JPH066804B2 - 充填鋼管コンクリ−トの接合構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、柱、杭等に利用される充填鋼管コンクリート
の接合構造に関するものである。

［従来の技術］ 充填鋼管コンクリートの柱や杭を現場で接合する場合、
従来では、鋼管同士を突き合わせ直接溶接して、その内
部にコンクリートあるいはグラウト材を充填しているの
が一般的である。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、鋼管同士が一体的に接合されている従来の構
造では、軸方向の圧縮力が作用した場合、鋼管間での力
の伝達がなされるため、鋼管に発生する軸方向の応力が
増大する。したがって、この鋼管にミーゼスの降伏条件
を適用した場合、周方向応力には余裕があるにも拘わら
ず、増大した軸方向応力でほとんど降伏に達してしま
い、鋼管によるコンファインド効果（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が向上することを、十分に
期待することができなくなってしまう。

本発明は、鋼管によるコンファインド効果を十分に生か
すことができ、充填鋼管コンクリートの強度を著しく向
上させることのできる充填鋼管コンクリートの接合構造
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］ 本発明の接合構造は、上記の問題点を解決するものであ
って、接合すべき両鋼管の接合端同士を、前記鋼管外径
より内径の大きい継手管内に挿入し、互いの端部間にゴ
ム等の柔性材を介在させて突き合わせ、前記鋼管内空間
にコンクリート等の水硬性材料を前記鋼管の内面と非付
着状態となるように充填したことを特徴としている。な
お、水硬性材料の中には、コンクリートの他に、モルタ
ル、その他のグラウト材が含まれる。

また、前記鋼管外周と継手管内周の間には、水硬性材料
を充填し、かつこの水硬性材料と鋼管を非付着状態にす
るのが望ましい。

また、前記鋼管内に充填された水硬性材料中に、鉄筋や
プレストレス鋼材を配して部材耐力を増すようにするこ
とは、任意に行ってよい。

［作用］ 上記構成の接合構造では、両鋼管の端部間に柔性材があ
るので、軸方向の圧縮力が作用した場合、鋼管が軸方向
に自由に変形でき、その変形は柔性材に吸収される。し
たがって、両鋼管の間に軸方向応力の伝達がなく、鋼管
に生じる軸方向の応力が著しく減少し、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ァイ
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る。

さらに、本発明では、鋼管とその内部に充填された水硬
性材料とが、非付着状態（アンボンド状態）となってい
るので、軸方向の圧縮力を鋼管内の水硬性材料にのみ作
用させ、鋼管には全く作用しないようにすることができ
る。すなわち、鋼管に作用する軸方向応力をゼロにする
ことができる。このため、鋼管には、コンファインド効
果を与える反作用としてのリングテンションのみが作用
することになり、上記の効果を極めて顕著に促進する。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図を参照しな
がら説明する。

図中１、２は、接合すべき２本の鋼管である。これら鋼
管１、２の接合端同士は、鋼管１、２の外径より内径の
大きい継手管３内に挿入され、互いの端部がゴム（柔性
材）４を介して突き合わせられており、このゴム４が介
在されていることにより、両鋼管１、２の端部間に所定
の間隙、すなわち鋼管１、２が軸方向に変形しても互い
に干渉しないだけの隙間が確保されている。

そして、鋼管１、２の内部空間にコンクリート（水硬性
材料）５が充填されている。特にこの場合、鋼管１、２
の内面には、パラフィンやアスファルト等の分離材６が
塗布され、鋼管１、２とコンクリート５とが非付着（ア
ンボンド）状態にされている。

また、継手管３の内周と鋼管１、２の外周との間に存す
る隙間にも、鋼管１、２内にコンクリート５を充填する
とき、同時にコンクリート７が充填されている。こちら
のコンクリート７についても、鋼管１、２の外周面に分
離材６が塗布されて、鋼管１、２と非付着状態にされて
いる。なお、鋼管１の管壁には、鋼管１、２内に打設し
たコンクリート５を、鋼管１、２と継手管３の間の隙間
に流し込ませるための孔８が設けられている。また、９
は前記隙間の下端を塞ぐパッキン、１０は鉄筋である。
勿論、コンクリート５中に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ってもよい。

