JP2004084312A - Reinforcing member of concrete building - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート建築物の補強部材に関する。
【0002】
【従来の技術】
図10(a)(b)は、コンクリート構造物の補強部材(以下、「コンクリート構造物の補強部材」を略して「補強部材」という)を配設した模式断面図である。従来から、図10に示すように(a)柱103には柱主筋102a、(b)梁104には梁主筋102bが配設されている。そして、柱主筋102aと梁主筋102bにはネジ節鉄筋や異形鉄筋が用いられ、その端部には、コンクリートへの定着性と、圧縮強さおよび引張り強さを高めるために定着金物101a、101bがそれぞれ取り付けられている。
【0003】
摩擦圧接を利用して、定着プレートに異形鉄筋を取り付ける補強部材の従来例について説明する。図9は、特開2001−12012号公報に開示される定着プレートへの異形鉄筋の取り付け構造の側面図である。図9で、異形鉄筋92の先端には、異形鉄筋92と同軸上で外周に雄ネジを形成した鋼製の雄ネジ部材93を摩擦圧接で接合し、雄ネジ部材93を定着プレート91の孔に挿通し、雄ネジ部材93の雄ネジに螺合した2個のナット94で雄ネジ部材93上に定着プレート91を取り付けている。なお、95は圧接部である。この特開2001−12012号公報によれば、鉄筋の種類がネジ節鉄筋に限定されず、また、雄ネジ部材に螺合するナットも通常の機械構造で用いられる市販品が使用可能となり、外形寸法もネジ節鉄筋に螺合されるナットに比べて小さくなるので、柱主筋や梁主筋のコストダウンが図れ、また、配設上も有利であるとしている。
【0004】
本発明者らは、特開2001−12012号公報に開示されるコンクリート建築物の補強部材の問題点を鑑みて、例えば、図8に示すような異形鉄筋82の端部に円板形状の定着金物81を摩擦圧接によって直接接合することを特徴とするコンクリート建築物の補強部材80を発明し、特願2001−229606号において出願した。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特願2001−229606号の発明の補強部材は、定着金物に機械構造用炭素鋼などの鋼材を用いた場合、前記鋼材の材料の強度よりも鉄筋の材料の強度が大きくなると、接合部を挟んで引張試験を行ったときに接合部で破断する場合があった。ここで、接合部とは、定着金物と鉄筋のそれぞれの摩擦圧接による熱影響部および接合面によって構成される部位を指す。コンクリート建築物の設計において鉄筋よりも低強度の接合部が存在すると、接合部と鉄筋の両方の強度を考慮しなければならないので設計が煩雑になり、さらに高強度鉄筋の性能を十分に発揮できないという問題があった。
【0006】
また、上記補強部材において、定着金物の材料の強度が鉄筋の材料の強度より大きい場合においても、接合部の強度が摩擦圧接時の熱影響により鉄筋の材料の強度より劣る場合は、やはり接合部を挟んで引張試験を行ったときに接合部で破断するおそれがあった。このために上記と同様に設計が煩雑になるという問題があった。
【0007】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、鉄筋と定着金物とを摩擦圧接した補強部材を用いても設計が煩雑とならない補強部材を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の鉄筋と定着金物とが摩擦圧接されたコンクリート建築物の補強部材は、接合部を挟んで引張試験を行ったときに、鉄筋で破断することを特徴とする。鉄筋で破断することで、接合部の強度は鉄筋と同等以上とみなすことができ、鉄筋の強度を用いてコンクリート建築物の設計を行うことができるので、設計が簡便になる。また、本発明の補強部材はより強度が必要とされる部位に使用でき、高強度鉄筋の特徴を生かすことも可能となる。
【0009】
