JPS6037484A - 鋼管−コンクリ−トの合成杭用鋼管 - Google Patents

鋼管−コンクリ−トの合成杭用鋼管

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JPS6037484A
JPS6037484A JP58145760A JP14576083A JPS6037484A JP S6037484 A JPS6037484 A JP S6037484A JP 58145760 A JP58145760 A JP 58145760A JP 14576083 A JP14576083 A JP 14576083A JP S6037484 A JPS6037484 A JP S6037484A
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steel pipe
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斉藤 政義
広瀬 鉄蔵
福屋 智亘
轟 丈詩
長岡 弘明
公寿 高野
松村 弘道
仁 佐久間
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JFE Engineering Corp
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Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鋼管コンクリート杭または鋼管鉄筋コンクリ
ート杭において、鋼管とコンクリートとの付着強度を向
上させ、鋼管−コンクリートの合成杭としての性能を改
良した合成杭用鋼管に関するものである。
通常の地#(N値が10〜30)に設置された1000
φ〜2000φの鋼管コンクリート杭又は鋼管鉄筋コン
クリート杭が大地震を受けて終局耐力に達する場合を考
えると、このときまで付着破壊を起さない、すなわち保
有耐力接合部であるとした場合に、鋼管とコンクリート
の接合面に必要な付着強度を算出すると約50に〜とな
る。
しかし、鋼管杭に普通コンクリートを充填した杭におい
ては、内面が平坦な鋼管とコンクリートとの付着強度は
5 kg/a、p程度と非常に小さいため、合成された
断面、即ち鋼管とコンクリートが同一中立軸をもつと考
えた設計けなされていない。
また鋼管コンクリート杭として現在用いられているもの
に、既製鋼管コンクリート杭がある。この既製鋼管コン
クリート杭は、鋼管内面に遠心力成型によυコンクリー
トを打ちつけ、高温高圧蒸気養生を行うものが一般的で
ある。この方法で得られる既製鋼管コンクリート杭は、
プンクリート強度が800〜1000kg/c−と太き
くなり、また鋼管とコンクリートとの付着強度吃30に
4−程度得られる場合が多いので、合成杭としての性能
を有していると考えられる。しかし、既製鋼管コンク1
ノート杭は、品質管理のゆきとどいた工場での生産を#
提と1−でおシ、価格が高いものになっている。また鋼
管とコンクIJ )の付着強度を確保するため、すなわ
ちコンクリートの硬化時の収縮を防ぐために膨張材の混
和が必要であり、これも価格を高くする要因の1つにな
っている。
さらに、鋼管とコンクリートの付着力は、モルタルの接
着剤としての効果と、岸擦カの効果で得られているもの
であシ、大地震時の地盤変位にニジ変形が大きくなる場
合には、鋼管とコンクリートの付着が切れてしまう恐れ
がある。また、既製鋼管コンクリート杭は、現在数多く
施工されている場所打ち鉄筋コンクリート杭のように太
径(1000φ〜240oφ)のものには実際上適用で
きない等の問題点がある。
他方通常用いられている場所打ち鉄筋コンクリート杭は
、杭一般部径が1000φ〜2400φであるが、大地
震時の応力で設計すると鉄筋量が多くなり、配筋が不可
能になる場合がある。
本発明け、上述の諸問題を解決するためになされたもの
で、鋼管とコンクリートとの付着力を向上させ、合成効
身を評価1.た設計を行なえる鋼管コンクリート杭又は
鋼管鉄筋コンクリート杭を得ることのできる鋼管コンク
リートの合成杭用鋼管を折供するものである。
本発明に係る鋼管−コンクリートの合成杭用鋼管は、突
起の高さり、突起の立上シ角度θ、突起の高さhと突起
の間隔SRとの比h/sR及び突起頂部の幅W、が 2・0餠<h <4.0 w 26o0 0.04 <MsR<o、 15 2・0闇<NQ <10.0 mm なる範囲の形状を1.た突起を圧延方向に対[2て連続
して片面または両面に有する鋼板を圧延し、該鋼板をス
パイラル製管することにニジ、前記突起に↓シ地震時に
おいて鋼管とコンクリートの接触面に必要な付属強度を
確保するものである。
次に本発明を実施例を図面を参照して説明する。
第1図(alに、鋼管とコンクリートの接触面に必要な
付着強度を確保するために圧延方向に対して平行に連続
したストライプ状の突起を有する銅板をスパイラル状に
製管した鋼管を、(b)に同じく必要な付着強度を確保
するためにチェッカ状の突起を設けた鋼管を示す、図に
おいて1は鋼管、2はストライブ状突起、3はチェッカ
状突起を示す。
第1図(!L)に示す如く、圧延方向に平行に設けられ