このような接合構造においては、鋼管１、２内の充填コ
ンクリート５に軸方向の圧縮力が作用して、コンクリー
ト５が圧縮され、それが所定の強度を越えると、コンク
リート５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、２は柔性材６により、縁切りされて
いるので、それらに生じる軸方向の歪は、この柔性材６
により吸収され、両鋼管１、２間に軸方向応力の伝達が
ほとんどない。特に、この実施例の場合は、鋼管１、２
は、充填コンクリート５とアンボンド状態にあり、鋼管
１、２は軸方向においてコンクリートに全く拘束されな
い。したがって、コンクリート５には軸歪が生じるもの
の、鋼管１、２にはほとんど軸歪が生じない。したがっ
て、ミーゼスの降伏条件を適用すれば円周方向応力によ
る鋼管のコンファ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の向上を図ること
ができる。

次に、第３図を参照してこのような充填鋼管コンクリー
トの接合構造の適用例について述べる。

この例においては、充填鋼管コンクリートＭが建築物の
柱として用いられており、接合部Ｐ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ている。このよ
うに、各階ごとに、鋼管に生じる変形を吸収する接合部
Ｐを設けることにより、長尺の柱において、前述のコン
ファインド効果を充分に発揮させるようにしているので
ある。

なお、上記実施例においては、分離材としてパラフィ
ン、アスファルトを例示したが、それ以外に、グリス、
ワセリン、オイル等を利用してもよい。

また、上記実施例においては、鋼管１、２と継手管３の
間の隙間にコンクリート７を充填したが、必ずしも充填
しなくてもよい。また、柔性材としてゴム４を用いてい
るが、ゴム以外の変形を吸収する部材を用いてもよい。
また、鋼管１、２の端部間に隙間を確保できれば、柔性
材を配さなくてもよい。また、鉄筋やプレストレス鋼材
は必ずしも配さなくてもよい。

また、鋼管は断面円形のものに限られず、角形のもので
もよい。

［発明の効果］ 本発明の接合構造によれば、両鋼管は縁が切れておりか
つ柔性材が介在されているから、両鋼管の間に軸方向力
の伝達がない。このため、鋼管に発生する軸方向応力が
きわめて小さく、鋼管には、コンクリートにコンファイ
ンド効果を与える反作用としてのリングテンションしか
ほとんど作用しない。

したがって、本発明によれば、軸方向応力の増大による
鋼管の降伏の恐れが全くなく、円周方向応力による鋼管
のコンファインド効果を十分発揮させることができる。
その結果、コンクリートと鋼管のそれぞれの特性を生か
すようにして、それらの相乗効果により、従来の接合構
造に比べはるかに高い軸方向圧縮耐力が確実に保証され
ることとなり、その断面積を小さくすることが可能とな
る。

さらに、本発明では、鋼管とその内部に充填された水硬
性材料を非付着状態（アンボンド状態）としているの
で、上記の効果を一層顕著に促進することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のの縦断面図、第２図は第１
図のII−II線断面図、第３図は本発明の適用例を示す側
面図である。 １，２……鋼管、３……継手管、４……ゴム（柔性
材）、５，７……コンクリート、６……分離材、１０…
…鉄筋。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】接合すべき両鋼管の接合端同士を、前記鋼
   管外径より内径の大きい継手管内に挿入し、互いの端部
   間にゴム等の柔性材を介在させて突き合わせ、前記鋼管
   内空間にコンクリート等の水硬性材料を前記鋼管の内面
   と非付着状態となるように充填したことを特徴とする充
   填鋼管コンクリートの接合構造。
2. 【請求項２】前記鋼管外周と継手管内周の間には、水硬
   性材料が充填され、かつこの水硬性材料と鋼管が非付着
   状態にある特許請求の範囲第１項に記載の充填鋼管コン
   クリートの接合構造。
3. 【請求項３】前記鋼管内に充填された水硬性材料中に
   は、鉄筋が配されている特許請求の範囲第１項又は第２
   項に記載の充填鋼管コンクリートの接合構造。
4. 【請求項４】前記鋼管内に充填された水硬性材料中に
   は、プレストレス鋼材が配されている特許請求の範囲第
   １項〜第３項のいずれかに記載の充填鋼管コンクリート
   の接合構造。