JPH0665807B2 - 外殻薄肉鋼管付コンクリート杭 - Google Patents

外殻薄肉鋼管付コンクリート杭

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JPH0665807B2
JPH0665807B2 JP59095622A JP9562284A JPH0665807B2 JP H0665807 B2 JPH0665807 B2 JP H0665807B2 JP 59095622 A JP59095622 A JP 59095622A JP 9562284 A JP9562284 A JP 9562284A JP H0665807 B2 JPH0665807 B2 JP H0665807B2
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▲浩▼ 村上
宏人 中川
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旭化成工業株式会社
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    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22Piles
    • E02D5/24Prefabricated piles
    • E02D5/30Prefabricated piles made of concrete or reinforced concrete or made of steel and concrete

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は土木建築構造物の基礎として用いられる既製杭
に関するものである。
(従来の技術) 土木建築構造物の基礎として用いられる既製杭には、鉛
直方向耐力と同様に曲げ性能が要求される。
従来、外殻鋼管と一体化した鉄筋を使用しない中空コン
クリート杭(即ち、一般にSC杭と称されている杭)
は、曲げモーメントに対して強い杭として知られてい
る。しかし、この杭の曲げ耐力は鋼管断面積によって左
右される。即ち、同一鋼管径の場合、鋼管の厚さによっ
て曲げ性能は左右される。ところが、市販されている鋼
管の厚さは特定のものしか無く、杭に要求される曲げ耐
力に応じた任意の厚さの鋼管は入手できず、やむなく設
計上要求される厚さ以上の市販鋼管を使用し、杭が高価
になっていた。
そこで実開昭51-142703号公報には、鋼管の中の中空コ
ンクリート部に鉄筋を配し、鉄筋の数を増減することに
よって杭の曲げに対する力を、鋼管の厚さを増減するこ
となしに所定の耐力にすることが提案されている。
(発明が解決しようとする課題) これらのいずれの外殻鋼管付コンクリート杭も、外殻の
鋼管が軸方向の鉄筋の役目を果たしていると共に、鋼管
がコンクリートを横方向から拘束するフープ筋としても
作用し、そのため曲げ変形能力に富む杭になっているの
である。
しかしながら、これらの杭に曲げ変形が加わった場合、
一方の側に引張力がかかり、他方の側で圧縮力が生じ
る。この圧縮力が生じた側でコンクリートが降伏する
と、その後にフープ筋としての役割を果たすことなく、
圧縮に弱い鋼管は瞬時に局部座屈し、この時点、即ち、
コンクリートが降伏した時点をもって、外殻鋼管付コン
クリート杭の曲げ変形能力は限界となってしまうのであ
る。
本発明は、曲げ耐力を負担する鋼材の総断面積に大差が
なくとも、コンクリートが降伏するような曲げがかかっ
ても、従来の杭のようにコンクリートが降伏する時点を
もって外殻鋼管付コンクリート杭の曲げ変形能力が限界
となることがなく、最大たわみ量の大きな杭を提供する
ことを目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明の外殻鋼管付コンクリート杭は、厚さ0.25mm〜1.
6mmの薄肉帯鋼板がスパイラル状に巻かれ、かつそのス
パイラル継目の両側の鋼板が相互に折り曲げて圧締され
ることにより形成された円筒状の外殻鋼管を、杭の軸方
向に配筋され、曲げ耐力を主として発揮する複数本の鉄
筋を有する中空円筒状のコンクリート層の外側に有し、
前記の外殻鋼管と鉄筋とは一体的に接着されていないこ
とを特徴とする外殻薄肉鋼管付コンクリート杭である。
即ち、本発明の杭は、第1図に示したように、帯鋼板が
スパイラル状に巻かれ、かつ第3図に示されるように、
そのスパイラル継目の両側の鋼板が相互に折り曲げて圧
締されること(以下、ハゼカケ構造とされたスパイラル
鋼管という。)により形成された円筒状の外殻鋼管を有
している。この帯鋼板は厚さが0.25mm〜1.6mmの薄肉の
ものである。このように薄い帯鋼管が使用され、かつハ
ゼカケ構造としていることにより、杭に曲げ変形が加わ
った際に、引張側でこのハゼカケが開く方向に伸び、圧
縮側でハゼカケに巻き込まれるように縮む(以下、これ
をハゼカケが伸縮するという)ようにしている点に最大
の特徴があるのである。
しかし、このようにハゼカケ構造とされたスパイラル鋼
管は、ハゼカケ部が伸縮するので、曲げ耐力を負担する
鋼材としては考慮し得ない鋼材である。
この帯鋼板は厚さが1.6mmよりも厚くなると前記の働き
をする構造とすることは困難になり、スパイラル継手を
溶接によって形成したものと同等になり、本発明の杭に
ならない。本発明で最適に使用される帯鋼板の厚さは0.
