JPH0827806A - 鉄骨柱と杭の接合部 - Google Patents
鉄骨柱と杭の接合部Info
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- JPH0827806A JPH0827806A JP16667894A JP16667894A JPH0827806A JP H0827806 A JPH0827806 A JP H0827806A JP 16667894 A JP16667894 A JP 16667894A JP 16667894 A JP16667894 A JP 16667894A JP H0827806 A JPH0827806 A JP H0827806A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 主として中高層線路上空利用建築物を対象と
した力学性能に優れた鉄骨柱と杭の接合部を提供する。 【構成】 鉄骨柱2の下部を鉄筋コンクリート杭等の壁
状の複合杭1に埋め込んでなる鉄骨柱と杭の接合部にお
いて、複合杭1の外周を外周補強鋼板4で被覆し、接合
部のコンクリート3を外側から拘束する。外周補強鋼板
4の内面にはコンクリート3とのずれ止めのための突起
を設けておく。はしあき距離の短い弱軸方向について、
外周補強鋼板4と鉄骨柱2を鋼板からなるスチフナー材
5で連結し、パンチングシヤー破壊耐力を向上させる。
した力学性能に優れた鉄骨柱と杭の接合部を提供する。 【構成】 鉄骨柱2の下部を鉄筋コンクリート杭等の壁
状の複合杭1に埋め込んでなる鉄骨柱と杭の接合部にお
いて、複合杭1の外周を外周補強鋼板4で被覆し、接合
部のコンクリート3を外側から拘束する。外周補強鋼板
4の内面にはコンクリート3とのずれ止めのための突起
を設けておく。はしあき距離の短い弱軸方向について、
外周補強鋼板4と鉄骨柱2を鋼板からなるスチフナー材
5で連結し、パンチングシヤー破壊耐力を向上させる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は、杭頭部から直接鉄骨
柱が立ち上がる構造の鉄骨柱と杭の接合部に関するもの
で、既存の鉄道線路敷の上空に跨る中高層線路上空利用
建築物等に利用される。この他、例えば、河川、道路の
上空に跨る建築物における柱杭接合部としても適用可能
である。
柱が立ち上がる構造の鉄骨柱と杭の接合部に関するもの
で、既存の鉄道線路敷の上空に跨る中高層線路上空利用
建築物等に利用される。この他、例えば、河川、道路の
上空に跨る建築物における柱杭接合部としても適用可能
である。
【0002】
【従来の技術】従来の線路上空利用建築物の柱杭接合部
としては、以下に述べるような構造のものが知られてい
る。
としては、以下に述べるような構造のものが知られてい
る。
【0003】(1) 1柱1杭基礎構造の線路上空利用建築
物における柱杭接合部の従来技術 1柱1杭基礎構造の線路上空利用建築物のうち、図21
(a) に示すように、階数が4以下、かつ高さが地盤面か
ら20m以下程度の低層線路上空利用建築物では、その
柱杭接合部は図21(b),(c) に示すように、柱鉄骨22
の下部を鉄筋コンクリート杭21の中に埋め込む構造と
なる。なお、図中23は既存軌道を示す。
物における柱杭接合部の従来技術 1柱1杭基礎構造の線路上空利用建築物のうち、図21
(a) に示すように、階数が4以下、かつ高さが地盤面か
ら20m以下程度の低層線路上空利用建築物では、その
柱杭接合部は図21(b),(c) に示すように、柱鉄骨22
の下部を鉄筋コンクリート杭21の中に埋め込む構造と
なる。なお、図中23は既存軌道を示す。
【0004】この場合の柱杭接合部は実験などによっ
て、その設計法が既に確立されており、また多数の実施
例がある。
て、その設計法が既に確立されており、また多数の実施
例がある。
【0005】また、図22(a) に示すように、1柱1杭
基礎構造の線路上空利用建築物で、高さが地盤面から4
5m以下程度の中高層線路上空利用建築物では、その柱
杭接合部は、例えば図22(b),(c) に示すように、鉄骨
柱32の下部を圧延成形等による内面突起付き鋼管33
を用いたコンクリート充填鋼管杭31の中に埋め込む構
造となる。
基礎構造の線路上空利用建築物で、高さが地盤面から4
5m以下程度の中高層線路上空利用建築物では、その柱
杭接合部は、例えば図22(b),(c) に示すように、鉄骨
柱32の下部を圧延成形等による内面突起付き鋼管33
を用いたコンクリート充填鋼管杭31の中に埋め込む構
造となる。
【0006】この場合の柱杭接合部も実験などによっ
て、その設計法が既に確立されている。さらに、これを
改良した柱杭接合部とし、特開平3−51428号公報
には、内面突起付き鋼管33の上部所定区間に断面円周
方向に連続する補強材を設けたものが開示されている。
て、その設計法が既に確立されている。さらに、これを
改良した柱杭接合部とし、特開平3−51428号公報
には、内面突起付き鋼管33の上部所定区間に断面円周
方向に連続する補強材を設けたものが開示されている。
【0007】(2) 鋼管被覆根巻き形式柱脚に関する従来
技術 例えば、穂積、平山、加藤、平野;「鋼柱で被覆された
根巻き柱脚の提案とその性能試験 その1 予備試験と
実験計画」、日本建築学会大会学術講演梗概集(近畿)
昭和62年10月には、根巻き形式柱脚において、根巻
き部の鉄筋コンクリート外周を角形鋼管によって被覆す
ることによって、せん断補強と型枠を省略した構造が示
されている。
技術 例えば、穂積、平山、加藤、平野;「鋼柱で被覆された
根巻き柱脚の提案とその性能試験 その1 予備試験と
