JP2689255B2 - Inner diaphragm type concrete filled steel pipe - Google Patents
Inner diaphragm type concrete filled steel pipeInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、主として大型建造物の鋼管コンクリート
柱として使用されるコンクリート充填鋼管に係り、さら
にいえば、鋼管内に内ダイアフラムをもつ内ダイアフラ
ム型のコンクリート充填鋼管に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a concrete-filled steel pipe mainly used as a steel pipe concrete column for a large building, and more specifically, an inner diaphragm type concrete having an inner diaphragm inside the steel pipe. The present invention relates to a filled steel pipe.
従来の技術 従来、鋼管とコンクリートとを複合し曲げと軸力を各
々の材料に分担させるコンクリート充填鋼管は種々公知
に属する。2. Description of the Related Art Conventionally, various concrete-filled steel pipes in which a steel pipe and concrete are compounded and bending and axial forces are shared by respective materials are known.
コンクリート充填鋼管に関しては、梁から導入される
軸力及び剪断力を充填コンクリートへ効率的に伝達し負
担させる手段として、鋼管内部の鉄骨梁が接合される梁
フランジ位置に内ダイアフラムを取付けた内ダイアフラ
ム型コンクリート充填鋼管が一般的に実用されている。
この場合、内ダイアフラムは、コンクリートの充填性及
び連続性を考慮して、コンクリート充填用の通孔をもつ
構成とされている。For concrete-filled steel pipes, an inner diaphragm with an inner diaphragm attached to the beam flange position where the steel beam inside the steel pipe is joined as a means for efficiently transmitting and bearing the axial force and shearing force introduced from the beam to the filled concrete. Type concrete-filled steel pipe is generally used.
In this case, the inner diaphragm has a through hole for filling the concrete in consideration of the filling property and the continuity of the concrete.
本発明が解決しようとする課題 内ダイアフラム形式のコンクリート充填鋼管の場合、
コンクリートの充填をいかに細心に手間をかけて行なっ
ても、コンクリート充填の時点で内ダイアフラムの下面
側に大なり小なりの空隙が生ずることを避けられない。
また、充填後にもコンクリートの乾燥収縮や沈降現象な
どにより肌すきが経時的に発生することが知られてい
る。In the case of an inner diaphragm type concrete-filled steel pipe,
No matter how meticulous and time-consuming the filling of concrete is, it is inevitable that a large or small void is generated on the lower surface side of the inner diaphragm at the time of filling the concrete.
In addition, it is known that even after filling, skin plucking occurs over time due to drying shrinkage or sedimentation of concrete.
かくして内ダイアフラムの下面側に空隙又は肌すきが
発生すると、それが充填コンクリートの断面欠損となっ
てコンクリートの構造的一体性が損なわれる。即ち、内
ダイアフラムより上方のコンクリートの応力は同下方の
コンクリートへ完全には伝達され得ない。こうして応力
の流れに断点が生ずる結果、鋼管とコンクリートとの２
材料を複合化した本来の目的である荷重分担が理論どお
りには機能せず、必ずしも耐荷重性能が向上せず、柱断
面の縮小化設計又は大規模建物の実現を図り難いという
問題点があった。Thus, when a void or a skin gap is generated on the lower surface side of the inner diaphragm, it causes a cross-section loss of the filled concrete, which impairs the structural integrity of the concrete. That is, the stress of concrete above the inner diaphragm cannot be completely transferred to the concrete below. As a result, a break occurs in the flow of stress.