また、本発明の補強部材においては、前記鉄筋と定着金物との接合部の接合面の面積(以下、「接合部の接合面の面積」を略して「接合面積」という)が鉄筋の軸方向垂直断面の面積の1.01〜3.00倍の面積であることが好ましい。鉄筋の単位面積当たりの引張強度に対して、定着金物と鉄筋との接合部の単位面積当たりの引張強度は低いが、接合面積を鉄筋の軸方向垂直断面の面積の1.01倍以上として、接合面積を大きくすることにより、接合部の軸方向の引張強度を向上することができる。一方、接合面積を鉄筋の軸方向垂直断面の面積の3.00倍よりも大きくすると、摩擦圧接前の鉄筋および定着金物の準備に工数を要するとともに、鉄筋の中心軸と定着金物の接合面とでなす角度が小さくなりすぎるため、摩擦圧接時に、定着金物と鉄筋との接合面に軸方向の圧着力(接合面を押付ける圧力)が不足して、摩擦圧接時に接合がうまくいきにくくなる。より好ましい範囲は、鉄筋と定着金物との接合部の接合面の面積が鉄筋の軸方向垂直断面の面積の1.5〜2.5倍の面積である。
【0010】
また、本発明の補強部材においては、接合部の接合面の少なくとも一部がテーパ状または半球状の凹形状であることが好ましい。例えば、テーパ状または半球状の凹形状の定着金物と、軸方向にほぼ垂直な端面を有する鉄筋とを摩擦圧接すると、摩擦熱により、主に接合部の熱容量の小さい鉄筋に材料の軟化が生じ、鉄筋は定着金物の凹形状に沿って変形し、接合部の形状は接合前の定着金物の凹形状に近い形状となって接合が完了する。接合部の接合面がテーパ状または半球状の凹形状となることで、定着金物と鉄筋とが何れも軸方向に垂直な端面同士の接合に比べ接合面積を増加させることができ、その結果、接合部の強度が増加する。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を実施例に基づいて詳細に説明する。なお、試験に供した定着金物と鉄筋の材料の種類(材質)と引張強さを表1にまとめて示す。また、試験に供した鉄筋の呼び径はD25である。
【0012】
【表1】
【0013】
(実施例1)
実施例1を、図1および図7に基づき説明する。材料は、定着金物および鉄筋で、それぞれ機械構造用炭素鋼S45C焼準材およびSD490である。
【0014】
図1は、(a)異形鉄筋と定着金物との摩擦圧接前、(b)摩擦圧接中、(c)摩擦圧接後の補強部材の各断面図であり、また図7は、異形鉄筋と定着金物とを摩擦圧接している摩擦圧接装置の模式図である。図1(a)で、定着金物11には、軸中心部に、正面11dから端面11eまで貫通する連通孔11cを形成している。また、異形鉄筋12との接合部となる接合面をテーパ状の凹形状11bに形成している。異形鉄筋12は、山形12aが形成されており、端面12bで所定長さに切断している。異形鉄筋12の端面12bは鋸等で切断したままの状態で摩擦圧接が可能で、切断によって生じる凹凸や面の垂直度の管理は必要ない。
【0015】
一方、図7に示す摩擦圧接装置は、機台71と、この機台71上で油圧シリンダ73により往復移動すると共に電動機74で回転駆動される主軸75と、この主軸75の端部で定着金物11を把持するチャック76と、異形鉄筋12を把持固定する取付具77などからなる。
【0016】
異形鉄筋12と定着金物11との摩擦圧接は次のとおり行う。先ず、定着金物11をチャック76で把持し、また取付具77に異形鉄筋12の端面12bを突出して固定する。次に、電動機74を回転して回転力を主軸75に伝達し、油圧シリンダ73により定着金物11を異形鉄筋12側(図では右側)に移動する。そして、図1(b)に示すように、異形鉄筋12の端面12bに定着金物11を回転しつつ接合面である凹形状11bを接触させて摩擦発熱させる。この摩擦発熱工程では、定着金物11および異形鉄筋12の材質に応じた摩擦速度、摩擦圧力、摩擦時間を適宜選定する。次に、電動機74を停止しかつブレーキ(図示せず)により主軸75を急停止させ、アプセット圧力を付与する。このアプセット工程では、定着金物11および異形鉄筋12の材質に応じたアプセット圧力、アプセット時間を適宜選定する。これにより、図1(c)に示すように、定着金物11と異形鉄筋12とが、接合面がテーパ状の凹形状の接合部13で一体となった補強部材10となる。
【0017】
摩擦圧接により定着金物11に形成した連通孔11cに摩擦圧接時のバリ14が出てくるので、このバリ14を定着金物11の正面11d方向から目視することによって、摩擦圧接が確実に行われていることがわかり、コンクリート建築物に配設する前にその信頼性が容易に確認できる。