実験計画」、日本建築学会大会学術講演梗概集(近畿)
昭和62年10月には、根巻き形式柱脚において、根巻
き部の鉄筋コンクリート外周を角形鋼管によって被覆す
ることによって、せん断補強と型枠を省略した構造が示
されている。
【0008】この鋼管被覆根巻き形式柱脚は、実験など
によって、図23に示す従来の根巻き形式柱脚に比べ、
根巻き高さが低いにも関わらず、鋼管がコンクリートを
拘束し、耐力、剛性とも満足すべき性能を兼ね備えてい
ることが分かっている。
によって、図23に示す従来の根巻き形式柱脚に比べ、
根巻き高さが低いにも関わらず、鋼管がコンクリートを
拘束し、耐力、剛性とも満足すべき性能を兼ね備えてい
ることが分かっている。
【0009】また、この根巻き形式柱脚では、曲げ主筋
の定着が重要であるという結論を得ている。
の定着が重要であるという結論を得ている。
【0010】図24(a),(b) は、それぞれ従来の根巻き
形式柱脚と鋼管被覆根巻き形式柱脚における破壊の様子
を示したもので、図24(c) は被覆鋼管の断面形状を示
したものである。また、図23および図24において、
符号41は根巻き形式柱脚、41aは被覆鋼管、42は
鉄骨柱、43はコンクリート、44は主筋、45は帯
筋、46は基礎梁、47はアンカーボルトを示す。
形式柱脚と鋼管被覆根巻き形式柱脚における破壊の様子
を示したもので、図24(c) は被覆鋼管の断面形状を示
したものである。また、図23および図24において、
符号41は根巻き形式柱脚、41aは被覆鋼管、42は
鉄骨柱、43はコンクリート、44は主筋、45は帯
筋、46は基礎梁、47はアンカーボルトを示す。
【0011】(3) 埋込み形式柱脚に関する従来技術 埋込み形式の隅柱柱脚部において、はしあき距離(鉄骨
柱の外面から杭のコンクリート外面までの距離)が小さ
い場合、コンクリートの支圧力が完全には期待できない
ことがあり、耐力、剛性及び変形能力の不足が問題にな
っている。
柱の外面から杭のコンクリート外面までの距離)が小さ
い場合、コンクリートの支圧力が完全には期待できない
ことがあり、耐力、剛性及び変形能力の不足が問題にな
っている。
【0012】図25は、二重管方式による鋼管コンクリ
ート柱の埋込み形式柱脚を示したものである(加村、澤
田、松村、中村;「二重管方式による鋼管コンクリート
柱の埋込み柱脚に関する実験的研究(その1)耐力機構
及び評価法」、日本建築学会大会学術講演梗概集(関
東)昭和63年10月参照)。
ート柱の埋込み形式柱脚を示したものである(加村、澤
田、松村、中村;「二重管方式による鋼管コンクリート
柱の埋込み柱脚に関する実験的研究(その1)耐力機構
及び評価法」、日本建築学会大会学術講演梗概集(関
東)昭和63年10月参照)。
【0013】この方式では、内面リブ付き角形鋼管コン
クリート柱52の外側に、もう一つの角形鋼管(外管5
3)を有する二重管方式の構造となっている。
クリート柱52の外側に、もう一つの角形鋼管(外管5
3)を有する二重管方式の構造となっている。
【0014】柱応力は内面リブ付き角形鋼管52aとグ
ラウトモルタル54の付着を介して伝達され、柱52と
外管53が終局時まで一体化されている。つまり、鉄筋
コンクリート基礎梁51部には外管53の径を有する柱
を埋込んでいることになる。この外管53に基礎梁51
の主筋や補強筋を、溶接、U字形配筋などの方法で接合
し、基礎端部のはしあきコンクリート51aの耐力を期
待しない耐力機構が形成されている。
ラウトモルタル54の付着を介して伝達され、柱52と
外管53が終局時まで一体化されている。つまり、鉄筋
コンクリート基礎梁51部には外管53の径を有する柱
を埋込んでいることになる。この外管53に基礎梁51
の主筋や補強筋を、溶接、U字形配筋などの方法で接合
し、基礎端部のはしあきコンクリート51aの耐力を期
待しない耐力機構が形成されている。
【0015】この柱脚部の施工方法は、基礎部分の配筋
と同時に外管となる角形鋼管をセットし、この鋼管内部
を残して基礎部コンクリートを打設することにより、鉄
骨の建て方が基礎梁コンクリートの打設後に行えるた
め、施工の合理化も図っている。
と同時に外管となる角形鋼管をセットし、この鋼管内部
を残して基礎部コンクリートを打設することにより、鉄
骨の建て方が基礎梁コンクリートの打設後に行えるた
め、施工の合理化も図っている。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】1柱1杭基礎構造の線
路上空利用建築物の場合、大きな曲げモーメントの生じ
る杭は、大きな曲げ耐力と変形性能に優れた鋼管巻き場
所打ちコンクリート杭で設計されていた。
路上空利用建築物の場合、大きな曲げモーメントの生じ
る杭は、大きな曲げ耐力と変形性能に優れた鋼管巻き場
所打ちコンクリート杭で設計されていた。
【0017】この場合、1柱あたりの軸力負担が大きく
なると、より断面の大きな鋼管巻き場所打ちコンクリー
ト杭が必要となるが、内面突起付き鋼管の製造上の制約
などから設計が困難となる場合がある。
なると、より断面の大きな鋼管巻き場所打ちコンクリー
ト杭が必要となるが、内面突起付き鋼管の製造上の制約
などから設計が困難となる場合がある。
【0018】また、後に作用の項で詳述するように、コ
ンクリートはしあき距離が小さいと、鉄骨柱からの支圧
力により接合部コンクリートが早期にパンチングシヤー
破壊するといった問題がある。
ンクリートはしあき距離が小さいと、鉄骨柱からの支圧
力により接合部コンクリートが早期にパンチングシヤー
破壊するといった問題がある。
【0019】本願発明は、上述のような問題点の解決を
