JP6541393B2 - Roll forming square steel pipe - Google Patents
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Description
この発明は、建築構造物の柱・梁材等に使用されるロール成形角形鋼管（冷間ロール成形角形鋼管）に関し、特にコーナー部の伸び性能の低下を極力少なくすることが可能なロール成形角形鋼管に関する。 The present invention relates to a roll-formed square steel pipe (cold roll-formed square steel pipe) used for columns, beams and the like of a building structure, and in particular, a roll-formed square which can minimize the reduction in the elongation performance of corner portions. It relates to a steel pipe.
建築構造物の柱・梁材等に使用される従来のロール成形角形鋼管は、４つのコーナー部が単なる円弧状をなしており、一般に板厚ｔの２倍の曲げ半径で直角（９０度）に折り曲げられている。
なお、コーナー部に直線部を有する角形鋼管として、特許文献１や特許文献２がある。
In conventional roll-formed rectangular steel tubes used for columns, beams, etc. of building structures, the four corners have a simple arc shape, and are generally perpendicular (90 degrees) with a bending radius twice the thickness t It is bent to
In addition, there exist patent document 1 and patent document 2 as a square steel pipe which has a linear part in a corner part.
一般に角形鋼管等の閉鎖断面では、荷重が作用したとき特に角部に応力集中が生じる。前記の通り、従来のロール成形角形鋼管は、４つのコーナー部が板厚ｔの２倍の曲げ半径で直角（９０度）に折り曲げられているが、冷間でのロール成形によるこのコーナー部の９０度折り曲げ成形は塑性加工度がかなり高い。塑性加工度が高いことは伸び性能が低いことであり、この塑性加工度の高い９０度折り曲げコーナー部に応力集中が生じると、部材の耐力が低下することになる。
建築構造物の柱・梁材などの部材に使用される角形鋼管の伸び性能が低下すると、部材の耐力が低下し構造物全体の耐震性能の低下に繋がる。特に、柱材に使用される角形鋼管では、コーナー部が最も応力を負担するので、耐震性能の観点からコーナー部の伸び性能の低下の少ない角形鋼管が望まれる。
In general, in a closed cross section of a square steel pipe or the like, stress concentration occurs particularly at the corner when a load is applied. As described above, in the conventional roll-formed rectangular steel pipe, the four corners are bent at a right angle (90 degrees) with a bending radius twice the plate thickness t, but this corner part is formed by cold-roll forming The 90 degree bending method has a considerably high degree of plastic processing. The high degree of plastic working means that the elongation performance is low, and when stress concentration occurs at the 90 degree bent corner portion where the degree of plastic working is high, the yield strength of the member is lowered.
If the elongation performance of a square steel pipe used for members such as columns and beams of a building structure decreases, the load resistance of the members decreases, leading to the deterioration of the aseismatic performance of the entire structure. In particular, in the case of a square steel pipe used for a column material, the corner portion bears the most stress, so from the viewpoint of seismic performance, a square steel pipe having a small reduction in the elongation performance of the corner portion is desired.
本発明は上記背景のもとになされたもので、角形鋼管が例えば建築構造物の柱・梁材などに使用される場合の耐震性能の問題等を考慮し、最も応力を負担するコーナー部の伸び性能の低下を極力少なくすることが可能なロール成形角形鋼管を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the above background, and in consideration of the problem of seismic performance etc. when a square steel pipe is used, for example, as a column or beam of a building structure, the corner portion which bears the most stress. It is an object of the present invention to provide a roll-formed rectangular steel pipe which can minimize the decrease in elongation performance as much as possible.