【0018】
(実施例2)
図2は、実施例2での、(a)ネジ節鉄筋と定着金物との摩擦圧接前、(b)摩擦圧接後の補強部材の各断面図である。材料は、定着金物および鉄筋で、それぞれ機械構造用炭素鋼S45C焼入焼戻材およびSD685である。図2(a)で、定着金物21は、ネジ節鉄筋22との接合部となる接合面をテーパ状の凹形状21bに形成している。ネジ節鉄筋22はネジ山22aが形成されており、端面22bで所定長さに切断している。ネジ節鉄筋22の端面22bは鋸等で切断したままの状態で摩擦圧接が可能で、切断によって生じる凹凸や面の垂直度の管理は必要ない。
【0019】
実施例2も、図7に示す摩擦圧接装置により、定着金物21とネジ節鉄筋22とを摩擦圧接している。摩擦圧接後、図2(b)に示すように、定着金物21とネジ節鉄筋22とが接合面がテーパ状の凹形状の接合部23で一体となった補強部材20となる。
【0020】
(実施例3)
図3は、実施例3での、(a)ネジ節鉄筋と定着金物との摩擦圧接前、(b)摩擦圧接後の補強部材の各断面図である。材料は、定着金物および鉄筋で、それぞれ機械構造用炭素鋼S45C焼入焼戻材およびSD685である。図3(a)で、定着金物31には、軸中心部に、正面31dから端面31eまで貫通する連通孔31cを形成している。また、ネジ節鉄筋32との接合部となる接合面を半球状の凹形状31bに形成している。ネジ節鉄筋32はネジ山32aが形成されており、端面32bで所定長さに切断している。ネジ節鉄筋32の端面32bは鋸等で切断したままの状態で摩擦圧接が可能で、切断によって生じる凹凸や面の垂直度の管理は必要ない。
【0021】
実施例3も、図7に示す摩擦圧接装置により、定着金物31とネジ節鉄筋32とを摩擦圧接している。摩擦圧接後、図3(b)に示すように、定着金物31とネジ節鉄筋32とが接合面が半球状の凹形状の接合部33で一体となった補強部材30となる。また、定着金物31に形成した連通孔31cに摩擦圧接時のバリ34が出てくるので、このバリ34を定着金物31の正面31d方向から目視することによって、摩擦圧接が確実に行われていることがわかり、コンクリート建築物に配設する前にその信頼性が確認できる。
【0022】
(比較例1)
図4は、比較例1での、(a)異形鉄筋と定着金物との摩擦圧接前、(b)摩擦圧接後の補強部材の各断面図である。材料は、定着金物および鉄筋で、それぞれ機械構造用炭素鋼S45C焼準材およびSD490である。図4(a)で、定着金物41には、軸中心部に、正面41dから端面41eまで貫通する連通孔41cを形成している。また、異形鉄筋42との接合部となる接合面を、平面からなる端面41eとしている。異形鉄筋42は、山形42aが形成されており、端面42bで所定長さに切断している。異形鉄筋42の端面42bは鋸等で切断したままの状態で摩擦圧接が可能で、切断によって生じる凹凸や面の垂直度の管理は必要ない。
【0023】
比較例1も、図7に示す摩擦圧接装置により、定着金物41と異形鉄筋42とを摩擦圧接している。摩擦圧接後、図4(b)に示すように、定着金物41と異形鉄筋42とが接合部43で一体となった補強部材40となる。
【0024】
(比較例2)
図5は、比較例2での、(a)ネジ節鉄筋と定着金物との摩擦圧接前、(b)摩擦圧接後の補強部材の各断面図である。材料は、定着金物および鉄筋で、それぞれ機械構造用炭素鋼S45C焼入焼戻材およびSD685である。図5(a)で、定着金物51には、軸中心部に、正面51dから端面51eまで貫通する連通孔51cを形成している。また、ネジ節鉄筋52との接合部となる接合面をテーパ状の凹形状51bに形成している。ネジ節鉄筋52は、ネジ山52aが形成されており、端面52bで所定長さに切断している。ネジ節鉄筋52の端面52bは鋸等で切断したままの状態で摩擦圧接が可能で、切断によって生じる凹凸や面の垂直度の管理は必要ない。
【0025】
比較例2も、図7に示す摩擦圧接装置により、定着金物51とネジ節鉄筋52とを摩擦圧接している。摩擦圧接後、図5(b)に示すように、定着金物51とネジ節鉄筋52とが接合面がテーパ状の凹形状の接合部53で一体となった補強部材50となる。
