JP4975460B2

JP4975460B2 - 耐荷材

Info

Publication number: JP4975460B2
Application number: JP2007019808A
Authority: JP
Inventors: 康夫渡辺
Original assignee: 日本サミコン株式会社
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2027-01-30
Also published as: JP2008184822A

Description

本発明は、支柱や杭などに用いる耐荷材に関する。

従来、この種の耐荷材で、荷重により曲げモーメントが発生するものとして、雪崩・落石防護柵及びせり出し防護柵（例えば特許文献１）の支柱や、地滑り抑止杭（例えば特許文献２及び特許文献３）及び土留め用杭（例えば特許文献４）などの杭がある。

前記杭には、鋼管杭などの管体やコンクリート杭などが用いられ、前記防護柵の支柱には、Ｈ型鋼，コンクリート柱，鋼管あるいはコンクリート充填鋼管などが用いられる。

また、衝撃吸収柵（例えば特許文献５）の支柱として、鋼管内に、シース材で被覆されたアンボンドタイプのＰＣ鋼材を配置するとともに、鋼管内にコンクリートを充填したものもある。
特開２００５−２１３７４７号公報特開平９−３１９９６号公報特開２００２−１３８４８６号公報特開平１１−１５２７６１号公報特開平７−２６５１９号公報

上記衝撃吸収柵のように、ＰＣ鋼材を配置した充填鋼管からなる支柱は強度的に優れたものであるが、より大きな荷重に対応するには、さらなる改良が必要であり、また、全体を充填鋼管にして補強するから、経済性に劣る問題がある。

そこで、本発明は、経済性に優れ、かつ強度的に優れた耐荷材を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、鋼材と、Ｈ型鋼と、このＨ型鋼が挿通され内部に充填材が充填された鋼製管体とを備え、前記鋼製管体の両端から前記Ｈ型鋼の端部側を突出し、前記鋼製管体の断面一側で前記充填材内にＰＣ鋼材を配置し、このＰＣ鋼材は前記Ｈ型鋼の一方のフランジ部の内側で前記Ｈ型鋼のウエブ部を挟んだ両側に配置され、それらＰＣ鋼材により前記充填材にプレストレスを付与したものである。

また、請求項２の発明は、前記鋼製管体の外側に、該鋼製管体より短く大径な外側鋼管を配置し、前記外側管体と前記外側鋼管との間に充填材が充填され、前記外側鋼管の断面一側で前記外側管体と前記外側鋼管との間の前記充填材内にＰＣ鋼材を配置し、このＰＣ鋼材により前記外側管体と前記外側鋼管との間の前記充填材にプレストレスを付与したものである。

また、請求項３の発明は、前記充填材が繊維補強モルタルである。

請求項１及び２の構成によれば、鋼材の少なくとも一端が鋼製管体から突出し、必要な部分を鋼製管体と充填材とで補強した複合構造としているため、全体を補強する場合に比べて、安価にして、無駄なく必要強度を得ることができる。

また、請求項１及び２の構成によれば、鋼材の中央部分のみを補強した構造により、必要強度を備え、かつ経済性に優れたものとなる。

また、請求項１及び２の構成によれば、ＰＣ鋼材を配置することにより強度を向上することができる。

また、請求項１及び２の構成によれば、プレストレスを導入することによりさらに強度を向上することができる。

また、請求項３の構成によれば、充填材が強度とじん性に優れたものとなり、鋼製管体を設けた部分の強度を効果的に向上することができる。

また、請求項１及び２の構成によれば、端部を自由端とした構造などにおいて、荷重により引張領域となる断面一側にプレストレスを導入することによって、引張領域に加わる引張力にＰＣ鋼材が対抗することにより、曲げモーメントに強い構造が得られる。

本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。各実施例では、従来とは異なる新規な耐荷材を採用することにより、従来にない耐荷材が得られ、その耐荷材について記述する。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。図１〜図２は本発明の実施例１を示し、同図に示すように、支柱や杭として用いる耐荷材１は、鋼材たるＨ型鋼２と、このＨ型鋼２を挿通する丸型の鋼管３とを備え、この鋼管３は鋼製管体である。前記Ｈ型鋼２の一端側４と他端側５とは、それぞれ前記鋼管３の両端から外側に突出して露出している。また、前記Ｈ型鋼２は、両側のフランジ部２Ｆ，２Ｆが間隔を置いて平行に配置され、これらフランジ部２Ｆ，２Ｆの中央を、ウエブ部２Ｕにより連結してなる。