上記課題を解決する本発明のロール成形角形鋼管は、建築構造物の柱材として使用されるロール成形角形鋼管であって、縦辺長さＤ≧横辺長さＢで板厚ｔの角形鋼管におけるコーナー部がコーナー直線部ＬＭとその両側の曲げ部とからなり、前記コーナー直線部ＬＭ及び縦辺側平板部ｄが式（１）を満し、かつ、 縦辺側及び横辺側の曲げ部曲げ半径の係数ＲＤ、ＲＢと幅厚比D/tとの関係が式（２）を満たすことを特徴とする。
ｔ／２＜ＬＭ＜ｄ ・・・（１）
２．０＜ＲＤ、ＲＢ≦0．3231（D/t）−0．3273 ・・・（２）
但し、式（２）はＲＤ、ＲＢがいずれも式（２）を満たすことを意味する。
The roll-formed square steel pipe according to the present invention, which solves the above problems, is a roll-formed square steel pipe used as a column material for a building structure, and is a square steel pipe having a thickness t and a longitudinal side length D 厚 horizontal side length B. corners consists of a corner straight portion L M and both sides of the bent portion, the corner straight portion L M and vertical side-side flat plate portion d is satisfy the equation (1) in, and the vertical side side and a horizontal side side It is characterized in that the relationship between the coefficients R D and R B of the bending radius of the bending portion and the width-thickness ratio D / t satisfy the equation (2).
t / 2 <L M <d (1)
2.0 <R D , R B ≦ 0.3231 (D / t) −0.3273 (2)
However, Formula (2) means that R D and R B both satisfy Formula (2).
本発明のロール成形角形鋼管によれば、その４カ所の各コーナー部が、コーナー直線部ＬＭの両側に曲げ部を有する形状、すなわち２つの曲げ部を有する形状にて全体として直角に曲げ加工されているので、コーナー部を単一の曲げ部にて直角に曲げ成形する場合と比較して、コーナー部の塑性加工度が２つの曲げ部の存在とコーナー直線部の存在により緩和されて、コーナー部における塑性加工度の最高値が低く抑えられ、伸び性能の低下を小さくすることができる。
したがって、本発明のロール成形角形鋼管が例えば建築構造物の柱材に使用される場合、柱材ではコーナー部が最も応力を負担するので、伸び性能の向上により耐震性能の向上が図られる。
上記の通り、本発明のロール成形角形鋼管は、基本的には四角形の角形鋼管でありながら、コーナー部の応力集中が２か所の曲げ部に分散され、かつその間に存在するコーナー直線部ＬＭが前記２つの曲げ部の塑性加工度を緩和する作用をすることにより、コーナー部の応力集中が軽減され、角形鋼管としての耐力が向上するものである。
According to the roll-formed square steel pipe of the present invention, each corner of the four locations is, a shape having a bent portion on both sides of the corner straight portion L M, i.e. at a right angle as a whole in shape having two bent portions bending Therefore, the degree of plastic working of the corner portion is alleviated by the presence of the two bend portions and the presence of the straight corner portion, as compared with the case where the corner portion is bent at a right angle in a single bend portion, The maximum value of the degree of plastic working in the corner portion can be suppressed low, and the decrease in elongation performance can be reduced.
Therefore, when the roll-formed rectangular steel pipe of the present invention is used, for example, as a column material of a building structure, the corner portion bears the most stress in the column material, so that the earthquake resistance performance can be improved by the improvement of the elongation performance.
As described above, although the roll-formed rectangular steel pipe of the present invention is basically a rectangular steel pipe having a square shape, the corner straight portion L in which the stress concentration at the corner portion is dispersed in the two bending portions When M acts to reduce the degree of plastic working of the two bent portions, the stress concentration at the corner portions is reduced, and the yield strength as a square steel pipe is improved.