【0026】
(引張試験)
実施例1、2、3および比較例1、2の各補強部材10〜50について、接合部を挟んで引張試験を実施した。引張試験は接合後の補強部材の定着金物を固定し、もう一方は鉄筋を固定して、鉄筋の軸方向の引張力のみがかかるようにした。表2に実施例1、2、3および比較例1、2における補強部材の定着金物の接合面の形状、接合面積の増加率、補強部材の接合部を挟んで引張試験を行ったときの引張最大荷重(補強部材の引張最大荷重)および破断部位を示す。また、鉄筋単体で引張試験したときに得られた引張最大荷重も併記した。
【0027】
【表2】
【0028】
実施例1〜3では、接合面積の増加率は1.02〜2.92倍となっている。引張試験の結果、実施例1〜3の補強部材の破断部位は全て鉄筋となった。何れの補強部材でも、その引張最大荷重が、鉄筋単体での引張最大荷重と全く同じ値を示したことからも破断部位が鉄筋であることがわかる。一方、比較例1、2の接合面積の増加率は、それぞれ1.00倍および3.42倍であり、引張試験の結果、補強部材の破断部位は接合部であった。また、比較例1、2の補強部材の引張最大荷重は、鉄筋単体での引張最大荷重よりも小さかった。
【0029】
実施例1〜3の補強部材10、20、30は、定着金物11、21、31の接合面にテーパ状または半球状の凹形状11b、21b、31bを形成し、鉄筋12、22、32は、軸方向にほぼ垂直な端面12b、22b、32bを有している。このような構成からなる定着金物と鉄筋とを摩擦圧接すると、摩擦熱によって、主に、接合部の熱容量の小さい鉄筋が軟化し、鉄筋が定着金物の凹形状に沿って変形するので、摩擦圧接後の接合部の形状は、接合前の定着金物の凹形状に近い形状となって接合が完了する。実施例1〜3では、定着金物11、21、31の接合面に凹形状11b、21b、31bを形成し、接合面積の増加率を1.02〜2.92倍に増加しているので、接合部の強度が増加し、この結果、引張試験における補強部材の引張最大荷重が鉄筋単体での引張最大荷重と同じ値を示し、鉄筋部で破断したと考えられる。
【0030】
一方、比較例1の補強部材40は、定着金物41の接合面を平面からなる端面41eとし、異形鉄筋42は、軸方向にほぼ垂直な端面42bを有している。比較例1では、定着金物と鉄筋とが何れも軸方向に垂直な端面同士の接合となるので、摩擦圧接後の接合部の形状は、異形鉄筋42が定着金物41にわずかに食込むものの、接合面積の増加率は1.00倍と小さく十分でない。このため接合部の強度が増加せず、補強部材の引張最大荷重は200kNで、鉄筋単体での引張最大荷重360kNよりも小さい値となり、接合部で破断したと考えられる。
【0031】
また、比較例2の補強部材50は、定着金物51の接合面にテーパ状の凹形状51bを形成し、ネジ節鉄筋52は、軸方向にほぼ垂直な端面52bを有している。このような構成からなる定着金物と鉄筋とを摩擦圧接すると、摩擦熱によって、主に、接合部の熱容量の小さい鉄筋が軟化し、鉄筋が定着金物の凹形状に沿って変形するので、摩擦圧接後の接合部の形状は、接合前の定着金物の凹形状に近い形状となって接合が完了する。比較例2では、定着金物51の接合面に凹形状51bを形成し、接合面積の増加率を3.42倍に増加しているが、補強部材の引張最大荷重は370kNで、鉄筋単体での引張最大荷重460kNよりも小さい値となり、接合部で破断している。接合面積の増加率を3.42倍に増加したにもかかわらず接合部の強度が増加しなかったのは、接合面積の増加率を大きくしたことで、図5(a)に示すように、鉄筋の中心軸Cと定着金物の接合面であるテーパ面Sとでなす角度θが小さくなりすぎたため、摩擦圧接時に、定着金物の接合面(凹形状51b)と鉄筋の接合面(端面52b)とに軸方向の圧着力(接合面を押付ける圧力)が十分伝わらず、接合が不十分となったことが原因と考えられる。
【0032】
図6は実施例2の補強部材20と、比較例2の補強部材50との引張試験における荷重と変位の関係を示す曲線である。実施例2の補強部材20は、荷重が鉄筋単体での引張最大荷重を示し、変位も約50mmと十分に得られて鉄筋で破断した。一方、比較例2の補強部材50は、荷重が鉄筋の降伏荷重とほぼ同じ値である370kNのところで接合部から破断し、変位も約10mmと小さい値であった。