3mm〜1.2mmである。
また、使用する鋼管は、杭の最外部に使用されるので、
地中での腐食を考慮しなければならないが、杭を施工す
る際に近年多用されているセメントミルク工法用の杭と
する場合は、杭周面にセメントミルクの固着物が付着
し、防錆の役割を果たすので、通常の帯鋼板が使用可能
である。
一方、鋼管の素材そのものを防錆性能を付与するには、
亜鉛メッキ鋼板や塗装鋼板等の表面防錆鋼板を使用した
り、薄肉ステンレス鋼板(マルチンサイト系、フェライ
ト系、オーステナイト系)等の腐食しない鋼板を使用す
ることが好ましい。
更に、コンクリート層の中に使用する鉄筋は、外殻鋼管
が0.25mm〜1.6mmと薄く、ハゼカケ構造とされたスパイ
ラル鋼管であるので、このスパイラル鋼管に曲げ耐力を
期待することはできず、鉄筋が曲げ耐力を主に負担する
鋼材となる。その鉄筋としてはどのような鉄筋でも使用
できるが、丸鋼棒を使用するよりも、コンクリートとの
付着を確実にするために異形加工を施した鉄筋を用いる
のが望ましい。この鉄筋は、外側に存在する鋼管によっ
て守られているので、鉄筋に防錆処理を施す必要がな
く、鉄筋コンクリート構造としては理想的なコンクリー
ト部の略外周に鉄筋を配することも可能になる。
尚、杭全長にわたって同一径の鉄筋を一様に配筋しても
良いし、設計上の曲げモーメント分布にしたがって鉄筋
の径や本数を杭の軸方向に変化させて配筋しても良い。
そして上記した鉄筋をコンクリート部の最外部に配する
場合でも、鉄筋と外殻鋼管とは一体的には接着しないの
である。互いに剛着しているとハゼカケ鋼管の特徴を充
分に発揮し得なくなるからである。なお、外殻鋼管と鉄
筋がそれぞれ独立的に能力を発揮する程度に鋼管と鉄筋
を仮止め程度に接着することは許される。
杭の端部には、第1図に示すように、鋼製のドーナッツ
形状の端板5が取り付けられ、鉄筋と溶着される。
また、外殻鋼管1にステンレス鋼などのように通常の鋼
より貴な金属製のものを使用する場合には、通常の鋼製
の鉄筋2や端板5に外殻鋼管1を溶着すると、より卑な
金属である鋼製の鉄筋2や端板5が局部電池の形成によ
り腐食する恐れがあるので、外殻鋼管1は鉄筋2や端板
5に直接接触させない方が好ましい。
更に使用する鉄筋の使用本数は、外殻鋼管1と鉄筋2の
総断面積を鉄筋を使用しない外殻鋼管付コンクリート杭
の鋼管の総断面積に同等にすると、初期の曲げ性能を従
来の鉄筋を使用しない外殻鋼管付コンクリート杭と同等
にすることができる。
なお、コンクリート部3は、中実でも、第1図や第2図
に示すように中空でも良い。このコンクリート部は鋼管
の内面がハゼカケの凹凸があることから物理的に鋼管に
確実に付着される。コンクリート部を養生させるため
に、常温蒸気養生や水中養生、あるいはオートクレーブ
養生等の通常のコンクリートの養生法が適用できる。ま
た、コンクリートの配合も通常のコンクリート杭に適用
される配合が適用できる。
(実施例) 下記の(A),(B),(C)の3種類の杭を制作した。
(A)は従来の杭であり、通常の鋼管を使用し鉄筋を使用
しない外殻鋼管付中空コンクリート杭であり、鋼管外径
は400mm、鋼管厚は6mm、コンクリート層の厚さは59mm
である。従って鋼管の断面積は74.3cm2である。
(B)も従来の杭であり、鉄筋を併用し、通常の鋼管を使
用した外殻鋼管付中空コンクリート杭であり、断面積が
1.99cm2の異形鉄筋であるSD30-D16の鋼棒を10本を使用
し、鋼管外径は400mm、鋼管厚は4.5mm、コンクリート層
の厚さは59mmである。従って鋼材の総断面積は75.8cm2
である。
(C)は本発明の杭であり、断面積が6.42cm2の異形鉄筋で
あるSD30-D29の鋼棒を12本を使用し、外殻鋼管としてス
テンレス(SUS430)製の厚さ0.5mmの帯鋼板をハゼカケ構
造によって外径が400mmのスパイラル鋼管とされたもの
を使用し、コンクリート層の厚さは59mmとした。鉄筋の
総断面積は77.0cm2である。
(A),(B),(C)の3種類共に試験体の長さは5mであり、
4mを支持スパンとして中央1mの純曲げ区間による2
点載荷単純曲げ試験を実施した。
その結果を第1表及び第4図に示す。
