JPH0428062B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、柱や杭等に利用されるアンボンド充
填鋼管構造に関するものである。

「従来の技術」 この種の構造としては、充填鋼管コンクリート
構造が知られているが、従来の充填鋼管コンクリ
ート構造は、型枠を兼ねた単純な直円筒状の鋼管
を鉛直に立て、その内部にコンクリートを充填し
ただけのものであり、鋼管とコンクリートとは接
着状態にあり、力学的に一体に挙動する。

「発明が解決しようとする問題点」 ところが、従来のものでは、軸方向の圧縮力が
作用した場合、鋼管とコンクリートとが一体的に
歪み、大きく歪んだ場合、鋼管はミーゼスの降伏
条件を越えたり、局部的な座屈を発生したりす
る。

したがつて、周方向応力に余裕があり鋼管によ
るコンフアインド効果（鋼管の周方向応力によ
り、コンクリートが膨らもうとするのを締め付け
る作用）でコンクリートの耐力上昇を充分基待で
きるにも拘わらず、増大した軸方向応力で鋼管が
ほとんど降伏に達してしまい、コンフアインド効
果を充分発揮できず、必要以上に大きな断面積の
柱または杭とならざるを得ない。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、
鋼管によるコンフアインド効果を充分に生かすこ
とができ、圧縮耐力を著しく向上させて、従来の
ものより柱や杭の断面積を小さくすることのでき
る充填鋼管コンクリート構造を提供することを目
的とする。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、前記問題点を解決するため、鋼管の
内側の少なくとも１箇所に、該鋼管の内側に突出
する状態で固定されることにより該鋼管に作用す
る軸力を鋼管の内部に充填された構造用充填材に
伝達する軸力伝達部を設けるとともに、前記鋼管
に生じる軸方向の変形を吸収するための変形吸収
部としての切り込みを前記軸力伝達部に対応させ
て鋼管の一部に設け、さらに、前記鋼管と前記構
造用充填材との間に鋼管と構造用充填材との付着
をなくすためのアンボンド処理層を設けたことを
特徴としている。

この発明では、前記軸力伝達部が外周部を前記
鋼管の内周面に固定された周方向に延在するリン
グ状の支圧板であること、また、前記変形吸収部
が前記鋼管を上下に縁切りするように切り込むこ
とによつて形成されたリング状の間〓であるこ
と、または、前記鋼管の周方向に複数列延在する
複数の長穴を千鳥状に配設したものであることが
望ましい。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。第１図ないし第３図は、本発明の一実施例
を示すものであり、第１図はアンボンド充填鋼管
構造の柱（以下、単に「柱」と略称する）Ｈに数
階分の梁Ｋ，Ｋ，………が接続されているところ
を示すであり、第２図は第１図の矢視Ａの部分を
拡大した図であり、第３図は第２図の断面図であ
る。

これらの図において、符号１は鋼管であり、２
は鋼管１の中に充填されたコンクリートである。
鋼管１の軸方向所定箇所（本実施例においては、
３階層に一箇所の割合）には、梁Ｋ，Ｋ，………
から鋼管１に掛ける軸方向の力を内部のコンクリ
ートに伝達するための軸力伝達部３が鋼管１の内
側に突出する状態で固定されて設けられている。
軸力伝達部３は、リング状の支圧板４とリブ５，
５，………とからなつている。リング状の支圧板
４は鋼管１の内部にコンクリートに内包されてほ
ぼ水平に設けられ、その外周面が鋼管１の内側に
溶接されており、リブ５は支圧板４の上部にほぼ
直角に設けられ、底部が支圧板４に側部が鋼管１
にそれぞれ溶接されている。また、軸力伝達部３
の下方の鋼管１には、階層間のほぼ中間部（モー
メントの反曲点）において、変形吸収部６が形成
されている。変形吸収部６は、鋼管１を軸方向に
縁切りするように切り込んで形成したリング状間
〓７からなつており、この部分で鋼管１に生じる
軸方向変形を吸収するように構成されている。変
形吸収部６のリング状間〓７には内面を鋼管１の
内面と面一にして、柔性材を充填してもよい。柔
性剤には、鋼管１より柔らかいアスフアルト、ゴ
ム、鉛、アルミ等を採用することができる。

