JPH0448140B2 - - 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鋼
管コンクリート柱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打設し
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期待で
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
るアンボンド鋼管コンクリート柱構造を提供する
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、互いに軸方向に隣接する二つの鋼管
を柱と梁とが接合される仕口部において接続可能
なように、その仕口部分に、前記鋼管の外径より
僅かに大きな内径を有し、かつその内周面に沿つ
て外周面が固定された少なくとも一枚の内フラン
ジ型の支圧板を有する接続用の仕口部鋼管を設
け、この仕口部鋼管に前記二つの鋼管を、その端
部が互いに離間するように挿入して接続し、さら
に前記鋼管内部にコンクリート等の構造用充填材
を充填し、かつ鋼管と前記構造用充填材の境界面
に、鋼管と充填された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るとともに、
前記仕口部鋼管に接続される少なくとも一方の鋼
管は、その端面と前記支圧板の一側面との間にリ
ング状の間〓を形成して挿入されるとともに、そ
の端部外周面が仕口部鋼管の内周面と摺動自在で
あることを特徴としたものである。

「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図及び第７図は、本発明の一実施例を
示すものであり、第１図はアンボンド鋼管コンク
リート構造の柱（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
ろを示す図であり、第２図、第３図は第１図の仕
口部Ａの拡大断面図である。

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の内側面には、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）３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３
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。

また、第２図、第３図に示すように、柱Ｈの仕
口部Ａにおいては、上下の鋼管１，１を接続する
ための仕口部鋼管４が設けられており、この仕口
部鋼管４の内周面には、その外周面が溶接により
固定された内フランジ型の支圧板５が二枚設けら
れている。支圧板５，５は、仕口部鋼管４の外周
部に接続された梁ＫのフランジＫ１，Ｋ１と、仕
口部鋼管４を介して連結されるようにほぼ水平位
置に設けられており、その中心部にはコンクリー
ト２を充填するための孔５ａが形成されるととも
に、その外周部には周方向に沿つて所定間隔毎に
複数の空気抜き孔６，６，…が形成されている。

さらに、前記仕口部鋼管４は、上下の鋼管１，
１がその内部に挿入可能なように、内径が鋼管１
の外径より僅かに大きく形成されている。下方の
鋼管１は、その上端面が仕口部鋼管４の下側の支
圧板５の下面と当接するように挿入されて接続さ
れ、その外周面が仕口部鋼管４の下端部と溶接固
定されている。また、上方の鋼管１は、その下端
面が仕口部鋼管４の上側の支圧板５の上面と所定
の寸法のリング状間〓７を形成するように挿入さ
れて接続されており、その外周面は仕口部鋼管４
の上端部と点溶接により仮止め状態とされてい
る。この仮止め状態は、鋼管１内にコンクリート
２を打設した後には人為的に除去することによ
り、若しくは構造物の自重により破断して自然に
フリーな状態となり、鋼管１と仕口部鋼管４とは
摺動自在となるように構成されるとともに、前記
形成されるリング状間〓７には充填されるコンク
リート２が流入しないように、リング状に形成さ
れたスポンジ状のクツシヨン材８を仕口部鋼管４
の内側に糊付けして設けた構成とされている。

次ぎに、前記構成のアンボンド鋼管コンクリー
ト柱構造における作用について説明する。

まず、梁Ｋに掛かる剪断力は、それらが溶接さ
れた部分の仕口部鋼管４を介して支圧板５，５に
伝わり、さらに支圧板５，５から内部のコンクリ
ート２へ、その軸力として直接的に伝達される。
このように、梁Ｋからの剪断力は支圧板５，５に
よつて、即ち機械的な伝達経路を伝わつて直接的
かつ明確にコンクリート２に伝達することができ
る。

