JPH0418099B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、柱、杭等に利用されるアンボンド充
填鋼管構造に関するものである。

〔従来の技術〕

この種の構造として、充填鋼管コンクリート構
造が知られているが、従来の充填鋼管コンクリー
ト構造は、型枠を兼ねた単純な直円筒状の鋼管を
鉛直に立て、その内部にコンクリートを充填した
だけのものであり、鋼管とコンクリートとは装着
状態にあり、力学的に一体に挙動する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、従来のものでは、軸方向の圧縮力が
作用した場合、鋼管とコンクリートが一体的に歪
み、大きく歪んだ場合、鋼管はミーゼスの降伏条
件を越えたり、局部的な座屈を発生したりする。

したがつて、周方向応力に余裕があり鋼管によ
るコンフアインド効果（鋼管の周方向応力によ
り、コンクリートが膨らもうとするのを締め付け
る作用）でコンクリートの耐力上昇を充分期待で
きるにも拘わらず、増大した軸方向応力で鋼管が
ほとんど降伏に達してしまい、コンフアインド効
果を充分発揮できず、必要以上に大きな断面積の
柱または杭とならざるを得ない。

本発明は、鋼管によるコンフアインド効果を充
分に生かすことができ、圧縮耐力を著しく向上さ
せて、従来のものより断面積を小さくすることの
できる充填鋼管コンクリート構造を提供すること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記の問題点を解決するため、鋼管
の軸方向の少なくとも一部に、軸方向に鋼管を縁
切りするリング状間隙が一段または複数段設けら
れ、鋼管内部にコンクリートやモルタル、その他
のグラウト材等の構造用充填材が充填されるとと
もに、鋼管と水硬性材料の境界面に、鋼管と充填
された構造用充填材との付着をなくすためのアン
ボンド処理層が設けられていることを特徴として
いる。

この場合、通常前記リング状間隙には、アスフ
アルト、ゴム、鉛等の前記鋼管よりもやわらかい
柔性材を充填させることが望ましい。

〔作用〕

上記構成のアンボンド充填鋼管構造において
は、軸方向の圧縮力が作用した場合、鋼管は軸方
向に自由に変形でき、その変形はリング状間隙部
分に吸収される。

特にこの場合、鋼管と、その内部に充填された
構造用充填材はアンボンド状態にされているの
で、軸方向の圧縮力は鋼管内の構造用充填材にの
み作用し、鋼管にはほとんど作用しない。すなわ
ち、鋼管に作用する軸方向応力はゼロに近くな
る。このため、鋼管には、コンフアインド効果を
与える反作用としてのリングテンシヨンのみが作
用することになり、したがつて、ミーゼスの降伏
条件を適用すれば円周方向応力による鋼管のコン
フアインド効果を十分発揮させることができ、そ
の結果、圧縮荷重に対する強度を著しく向上させ
ることができ、断面積を小さくできる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説
明する。

第１図及び第２図は本発明を柱Ｈに適用した場
合の一実施例を示すもので、図中１は鋼管であ
る。鋼管１の軸方向所定箇所には、鋼管１を軸方
向に縁切りするリング状隙２４が４段形成され、
この部分で鋼管１に生じる軸方向変形を吸収する
変形吸収部３を構成している。この変形吸収部３
の各リング状間隙２内には、内面を鋼管１の内面
と面一にして、柔性材４が充填されている。柔性
材４としては、鋼管１よりやわらかいアスフアル
ト、ゴム、鉛、アルミ等を採用することができ
る。

また、上記のように構成された鋼管１の内面に
は、鋼管１と充填コンクリートとの付着をなくす
ための分離材（アンボンド処理層）５が予め塗布
され、その上で、鋼管１内部にコンクリート６が
打設充填されている。分離材５としては、パラフ
イン、アスフアルト、オイル、グリス、ワセリン
等を用い、これを鋼管１の内面に塗布することに
よりアンボンド処理層を形成している。

そして、このように構成したアンボンド充填鋼
管構造の柱Ｈが第２図に示すように、建込まれて
いる。この場合、柱Ｈにおいては、変形吸収部３
は、曲げモーメントの反曲点である各階間中間部
に設けられ、各階ごとに、鋼管１に生じる変形を
吸収するようになつている。７は各階の梁の仕口
部である。