また、前記鋼管３内には、充填材たる繊維補強モルタル６が充填され、この繊維補強モルタル６が固化することにより、Ｈ型鋼２と鋼管３とが一体化されている。そして、その繊維補強モルタル６としては、短繊維を混合してモルタルを練り混ぜ、同繊維を３次元ランダム配向させた短繊維補強モルタルなどが例示され、短繊維は、鋼繊維，ガラス繊維，炭素繊維、あるいはポリエチレン、ポリプロプレン，アラミド繊維などの各種の繊維を用いることができ、短繊維の直径は数μｍ〜数十μｍ、その長さは数ｍｍ〜数十ｍｍ程度である。

また、鋼管３内には、前記繊維補強モルタル６の充填前に、ＰＣ鋼材７を挿通したシース管８を鋼管３の長さ方向に配置する。そして、繊維補強モルタル６が硬化した後、ＰＣ鋼材７の両端を引っ張って緊張し、この緊張状態でＰＣ鋼材７の両端を定着具９，９によって充填材に定着することにより前記繊維補強モルタル６にプレストレスを付与する。尚、定着具９部分は、後で繊維補強モルタル６を充填して該繊維補強モルタル６内に埋設する。

この例では、ＰＣ鋼材７は、一方のフランジ部２Ｆの内側で、ウエブ部２Ｕを挟んだ両側に配置し、この位置は、耐荷材１に荷重が加わり、曲げモーメントが発生した場合の耐荷材１断面における引張領域である。

尚、使用条件によっては、前記ＰＣ鋼材７によるプレストレスを導入せずに、鋼管３の充填材内に配置してもよく、緊張力を付与しないＰＣ鋼材７を充填材内に埋設することにより、通常の鉄筋よりも強度を向上することができる。尚、この場合も、ＰＣ鋼材７の両端を定着具９により定着するようにすることが好ましい。

このように本実施例では、請求項１に対応して、鋼材たるＨ型鋼２と、このＨ型鋼２が挿通され内部に充填材たる繊維補強モルタル６が充填された鋼製管体たる鋼管３とを備え、鋼管３の両端からＨ型鋼２の端部側を突出し、鋼管３の断面一側で繊維補強モルタル６内にＰＣ鋼材７を配置し、このＰＣ鋼材７はＨ型鋼２の一方のフランジ部２Ｆの内側でＨ型鋼２のウエブ部２Ｕを挟んだ両側に配置され、それらＰＣ鋼材７，７により繊維補強モルタル６にプレストレスを付与したから、Ｈ型鋼２の少なくとも一端が鋼管３から突出し、必要な部分を鋼管３と繊維補強モルタル６とで補強した複合構造としているため、全体を補強する場合に比べて、安価にして、無駄なく必要強度を得ることができる。

また、このように本実施例では、請求項１に対応して、鋼製管体たる鋼管３の両端から鋼材たるＨ型鋼２の両端側４，５を突出したから、Ｈ型鋼２の中央部分のみを補強した構造により、必要強度を備え、かつ経済性に優れたものとなる。この例では、Ｈ型鋼２は鋼管３の２倍以上の長さを有する。

また、このように本実施例では、請求項１に対応して、充填材たる繊維補強モルタル６内にＰＣ鋼材７を配置したものであるから、通常の鉄筋などに比べて、強度を向上することができる。

また、このように本実施例では、請求項１に対応して、充填材たる繊維補強モルタル６にプレストレスを付与したから、さらに強度を向上することができる。

また、このように本実施例では、請求項３に対応して、充填材が繊維補強モルタル６であるから、充填材が強度とじん性に優れたものとなり、鋼管３を設けた部分の強度を効果的に向上することができる。

また、このように本実施例では、請求項１に対応して、鋼管本体たる鋼管３の断面一側にＰＣ鋼材７を配置し、このＰＣ鋼材７によりプレストレスを付与したから、端部を自由端とした構造などにおいて、荷重により引張領域となる断面一側にプレストレスを導入することによって、引張領域に加わる引張力にＰＣ鋼材７が対抗することにより、曲げモーメントに強い構造が得られる。

図３は、本発明の実施例２を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、前記耐荷材１を雪崩・落石防護柵11の支柱に適用した例であり、同図に示すように、斜面あるいは斜面の下部に、支柱として複数の前記耐荷材１を建て込み、この場合、設置場所に掘削孔（図示せず）を形成し、この掘削孔に耐荷材１の他端側５を挿入し、掘削孔に充填材を充填し、前記鋼管３の略中央まで埋設し、一端側４は地上に突設する。すなわち、耐荷材１に荷重が加わると、曲げモーメントが最大となる位置は地面位置近傍であるから、地面位置の上下に前記鋼管３が位置し、鋼管３の上部は地上に突出し、鋼管３の下部は埋設されている。

この建て込んだ耐荷材１を支柱として、前記耐荷材１，１・・・間に水平ロープ材12を複数段に設け、それら耐荷材１，１・・・間に金網などの網体13を張設し、それら水平ロープ材12と網体13により防護面14を構成する。
尚、鋼管３から突出する部分は、一端側４より地中に建て込む他端側５の方が長い。

