JPS6223715A - 仮性プレストレストsc杭の製造方法 - Google Patents

仮性プレストレストsc杭の製造方法

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JPS6223715A
JPS6223715A JP16475985A JP16475985A JPS6223715A JP S6223715 A JPS6223715 A JP S6223715A JP 16475985 A JP16475985 A JP 16475985A JP 16475985 A JP16475985 A JP 16475985A JP S6223715 A JPS6223715 A JP S6223715A
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JP
Japan
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steel pipe
concrete
pile
stress
piles
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Pending
Application number
JP16475985A
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English (en)
Inventor
松元 幸男
芥ケ野 長一
合志 兼裕
田代 秀文
有西 紀文
徳永 勝巳
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MINAMINIHON KOATSU CONCRETE KK
Original Assignee
MINAMINIHON KOATSU CONCRETE KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、現行慣用の外殻鋼管付きコンクリート杭(以
下SC杭という)の改良に関し9本発明の特殊手段によ
りて、地中に設置され上部構造物の常時の軸力を受ける
SC杭の鋼管及びコンクリートの応力状態を望ましい状
態にし、地震時の耐震能力を顕著に向上させることを目
的とする。
基礎杭として最も重要なことは、地中に設置され構造物
の荷重を受ける杭の耐震保有能力が果してどれだけある
かが鰻重要事であって、地上における杭の曲げ試験及び
圧縮試験は単なる参考資料に過ぎない。コンクリートに
膨張材を混和したSC杭、又は鋼管内面に多数の突条を
設けたSC杭ではコンクリートと鋼管とが一体に挙動し
、鉄筋比の大ぎい鉄筋コンクリートと同一な性質となる
コンクリートの乾燥収縮及びクリープの作用によって、
鉄筋比の大きい鉄筋コンクリートでは特に鉄筋の圧縮応
力が異状に大きくなり、逆にコンクリートの圧縮応力が
異状に小さくなる現象が生ずることは既に明らかにされ
ている。鋼管とコンクリートとの断面積比すなわち鋼管
比の大きいSC杭にも9以上の現象が生ずることを否定
することはできない。圧縮強度800¥iの高強度コン
クリートの乾燥収縮歪みは0.0002ないしo、 o
 o 。
25、コンクリートのクリープ係数は1,5ないし2.
0とされているが、コンクリートの品質のバラツキ及び
設置方法、設置場所の湿度などの変化を考慮し、安全上
乾燥収縮歪みを0.00025.クリープ係数を2.0
と設定すると、外径50crn・鋼管の板厚4.5fl
のSC杭に、材齢70日ないし80日の時点で60トン
の荷重が作用した際の圧縮応力を試算すると、鋼管の腐
食を2閣とした残留鋼管の圧縮応力度は約765V、コ
ンクリートの圧縮応力度は約30¥iと算定され、鋼管
の圧縮応力度は5TK41を用いた慣用の鋼管の降伏点
応力度2400Yiの約32%、コンクリートの圧縮応
力・度はコンクリートの地震時許容曲げ圧縮応力度40
0驚の約7.596となり、鋼管の圧縮応力度が著しく
先行する。従って地震時に際し、鋼管がさきに降伏点応
力度に達し、高強度コンクリートの抵抗力を充分活用で
きないこととなる。大部分の鋼管の降伏点応力度が、公