【0033】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではなく、特許請求の範囲に示された技術的思想の範疇において変更可能なものである。上記実施例においては、定着金物の接合面にテーパ状または半球状の凹形状を形成し、鉄筋は軸方向にほぼ垂直な端面からなる構成として、摩擦圧接後の接合部の接合面の一部をテーパ状または半球状の凹形状とする実施例について説明したが、鉄筋の端面を垂直ではなく、端面の角部を面取りした形状や尖形としてもよい。また、テーパ状の凹形状としては円錐形のほか、三角錐、四角錐としてもよく、半球状の凹形状としては断面形状で弧状や楕円としてもよい。
【0034】
また、上記実施例においては、定着金物の材質を機械構造用炭素鋼S45Cとする実施例について説明したが、定着金物の材質はこれに限定されるものではなく、コンクリート建築物の補強部材としての機能を満足すれば、他の機械構造用炭素鋼のほか、鋳鉄材や鋳鋼材、例えば鋳鉄材として球状黒鉛鋳鉄FCD450などを用いてもよい。定着金物への凹形状の形成手段としては機械加工が考えられるが、鍛造や鋳造により凹形状を一体的に形成すれば、機械加工を省けるので製作コストを低減できる。
【0035】
【発明の効果】
以上、詳細に説明のとおり、本発明の鉄筋と定着金物とが摩擦圧接されたコンクリート建築物の補強部材は、補強部材の接合部を挟んで引張試験を行ったときに、鉄筋で破断することから、鉄筋の強度を用いてコンクリート建築物の設計を行うことができ、鉄筋と定着金物とを摩擦圧接した補強部材を用いても設計が煩雑とならない補強部材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の補強部材を示し、(a)異形鉄筋と定着金物との摩擦圧接前、(b)摩擦圧接中、(c)摩擦圧接後の各断面図である。
【図2】実施例2の補強部材での、(a)ネジ節鉄筋と定着金物との摩擦圧接前、(b)摩擦圧接後の各断面図である。
【図3】実施例3の補強部材での、(a)ネジ節鉄筋と定着金物との摩擦圧接前、(b)摩擦圧接後の各断面図である。
【図4】比較例1の補強部材での、(a)異形鉄筋と定着金物との摩擦圧接前、(b)摩擦圧接後の各断面図である。
【図5】比較例2の補強部材での、(a)ネジ節鉄筋と定着金物との摩擦圧接前、(b)摩擦圧接後の各断面図である。
【図6】実施例2の補強部材と、比較例2の補強部材との引張試験における荷重と変位の関係を示す曲線である。
【図7】異形鉄筋と定着金物とを摩擦圧接している摩擦圧接装置の模式図である。
【図8】特願2001−229606号に記載される補強部材を示し、異形鉄筋と定着金物との摩擦圧接後の断面図である。
【図9】特開2001−12012号公報に記載される定着プレートへの異形鉄筋の取り付け構造の側面図である。
【図10】コンクリート構造物の補強部材を配設した模式断面図であり、(a)は柱、(b)は梁でのものを示す。
【符号の説明】
10,20,30,40,50,80:補強部材
11,21,31,41,51,81:定着金物
11b,21b,31b,51b:凹形状
11c,31c,41c,51c:連通孔
11d,31d,41d,51d:定着金物の正面
11e,31e,41e,51e:定着金物の端面
12,42,82,92:異形鉄筋
12a,42a:山形
22,32,52:ネジ節鉄筋
22a,32a,52a:ネジ山
12b,22b,32b,42b,52b:鉄筋の端面
13,23,33,43,53:接合部
14,34:バリ
71:機台
73:油圧シリンダ
74:電動機
75:主軸
76:チャック
77:取付具
85,95:圧接部
91:定着プレート
93:雄ネジ部材
94:ナット
101a,101b:定着金物
102a:柱主筋
102b:梁主筋
103:柱
104:梁
C:鉄筋の中心軸
S:定着金物の接合面であるテーパ面S
θ:鉄筋の中心軸Cと定着金物の接合面であるテーパ面Sとでなす角度[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a reinforcing member for a concrete building.
