JP5465925B2 - 鋼管被覆コンクリート杭の製造方法、鋼管被覆コンクリート杭 - Google Patents

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本発明は、鋼管の曲げ強度（耐力）とコンクリートの圧縮強度（耐力）を充分に発揮できるように構成した鋼管被覆コンクリート杭（いわゆるＳＣ杭）の製造方法及び鋼管被覆コンクリート杭に関する。
従来のＳＣ杭の鋼管の材質は、降伏点３２５Ｎ／ｍｍ２、引張強度４９０Ｎ／ｍｍ２、が一般的に用いられている。また、従来のＳＣ杭での鋼管の肉厚は、例えば、杭径１０００ｍｍの場合、６〜２５ｍｍとなっている。また、ＳＣ杭のコンクリート部分は鋼管の内面に付着されていた。
ＳＣ杭の曲げ強度及び引張強度は、鋼管の強度及び断面積に依拠していた。また、ＳＣ杭の圧縮強度は、コンクリートの強度、コンクリート及び鋼管のドーナツ状の断面積に依拠し、この曲げ強度は、ＳＣ杭が負担する鉛直支持力に対して重要な要素となっていた。
従って、例えば、充分な鉛直支持力を確保できているＳＣ杭の仕様の場合で、曲げ強度を高める必要がある場合には、鋼管の強度（降伏点、引張強度）を高め、あるいは鋼管の厚さを厚くすることで実現できた。
このようにして、ＳＣ杭の曲げ強度を高める必要がある場合、ＳＣ杭（即ち鋼管）はより大きな曲げ変形が生じる可能性があり、ＳＣ杭（鋼管）に大きな曲げ変形を生じると、付着しているコンクリートも当然に追随して大きな曲げ変形を生じることになる。この場合、曲げ変形は、圧縮変形と引張変形を伴うもので、引張変形側で、引張に弱いコンクリートに、ひび割れなどが生じるおそれがあった。
このコンクリートのひび割れを防止するための方策として利用できる可能性がある技術として、コンクリートの引張強度を高める手段がある、例えば、鋼管の内周に突条を形成し鋼管にストレスを導入する方法が提案されている（特許文献１、特許文献２）。
また、コンクリート自体の強度を高める（圧縮強度・引張強度を高める）を手段も提案されている。例えば、膨張コンクリートを使用すると共に膨張コンクリート内に鉄筋を埋設して、鋼管・膨張コンクリート・鉄筋の一体性を高めて、コンクリートの強度を増す提案もあった（特許文献３）。また、コンクリート自体の強度を高める提案もあった（特許文献４）。
特開昭６１−２０７７１６号公報 特開昭６１−２４２２２０号公報 特開平６−２２０８４２号公報 特開２００１−２２６９５８号公報
前記従来の技術の内、前者の手段では鋼管の加工やストレス導入するための設備を用意しなければならず（通常ＳＣ杭では、ＰＣ鋼棒などのストレス導入手段を用いない）、また、後者の手段では特殊なコンクリート（一般に、高価である）を大量に必要としていた。
本発明は、鋼管の内面に剥離層を形成し、円筒状コンクリート部と鋼管の縁を切ったので、前記問題点を解決した。
即ち、この発明は、以下のようにして、製造することを特徴とする鋼管被覆コンクリート杭の製造方法である。
(1) 鋼管の両端部に、内径Ｄ ２ の中空部を有するドーナツ状の端板を一体に固定する。
(2) (1)と前後して、前記鋼管の内面にのみ剥離手段を形成して、前記端板の内面には剥離手段を形成しない構成とする。
(3) 続いて、前記鋼管内に、コンクリートを注入して、通常の方法により遠心成形して、前記剥離手段の内面側に、前記端板の内径Ｄ ２ と略同一の内径Ｄ ４ を有する円筒状コンクリート部を形成し、該円筒状コンクリート部の両端面のみを前記端板の内面に定着させ、鋼管被覆コンクリート杭を形成する。