称の降伏点応力度を大きく超えていることが実状であっ
ても、バラツキが生じ小数の鋼管の降伏点応力度が公称
の降伏点応力度の近傍にあることも実状であり、単体の
鋼管を用いるSC杭では特に公称の降伏点応力度を基準
としなければならない。
本発明は、構造物の荷重を受ける地中のSC杭が、コン
クリートの乾燥収縮及びクリープによつい て鋼管とコンクリートとの軸力負担に著し7不均衡が生
ずることに着目し、常時の軸力を受ける鋼管とコンクリ
ートとの圧縮応力を望ましい状態となるように制御する
ものである。この応力制御の手段として本発明では、S
C杭の製造時鋼管を緊張した状態にし、鋼管内に供給し
たコンクリートに遠心力成形をほどこし、所要の養生を
行ない。
コンクリートの硬化後鋼管の緊張を解いてコンクリート
に仮性のプレストレスを導入する方法を用いる。以下図
面に従って本発明の仮性プレストレス導入時杭(以下T
PSC杭と略称する。)を説明する。鋼管1の両端には
連結金具2が一体に溶接され、連結金具2に所要数のネ
ジ孔3を設ける。
この鋼管1を本体型枠4内に収容し2両端の連結金具2
のネジ孔3に所要数のネジ鋼棒5をねじ込み、このネジ
鋼棒5を、固定側端部型枠6及び連結盤7に設けた所要
数の透孔8に差通してナツト9で定着固定する。連結盤
7に一体に突設した緊張棒10を緊張側端部型枠11の
透孔8に差通す。
図面では本体型枠4を反力主体として緊張棒10を引張
るジヤツキ装置は省略しであるが、このジヤツキを作動
して緊張棒10を引張り、鋼管1に所定の緊張力を加え
、そののち大形ナツト12を緊 緊張側端部型枠11上に諦め込んで毀張棒10を定着固
定する。符号13は緊張前の鋼管lを安定させるリング
スペーサである。膨張材を混和したコンクリートは2以
上の組立緊張前に鋼管内に供給しておいてもよく、緊張
工程後に固定側端部型枠6の中央穴を径て供給してもよ
い。コンクリート14の遠心機による締め固め、コンク
リート14の養生は慣用のSC杭と同様に行い、プレス
トレスの導入は慣用のPC杭と同様に行うので説明は省
略する。この製造方法の独特な点は、初期プレストレス
の導入量にあって9本発明ではこれを仮性プレストレス
という。この初期の仮性プレストレスは、その後のコン
クリートの乾燥収縮、プレストレスによるコンクリート
のクリープ、及び構造物の実荷重によるコンクリートの
クリープによって減少し、更に緊張工程時の連結金具2
及び緊張側端部型枠11などの弾性変形による損失。
並びに杭の設置工程時頭部切りそろえの際鋼管の自動定
着による応力の損失によりて初期プレストレスがほぼ消
滅するか、場合によっては多少残存してもよい仮性のプ
レストレスである。杭頭を基礎スラブに剛結するおおか
たの杭では頭部拘束モーメントが特に大きいので、安全
上切りそろえ時の損失を20%内外みこむ必要があり、
また杭頭を少くとも60cm基礎スラブに埋込むことが
望ましい。
次に前記算例の杭種におけるTPSC杭の設計例を示す
。プレストレス導入時のコンクリートのプレストレスを
88.74¥i、鋼管の引張応力を1250Vとする。
この杭種のコンクリートの断面積は986i、鋼管の断
面積は’l0caである。プレストレスの全損失を20
%とすると、このときの鋼管の引張応力の減少量△Sl
は △Sl = 1250X0.2=250贅・・・・・・
(1)コンクリートの乾燥収縮は自由に進行するので。
この収縮に対応する鋼管の引張応力の減少量△S2は ΔS2= 0.00025X21・10’=525暫・
・・・・・(2)ブレストレスレこよるコンクリートの
クリープは。
このTPSC?よプレストレスが漸次減少するの合で、
最初のプレストレス88.74′Mが持続する場合のク
リープの60%と概算する。以上のクリープに対応する
鋼管の引張応力の減少量△S8はn:弾性係数比(5,
25) ψ:クリープ係数(2,0) δCe:初期プレストレス(88,74′¥i)δγe
:鋼管の初期引張応力(1250M)上記n、’ r 
 JCe、δγCの数値を(3゜)式に代入すると、△
saは また算例のTPSC杭の材111670日ないし80日
に、構造物の実荷重60トンが作用すると、実荷重を受