[0002]
[Prior art]
FIGS. 10A and 10B are schematic sectional views in which a reinforcing member for a concrete structure (hereinafter, referred to as a “reinforcing member” for abbreviating “a reinforcing member for a concrete structure”) is provided. Conventionally, as shown in FIG. 10, (a) a pillar
[0003]
A conventional reinforcing member for attaching a deformed reinforcing bar to a fixing plate using friction welding will be described. FIG. 9 is a side view of a structure for attaching a deformed reinforcing bar to a fixing plate disclosed in JP-A-2001-12012. In FIG. 9, a
[0004]
In view of the problem of the reinforcing member of the concrete building disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-12012, the present inventors, for example, fix a disk-shaped fixing member to an end of a deformed reinforcing
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the reinforcing member of the invention of Japanese Patent Application No. 2001-229606 has a problem in that, when a steel material such as carbon steel for machine structure is used for the fixing metal, if the strength of the material of the reinforcing steel is greater than the strength of the material of the steel material, When a tensile test was carried out with an interposed part, there was a case where the joint was broken. Here, the joining portion refers to a portion formed by a heat-affected portion and a joining surface by friction welding of the fixing hardware and the reinforcing bar. If there is a joint with lower strength than a reinforcing bar in the design of a concrete building, the strength of both the joint and the reinforcing bar must be considered, making the design complicated, and the performance of the high-strength rebar cannot be fully demonstrated. There was a problem.
[0006]
Further, in the above-mentioned reinforcing member, even when the strength of the material of the fixing metal is greater than the strength of the material of the reinforcing bar, if the strength of the joint is inferior to the strength of the material of the reinforcing bar due to the thermal effect at the time of friction welding, the joining portion is also required. When a tensile test was carried out with the steel sheet interposed therebetween, there was a risk of breaking at the joint. For this reason, there has been a problem that the design becomes complicated similarly to the above.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a reinforcing member whose design is not complicated even when a reinforcing member in which a reinforcing bar and a fixing metal are friction-welded is used.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a reinforcing member of a concrete building in which a reinforcing bar and a fixing metal according to the present invention are friction-welded is characterized in that, when a tensile test is performed across a joint, the reinforcing member breaks at the reinforcing bar. . By breaking at the reinforcing bar, the strength of the joint can be regarded as equal to or higher than that of the reinforcing bar, and the design of a concrete building can be performed using the strength of the reinforcing bar, so that the design is simplified. In addition, the reinforcing member of the present invention can be used for a part where more strength is required, and it is also possible to take advantage of the characteristics of a high-strength rebar.
[0009]
Further, in the reinforcing member of the present invention, the area of the joint surface of the joint between the reinforcing bar and the fixing hardware (hereinafter, the area of the joint surface of the joint is abbreviated to “joining area”) is the axial direction of the reinforcing bar. The area is preferably 1.01 to 3.00 times the area of the vertical cross section. With respect to the tensile strength per unit area of the reinforcing bar, the tensile strength per unit area of the joint between the fixing hardware and the reinforcing bar is low, but the bonding area is set to 1.01 times or more of the area of the axial vertical cross section of the reinforcing bar. By increasing the joint area, the tensile strength in the axial direction of the joint can be improved. On the other hand, if the joining area is larger than 3.00 times the area of the reinforcing bar in the axial vertical section, it takes time and effort to prepare the reinforcing bar and the fixing metal before the friction welding, and the joint surface between the central axis of the reinforcing bar and the fixing metal is required. Is too small, the axial crimping force (pressure for pressing the joint surface) on the joint surface between the fixing hardware and the reinforcing bar during friction welding is insufficient, and it is difficult to perform joining successfully during friction welding. A more preferred range is that the area of the joint surface of the joint between the reinforcing bar and the fixing metal is 1.5 to 2.5 times the area of the cross section perpendicular to the axial direction of the reinforcing bar.
