JPS6272837A - アンボンド充填鋼管構造 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、柱、抗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
充填しただけのちのであり、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、従来のらのでは、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。

したがって、周方向応力に余裕があり鋼管によるコンフ
ァインド効果（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−１
・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
ファインド効果を十分発揮できず、必要以」二に大きな
断面積の柱または杭とならざるを得ない。

本発明は、鋼管によるコンファ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けて、従来のも
のより断面積を小さくすることのできるアンボンド充填
鋼管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］ 本発明の構造は、鋼管内部に構造用充填材を充填したも
のにおいて、鋼管を軸方向に部分するとともに、部分し
た鋼管の端部間に、鋼管内周面と略面一の内周面を有し
かつ鋼管に生じる軸方向の変形を吸収する円筒状または
多角形筒状の変形吸収部材を介在させ、この変形吸収部
材として、高強度かつ高剛性を有する繊維を円筒状また
は多角形筒状に巻きかつそれを少なくとも鋼管より低強
度かつ低剛性を有する固化材で一体的に結束成形したも
のを用い、また、鋼管と鋼管内に充填された構造用充填
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、高強度、高剛性を有する繊維の例としては、
アラミド繊維、グラスファイバ繊維、炭素繊維等をあげ
ることができる。

［作用コ 上記構成のアンボンド充填ｗ４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、変形吸収部材により吸収される。

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、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、コンファイン
ド効果を与える反作用としてのリングテンションのみが
作用することになる。

ここで、変形吸収部材にもリングテンションが作用する
が、変形吸収部材は、高強度高剛性を有する繊維を円筒
状に巻きかつそれを固化材で結束したものであるから、
リングテンションに対する強度は、鋼管とほぼ同じ程度
あり、変形吸収部材部分においても充分へコンファイン
ド効果を発揮し得る。

したがって、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ァ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〜第３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は断面円形の鋼管である。鋼管
１は、軸方向の所定箇所で軸方向に部分されており、部
分された鋼管ｌの端部間には、鋼管１の内径と略同−内
径を有しかつ鋼管１に生じる軸方向の変形を吸収する円
筒状の変形吸収部材２が介在されている。

変形吸収部材２は、第２図に示すように、高強度かつ高
剛性を有する繊維３を円筒状に密着させて巻き、かつそ
れを少なくとも鋼管ｌより低強度かつ低剛性を有する固
化材４、たとえばゴム、塩化ビニル、あるいはＰＥＥＫ
樹脂等で一体的に結束しかつほぐれないように成形した
ものである。

したがって、軸方向には変形する乙のの、周方向、半径
方向にはほとんど変形せず、高い強度及び剛性を有して
いる。

この変形吸収部材２の、鋼管ｌとの接続は、変形吸収部
材２の上下端部外周面が段状に切り欠かれ、また鋼管ｌ
の端部内周面が段状に切り欠かれ、それぞれの切り欠き
部分に鋼管１及び変形吸収部材２の各端部を相互に挿入
し合うことにより達成されている。この場合、変形吸収
部材２の厚さや長さは、鋼管ｌの強度及び鋼管Ｉに生じ
る変形の大きさに合わせて設定すべきである。

また、上記のように構成された鋼管ｌの内面には、鋼管
１とその内部に充填される充填材料との付着をなくすた
めの分離材（アンボンド処理層）５が予め塗布され、そ
の上で、鋼管Ｉの内部にコンクリート６が打設充填され
ている。この場合、分離材５としては、パラフィン、ア
スファルト、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充填鋼管構造の
柱１１が第３図に示すように、骨組構造として建て込ま
れている。この場合、柱１（においては、変形吸収部材
２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（に生じる変形を吸収するよ
うになっている。

なお、７は各階の梁の仕口部である。

このような充填鋼管構造においては、鋼管ｌ内のコンク
リート６に軸方向の圧縮力が作用して、コンクリート６
が圧縮され、それが所定の強度を越えると、コンクリー
ト６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ｌに生じる軸方向の歪は、変形吸収部材
２に吸収され、変形吸収部材２の上下間において軸方向
応力の伝達がなくなり、鋼管ｌ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６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６に全く拘束されない。したがって、
コンクリート６には軸歪が生じるものの、鋼管ｌには全
く軸歪が生じない。したがって、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ｌのコンファインド
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。

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、プラスチッ
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。

また、上記実施例においては、断面が円形の場合を示し
たが、本発明は断面が第４図に示すような六角形の場合
、あるいは他の多角形の場合にも勿論適用できる。第４
図中１１は多角形鋼管、■６はコンクリートである。

Ｕ発明の効果コ 本発明によれば、鋼管に生じた軸方向変形が、高強度高
剛性繊維を円筒状に巻いた変形吸収部材により吸収され
るので、鋼管には軸方向応力がほとんどかからない。し
たがって、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ァ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ろこ
とができ、断面積を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の主要部の半断面図、第２図
は変形吸収部材の芯部の構造を示す斜視図、第３図は同
実施例の全体断面図、第４図は本発明の他の実施例の横
断面図である。 ■、１１・・・・・・鋼管、２・・・・・・変形吸収部
材、３・・・・・高強度高剛性を有する繊維、４・・・
・・固化材、５・・・・・・分離材（アンボンド処理層
）、６，１６・・・・・・コンクリート。 ＄１　　＠ 第２図 第３図 １１４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋼管内部に構造用充填材が充填された構造において、鋼
   管は軸方向に二分されるとともに、二分された鋼管の端
   部間には、鋼管内周面と略面一の内周面を有しかつ鋼管
   に生じる軸方向の変形を吸収する円筒状または多角形筒
   状の変形吸収部材が介在されており、この変形吸収部材
   は、高強度かつ高剛性を有する繊維を円筒状または多角
   形筒状に巻きかつそれを少なくとも鋼管より低強度かつ
   低剛性を有する固化材で一体的に結束成形したものであ
   り、また、前記鋼管と鋼管内に充填された構造用充填材
   の境界面には、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。