JP2004132008A

JP2004132008A - スラブ設計手法及びスラブ

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Publication number: JP2004132008A
Application number: JP2002296367A
Authority: JP
Inventors: Yuji Watabe; 渡部　雄二
Original assignee: Nihon Kaiser Co Ltd
Current assignee: Nihon Kaiser Co Ltd
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】プレキャストコンクリート板を作成する際に、スラブ厚を薄くすることを考慮に入れてプレキャストコンクリート板の設計をする設計手法を提供する。
【解決手段】プレキャストコンクリート内部にプレストレスを導入して形成したハーフプレキャストコンクリート板を、所定の階に複数個敷き詰めてスラブを形成するためのスラブ設計手法において、ハーフプレキャストコンクリート板を設計する際に、このハーフプレキャストコンクリート板を敷き詰めて生成されたスラブ下端のプレキャストコンクリート部分にひび割れを生じさせないためのプレストレスを導入して長期たわみ倍率を低減し、複数個の前記ハーフプレキャストコンクリート板を敷き詰めて形成されるスラブのスラブ厚を設定するようにしたことである。
【選択図】　　図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スラブに関し、詳しくはスラブ厚の厚さを抑制する手法として、ハーフプレキャストコンクリート板を用いた中空床板を含む合成床板のハーフプレキャストコンクリート板部分にプレストレスを導入して、耐久性の向上に加えて、スラブ厚の低減や段差スラブや開口等への対応を考慮して設計自由度を向上させたスラブ設計手法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術におけるスラブを形成するための大スパン対応型スラブのハーフプレキャストコンクリート板１０は、図９に示すように、主方向下端筋１１と直交方向下端筋１２とを格子状に組み、その主方向下端筋１１に並列状態にプレストレスの複数のＰＣ鋼線１３を配設する。そして、直交方向下端筋１２の上部に略三角形状の組み立て鉄筋１４を整列状態で配設し、組み立て鉄筋１４の間の一部にボイドである中空部形成用型枠１５を設けるようにして、主方向下端筋１１、直交方向下端筋１２、ＰＣ鋼線１３が埋もれる厚さのコンクリートを打設してなる薄肉プレキャストコンクリート板１６とから構成されている。
【０００３】
このようにして構成されたスラブを形成するハーフプレキャストコンクリート板１０は、プレキャストコンクリート部材（薄肉プレキャストコンクリート板１６）にプレストレス（ＰＣ鋼線１３）を導入して、プレキャスト部材のひび割れ抑制による耐久性の向上を図る構造になっている。
【０００４】
このハーフプレキャストコンクリート板１０は、図１０（Ａ）に示すように、長手方向の一方向にプレストレスを導入した状態で、階毎の柱と柱の間の梁又は壁に跨いた状態で順次に配設してスラブ２１を形成する。
このように形成されたスラブ２１は、図１０（Ｂ）に示すように、一方向スラブで設計すると、柱寄り又は中央位置での荷重２２は平均化するように設計されている。
【０００５】
ここで、大スパン対応型のスラブ工法のうち二方向スラブは、▲１▼プレストレス無しでも「あきを考慮した重ね継手」で二方向スラブが成立する。
▲２▼ポストテンション方式のプレストレス（アンボンドを含む）は、現場打ちコンクリートが所要の強度に達した後にストレスを導入する方法がある。
図１１に示すものは、現場打ちのポストテンション方式で、壱拾分コンクリートが固まってから緊張させる手法を示したもので、一方向にプレストレスを導入したハーフプレキャストコンクリート板１０を柱と柱の間に跨いだ状態で配列した後に、その上部であって、打設するコンクリートの位置にハーフプレキャストコンクリート板１０のプレストレス導入方向と直交する方向にプレストレスのＰＣ鋼線２２を配設する。
そして、ハーフプレキャストコンクリート板１０上部にコンクリートを打設し、このコンクリートが所要の強度に達してからＰＣ鋼線２２を緊張させてストレスを導入する。
【０００６】
図１２に示すものは、段差を有する大スパン対応型スラブのハーフプレキャストコンクリート板１０Ａを示したものであり、薄肉プレキャストコンクリート板１６上部に現場打ちコンクリート２５で作成する段差部２４の部分に到達しない背が低い組み立て鉄筋２５を配設し、段差部２４を迂回するように通常高さの組み立て鉄筋１４を配設した構造になっている。
そして、薄肉プレキャストコンクリート板１６内部にプレストレス用のＰＣ鋼線１３を備え、このＰＣ鋼線１３は、薄肉プレキャストコンクリート板１６内部に配置した構造にしたことにより、段差部２４の有無に直接影響しない構造となっている。
【０００７】
