JP2001090253A - Ｐｃ部材のパーシャルアンボンド工法およびパーシャルアンボンド方式によるｐｃ部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＰＣ部材中のＰＣ鋼材の終局時塑性変形能力を
向上させる。 【解決手段】 梁あるいは柱等の部材の所定区間のＰＣ
鋼材配置部分に予めシース（鞘管）を配置する際に、地
震荷重作用時の断面力が比較的大きい断面のひずみの大
きい部位のシースの一部に、所定の長さに亘ってアンボ
ンドシース４を配設すると共に、アンボンドシース４を
配置しない部分にボンドシース５を配置した後、各シー
スを埋め込むようにコンクリート７を打設し、コンクリ
ート７が所定の強度を発現後、アンボンドシース４およ
びボンドシース５内に挿通されたＰＣ鋼材を緊張・定着
し、続いてボンドシース５内にグラウトモルタルを充填
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変形性能を改善で
きるプレストレストコンクリート部材（ＰＣ部材）のパ
ーシャルアンボンド工法およびパーシャルアンボンド方
式によるＰＣ部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、引張応力に弱いというコンクリ
ート部材の欠点を改善する方法として、ＰＣ鋼材を使用
してプレテンション方式またはポストテンション方式に
より、コンクリート部材にプレストレスを導入する方法
が知られている。またポストテンション方式によるＰＣ
部材は、ＰＣ鋼材とコンクリートが付着によって一体化
されるボンド方式、付着を有しないアンボンド方式に分
類されている。

【０００３】ボンド方式では、ＰＣ部材両端部に設けら
れた定着具間に予めシースを配置し、コンクリート打設
後、シース内に配設されたＰＣ鋼材を緊張した後に、グ
ラウトモルタルをシース内に注入し、グラウトモルタル
の硬化によって、ＰＣ鋼材とコンクリートを一体化する
ようにする方式である。また、アンボンド方式では、Ｐ
Ｃ鋼材の防錆処置を施し、シース内の端部付近の一部に
グラウトを充填するなどの方法により、ＰＣ鋼材の端部
に付着を持たせ、ＰＣ鋼材の破断時にＰＣ鋼材の飛び出
しを防ぐようにする程度のグラウトの充填する方式であ
る。

【０００４】近年、ＰＣ部材の耐震設計の動向は、意図
した崩壊型に基づいた靭性依存型の設計となっている。
このような靭性に依存した耐震設計法では、ヒンジ発生
の想定される部位には、強度とともに要求される塑性変
形能力（靱性）を確保することが部材設計のポイントと
なる。