このような充填鋼管コンクリート構造において
は、鋼管１内のコンクリート６に軸方向の圧縮力
が作用して、コンクリート６が圧縮され、それが
所定の強度を越えると、コンクリート６は軸方向
の歪を生じるとともに、径方向の急激な横歪を生
じる。

ところが、鋼管１に生じる軸方向の歪は、変形
吸収部３により吸収され、変形吸収部３の上下間
において軸方向応力の伝達がなくなり、鋼管１に
はほとんど軸方向応力が発生しない。特に、この
場合は、鋼管１は充填コンクリート６とアンボン
ド状態にあり、鋼管１は軸方向においてコンクリ
ート６に全く拘束されない。したがつて、コンク
リート６には軸歪が生じるものの、鋼管１には全
く軸歪が生じない。したがつて、ミーゼスの降伏
条件を適用すれば円周方向応力による鋼管１のコ
ンフアインド効果を十分発揮させることができ、
その結果、圧縮荷重に対するる強度の向上を図る
ことができ、断面積を小さくすることができる。

次に、このようなアンボンド型充填鋼管コンク
リート構造柱の施工例について述べると、鋼管１
にリング状間隙２を設ける方法としては、直接鋼
管をカツトする方法、あるいは予め短尺の鋼管を
用意して、これをカツトして、各間隙に柔性材を
充填して、変形吸収部用短尺管を製作し、これを
鋼管の継ぎ目に介在させて溶接固定する方法の
他、現場でコンクリートを打設した後、鋼管の所
定部位をリング状にカツトすることによりリング
状間隙を形成する方法等をとることが可能であ
る。

前二者の方法を採用する場合、建込時にサポー
トをとる必要があり、後の方法をとる場合、充填
コンクリートに傷をつけないようカツトする必要
がある。また、短尺鋼管を後付けする方法の場
合、短尺鋼管の肉厚を大きくすることができる利
点がある。

なお、上記の実施例においては、鋼管１内にコ
ンクリートを充填したが、モルタル、その他の水
硬性材料、あるいは、土、砂、金属粉粒体、ガラ
ス粉粒体、プラスチツク、粘土等、圧密すれば充
分な圧縮耐力を有する構造用充填材をこれに代え
てもよい。また、コンクリートの中に鉄筋を入れ
たり、プレストレス鋼材を配して、コンクリート
の耐力増強を図ることは任意である。

また、上記実施例においては、リング状間隙に
柔性材を充填したが、何も充填しなくてもよい。
しかし、外観上の問題およびコンクリート打設時
の型枠としての役割からいえば、柔性材を充填し
た方がよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、鋼管に生じた軸方向変形がリ
ング状間隙、あるいはそれに充填されている柔性
材に吸収されるので、鋼管には軸方向応力がほと
んどかからない。したがつて、ミーゼスの降伏条
件を適用すれば円周方向応力による鋼管のコンフ
アインド効果を十分発揮させることができる。そ
の結果、圧縮荷重に対する強度を著しく向上させ
ることができ、断面積を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の主要部の半断面
図、第２図は同実施例の全体側面図である。 １……鋼管、２……リング状間隙、３……変形
吸収部、４……柔性材、５……分離材（アンボン
ド処理層）、６……コンクリート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 柱や杭として用いられる充填鋼管構造におい
   て、鋼管の軸方向の少なくとも一部に、軸方向に
   鋼管を縁切りするリング状間隙が一段または複数
   段設けられ、鋼管内部にコンクリート等の構造用
   充填材が充填されるとともに、鋼管と前記構造用
   充填材の境界面に、鋼管と充填された構造用充填
   材との付着をなくすためのアンボンド処理層が設
   けられていることを特徴とするアンボンド充填鋼
   管構造。 ２ 前記リング状間隙には、アスフアルト、ゴ
   ム、鉛等の前記鋼管よりもやわらかい柔軟材が充
   填されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載のアンボンド充填鋼管構造。