of the
ところが、スティフナ3設置後のKTが1400(kgf/mm2・√mm)を超える場合、上記式(3)より明らかなように、Keffは600(kgf/mm2・√mm)一定となり、スティフナ3設置によるアレスト効果が十分に得られなくなる。したがって、スティフナ3設置前のKTが、KT>1400+ΔKTとなる場合には、スティフナ3設置により、KTがΔKTだけ減少しても、スティフナ3設置後のKTが1400(kgf/mm2・√mm)を超えるため、スティフナ3設置によるアレスト効果が減殺されることとなる。上述したように、KTの低減効果ΔKTの実用上の最大値ΔKTmaxは320(kgf/mm2・√mm)と推定されるので、スティフナ3設置前のKTが1400+ΔKTmax=1720(kgf/mm2・√mm)を超える場合には、スティフナ3設置によるアレスト効果が実用上減殺されることとなる。
However, when the KT after the
そこで、スティフナ3を設置していない場合における、垂直部材の長さWvとKTとの関係を上記有限要素法による数値解析で求め、図4に示す。同図より、WvとKTとの関係は、下記式(6)で近似することができる。
Therefore, when the
KT=1.23×Wv+267 … 式(6) KT = 1.23 × Wv + 267 (6)
上記式(6)の左辺に1720(kgf/mm2・√mm)を代入すると、Wv=1180mmが得られる。したがって、Wvが1180mm(≒1.2m)を超えると、スティフナ3を設置していないときのKTが1720(kgf/mm2・√mm)を超え、ス
ティフナ3設置の効果が実用上減殺されることになる。よって、垂直部材1の上端部に他の部材(例えば上端部にも水平部材)が接合されていない、本実施形態のようなT型溶接構造体の場合には、垂直部材1の垂直方向の長さ(高さ)Wvが1.2m以下のものに対して、上記式(2)に基づいて設計したスティフナ3を用いることが望ましい。
Substituting 1720 (kgf / mm 2 · √mm) into the left side of the above equation (6) yields Wv = 1180 mm. Therefore, when Wv exceeds 1180 mm (≈1.2 m), KT when the
上記有限要素法による数値解析においては、スティフナ3の長さ(垂直部材1に沿う方向の長さ)L=600mm、およびその幅(垂直部材1に垂直な方向の幅)B=200mmに固定して有効応力拡大係数Keffの推定を行ったが、さらに、これらのパラメータLおよびBを変化させたときのKeffの推定値に及ぼす影響を調査した。 In the numerical analysis by the finite element method, the length of the stiffener 3 (length in the direction along the vertical member 1) L = 600 mm and its width (width in the direction perpendicular to the vertical member 1) B = 200 mm are fixed. The effective stress intensity factor Keff was estimated, and further, the effect of changing these parameters L and B on the estimated value of Keff was investigated.
先ず、スティフナ3の幅B=200mm、その板厚t=60mm、およびスティフナ3の水平部材からの設置距離a=240mmにそれぞれ固定し、スティフナ3の長さLを順次変更して、有効応力拡大係数Keffの推定計算を行った。その結果、図5に示すように、L/tが7.5未満では、Lの増加に伴ってKeffがほぼ直線的に減少するが、L/tが7.5以上になるとKeffはほぼ一定値となることがわかった。そして、上記スティフナ3の長さL=600mmおよびその幅B=200mmに固定して行った解析では、tは40〜80mmの範囲で変化させたことから(図3参照)、L/tは10〜15の範囲にある。よって、L/t≧7.5では、上記式(2)をそのまま適用することができる。
First, the width B = 200 mm of the
一方、L/t<7.5では、上述のとおり、KeffはL/tの増加に伴ってほぼ直線的に変化するので、L/tの影響を加味した下記式(7)を用いるのがより好ましい。 On the other hand, when L / t <7.5, as described above, Keff changes almost linearly as L / t increases. Therefore, it is necessary to use the following formula (7) in consideration of the influence of L / t. More preferred.
Keff=(1.25−0.0328×L/t)×9.80665[(9.10×10−4×a−1.15)t+563] … 式(7)
ここに、Keffの単位はN/mm1.5であり、L、tおよびaの単位はmmである。
Keff = (1.25−0.0328 × L / t) × 9.80665 [(9.10 × 10 −4 × a−1.15) t + 563] (7)
Here, the unit of Keff is N / mm 1.5 , and the units of L, t, and a are mm.
次に、スティフナ3の長さL=600mm、その板厚t=60mm、およびスティフナ3の水平部材からの設置距離a=240mmにそれぞれ固定し、スティフナ3の幅Bを順次変更して、有効応力拡大係数Keffの推定計算を行った。その結果、図6に示すように、Bの増加に伴ってKeffが指数関数的に減少することがわかった。
Next, the length L = 600 mm of the
したがって、KeffはBの影響を加味した下記式(8)を用いるのがより好ましい。 Therefore, it is more preferable to use the following formula (8) in consideration of the influence of B for Keff.
Keff=(B/200)−0.117×9.80665[(9.10×10−4×a−1.15)t+563] … 式(8)
ここに、Keffの単位はN/mm1.5であり、B、tおよびaの単位はmmである。
Keff = (B / 200) −0.117 × 9.80665 [(9.10 × 10 −4 × a−1.15) t + 563] (8)
Here, the unit of Keff is N / mm 1.5 , and the unit of B, t, and a is mm.