There is a problem that load sharing, which is the original purpose of compounding materials, does not function as theoretically, does not necessarily improve load-bearing performance, and it is difficult to design a column with a reduced cross-section or to realize a large-scale building. It was
課題を解決するための手段 上記従来技術の課題を解決するための手段として、こ
の発明に係る内ダイアフラム型コンクリート充填鋼管
は、図面の第１図〜第６図に好適な実施例を示したとお
り、 鋼管１の内部にコンクリート充填用の通孔2aをもつ内
ダイアフラム２を設置し、同鋼管内部にコンクリート３
を充填して成る内ダイアフラム型コンクリート充填鋼管
において、 内ダイアフラム２の下面にのみ、充填コンクリート３
に発生した空隙10を通過して鋼管の軸線方向下向きに長
く垂下し充填コンクリート３中に十分深く埋め込まれた
応力伝達部材４又は５が一体的に付設されていること、 前記応力伝達部材４又は５は内ダイアフラム２の平面
積と前記空隙10の発生率とに基いて算定される必要断面
積を確保していること、 前記応力伝達部材４又は５により充填コンクリート３
と内ダイアフラム２とが一体的に結合され応力の流れの
連続性が確保されていることをそれぞれ特徴とする。Means for Solving the Problems As means for solving the above-mentioned problems of the conventional art, the inner diaphragm type concrete-filled steel pipe according to the present invention is as shown in the preferred embodiment in FIGS. 1 to 6 of the drawings. An inner diaphragm 2 having a through hole 2a for filling concrete is installed inside the steel pipe 1, and concrete 3 is placed inside the steel pipe 1.
In the inner diaphragm type concrete-filled steel pipe formed by filling the inner diaphragm 2 with the filled concrete 3
A stress transmitting member 4 or 5 which is hung downward in the axial direction of the steel pipe and deeply embedded deeply in the filled concrete 3 through the void 10 generated in 5 secures a necessary cross-sectional area calculated based on the plane area of the inner diaphragm 2 and the occurrence rate of the voids 10. The stress transmitting member 4 or 5 fills the concrete 3
And the inner diaphragm 2 are integrally connected to each other to ensure continuity of stress flow.
前記請求項１に記載した応力伝達部材は、複数本の鉄
筋４又はボルト等の棒状部材から成り、同鉄筋又はボル
ト等の先端部にアンカープレート６が付設され、又は圧
縮コブ７が形成されていることを特徴とする。The stress transmission member according to claim 1 is composed of a plurality of rod-shaped members such as reinforcing bars 4 or bolts, and an anchor plate 6 is attached to the tip of the reinforcing bars or bolts, or a compression bump 7 is formed. It is characterized by being
更に、前記請求項１に記載した応力伝達部材は、複数
本の支圧プレート５から成り、同支圧プレート５の板面
にはスタッド８…が付設され、又は先端に圧縮コブが形
成されていることも特徴とする。Further, the stress transmitting member according to the first aspect is composed of a plurality of pressure bearing plates 5, the plate surfaces of the pressure bearing plates 5 are provided with studs 8 ... Or a compression bump is formed at the tip. It is also characterized by being present.
作用 鋼管１内に充填したコンクリート３と内ダイアフラム
２との間に多少の空隙10が発生しても、内ダイアフラム
２とその下方に充填されたコンクリート３とは応力伝達
部材４又は５により一体的に結合されており、同内ダイ
アフラム２より上方の充填コンクリート３の応力は応力
伝達部材４又は５を通じて下方の充填コンクリート３へ
と確実に伝えられる。即ち、応力の流れの連続性があ
る。Action Even if some gap 10 is generated between the concrete 3 filled in the steel pipe 1 and the inner diaphragm 2, the inner diaphragm 2 and the concrete 3 filled thereunder are integrated by the stress transmitting member 4 or 5. The stress of the filled concrete 3 above the inner diaphragm 2 is reliably transmitted to the lower filled concrete 3 through the stress transmitting members 4 or 5. That is, there is continuity of the flow of stress.
鉄筋４又はボルトに付設したアンカープレート６又は
圧縮コブ７、あるいは支圧プレート５に付設したスタッ
ド８又は圧縮コブ７は、これらの応力伝達部材と充填コ
ンクリート３との一体的な結合度を高め、応力の伝達を
より確実ならしめるのである。The anchor plate 6 or the compression bump 7 attached to the reinforcing bar 4 or the bolt, or the stud 8 or the compression bump 7 attached to the bearing plate 5 increase the degree of integral connection between these stress transmitting members and the filling concrete 3, The transmission of stress is made more reliable.
実施例 次に、図示した本発明の実施例を説明する。Embodiment Next, the illustrated embodiment of the present invention will be described.