そして、前記防護面14は前方の山側Ｙに配置され、また、ＰＣ鋼材７も耐荷材１の断面中、山側Ｙに配置され、フランジ部２Ｆは左右方向に配置され、山側Ｙから積雪荷重を受けたり、雪崩や落石を受けたりすると、耐荷材１を谷側に倒そうとする力が加わり、耐荷材１の断面山側Ｙが引張領域となり、その引張力にＰＣ鋼材７が対抗する。

このように本実施例においても、上記実施例１と同様な作用・効果を奏し、この例のように鋼管本体たる鋼管３の断面一側にＰＣ鋼材７を配置し、このＰＣ鋼材７によりプレストレスを付与したから、端部を自由端とした構造などにおいて、荷重により引張領域となる断面一側にプレストレスを導入することによって、引張領域に加わる引張力にＰＣ鋼材が対抗することにより、曲げモーメントに強い構造が得られる。

参考例１
図４は、本発明の参考例１を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、耐荷材１Ａを杭として用いた例であり、この耐荷材１Ａは、一端側４が鋼管３の端部とほぼ同一位置になっており、鋼管３の端部から他端側５のみが突出している。

そして、耐荷材１Ａを地盤の移動層16に打ち込み、そのＨ型鋼２の他端側５を、移動層16下部の不動層17に打ち込み、前記耐荷材１Ａを地滑り防止杭として用いている。

したがって、移動層16が山側に移動しようとする力に対し、耐荷材１Ａが対抗して地滑りを予防することができる。

このように本参考例においても、上記実施例１と同様な作用・効果を奏し、この例のように鋼材たるＨ型鋼２と、このＨ型鋼２が挿通され内部に充填材たる繊維補強モルタル６が充填された鋼製管体たる鋼管３とを備え、鋼管３の一端からＨ型鋼２の他端側５のみを突出したから、上部が不要な杭などにおいて、必要な部分を鋼管３と繊維補強モルタル６とで補強した複合構造としているため、全体を補強する場合に比べて、安価にして、無駄なく必要強度を得ることができる。

図５は、本発明の実施例３を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、鋼製管体が角型の鋼管３Ａであり、この例においても、鋼材たるＨ型鋼２の少なくとも一端が鋼製管体たる鋼管３Ａから突出し、必要な部分を鋼管３Ａと繊維補強モルタル６とで補強した複合構造としているため、全体を補強する場合に比べて、安価にして、無駄なく必要強度を得ることができる。

図６は、本発明の実施例４を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、実施例１の耐荷材１において、一方のフランジ部２Ｆの外側と鋼管３との間に、前記ＰＣ鋼材７を配置し、このＰＣ鋼材７によりプレストレスを導入している。

このように本実施例においても、上記各実施例と同様な作用・効果を奏し、また、この例では、フランジ部２Ｆの外側と鋼管３との間に、前記ＰＣ鋼材７を配置し、このＰＣ鋼材７は断面の外側寄りに位置するから、引張力に対して、一層、効果的に対抗することができる。

図７は、本発明の実施例５を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、実施例４の耐荷材１において、一方のフランジ部２Ｆの外側と鋼管３Ａとの間に、前記ＰＣ鋼材７を配置し、このＰＣ鋼材７によりプレストレスを導入している。

このように本実施例においても、上記各実施例と同様な作用・効果を奏し、また、この例では、フランジ部２Ｆの外側と鋼管３Ａとの間に、前記ＰＣ鋼材７を配置し、このＰＣ鋼材７は断面の外側寄りに位置するから、引張力に対して、一層、効果的に対抗することができる。

図８及び図９は、本発明の実施例６を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、実施例１の耐荷材１において、鋼製管体たる鋼管３の外側に、該鋼管３より短く大径な外側鋼管21を配置し、この外側鋼管21と前記鋼管３との間には、充填材たる前記繊維補強モルタル６が充填されている。

さらに、外側鋼管21と鋼管３との間で、繊維補強モルタル６に前記ＰＣ鋼材７を挿通してプレストレスを付与している。尚、この場合、図３に示した支柱などに用いる場合は、外側鋼管21が地面位置に来るように、耐荷材１を建て込む。また、外側鋼管21と鋼管３との間に挿通したＰＣ鋼材７によりプレストレスを付与しない場合でも、通常の鉄筋より強度が向上する。