なお、変形吸収部６の形態は、リング状間〓と
することに限らず、たとえば、鋼管１の内面また
は外面にリング状の溝を形成するように切り込み
を入れることにより、その部分を積極的に弱部と
して座屈しやすいようにしたもの、または、鋼管
１に周方向に延在する複数の長穴を千鳥状に配置
形成するように切り込みを入れてその部分に軸方
向の伸縮性をもたせたもの等、要は伸縮性や局部
的な変形しやすさを与えてその部位で鋼管１に発
生する軸方向の変形を吸収するようにしたもので
あればよい。さらに、前記のように構成された鋼
管１の内面には、鋼管１と充填コンクリートとの
付着をなくすための分離材（アンボンド処理層）
８が予め塗布され、その上で、鋼管１内部にコン
クリート２が打設充填されている。分離材８とし
ては、パラフイン、アスフアルト、オイル、グリ
ス、ワセリン等を用い、これを鋼管１の内面に塗
布することによりアンボンド処理層を形成してい
る。

次に、前記のように構成された充填鋼管コンク
リート構造における作用について、第１図ないし
第３図を用いて説明する。

まず、３階層分の梁Ｋ，Ｋ，Ｋに掛かる剪断力
はそれらが溶接された部分の鋼管１に伝達され
る。ところが、鋼管１と内部のコンクリート２と
は、アンボンド処理層８によつて分離されてお
り、また鋼管１は３階層毎に設けられた変形吸収
部６によつて軸方向に力学的に分割され、軸方向
の剪断力が下方の鋼管１に伝達されないようにさ
れているため、鋼管１に伝わつた剪断力は内部の
コンクリート２には直接伝わらず、この鋼管１の
下部にもうけられた軸力伝達部３の支圧板４を介
して下方のコンクリート２へ伝達される。次に、
下方のコンクリート２に軸方向の力が伝達される
と、コンクリート２は圧縮され、それが所定の強
度を越えると軸方向に歪を生じる。それに従い鋼
管１も下方へずれて移動するが、軸力伝達部３の
下方には変形吸収部６としてリング状間〓７が形
成されているため上方の鋼管１は、下方の鋼管１
と接触することはなく、確実に梁Ｋ，Ｋ，Ｋから
の剪断力をコンクリート２だけに伝達する（ここ
で、リング状間〓７は上方の鋼管１が移動しても
下方の鋼管１と接触しない程度の寸法としてお
く）。また、下方のコンクリート２は、軸方向に
歪むとともに径方向の急激な横歪を生じる。とこ
ろが、下方の鋼管１は、上方の鋼管１と同様に３
階層分の荷重しか負担しないため、鋼管１に発生
する軸方向の応力は僅かとなる。特に、この場合
は、鋼管１は充填コンクリート２とアンボンド状
態にあり、鋼管１は軸方向においてコンクリート
２に全く拘束されない。したがつて、コンクリー
ト２には軸歪が生じるものの、鋼管１には殆ど軸
歪が生じない。これらの作用は、上方の鋼管１と
内部のコンクリート２との間にも同様に生じる。

したがつて、ミーゼスの降伏条件を適用すれば
円周方向応力による鋼管１のコンフアインド効果
を充分発揮させることができ、その結果圧縮荷重
に対する強度の向上を図ることができ、柱Ｈの断
面積を小さくすることができる。

ここで、第４図、第５図に示す第２の実施例を
説明すると、この第２の実施例は、前記第１の実
施例の変形吸収部６を軸力伝達部３の上方の鋼管
設けたものであり、その他の構成については、第
１の実施例と全く同様であり、同一構成要素につ
いては、同一符号を付してある。したがつて、こ
の第２の実施例においても、前記第１の実施例と
同様の効果を有する。