たストライブ状突起2を肩する鋼板をスパイラル製管す
ると、ストライプ状突起2と鋼管1の軸直角面とのなす
角βが生じ、このなす角βがコンクリートの付着強度に
影譬する。ストライプ状突起2が付着強度に及ぼす効果
rbをcosβ で評価できると考えると、現在のスパ
イラル製管工程で用いられる鋼板コイル幅とスパイラル
鋼管径りとの関係から、第1図(a)に示したストライ
ブ状突起2が付着強度に及ぼす効果γbと鋼管径りとの
関係は第2図人によりめられる。同様の考え方で第1図
(blに示(−九チェツカ状突起3についてめたrbと
鋼管径りとの関係を第2図Bに示す。第2図から、鋼管
コンクリート杭及び鋼管鉄筋コンクリート杭のほぼ全鋼
管径について、ストライプ状突起1の方がチェッカ状突
起6よりもコンクリートとの付着強度について良好な性
能を有することが明らかである。さらに、突起付き鋼管
を圧延するためのロールの加工を考えると、NC加工を
必要とするチェッカ状突起3の方が、ストライプ状突起
2の場合よシ製造原価が高くなる。従ってストライブ状
突起2の方が鋼管;ンクリート杭及び鋼管鉄筋コンクリ
ート杭に適していると云える。
次に地震時において銅管とコンクリートの接触面に必要
な付着強度τbreq・を確保するためのストライブ状
突起の形状について説明する。第6図(aJにストライ
プ状突起2を有する熱延鋼板5の平面図、(blに断面
図、(c)にストライブ状突起2部分の拡大断面図を示
す。図において、tは熱延鋼板5の板厚、11け突起2
の高さ、θけ突起2の立上多角度、wtは突起2の頂部
の幅、wbは突起2底部の幅、SRは突起2の間隔を示
す。
この熱延鋼板5の突起の形状を変化させてスパイラル製
管し、第4図に示すように鋼管2の内面にコンクリート
4を充填して鋼管コンクリート押抜き試験を行った。こ
の試験の結果得られた鋼管とコンクリートとのすべ多面
に直角な面に対する単位突起投影面積Ab当シのすべp
抵抗力Q//Abと、突起の高さhとの関係を第5図に
示す。第5図ニジ突起の高さh・が2.0簡から4. 
o 、wの間は、突起の高さhが高くなるに従って単位
突起投影面積当りのすべり抵抗力Q/Abも上昇するが
、突起の高さhが4.0saiから6.Omの間は単位
突起投影面積当りのすベシ抵抗力Q/Abの上昇率が低
くなる。なお、カリバー圧延によって突起の高さhが4
wを超える突起を出すことは非常に困難である。従って
、突起の高さhは 2.0 w <h <4.0 m の範囲が適切である。
次に第4図に示した鋼管コンクリート押抜き試験の後に
試験体を切断し、コンクリート4の破壊状況を観察し−
C分類したものを第6図に示す。第6図に示すIうに、
破壊パターンlの条件、すなわち突起の立上多角度θが
300未満の場合は、くさび作用によるすべりa、肌離
れす0割裂ひび割れCが生じ、付yti 耐力が低い。
従って突起の立上多角度θ#i fl 230°が必要
条件である。また破壊パターンIの条件、すなわち突起
の立上り角度θが3(]’以上で、突起の茜さhと突起
の間隔Sn&の。
比h/sRが0.15を超える場合は、コンクリートの
せん断破壊gが生じ、脆い破壊を起すため好壕しくない
。破壊パターンIの場合は局部圧壊d、シコンリート間
のすベシe、内部ひび割れfを生じるが、付着耐力も高
く、ねばシ強い破壊性状を示す。従って破壊パターン■
の条件、すなわち突起の立上り角度θ及び突起の高さh
と突起の間隔SRとの比h/sRか、 0230゜ 0.04<114n <o、 i 5 の場合が適切な突起といえる。
第7図に、第4図に示した鋼管コンクリート押抜き試験
の結果得た単位突起面積当シのすべ9抵抗力Q/Abと
、突起の高さと突起間隔との比h/sRの関係を示す。
図から明らかなように突起の間隔SRが密になると、一
つの突起当りの付着耐力が低下する。従って、突起の高
さhと突起の間隔sRとの関係にはある最適値が存在す
る。この関係を表わしたのが第8図であゐ。第8図は突
起部分の鋼材体積を等価な板厚に慣算した値△tに対す
る最大付着応力度τbr、axの変化を示したものであ
る。
この図かられかるように、突起の高さhと突起間隔8R
との比h/8Rを大きくする、すなわちΔtを大きくし
ても、最大付着応力度rb−Jul)X、はある最大値
以上は大きくならない。
鋼管コンクリート杭及び鋼管鉄筋コンクリート杭に用い
られる鋼管とコンクリートの間に必要な付着強度τb 
reqは、大地震時において約50鴇仙であるから、第
7図において最大付着応力度τ難。
が必要な付着強度τb reqを超えて最大値に達する
までの突起が適切な突起形状と云える、以上のことから
、適切な突起形状は、突起の高さり、突起の立上υ角度
θ及び突起の高さhと突起の間隔SRとの比h/sRが 2、0 m <h <4.0 ms θ≧3〔)0 0.04<h/SR<0.15 の範囲にあることが必要である。
また突起頂部の@Wtけ、突起部分の応力から決められ
る。第9図(atに示すように、単位幅L=10−当り
の付′M耐力がすべて突起により得られると考える。第
9図(blにコンクリートの破壊状況を安全側にモデル
化した場合を示す。第9図(blにおいてdは圧壊部、