また、他の発明は、以下のようにして、構成したことを特徴とする鋼管被覆コンクリート杭である。
以下のようにして、構成したことを特徴とする鋼管被覆コンクリート杭。
(1) 鋼管の両端部に、内径Ｄ ２ の中空部を有するドーナツ状の端板を一体に固定し、前記鋼管の内側に、前記端板の内径Ｄ ２ と略同一の内径Ｄ ４ を有する円筒状コンクリート部を形成した。
(2) 前記鋼管の内面と前記円筒状コンクリート部の外面との間にのみ剥離層を形成して、前記端板の内面には剥離手段を形成しない構成とした。
(3) 前記円筒状コンクリート部の端面のみを、前記端板の内面に定着させた。
この発明は、鋼管と通常の円筒状コンクリート部の間に剥離層を形成したので、鋼管内面で大きな伸びを生じた場合であっても、「通常のコンクリートからなる円筒状コンクリート部」の外面に生じる引張を軽減できるので、円筒状コンクリート部の外面に発生するひび割れを防止できる。
図１はこの発明の実施例で、（ａ）は鋼管に端板を固定した状態の縦断面図及び１Ａ線における断面図、（ｂ）は鋼管に剥離剤を塗布した状態の縦断面図及び１Ｂ線における断面図、（ｃ）は鋼管被覆コンクリート杭の縦断面図及び１Ｃ線における断面図である。
（１） この鋼管被覆コンクリート杭３０は、鋼管６の両端に端板１、１を固定し、鋼管６の内面７側に、円筒状コンクリート部１１を形成して、構成する（図１、２）。この場合、鋼管６を従来よりも引張強度（または降伏点）を高めた材料を使用して、またはより厚さｔ１を厚く設定する。これにより、鋼管被覆コンクリート杭３０の曲げ強度を高める。
（２） 鋼管６の内面７に、剥離層１０を形成して、縁を切り、鋼管６の内面７側で伸びが生じた場合でも、円筒状コンクリート部１１の外面１３に生じる伸びを軽減できるように構成される。円筒状コンクリート部１１は、鋼管被覆コンクリート杭３０に従来から使用されているコンクリートを採用できる。
この場合、円筒状コンクリート部１１の端面１４は端板１の内面２に定着するので、圧縮荷重を受けた場合には従来と同様に負担できるので、許容される鉛直荷重は、従来同様または、鋼管を強化した分だけ強化できる。
図１に基づきこの発明の実施例を説明する。
（１） 中空部１ａを形成したドーナツ状の端板（外径Ｄ１、内径Ｄ２）１の内面２の外周側に、鋼管（外径Ｄ１、厚さｔ１）６の両端を溶接などにより固定して、鋼管６とドーナツ状の端板１とを一体に形成する（図１（ａ））。
（２） 続いて、鋼管６の内面に、剥離剤（例えば、「レジナー Ｐ３５０」信越産業株式会社製）をほぼ全面に塗布して剥離層１０を形成する（図１（ｂ））。この場合、端板１の内面２には剥離剤が付着しないようにする。また、この場合、剥離剤の塗布は、鋼管６を遠心成型機に設置して、鋼管６を回転させながら塗布させることもできる。
なお、剥離剤の塗布は、鋼管６と端板１とを固定する前に行うこともできる。
（３） 続いて、剥離層１０を形成した鋼管６内に、通常のコンクリートを注入して、通常の方法により遠心成形して、鋼管６の剥離層１０の内側に円筒状コンクリート部（外径Ｄ３、内径Ｄ４≒Ｄ２）１１を形成する。この場合、端板１の内面２には剥離層１０を形成していないので、円筒状コンクリート部１１の端面１４は端板１の内面２に定着する。
（４） 続いて、通常の養生をした後に、鋼管被覆コンクリート杭３０を構成する（図１（ｃ））。この場合、例えば、以下のような構成とする。
鋼管６の外径Ｄ１： ６００ｍｍ
鋼管６の厚さｔ１： ４．５ｍｍ
円筒状コンクリート部１１の外径Ｄ３： ５９１ｍｍ