以下、本発明のロール成形角形鋼管を実施するための形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment for implementing the roll-formed square steel pipe of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の角形鋼管の断面形状を図１（イ）に示し、コーナー部が単なる円弧状をなす従来形の角形鋼管の断面形状を図１（ロ）に示す。
同図は正方形及び矩形の両者を含むものとして表示しており、正方形の場合は縦辺Ｄと横辺Ｂが同じ長さ、矩形の場合は縦辺Ｄが横辺Ｂより長い。
なお、以下では、縦辺が横辺より長いか等しい（縦辺Ｄ≧横辺Ｂ）という前提で、単に「縦辺」、「横辺」と記載するが、場合により「横辺より長いか等しい縦辺」または「縦辺（横辺より長いか等しい縦辺）」と記載する。また、縦辺が横辺より長いことを想定している場合は、縦辺を長辺と呼び横辺を短辺と呼ぶ場合がある。
図中における各部の名称と符号は次の通りである。各部を示す符号は、場合によりその部分の長さあるいは角度を示す。なお、下記の「コーナー曲げ部曲げ半径の係数」とは、コーナー曲げ部の曲げ半径と板厚との比（曲げ半径が板厚の何倍であるか）を指す。
なお、下記における縦辺側コーナー部ＳＤ、横辺側コーナー部ＳＢは、図１（イ）に示す通りの部分であるが、縦辺の場合で言えば、縦辺平板部ｄの延長線とコーナー直線部ＬＭの延長線との交点から、横辺平板部ｂの延長線までに距離を指す。
Ｄ：縦辺（縦辺の長さを指す場合がある）
Ｂ：横辺（横辺の長さを指す場合がある）
ＳＤ：縦辺側コーナー部（縦辺側コーナー部の長さを指す場合がある）
ＳＢ：横辺側コーナー部（横辺側コーナー部の長さを指す場合がある）
ｄ：縦辺側平板部（縦辺側平板部の長さを指す場合がある）
ｂ：横辺側平板部（横辺側平板部の長さを指す場合がある）
ｔ：板厚
ＲＤ：本発明のコーナー部縦辺側の曲げ部曲げ半径の係数
ＲＢ：本発明のコーナー部横辺側の曲げ部曲げ半径の係数
θＤ：本発明のコーナー部縦辺側の曲げ部曲げ角度（＜90°）
θＢ：本発明のコーナー部横辺側の曲げ部曲げ角度（＜90°）
ＬＭ：コーナー直線部（コーナー直線部の長さを指す場合がある）
上記の通りであり、一般的な角形鋼管は、コーナー部が曲げ半径２ｔの単なる円弧状をなして直角（９０度）に折り曲げられている。
The cross-sectional shape of the square steel pipe of the present invention is shown in FIG. 1 (a), and the cross-sectional shape of a conventional square steel pipe whose corner portion has a simple arc shape is shown in FIG. 1 (b).
The drawing shows that both the square and the rectangle are included. In the case of a square, the vertical side D and the horizontal side B have the same length, and in the case of a rectangle, the vertical side D is longer than the horizontal side B.
In the following, although the vertical side is simply described as “vertical side” or “horizontal side” on the premise that the vertical side is longer than or equal to the horizontal side (vertical side D 横 horizontal side B), in some cases It is described as "equal vertical side" or "vertical side (longer side equal to or longer than horizontal side)". When it is assumed that the vertical side is longer than the horizontal side, the vertical side may be called a long side and the horizontal side may be called a short side.
The names and symbols of the respective parts in the figure are as follows. The reference numeral indicating each part indicates the length or angle of the part, as the case may be. In addition, the following "coefficient of a corner bending part bending radius" points out ratio (The bending radius is what multiple of board thickness) of the bending radius of a corner bending part and board thickness.
The vertical side corner portion S D in the following, the horizontal side corner portion S B is a moiety as shown in FIG. 1 (b), in terms of the case of the vertical side, the extension of the vertical side plate portion d from the intersection of the extension lines and the corner straight portion L M, it refers to the distance up to an extension of the horizontal side flat plate portion b.
D: Vertical side (sometimes refers to the length of the vertical side)
B: Horizontal side (sometimes refers to the length of the horizontal side)
S D : Vertical side corner (may indicate the length of the vertical side corner)
S B : Horizontal side corner (may indicate the length of the horizontal side corner)
d: Longitudinal side flat plate (may indicate the length of the vertical side flat plate)
b: Horizontal side flat portion (may indicate the length of the horizontal side flat portion)
t: sheet thickness R D: corner longitudinal side of the bending portion bending radius of the coefficients R B of the present invention: coefficient of bending radius bend portion of the corner portion lateral sides of the present invention theta D: corner vertical side of the present invention Side bend angle (<90 °)
θ B : Bent bending angle (<90 °) according to the present invention
L M : Corner straight portion (may indicate the length of the corner straight portion)
As described above, a general square steel pipe is bent at right angles (90 degrees) in a simple arc shape with a bending radius of 2t.