このような構造の段差部２４に対応したプレキャストコンクリート板１０Ａを利用してスラブを形成するには、図１３に示すように、段差部２４のある箇所に、この段差部２４に対応したプレキャストコンクリート板１０Ａを敷き詰め（図において２枚のプレキャストコンクリート板）、段差部２４がない箇所には、図９に示すプレキャストコンクリート板１０を敷き詰めて作成する。
この敷き詰めたプレキャストコンクリート板１０Ａ、１０のプレストレスは、段差部２４に対応したプレキャストコンクリート板１０Ａにおけるプレストレス力が“α”であるとすると、段差部２４の無い箇所に敷き詰めたプレキャストコンクリート板１０のプレストレス力は“２分の１・α”以上のプレストレス力にする。
【０００８】
このように構成されたスラブに対して、プレキャストコンクリート板１０、１０Ａのプレストレス導入方向と直交する方向に、あきを考慮した重ね継手を適用したり、プレストレス力を加えて、所謂、二方向スラブを形成してもよい。
【０００９】
このようにして、プレストレスを導入するためのＰＣ鋼線は、図１４（Ａ）に示すように、ＰＣ鋼線１３の間隔が“ａ”、実施例において、ａ≦６００ｍｍ（６００ｍｍはＰＣ鋼線間隔の設計値）である。このような構成からなるプレストレスのＰＣ鋼線が、例えば、図１４（Ｂ）に示すように、開口部２６等に干渉する場合には、ＰＣ鋼線１３ａ、１３ｂの間隔の設計値以内でＰＣ鋼線を開口部２６等から迂回させるようにして配置する。実施例においては、ＰＣ鋼線１３ｂをＰＣ鋼線１３ａから離れる方向に配置して開口部２６に干渉しないようにしている。
【００１０】
ＰＣ間隔の設計値範囲内において、開口部２６を迂回できない場合には、図１４（Ｃ）に示すように、ＰＣ鋼線１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆを１本追加して、ＰＣ鋼線の間隔を設計値以内にして配置する。
【００１１】
次に、二方向スラブを形成する際に、プレキャストコンクリート板のプレストレスに直交する方向のプレストレスの導入は、図１４に示すように、敷き詰めたプレキャストコンクリート板１０の上部のコンクリートを打設する位置にアンボンドＰＣ鋼線２２を配置し、コンクリートを打設した後に、アンボンドＰＣ鋼線２２を緊張させ、両端部に抜け止めを介在させて打設したコンクリートにプレストレスを加えるようにする。
このようにして二方向スラブを形成すると、アンボンドＰＣ鋼線２２によりスラブに吊り上げ力が発生し、スラブ端部Ｐ１、Ｐ２におけるひび割れを抑制することができるのである。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００１−１６４６８９号公報　　（第３頁、図１）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、中空の有無、プレキャストコンクリートの有無に関わらず鉄筋コンクリート床スラブは、スパンの長大化、バリアフリー対応等に伴い、中空スラブも含んだ鉄筋コンクリート造床スラブの厚さが増大する傾向にある。
このスラブ厚の増大は、建物重量、階高の増大に大きな影響を及ぼし、建設コストの増大の要因になるという不都合が生じている。
【００１４】
従って、鉄筋コンクリートのスラブに対して、そのスラブ厚の厚さを抑制する手法、具体的にはハーフプレキャストコンクリート板を設計する段階において、長期たわみ倍率を考慮して、種々の条件を加味させ、スラブ厚の厚さを設計の段階で抑制するスラブ設計手法に解決しなければならない課題を有する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るスラブ設計手法及びスラブは次に示す構成にすることである。
【００１６】
（１）プレキャストコンクリート内部にプレストレスを導入して形成したハーフプレキャストコンクリート板を、所定の階に複数個敷き詰めてスラブを形成するためのスラブ設計手法において、前記ハーフプレキャストコンクリート板を設計する際に、該ハーフプレキャストコンクリート板を敷き詰めて生成されたスラブ下端のプレキャストコンクリート部分にひび割れを生じさせないためのプレストレスを導入して長期たわみ倍率を低減し、複数個の前記ハーフプレキャストコンクリート板を敷き詰めて形成されるスラブのスラブ厚を設定するようにしたことを特徴とするスラブ設計手法。
（２）上記ハーフプレキャストコンクリート板は、プレキャストコンクリート内部に一方向のプレストレスを導入し、スラブを形成するときに該プレキャストコンクリート板のプレストレスと直交する方向にあきを考慮した重ね継手を適用した二方向スラブ構造を含むことを特徴とする（１）に記載のスラブ設計手法。
（３）上記ハーフプレキャストコンクリート板は、プレキャストコンクリート板のプレストレスと直交する方向にポストテンション方式によるプレストレスを導入したニ方向スラブ構造を含むことを特徴とする（１）に記載のスラブ設計手法。
（４）上記プレキャストコンクリート板の設計は、ボイドを設けたボイドスラブを形成するものを含むようにしたことを特徴とする（１）に記載のスラブ設計手法。