一方、鋼管１と内部のコンクリート２とは、ア
ンボンド処理層３によつて分離されており、かつ
鋼管１の下端部と仕口部鋼管４の支圧板５との間
にはクツシヨン材８が介在しているため、鋼管１
と内部のコンクリート２とは別体として挙動し、
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に伝達
された軸力が一定値以上の強度に達すると、コン
クリート２には軸歪が生じるものの、鋼管１は下
方にずれて移動するだけで、殆ど軸歪が生じな
い。（ここで、クツシヨン材８を介在させること
により形成するリング状間〓７は、上方の鋼管１
が移動しても鋼管１の下端面が支圧板５の上面と
接触しない程度の寸法としておく）。さらに、大
きな圧縮力が作用するとコンクリート２は、軸方
向に歪むとともに径方向の急激な横歪生じる。と
ころが、鋼管１は、鉛直荷重を負担していないた
め、鋼管１の軸方向には殆ど応力は発生しない。

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。

次に、このような柱Ｈの施工例について述べ
る。基礎部Ｂの施工が終了すると、まず、内部に
支圧板５，５を固定した仕口部鋼管４を、内側面
にアンボンド処理層３を形成した一階層分の鋼管
１の一端部に挿嵌するとともに、その端部を鋼管
１の外周面に溶接固定することにより仕口部Ａを
形成する。次ぎに、仕口部Ａを天端として前記鋼
管１を基礎部Ｂの上部に建込んで梁材を取り付け
た後にトレミー管を用いて鋼管１内へコンクリー
ト２を打設する。ここで、注意を要するのは、仕
口部Ａの内部が複雑かつ重要な構造となつている
ため、次回のコンクリートを打設する際、コンク
リートの不完全充填を発生させないため、第５図
に示すように、コンクリートの打ち止め天端面
を、上部の支圧板５の下部が正確にコンクリート
内に埋設された状態となるように施工することが
必要である。

次ぎに、第７図に示すように、一階層分の柱Ｈ
が構築されるとその上に、上部に仕口部Ａが形成
された新たな一階層分の鋼管１を、その下端部が
既設の仕口部鋼管４の支圧板５との間に間〓７を
形成するように建込むとともに、仕口部鋼管４と
鋼管１とを点溶接等により仮り止めする。この際
に間〓７を形成するには、上方の鋼管１を建て込
む前に、第５図に示すように、下階の仕口部鋼管
４の内側にリング状のクツシヨン材８をその下面
が支圧板５の上面と接するように張り付けてお
き、クツシヨン材８を変形させることなくその上
面に上階の鋼管１の下端面を接触させて鋼管１を
設置する。

このようにして、既設の仕口部Ａの上部に鋼管
１の立て込みが終了すると、前記と同様にして鋼
管１内にコンクリートを打設する。以下、同様に
して前記作業を繰り返すことにより、遂次上方へ
柱を継ぎ足して構造物を完成させる。

なお、前記実施例においては、一階層毎に鋼管
の建込みとコンクリート打設とを行つて柱を構築
したが、それに限定されることなく、二階層以上
の複数階毎にそれを行つてもよい。その際、鋼管
内にコンクリートを打設する作業においては、第
６図に示すように、トレミー管９の先端部（最下
端）にバイブレータを装着しておき、それによつ
てコンクリートを締め固めながら打設するように
する。また、前記実施例においては、仕口部Ａに
形成するリング状の間〓７を、仕口部鋼管４の上
方の支圧板５とその上部に接続される鋼管１との
間に形成したが、それに限定されることなく、下
方の支圧板５とその下部に接続される鋼管１との
間に形成するようにしてもよく、また、上下の支
圧板５，５の両側に形成してもよい。

さらに、前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、その他の
水硬性材料、あるいは、土、砂、金属粉粒体、ガ
ラス粉粒体、プラスチツク、粘土等、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。

トレミー管を用いて複数階にわたる柱にコンク
リートを一気に打設するには、第４図、第６図に
示すように、支圧板５，５の中心部に形成された
孔５ａ，５ａを貫通させて鋼管１の中央部にトレ
ミー管９を配設した後、トレミー管９内にコンク
リートを圧送し、トレミー管９の先端がコンクリ
ートから出ないように適当なかぶり厚を保持しつ
つトレミー管９を徐々に引き上げて行う。その
際、コンクリートは鋼管１の中央部に頂を形成し
て盛り上がつた状態で鋼管１内に充填されるた
め、鋼管１の内側面と接する部分では打設遅れが
生じ、その部分に支圧板５等の障害物があると空
気を巻き込んだりして、コンクリートの均一な打
設が出来ない。