以下に説明するロール成形角形鋼管は、以下に述べる通り、コーナー直線部ＬＭの長さ（その長さもＬＭと記載する）、及び、縦辺（横辺より長いか等しい縦辺）側平板部ｄの長さ（その長さもｄと記載する）に着目して、かつ、コーナー曲げ部の曲げ半径の係数ＲＤ、ＲＢに着目し、それらの関係を基に、塑性加工度を小さくできるコーナー部の形状を得ている。 The roll forming RHS described below, as described below, the length of the corner straight portion L M (its length is also referred to as L M), and, a vertical side (longer or equal vertical side from a horizontal side) side flat plate Focusing on the length of the part d (the length is also described as d), and focusing on the coefficients R D and R B of the bending radius of the corner bend, based on the relationship between them, the degree of plastic working is small I have obtained the shape of the corner that I can.
コーナー直線部ＬＭの上限値、及び下限値について。
ロール成形による角形鋼管の製造可能範囲は、縦辺（横辺より長いか等しい縦辺）Ｄと板厚ｔとの比D/tの大きさによって決定される。但し、縦辺側平板部ｄよりもコーナー直線部ＬＭが長くなると、製造可能範囲がコーナー直線部ＬＭで決定されることになってしまうので、下記の式（３）が条件となる。
ＬＭ＜ｄ ・・・・・（３）
また、本発明ではコーナー直線部 ＬＭが存在することが前提であるから、 ＬＭは０より大であるが、コーナー直線部ＬＭは板厚ｔの少なくとも半分以上長くないと、コーナー部の塑性加工度を低くする作用を果たさない。
したがって、下記の（４）が条件となる。
ｔ／２＜ＬＭ ・・・・・（４）
よって、コーナー直線部ＬＭの範囲は、式（１）の通りとなる。
ｔ／２＜ＬＭ＜ｄ ・・・・・（１）
The upper limit of the corner straight portion L M, and the lower limit value.
The manufacturable range of the rectangular steel pipe by roll forming is determined by the size of the ratio D / t of the vertical side (longer side equal to or longer than the horizontal side) D and the thickness t. However, when the corner straight portion L M than the vertical side side plate portion d becomes longer, since the manufacturing range becomes to be determined by the corner straight portion L M, the equation (3) under the following conditions.
L M <d (3)
Further, in the present invention, since it is premised that the corner straight portion L M is present, L M is larger than 0, but the corner straight portion L M is not longer than at least half the thickness t. Does not act to lower the degree of plastic processing.
Therefore, the following (4) is a condition.
t / 2 <L M (4)
Therefore, the range of the corner straight portion L M is as shown in Formula (1).
t / 2 <L M < d (1)
曲げ半径の係数 ＲＤ、ＲＢの下限値について。
コーナー曲げ部の曲げ半径の係数 ＲＤ、ＲＢが１未満になるということは、平板部に対して曲げ部が減厚になる（平板部の板厚より曲げ部の板厚が薄くなる）ので、少なくとも１未満は除外するが、コーナー部の塑性加工度を低くするためにコーナー曲げ部の曲げ半径を２．０より大とする。
したがって、ＲＤ、ＲＢの下限値は、下記の式（５）の通りとなる。
２．０＜ＲＤ、ＲＢ・・・・・・（５）
なお、本願明細書、特許請求の範囲において、例えば式（５）のような表記（左辺又は右辺に２つの項が併記されている表記）は、ＲＤ、ＲＢのいずれも２．０より大であることを示す。
For the lower limits of the bending radius coefficients R D , R B.