【０００５】しかるにボンド方式では、ＰＣ鋼材とコン
クリートとがそれらの全長に渡る付着によって結合一体
化されているために、ＰＣ鋼材は終局荷重載荷時には、
コンクリートとグラウトモルタルによって変形が拘束さ
れているので、ＰＣ鋼材のみでは本来塑性変形性能があ
るにもかかわらずＰＣ鋼材の塑性変形能力が十分に生か
されずに、ＰＣ鋼材は破断し、プレストレスを消失しＰ
Ｃ部材は破壊してしまう。また、アンボンド方式では、
ＰＣ鋼材とコンクリートとがそれらのほぼ全長に渡って
付着を取らない形式であるので、終局荷重載荷時におい
て、ＰＣ鋼材はコンクリートとの付着によって変形を拘
束されることはないが、コンクリートが先に圧縮破壊を
起こし、ＰＣ部材は破壊してしまう。このようにボンド
方式およびアンボント方式は、それぞれ一長一短があ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のグラ
ウト工法を基本として、グラウトされる一部区間のシー
スを改良することにより、複数配置されるＰＣ鋼材中の
任意のＰＣ鋼材の任意の区間をコンクリート製母部材と
付着のないアンボンド状態とし、すなわち前記ボンド方
式およびアンボンド方式のそれぞれ欠点を、これらの方
式を巧みに組み合わせることにより、各方式の欠点を解
消でき、ＰＣ部材の変形性能を改善できる知見に基づき
本発明を完成し、より変形性能を改善したプレストレス
トコンクリート部材（ＰＣ部材）を提供することにあ
り、さらにＰＣ鋼材に対し終局荷重載荷時において、前
記ＰＣ鋼材の塑性変形能力を十分に発揮し、変形性能を
改善したパーシャルアンボンド方式によるＰＣ部材を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の問題点を有利に解
決するために、請求項１の発明においては、梁あるいは
柱等の部材の所定区間のＰＣ鋼材配置部分に予めシース
を配置する際に、地震荷重作用時の断面力が比較的大き
い断面のひずみの大きい部位のシースの一部に、所定の
長さに亘ってアンボンドシースを配設すると共に、前記
アンボンドシースを配置しない部分または前記アンボン
ドシースを配置した部分を含めた部分にボンドシースを
配置した後、前記各シースを埋め込むようにコンクリー
トを打設し、前記コンクリートが所定の強度を発現後、
前記ボンドシースまたはボンドシースとアンボンドシー
スとに渡って挿通された前記ＰＣ鋼材を緊張・定着し、
続いて前記ボンドシース内またはボンドシースとアンボ
ンドシース内にグラウトモルタルを充填することを特徴
とする。

【０００８】また請求項２の発明の場合は、請求項１の
発明において、アンボンドシースは、所定長さのボンド
シースの外側にコンクリートとボンドシースとの間を非
付着状態にするための付着絶縁層がボンドシースの所定
区間の全周に渡って被覆されて形成されていることを特
徴とする。

【０００９】さらにまた請求項３の発明の場合は、請求
項１の発明においては、ボンドシースとその外側に配置
された外側シースとの間隙部に応力絶縁性充填材を充填
することによりアンボンドシースが形成されていること
を特徴とする。

【００１０】なおまた請求項４の場合は、請求項１の発
明においては、アンボンドシースは、その外表面が平滑
なゴムまたはプラスチック等の可撓性軟質材料であるこ
とを特徴とする。

【００１１】また請求項５の発明においては、梁あるい
は柱等の部材の所定区間のＰＣ鋼材配置部分に配置され
るシースが、地震荷重作用時の断面力が比較的大きい断
面のひずみの大きい部位のシースの一部に、所定の長さ
に亘ってアンボンドシースが配設されるとともに、前記
アンボンドシースを配置しない部分または前記アンボン
ドシースを配置した部分を含めた部分にボンドシースが
配置され、前記各シースを埋め込むようにコンクリート
が打設硬化され、前記ボンドシースまたはボンドシース
とアンボンドシースとに渡って挿通された前記ＰＣ鋼材
が緊張・定着され、前記ボンドシース内またはボンドシ
ースとアンボンドシース内にグラウトモルタルが充填さ
れていることを特徴とすることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態について図
面を参照しながら詳細に説明する。図１はコンクリート
製建物１の梁部材２に、ＰＣ鋼材９およびボンドシース
５とアンボンドシース４を配置した例を示している。ボ
ンドシース５の区間をＡ，アンボンドシース４の区間を
Ｂとして示してある。梁部材２側の柱部材６との接合部
付近は、アンボンドシース４としてある。このアンボン
ドシース４の部分Ｂ（接合部付近）は、水平力あるいは
垂直力等の地震荷重作用時に大きな断面力が作用する部
分であり、ヒンジ発生が予想され、塑性変形が生じる部
分であり、また図２（ａ）に示す同じ断面（Ｉ−Ｉ）内
では比較的断面図心に近い部分は（中立軸付近に配置さ
れるＰＣ鋼材）ひずみが小さいので、長手方向全長に渡
りボンドシース５を使用している。