まず第１図と第２図は、角型鋼管１内に、コンクリー
ト充填用の通孔2aを有する内ダイアフラム２が鋼管１の
内面にぴったり内接する形に溶接で一体的に取付けら
れ、同内ダイアフラム２の下面のみに鋼管１の軸線方向
に長く垂下した鉄筋４…が一体的に付設され、鋼管１内
にコンクリート３が充填された構成の内ダイアフラム型
コンクリート充填鋼管を示している。First, FIGS. 1 and 2 show that an inner diaphragm 2 having a through hole 2a for concrete filling is integrally attached to a square steel pipe 1 by welding so as to be inscribed exactly on the inner surface of the steel pipe 1. Shown is an inner-diaphragm-type concrete-filled steel pipe having a structure in which steel bars 1 that are long in the axial direction of the steel pipe 1 are integrally attached only to the lower surface of the diaphragm 2 and concrete 3 is filled in the steel pipe 1.
図中10は内ダイアフラム２の下面に発生した充填コン
クリート３の空隙である。In the figure, 10 is a void of the filled concrete 3 generated on the lower surface of the inner diaphragm 2.
ちなみに、鉄筋４に必要とされる全断面積Ａは、コン
クリート３の有効断面積のほぼ1/10（つまり強度が約10
倍）と見積ることができ、Ａ＝1/10×（空隙率）×内ダ
イアフラムの平面積…の式で求めることができる。従っ
て、例えば内ダイアフラム２の下に発生する空隙10の発
生率（空隙率）を10％とし、内ダイアフラム２のたて、
よこ２辺の長さをそれぞれ70cm、通孔2aの直径を30cmと
するときは、 Ａ＝1/10×0.1×（70×70−π×152）＝42cm2 が得られる。そこで鉄筋４の直径をφ24とすれば、鉄筋
本数Ｎは、Ｎ＝42/π×0.242＝9.3（本）と算定され
る。よって、鉄筋４は10本も配設すれば十分ということ
になる。また、各鉄筋４の長さに関しては、鉄筋直径の
20〜25倍（480mm〜600mm）もあれば十分である。By the way, the total cross-sectional area A required for the reinforcing bar 4 is about 1/10 of the effective cross-sectional area of the concrete 3 (that is, the strength is about 10
It can be estimated by the formula: A = 1/10 × (porosity) × planar area of inner diaphragm. Therefore, for example, the generation rate (void rate) of the voids 10 generated below the inner diaphragm 2 is set to 10%, and the vertical height of the inner diaphragm 2 is
When the length of each of the two sides is 70 cm and the diameter of the through hole 2a is 30 cm, A = 1/10 × 0.1 × (70 × 70−π × 15 2 ) = 42 cm 2 is obtained. Therefore, assuming that the diameter of the reinforcing bar 4 is φ24, the number N of reinforcing bars is calculated as N = 42 / π × 0.24 2 = 9.3 (pieces). Therefore, it means that it is enough to dispose 10 reinforcing bars 4. Also, regarding the length of each rebar 4,
20-25 times (480mm-600mm) is enough.
かくして、内ダイアフラム２の下面に付設された鉄筋
４は、所定の断面積を確保した上で、空隙10を通過して
同内ダイアフラム２の下方に充填されたコンクリート３
中に十分深く埋め込まれ一体的に結合されているので、
同内ダイアフラム２の上部に充填されたコンクリート３
が負担した応力は、内ダイアフラム２及び鉄筋４…を通
じて下方のコンクリート３へと円滑に確実に伝達され、
応力の流れに断点を生じない。したがって、この内ダイ
アフラム型コンクリート充填鋼管は、軸力に対してもせ
ん断力に対しても優れた耐荷重性能を発揮するのであ
る。Thus, the reinforcing bar 4 attached to the lower surface of the inner diaphragm 2 secures a predetermined cross-sectional area and then passes through the void 10 to fill the concrete 3 below the inner diaphragm 2.
Since it is embedded deep enough inside and integrally connected,
Concrete 3 filled in the upper part of the diaphragm 2
The stress applied by is smoothly and surely transmitted to the concrete 3 below through the inner diaphragm 2 and the reinforcing bars 4 ,.
No break in stress flow. Therefore, this inner diaphragm type concrete-filled steel pipe exhibits excellent load bearing performance against both axial force and shearing force.