（５）上記プレキャストコンクリート板の設計は、段差部に対応したプレキャストコンクリート板を含むようにしたことを特徴とする（１）に記載のスラブ設計手法。
（６）上記段差部に対応したプレキャストコンクリート板は、段差部におけるプレストレスの導入量に対して、段差部以外の部分のプレストレスの導入量を少なくしたことを特徴とする（５）に記載のスラブ設計手法。
（７）上記プレキャストコンクリート板の設計は、プレキャストコンクリート板に開口部分が存在する場合には、その開口部分を迂回するように、プレストレスを形成するＰＣ鋼線の間隔を、所定の上限値を限度として適宜変更するようにしたことを特徴とする（１）に記載のスラブ設計手法。
【００１７】
（８）プレキャストコンクリート内部にプレストレスを導入して形成したハーフプレキャストコンクリート板を、所定の階に複数個敷き詰めて形成したスラブであって、前記ハーフプレキャストコンクリート板を設計する際に、該ハーフプレキャストコ
ンクリート板を敷き詰めて生成されたスラブ下端のプレキャストコンクリート部分にひび割れを生じさせないためのプレストレスを導入して長期たわみ倍率を低減し、複数個の前記ハーフプレキャストコンクリート板を敷き詰めてなるスラブのスラブ厚を設定して作成することを特徴とするスラブ。
（９）上記ハーフプレキャストコンクリート板は、プレキャストコンクリート内部に一方向のプレストレスを導入し、スラブを形成するときに該プレキャストコンクリート板のプレストレスと直交する方向にあきを考慮した重ね継手を適用した二方向スラブ構造を含むことを特徴とする（９）に記載のスラブ。
（１０）上記ハーフプレキャストコンクリート板は、プレキャストコンクリート板のプレストレスと直交する方向にポストテンション方式によるプレストレスを導入したニ方向スラブ構造を含むことを特徴とする（８）に記載のスラブ。
（１１）上記プレキャストコンクリート板を設計する際に、ボイドを設けたボイドスラブを形成するものを含むようにしたことを特徴とする（８）に記載のスラブ。
（１２）上記プレキャストコンクリート板を設計する際に、段差部に対応したプレキャストコンクリート板を含むようにしたことを特徴とする（８）に記載のスラブ。
（１３）上記段差部に対応したプレキャストコンクリート板は、段差部におけるプレストレスの導入量に対して、段差部以外の部分のプレストレスの導入量を少なくしたことを特徴とする（１２）に記載のスラブ。
（１４）上記プレキャストコンクリート板を設計する際に、プレキャストコンクリート板に開口部分が存在する場合には、その開口部分を迂回するように、プレストレスを形成するＰＣ鋼線の間隔を、所定の上限値を限度として適宜変更するようにしたことを特徴とする（８）に記載のスラブ。
【００１８】
このように、スラブ下端のプレキャストコンクリート部分にひび割れを生じさせないためのプレストレスを導入して長期たわみ倍率を低減し、複数個の前記ハーフプレキャストコンクリート板を敷き詰めてなるスラブのスラブ厚を設定して作成するようにしたことにより、設計自由度を広げることが可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るスラブ設計手法及びスラブに関する実施形態について、図面を参照して説明する。尚、大スパン対応型のスラブ工法、ハーフプレキャストコンクリート板、プレストレス、二方向スラブ、アンボンドＰＣ鋼線等の構成及び構造は、従来技術の項で説明したものと同じであるため、その説明は省略する。
【００２０】
本発明に係るスラブは、プレストレスを導入したハーフプレキャストコンクリート板により形成されるものであることを前提として、そのハーフプレキャストコンクリート板を敷設して形成されたスラブ下端部分のプレキャストコンクリート部材のひび割れ抑制による耐久性の向上を図るために、ハーフプレキャストコンクリート板を形成するときの設計手法に種々の改良を加えて作成され、この改良を加えたハーフプレキャストコンクリート板により形成されたスラブを提供するものである。
【００２１】
このスラブを形成する本発明に係る大スパン対応型スラブ工法は、次に示す各種の特徴を有し、最終的には設計の段階でスラブ厚の厚さを低減させることができるようになっている。
【００２２】
▲１▼スラブ下端のプレキャストコンクリート部分にひび割れを生じさせないことを規定することにより、プレストレスの効果を長期たわみ倍率の低減に反映した、大スパン対応型スラブの構造設計手法、
▲２▼二方向スラブ設計が可能な大スパン対応型スラブ工法及びその構造設計手法、
▲３▼段差有無に影響を受けない大スパン対応型スラブ工法の長期たわみ倍率及びプレストレスの導入方法、
▲４▼段差部のプレストレス導入量に対しそれ以外の部分のプレストレス導入量を低減可能（段差部の２分の１以上）である大スパン対応型スラブ工法、
▲５▼スラブ開口等への対応を容易とした大スパン対応型スラブ工法、
▲６▼ポストテンション方式を用いたプレストレススラブ工法と大スパン対応型スラブ工法の併用。
である。
【００２３】
これらの各手法を用いることにより、スラブ厚の厚さの増大を抑制する手段としてハーフプレキャストコンクリート板を用いた合成床板（中空床板を含む）のハーフプレキャストコンクリート板部分にプレストレスを導入する工法である。