【００１３】図２（ｂ）に示す断面（ＩＩ−ＩＩ）で
は、地震荷重作用時には大きな断面力が作用しないの
で、すべてのシースについてボンドシース５を使用して
いる。このように、アンボンドシース４の使用部分は、
同じ断面内では、断面図心より離れたひずみの大きい部
分とし、部材の長さ方向では、地震荷重作用時に大きな
断面力が作用する部分に使用するようにしている。

【００１４】次に前記図１に示すアンボンドシース４の
使用部分を形成する形態について、図３〜図４を参照し
ながら順に説明する。

【００１５】まず図３（ａ）および（ｂ）は、この発明
において使用されるアンボンドシース４の第１実施形態
を示したものであり、従来の鋼製シース等のボンドシー
ス５の外周面上に、前記シース５と母材コンクリート７
との間の付着を防止（絶縁）し、力の伝達作用がほとん
どない非付着状態（分離状態）にするためのシース状
（筒状）の付着絶縁層１１を形成し、付着絶縁処理を行
ったものである。前記付着絶縁処理するための付着絶縁
層１１の材料として、片面接着または粘着剤層のあるも
の又はないものも使用できるが、例えばアスファルト含
浸テープ、合成樹脂製発泡シート、ゴムスポンジシート
等のテープ状またはシート状軟質材料を使用するとよ
く、これらをボンドシース５に巻き付け又は貼り付けて
シース状（筒状）の付着絶縁層１１を形成して、部分的
にアンボンドシース４とする方法、あるいはアスファル
トまたは合成樹脂あるいは合成ゴム等のペースト状のシ
ーリング材を直接前記ボンドシース５の外周面上に塗布
して、付着絶縁層１１を形成し、部分的にアンボンド化
されたアンボンドシース４とする方法がある。

【００１６】前記ボンドシース５等の外周面上に前記付
着絶縁処理するにあたり、テープ状あるいはペースト状
の軟質材料を使用して絶縁処理する場合、ボンドシース
５の外周面に１層または複数層重合するように形成して
もよく、またボンドシース５の外周面上の凹凸部よりも
高く（厚く）比較的均一の高さに形成するようにすると
よい。このようにボンドシース５の外周面に、力の伝達
作用がほとんどない付着が切れた非付着状態に分離する
ためのシース状（筒状）の付着絶縁層１１を形成するこ
とにより、部分的にアンボンドシース４を構成させるこ
とができる。このように構成されたシース４，５を埋め
込むようにコンクリート７が打設される。

【００１７】前記コンクリート７が所定の強度を発現し
た後、前記鋼製シース等のボンドシース５内に２点鎖線
で示すように挿通された前記ＰＣ鋼材９が緊張されて、
その両端部がねじ式又は楔式定着具８により定着された
後、前記ボンドシース５と前記ＰＣ鋼材９との間にグラ
ウトモルタル１０が充填されて硬化され、母材である鉄
筋コンクリート７とＰＣ鋼材９が前記グラウトモルタル
１０とボンドシース５を介して一体化され、かつアンボ
ンド化されたアンボンドシース４部分においては、鉄筋
コンクリート７とボンドシース５との間が非付着状態に
なり、力の伝達作用がほとんどない、部分的に非付着状
態のＰＣ部材３を形成することができる。この実施形態
の場合には、前記付着絶縁層１１より内側のシース５と
グラウトモルタル１０とＰＣ鋼材９が一体となっている
が、前記アンボンドシース４部分内におけるグラウトモ
ルタル１０の部分の断面積は、母材コンクリート７すな
わちＰＣ部材３本体のコンクリート断面積に比べて非常
に小さいので、地震荷重作用時等の高荷重作用時には、
ＰＣ鋼材９を拘束することはない。またアンボンドシー
ス４部分の内側のボンドシース５部はＰＣ鋼材９と共に
地震荷重作用時等の高荷重作用時に、共同して作用する
ことになるが、ＰＣ鋼材９に比べて強度が小さいので、
ＰＣ鋼材９を拘束することはない。