なお、鉄筋４が異形鉄筋又はボルトであるときは、コ
ンクリート３との付着強度が大きいので特に問題はない
が、表面が平滑な単なる丸鋼棒鉄筋であるときは、コン
クリート３との付着強度を増大して力の伝達を確実なら
しめるために、第３図のように鉄筋４の先端部にアンカ
ープレート６を付設し、又は第３図Ｂのように鉄筋４の
先端部に圧縮コブ７を成形した構成にすると効果的であ
る。When the reinforcing bar 4 is a deformed reinforcing bar or a bolt, there is no particular problem because the bonding strength with the concrete 3 is large, but when the reinforcing bar 4 is simply a round steel bar reinforcing bar, the bonding strength with the concrete 3 is In order to increase the force and ensure the transmission of force, an anchor plate 6 is attached to the tip of the reinforcing bar 4 as shown in FIG. 3, or a compression bump 7 is attached to the tip of the reinforcing bar 4 as shown in FIG. 3B. It is effective to use a molded structure.
第２の実施例 第４図と第５図は、角型鋼管１内の内ダイアフラム２
の下面のみに、同鋼管１の軸線方向に長く垂下した鋼製
の支圧プレート５…を所謂放射状配置（第５図）で一体
的に付設した構成の内ダイアフラム型コンクリート充填
鋼管を示している。Second Embodiment FIGS. 4 and 5 show the inner diaphragm 2 in the rectangular steel pipe 1.
Shows an inner diaphragm type concrete-filled steel pipe having a structure in which steel bearing plates 5, which hang down long in the axial direction of the steel pipe 1, are integrally attached in a so-called radial arrangement (FIG. 5) only on the lower surface of the steel pipe 1. .
本実施例の場合は、支圧プレート５…が内ダイアフラ
ム２の下方に充填したコンクリート３と一体的に結合さ
れているので、同支圧プレート５の下に空隙10が発生し
ても、内ダイアフラム２の上方に充填したコンクリート
３の応力は内ダイアフラム２及び支圧プレート５…を通
じて下方のコンクリート３へと確実に伝達され、力の流
れに断点は生じないのである。In the case of this embodiment, since the bearing plates 5 ... Are integrally connected to the concrete 3 filled below the inner diaphragm 2, even if the void 10 is generated under the bearing plate 5, The stress of the concrete 3 filled above the diaphragm 2 is surely transmitted to the concrete 3 below through the inner diaphragm 2 and the bearing plates 5, so that no break point occurs in the force flow.
したがって、必要とされる支圧プレート５の本数及び
長さも、上記鉄筋４の場合と全く同様に算定される。Therefore, the required number and length of the bearing plates 5 are calculated in exactly the same manner as in the case of the reinforcing bar 4.
また、前記応力の流れ（伝達）をより確実ならしめる
ためには、第６図Ａのように支圧プレート５の先端に圧
縮コブ７を形成したり、又は第６図Ｂのように支圧プレ
ート５の板面全面にわたりスタッド８…を付設した構成
とすることが極めて有効的である。In order to make the flow (transmission) of the stress more reliable, a compression bump 7 is formed at the tip of the pressure bearing plate 5 as shown in FIG. 6A, or a pressure bearing as shown in FIG. 6B. It is extremely effective to have a structure in which the studs 8 are attached to the entire plate surface of the plate 5.
本発明が奏する効果 以上に実施例と併せて詳述したとおりであって、この
発明に係る内ダイアフラム型コンクリート充填鋼管は、
内ダイアフラム２によって隔絶される鋼管１内の上下の
充填コンクリート３が負担した応力を、応力伝達部材４
又は５によって円滑、確実に伝達して応力の流れに断点
を生じさせないので、鋼管１の耐荷重性能が著しく向上
する。したがって、コンクリート充填鋼管柱の直径を縮
小化する経済的設計に寄与し、又は一層大規模な建物等
の実現に寄与するのである。Advantageous Effects of the Present Invention As described above in detail in connection with the embodiments, the inner diaphragm type concrete-filled steel pipe according to the present invention is
The stress transmitted by the upper and lower filled concrete 3 in the steel pipe 1 isolated by the inner diaphragm 2 is transferred to the stress transmission member 4
Alternatively, the stress-flow performance of the steel pipe 1 is remarkably improved, because the stress is smoothly and surely transmitted by 5 or not causing a break point in the flow of stress. Therefore, it contributes to the economical design of reducing the diameter of the concrete-filled steel pipe column or to the realization of a larger-scale building or the like.
