JP5741852B2 - 二重管構造 - Google Patents
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Description
一方で支柱の強度を高めるために、コンクリート充填鋼管(CFT)を用いたものも知られている。
すなわち、例えば外径寸法が5mの鋼管を用いる場合、圧延方向を支柱の円周方向に向けて配置するため、支柱構造の延長方向(支柱の長さ方向)の継手部は圧延幅(例えば5m)毎に設けられることになる。そして、このような継手部は通常はボルト接合となるが、5m径の鋼管では上述したように板厚が100mmとなる場合があり、ボルトによる接合が困難であった。また、板厚100mmの鋼板同士を継手部で突合せて全断面溶接するのも技術的に難しく、しかも溶接コストが増大するという問題があった。
さらに、高強度鋼は、同じ径厚比D/tにおいて、低強度鋼よりもΣcr/σy(座屈応力/降伏応力)が小さくなるため、座屈に対する径厚比の制限がより厳しくなっている。そのため、高強度鋼を採用する利点が得られないことから、その点で改良の余地があった。
また、板厚を薄くすることができることによって、溶接が困難な高強度鋼の採用が可能となる。しかも、コンクリートが圧縮力を負担するため、断面設計において鋼材の強度は引張力で決定されるようになるので、高強度鋼化による座屈応力の低下の影響がなくなるという利点がある。
そして、内管及び外管の長手方向の全断面溶接が無くなり、これらの管に存在する残留応力や溶接変形が減少するため、座屈強度を高めることが可能となる。また、摩擦ボルトがずれ止めとしての効果を発揮するために、これも座屈強度を向上させることができる。
さらに、摩擦ボルト接合のために使用する添接板によってその部分の板厚が大きくなることから、より座屈がしにくくなる構造となる利点がある。
比較例2のCFT(コンクリート充填鋼管)は、その重量が4倍以上に増大するうえ、鋼重比も65%までしか低減しないことが表1より確認できる。
図1に示すように、内管2、2同士を接合する第1継手部T1と外管3、3同士を接合する第2継手部T2との位置が長手方向Yにずれているので、内管2の第1継手部T1及び外管3の第2継手部T2のうちいずれか一方の継手部T1(T2)の位置が長さ方向Yの同位置において他方の管の鋼板部分となり、内管2と外管3の継手部T1、T2同士が同一断面内に存在しない構成となる。そのため、同一断面において極限強度の低い継手部分の応力集中を分散させることができ、内管2及び外管3のうち一方の継手部T1(T2)に破壊が生じた場合でも、フェール・セーフ構造となり、鋼管の折損を防止することができる。
また、内管2と外管3からなる二重管にすることで、コンクリートが圧縮力を負担するために鋼板に生じる圧縮力を減少させることができ、引張力に基づいた断面設計を行うことができる。したがって、座屈をより確実に抑制することができ、径厚比D/tを小さくすることが可能となる。
例えば、上述した実施の形態では内管2、2同士を接合する第1継手部T1と、外管3、3同士を接合する第2継手部T2とを添接板5A、5Bを介して摩擦ボルト6A、6Bで固定する構成としているが、このような接合手段に限定されることはなく、溶接による固定手段であってもかまわない。添接板は、1面せん断でも2面せん断でもかまわない。
また、内管2及び外管3の厚さ寸法、単位長さ寸法、外径寸法などの構成については、材質、必要強度などに応じて適宜設定するこができる。
2 内管
3 外管
4 コンクリート
5A、5B 添接板
6A、6B 摩擦ボルト
T1 第1継手部
T2 第2継手部
R1 第1接合部
R2 第2接合部
Claims (2)
- 内管と外管とから二重とし、それら内管と外管との間にコンクリートを充填してなり、前記内管と前記外管とはそれぞれ一定の長さを有し、長手方向に接合される二重管構造であって、
前記内管同士を接合する第1継手部と、前記外管同士を接合する第2継手部とが長手方向に交互にずれて配置され、
前記第1継手部及び前記第2継手部は、それぞれ前記内管同士の内面側及び前記外管同士の外面側において添接板が当てられ、摩擦ボルトにより全強ボルト接合されていることを特徴とする二重管構造。 - 前記内管及び前記外管には、それぞれ高強度鋼が用いられていることを特徴とする請求項1に記載の二重管構造。
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