図り、主として中高層線路上空利用建築物における力学
性能に優れた鉄骨柱と杭の接合部を提供することを目的
としている。
図り、主として中高層線路上空利用建築物における力学
性能に優れた鉄骨柱と杭の接合部を提供することを目的
としている。
【0020】
【課題を解決するための手段】本願発明は、鉄骨柱の下
部を杭頭部のコンクリート内に埋め込んでなる鉄骨柱と
杭の接合部において、杭の外周全面または外周の一部を
外周補強鋼板で被覆し、鉄骨柱と外周補強鋼板間をスチ
フナー材でつないだことを特徴とする。
部を杭頭部のコンクリート内に埋め込んでなる鉄骨柱と
杭の接合部において、杭の外周全面または外周の一部を
外周補強鋼板で被覆し、鉄骨柱と外周補強鋼板間をスチ
フナー材でつないだことを特徴とする。
【0021】本願発明が対象とする杭は、鉄筋コンクリ
ート杭、鉄骨鉄筋コンクリート杭、その他、鋼材とコン
クリートで構成された複合杭(以下、鉄筋コンクリート
杭を含め、複合杭と呼ぶ)であり、外周補強鋼板により
杭のコンクリートを外側から拘束するとともに、鉄骨柱
から複合杭に伝達する曲げモーメントの一部を負担し、
さらにパンチングシヤー等が問題となるはしあき距離が
短い部分について、鉄骨柱と外周補強鋼板間をスチフナ
ー材でつなぐことで、破壊耐力の増大を図っている。
ート杭、鉄骨鉄筋コンクリート杭、その他、鋼材とコン
クリートで構成された複合杭(以下、鉄筋コンクリート
杭を含め、複合杭と呼ぶ)であり、外周補強鋼板により
杭のコンクリートを外側から拘束するとともに、鉄骨柱
から複合杭に伝達する曲げモーメントの一部を負担し、
さらにパンチングシヤー等が問題となるはしあき距離が
短い部分について、鉄骨柱と外周補強鋼板間をスチフナ
ー材でつなぐことで、破壊耐力の増大を図っている。
【0022】外周補強鋼板としては、ずれ止め(すべり
止め)として内面に突起を有する突起付き鋼板(圧延成
形による縞鋼板等)を用いたり、スタッドジベル等のシ
ヤコネクターを溶植するなどして、杭のコンクリートと
の一体化を図ることができる。
止め)として内面に突起を有する突起付き鋼板(圧延成
形による縞鋼板等)を用いたり、スタッドジベル等のシ
ヤコネクターを溶植するなどして、杭のコンクリートと
の一体化を図ることができる。
【0023】また、外周補強鋼板の柱および杭材軸方向
の設置区間に関しては、接合部の耐震安全性が確保すべ
く、杭の天端からY≧L(L:柱鉄骨埋込み長さ)とす
るのが望ましいが、設計に応じ、これより浅い場合、あ
るいは杭の全長に渡って設ける場合もあり得る。
の設置区間に関しては、接合部の耐震安全性が確保すべ
く、杭の天端からY≧L(L:柱鉄骨埋込み長さ)とす
るのが望ましいが、設計に応じ、これより浅い場合、あ
るいは杭の全長に渡って設ける場合もあり得る。
【0024】スチフナー材としては、通常、鋼板が用い
られるが、その他、溝形鋼や山形鋼等の形鋼あるいは組
立て材等でもよい。
られるが、その他、溝形鋼や山形鋼等の形鋼あるいは組
立て材等でもよい。
【0025】スチフナー材の配置については、鉄骨柱下
部の埋め込み区間全体に設ける場合と、一部の区間にの
み設ける場合とが考えられる。また、鉄骨柱の埋め込み
区間を超えて設けることもあり得る。
部の埋め込み区間全体に設ける場合と、一部の区間にの
み設ける場合とが考えられる。また、鉄骨柱の埋め込み
区間を超えて設けることもあり得る。
【0026】さらに、スチフナー材は鉄骨柱および杭の
材軸方向に設ける場合に限らず、水平方向に設けたり、
材軸方向と水平方向の双方に設ける場合等も考えられ
る。
材軸方向に設ける場合に限らず、水平方向に設けたり、
材軸方向と水平方向の双方に設ける場合等も考えられ
る。
【0027】なお、柱杭接合部の構造形式としては、主
として杭頭をつなぐ地中梁がなく、杭から直接柱が立ち
上がる1柱1杭基礎構造を対象とするが、必ずしも1柱
1杭基礎構造に限定する必要はなく、例えば1つの複合
杭に2本以上の鉄骨柱が立ち上がる場合等にも適用可能
である。
として杭頭をつなぐ地中梁がなく、杭から直接柱が立ち
上がる1柱1杭基礎構造を対象とするが、必ずしも1柱
1杭基礎構造に限定する必要はなく、例えば1つの複合
杭に2本以上の鉄骨柱が立ち上がる場合等にも適用可能
である。
【0028】
【作用】1柱1杭基礎構造による中高層線路上空利用建
築物で、1柱当りの上部建築物による軸力負担が大きく
なる場合、杭は通常、鉄筋コンクリート杭、その他の複
合杭となる。
築物で、1柱当りの上部建築物による軸力負担が大きく
なる場合、杭は通常、鉄筋コンクリート杭、その他の複
合杭となる。
【0029】試設計によれば、その柱杭接合部の寸法形
状は、例えば図7(a) 〜(c) に示すように、以下の〜
の値となる(以下、説明の都合上、このような鉄骨柱
2と複合杭3のみの柱杭接合部を無補強柱杭接合部と呼
ぶ)。
状は、例えば図7(a) 〜(c) に示すように、以下の〜
の値となる(以下、説明の都合上、このような鉄骨柱
2と複合杭3のみの柱杭接合部を無補強柱杭接合部と呼
ぶ)。
【0030】 複合杭1の断面幅Wと断面せいHの比
(W/H)は3.0〜6.0。
(W/H)は3.0〜6.0。
【0031】 鉄骨柱2の断面は、杭断面幅Wに対し
て、幅Wc が0.2〜0.3(Wc /W)、杭断面せい
Hに対して、せいHc が0.5〜0.6(Hc /H)。
て、幅Wc が0.2〜0.3(Wc /W)、杭断面せい
Hに対して、せいHc が0.5〜0.6(Hc /H)。
【0032】 鉄骨柱2の複合杭1に埋め込む長さ
は、接合部の耐震安全性が確保できる範囲で、できるだ
け浅いことが望ましい。
は、接合部の耐震安全性が確保できる範囲で、できるだ
け浅いことが望ましい。