[0010]
Further, in the reinforcing member of the present invention, it is preferable that at least a part of the joining surface of the joining portion has a tapered shape or a hemispherical concave shape. For example, when frictional welding is performed between a tapered or hemispherical concave fixing hardware and a reinforcing bar having an end surface that is substantially perpendicular to the axial direction, the softening of the material occurs mainly on the reinforcing bar having a small heat capacity at the joint due to frictional heat. Then, the reinforcing bar is deformed along the concave shape of the fixing hardware, and the shape of the joining portion becomes a shape close to the concave shape of the fixing hardware before joining, and the joining is completed. Since the joining surface of the joining portion has a tapered or hemispherical concave shape, the fixing metal and the reinforcing bar can both increase the joining area as compared with joining of the end surfaces perpendicular to the axial direction, and as a result, The strength of the joint increases.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail based on examples. Table 1 shows the types (materials) and tensile strengths of the materials of the fixing hardware and the reinforcing bars subjected to the test. The nominal diameter of the rebar used in the test is D25.
[0012]
[Table 1]
[0013]
(Example 1)
First Embodiment A first embodiment will be described with reference to FIGS. The material is a fixing metal and a reinforcing bar, and are carbon steel S45C for machine structural use and SD490, respectively.
[0014]
FIG. 1 is a cross-sectional view of (a) a reinforcing member before friction welding between a deformed reinforcing bar and a fixing metal, (b) during friction welding, and (c) after a friction welding, and FIG. It is a schematic diagram of the friction welding apparatus which friction-welds metal. In FIG. 1A, a communication hole 11c penetrating from the front surface 11d to the end surface 11e is formed in the fixing
[0015]
On the other hand, the friction welding apparatus shown in FIG. 7 includes a
[0016]
The friction welding between the deformed reinforcing
[0017]
Since the burrs 14 at the time of friction welding come out into the communication holes 11c formed in the fixing
[0018]
(Example 2)
2A and 2B are cross-sectional views of (a) a reinforcing member before friction welding between a screw bar and a fixing metal and (b) a reinforcing member after friction welding in Example 2. FIG. The materials are a fixing metal and a reinforcing bar, which are S45C quenched and tempered material for machine structural use and SD685, respectively. In FIG. 2A, the fixing
[0019]
In the second embodiment as well, the fixing
[0020]
(Example 3)
3A and 3B are cross-sectional views of (a) a reinforcing member before friction welding between a screw bar and a fixing metal and (b) a reinforcing member after friction welding in Example 3. The materials are a fixing metal and a reinforcing bar, which are S45C quenched and tempered material for machine structural use and SD685, respectively. In FIG. 3A, a communication hole 31c penetrating from the front face 31d to the
[0021]
In the third embodiment as well, the fixing
[0022]
(Comparative Example 1)
4A and 4B are cross-sectional views of (a) a reinforcing member before friction welding between a deformed reinforcing bar and a fixing metal and (b) a reinforcing member after friction welding in Comparative Example 1. FIG. The material is a fixing metal and a reinforcing bar, and are carbon steel S45C for machine structural use and SD490, respectively. In FIG. 4A, a
[0023]
Also in Comparative Example 1, the fixing metal 41 and the deformed reinforcing
[0024]
(Comparative Example 2)
5A and 5B are cross-sectional views of (a) a reinforcing member before friction welding of a screw bar and a fixing metal and (b) a reinforcing member after friction welding in Comparative Example 2. FIG. The materials are a fixing metal and a reinforcing bar, which are S45C quenched and tempered material for machine structural use and SD685, respectively. In FIG. 5A, a
[0025]
Also in Comparative Example 2, the fixing
[0026]
(Tensile test)
For each of the reinforcing
[0027]
[Table 2]
[0028]
In Examples 1 to 3, the increase rate of the bonding area is 1.02 to 2.92 times. As a result of the tensile test, all of the fractured portions of the reinforcing members of Examples 1 to 3 were made of reinforcing steel. Since the maximum tensile load of any of the reinforcing members showed the same value as the maximum tensile load of the reinforcing bar alone, it can be seen that the fracture site was the reinforcing bar. On the other hand, the increase rates of the joint areas of Comparative Examples 1 and 2 were 1.00 times and 3.42 times, respectively. As a result of the tensile test, the fractured portion of the reinforcing member was the joint. The maximum tensile load of the reinforcing members of Comparative Examples 1 and 2 was smaller than the maximum tensile load of the reinforcing bar alone.