【００１８】図４ａ，ｂ，ｃは、この発明において使用
されるアンボンドシース４の第２の実施形態を示したも
のであり、従来の鋼製シースからなるボンドシース５の
外側に、鋼製シース、ゴム製パイプ、紙製パイプ、ビニ
ール製パイプ等の管状外側スリーブ１１がボンドシース
５の外側に間隙を介して嵌設されて重層させ、前記間隙
に、グリース、アイガス、パラフィン等の軟質充填材か
らなる付着防止用充填材１２を充填してアンボンドシー
ス４を形成したものである。その他の構成については前
記実施形態と同様であるので、同様な部分については、
同一の符号を付して説明を省略する。

【００１９】この実施形態の場合においては、前記軟質
充填材をボンドシース５の外側に塗布形成した後、外側
スリーブ１１を嵌設するように配設してもよい。

【００２０】図５〜図７は、この発明において使用され
るアンボンドシース４の第３の実施形態を示したもので
あり、図５および図６は前記実施形態における図１およ
び図２に相当する図であるので、説明の重複をさけるた
め同様な部分については同一の符号を付して説明を省略
し、異なる部分のみ説明する。この形態は可撓性アンボ
ンドシース４がボンドシース５と直列に配置されている
形態である。前記可撓性アンボンドシース４を形成する
手段について図７ａ，ｂ，ｃを参照して説明する。

【００２１】図７ａ，ｂ，ｃは、アンボンド区間のダク
トを形成するために、従来のシースを使用せず、これに
代えて外側に剥離材を塗布した軟質のゴム製あるいはプ
ラスチック製等の可撓製管状体からなるアンボンドシー
ス４を使用し、その端部を直列に隣り合うボンドシース
５の端部外周面に重合するように嵌設し、必要に応じ適
宜重合端部をバンドまたはテープ等により緊締・密閉処
理し、これらを埋め込むようにコンクリート７が打設さ
れ、前記コンクリート７が所定の強度を発現した後、前
記各シース４，５内に予め又は適宜に時期に挿通配置さ
れたＰＣ鋼材９が緊張定着された後、前記各シース４，
５内にグラウトモルタル１０が充填されて硬化されてい
る。この実施形態の場合には、ボンドシース５,５間に
おけるアンボンドシース４によって、ＰＣ部材本体であ
るコンクリート７とＰＣ鋼材９とが付着しない構造とな
っている。

【００２２】アンボンドシース４を構成する材料として
は、外表面に凹凸がなく滑らかなもの、あるいは、低強
度材料で、コンクリート７との付着性能が低いもの、例
えば軟質のゴムあるいはプラスチックの可撓製管状体を
使用するとよい。

【００２３】前記実施形態においても、アンボンド区間
のグラウトモルタル１０部の断面積はコンクリート断面
積に比へ非常に少ないので、荷重作用時にはＰＣ鋼材９
を拘束することはない。

【００２４】図８および図９は、本発明を柱に適用した
第４実施形態を示すものであり、この実施形態の場合に
は、コンクリート製建物１のＰＣ柱部材１４にＰＣ鋼材
９およびボンドシース５とアンボンドシース４を配置し
た例を示している。ボンドシース５の区間をＡ，アンボ
ンドシース４の区間をＢとして示してある。このアンボ
ンドシース４の部分Ｂ（接合部付近）は、水平力あるい
は垂直力等の地震荷重作用時に大きな断面力が作用する
部分であり、ヒンジ発生が予想される部分である。この
実施形態の場合は、梁部材２等と接合する柱部材１４中
のシース４，５に配置されたＰＣ鋼材９の下端部は、ネ
ジ式又は楔式の定着具８により係止されている。また前
記ＰＣ鋼材９は緊張されて上端部の定着具８により定着
された後、アンボンドシース４ボンドシース５とＰＣ鋼
材９との間にグラウトモルタル１０時が充填されてい
る。