The fact that the bending radius coefficients R D and R B of the corner bent portion are less than 1 means that the bent portion becomes thinner with respect to the flat plate portion (the plate thickness of the bent portion becomes thinner than the plate thickness of the flat plate portion) Therefore, at least one is excluded, but the bending radius of the corner bending portion is made larger than 2.0 in order to lower the degree of plastic processing of the corner portion.
Therefore, the lower limit values of R D and R B are as shown in the following formula (5).
2.0 <R D , R B (5)
In the specification and claims of the present application, for example, the expression as shown in Formula (5) (the expression in which two terms are written simultaneously on the left side or the right side) is not less than 2.0 in both R D and R B Indicates that it is large.
曲げ半径の係数 ＲＤ、ＲＢの上限値について。
角形鋼管では、長辺長さＤ、板厚ｔが部材強度に関係するが、長辺側平板部ｄと長辺側コーナー部 ＳＤ も部材強度に関係する。
例えば、幅厚比D/tは、部材の塑性変形能力を表す指標であり、幅厚比が小さいほど局部座屈 は発生しにくく（局部座屈応力度が高い）、塑性変形能力が高くなる。
しかし、幅厚比が小さいことは、長辺側平板部が同じであれば板厚 t が厚いことであるから、断面積が増し（単位重量が増し）、単位断面積当たり（単位重量当たり）の部材強度が低下、すなわち断面効率が低下し経済性が低下する方向にある。
長辺側平板部ｄと長辺長さＤとの比（d/D）は、局部座屈や断面性能に関係する。
例えば、縦辺側平板部ｄと長辺長さＤとの比（d/D）が 1/3より小さくならない範囲内で小さいことは、長辺長さが同じであれば縦辺側平板部の長さが短いことであるから、 局部座屈は発生しにくく（局部座屈応力度が高い）、塑性変形能力が高くなる。また、縦辺側平板部の長さが同じであれば断面積は小さくなる。
図２は□-1．6×60×60 の例で、コーナー曲げ部曲げ半径の係数 ＲＤ、ＲＢ＝12、コーナー部 ＳＤ、ＳＢ＝12．0（12．0/60＝0．20）。
この時、後述の図４で説明するコーナー直線部ＬＭ算出式より、長辺側平板部ｄが管径Ｄの１／３（２０ｍｍ）以上となるＲＤ、ＲＢの最大値（整数）を求めると、１２である。
したがって、□-1．6×60×60 の場合の ＲＤ、ＲＢ の上限値は１２である。
For the upper limits of the bending radius coefficients R D and R B.
In the rectangular steel pipe, the long side length D and the plate thickness t are related to the member strength, but the long side flat portion d and the long side corner portion SD are also related to the member strength.
For example, the width-to-thickness ratio D / t is an index that represents the plastic deformation ability of a member, and the smaller the width-to-thickness ratio, the less the local buckling (the higher the local buckling stress degree), and the higher the plastic deformation capacity. .
However, the fact that the width-to-thickness ratio is small means that the plate thickness t is large if the long-side flat plate portions are the same, so the cross-sectional area increases (the unit weight increases) and per unit cross-sectional area (per unit weight) In the direction of decreasing the strength of the member, that is, reducing the cross-sectional efficiency and the economy.
The ratio (d / D) of the long side flat plate portion d to the long side length D relates to the local buckling and the cross-sectional performance.
For example, if the ratio (d / D) of the longitudinal side flat plate portion d to the long side length D is small within a range not smaller than 1/3, the longitudinal side flat plate portion has the same long side length. Because the length is short, local buckling is unlikely to occur (local buckling stress is high), and plastic deformation capacity is high. In addition, if the length of the vertical side flat portion is the same, the cross-sectional area becomes smaller.
Fig. 2 shows an example of □ -1.6 × 60 × 60, where the corner bending portion bending radius coefficient R D , R B = 12, the corner portion S D , S B = 12.0 (12.0 / 60 = 0 .20).