bは肌離れ部を示す。この第9図(al 、 (blか
ら(c1図のような力学モデルを考え、突起部分の曲げ
モーメン)Mとせん断Qを検討すると、8841クラス
の鋼材の場合、曲げ応力度及びせん断応力度がそれぞれ
の降伏応力度を越えないためには、突起頂部の幅wtけ
2.0−以上が必要である。また、突起頂部の幅Wtが
10調を超えると、前述の適切な突起形状の場合、△t
が1N程度に達し、無駄な突起量が無視できなくなる。
従って突起頂部の幅wtけ 2.0篩<Wz <10 m が適切である。
以上は圧延方向に平行な突起形状について説明したが、
第10図に示す波型の突起6についても、上述の形状検
討結果が成立することは云うまでもない。また、杭底部
及び杭頭部の鋼管応力の定着部分には、鋼管の内面だけ
でなく外面にも同様の突起を設ければニジ有効である。
以上述べたように、本発明の鋼管−コンクリートの合成
杭用鋼管は、鋼管とコンクリートの付着強度を向上させ
ることができる。したがって鋼管とコンク13 )の合
成杭としての合成効果を高めた耐震設計の鋼管コンクリ
ート杭、又は鋼管鉄筋二ンクIJ−ト杭を低価格で提供
することができ、実施上の効果特に顕著である。
【図面の簡単な説明】
第1図体)は圧延方向に対して平行に連続したストライ
ブ状突起を有する銅版をスパイラル状に製管した鋼管の
構成図、(blはチェッカ状突起を肩する鋼管の構成図
、第2図は突起が付着強度に及ぼす効果γ1.と鋼管径
りとの関係曲線図、第3図(alけストライプ状突起を
有する鋼板の平面図、(b)け(alに示
【7だ鋼板の
横断面図、(clは(b)に示した横断面の一部拡大断
面図、第4図は鋼管コンクリート押抜き試験モテルの断
面図、第5図はQ/Ab−hの関係曲線図、第6図はコ
ンクリートの破壊状況図、第7図はQ/Ab−h/sR
の関係曲線図、第8図はτb工。 −Δtの関係曲線図、第9図(a)は突起を有する鋼板
の突起部斜視図、(blはコンクリートの破壊状況図、
(clけ力学モデル構成図、第10図は波型突起を肩す
る鋼板の斜視図である。 1:鋼管、2ニスドライブ状突起、3:チェッカ状突起
、4=:Jンクリート、5:鋼板、t:鋼板の板j早、
h:突起の高さ、θ:突起の立上シ角度、w、:突起頂
部の幅、wb:突起底部の幅、SR’突起の間隔。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 ど 6 AQ1− 手続補正書(自発) 昭和58年]]J]2Q日 特許庁長官殿 】11件の表示 特願昭58−145760号 2 発明の名称 鋼管−コンクリ−1・の合成杭用鋼管 3 補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称 (4121日本鋼管株式会社 4 代 理 人 〒105 東京都港区虎)門−T目21番19号秀和第
2虎ノ門ビル 明細書の特許請求の範囲の欄 6 補正の内容 別紙の通り 別紙 特許請求の範囲(補正) 1 少なくとも片面に圧延方向に対して連続的に下記に
示す条件を備えた形状の突起を有ずろ鋼板をスパイラル
製管してなる鋼管−コンクリートの合成杭用鋼管 2.0薗≦h≦4.O+nm θ≧30゜ 0.04≦h/S、≦0.15 2、Omm≦W、≦10.Omm ただし、h;突起の高さ、θ;突起の立上り角度。 Sll;突起の間隔、w、H突起頂部の幅。 L−戻1]チェッカ としこ・ 11炙1囲」上l亙U
’! 管−コンクリートのム成抗111゜手続補正書1
′・ゝノ 昭和58年12月YB日 特許庁長官殿 1 事件の表示 特頼昭58−1457fiO号 2 発明の名称 鋼管−コンクリートの合成杭用鋼管 3 補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称 (4121日本鋼管株式会社 4代理人 〒105 東京部港区虎)門−丁目21番19号5 補
正命令の日付 昭和58年11月8日(発送日 昭和5
8年11月29日) 6 補正の対象 図面。 QA−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 少くと本片面に圧延方向に対して連続的に下記に示す条
    件を備えた形状の突起をMする鋼板をスパイラル製管し
    てなる鋼管−コンクリートの合成杭用鋼管 2、0 w <h <4.0 m θ〉30゜ 0.04<、h/sR<Q、15 2.0■<wt<10.0 、m ただし、h;突起の高さ、θ;突起の立上り角度、SR
    ;突起の間隔、wt;突起頂部の幅、
JP58145760A 1983-08-11 1983-08-11 鋼管−コンクリ−トの合成杭用鋼管 Granted JPS6037484A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS64788U (ja) * 1987-06-23 1989-01-05

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS64788U (ja) * 1987-06-23 1989-01-05

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