【００２５】前記柱部材１４のＰＣ柱柱脚仕口部１３付
近における柱部材１４側に、図１，図３および図４に示
す第１または第２実施形態と同様にアンボンド処理され
たアンボンドシース４が縦向きに配設されてコンクリー
ト７に埋め込み固定されている。また前記ＰＣ鋼材９に
おけるＰＣ柱柱頭仕口部１５付近における柱部材１４側
に、図５および図７に示す第３実施形態と同様にアンボ
ンド処理されたアンボンドシース４が縦向きに配設され
てコンクリート７に埋め込み固定されている。

【００２６】前記アンボンドシース４およびボンドシー
ス５の実施形態については、図３，図４および図７に示
す前記第１〜第３実施形態の横向き状態の配置を、縦向
き配置に変更すればよいので、図示を省略する。

【００２７】前記ＰＣ鋼材９における下端部側のアンボ
ンドシース４を上端部側のアンボンドシース４と同様な
ものを採用してもよく、また前記ＰＣ鋼材９における上
端部側のアンボンドシース４を下端部側のアンボンドシ
ース４と同様なものを採用してもよい。

【００２８】本発明を実施する場合、前記アンボンドシ
ース４およびボンドシース５を構成する材料として、低
強度材料、例えばプラスチック製材料を使用することが
できる。

【００２９】前記各実施形態においては、梁部材または
柱部材の接合部（仕口部）に本発明を実施した場合を示
したが、本発明を実施する場合、コンクリート製床スラ
ブまたはコンクリート製縦壁またはコンクリート基礎等
に適用してもよい。またＰＣ鋼材はＰＣ鋼線等のＰＣケ
ーブルまたはＰＣ鋼棒でもよい。さらに本発明は、ＰＣ
鋼材の緊張後グラウトモルタルを充填するグラウト型の
場合のみでなく、ＰＣ鋼材緊張前にシース中に樹脂を注
入するプレグラウト型のＰＣ工法においても適用できる
ものである。

【００３０】

【発明の効果】本発明による効果は次のとおりである。 Ａ 地震荷重作用時のひずみが大きい部分でＰＣ部材の
変形性能が改善され、靭性に富んだ耐震設計が容易に可
能となる。 Ｂ アンボンドシース区間を自由に、容易に設定できる
ので、ＰＣ鋼材の変形性能を自由にコントロールでき、
従来のボンド方式、アンボンド方式の欠点を解消した耐
震設計が可能となる。 従来型シースとアンボンドシースを接続して使用する
ので、従来と同様に一方の端部からグラウトを連続して
注入することができ、アンボンド部分のみを別途施工す
ることがないので煩雑な作業が生じない。 従来のボンド方式と同様に、ＰＣ鋼材を腐食から保護
する事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施形態に係るパーシャルアンボ
ンド工法を実施して変形性能を向上させたＰＣ部材を配
置した状態を示す一部縦断側面図である。

【図２】（ａ）は図１のＩ−Ｉ線断面図であり、（ｂ）
は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図３】（ａ）は、この発明の第１実施形態のパーシャ
ルアンボンド工法に用いるアンボンドシース部の側面図
であり、（ｂ）は（ａ）のIII-III線断面図であり、
（ｃ）はコンクリート母材中に埋め込み配置した状態を
示す断面である。

【図４】（ａ）は、この発明の第２実施形態のパーシャ
ルアンボンド工法に用いるアンボンドシース部の側面図
であり、（ｂ）は（ａ）のIＶ-IＶ線断面図であり、
（ｃ）はコンクリート母材中に埋め込み配置した状態を
示す断面図である。

【図５】この発明の３実施形態に係るパーシャルアンボ
ンド工法を実施して変形性能を向上させたＰＣ部材を配
置した状態を示す一部縦断側面図である。

【図６】（ａ）は図５のＶ−Ｖ線断面図であり、（ｂ）
は図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。