At this time, from the corner straight portion L M calculation formula described in Figure 4 below, R D of long-side flat plate portion d becomes 1/3 (20 mm) above the pipe diameter D, the maximum value of R B (an integer) It is 12 when asking for.
Therefore, the upper limit value of R D and R B in the case of □ −1.6 × 60 × 60 is 12.
各サイズの角形鋼管の場合のコーナー曲げ部曲げ半径の係数 ＲＤ、ＲＢの上限値は、図２の説明と同様にして求めることができる。
表１（イ）、表１（ロ）、表２（イ）、表２（ロ）に角形鋼管の各サイズ（Ｄ、Ｂ、ｔ）についての、幅厚比 D/t、 B/t、及び、コーナー曲げ部曲げ半径の係数 ＲＤ、ＲＢ上限値（最右側の欄）を示す。表１（イ）、表１（ロ）は正方形角形鋼管、表２（イ）、表２（ロ）は矩形角形鋼管についてのものである。なお、各表は ＲＤ＝ＲＢの場合についてのものである。
The upper limit values of the corner bend bending radius coefficients R D and R B in the case of rectangular steel pipe of each size can be determined in the same manner as described with reference to FIG.
Table 1 (a), Table 1 (b), Table 2 (b), Table 2 (b) Width ratio of thickness D / t, B / t, for each size (D, B, t) of square steel pipe And, the coefficients R D and R B upper limit values of the corner bending portion bending radius (rightmost column) are shown. Table 1 (a) and Table 1 (b) are for square square steel pipes, and Table 2 (b) and Table 2 (b) are for rectangular square steel pipes. Each table is for the case of R D = R B.
各サイズの角形鋼管の場合のコーナー曲げ部曲げ半径の係数 ＲＤ、ＲＢの上限値は、図２の説明と同様にして求めることができる。
表１（イ）、表１（ロ）、表２（イ）、表２（ロ）に角形鋼管の各サイズ（Ｄ、Ｂ、ｔ）についての、幅厚比 D/t、 B/t、及び、コーナー曲げ部曲げ半径の係数 ＲＤ、ＲＢ上限値（最右側の欄）を示す。表１（イ）、表１（ロ）は正方形角形鋼管、表２（イ）、表２（ロ）は矩形角形鋼管についてのものである。なお、各表は ＲＤ＝ＲＢの場合についてのものである。
また、表１（イ）、表２（イ）に記載した角形鋼管の辺長と板厚の組み合わせはＪＩＳで規定されている一般構造用角形鋼管STKR400、表１（ロ）、表２（ロ）に記載した角形鋼管の辺長と板厚の組み合わせは日本鉄鋼連盟により規格化されている建築構造用冷間ロ−ル成形角形鋼管BCR295を採用する。
The upper limit values of the corner bend bending radius coefficients R D and R B in the case of rectangular steel pipe of each size can be determined in the same manner as described with reference to FIG.
Table 1 (a), Table 1 (b), Table 2 (b), Table 2 (b) Width ratio of thickness D / t, B / t, for each size (D, B, t) of square steel pipe And, the coefficients R D and R B upper limit values of the corner bending portion bending radius (rightmost column) are shown. Table 1 (a) and Table 1 (b) are for square square steel pipes, and Table 2 (b) and Table 2 (b) are for rectangular square steel pipes. Each table is for the case of R D = R B.
In addition, the combination of side length and plate thickness of the square steel pipe described in Table 1 (a) and Table 2 (a) is a general structure square steel pipe STKR 400 defined in JIS, Table 1 (b), Table 2 (b) The combination of the side length and the plate thickness of the square steel pipe described in 2.) adopts a cold roll formed square steel pipe BCR 295 for a building structure standardized by the Japan Iron and Steel Federation.
