JP4561051B2

JP4561051B2 - 鉄骨部材と鋼管コンクリートの接合構造

Info

Publication number: JP4561051B2
Application number: JP2003188031A
Authority: JP
Inventors: 佳広藤田; 雅明安井; 武知西影
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2023-06-30
Also published as: JP2005023572A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば鉄骨部材と鋼管コンクリートとの接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばフーチングや地中梁を設けずに、一柱一杭基礎構造の中高層建物を構築する工法は、例えば線路を跨いで施工する場合や、プラットホーム上での施工など、地中工事に制約を受ける場合に好適であり、また杭工事の後、直ちに鉄骨工事に着手できるため工期も短縮できる利点もある。
【０００３】
この一柱一杭基礎構造において、杭頭に用いられる鋼管コンクリートの上部側に鉄骨部材を剛接合するには、図５（ａ）に示すように、杭頭鋼管１の上部内側に鉄骨柱２の下部を所定長さ分埋込み、鋼管１内にコンクリート３などを充填して一体化することが考えられる。
【０００４】
ところで、鋼管１として比較的薄肉の内面にリブの無いＪＩＳ普通鋼管を用いた場合、（ｂ）に示すように接合部に白抜き矢印方向の外力Ｆが加わると、コンクリート３の天端部付近が割れやすいため、鋼管杭１とコンクリート３との付着力が期待できず、鉄骨柱２における接合部の曲げ耐力が小さくなる惧れがある。
【０００５】
また、外力Ｆが加わった場合には、（ｃ）および（ｄ）に示すように、鉄骨柱２に押されたコンクリートが鋼管１の天端付近を押し広げようとするため、周方向に変形しやすいものとなる。
【０００６】
これに対し、特許文献１に記載の発明では、鋼管として内面リブ付き鋼管を用いることが開示されている。この構造では、リブの凹凸による食いつき効果により、コンクリートとの付着力が高くなり、曲げ耐力が大きくなり、またこのために、鉄骨柱２の埋設深さは直径の約２倍程度で充分であるとされる。これに加え、特許文献１では、鋼管の頂部周縁に鋼材からなる補強材を溶接などにより設けることで、曲げモーメントを増加させる事例も開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特公平７−６５３１９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、内面リブ付き鋼管は、圧延によりリブを設けた鋼帯をスパイラル造成法によって製造するものであるため、一般市場の流通品ではなく、入手が困難であるとともに、そのもの自体が極めて高コストである一方で、実質的に食いつき効果を生じさせたい箇所は鉄骨部材との接合位置のみであるため、リブ付き鋼管を使用することは過剰品質につながり、無駄なコストをかけることになるといった課題がある。
【０００９】
また、補強材を鋼管の外周に溶接することも考えられるが、溶接部分が土中に直接接触することになることから、腐食が進行し、所望の耐力が得られないなどの惧れがある。
【００１０】
本発明は、以上の課題を解決するものであって、その目的は、鋼管コンクリートとして内面にリブの無い普通鋼管を用いたとしても、簡単な加工の付加により、曲げ耐力が大きく、かつ腐食を発生することなく、鋼管の頂部の曲げモーメントを増加できるようにした鉄骨部材と鋼管コンクリートの接合構造を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明は、鋼管杭等の内面にリブの無い普通鋼管内部に鉄骨部材の端部を配置し、該鋼管内に埋設したコンクリートにより鋼管と鉄骨部材とを一体に接合する構造において、前記鋼管の上部内周に予め、鋼製の棒材をコイル状に巻き、このコイルを一巻きあたり１カ所で切断して製作したリングの切断端部同士を違いに引き寄せて同一面内でとじ合わせてなる支圧リングを固定することを特徴とする。従って、本発明にあっては、支圧リングの食い付き効果により、コンクリートに対する付着効果が高くなり、曲げ耐力が大きくなると同時に、支圧リングが鋼管頭部を補強するため、曲げ耐力がさらに増加し、しかも内周側が溶接され、最終的にコンクリートに埋設されるため、腐食のおそれがない。
【００１２】
本発明において、前記支圧リングを、前記鋼管の上部より所定間隔をおいた位置に固定することにより、支圧リングの上下両側にて施工の容易な隅肉溶接をすることができる。
【００１３】
また、本発明では、前記鋼管に対する鉄骨部材の埋込深さが、鉄骨径の約２倍であっても充分な接合効果を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る接合構造を示すものである。同図において、地盤Ｅ中に埋設された円筒形の鋼管１０の上部内側には、これより小径の例えば角形鋼管からなる鉄骨柱１２の下部が同軸上に配置され、鉄骨柱１２と鋼管１０との間にコンクリート１４を打設充填することにより、鋼管１０上に鋼管柱１２を一体的に接合している。
【００１６】
鉄骨柱１２の鋼管１０に対する埋設深さは鉄骨柱１２の管径のほぼ２倍程度となっており、下端にはベースプレート１６を一体化することで、その引抜きが防止される。
【００１７】