けた当初にコノクリートが分担した軸力は、コンクリー
トのクリープによってその一部が鋼管に移行する。軸力
移行量Ptは Pt = Pc (1−1”) PC:コンクリートの最初の分担軸力、試算によれば4
8709 kqとなる。
f:ψ−X O,5= 1 v:PEs÷(Ec 十PEs ) 以上3゜よりて(1−1”Φ)の値は0.287となる
。従って軸力移行量P+は Pt=43709X0.237=10359kfこの軸
力移行fiP+を仮性プレストレスで吸収するために、
鋼管に必要とする引張応力度△s4はΔ54=los5
9;7 0 = 148暫・・山・(4)以上に算定し
た1式、2式、3式及び4式は。
プレストレスの損失を含むコンクリートの乾燥収縮及び
クリープの全量を仮性プレストレスで吸収するために鋼
管に求められるプレストレス導入時の初期引張応力であ
って、初期引張応力ΔStはΔSt=ΔSl+△S2+
ΔS8+ΔS4= 250+525+320+148=
1249¥i上記△Stの値と設計値1250贅とはほ
とんど等しいとみなされる。すなわちコンクリートの乾
燥収縮とクリープの全量は仮性プレストレスに吸収相殺
される。従ってTPSC杭には構造物の実荷重だけが作
用することとなる。実荷重60トンは鋼管の換算断面積
とコンクリートの断面積との比に配分され、鋼管とコン
クリートとの分担軸力はそれぞれ16291 kf及び
43709紛となるが、コンクリートでは軸力移行量P
tを差引くと正味分担軸力は88850 kgとなる。
このときの鋼管及びコンクリートの圧縮応力度はそれぞ
れ232.7驚及び88.894となる。次に腐食を最
大2順とすると残留鋼管の終局圧縮応力度は264.8
 M。
コンクリートの終局圧縮応力度は40驚となる。
この終局圧縮応力度は、5TK41の鋼管ではその降伏
点応力度2400″Jiの11%、コンクリートではそ
の短期許容量曲げ圧縮応力度400%の1096と算定
され、多少のバラツキが生じても両者のつり合いは崩れ
ず、地震時に際しTPSC杭の鋼管及びコンクリートは
互に協力してその全力を発揮することが期待される。
第2図は上杭と接続する側の鋼管端部の一部断面図で、
連結金具2は厚板リングでその内面外側に端面板15を
取付け、鋼管1に沿う側に押込リング16を連結し、連
結金具2には上杭と溶接する開先17を設ける。押込リ
ング16は鋼管1と連結金具2とを溶接するときの裏当
金となる。第3図は、内面にスパイラル状の突条18を
突設した鋼管1の上端部の一部断面図で、鋼管1の内面
に長めの角鋼棒からなる所要数の連結金具2を溶接連結
し、その外側に端面板15をかぶせ、この端面板15と
鋼管1とを連結する。この場合、緊張工程時の連結金具
2の弾性変形はほとんど無視できる。またTPSC杭に
地震時の曲げモーメントが作用した際、杭の引張側のコ
ンクリートに多数のひびわれが発生するが、このひびわ
れは鋼管内面の多数の突条18の作用によってひびわれ
幅が広がらず、健全な大部分のコンクリートの引張抵抗
力が有効に働き、TPSC−杭の抵抗曲げj −メント
が顕著に増大することが期待される。更に杭の頭部切り
そろえの工程時、コンクリートに対する突条18の食い
込み作用によって鋼管1とコンクリート14との滑り現
象が抑止され、TPSC杭のプレストレスの損失が減少
する。このスパイラル状突条18は、格子状突状又は杭
軸と直角方向の輪状突条に変えてよい。
以上に本発明のTPSC杭の製造方法を例示して説明し
たが、この発明の方法は、外殻となる鋼管に緊張力を加
え、鋼管内部のコンクリートに鋼管の引張応力に基ずく
計画された仮性プレストレスを導入し、コンクリートに
生ずる乾燥収縮及びクリープをこの仮性プレストレスで
吸収するもので、特殊材料を用いることなく地震時にお
けるTPSC杭の曲げ抵抗力及び軸圧抵抗力を顕著に高
め得る有用且つ進歩的発明である。なお、終局強度設計
の立場からTPSC杭の水平保有耐力を考えると、TP
SC杭の曲げ破壊は圧縮側鋼管の降伏に誘発されてコン
クリートに圧縮破壊が生ずる関係上、仮性プレス・ドレ
スを算例の値より大きくし、実荷重が作用したとき、コ
ンクリートの分担軸力を算例より大きくシ、鋼管の分担