次に、このような柱Ｈの施工例についてのべる
と、鋼管１に変形吸収部６を設ける方法として
は、鋼管１を直接カツトしてリング状間〓７を設
ける方法、あるいは予め短尺の鋼管を用意して、
これをカツトして、変形吸収部用短尺管を製作
し、これを鋼管の継目に介在させて溶接固定する
方法の他、現場でコンクリートを鋼管の中に打設
した後、鋼管の所定部位をリング状にカツトする
ことによりリング状間〓７を形成する方法等をと
ることが可能である。

また、リング状間〓７に外観上の問題およびコ
ンクリート打設時の型枠としの役割をもたせる意
味から柔性材を充填してもよい。また、短尺鋼管
を後付けする場合、短尺鋼管の肉厚を厚くするこ
とができる利点がある。

なお、上記の実施例においては、鋼管１内にコ
ンクリートを充填したが、モルタル等圧密すれば
充分な圧縮耐力を有する構造用充填材をこれに代
えてもよい。また、コンクリートの中に鉄筋を入
れたり、プレストレスト鋼材を配して、コンクリ
ートの耐力増強を図ることは任意である。

「発明の効果」 以上説明したように本発明は、柱の所定の場所
に鋼管に掛かる軸力を鋼管内のコンクリートに伝
達する軸力伝達部を設けるとともに、その軸力伝
達部に対応させて鋼管の軸方向の変形を許容する
ための変形吸収部を設け、かつ、鋼管と構造用充
填材とを非付着状態とするアンボンド処理層を設
けたものであるので、鋼管には一定値以下の僅か
の軸方向応力しか発生しない。したがつて、ミー
ゼスの降伏条件を適用すれば円周方向応力による
鋼管のコンフアインド効果を充分発揮させること
ができる。その結果、圧縮荷重に対する強度を著
しく向上させることができ、柱の断面積を小さく
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、本発明の一実施例を示
すもので、第１図は実施例の全体を表す一部断面
をした側面図、第２図は同実施例の要部（第１図
の矢視Ａ部）の側断面図、第３図は第２図の−
断面図、第４図、第５図は第２の実施例を示す
ものであり、第４図は実施例の全体を表す一部断
面をした側面図、第５図は同実施例の要部（第４
図の矢視Ａ部）の側断面図である。 １……鋼管、２……コンクリート、３……軸力
伝達部、４……支圧板、６……変形吸収部、７…
…リング状間〓、８……分離材（アンボンド処理
層）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 柱や杭として用いられる充填鋼管構造におい
   て、鋼管の内側の少なくとも１箇所に、該鋼管の
   内側に突出する状態で固定されることにより該鋼
   管に作用する軸力を鋼管の内部に充填された構造
   用充填材に伝達する軸力伝達部を設けるととも
   に、前記鋼管に生じる軸方向の変形を吸収するた
   めの変形吸収部としての切り込みを前記軸力伝達
   部に対応させて鋼管の一部に設け、さらに、前記
   鋼管と前記構造用充填材との間に鋼管と構造用充
   填材との付着をなくすためのアンボンド処理層を
   設けたことを特徴とするアンボンド充填鋼管構
   造。 ２ 前記軸力伝達部が外周部を前記鋼管の内周面
   に固定された周方向に延在するリング状の支圧板
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のアンボンド充填鋼管構造。 ３ 前記変形吸収部が前記鋼管を上下に縁切りす
   るように切り込むことによつて形成されたリング
   状の間〓であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項または第２項記載のアンボンド充填鋼管構
   造。 ４ 前記変形吸収部が前記鋼管の周方向に複数列
   延在する複数の長穴を千鳥状に配設したものであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または
   第２項記載のアンボンド充填鋼管構造。