JPH0516510B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、柱、杭等に用いられる鋼管充填構
造、特に角形鋼管を用いる角形鋼管充填構造に関
するものである。

［従来の技術］ 鋼管の内部にコンクリートを充填することによ
り、柱や杭を形成する鋼管充填構造においては、
鋼管の断面形状は円形あるいは角形とされること
が一般的である。特に角形鋼管を用いる角形鋼管
充填構造は、建築物の柱として使用する場合に、
デザイン上の制約が少ないことから用いられるこ
とが多い。

従来の角形鋼管充填構造は、たとえば第４図に
示すように、型枠を兼ねた角形（一般には四角
形）の鋼管ａを鉛直に立て、その内部にコンクリ
ートｂを充填しただけのものであり、鋼管ａとコ
ンクリートｂとは付着状態にあつて、力学的には
一体に挙動するようにされている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、従来の鋼管充填構造では、鋼管が円
形であつても角形であつても、上記のように鋼管
とコンクリートが付着状態にあることから、コン
クリートに対して軸方向の圧縮力が作用してコン
クリートに軸歪が生じた場合には、鋼管もコンク
リートと一体的に歪み、この歪が大きくなると、
鋼管を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。

このため、本来、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、鋼
管自体が増大した軸方向応力によりほとんど降伏
に達してしまい、コンフアインド効果を十分発揮
できないことになり、したがつて、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。

また、特に、第４図に示したような角形鋼管を
用いた角形鋼管充填構造では、圧縮力によつてコ
ンクリートｂに径方向の横歪が生じた時（すなわ
ち、コンクリートｂが外側に膨らむように変形し
た時）には、角形鋼管ａがコンフアインド効果を
発揮する以前に、鋼管ａの各面に曲げ応力が生
じ、第４図に破線で示すように、鋼管ａが外側に
膨らむように変形しやすい。円形鋼管ではこのよ
うな曲げ応力を生じることなく直ちにコンフアイ
ンド効果を発揮できるので、角形鋼管では円形鋼
管の場合に比してコンフアインド効果が弱いとい
う欠点があつた。

本発明は、角形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
とのできる角形鋼管充填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］ この発明は、上記の問題点を解決するため、平
断面輪郭が多角形の内側に、その鋼管の内周面に
沿つて第１の構造用充填材を充填することにより
その鋼管の軸方向に延びる円柱状空間を形成し、
その円柱状空間に第２の構造用充填材を充填する
とともに、前記第１の構造用充填材と前記第２の
構造用充填材の境界面に、それらの付着をなくす
アンボンド処理層を設け、前記第１の構造用充填
材は、その圧縮強度および剛性が前記第２の構造
用充填材の圧縮強度および剛性と同等またはそれ
以上とされていることを特徴としている。

［作用］ 上記構成の角形鋼管充填構造においては、第２
の構造用充填材と、第１の構造用充填材および鋼
管とはアンボンド状態であることから、第２の構
造用充填材に軸方向の圧縮力が作用した場合にも
鋼管には圧縮力が作用せず、鋼管が降伏したり、
局部座屈を生じることが防止できる。また、鋼管
の内部に、第１の構造用充填材を充填するように
したので、鋼管各面が曲げ応力によつて外側に膨
らむように変形することが防止できる。この結
果、角形鋼管によるコンフアインド効果を十分に
発揮することができ、圧縮荷重に対する強度を著
しく向上させることができる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す平断面図で
あり、図中符号１は断面が四角形の鋼管である。
この鋼管１の内部には、鋼管１の内周面に沿つて
充填材（第１の構造用充填材）２が充填されてお
り、この充填材２によつて、この鋼管１の内面に
内接するとともに、鋼管１の軸方向（すなわち紙
面に直交する方向）に延びる円柱状空間３が形成
されている。そして、この円柱状空間３にはコン
クリート（第２の構造用充填材）４が打設されて
いる。

上記充填材２の材料としては、コンクリート４
より圧縮強度の大きい、たとえばフアイバーコン
クリート、強化プラスチツク等を用いる。また、
この充填材２を鋼管１内に充填するに際しては、
遠心力を利用するか、あるいは円柱状の内型枠を
用いれば良い。内型枠を用いる場合には、その内
型枠を充填材２が硬化した後に取り外しても良い
し、あるいは捨型枠としてそのまま残し、充填材
２の一部として利用しても良い。