【0033】上記無補強柱杭接合部では、以下のような
問題が生ずる。
問題が生ずる。
【0034】すなわち、図7(a) に示すように、コンク
リートはしあき距離Hs が小さい柱杭接合部では、図7
(c) に示す鉄骨柱2からの支圧力pにより接合部コンク
リート3が早期にパンチングシヤー破壊することが予想
され、接合部の保有耐力接合が保証できない。
リートはしあき距離Hs が小さい柱杭接合部では、図7
(c) に示す鉄骨柱2からの支圧力pにより接合部コンク
リート3が早期にパンチングシヤー破壊することが予想
され、接合部の保有耐力接合が保証できない。
【0035】そこで、上記〜の条件のもとで、柱杭
接合部の耐力を高めるため、後述する本願発明の実施例
としての図1に示される柱杭接合部のように、下記の
、の接合部補強を行う(以下、このように無補強柱
杭接合部を補強したときの柱杭接合部を補強柱杭接合部
と呼ぶ)。
接合部の耐力を高めるため、後述する本願発明の実施例
としての図1に示される柱杭接合部のように、下記の
、の接合部補強を行う(以下、このように無補強柱
杭接合部を補強したときの柱杭接合部を補強柱杭接合部
と呼ぶ)。
【0036】 複合杭1の天端からY≧L(L:鉄骨
柱埋込み長さ)の区間の複合杭1外周の全面または一部
を、コンクリート3とのずれ止め(すべり止め)機能を
有する鋼板4で被覆する(以後、この鋼板を外周補強鋼
板と呼ぶ)。
柱埋込み長さ)の区間の複合杭1外周の全面または一部
を、コンクリート3とのずれ止め(すべり止め)機能を
有する鋼板4で被覆する(以後、この鋼板を外周補強鋼
板と呼ぶ)。
【0037】 Lの区間において、上記外周補強鋼板
4と鉄骨柱2をスチフナー材5で連結する。
4と鉄骨柱2をスチフナー材5で連結する。
【0038】この補強柱杭接合部は無補強柱杭接合部と
は異なった応力伝達機構によって接合部耐力が上昇す
る。
は異なった応力伝達機構によって接合部耐力が上昇す
る。
【0039】すなわち、 (1) 図8(a),(b) に示すように、鉄骨柱2からの支圧力
pは、鉄骨柱2から直接接合部コンクリート3に伝達す
る他、加力背面側のスチフナー材5と外周補強鋼板4を
介して接合部コンクリート3に伝達される。この時のパ
ンチングシヤー破壊耐力に関し、パンチングシヤーひび
割れ面(図中、cp は仮想ひび割れ線を示している)の
投影面積が無補強柱杭接合部より大きくなる。
pは、鉄骨柱2から直接接合部コンクリート3に伝達す
る他、加力背面側のスチフナー材5と外周補強鋼板4を
介して接合部コンクリート3に伝達される。この時のパ
ンチングシヤー破壊耐力に関し、パンチングシヤーひび
割れ面(図中、cp は仮想ひび割れ線を示している)の
投影面積が無補強柱杭接合部より大きくなる。
【0040】(2) 図9(a),(b) に示すように、接合部内
で外周補強鋼板4と接合部コンクリート3間に付着力p
a が生じ、この付着力pa が鉄骨柱2から複合杭1に伝
達する曲げモーメントの一部を負担する。
で外周補強鋼板4と接合部コンクリート3間に付着力p
a が生じ、この付着力pa が鉄骨柱2から複合杭1に伝
達する曲げモーメントの一部を負担する。
【0041】(3) 外周補強鋼板4によって接合部コンク
リート3を拘束する。
リート3を拘束する。
【0042】
【実施例】図1は、本願発明の一実施例を示したもの
で、鉄骨柱2の下部を鉄筋コンクリート杭等の壁状の複
合杭1に埋め込んでなる鉄骨柱と杭の接合部において、
複合杭1の外周全面を縞鋼板等の突起付き鋼板からなる
外周補強鋼板4で被覆している。
で、鉄骨柱2の下部を鉄筋コンクリート杭等の壁状の複
合杭1に埋め込んでなる鉄骨柱と杭の接合部において、
複合杭1の外周全面を縞鋼板等の突起付き鋼板からなる
外周補強鋼板4で被覆している。
【0043】本実施例では外周補強鋼板4として、内面
にコンクリート3とのずれ止めのための突起を設けた圧
延成形による突起付き鋼板を用いているが、スタッドジ
ベル等のシヤコネクターを溶植するなどしてもよい。
にコンクリート3とのずれ止めのための突起を設けた圧
延成形による突起付き鋼板を用いているが、スタッドジ
ベル等のシヤコネクターを溶植するなどしてもよい。
【0044】また、作用の項で述べたように、外周補強
鋼板4と鉄骨柱2をスチフナー材5で4箇所連結し、パ
ンチングシヤー破壊耐力を向上させている。
鋼板4と鉄骨柱2をスチフナー材5で4箇所連結し、パ
ンチングシヤー破壊耐力を向上させている。
【0045】本実施例ではスチフナー材5として、鋼板
を用いているが、形鋼等でもよい。
を用いているが、形鋼等でもよい。
【0046】図2は、本願発明の他の実施例として、外
周補強鋼板4を複合杭1外周の一部、すなわちパンチン
グシヤー破壊が特に問題となるはしあき距離の小さい、
弱軸方向にのみ設けた場合を示したものである。
周補強鋼板4を複合杭1外周の一部、すなわちパンチン
グシヤー破壊が特に問題となるはしあき距離の小さい、
弱軸方向にのみ設けた場合を示したものである。
【0047】弱軸方向両面に配置した外周補強鋼板4と
鉄骨柱2はそれぞれスチフナー材5で連結されている。
鉄骨柱2はそれぞれスチフナー材5で連結されている。
【0048】図3は、本願発明のさらに他の実施例とし
て、1つの複合杭1中に2つの鉄骨柱2を埋込んだ2柱
1杭形式の例を示したものである。接合部補強の考え方
は、上記図1および図2の実施例の場合と同様である。
て、1つの複合杭1中に2つの鉄骨柱2を埋込んだ2柱
1杭形式の例を示したものである。接合部補強の考え方
は、上記図1および図2の実施例の場合と同様である。
【0049】図4は、本願発明のさらに他の実施例とし