軸力を算例より小さくシ、鋼管の圧縮応力をゼロに近く
すると、圧縮側鋼管の降伏がコンクリートの圧縮応力の
増大度より大幅におくれることとなり、それだけTPS
C杭の水平保有耐力が増大することとなる。これは高強
度コンクリートの圧縮に強い特長を活かす終局強度設計
でありて、杭の保有耐力の実際に即した考え方である。
以下に本発明の方法によつて得られるTPSC杭と従来
のSC杭との耐震能力の差違について述べる。5TK4
1の鋼管を用いた従来のSC杭では、算例の杭種の場合
、鋼管の降伏点応力度2400kMから常時の軸力を受
けたときの終局圧縮応力度765驚を差引いた1 68
5VMが、地震時の緊急時に働き得る有効増加圧縮応力
の限界値である。一方、設計例に示した同一鋼管を用い
たTPSC杭では、常時の軸力を受ける終局圧縮応力度
は265¥iであって、降伏点応力度から終局圧縮応力
度を差引いた2135υが地震時に働き得る有効増加圧
縮応力の限界値となる。更に上記した終局強度設計に基
ずく設計では、常時の軸力を受ける鋼管の応力度をゼロ
にし得るので、地震時に働き得る有効増加圧縮応力の限
界値は2400Vとなり、この限界値は従来のSC杭の
有効増加圧縮応力の限界値の約1.47倍に相当し、ま
た設計例に示したTPSC杭の有効増加圧縮応力の限界
値は、従来のSC杭の同限界値の1.3倍に相当し。
以上の分析は1本製造方法によって得られるTPSC杭
の耐震能力が、従来のSC杭の耐震能力に比較して格別
(こ高いことを示すものにほかならない。また、鋼管の
板厚を算例より厚い杭種に替えても、設計上その杭種に
ふされしい軸力を作用させるので、SC杭とTPSC杭
との有効増加圧縮応力の限界値の差は左程かわらない。
更に鋼管を5TK50 (降伏点応力度・3200贅)
に替えた場合でも、SC杭とTPSC杭との有効増加圧
縮応力の限界値の差は変ることがなく、TPSC杭の耐
震能力の優位性は例外なく維持される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、型枠内に収容した鋼管を緊張し、この鋼管内
にコンクリートを遠心力で成形したときの装置及び外殻
鋼管付きコンクリート杭の縦断面略図、第2図は鋼管端
部装置の一部断面図、第3図は他の鋼管端部装置の一部
断面図である。 図面中、符号1・・・外殻となる鋼管、2・・・連結金
具、3・・・ネジ孔、4・・・本体型枠、5・・・ネジ
鋼棒。 6・・・固定側端部型枠、7・・・連結盤、9・・・す
、ト。 10−°°緊張棒、11・・・緊張側端部型枠、12・
・・大形ナツト、14・・・高強度コンクリート、18
・・・スパイラル状突条。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 連結金具を両端に一体に取付けた鋼管を本体型枠に収容
    し、一端の連結金具を固定側端部型枠に固定し、他端の
    連結金具を連結盤に固定し、本体型枠を反力体として連
    結盤に取付けた緊張棒を引張って鋼管に所要の緊張力を
    加え、この緊張棒を緊張側端部型枠に定着させ、鋼管内
    部に供給したコンクリートを遠心力で成形し、コンクリ
    ートの養生硬化後、鋼管の引張応力に基ずく所要の仮性
    プレストレスをコンクリートに導入し、コンクリートの
    乾燥収縮及びクリープをこの仮性プレストレスの減少に
    よって吸収することを特徴とする仮性プレストレストS
    C杭の製造方法。
JP16475985A 1985-07-24 1985-07-24 仮性プレストレストsc杭の製造方法 Pending JPS6223715A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007285019A (ja) * 2006-04-18 2007-11-01 Sumitomo Metal Ind Ltd 基礎杭構造およびsc杭
JP2015052269A (ja) * 2008-09-29 2015-03-19 Jfeスチール株式会社 鋼管コンクリート複合杭

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