このように本実施例では、上記各実施例と同様な作用・効果を奏し、また、この例では、請求項２に対応して、鋼管３の外側に、該鋼管３より短く大径な外側鋼管21を配置し、鋼管３と外側鋼管21との間に充填材たる繊維補強モルタル６が充填され、外側鋼管21の断面一側で鋼管３と外側鋼管21との間の繊維補強モルタル６内にＰＣ鋼材７を配置し、このＰＣ鋼材７により鋼管３と外側鋼管21との間の繊維補強モルタル６にプレストレスを付与しており、鋼管３を設けた部分で、特に曲げモーメントなどの影響が大となる部分を、外側鋼管21と、この外側鋼管21と鋼管３との間の繊維補強モルタル６とにより補強し、耐荷材１の長さ方向の一部分（この例では中央側）に、鋼管３内のＰＣ鋼材７又は外側鋼管21内のＰＣ鋼材７によりプレテンションを付与したから、耐荷材１の長さ方向における強度が必要な部分のみを効率よく補強することができる。

図１０は、本発明の実施例７を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、実施例４の耐荷材１において、鋼製管体たる鋼管３Ａの外側に、該鋼管３より短く大径な外側鋼管21Ａを配置し、この外側鋼管21Ａと前記鋼管３との間には、充填材たる前記繊維補強モルタル６が充填されている。

さらに、外側鋼管21Ａと鋼管３Ａとの間で、繊維補強モルタル６に前記ＰＣ鋼材７を挿通してプレストレスを付与している。

このように本実施例では、上記各実施例と同様な作用・効果を奏し、また、この例では、鋼管３Ａを設けた部分で、特に曲げモーメントなどの影響が大となる部分を、外側鋼管21Ａと、この外側鋼管21Ａと鋼管３との間の繊維補強モルタル６とにより補強したから、耐荷材１の長さ方向の一部分（この例では中央側）を、効率よく補強することができる。

参考例２
図１１は、本発明の参考例２を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、鋼材として、前記Ｈ型鋼の変わりに、鋼製の角形鋼管２Ａを用い、この角形鋼管２Ａと鋼管３との間の繊維補強モルタル６にＰＣ鋼材７を配置し、前記角形鋼管２Ａは、前後方向の側面２Ｍ，２Ｍと左右方向の側面２Ｓ，２Ｓとからなり、このように中空な角形鋼管２Ａを鋼材として用いる場合も、上記各実施例と同様な作用・効果を奏する。

なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、実施例では、充填材として繊維補強モルタルを例示したが、これ以外でも充填材には、コンクリートなどセメントを含むセメント系の充填材など各種の充填材を用いることができる。また、実施例では、ポストテンション式のＰＣ鋼材を例示したが、プレテンション方式のＰＣ鋼材を用いてもよい。また、耐荷材を土留め用の杭に用いてもよい。さらに、Ｈ型鋼と充填材との密着性を向上するために、Ｈ型鋼に複数のジベル筋を設けるようにしてもよい。

本発明の実施例１を示す耐荷材の側面図である。同上、耐荷材の断面図である。本発明の実施例２を示す耐荷材を支柱に用いた防護柵の側面図である。本発明の参考例１を示す耐荷材を杭に用いた防護柵の側面図である。本発明の実施例３を示す耐荷材の断面図である。本発明の実施例４を示す耐荷材の断面図である。本発明の実施例５を示す耐荷材の断面図である。本発明の実施例６を示す耐荷材の側面図である。同上、耐荷材の断面図である。本発明の実施例７を示す耐荷材の断面図である。本発明の参考例２を示す耐荷材の断面図である。

１耐荷材（支柱，杭）
２Ｈ型鋼（鋼材）
２Ａ角形鋼管（鋼材）
２Ｆフランジ部
２Ｕウエブ部
３鋼管（鋼製管体）
３Ａ鋼管（鋼製管体）
４一端側（端部）
５他端側（端部）
６繊維補強モルタル
７ＰＣ鋼材
21，21Ａ外側鋼管

Claims

Ｈ型鋼と、このＨ型鋼が挿通され内部に充填材が充填された鋼製管体とを備え、前記鋼製管体の両端から前記Ｈ型鋼の端部側を突出し、前記鋼製管体の断面一側で前記充填材内にＰＣ鋼材を配置し、このＰＣ鋼材は前記Ｈ型鋼の一方のフランジ部の内側で前記Ｈ型鋼のウエブ部を挟んだ両側に配置され、それらＰＣ鋼材により前記充填材にプレストレスを付与したことを特徴とする耐荷材。
前記鋼製管体の外側に、該鋼製管体より短く大径な外側鋼管を配置し、前記外側管体と前記外側鋼管との間に充填材が充填され、前記外側鋼管の断面一側で前記外側管体と前記外側鋼管との間の前記充填材内にＰＣ鋼材を配置し、このＰＣ鋼材により前記外側管体と前記外側鋼管との間の前記充填材にプレストレスを付与したことを特徴とする請求項１記載の耐荷材。
前記充填材が繊維補強モルタルであることを特徴とする請求項１又は２記載の耐荷材。