このプレキャストコンクリート部材にプレストレスを導入する工法は、一般的な手法であるプレキャスト部材のひび割れ抑制による耐久性の向上がプレキャスト導入の主たる目的であるのに対し、本工法は、耐久性向上の他に、スラブ厚の厚さの低減や段差スラブや開口等への対応を考慮した設計自由度の向上を目的としたものである。以下、［１］長期たわみ試験概要、［２］スラブ設計手法、［３］トータル的なスラブ設計手法、［４］スラブ、の順に説明する。
【００２４】
［１］長期たわみ試験概要
始めに、当試験は、プレストレスを導入したハーフプレキャストコンクリート板を用いたボイドスラブの長期たわみ性状を把握するために、ボイドスラブの主方向について長期たわみ実験を行ったもので、特に長期たわみの弾性たわみに対する増大率（以下、長期たわみ倍率という）について試験により、明らかにしたものである。
【００２５】
試験体は、表１に示すように、プレストレスの導入量をハーフプレキャストコンクリート板の断面（９０ｍｍ×１１００ｍｍ）に対する応力度で４．０３Ｎ／ｍｍ２（４−φ１２．７）、２．０２Ｎ／ｍｍ２（２−φ１２．７）とした切り欠き部のないボイドスラブを２体（ＰＳＬ−１、ＰＳＬ−２）、切り欠き部の周辺補強梁が主方向に直交する場合を一体（ＰＳＬ−３）とした。
【００２６】
【表１】

【００２７】
荷重は仕上げと積載荷重の合計を住宅用相当の２．５０ｋＮ／ｍ^２とし、鉄筋量は以下の２つの条件を満たすように決定する。
【００２８】
（１）固定端部、中央部の曲げモーメントは、日本建築学会「鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説」に基づく。但し、ＰＳＬ−３の曲げモーメントは、梁近似計算法による値とし、中央部の曲げモーメントは４分の３倍とする。
（２）固定端部の平均曲げひび割れ幅が、０．２ｍｍの設計限界近傍となる。
積載荷重２．５０ｋＮ／ｍ^２は、固定端部の応力度レベルでは４．４及び５．６Ｎ／ｍ^２に相当する。
【００２９】
各試験体の大きさは、図１に示すように、図内法長さ８５００ｍｍ、幅１１００ｍｍでスラブ厚さは一般部で２８０ｍｍ、段差部では１７０ｍｍとした。
スラブは、梁幅６００ｍｍ、梁成１３００ｍｍの天端に厚さ９０ｍｍのハーフプレキャストコンクリート板をかかり代を零として設置した上に所要の配筋を行い、現場打ちコンクリートを打設し固定端を確保した。尚、梁には厚さ５００ｍｍの基礎梁を設け一体とした。
【００３０】
この試験体の緒元は、図２に示すように、試験体ＰＳＬ−１、ＰＳＬ−２は、１３本の鉄筋Ｄ１３を使用し、スラブ厚１７０の固定端とし、図に示す計算式により所定のデータを算出する。
【００３１】
このように様々な条件下のもとにおける材料試験結果は、表２に示すように、コンクリートの強度を支保工撤去時及び載荷後２８０日の値で持って示すようになっている。
【００３２】
【表２】

【００３３】
実際の実験は、積載荷重は鉄筋を束ねて、所要の重量を試験体（ＰＳＬ−１、ＰＳＬ−２、ＰＳＬ−３）上面に載荷して行う。
【００３４】
測定はスラブの変位、鉄筋の歪み度及び曲げひび割れ幅について行う。変位の測定のうち自重によるたわみは、ハーフプレキャストコンクリート板を仮設用の支保工上に設置後に測定開始し、現場打ちコンクリートが所要の強度発現後支保工を撤去した時の変位とする。
その後、鉄筋を載荷し長期たわみの測定を開始する。測定期間は、載荷後５００日である。
【００３５】
このようにして行われた実験結果及びその検討については、表３に示すように、載荷後３３０日経過した実験結果、及び弾性たわみ計算値及び長期たわみ倍率を算出する。
【００３６】
【表３】

【００３７】
この表３に示す、長期たわみ倍率の算定に用いる弾性たわみの計算値は、ボイド部及び切り欠き部の各断面を持つ両端固定の一方向梁として求める。弾性たわみ計算値に用いるコンクリートのヤング係数は現場打ちコンクリートの材齢２８日の材料試験結果を用いる（表２参照）。
長期たわみ倍率は、載荷直後に“１”より大きくなっている。これは、載荷直後に固定端部に曲げひび割れが発生しているのに対して、計算による弾性たわみは、ひび割れを考慮しない初期剛性による載荷荷重時のたわみとしているためである。
【００３８】
このようにして長期たわみ倍率を計算により求め、その各試験体の中央たわみ量は、図３に示すように、切り欠き部があるＰＳＬ−３が最も多い。その他の２体は、ＰＳＬ−１の中央たわみ量がＰＳＬ−２より１５％程小さい。これは、ＰＳＬ−１とＰＳＬ−２とのプレストレスの導入量の差による。
【００３９】
各試験体の鉄筋載荷後３３０日を経過したまでの長期たわみ倍率の測定結果（表３参照）を、下記に示す式１の近似曲線に当て嵌めて、係数Ａ、Ｂ、Ｃを求め、今後の長期たわみ倍率を推定する。
【００４０】
Ｙ＝Ｘ／（Ａ＋ＢＸ）＋Ｃ………式１
【００４１】
表４は、この式１の計算値と実験による長期たわみ倍率を、各試験体毎に比較して表したものである。
【００４２】
【表４】

【００４３】