また、鋼管１０は、厚みが薄く、内面にリブの無いＪＩＳ普通鋼管からなるもので、その杭頭部近辺におけるの内側には支圧リング１８が溶接または接着剤による接着等により固定されている。この支圧リング１８は、例えば断面２５mm角程度の曲成された角棒であり、図２（ａ）に示すように、例えば、角形断面の鋼材をベンダー及び巻付け治具などを用いてコイル状に巻き、そのコイル１８’の一巻き方向一カ所を切離することにより複数のリング１８”を製作し、次いでリング１８”の切断端部同士を互いに引寄せて同一面内でとじ合わせることで、ほぼ真円のものが形成される。
【００１８】
そして、巻付け治具の径及び角形鋼材の幅に応じて、リング１８の外径を鋼管１０の内周径に一致させ、これを（ｂ）に示すように鋼管１０の杭頭天端よりやや低い位置（例えば２５mm〜５０mm）に仮固定し、次いで、（ｃ）及び、図３に一部拡大して示すように、リング１８の上下周囲と鋼管１０の内周部とを施工の容易な隅肉溶接２０により一体化したものであり、これらの一連の作業は、施工現場などでも簡単な器具を用いて容易かつ安価に実施できる。
【００１９】
したがって、鋼管１０の上部、すなわち前記鉄骨柱１２との接合部位においては、前記リング１８のタガ効果により鋼管１０そのものが補強され、曲げ耐力が向上すると同時に、コンクリート１４との食い付きが良好となり、前述のごとく、管径の２倍程度の埋設深さであっても鉄骨柱１２の接合部の曲げ耐力が充分向上するものとなる。
【００２０】
また、リング１８の取付け位置は、杭頭天端よりやや下がった位置であるため、その上下を施工の容易な隅肉溶接２０をすることができて強固な固定が可能であるだけでなく、しかも最終的には図１に示したように、コンクリート１４によって被覆されるため、溶接２０の部位が土中に晒されることがなく、耐食効果も向上するものとなる。さらに、鋼管を既製杭頂部の鋼製の端板に溶接することで容易に既製杭にも適用できる。
【００２１】
ところで、従来の技術で示した内面にリブの付いた鋼管にあっては、鉄骨部材との接合部が完全に剛接合となり、その固定度を調整することはできない。これに対し、支圧リング１８のサイズを変更したり、支圧リング１８の取付け位置を変更することにより、鋼管杭１０と鉄骨柱１２との固定度を調整することができる。すなわち、支圧リング１８のサイズや取付け位置を変更することにより、リブ付き鋼管を用いた場合と同程度の固定度を得ることができるだけではなく、固定度を落としたいわゆる半剛接（完全剛接合とピン接合との中間）とすることも可能である。例えば、支圧リング１８を小さくしたり、鋼管１０の杭頭天端からの距離が長い位置に取り付けることにより、固定度をより小さくすることができる。このように、鋼管１０の杭頭を半剛接とすることにより、完全剛接の場合と比較して、杭頭に発生する曲げモーメントを低減することが可能となる。
【００２２】
なお、前記実施形態では、リング１８を角形鋼材をベント加工したものを用いたが、他の断面形状のものを用いることができる。
【００２３】
図４はリング１８の他の断面形状例を示すもので、（ａ）は鉄筋用鋼棒などを利用した断面丸形、（ｂ）は断面台形状、（ｃ）は断面三角形状、（ｄ）は断面コ字形のチャンネル形状、（ｅ）は断面Ｌ形のアングル形状、（ｆ）は断面扁平な長方形状など、各種形状を選択でき、それぞれの断面寸法及び断面形状は、杭頭部に要求される曲げ耐力や、コンクリートとの食い付き性に最も適合した設計とすることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、本発明による鉄骨部材と鋼管コンクリートの接合構造によれば、鋼管コンクリートとして内面にリブの無い普通鋼管を用いたとしても、曲げ耐力が大きく、かつ腐食を発生することなく、鋼管の頂部の曲げモーメントを増加できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鉄骨柱と鋼管コンクリートの接合構造を示す側断面図及びそのＡ−Ａ線〜Ｂ−Ｂ線における平断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は同鋼管に支圧リングを取付ける手順を示す部分斜視図である。
【図３】図２（ｃ）のＦ部拡大断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は支圧リングの他の断面形状例を示す部分拡大断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は鉄骨柱と内面にリブの無いＪＩＳ普通鋼管を用いた鋼管コンクリートの接合構造及びその不具合を示す断面図である。
【符号の説明】
１０鋼管（内面にリブの無いＪＩＳ普通鋼管）
１２鉄骨柱（鉄骨部材）
１４コンクリート
１６ベースプレート
１８支圧リング
２０溶接

Claims

鋼管杭等の内面にリブの無い普通鋼管内部に鉄骨部材の端部を配置し、該鋼管内に埋設したコンクリートにより鋼管と鉄骨部材とを一体に接合する構造において、
前記鋼管の上部内周に予め、鋼製の棒材をコイル状に巻き、このコイルを一巻きあたり１カ所で切断して製作したリングの切断端部同士を違いに引き寄せて同一面内でとじ合わせてなる支圧リングを固定することを特徴とする鉄骨部材と鋼管コンクリートの接合構造。
前記支圧リングは、前記鋼管の上部より所定間隔をおいた位置に固定することを特徴とする請求項１に記載の鉄骨部材と鋼管コンクリートの接合構造。
前記鋼管に対する鉄骨部材の埋込深さが、鉄骨径の約２倍であることを特徴とする請求項１または２に記載の鉄骨部材と鋼管コンクリートの接合構造。