上記充填材２とコンクリート４の境界面には、
これらの付着を防止するアンボンド処理層５が形
成されており、このアンボンド処理層５によつ
て、充填材２とコンクリート４とは非付着状態
（アンボンド状態）とされている。このアンボン
ド処理層５は、たとえば、パラフインやアスフア
ルト等を、コンクリート４を打設する前に充填材
２の内面（捨型枠を用いる場合にはその捨型枠の
内面）に塗布することにより形成すれば良い。

なお、コンクリート４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４の耐
力増強を図ることは任意である。

この鋼管充填構造においては、鋼管１内のコン
クリート４に軸方向の圧縮力が作用してコンクリ
ート４が圧縮され、軸歪が生じた場合であつて
も、コンクリート４と、鋼管１および充填材２は
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４に全く拘束されないから、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、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。

また、この構造では、コンクリート４が圧縮力
により径方向の横歪が生じた場合（すなわち外側
に膨らむように変形しようとする場合）にも、コ
ンクリート４の径方向応力の大部分は充填材２を
介すことにより鋼管２の周方向応力に変換され、
しかも、鋼管１は高強度の充填材２に補強されて
その曲げ剛性が高められているので、鋼管１が外
側に膨らむような変形を減少させることができ
る。したがつて、角形鋼管であつても、円形の鋼
管の場合と同様に直ちにかつ十分にコンフアイン
ド効果を発揮できる。

なお、上記実施例では鋼管は四角形としたが、
これに限らず、たとえば第２図に示すように八角
形や、その他の多角形としても良い。また、充填
材によつて形成する円柱状空間は必ずしも鋼管に
内接させることはなく、第３図に示すように、鋼
管の中央部に配置するようにしても良い。さら
に、充填材により円柱状空間を形成するに際し
て、捨型枠として円形の鋼管を用いることも考え
られる。この場合には、この捨型枠としての鋼管
とコンクリートによりアンボンド型鋼管充填構造
が形成され、さらにその外側を角形鋼管が補強す
ることになる。

さらにまた、上記実施例においては、円柱状空
間に充填する第２の構造用充填材としてコンクリ
ートを用いることとしたが、これはコンクリート
に限らず、土、砂、粘土、金属粉粒体、ガラス粉
粒体、プラスチツク等を用いても良く、また、第
１の構造用充填材も、例示したフアイバーコンク
リート、強化プラスチツクに限らず、第２の構造
用充填材に比して相対的に圧縮強度および剛性の
大きい適宜の材料を用いれば良い。また、アンボ
ンド処理層の材料としてはパラフイン、アスフア
ルト以外に、グリス、ワセリン、オイル等を利用
しても良い。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、この発明によれ
ば、鋼管と第２の構造用充填材とをアンボンド状
態としたので、第２の構造用充填材に加わる軸方
向の圧縮力が鋼管には伝達されず、鋼管には軸方
向応力がほとんどかからないので、ミーゼスの降
伏条件を適用すれば、鋼管の周方向応力によるコ
ンフアインド効果を十分に発揮させることができ
るという効果を奏する。

また、鋼管の内部に第１の構造用充填材によつ
て円柱状空間を形成し、この円柱状空間に第２の
構造用充填材を充填するようにしたから、鋼管が
曲げ応力によつて外側に変形することが防止で
き、この点においても鋼管のコンフアインド効果
を高めることができるという効果を奏する。

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、断面積を小さくすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す平断面図、
第２図および第３図はそれぞれこの発明の他の構
成例を示す平断面図、第４図は従来の角形鋼管充
填構造の構成を示す平断面図である。 １……鋼管、２……充填材（第１の構造用充填
材）、３……円柱状空間、４……コンクリート
（第２の構造用充填材）、５……アンボンド処理
層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 建築物の柱や杭として用いられる角形鋼管充
   填構造であつて、平断面輪郭が多角形の鋼管の内
   側に、その鋼管の内周面に沿つて第１の構造用充
   填材を充填することによりその鋼管の軸方向に延
   びる円柱状空間を形成し、その円柱状空間に第２
   の構造用充填材を充填するとともに、前記第１の
   構造用充填材と前記第２の構造用充填材の境界面
   に、それらの付着をなくすアンボンド処理層を設
   け、前記第１の構造用充填材は、その圧縮強度お
   よび剛性が前記第２の構造用充填材の圧縮強度お
   よび剛性と同等またはそれ以上とされていること
   を特徴とするアンボンド型角形鋼管充填構造。