このようにして得られた長期たわみ倍率の実験値と計算値とを比較すると、試験体ＰＳＬ−１の場合は、図４に示すように、略２００日前後からたわみ倍率が６弱に維持され、長期たわみ倍率の５０年以降では６．１７８となる。
【００４４】
試験体ＰＳＬ−２の場合は、図５に示すように、略２００日前後からたわみ倍率が６．５強に維持され、長期たわみ倍率の５０年以降では７．１５０となる。
【００４５】
試験体ＰＳＬ−３の場合は、図６に示すように、略２００日前後からたわみ倍率が５．５強に維持され、長期たわみ倍率の５０年以降では６．２３１となる。
【００４６】
これらの試験体ＰＳＬ−１、ＰＳＬ−２、ＰＳＬ−３を総合的に比較すると、ＰＳＬ−１とＰＳＬ−２とではプレストレスの導入量の違いにより１６％程度の差異がある。ＰＳＬ−３はプレストレスの導入量がＰＳＬ−１と同じで、スラブ構成が小さいにもかかわらずＰＳＬ−１とほぼ同じ値となる。
【００４７】
以上のことを考察するに、プレストレスを導入したハーフプレキャストコンクリート板を用いたがボイドスラブの長期たわみ倍率の推定値は、プレストレスの導入量やスラブ剛性の違いによる差異が多少見られるが、５０年以降の平均では６．４８であり、プレストレスのないボイドスラブの実験による推定値（８．３）の４分の３程度であることが理解できる。
【００４８】
［２］スラブ設計手法
以上説明した試験により得られた長期たわみ倍率を用いてスラブ厚の厚さを薄くするように設計する手法、即ち、上記▲１▼〜▲６▼の手法について以下説明する。
【００４９】
▲１▼スラブ下端のプレキャストコンクリート部分にひび割れを生じさせないことを規定することにより、プレストレスの効果を長期たわみ倍率の低減に反映した、大スパン対応型スラブの構造設計手法である。
この手法の特徴は、導入プレストレス力の効果を、単に耐久性の向上のためだけでなく合成床板の構造設計に用いる長期たわみ倍率に反映した点に特徴がある。このようにしたことにより、従来のスラブ工法に対し、必要なスラブ厚さを低減することができる。
【００５０】
この設計手法は、先ず、導入プレストレス力の効果を確認するため、ハーフプレキャストコンクリート板にプレストレスを導入した合成床板の長期たわみ計測実験（約５００日）のデータを用いて、弾性たわみに対する長期たわみの増大量（以下、長期たわみ倍率という）を把握する。
実験で中央下端にひび割れが生じていないことに着目し、構造設計において、スラブ下端に生じる曲げモーメントに対してハーフプレキャストコンクリート板部分にひび割れを許容しない規定を加えることで、従来の長期たわみ倍率を３分の２〜２分の１に低減することが可能である。長期たわみ倍率は、スラブ厚決定に最も影響する値であるため、スラブ厚の厚さ低減に大きな効果を発揮するものである。
【００５１】
▲２▼二方向スラブ設計が可能な大スパン対応型スラブ工法及びその構造設計手法である。
この手法の特徴は、プレストレスを導入したプレキャストコンクリート板を用いた合成床板の設計手法が一方向スラブ設計であったのに対し、スラブ工法は一方向・二方向の何れのスラブも設計可能な点にある。
このように、二方向スラブ設計が可能となることで、バリアフリーに対応した段差スラブに適した設計が可能となる等、設計の自由度が向上する他、必要スラブ厚さを低減する効果がある。
【００５２】
この手法は、従来のプレストレスを導入した合成床板は、プレストレス導入方向のみのスラブ性能を考慮した一方向スラブであり、スラブに段差がある場合やスラブの支持状態によってはプレストレスの導入効果が低減してしまう不都合があった。本工法では、次に述べる点を考慮して二方向スラブ設計を可能とすることで不都合を解消している。
【００５３】
前述の長期たわみ計測実験では、応力状態（スラブ端部、中央共に）が二方向スラブよりも厳しい一方向試験体で実施しているため、この実験を基に定められた長期たわみ倍率は、一方向スラブに対し比較的応力状態が小さくなる二方向スラブに用いても設計上問題がない。
【００５４】
又、二方向スラブを可能とする工夫として、「プレキャストコンクリート板のプレストレスを直交する方向にあきを考慮した重ね継手」や「ポストテンション方式」を適用して「二方向スラブ」を可能とする。
二方向スラブ設計が可能となったことで、経済的なスラブ厚さで長大スパンに対応できるほか、段差スラブやスラブ周辺の境界条件の変化に対応可能となり、設計の自由度が向上する効果を発揮する。
【００５５】
▲３▼段差有無に影響を受けない大スパン対応型スラブ工法の長期たわみ倍率及びプレストレスの導入方法である。
この手法の特徴は、大スパン対応型スラブ工法の長期たわみ倍率が、段差の有無によらず一定の値を用いることができる点、スラブ厚さの５分の１〜２分の１程度の厚さのハーフプレキャストコンクリート板内にプレストレスを導入するため、ＰＣ鋼線の配置は段差の有無・位置・範囲等に影響されない点にある。
このようにすることで、段差の有無によらず、一定値の長期たわみ倍率を使用できるため設計の自由度を向上させるという効果を発揮する。
【００５６】