幅厚比 D/t とＲ 上限値の相関関係について。
前述の表１（イ）、表１（ロ）、表２（イ）、表２（ロ）における幅厚比 D/t とコーナー曲げ部曲げ半径の係数ＲＤ、ＲＢの上限値との関係をグラフで示すと図３ の通りとなる。
この関係を最小二乗法により両者の関係式を求めると、
ｙ＝０．３２３１Ｘ−０．３２７３(決定係数Ｒ２＝０．９９５８)
が得られる。
したがって、
ＲＤ、ＲＢ≦0．3231（D/t）-0．3273 ・・・（２）
すなわち、ＲＤ、ＲＢの上限値は幅厚比D/tの時、「0．3231（D/t）-0．3273」である。
About the correlation between width-to-thickness ratio D / t and R upper limit value.
The width-to-thickness ratio D / t in Table 1 (a), Table 1 (b), Table 2 (b), Table 2 (b) above and the upper limit values of the corner bend bending radius coefficients R D and R B The relationship is shown graphically in Figure 3.
If this relationship is calculated using the least squares method,
y = 0.3231X-0.3273 (coefficient of determination R 2 = 0.9958)
Is obtained.
Therefore,
R D , R B ≦ 0.3231 (D / t) -0.3273 (2)
That is, the upper limit value of R D and R B is “0.3231 (D / t) −0.3273” when the width-to-thickness ratio D / t.
コーナー直線部ＬＭは、次のコーナー直線部算出式（式（６））により算出される。
[式６]
[Equation 6]
図４において、ＬＭ＝√（ＰＱ２−ＰＫ２）
であり、図４における、ＱＪ、ＰＪ、ＥＷ、ＱＦ、ＰＥ、ＦＺ、ＰＡ、ＫＡ、ＱＨからＰＱ、ＰＫを得て、ＬＭを算出できる。
ここで、ＰＥ＝ＰＡ＝ＲＤ・ｔ、
ＱＦ＝ＱＨ＝ＫＡ＝ＲＢ・ｔ
ＥＷ＝tan θＤ／２、
ＦＺ＝tan θＢ／２、
ＰＫ＝ＰＡ−ＫＡ＝ＰＥ−ＱＨ＝ＰＥ−ＱＦ＝ＲＤ・ｔ−ＲＢ・ｔ
である。
そして、ＰＱ＝√（ＱＪ２＋ＰＪ２）
ＱＪ＝ＳＤ＋ＥＷ−ＱＦ
ＰＪ＝│ＳＢ＋ＦＺ−ＰＥ│
上記により
ＬＭ＝√（ＰＱ２−ＰＫ２）
が算出される。
但し、図４中の符号は下記の通り。
ＳＤ：縦辺側コーナー部
ＳＢ：横辺側コーナー部
ｔ：板厚
ＬＭ：コーナー直線部
ＲＤ：コーナー部縦辺側の曲げ部曲げ半径の係数
ＲＢ：コーナー部横辺側の曲げ部曲げ半径の係数
θＤ：コーナー部縦辺側の曲げ部曲げ角度（＜90°）
θＢ：コーナー部横辺側の曲げ部曲げ角度（＜90°）
In FIG. 4, L M = √ (PQ 2 −PK 2 )
, And the in Figure 4, to give QJ, PJ, EW, QF, PE, FZ, PA, KA, from QH PQ, the PK, it can be calculated L M.
Here, PE = PA = R D · t,
QF = QH = KA = R B · t
EW = tan θ D / 2,
FZ = tan θ B / 2,
PK = PA-KA = PE-QH = PE-QF = R D · t-R B · t
It is.
And, PQ = ((QJ 2 + PJ 2 )
QJ = S D + EW-QF
PJ = | S B + FZ-PE |
From the above, L M = ((PQ 2 -PK 2 )
Is calculated.
However, the code | symbol in FIG. 4 is as follows.
