JPH0477781B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、柱、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、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
きるのも拘わらず、増大した軸方向応力で鋼管が
ほとんど降伏に達してしない、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、鋼管によるコンフアインド効果を十
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
目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記の問題点を解決するため、鋼管
の軸方向の少なくとも一部の内周面に、周方向に
延在するリング状溝を形成し、この溝内には柔性
材を埋め込むとともに、鋼管内部にコンクリー
ト、モルタル、その他のグラウト材等の構造用充
填材を充填し、鋼管と構造用充填材の境界面に、
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
の場合、柔性材として、アンボンド処理層を構成
する材料と同一のものを用いてもよい。

［作用］ 上記構成のアンボンド充填鋼管構造において
は、軸方向の圧縮力が作用した場合、鋼管は軸方
向に自由に変形でき、その変形は、リング状溝部
分が早期に座屈することにより吸収される。

特にこの場合、鋼管と、その内部に充填された
構造用充填材はアンボンド状態にされているの
で、リング状溝部分が座屈した後は、軸方向の圧
縮力は鋼管内の構造用充填材にのみ作用し、鋼管
にはほとんど作用しない。すなわち、鋼管に作用
する軸方向応力がゼロに近くなる。このため、鋼
管には、コンフアインド効果を与える反作用とし
てのリングテンシヨンのみが作用することにな
り、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
を十分発揮させることができ、その結果、圧縮荷
重に対する強度を著しく向上させることができ、
断面積を小さくできる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説
明する。

第１図及び第２図は本発明を柱Ｈに適用した場
合の一実施例を示すもので、図中１は鋼管であ
る。鋼管１の軸方向所定箇所の内周面には、鋼管
１の周方向に延在するリング状溝２が４段形成さ
れ、この部分で鋼管１に生じる軸方向変形を吸収
する変形吸収部３を構成している。

この変形吸収部３のリング状溝２の幅や段数は
設計条件に応じて適当に設定し、またリング状溝
２部分の薄肉部の肉厚については、鋼管１を上層
階へ組み立てていく建方時の強度と、鋼管１内部
へのコンクリート打設時の型枠としての強度を有
するように設定しておく。そうすると、リング状
溝２部分で完全に鋼管を切り抜いてしまう場合の
ように、建方に際しての仮り継ぎ支持治具を用い
る必要が全くなくなり、リング状溝部分に型枠を
あえて取り付ける面倒も要しない。

また、上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）４が予め塗布
され、その上で、鋼管１の内部にコンクリート５
が打設充填されている。この場合、リング状溝２
内にも、柔性材として分離材４が充填されてい
る。分離材４としては、パラフイン、アスフアル
ト、オイル、グリース、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。

そして、このように構成したアンボンド型充填
鋼管コンクリート構造の柱Ｈが第２図に示すよう
に、建て込まれている。この場合、柱Ｈにおいて
は、変形吸収部３は、曲げモーメントの反曲点で
ある各階間中間部に設けられ、各階ごとに、鋼管
１に生じる変形を吸収するようになつている。場
合によつては、変形吸収部３を圧縮力を受ける区
間全域に設けてもよい。なお、６は各階の梁の仕
口部である。

このような充填鋼管コンクリート構造において
は、鋼管１内のコンクリート５に軸方向の圧縮力
が作用して、コンクリート５が圧縮され、それが
所定の強度を越えると、コンクリート５は軸方向
の歪を生じるとともに、径方向の急激な横歪を生
じる。

ところが、鋼管１に生じる軸方向の歪は、変形
吸収部３のリング状溝２部分の薄肉部が早期に座
屈することにより吸収され、変形吸収部３の上下
間において軸方向応力の伝達がなくなり、鋼管１
にはほとんど軸方向応力が発生しない。特に、こ
の場合、鋼管１は、充填コンクリート５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５に全く拘束されない。したがつて、コン
クリート５には軸歪が生じるものの、鋼管１には
全く軸歪が生じない。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十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、断面積を小さくすることができ
る。

次に、このようなアンボンド型充鋼管コンクリ
ート構造柱の施工例について述べる。

鋼管１にリング状溝２を設ける方法としては、
管内装着型の鋼管デイスクカツタを用いることが
でき、工場において、また現場で鋼管柱の建方を
行つた後、リング状溝２のカツトを行うことがで
きる。また、アンボンド処理用の分離材４を塗布
するのは、コンクリート５の打設以前であれば、
いつ行つてもよく、その前に鋼管１内面に形成し
たリング状溝２内に、鋼管１内面と面一になるよ
う柔性材を充填しておく。柔性材としては、上記
の場合分離材４を使用したが、クツシヨン性を有
するバツクアツプ材を用いてもよい。その場合
は、バツクアツプ材を充填した上に分離材で仕上
げればよい。また、変形吸収部３付きの鋼管１の
製作については、予め短尺の鋼管を用意し、これ
をカツトしてリング状溝２を形成して変形吸収部
３用短尺管を製作し、これを鋼管１の継ぎ目に介
在させて溶接固定する方法を採用することもでき
る。この場合、短尺管を鋼管１より肉厚にしても
よい。

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、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、粘度等の圧密すれば高い
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］ 本発明によれば、鋼管に生じた軸方法変形がリ
ング状溝に吸収されるので、鋼管には軸方向応力
がほとんどかからない。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十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、断面積を小さくできる。

また、本発明においては、鋼管を完全に軸方向
に縁切りせずに、リング状溝を形成することによ
り、座屈しやすいがある程度の強度を有する薄肉
部を残しているので、建方に際して仮り継ぎ支持
治具を用いたり、リング状溝部分に型枠をあえて
取り付けたりするといつた面倒を要させず、省力
効果があるという特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を主要部の半断面
図、第２図は同実施例の全体断面図である。 １……鋼管、２……リング状溝、３……変形吸
収部、４……分離材（アンボンド処理層）、５…
…コンクリート。

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、鋼管の軸方向の少なくとも一部の内周面に、
   周方向に延在するリング状溝が形成され、この溝
   内には柔性材が埋め込まれ、鋼管内部にコンクリ
   ート等の構造用充填材が充填されるとともに、鋼
   管と構造用充填材の境界面に、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が設
   けられていることを特徴とするアンボンド充填鋼
   管構造。 ２ 前記柔性材はアンボンド処理層を構成する材
   料と同一のものであ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。