[0029]
The reinforcing
[0030]
On the other hand, the reinforcing
[0031]
Further, the reinforcing
[0032]
FIG. 6 is a curve showing the relationship between the load and the displacement in the tensile test of the reinforcing
[0033]
The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to these embodiments, and can be changed within the scope of the technical idea described in the claims. In the above embodiment, a tapered or hemispherical concave shape is formed on the joining surface of the fixing hardware, and the reinforcing bar is constituted by an end surface substantially perpendicular to the axial direction, and a part of the joining surface of the joining portion after the friction welding is performed. Although the embodiment in which the is formed into a tapered or hemispherical concave shape has been described, the end face of the reinforcing bar may not be vertical but may be a shape in which a corner of the end face is chamfered or a pointed shape. In addition to the conical shape, the tapered concave shape may be a triangular pyramid or a quadrangular pyramid, and the semispherical concave shape may be an arc or an ellipse in cross section.
[0034]
Further, in the above-described embodiment, the embodiment in which the material of the fixing hardware is carbon steel S45C for machine structure has been described. However, the material of the fixing hardware is not limited to this, and is used as a reinforcing member of a concrete building. If the function is satisfied, a cast iron material or a cast steel material, for example, a spheroidal graphite cast iron FCD450 or the like may be used as the cast iron material, in addition to other carbon steel for machine structural use. As a means for forming the concave shape on the fixing hardware, machining can be considered. However, if the concave shape is integrally formed by forging or casting, machining can be omitted, so that the manufacturing cost can be reduced.
[0035]
【The invention's effect】
As described above in detail, the reinforcing member of the concrete building in which the reinforcing bar and the fixing metal of the present invention are friction-welded with each other, when the tensile test is performed across the joint of the reinforcing member, the reinforcing member breaks at the reinforcing bar. Therefore, it is possible to design a concrete building using the strength of the reinforcing bar, and it is possible to obtain a reinforcing member whose design is not complicated even when a reinforcing member in which the reinforcing bar is friction-welded to the fixing metal is used.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views showing a reinforcing member according to a first embodiment, in which (a) before friction welding between a deformed reinforcing bar and a fixing metal, (b) during friction welding, and (c) after friction welding.
2A and 2B are cross-sectional views of a reinforcing member according to a second embodiment, showing (a) before friction welding of a screw bar and a fixing metal, and (b) after friction welding.
3A and 3B are cross-sectional views of a reinforcing member according to a third embodiment, respectively showing (a) before friction welding of a threaded bar and a fixing metal, and (b) after friction welding.
4A and 4B are cross-sectional views of a reinforcing member of Comparative Example 1 showing (a) before friction welding between a deformed reinforcing bar and a fixing metal, and (b) after friction welding.
FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views of a reinforcing member of Comparative Example 2 showing (a) before friction welding of a screw bar and a fixing metal, and (b) after friction welding.
FIG. 6 is a curve showing a relationship between a load and a displacement in a tensile test of the reinforcing member of Example 2 and the reinforcing member of Comparative Example 2.
FIG. 7 is a schematic view of a friction welding apparatus that frictionally welds a deformed reinforcing bar and a fixing hardware.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a reinforcing member described in Japanese Patent Application No. 2001-229606 after friction welding of a deformed reinforcing bar and a fixing hardware.
FIG. 9 is a side view of a structure for attaching a deformed reinforcing bar to a fixing plate described in JP-A-2001-12012.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view in which a reinforcing member of a concrete structure is provided, in which (a) is a pillar and (b) is a beam.
[Explanation of symbols]
10, 20, 30, 40, 50, 80: reinforcing
θ: Angle formed between the central axis C of the reinforcing bar and the tapered surface S that is the joining surface of the fixing hardware.
Claims (3)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002246954A JP2004084312A (en) | 2002-08-27 | 2002-08-27 | Reinforcing member of concrete building |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007303151A (en) * | 2006-05-11 | 2007-11-22 | Taisei Corp | Method of manufacturing end extended reinforcement |
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JP2019073873A (en) * | 2017-10-13 | 2019-05-16 | 大谷製鉄株式会社 | Shear reinforcing bar |
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2002
- 2002-08-27 JP JP2002246954A patent/JP2004084312A/en active Pending
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