て、2柱1杭形式においてスチフナー材5を、鉄骨柱2
と外周補強鋼板4間の両直交方向に接合した例を示した
ものである。
て、2柱1杭形式においてスチフナー材5を、鉄骨柱2
と外周補強鋼板4間の両直交方向に接合した例を示した
ものである。
【0050】図5は、本願発明のさらに他の実施例とし
て、スチフナー材5の数を変更した場合、すなわち弱軸
方向の中心線上に1対のスチフナー材5を配置した例を
示したものである。
て、スチフナー材5の数を変更した場合、すなわち弱軸
方向の中心線上に1対のスチフナー材5を配置した例を
示したものである。
【0051】図6は、本願発明のさらに他の実施例とし
て、1つの複合杭2中に4つの鉄骨柱2を埋込んだ4柱
1杭形式の例を示したものである。
て、1つの複合杭2中に4つの鉄骨柱2を埋込んだ4柱
1杭形式の例を示したものである。
【0052】本願発明の柱杭接合部の構造性能を明らか
にする目的で、図10(a),(b) に示す載荷方向の異なる
2体の補強柱杭接合部の供試体A,Bを用いて、図11
に示す載荷方法により一方向漸増繰り返し載荷試験を行
った。
にする目的で、図10(a),(b) に示す載荷方向の異なる
2体の補強柱杭接合部の供試体A,Bを用いて、図11
に示す載荷方法により一方向漸増繰り返し載荷試験を行
った。
【0053】図11において、符号11は供試体、12
は供試体を固定するためのアンカーボルト、13は10
0tfの油圧シリンダー、14はピン、15は反力をと
るための耐力壁である。加力治具の重量は約500kg
で、載荷時にこの重量は考慮している。
は供試体を固定するためのアンカーボルト、13は10
0tfの油圧シリンダー、14はピン、15は反力をと
るための耐力壁である。加力治具の重量は約500kg
で、載荷時にこの重量は考慮している。
【0054】図10(a) の供試体Aについては、強軸方
向に載荷し、図10(b) の供試体Bについては、弱軸方
向に載荷した。
向に載荷し、図10(b) の供試体Bについては、弱軸方
向に載荷した。
【0055】図12(a) 〜(d) は、実大の約1/3の寸
法となる供試体11(A,B)の詳細を示したもので、
固定用フーチング部16上に水平断面が1300×40
0(mm)、高さ900mmの壁状の複合杭1を立ち上げ、
複合杭1の天端からY=800mmの区間について、外周
全面を外周補強鋼板4として内面に縞状の突起を有する
厚さt=4.5mmの縞鋼板で被覆した。
法となる供試体11(A,B)の詳細を示したもので、
固定用フーチング部16上に水平断面が1300×40
0(mm)、高さ900mmの壁状の複合杭1を立ち上げ、
複合杭1の天端からY=800mmの区間について、外周
全面を外周補強鋼板4として内面に縞状の突起を有する
厚さt=4.5mmの縞鋼板で被覆した。
【0056】また、フーチング部16から複合杭1の上
部にかけて所定間隔で主筋17を配筋し、さらに主筋1
7の回りに帯筋18を配筋した。
部にかけて所定間隔で主筋17を配筋し、さらに主筋1
7の回りに帯筋18を配筋した。
【0057】このような構成の複合杭1に対し、水平断
面が300×200(mm)の柱鉄骨2の下端を埋め込ん
だ。埋込み深さLは600mmとした。
面が300×200(mm)の柱鉄骨2の下端を埋め込ん
だ。埋込み深さLは600mmとした。
【0058】また、接合部コンクリート3の打設に先立
ち、弱軸方向について、厚さt=12mm、幅100mm、
長さ600mmの鋼板からなるスチフナー材5を4箇所配
置し、スチフナー材5により柱鉄骨2と外周補強鋼板4
を連結した。
ち、弱軸方向について、厚さt=12mm、幅100mm、
長さ600mmの鋼板からなるスチフナー材5を4箇所配
置し、スチフナー材5により柱鉄骨2と外周補強鋼板4
を連結した。
【0059】使用材料(鋼材)の機械的性質は下の表1
に示す通りである。
に示す通りである。
【0060】
【表1】
【0061】コンクリート3は設計強度を300kgf/cm
2 、粗骨材を10mm以下とし、圧縮試験による供試体A
のコンクリート強度は303kgf/cm2 、供試体Bのコン
クリート強度は296kgf/cm2 だった。
2 、粗骨材を10mm以下とし、圧縮試験による供試体A
のコンクリート強度は303kgf/cm2 、供試体Bのコン
クリート強度は296kgf/cm2 だった。
【0062】複合杭1の天端から高さ1080mmの位置
に、水平力Qを載荷したときの供試体Aの最大耐力は8
9.75tf、供試体Bの最大耐力は35.00tfだ
った。
に、水平力Qを載荷したときの供試体Aの最大耐力は8
9.75tf、供試体Bの最大耐力は35.00tfだ
った。
【0063】一方、水平力Qを載荷したときの、補強柱
杭接合部の供試体である供試体A,Bに対応する無補強
柱杭接合部の場合のパンチングシヤー破壊耐力計算値
は、供試体Aに対応するものが13.38tf、供試体
Bに対応するものが5.21tfとなった。
杭接合部の供試体である供試体A,Bに対応する無補強
柱杭接合部の場合のパンチングシヤー破壊耐力計算値
は、供試体Aに対応するものが13.38tf、供試体
Bに対応するものが5.21tfとなった。
【0064】なお、この計算値は図13(供試体Aに対
応する無補強柱杭接合部)および図14(供試体Bに対
応する無補強柱杭接合部)に示す仮想コンクリートひび
割れ線pa によって算出した。図13および図14にお
いて、 nfl は下部支圧力、nfu は上部支圧力、Xn
は中立軸を示し、パンチングシヤー破壊耐力は図の点に
よるハッチングを施した部分の面積Ap ×Fc 1/2 (F
c :コンクリート強度)で求まる。
応する無補強柱杭接合部)および図14(供試体Bに対