S D : longitudinal side corner portion S B : horizontal side corner portion t: plate thickness L M : corner straight portion R D : coefficient R B of bending portion bending radius of the corner portion vertical side side R: corner side lateral side coefficient of bending portions bending radius theta D: corner longitudinal side of the bending portion bending angle (<90 °)
θ B : Bent bending angle (<90 °) at the side of the corner
前述したようにロール成形角形鋼管は、平板部に比べコーナー部の塑性加工度高く、コーナー部の伸び性能の低下が生じるが、コーナー直線部ＬＭの両側に曲げ部のあるコーナー部を持つ本発明の角形鋼管によれば、コーナー部が単なる円弧状である従来の角形鋼管と比べ、コーナー部の塑性加工度が低く抑えられることで、伸び性能の低下を小さくすることができる。
具体的には、引張試験での一様伸びについて、従来の角形鋼管のコーナー部と比較して、本発明の角形鋼管は、コーナー直線部の一様伸びは勿論、その両側の曲げ部の一様伸びも増大している。また、破断伸びについても本発明の角形鋼管は従来の角形鋼管と比較して増大している。このように、本発明によりコーナー部の伸び性能が顕著に向上している。
上記の通りであり、本発明により構造部材としての性能が向上することが明らかである。本発明のロール成形角形鋼管を例えば建築構造物の柱材に使用される場合、柱材ではコーナー部が最も応力を負担するので、伸び性能の向上により耐震性能の向上が図られる。
This roll forming RHS As described above, the plastic working of the corner portions than in the flat plate portion increases, the decrease in the elongation properties of the corner portion occurs, with a corner portion having the bent portions on both sides of the corner straight portion L M According to the square steel pipe of the invention, the reduction in the elongation performance can be reduced by suppressing the degree of plastic working of the corner portion to a low level as compared with the conventional square steel pipe in which the corner portion is a simple arc.
Specifically, as compared with the corners of the conventional square steel pipe, the square steel pipe of the present invention is not only uniform elongation of the straight corner portion but also one of the bent portions on both sides thereof with respect to uniform elongation in the tensile test. Growth has also increased. Further, the rectangular steel pipe of the present invention is also increased in breaking elongation as compared with the conventional rectangular steel pipe. Thus, the elongation performance of the corner portion is significantly improved by the present invention.
As described above, it is clear that the present invention improves the performance as a structural member. When the roll-formed rectangular steel pipe of the present invention is used as, for example, a column material of a building structure, since the corner portion bears the most stress in the column material, the improvement of the earthquake resistance is achieved by the improvement of the elongation performance.
なお、コーナー直線部ＬＭの両側のコーナー曲げ部の塑性加工度は、その曲げ半径が大きいほど小さくなるので、コーナー曲げ部曲げ半径の係数ＲＤ、ＲＢの下限を２．５あるいは３．０としてもよい。
また、コーナー直線部ＬＭは、「ＬＭ＜ｄ」の範囲内で長い方が、局部座屈応力度が高く塑性変形能力が高くなるので、コーナー直線部ＬＭの下限を、板厚ｔ／２より大きい例えば板厚ｔとしてもよい。
Also, since the corner straight line portion L M has a higher local buckling stress and a higher plastic deformation ability if the length is longer in the range of “L M <d”, the lower limit of the corner straight line portion L M is For example, the thickness t may be larger than 1/2.
Claims (1)
ｔ／２＜ＬＭ＜ｄ ・・・（１）
２．０＜ＲＤ、ＲＢ≦0．3231（D/t）−0．3273 ・・・（２）
但し、式（２）はＲＤ、ＲＢがいずれも式（２）を満たすことを意味する。 It is a roll-formed square steel pipe used as a column material of a building structure, and the corner portion of a square steel pipe having a vertical side length D ≧ horizontal side length B and a thickness t is a corner straight portion L M and bending on both sides thereof consists of a part, the corner straight portion L M and vertical side-side flat plate portion d is satisfy the equation (1), and coefficient of bending radius bend of the vertical side side and lateral side R D, R B and width A roll-formed square steel pipe characterized in that the relation with the thickness ratio D / t satisfies the formula (2).
t / 2 <L M <d (1)
2.0 <R D , R B ≦ 0.3231 (D / t) −0.3273 (2)
However, Formula (2) means that R D and R B both satisfy Formula (2).
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