この工法は、大スパン対応型スラブ工法の長期たわみ倍率は、前述した段差の有無・導入プレストレス量を変動要因とした試験体を用いた実験結果から設定している。実験の結果、段差を有する試験体の長期たわみ倍率に対し、段差を有する試験体の２分の１のプレストレスを導入した段差の無い試験体の長期たわみ倍率は、１５％程度大きくなったが、設計ではこれらの倍率よりも大きな値を設定している。即ち、設計で用いる長期たわみ倍率に余裕があるため、実験結果の１５％程度の差異は設計上問題とならない。
【００５７】
更に、実験に用いた導入プレストレス量を下限値して設定することで、設計値は実験値を満足し、長期たわみ倍率は段差の有無によらず、一定の値を使用することができる。又、大スパン対応型スラブ工法はスラブ全厚さに対し、２分の１以下の厚さのハーフプレキャストコンクリート板を用いる工法であり、又、このハーフプレキャストコンクリート板部分にプレストレスを導入する工法であることから、現場打ちコンクリート部分で形成される段差の有無・位置・範囲に影響しない。
【００５８】
長期たわみ倍率が段差の有無・位置・範囲に左右されないことで、設計業務が簡素化し、構造設計部分のプログラム化が容易となる、ハーフプレキャストコンクリート板部分にプレストレスを導入することで、段差の有無・位置・範囲に制限を設ける必要がなくなり、設計の自由度が向上する効果を発揮する。
【００５９】
▲４▼段差部のプレストレス導入量に対しそれ以外の部分のプレストレス導入量を低減可能（段差部の２分の１以上）である大スパン対応型スラブ工法である
この手法の特徴は、段差以外の部分の導入プレストレス量を段差部の２分の１としても、設定した長期たわみ倍率を適用できる点にある。
【００６０】
このように、段差以外の部分の導入プレストレスを低減することで、コスト削減に効果を発揮する。
即ち、前述の理由により、段差部以外の部分の導入プレストレス量は、段差部の２分の１まで低減可能となり、コスト削減の効果を発揮することができる。
【００６１】
▲５▼スラブ開口等への対応を容易とした大スパン対応型スラブ工法である。
この工法の特徴は、プレストレスの導入方法について、ＰＣ鋼線の位置を規定するのではなく、ＰＣ鋼線の間隔を規定する点にある。開口等の位置の制限、特別な検討が不要となり、設計の簡略化、自由度の向上に効果を発揮する。
【００６２】
従来のプレストレスを導入したスラブは、ＰＣ鋼線の平面的な配置位置が決められており、ＰＣ鋼線位置とスラブ開口等（スリーブ、電気ボックス、荷揚げ用開口等）が干渉する場合、特別な検討が必要であり開口設置位置も制限される。本工法では、ＰＣ鋼線の平面的な配置位置の規定を設けず、必要導入プレストレス量から算出したＰＣ鋼線間隔及び最大間隔のみを規定しているため、ＰＣ鋼線とスラブ開口が干渉する場合、規定間隔以内となるようにＰＣ鋼線を移動又は追加することで、ＰＣ鋼線とスラブ開口の干渉の回避が可能となり特別な検討が不要となる他、開口位置の制限も不要となる。
【００６３】
スラブ工法は、開口等とＰＣ鋼線が干渉しない工法であることから、開口に対する特別な検討は不要で、開口等の位置・数量の制限がないため、設計の簡素化、設計の自由度の向上に効果を発揮する。
【００６４】
▲６▼ポストテンション方式を用いたスラブ工法と大スパン対応型スラブ工法の併用である。
この工法の特徴は、大スパン対応型スラブ工法がポストテンション方式を用いたスラブ工法と併用できる点にある。双方のスラブ工法の特徴により、必要スラブ厚・必要鉄筋量の低減、高耐久性化に効果を発揮する。
【００６５】
大スパン対応型スラブ工法は、スラブ全厚の５分の１〜２分の１の厚さのハーフプレキャストコンクリート板を用いるため、現場打ちコンクリート部分のみ（ハーフプレキャストコンクリート板のＰＣ鋼線の上面に部分的な切り込みを設ける場合有り）でポストテンション方式を用いたスラブ工法のＰＣ鋼線のケーブルの必要ライズ寸法を確保することが可能となる。これにより、ハーフプレキャストコンクリート部分と現場打ちコンクリート部分に異なる方式のプレストレスが導入できる。
【００６６】
ハーフプレキャストコンクリート板を用いたポストテンション方式を用いたスラブ工法は一般的な工法であるが、ハーフプレキャストコンクリート板にプレストレスを導入したことに新規性がある。又、ポストテンション方式のストレスの方向はハーフプレキャストコンクリート板のプレストレスの方向と同方向、直交方向の何れも可能である。
【００６７】
ポストテンション方式を用いたスラブ工法と大スパン対応型スラブ工法を併用することで次に示す効果がある。
【００６８】
ＰＣ鋼線による吊り上げ力でスラブが負担する荷重が減少し、弾性たわみ計算値が減少する。これに、大スパン対応型スラブ工法の長期たわみ倍率を適用することで、必要スラブ厚さを大きく低減することが可能となる。
【００６９】
又、大スパン対応型スラブ工法のみの場合、スラブ厚さを低減することで必要鉄筋量が増加する傾向にあるが、ポストテンション方式を用いたスラブ工法を併用することで、スラブが負担する荷重が減少し、必要鉄筋量を低減することが可能となる。
【００７０】
更に、双方のスラブ工法を併用することで、スラブ下端のひび割れは大スパン対応型スラブ工法を抑制し、スラブ上端のひび割れはポストテンション方式を用いたスラブ工法が抑制する。これにより、長期的にスラブの各部のひび割れを抑制することが可能になり、スラブの振動障害の回避や耐久性の向上が可能になる。