しかし、本実施例における支圧板５，５には、
その外周部に空気抜き孔６，６，…が形成されて
いるため、支圧板５，５の外周部下面側の空気は
前記空気抜き孔６，６，…を通つて上部に抜ける
とともに、続いてこの空気抜き孔６，６，…をコ
ンクリートが埋めるため支圧板５，５はコンクリ
ートに完全に内包される。また、前記打ち止め天
端付近のコンクリート打設作業に際しては、作業
者が手作業で行うのが普通であるが、本実施例に
おいては、打ち止め天端が仕口部Ａとなるため、
条件の良い作業用足場を確保することが可能とな
り、入念なコンクリート打設ができる。

「発明の効果」 以上説明したように本発明は、鋼管とコンクリ
ート等の構造用充填材の境界面に、鋼管と充填さ
れた構造用充填材との付着をなくすためのアンボ
ンド処理層を設けるとともに、仕口部鋼管に接続
される少なくとも一方の鋼管は、その端面と支圧
板の一側面との間にリング状の間〓を形成して挿
入されるとともに、その端部外周面が仕口部鋼管
の内周面と摺動自在であるので、鋼管には軸方向
応力が殆ど発生しない。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。また、本発明においては、アンボンド鋼管コ
ンクリート柱構造の重要かつ複雑な部分である柱
継手及び鋼管の収縮自在部が仕口部分に集中的に
設けられているため、梁上での好条件の作業用足
場の確保が可能であり、コンクリートの均一な打
設等の良質な施工をおこなうことができ、作業性
の向上を図ることができるので品質管理上も安全
管理上も建設産業に寄与するところが多大であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第７図は、本発明の一実施例を示す
もので、第１図はアンボンド鋼管コンクリート柱
構造を有する構造物の一部分を示す一部断面をし
た側面図、第２図は第１図の仕口部の側断面図、
第３図は第２図の−線視横断面図、第４図は
トレミー管を用いて鋼管内にコンクリートを充填
しているところを示す説明図、第５図は仕口部に
均一にコンクリートが充填されている状態を示す
側断面図、第６図は複数階分立設された鋼管にコ
ンクリートを打設している状態を示す説明図、第
７図は一階層分立設されたアンボンド鋼管コンク
リート柱構造を示す一部断面をした側面図であ
る。 Ｈ……アンボンド鋼管コンクリート構造の柱、
１……鋼管、２……コンクリート、３……分離材
（アンボンド処理層）、４……仕口部鋼管、５……
支圧板、７……リング状間〓。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 軸方向に互いに接続される少なくとも二以上
   の鋼管の内部にコンクリートを充填して構築する
   充填鋼管コンクリート柱構造において、前記二以
   上の鋼管のうち互いに軸方向に隣接する二つの鋼
   管を柱と梁とが接合される仕口部において接続可
   能なように、その仕口部分に、前記鋼管の外径よ
   り僅かに大きな内径を有し、かつその内周面に沿
   つて外周面が固定された少なくとも一枚の内フラ
   ンジ型の支圧板を有する接続用の仕口部鋼管を設
   け、この仕口部鋼管に前記二つの鋼管を、その端
   部が互いに離間するように挿入して接続し、さら
   に前記鋼管内部および前記仕口部鋼管内部にコン
   クリート等の構造用充填材を充填し、かつ鋼管と
   前記構造用充填材の境界面に、鋼管と充填された
   構造用充填材との付着をなくすためのアンボンド
   処理層を設けるとともに、前記仕口部鋼管に接続
   される少なくとも一方の鋼管は、その端面と前記
   支圧板の一側面との間にリング状の間〓を形成し
   て挿入されるとともに、その端部外周面が仕口部
   鋼管の内周面と摺動自在であることを特徴とする
   アンボンド鋼管コンクリート柱構造。