応する無補強柱杭接合部)に示す仮想コンクリートひび
割れ線pa によって算出した。図13および図14にお
いて、 nfl は下部支圧力、nfu は上部支圧力、Xn
は中立軸を示し、パンチングシヤー破壊耐力は図の点に
よるハッチングを施した部分の面積Ap ×Fc 1/2 (F
c :コンクリート強度)で求まる。
【0065】以下に、供試体A,Bより得られた知見を
記す。
記す。
【0066】(1) 図15は供試体A、図16は供試体B
のそれぞれ柱頭水平力Q−柱頭水平変形量δ関係を示し
たものである。
のそれぞれ柱頭水平力Q−柱頭水平変形量δ関係を示し
たものである。
【0067】これらより、供試体A、供試体Bとも柱頭
水平力−変形関係で載荷繰り返しごとに起こる変形が次
第に大きくなり、一定値に収斂しなくなる現象はパンチ
ングシヤー破壊耐力計算値以上で生じることが分かる。
水平力−変形関係で載荷繰り返しごとに起こる変形が次
第に大きくなり、一定値に収斂しなくなる現象はパンチ
ングシヤー破壊耐力計算値以上で生じることが分かる。
【0068】(2) 図示を省略するが、柱頭水平力作用時
の供試体A、供試体Bの外周補強鋼板(本実用例では縞
鋼板を使用)に貼付したひずみゲージより、材周方向ひ
ずみ、すなわち外周補強鋼板に作用するフープテンショ
ンによるひずみ分布を求めると、両供試体A,Bとも外
周補強鋼板がコンクリートを拘束していることが示され
た。
の供試体A、供試体Bの外周補強鋼板(本実用例では縞
鋼板を使用)に貼付したひずみゲージより、材周方向ひ
ずみ、すなわち外周補強鋼板に作用するフープテンショ
ンによるひずみ分布を求めると、両供試体A,Bとも外
周補強鋼板がコンクリートを拘束していることが示され
た。
【0069】(3) 図17は、供試体Bのスチフナー材に
貼付した3軸ひずみゲージから得られたせん断ひずみ
(γXY)分布を示したものである。図17の左側は図
18(a)の位置a、右側は位置bに貼付した3軸ひずみ
ゲージ19によって求められている。
貼付した3軸ひずみゲージから得られたせん断ひずみ
(γXY)分布を示したものである。図17の左側は図
18(a)の位置a、右側は位置bに貼付した3軸ひずみ
ゲージ19によって求められている。
【0070】このスチフナー材5のせん断歪み(γX
Y)よりのせん断力は、コンクリート3と外周補強鋼板
4間の付着力を介して、鉄骨柱2へ伝達される(図18
参照)。この付着力によって接合部内に生じている曲げ
モーメントの一部を複合杭1に伝達している。
Y)よりのせん断力は、コンクリート3と外周補強鋼板
4間の付着力を介して、鉄骨柱2へ伝達される(図18
参照)。この付着力によって接合部内に生じている曲げ
モーメントの一部を複合杭1に伝達している。
【0071】(4) 図19は、供試体Bのスチフナー材5
に貼付した3軸ひずみより得られた加力方向(X方向)
のひずみ分布を示したものである。
に貼付した3軸ひずみより得られた加力方向(X方向)
のひずみ分布を示したものである。
【0072】図19より、鉄骨柱1からコンクリート3
に作用する支圧力pは、鉄骨柱2からコンクリート3に
直接作用する以外に、スチフナー材5と外周補強鋼板4
を介してコンクリート3へと作用している(図20参
照)ことが分かる。
に作用する支圧力pは、鉄骨柱2からコンクリート3に
直接作用する以外に、スチフナー材5と外周補強鋼板4
を介してコンクリート3へと作用している(図20参
照)ことが分かる。
【0073】以上より、本願発明における補強を柱杭接
合部に施すことによって、接合部耐力は無補強柱杭接合
部に対して上昇することが分かる。
合部に施すことによって、接合部耐力は無補強柱杭接合
部に対して上昇することが分かる。
【0074】
【発明の効果】 本願発明の鉄骨柱杭接合部では、鉄骨柱からの支圧
力が、直接接合部コンクリート伝達される他、加力背面
側のスチフナー材と外周補強鋼板を介して接合部コンク
リートに伝達されるため、はしあき距離が短い部分にお
けるパンチングシヤー破壊耐力が大きい。
力が、直接接合部コンクリート伝達される他、加力背面
側のスチフナー材と外周補強鋼板を介して接合部コンク
リートに伝達されるため、はしあき距離が短い部分にお
けるパンチングシヤー破壊耐力が大きい。
【0075】 外周補強鋼板の内面にずれ止めを設け
ることで、接合部内において外周補強鋼板と接合部コン
クリート間に付着力が生じ、この付着力が鉄骨柱から複
合杭に伝達する曲げモーメントの一部を負担する。
ることで、接合部内において外周補強鋼板と接合部コン
クリート間に付着力が生じ、この付着力が鉄骨柱から複
合杭に伝達する曲げモーメントの一部を負担する。
【0076】 外周補強鋼板による接合部コンクリー
トの拘束により、接合部コンクリート部分の耐力が増
す。
トの拘束により、接合部コンクリート部分の耐力が増
す。
【0077】 以上により、中高層線路上空利用建築
物を対象とした力学性能に優れた鉄骨柱と杭の接合部が
得られる。
物を対象とした力学性能に優れた鉄骨柱と杭の接合部が
得られる。
【図1】 本願発明の一実施例を示したもので、(a) は
平面図、(b) は正面図、(c) は側面図である。
平面図、(b) は正面図、(c) は側面図である。
【図2】 本願発明の他の実施例を示したもので、(a)
は平面図、(b) は正面図、(c) は側面図である。
は平面図、(b) は正面図、(c) は側面図である。
【図3】 本願発明のさらに他の実施例を示したもの
で、(a) は平面図、(b) は正面図、(c) は側面図であ
る。
で、(a) は平面図、(b) は正面図、(c) は側面図であ
る。