【００７１】
［３］トータル的なスラブ設計手法
このように様々な特徴を有する大スパン対応型スラブのスラブ設計手法をトータル的に採用してスラブ設計をすることにつき、図７に示すフローチャートに基づいて、以下説明する。
【００７２】
フローチャートで説明するのに先立ち、本発明のスラブ設計手法は、上記▲１▼〜▲６▼を採用して、設計段階において、応力・変形解析を行って、長期たわみの検討、せん断力の検討、曲げモーメントの検討、面内せん断力の検討、プレキャストコンクリート板のひび割れの検討、現場打ちコンクリート部のヒビ割れの検討、施工時の検討を行う。
【００７３】
先ず、スラブの形状を入力するために、スラブ厚、断面形状、コンクリート設計規準強度、鉄筋強度、ボイド型枠を設定する（ステップＳＴ１１）。
【００７４】
次に、荷重条件、スラブ支持条件の設定をする（ステップＳＴ１２）。
【００７５】
これらの諸条件が設定された後において、解析方法を選択する（ステップＳＴ１３）。ここで、解析方法が一方向解析である場合には、主方向を線材置換する（ステップＳＴ１４）。
【００７６】
ステップＳＴ１３において、二方向解析を選択した場合には、ボイドスラブの有無を判定し、ボイドスラブ有りの場合には格子梁置換を行う（ステップＳＴ１５、ＳＴ１６）。
【００７７】
ステップＳＴ１４及びＳＴ１６で、主方向を線材置換したもの及び格子梁置換したものは、応力・変形解析がなされる（ステップＳＴ１８）。
【００７８】
この応力・変形解析では、先ず、長期たわみの検討がなされる（ステップＳＴ１９）。この長期たわみについては、上述した実験結果の資料に基づいて検討がなされる。
【００７９】
ステップＳＴ１５において、ボイドスラブ無しの場合には、スラブ厚さを算定し、長期たわみの検討が行われる（ステップＳＴ１７）。
【００８０】
ステップＳＴ１９において、長期たわみの検討をした結果、ＮＧの場合は、ステップＳＴ１１に戻り、再度、スラブ厚、断面形状、コンクリート設計規準強度、鉄筋強度、ボイド型枠の設定を行う。
【００８１】
ステップＳＴ１９において、長期たわみの検討をした結果、ＯＫの場合は、次に、せん断力の検討が行われる（ステップＳＴ２０）。
【００８２】
ステップＳＴ１９において、せん断力の検討をした結果、ＮＧの場合は、ステップＳＴ１１に戻り、再度、スラブ厚、断面形状、コンクリート設計規準強度、鉄筋強度、ボイド型枠の設定を行う。
【００８３】
ステップＳＴ２０において、せん断力の検討をした結果、ＯＫの場合は、次に、曲げモーメントの検討を行う（ステップＳＴ２１）。
【００８４】
ステップＳＴ２１において、曲げモーメントの検討をした結果、ＮＧの場合は、ステップＳＴ１１に戻り、再度、スラブ厚、断面形状、コンクリート設計規準強度、鉄筋強度、ボイド型枠の設定を行う。
【００８５】
ステップＳＴ２１において、曲げモーメントの検討結果、ＯＫの場合は、次に、面内せん断力の検討を行う（ステップＳＴ２２）。
【００８６】
ステップＳＴ２２において、面内せん断力を検討した結果、ＮＧの場合は、ステップＳＴ１１に戻り、再度、スラブ厚、断面形状、コンクリート設計規準強度、鉄筋強度、ボイド型枠の設定を行う。
【００８７】
ステップＳＴ２２において、面内せん断力を検討した結果、ＯＫの場合は、次に、プレキャストコンクリート（ＰＣａ）板のひび割れの検討を行う（ステップＳＴ２３）。
【００８８】
ステップＳＴ２３において、プレキャストコンクリート板のひび割れの検討をした結果、ＮＧの場合は、ステップＳＴ１１に戻り、再度、スラブ厚、断面形状、コンクリート設計規準強度、鉄筋強度、ボイド型枠の設定を行う。
【００８９】
ステップＳＴ２３において、プレキャストコンクリート板のひび割れの検討をした結果、ＯＫの場合は、次に、施工時の検討に入る（ステップＳＴ２７）。
【００９０】
ステップＳＴ２３において、プレキャストコンクリート板のひび割れの検討の結果、ＮＧの場合は、ステップＳＴ１１に戻り、再度、スラブ厚、断面形状、コンクリート設計規準強度、鉄筋強度、ボイド型枠の設定を行う。
【００９１】
ステップＳＴ２３において、プレキャストコンクリート板のひび割れの検討の結果、ＯＫの場合は、次に、現場打ちコンクリート部のひび割れの検討を行う（ステップＳＴ２４）。
【００９２】
現場打ちコンクリート部のひび割れの検討の結果、ＮＧの場合は、次に、ひび割れ幅の検討を行う（ステップＳＴ２５）。ステップＳＴ２５において、現場打ちコンクリート部のひび割れの検討の結果、ＯＫの場合は、次に、施工時の検討を行う（ステップＳＴ２７）。
【００９３】
ステップＳＴ２５において、ひび割れ幅の検討の結果、ＮＧの場合は、次に、配筋の検討を行う（ステップＳＴ２６）。
【００９４】
ステップＳＴ２６において、配筋の検討の結果、ＮＧの場合は、ステップＳＴ１１に戻り、再度、スラブ厚、断面形状、コンクリート設計規準強度、鉄筋強度、ボイド型枠の設定を行う。
【００９５】