(変形例)
上記実施形態では、垂直部材1の下端部に水平部材2をT型溶接したものを例示したが、垂直部材1の下端部に代えて、垂直部材1の上端部に水平部材2をT型溶接したものを用いてもよい。
(Modification)
In the above embodiment, the
図1に示す溶接構造体において、垂直部材1に用いる母材としてKcaが−10℃で398(kgf/mm2・√mm)(≒3900N/mm1.5)の鋼板を、水平部材2の母材としてKcaが−10℃で510(kgf/mm2・√mm)(≒5000N/mm1.5)の鋼板を、それぞれ用いる場合における、スティフナ3の最適構造を設計した。
この溶接構造体は、−10℃において脆性き裂が水平部材2に突入しないことを設計要件とする。
In the welded structure shown in FIG. 1, a steel plate having a Kca of −398 ° C. (kgf / mm 2 · √mm) (≈3900 N / mm 1.5 ) is used as a base material used for the
This welded structure has a design requirement that a brittle crack does not enter the
先ず、施工性の観点等を考慮して、スティフナ3の幅Bを200mm、長さLを500mmとし、板厚tを60mmに設定する。次に、脆性き裂が停止する条件は、水平部材2のKcaが510(kgf/mm2・√mm)であることから、上記式(2’)を用いることで、下記式(9)に示す不等式の関係で表される。
First, considering the workability and the like, the
Kca=510(kgf/mm2・√mm)≧Keff=(9.10×10−4×a−1.15)×60+563 … 式(9) Kca = 510 (kgf / mm 2 · √mm) ≧ Keff = (9.10 × 10 −4 × a−1.15) × 60 + 563 (9)
したがって、同式より、スティフナ3と水平板2との距離aは、
a≦{(510−563.)/60.+1.15}/(9.10×10−4)=290mm
の範囲で、施工性等を考慮して決定すればよいこととなる。
Therefore, from the same equation, the distance a between the
a ≦ {(510-563.) / 60. +1.15} / (9.10 × 10 −4 ) = 290 mm
Within this range, it may be determined in consideration of workability and the like.
1…垂直部材
2…水平部材
3…スティフナ
4…突合せ溶接部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記垂直部材の突合せ溶接部の、T型溶接をしていない方の端部に発生した脆性き裂が、該突合せ溶接部を伝播し、前記スティフナを通過して前記水平部材に到達したときの、その到達位置における前記突合せ溶接部の有効応力拡大係数Keffの値が、前記水平部材の材料固有の脆性き裂伝播停止応力拡大係数Kcaの値以下になるように、該スティフナの板厚tと、該スティフナの前記水平部材からの距離aとが調整されてなることを特徴とする、耐脆性き裂伝播特性に優れたスティフナ。 In a welded structure formed by T-welding one of upper and lower ends of a vertical member formed by butt welding the left and right ends of a steel plate to a horizontal member, the vertical member is used to reinforce the welded structure. A stiffener used by welding in parallel with the horizontal member so as to intersect the butt weld of
When a brittle crack generated at the end of the butt weld of the vertical member that has not been T-shaped welded propagates through the butt weld and passes through the stiffener to reach the horizontal member. The thickness t of the stiffener is set so that the effective stress intensity factor Keff of the butt weld at the reaching position is not more than the value of the brittle crack propagation stopping stress intensity factor Kca inherent to the material of the horizontal member. A stiffener having excellent brittle crack propagation characteristics, wherein the distance a of the stiffener from the horizontal member is adjusted.
式 Keff=9.80665[(9.10×10−4×a−1.15)t+563]
ここに、Keffの単位はN/mm1.5、tおよびaの単位はmmである。 The stiffener having excellent brittle crack propagation characteristics according to claim 1, which satisfies the following formula.
Formula Keff = 9.80665 [(9.10 × 10 −4 × a−1.15) t + 563]
Here, the unit of Keff is N / mm 1.5 , and the unit of t and a is mm.
式 Keff=(1.25−0.0328×L/t)×9.80665[(9.10×10−4×a−1.15)t+563]
ここに、Keffの単位はN/mm1.5であり、L、tおよびaの単位はmmである。 The stiffener excellent in brittle crack propagation resistance according to claim 1, wherein a length L in a direction along the vertical member is less than 7.5 t and satisfies the following formula.
Formula Keff = (1.25−0.0328 × L / t) × 9.80665 [(9.10 × 10 −4 × a−1.15) t + 563]
Here, the unit of Keff is N / mm 1.5 , and the units of L, t, and a are mm.
式 Keff=(B/200)−0.117×9.80665[(9.10×10−4×a−1.15)t+563]
ここに、Keffの単位はN/mm1.5であり、B、tおよびaの単位はmmである。 The stiffener excellent in brittle crack propagation resistance according to claim 1, wherein the width of the stiffener in a direction perpendicular to the vertical member is B, and the following equation is satisfied.
Formula Keff = (B / 200) −0.117 × 9.80665 [(9.10 × 10 −4 × a−1.15) t + 563]
Here, the unit of Keff is N / mm 1.5 , and the unit of B, t, and a is mm.
A welded structure formed by T-welding at least one of upper and lower ends of a vertical member formed by butt welding the left and right ends of a steel plate to a horizontal member so as to intersect the butt weld of the vertical member A welded structure excellent in brittle crack propagation characteristics, wherein the stiffener according to any one of claims 1 to 6 is welded in parallel with the horizontal member.
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