JPS6263741A - アンボンド型角形鋼管充填構造 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ このをロロは一廿一昂“等１こ用いられる卸管布土貞構
造、特に角形４！Ｉ４管を用いる角形鋼管充填構造に関
するものである。

［従来の技術］ 鋼管の内部にコンクリートを充填することにより、柱や
杭を形成する鋼管充填構造においては、鋼管の断面形状
は円形あるいは角形とされることが一般的である。特に
山形鋼管を用いろ（ｒ１形鋼管充填構造は、建築物の柱
として使用する場合に、デザイン上の制約が少ないこと
から用いられることが多い。

従来の（１４形鋼管充填構造は、たとえば第・１図に示
すように、型枠を兼ねたｒＱ形（一般には四ｆ６形）の
鋼管ａを鉛直にｑて、その内部にコンクリ−１−ｂを充
填しただけのらのであり、鋼管ａとコンクリートｂとは
付着状態にあって、力学的には一体に挙動するようにさ
れている。

［発明が解決しよ゛うとする問題点］ ところで、従来の鋼管充填構造では、鋼管が円形であっ
てらＩ’ＴＩ形であってら、上記のように鋼管とコンク
リートか付着状態にあることから、コンクリートに対し
て軸方向の圧縮力が作用してコンクリートに軸歪が生じ
た場合には、鋼管らコンクリートと一体的に歪み、この
歪が大きくなると、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。

このため、本来、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上界を充分期
待できるにも拘わらず、鋼管自体が増大した軸方向応力
によりほとんど降伏に達してしまい、コンファインド効
果を十分発揮できないことになり、したがって、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。

また、特に、第４図に示したような角形鋼管を用いた角
形鋼管充填構造では、圧縮力によってコンクリートｂに
径方向の横歪が生じた時（すなわち、コンクリートｂが
外側に膨らむように変形した時）には、角形鋼管ａがコ
ンファインド効果を発揮する以前に、鋼管ａの各面に曲
げ応力が生じ、第４図に破線で示すように、鋼管ａが外
側に膨らむように変形しやすい。円形鋼管ではこのよう
な曲げ応力は生じることかなく直ちに二１ンファインド
効果を発揮できるので、角形鋼管では円形鋼管の場合に
比してコンファインド効果が弱いという欠点があった。

本発明は、角形鋼管によるコンファインド効果を十分に
生か４−ことができ、圧縮耐力を馨しく向上させて、従
来の乙のより断面積を小さくすることのできる角形！４
管充填構造を提（Ｊ（才ることを１」的とする。

［問題点を解決するだめの手段１ この発明は、上記の問題点を解決するため、平断面輪郭
が４１口形の鋼管の内側に、その鋼管の内周面に沿って
第１の構造用充填材を充填することによりその鋼管の軸
方向に延びる円り一状空間を形成し、その円柱状空間に
第２の構造用充填Ｉオを充填するとともに、前記第１の
構造用充填材と前記第２の構造用充填材の境界面に、そ
れらの付着をなくずアンボンド処理層を設け、ｉτＩ記
第１の構造用充填材は、その圧縮強度および剛性がｉｔ
上記２の構造用充填材の圧縮強度および剛性と同等また
はそれ以上とされていることを特徴としている。

［作用］ 上記構成の角形鋼管充填構造においては、第２の構造用
充填材と、第１の構造用充填材および鋼管とはアンボン
ド状態であることから、第２の構造用充填材に軸方向の
圧縮力が作用した場合にも鋼管には圧縮力が作用せず、
鋼管が降伏したり、局部座屈を生じることが防止できる
。また、鋼管の内部に、第１の構造用充填材を充填する
ようにしたので、胴管各面が曲げ応力によって外側に膨
らむように変形することが防止できる。この結果、角形
鋼管によるコンファインド効果を十分に発揮する二とが
でき、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。

「実施例コ 以下、この発明の実施例について図面を参照しながら説
明ケる。

第１図はこの発明の一実施例を示す平断面図であり、図
中符号ｌは断面が四角形の鋼管である。

この鋼管ｌの内部には、鋼管ｌの内周面に沿って充填材
（第１の構造用充填材）２が充填されており、この充填
材２によって、この鋼管１の内面に内接するとと乙に、
鋼管ｌの軸方向（ずなわら紙面に直交する方向）に延び
る円柱状空間３が形成されている。そして、この円柱状
空間３にはコンクリート（第２の構造用充填材）４が打
設されている３゜」二足充填材２の材料としては、コン
クリート４より圧縮強度の大きい、たとえばファイバー
コンクリート、強化プラスチック等を用いる。上た、こ
の充填材２を鋼管ｌ内に充填するに際（７ては、遠心力
をトリ用するか、あるいは円筒状の内型枠を用いれば良
い。内型枠を用いる場合には、その内型枠を充填材２が
硬化した後に取り外してら良いし、あるいは捨型枠とし
てそのまま残し、充填材２の一部として利用してム良い
。