【図4】 本願発明のさらに他の実施例を示したもの
で、(a) は平面図、(b) は正面図、(c) は側面図であ
る。
で、(a) は平面図、(b) は正面図、(c) は側面図であ
る。
【図5】 本願発明のさらに他の実施例を示したもの
で、(a) は平面図、(b) は正面図、(c) は側面図であ
る。
で、(a) は平面図、(b) は正面図、(c) は側面図であ
る。
【図6】 本願発明のさらに他の実施例を示したもの
で、(a) は平面図、(b) は正面図、(c) は側面図であ
る。
で、(a) は平面図、(b) は正面図、(c) は側面図であ
る。
【図7】 比較例としての無補強柱杭接合部におけるパ
ンチングシヤー破壊の説明図であり、(a) は平面図、
(b) は正面図、(c) は側面図である。
ンチングシヤー破壊の説明図であり、(a) は平面図、
(b) は正面図、(c) は側面図である。
【図8】 本願発明における支圧力に関する作用の説明
図であり、(a) は平面図、(b) は側面図である。
図であり、(a) は平面図、(b) は側面図である。
【図9】 本願発明における付着力に関する作用の説明
図であり、(a) は平面図、(b) は側面図である。
図であり、(a) は平面図、(b) は側面図である。
【図10】 (a),(b) は、それぞれ本願発明の柱杭接合
部に関する載荷方向の異なる2体の補強柱杭接合部の供
試体の概要図である。
部に関する載荷方向の異なる2体の補強柱杭接合部の供
試体の概要図である。
【図11】 載荷装置の概要を示す側面図である。
【図12】 供試体の詳細を示したもので、(a) は側面
図(右半分は断面図)、(b) は正面図(右半分は断面
図)、(c) は(b) のC−C線断面図、(d) は(b) のD−
D線断面図である。
図(右半分は断面図)、(b) は正面図(右半分は断面
図)、(c) は(b) のC−C線断面図、(d) は(b) のD−
D線断面図である。
【図13】 パンチングシヤー破壊耐力の数値計算のた
めの供試体Aに対応する無補強柱杭接合部の仮想コンク
リートひび割れ線を示したもので、(a) は平面図、(b)
は正面図、(c) は側面図である。
めの供試体Aに対応する無補強柱杭接合部の仮想コンク
リートひび割れ線を示したもので、(a) は平面図、(b)
は正面図、(c) は側面図である。
【図14】 パンチングシヤー破壊耐力の数値計算のた
めの供試体Bに対応する無補強柱杭接合部の仮想コンク
リートひび割れ線を示したもので、(a) は平面図、(b)
は正面図、(c) は側面図である。
めの供試体Bに対応する無補強柱杭接合部の仮想コンク
リートひび割れ線を示したもので、(a) は平面図、(b)
は正面図、(c) は側面図である。
【図15】 供試体Aの柱頭水平力Q−柱頭水平変形量
δ関係を示すグラフである。
δ関係を示すグラフである。
【図16】 供試体Bの柱頭水平力Q−柱頭水平変形量
δ関係を示すグラフである。
δ関係を示すグラフである。
【図17】 供試体Bのスチフナー材に貼付した3軸ひ
ずみゲージから得られたせん断ひずみ(γXY)分布を
示した図である。
ずみゲージから得られたせん断ひずみ(γXY)分布を
示した図である。
【図18】 スチフナー材と付着力の関係を示した図で
あり、(a) は平面図、(b) は側面図である。
あり、(a) は平面図、(b) は側面図である。
【図19】 供試体Bのスチフナー材に貼付した3軸ひ
ずみより得られた加力方向(X方向)のひずみ分布を示
した図である。
ずみより得られた加力方向(X方向)のひずみ分布を示
した図である。
【図20】 スチフナー材と支圧力の関係を示す側面図
である。
である。
【図21】 従来例としての低層線路上空利用建築物用
の1柱1杭基礎構造を示したもので、(a) が建築物の全
体図、(b) は柱杭接合部の水平断面図、(c)は柱杭接合
部の鉛直断面図である。
の1柱1杭基礎構造を示したもので、(a) が建築物の全
体図、(b) は柱杭接合部の水平断面図、(c)は柱杭接合
部の鉛直断面図である。
【図22】 従来例としての中高層線路上空利用建築物
用の1柱1杭基礎構造を示したもので、(a) が建築物の
全体図、(b) は柱杭接合部の水平断面図、(c) は柱杭接
合部の鉛直断面図である。
用の1柱1杭基礎構造を示したもので、(a) が建築物の
全体図、(b) は柱杭接合部の水平断面図、(c) は柱杭接
合部の鉛直断面図である。
【図23】 従来例としての根巻き形式柱脚の鉛直断面
図である。
図である。
【図24】 (a),(b) は、それぞれ従来の根巻き形式柱
脚と鋼管被覆根巻き形式柱脚における破壊の様子を示す
斜視図、(c) は被覆鋼管の断面形状を示す説明図であ
る。
脚と鋼管被覆根巻き形式柱脚における破壊の様子を示す
斜視図、(c) は被覆鋼管の断面形状を示す説明図であ
る。
【図25】 従来例としての二重管方式による鋼管コン
クリート柱の埋込み形式柱脚を示す鉛直断面図である。
クリート柱の埋込み形式柱脚を示す鉛直断面図である。
1…複合杭、2…鉄骨柱、3…接合部コンクリート、4
…外周補強鋼板、5…スチフナー材、11…供試体、1
2…アンカーボルト、13…油圧シリンダー、14…ピ
ン、15…耐力壁、16…固定用フーチング部、17…
主筋、18…帯筋、19…ひずみゲージ
…外周補強鋼板、5…スチフナー材、11…供試体、1
2…アンカーボルト、13…油圧シリンダー、14…ピ
ン、15…耐力壁、16…固定用フーチング部、17…
