鋼構造接合部の典型例

鋼アーチ橋構造における接合部とは？鋼構造物の施工において、接合部は極めて重要な役割を担っています。本記事では、BMB Steelが、鋼構造における接合部および鋼アーチ橋構造についてご紹介いたします。

1. 溶接接合:

溶接とは、熱（火炎または電気アーク）を用いて金属を溶融・混合させ、冷却時に固化して溶接部を形成する技術です。

分類

電気アーク溶接： 一般的に使用される溶接方法です。手動溶接、自動溶接、半自動溶接に分類されます。

ガス溶接： 使用頻度は低い。

鋼構造における溶接方法

手動電気アーク溶接は溶接棒の形態の電極を使用した溶融電気溶接プロセスで、温度は20000°C以上に達することができます。通常、石粉と金属の混合物である1～1.5mm厚のコーティング層があります。溶接工はすべての作業（アーク発生、溶接棒の移動、溶接棒の交換など）を手動で行います。溶着金属は溶接部の強度を高めます。

自動電気アーク溶接： 溶接前に溶接部にはんだ層を敷き、その後裸ワイヤの一端を溶融池に供給し、母材と接触させて電気アークを発生させます。鋼材間に電気アークを発生させて高温で接合します。溶接は自動機械によって行われます。

半自動溶接： この方法は溶接機を手動で移動させるため自動溶接に似ており、狭い場所や垂直な場所などでの溶接が可能です。

ガス溶接： C2H2、CH4、C6H6、またはH2を酸素と燃焼させる際に発生する熱を使用して金属を溶融します。最も一般的なのは酸素アセチレンガス溶接です。これらの2つのガスの燃焼反応によって発生する熱が大きく、高温の火炎を形成するためです（最高部は3200°Cに達します）。一方、酸素と他の可燃性ガスとの火炎は2000-2200°Cの温度です。

詳細を読む：鋼構造入門

2. ボルト接合

ボルト接合はプレハブ鋼構造建物の建設において一般的に採用されています。

分類

粗ボルト：炭素鋼を鍛造またはプレス加工で製造したもので、精度は低い。

精密ボルト： 炭素鋼、低合金鋼から旋削により製造され、高精度。

高力ボルト： 合金鋼から製造され、その後熱処理を施して必要な締付力と引張力を実現し、極めて高い耐力を有する。

基礎アンカーボルト： 設計図に基づき製作され、基礎と柱を確実に接続するために用いられる。

ステンレス鋼ボルト： 屋外で広く使用され、接合部に優れた耐食性と十分な耐力を確保するとともに、景観的にも優れている。

拡張型アンカーボルト： コンクリート柱と梁、またはコンクリートと鋼材などの接合部に適用される。

亜鉛メッキ屋根用ねじ： 優れた耐食性を持ち、建設コストの削減に寄与する。沿岸地域でも使用可能だが、初期投資は比較的高い。

ボルト締結が必要な鋼構造の種類

重ね合わせ接合（必要本数に対して10％を余分に配置する必要がある）：

• 2枚の鋼板の重ね合わせ接合
• 山形鋼と鋼板間の接合部

継手を用いた接合：

• 1つまたは2つの継手を使用した2つの継手の接合（必要本数に対して10％増しで配置する必要がある）
• 2つの断面間の接合（部材の剛性が大きいため、ボルト数を10%増加させる必要がない）

3. 鋼アーチ橋構造

コンクリート充填鋼管構造は、主要な支持要素の一つであり、円形または角形の鋼管で、その内部に高強度コンクリートが充填されています。

通常の鋼管とは異なり、コンクリート充填鋼管は圧縮下でのみ効果的に機能します。

このタイプのコンクリート充填鋼管アーチ橋は、主荷重を支持するアーチ構造に垂直に吊り下げられたロープを持ち、アーチ脚部で発生する水平力は主に梁に伝達されます。橋桁はアーチリムに取り付けられ、引張材として機能する。吊下げシステムは、構造物自体の荷重と活荷重により、このアーチによる集中引張力を受けます。鋼管は軽量であるため、輸送と組み立てが容易です。高い美観性を持つこの構造は、都市橋梁に比較的広く適用されています。

鋼構造接合部と鋼アーチ橋の全内容を上記の記事に示しました。参考となれば幸いです。BMB Steelにて鋼構造およびプレハブ鋼構造建物に関するその他の記事をご覧ください。