〈技術士 1次試験〉H30年度・7問目 鋼構造物の溶接

今日は技術士の勉強。

平成30年の過去問。1次試験の建設部門。7問目の鋼構造物の溶接について。

問題文は「公益社団法人 日本技術士会」のHPで閲覧ができるようです。

「公益社団法人 日本技術士会」過去問(平成30年度 第1次試験)

 

鋼構造物の溶接について過去問を解いていく。

けど、いつものごとく、簡単に鋼構造の接合とは?溶接接手とは?というところをメモっていく。

 

 

まず、鋼構造を接合する?

この意味は、母材・・・説明が難しいけど、本体みたいな感じ。

母材に対する語句は接合部になる。

まず、語句を説明すると、母材と母材をくっつけるとき、そのくっついた部分を接合部という

そして、連結については母材の全強の75%以上の強度を持つように設計すること、というのが基本となっている。

 

接合の仕方もたくさんある。

機械接合・・・普通ボルト接合、高力ボルト接合、リベット接合

溶接接合・・・融設、圧接

など。

数年前から高力ボルトが不足して工事が遅れる事態が発生していた、という新聞記事を見た人も多いと思う。

これは世界的なボルトの需要に供給が追い付かなかったことが原因。

日本では、主要な部材の接合には高力ボルト接合するよう義務付けされているので、代替が出来なかったということ。

高力ボルト接合もボルト接合なので、基本は2つの母材をボルトによって締め上げくっつけるということ。

軸力という言い方をするけど、軸力が摩擦力を生み離れようとしたときに抵抗力を発揮するという構造。

そこで疑問がでるかもしれない。

摩擦力がなくても、ボルトを貫通させて2つの部材をくっつけたのならば、そこがピン止めのようになって接合されているのではないか?

実は、これが普通ボルト接合。

普通ボルト接合は、締め付け力が高力ボルト接合ほど強くないため、離れようとする力が働いた場合、締め付けによる抵抗力も働くものの、それだけでは耐えきれず、ピン止め部分のボルトが引っかかった力も利用する接合方法。

 

 

機械接合はこのくらいにして、本日の過去問は溶接接合。

こちらは、融設と圧接がある。

融設は、母材同士を高温にして溶かして一体化させてしまう接合方法。

圧接は、母材と一緒に溶かしてしまうのではなく、機械的な圧力を加えて接合する方法。機械的な圧力には、熱や被溶接材料を溶かして接合する方法などもある。一見、融設にみえるものもある。

 

 

次、溶接継手。これは、溶接する接合部のつなぎ方というぐらいの意味。

ただ、この溶接継手はたくさんの種類がある。

また、部材の組み合わせ方による方法によって決まる。

他にも、溶接継手ではなく、溶接の種類も多い。

溶接の種類というのは、融設や圧接、ということではなく、2つの部材の組み合わせ方であったり、溶接の形状などにより、何種類もある。

                                                         

〇 組み合わせ方による溶接継手の種類とは?

突合せ継手、重ね継手、直角継手、T継手など。

 

〇 溶接の形状による種類とは?

開先溶接、すみ肉溶接など。

 

 

少し長くなったけど、選択肢の問いを見ると、個別の溶接ではなく一般論的なことを聞いているようだけど、とりあえずやってみる。

 

 

選択肢➀ 施工条件

 

上向きで溶接をしている現場を見たことがないわけではないけど、一般に下を向いてやっていた。

アーク溶接なんかを思い出してもらえば良いけど、思いっきり火花が飛び散っている。

上向きでやっていたら、バチバチ飛んできて危ない。

 

 

 

選択肢② 連結部の構造

 

いろいろと書いてあるので、一つ一つ見ていく。

「連結部の構造はなるべく単純にして応力の伝達を明確にする」

これは、道路橋示方書に規程されている。

 

道路橋示方書では連結部については以下が決められている。

・ 応力の伝達を明確にすること

これは当然な記述という感じ。応力の伝達が不明確では設計できていないようなもの。

・ 部材において偏心がないようにする

部材と部材をくっつけた時、それぞれの中心線が変わってはいけない。これも当然で、中心線が変わっていたら、強度低下を起こすから。

・ 有害な応力集中、残留応力、二次応力を発生させない

応力というのは部材の内部、つまり断面に加わる力。この応力が有害なものはかからない方が良いに決まっている。

 

こんなことが道路橋示方書に書かれている。

 

選択肢の問いを続ける。

「溶接の集中、交差は避け」

これは、示方書にあるとおり、有害な応力集中を招く恐れがあるので避けたい。

「スカラップを設ける」

スカラップとは溶接が交差する場合に、切りかきを設けるもの。

さっき、交差は避け、と書いたけど、どうしても避けられない場合はスカラップを設けること、とされている。

スカラップとは、例えば、2枚の部材を突合せ継手で溶接する。その2枚に直行する形で3枚目の部材を溶接する場合、溶接個所が交差する。

これを避けるため、最初の2枚が溶接された箇所に3枚目が接するところを少し、切り欠いてしまおう、というのがスカラップ。

でも、最近は、このスカラップは断面欠損になるので、逆に弱くなるのでは?との意見も出ている。

しかし、資格試験の勉強としては、従来からある工法ということで、スカラップは良いもの、と考えておこう。

 

 

 

選択肢③ 偏心

 

これは選択肢②で書いたとおり。

偏心しないように接合する。

 

 

選択肢④ 溶接サイズ

 

有害な応力集中を避けるは選択肢②で書いたとおり。

「溶接量を少なくする」については、溶接は一度母材を溶かして一体化させる接合方法である。

そのため、一度溶かしている。

これは、化学的には厳密には違う素材とも捉えることができるため、やはり弱点になるので、できるかぎり溶接量は少なくする。

 

 

 

選択肢⑤ 全断面溶け込みグルーブ溶接

 

まず、グルーブ溶接というのは溶接する母材の接合部を、V字にカットするなど、溶接しやすいように加工して隙間を作り、その隙間に溶着金属を置いて、溶接する方法。

開先溶接ともいう。

で、この選択肢の問いの記述も道路橋示方書に書いてあること。

溶接線に直角な方向に引っ張り応力を受ける継手は、全断面溶け込みグルーブ溶接にすること。となっている。

それだけ、強度が大きい溶接ということ。

 

 

 

今日はこれで終了。

 

 

 

 

 

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