【図７】（ａ）は、この発明の第３実施形態のパーシャ
ルアンボンド工法に用いるアンボンドシース部の側面図
であり、（ｂ）は（ａ）のＶII-ＶII線拡大断面図であ
り、（ｃ）はコンクリート母材中に埋め込み配置した状
態を示す断面図である。

【図８】この発明の４実施形態に係るパーシャルアンボ
ンド工法を実施して変形性能を向上させたＰＣ部材を配
置した状態を示す一部縦断側面図である。

【図９】（ａ）は図８のＶIII−ＶIII線断面図であり、
（ｂ）は図８のIＸ−IＸ線断面図であり、（ｃ）は図８
のＸ−Ｘ線断面図である。

【符号の説明】

１ コンクリート製建築物 ２ 梁部材 ３ ＰＣ部材 ４ アンボンドシース ５ ボンドシース ６ 柱部材 ７ コンクリート７ ８ 定着具 ９ ＰＣ鋼材 １０ グラウトモルタル １１ 外側スリーブ １２ 付着防止用充填材 １３ ＰＣ柱柱脚仕口部 １４ 柱部材 １５ ＰＣ柱柱頭仕口部 １６ 凹部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】梁あるいは柱等の部材の所定区間のＰＣ鋼
   材配置部分に予めシースを配置する際に、地震荷重作用
   時の断面力が比較的大きい断面のひずみの大きい部位の
   シースの一部に、所定の長さに亘ってアンボンドシース
   を配設すると共に、前記アンボンドシースを配置しない
   部分または前記アンボンドシースを配置した部分を含め
   た部分にボンドシースを配置した後、前記各シースを埋
   め込むようにコンクリートを打設し、前記コンクリート
   が所定の強度を発現後、前記ボンドシースまたはボンド
   シースとアンボンドシースとに渡って挿通されたＰＣ鋼
   材を緊張・定着し、続いて前記ボンドシース内またはボ
   ンドシースとアンボンドシース内にグラウトモルタルを
   充填することを特徴とするＰＣ部材のパーシャルアンボ
   ンド工法。
2. 【請求項２】アンボンドシースは、所定長さのボンドシ
   ースの外側にコンクリートとボンドシースとの間を非付
   着状態にするための付着絶縁層がボンドシースの所定区
   間の全周に渡って被覆されて形成されていることを特徴
   とする請求項１に記載のＰＣ部材のパーシャルアンボン
   ド工法。
3. 【請求項３】ボンドシースとその外側に配置された外側
   シースとの間隙部に応力絶縁性充填材を充填することに
   よりアンボンドシースが形成されていることを特徴とす
   る請求項１に記載のＰＣ部材のパーシャルアンボンド工
   法。
4. 【請求項４】アンボンドシースは、その外表面が平滑な
   ゴムまたはプラスチック等の可撓性軟質材料であること
   を特徴とする請求項１に記載のＰＣ部材のパーシャルア
   ンボンド工法。
5. 【請求項５】梁あるいは柱等の部材の所定区間のＰＣ鋼
   材配置部分に配置されるシースが、地震荷重作用時の断
   面力が比較的大きい断面のひずみの大きい部位のシース
   の一部に、所定の長さに亘ってアンボンドシースが配設
   されるとともに、前記アンボンドシースを配置しない部
   分または前記アンボンドシースを配置した部分を含めた
   部分にボンドシースが配置され、前記各シースを埋め込
   むようにコンクリートが打設硬化され、前記ボンドシー
   スまたはボンドシースとアンボンドシースとに渡って挿
   通されたＰＣ鋼材が緊張・定着され、前記ボンドシース
   内またはボンドシースとアンボンドシース内にグラウト
   モルタルが充填されていることを特徴とするパーシャル
   アンボンド方式によるＰＣ部材。