主筋、18…帯筋、19…ひずみゲージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石橋 輝樹 東京都国分寺市光町2丁目8番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 蓮田 常雄 東京都国分寺市光町2丁目8番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 宍戸 唯一 大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金 属工業株式会社内 (72)発明者 高田 啓一 大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金 属工業株式会社内 (72)発明者 原田 昭穂 東京都千代田区大手町2丁目6番3号 新 日本製鐵株式会社内 (72)発明者 吉田 映 東京都千代田区丸の内1丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内
Claims (2)
- 【請求項1】 鉄骨柱の下部を杭頭部のコンクリート内
に埋め込んでなる鉄骨柱と杭の接合部において、前記杭
の外周全面または外周の一部を外周補強鋼板で被覆し、
前記鉄骨柱と前記外周補強鋼板間をスチフナー材でつな
いだことを特徴とする鉄骨柱と杭の接合部。 - 【請求項2】 前記外周補強鋼板の内面にはコンクリー
トとのずれ止めを設けてある請求項1記載の鉄骨柱と杭
の接合部。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16667894A JP2809590B2 (ja) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | 鉄骨柱と杭の接合部 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16667894A JP2809590B2 (ja) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | 鉄骨柱と杭の接合部 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0827806A true JPH0827806A (ja) | 1996-01-30 |
JP2809590B2 JP2809590B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=15835701
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16667894A Expired - Fee Related JP2809590B2 (ja) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | 鉄骨柱と杭の接合部 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2809590B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11172691A (ja) * | 1997-12-15 | 1999-06-29 | Nkk Corp | 柱と杭の接合方法及びその接合構造 |
JP2005023572A (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-27 | Ohbayashi Corp | 鉄骨部材と鋼管コンクリートの接合構造 |
JP2011012415A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Ohbayashi Corp | 鉄骨と場所打ち丸杭との接合構造、鉄骨と場所打ち丸杭との接合方法 |
JP2011012416A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Ohbayashi Corp | 鉄骨と壁杭との接合構造、鉄骨と壁杭との接合方法 |
-
1994
- 1994-07-19 JP JP16667894A patent/JP2809590B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11172691A (ja) * | 1997-12-15 | 1999-06-29 | Nkk Corp | 柱と杭の接合方法及びその接合構造 |
JP2005023572A (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-27 | Ohbayashi Corp | 鉄骨部材と鋼管コンクリートの接合構造 |
JP4561051B2 (ja) * | 2003-06-30 | 2010-10-13 | 株式会社大林組 | 鉄骨部材と鋼管コンクリートの接合構造 |
JP2011012415A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Ohbayashi Corp | 鉄骨と場所打ち丸杭との接合構造、鉄骨と場所打ち丸杭との接合方法 |
JP2011012416A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Ohbayashi Corp | 鉄骨と壁杭との接合構造、鉄骨と壁杭との接合方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2809590B2 (ja) | 1998-10-08 |
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