円筒状コンクリート部１１の内径Ｄ４： ４２０ｍｍ
鋼管６の引張強度： ５７０Ｎ／ｍｍ２
円筒状コンクリート部１１の圧縮強度： １０５Ｎ／ｍｍ２
剥離層１０の厚さは、鋼管の厚さｔ１に比して充分に小さい。
（５） この鋼管被覆コンクリート杭３０は、通常の鋼管被覆コンクリート杭（ＳＣ杭）と同様に、単独でまたは他の杭と連結して使用する。
この鋼管被覆コンクリート杭３０に鉛直荷重（圧縮荷重）が作用した場合には、端板１と鋼管６、端板１と円筒状コンクリート部１１が固定又は定着されるので、端板１で受けた荷重は、鋼管６及び円筒状コンクリート部１１とで（主に断面積が大きな円筒状コンクリート部１１で）負担する。
また、鋼管被覆コンクリート杭３０に水平荷重により曲げ応力が作用した場合には、鋼管の強度の許容範囲でたわみ、これを吸収できる。この場合、剥離層１０があるので、円筒状コンクリート部１１の外面１３は鋼管６の内面７と追随せずに、伸びが抑えられ、万一、通常では円筒状コンクリート部１１の外面１３でひび割れが生じるような伸びが、鋼管６の内面７で生じても、円筒状コンクリート部１１にひび割れなどが生じるおそれはない。
（６）他の実施例
前記実施例において、剥離剤として前記材料に限定されず任意の剥離剤を使用することができる。また、剥離手段として剥離剤を使用したが、円筒状コンクリート部１１の外面１３と鋼管６の内面７との縁を切れる材料であれば、他の材料を使用することもできる。
例えば、引張強度が円筒状コンクリート部１１より小さな材料や、円筒状コンクリート部１１より引張伸びが小さなコンクリート材料を使用することもできる（図示していない）。この場合には、剥離層１０の材厚は、円筒状コンクリート部１１の材厚Ｄに加えない。
また、例えば、剥離手段として、剥離層１０部分に、すきまを形成することもできる（図示していない）。
１ 端板
１ａ 端板の中空部
２ 端板の内面
３ 端板の外面
６ 鋼管
７ 鋼管の内面
８ 鋼管の外面
１０ 剥離層
１１ 円筒状コンクリート部
１２ 円筒状コンクリート部の内面
１３ 円筒状コンクリート部の外面
１４ 円筒状コンクリート部の端面
３０ 鋼管被覆コンクリート杭

Claims (2)

  1. 以下のようにして、製造することを特徴とする鋼管被覆コンクリート杭の製造方法。
    (1) 鋼管の両端部に、内径Ｄ ２ の中空部を有するドーナツ状の端板を一体に固定する。
    (2) (1)と前後して、前記鋼管の内面にのみ剥離手段を形成して、前記端板の内面には剥離手段を形成しない構成とする。
    (3) 続いて、前記鋼管内に、コンクリートを注入して、通常の方法により遠心成形して、前記剥離手段の内面側に、前記端板の内径Ｄ ２ と略同一の内径Ｄ ４ を有する円筒状コンクリート部を形成し、該円筒状コンクリート部の両端面のみを前記端板の内面に定着させ、鋼管被覆コンクリート杭を形成する。
  2. 以下のようにして、構成したことを特徴とする鋼管被覆コンクリート杭。
    (1) 鋼管の両端部に、内径Ｄ ２ の中空部を有するドーナツ状の端板を一体に固定し、前記鋼管の内側に、前記端板の内径Ｄ ２ と略同一の内径Ｄ ４ を有する円筒状コンクリート部を形成した。
    (2) 前記鋼管の内面と前記円筒状コンクリート部の外面との間にのみ剥離層を形成して、前記端板の内面には剥離手段を形成しない構成とした。
    (3) 前記円筒状コンクリート部の端面のみを、前記端板の内面に定着させた。
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