JP5786627B2 - スパイラル管を用いた二重管構造 - 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(支柱の管長手方向)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、本発明の他の目的は、スパイラル管を使用することで単体の長さ寸法を長くして継手部の数量を低減することができるうえ、鋼板の強度を高めて板厚を薄くすることで管同士の溶接を容易に行うことができるスパイラル管を用いた二重管構造を提供することである。
また、スパイラル管の場合、例えば単体で30mの長さ寸法の管を製造することができ、その程度の長さ寸法の構造物であれば、スパイラル管同士を管長手方向に接合する継手部が不要となり、現場での溶接を省略することが可能となるので、コストの大幅な低減を図ることができる。
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。
また、スパイラル管を使用することで単体の長さ寸法を長くして継手部の数量を低減することができるうえ、鋼板の強度を高めて板厚を薄くすることで管同士の溶接を容易に行うことができるという利点がある。
また、外管3は、外周面にスパイラルビード3aを有し、高強度鋼が使用された円筒状のスパイラル管である。第2継手部T2は、外管3、3同士の第2継手部T2において溶接により接合されている。
ここで、図2及び図3の符号W1、W2は、それぞれ第1継手部T1、第2継手部T2における溶接部を示している。
図1乃至図4に示すように、内管2及び外管3がスパイラルビード2a、3aを有するスパイラル管からなるので、同径で同じ板厚の通常の鋼管に比べて強度が大きくなり座屈を抑えることができ、同じ板厚でより大径の二重管構造をなす支柱1を製造することができる。或いは、同じ外径で板厚をより薄くできる利点があり、この場合、内管2、2同士及び外管3、3同士を軸方向(管長手方向Y)に接合する際の溶接にかかるコストを抑制することができる。
さらに、内管2と外管3との間にコンクリート4を充填した構造とすることで、従来の鋼管のみからなる場合に比べて、コンクリート4分の重量が増加部分であるが、コンクリート4よりも比重が大きな鋼材が板厚の大幅な低減に伴って減少するので、トータルとしての全体重量は微増となる。内管2及び外管3の板厚低減は、溶接にかかるコストを大幅に削減することができる。この特性を逆に活用すれば、より大径の支柱1を構成することができる。
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4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。
また、スパイラル管を使用することで単体の長さ寸法を長くして継手部T1、T2の数量を低減することができるうえ、鋼板の強度を高めて板厚を薄くすることで管同士の溶接を容易に行うことができるという利点がある。
例えば、上述した実施の形態ではスパイラルビードのみを有するスパイラル管を内管2及び外管3に採用しているが、これに限定されることはない。例えば、図5に示すように、内管2と外管3との間に充填されるコンクリート4に接する内管2の外周面2bと外管3の内周面3bとの全面或いは一部にそれぞれ線状突起付き鋼板を用いる構成であっても良い。この場合、コンクリート4に付着する内管2の外周面2b及び外管3の内周面3bに設けられている線状突起2c、3cが充填されたコンクリート4との付着強度を増大させて一体性を高め、これによりずれ止め効果が得られ、座屈強度を向上させることができる。とくに、高強度鋼の使用に伴う座屈面での不利益を低減することができる。或いは、図6に示すように、内管2の外周面2b及び外管3の内周面3bのそれぞれに多数の凸状のチェッカー2d、3dを配した縞付き鋼板を用いてもよい。
また、必要があれば鋼管とコンクリートの接合面の一部に、スタッドなどのずれ止めを配置することもできる。
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
2a スパイラルビード
2b 外周面
2c 線状突起
2d チェッカー
3 外管
3a スパイラルビード
3b 内周面
3c 線状突起
3d チェッカー
4 コンクリート
T1 第1継手部
T2 第2継手部
Claims (3)
- 内管と外管との間にコンクリートを充填してなる二重管構造であって、
前記内管及び前記外管のそれぞれにスパイラル管を用いた構成であり、
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継手部とが管長手方向に交互にずれて配置されるとともに、全断面溶接により接合されることを特徴とするスパイラル管を用いた二重管構造。 - 前記内管の外周面及び前記外管の内周面には、縞付き鋼板が用いられていることを特徴とする請求項1に記載のスパイラル管を用いた二重管構造。
- 前記外管には、高強度鋼が用いられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のスパイラル管を用いた二重管構造。
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