第１図と第２図はこの発明に係る内ダイアフラム型コン
クリート充填鋼管の主要構造部分を示した断面図とII-I
I断面図、第３図ＡとＢはそれぞれ鉄筋の異なる構成例
を示した斜視図、第４図と第５図は第２実施例の断面図
とＶ−Ｖ線矢視の断面図、第６図ＡとＢはそれぞれ支圧
プレートの異なる構成例を示した斜視図である。 １……鋼管、2a……通孔 ２……内ダイアフラム、３……コンクリート ４……鉄筋、５……支圧プレート ６……アンカープレート、７……圧縮コブ ８……スタッド1 and 2 are sectional views showing the main structural portion of the inner diaphragm type concrete-filled steel pipe according to the present invention and II-I.
I sectional view, FIGS. 3A and 3B are perspective views showing different structural examples of the reinforcing bar, FIGS. 4 and 5 are sectional views of the second embodiment and sectional views taken along the line V-V, 6A and 6B are perspective views showing different configuration examples of the bearing plates. 1 …… Steel pipe, 2a …… Through hole 2 …… Inner diaphragm, 3 …… Concrete 4 …… Reinforcing bar, 5 …… Bearing plate 6 …… Anchor plate, 7 …… Compression bump 8 …… Stud
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樫村 俊也 東京都江東区南砂２丁目５番14号 株式 会社竹中工務店技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−133239（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−179948（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−109309（ＪＰ，Ｕ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshiya Kashimura 2-5-14 Minamisuna, Koto-ku, Tokyo Inside Takenaka Corporation Technical Research Institute (56) Reference JP-A-62-133239 (JP, A) Open Sho 61-179948 (JP, A) Actual Open Sho 56-109309 (JP, U)
Claims (3)
つ内ダイアフラムを設置し、同鋼管内部にコンクリート
を充填して成る内ダイアフラム型コンクリート充填鋼管
において、 内ダイアフラムの下面にのみ、充填コンクリートに発生
した空隙を通過して鋼管の軸線方向下向きに長く垂下し
充填コンクリート中に十分深く埋め込まれた応力伝達部
材が一体的に付設されていること、 前記応力伝達部材は内ダイアフラムの平面積と前記空隙
の発生率とに基いて算定される必要断面積を確保してい
ること、 前記応力伝達部材により充填コンクリートと内ダイアフ
ラムとが一体的に結合され応力の流れの連続性が確保さ
れていること、 をそれぞれ特徴とする内ダイアフラム型コンクリート充
填鋼管。1. An inner diaphragm type concrete-filled steel pipe in which an inner diaphragm having a through hole for concrete filling is installed inside the steel pipe, and the inside of the steel pipe is filled with concrete. Only the lower surface of the inner diaphragm is filled with concrete. A stress transmitting member that passes through the generated void and hangs downward in the axial direction of the steel pipe and is embedded deep enough in the filled concrete is integrally attached, and the stress transmitting member is a flat area of the inner diaphragm and the above. The required cross-sectional area calculated based on the rate of occurrence of voids is ensured, and the stress-transmitting member integrally connects the filled concrete and the inner diaphragm to ensure continuity of stress flow. An inner diaphragm type concrete-filled steel pipe characterized by, respectively.
等の棒状部材から成り、同鉄筋又はボルト等の先端部に
アンカープレートが付設され、又は圧縮コブが形成され
ていることをそれぞれ特徴とする、請求項１に記載した
内ダイアフラム型コンクリート充填鋼管。2. The stress transmitting member comprises a rod-shaped member such as a plurality of reinforcing bars or bolts, and an anchor plate is attached to the tip of the reinforcing bars or bolts, or a compression bump is formed. The inner diaphragm type concrete-filled steel pipe according to claim 1.
ら成り、同支圧プレートの板面にはスタッドが付設さ
れ、又は先端に圧縮コブが形成されていることをそれぞ
れ特徴とする、請求項１に記載した内ダイアフラム型コ
ンクリート充填鋼管。3. The stress transmitting member comprises a plurality of bearing plates, each of which is provided with a stud or a compression bump at its tip. An inner diaphragm type concrete-filled steel pipe according to claim 1.
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|---|---|---|---|
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