第1表に示した曲げ耐力中の短期許容モーメントは杭に
歪ゲージを張り、各試験体において引張応力が作用する
側の最も外側に位置する鋼材(A),(B)では鋼管、(C)では
鉄筋)が許容応力度に達した際の曲げモーメントであ
り、破壊曲げモーメントは杭の最大曲げモーメントであ
り、最大たわみは、杭が破壊したときの杭の中央のたわ
み量である。
第1表や第4図から明らかなように、鋼管のみを鋼材と
する(A)の杭や、厚さがある鋼管と鉄筋により曲げを負
担する(B)の杭に比して、本発明の杭(C)は、曲げ耐力が
その使用鋼材の微妙な差異を加味しても、曲げ耐力に優
れ、特に最大たわみで示される曲げ変形能力が大幅に改
良されている。これらの性能差は薄肉のハゼカケ構造と
されたスパイラル鋼管(従来、一般的には曲げに対して
格別な寄与が考えらていなかった)が存在し、コンクリ
ートの破壊を抑制する特殊な働きをするためであろう。
即ち、本発明の外殻鋼管は、0.25mm〜1.6mmと薄く、ハ
ゼカケ構造とされたスパイラル鋼管であるので、杭が大
きな曲げモーメントを受け、たわみが大きくなるような
状況下では、ハゼカケ部が伸縮し、従って直接この部材
が曲げ耐力を負担する状況ではなくなる。このようにこ
の部材には大きな軸方向の力は働かず、この部材は専ら
フープ筋として働くことになる。
このように本発明の杭は、ハゼカケ構造が伸縮しつつ、
鉄筋入りのコンクリート層を横方向から拘束するフープ
筋として働くことにより、上記の優れた効果が発揮され
たものと推測される。
(発明の効果) 本発明の杭は、コンクリートが降伏するような曲げがか
かっても、従来の杭のようにコンクリートが降伏する時
点をもって外殻鋼管付コンクリート杭の曲げ変形能力が
限界となることがなく、ハゼカケ構造とされたスパイラ
ル鋼管のフープ効果によってコンクリートを拘束するの
で、最大たわみ量が大きくなるのである。
従って、地震時等に杭に横方向から水平力が作用し、杭
に曲げ応力が作用した場合、第4図に見られるように、
従来の杭は少ない曲げ荷重で、たわみ量が少ない時点
で、杭が破壊する。従って、地震の揺れ強度や揺れ時間
がこの範囲を越えると、杭上部の建築構造物の重量を支
持している杭が破壊し、建築構造物の重量を支持できな
くなり、建築構造物に甚大な被害を与える。
しかし、本発明の杭は、従来の杭よりも曲げ挙動が優
れ、かつ第1表や第4図に見られるように破壊に至まで
のたわみ量が大きいので、これらのたわみ量を越えるま
で、杭が曲がっていても破壊しないので、建築構造物を
支持している状態で杭が存在しているのである。
このように本発明の杭は曲げ挙動が、従来の杭よりも大
きく改善されているのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の杭の一例の一部切断斜視図、第2図は
本発明の杭の一例の断面図、第3図はハゼカケ構造を示
す断面拡大図、第4図は曲げ試験における荷重と試験体
中央のたわみとの関係図である。 1……ハゼカケ構造とされたスパイラル鋼管 2……鉄筋 3……コンクリート層 4……ハゼカケ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】厚さ0.25mm〜1.6mmの薄肉帯鋼板がスパイ
    ラル状に巻かれ、かつそのスパイラル継目の両側の鋼板
    が相互に折り曲げて圧締されることにより形成された円
    筒状の外殻鋼管を、杭の軸方向に配筋され、曲げ耐力を
    主として発揮する複数本の鉄筋を有する中空円筒状のコ
    ンクリート層の外側に有し、前記の外殻鋼管と鉄筋とは
    一体的に接着されていないことを特徴とする外殻薄肉鋼
    管付コンクリート杭
JP59095622A 1984-05-15 1984-05-15 外殻薄肉鋼管付コンクリート杭 Expired - Lifetime JPH0665807B2 (ja)

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JPS60242216A JPS60242216A (ja) 1985-12-02
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