−ｈ記充填材２とコンクリート４の境界面には、これら
の付着を防止′４゛るアンボンド処理層５が形成されて
おり、このアンボンド処理層５によって、充填材２とコ
ンクリート４とは４ト付青状態（アンボンド状態）とさ
れている。このアンボンド処理層５は、たとえば、パラ
フィンやアスファルト等を、コンクリート４を打設する
萌に充填材２の内面（捨型枠を用いる場合にはその捨型
枠の内面）に塗布することにより形成すれば良い。

なお、コンクリート４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４の耐力増強を図るこ
とは任意である。

この鋼管充填構造においては、鋼管■内のコンクリート
４に軸方向の圧縮力が作用してコンクリート４が圧縮さ
れ、軸歪が生じた場合であっても、コンクリート４と、
鋼管ｌおよび充填材２はアンボンド状態にあり、鋼管ｌ
は軸方向においてコンクリート４に全く拘束されないか
ら、鋼管１には全く軸歪が生じない。したがって、ミー
ゼスの降伏条件を適用すれば、周方向応力による鋼管Ｉ
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
、断面積を小さくすることができる。

また、この構造では、コンクリート４が圧縮力により径
方向の横歪が生じた場合（ずなわら外側に膨らむように
変形し２ようとする場合）にも、゛コンクリート４の径
方向応力の大部分は充填材２を介すことにより鋼管２の
周方向応力に変換され、しかし、鋼管！は高強度の充填
材２に％ｌｉ強されてその曲げ剛性が高められているの
で、鋼管１が外側に膨らむような変形を減少させること
ができる。

したがって、（１４形鋼管であ−）でら、円ｌ！：三の
鋼管の場合と同様に直ちにかつ七分にコンファインド効
果を発揮できる。

なお、上記実施例では鋼管は四角形としたが、これに限
らず、たとえば第２図に示セようにへ角形や、その他の
多角形としても良い。また、充填材によって形成する円
柱状空間は必４゛シ、ら鋼管に内接させることはなく、
第３図に示すように、鋼管の中央部に配置するようにし
てら良い。さらに、充填材により円柱状空間を形成する
に際して、捨型枠として円形の鋼管を用いることら考え
られる。

この場合には、この捨型枠とｊ、ての鋼管とコンクリー
トによりアンボンド型鋼管充填構造が形成され、さらに
その外側を角形鋼管が補強することになる。

さらにまた、上記実施例においては、円柱状空間に充填
する第２の構造用充填材としてコンクリートを用いるこ
ととしたが、これはコンクリートに限らず、土、砂、粘
土、金属粉粒体、ガラス扮粒体、プラスチック等を用い
ても良く、また、第１の構造用充填材ら、例示したファ
イバーコンクリート、強化プラスデックに限らず、第２
の構造用充填材に比して相対的に圧縮強度および剛性の
大きい適宜の材料を用いれば良い。また、アンボンド処
理層の材料としてはパラフィン、アスファルト以外に、
グリス、ワセリン、オイル等を利用しても良い。

［発明の効果］ 以」二詳細に説明したように、この発明によれば、鋼管
と第２の構造用充填材とをアンボンド状態としたので、
第２の構造用充填材に加わる軸方向の圧縮力が鋼管には
伝達されず、鋼管には軸方向応性を適用すれば、Ｍ管の
周方向応力によるコンファインド効果を十分に発揮させ
ることができるという効果を奏する。

また、鋼管の内部に第１の構造用充填（オによって円柱
状空間を形成し、この円柱状空間に第２の構造用充填材
を充填するようにし、だから、鋼管が曲げ応力によって
外側に変形することが防止でき、この点においてら鋼管
のコンファインド効果を高めることができるという効果
を奏４゛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、断面積を小ざく・することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示′ｄ−東断面図、第２
図および第３図はそれぞれこの発明の他の溝成例を示ず
平断面図、第４図は従来の角形間管充填構造の（１■成
を示す平断面図である。。 ｌ・・・・・・鋼管、２・・・・・・充填材（第１の構
造用充填材）１．３・・・・・・円柱状空間、４・・・
・・・コンクリート（第２の構造用充填材）、５・・・
・・・アンボンド処理層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 建築物の柱や杭として用いられる角形鋼管充填構造であ
   って、平断面輪郭が多角形の鋼管の内側に、その鋼管の
   内周面に沿って第１の構造用充填材を充填することによ
   りその鋼管の軸方向に延びる円柱状空間を形成し、その
   円柱状空間に第２の構造用充填材を充填するとともに、
   前記第１の構造用充填材と前記第２の構造用充填材の境
   界面に、それらの付着をなくすアンボンド処理層を設け
   、前記第１の構造用充填材は、その圧縮強度および剛性
   が前記第２の構造用充填材の圧縮強度および剛性と同等
   またはそれ以上とされていることを特徴とするアンボン
   ド型角形鋼管充填構造。