ステップＳＴ２７において、施工時の検討をした結果、ＮＧの場合は、ステップＳＴ１１に戻り、再度、スラブ厚、断面形状、コンクリート設計規準強度、鉄筋強度、ボイド型枠の設定を行う。
【００９６】
ステップＳＴ２７において、施工時の検討をした結果、ＯＫの場合は、一連の設計のフローは終了する。
【００９７】
［４］スラブ
次に、上記説明した長期たわみ倍率を低減した、スラブについて、図面を参照して説明する。
【００９８】
このスラブは、プレキャストコンクリート内部にプレストレスを導入して形成したハーフプレキャストコンクリート板を、所定の階に複数個敷き詰めて形成したものであり、ハーフプレキャストコンクリート板を設計する際に、このハーフプレキャストコンクリート板を敷き詰めて生成されたスラブ下端のプレキャストコンクリート部分にひび割れを生じさせないためのプレストレスを導入して長期たわみ倍率を低減し、複数個のハーフプレキャストコンクリート板を敷き詰めてなるスラブのスラブ厚を設定して作成したものである。
【００９９】
このハーフプレキャストコンクリート板は、プレキャストコンクリート内部に一方向のプレストレスを導入し、スラブを形成するときにこのプレキャストコンクリート板のプレストレスと直交する方向にあきを考慮した重ね継手を適用した二方向スラブ構造となっている。
【０１００】
重ね継手を適用したニ方向スラブは、図８に示すように、中空スラブ５１を形成するものであり、梁間に隣接して敷き並べたプレキャストコンクリート板５２同士をボイド型枠５３の間に配置した連結筋５４で接合し、この連結筋５４とプレキャストコンクリート板５２の下端筋５５とが重ね継手になっている。
この連結筋５４は所定の重ね継手長さＬにあき寸法Ｌ２を加えた長さ、即ち、あき寸法Ｌ２以上の長さであるため、伝達可能鉄筋５６への引張力の伝達が可能になる。この伝達可能鉄筋５６にはボイド型枠５３の両側における連結筋５４から引張力が伝達されるため、分離した異なる鉄筋同士の間隔が０．２Ｌ（Ｌ；重ね継手の長さ）且つ１５０ｍｍ以下と規定されている建築基準法の配筋間隔の重ね継手と同じ効果を得ることができる。従って、ボイド型枠５３間に上記の長さの連結筋５４を配筋すると、隣接したプレキャストコンクリート板５２同士が一体となった引張力を円滑に伝達できる中空スラブ５１を構築することができる。
【０１０１】
このハーフプレキャストコンクリート板５２は、プレキャストコンクリート板５２のプレストレスと直交する方向にポストテンション方式によるプレストレスを導入したニ方向スラブ構造を含む構造になっている。
【０１０２】
そして、このプレキャストコンクリート板５２を設計する際に、ボイドを設けたボイドスラブを形成するものを含むようにし、更に段差部に対応したプレキャストコンクリート板を含む構造になっている。
【０１０３】
この段差部に対応したプレキャストコンクリート板は、段差部におけるプレストレスの導入量に対して、段差部以外の部分のプレストレスの導入量を少なくする。
【０１０４】
そして、プレキャストコンクリート板を設計する際に、プレキャストコンクリート板に開口部分が存在する場合には、その開口部分を迂回するように、プレストレスを形成するＰＣ鋼線の間隔を、所定の上限値を限度として適宜変更する。
【０１０５】
【発明の効果】
上記説明したように、本発明に係るスラブ設計手法及びスラブは、プレストレスを導入したプレキャストコンクリート板を作成するに際し、予め試験により得られている長期たわみ倍率を参酌することにより、プレストレス力のみにかかわらず、スラブ厚の厚さを設計段階で薄く設計することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプレキャストコンクリート板の試験体の形状及び配筋の組み立て図である。
【図２】同試験体の緒元を一覧表示したものである。
【図３】同試験体の中央たわみ量をグラフに示したものである。
【図４】同試験体のたわみ倍率を示したグラフである。
【図５】同試験体のたわみ倍率を示したグラフである。
【図６】同試験体のたわみ倍率を示したグラフである。
【図７】トータル的なスラブ設計手法を表したフローチャートである。
【図８】本願発明に係る長期たわみ倍率を低減し、あきを考慮した重ね継手を適用したスラブを示す説明図である。
【図９】大スパン対応型スラブのハーフプレキャストコンクリート板の構造を示した説明図である。
【図１０】従来のプレストレスを導入したスラブ工法を示した説明図である。
【図１１】従来のプレストレスを導入したスラブ工法を示した説明図である。
【図１２】段差がある場合の大スパン対応型スラブのハーフプレキャストコンクリート板の構造を示した説明図である。
【図１３】段差スラブの導入プレストレス力を示した説明図である。
【図１４】プレストレスのＰＣ鋼線の配置関係を示した説明図である。
【図１５】アンボンドＰＣ鋼線による大スパン対応型スラブ工法を示した説明図である。
【符号の説明】
１０；ハーフプレキャストコンクリート板、１１；主方向下端筋、１２；直交方向下端筋、１３；ＰＣ鋼線、１４；組み立て鉄筋、１５；ボイドスラブ（中空部形成型枠）、１６；薄肉プレキャストコンクリート板、２１；スラブ、２２；ＰＣ鋼線、２３；抜け板、２４；段差部、２５；組み立て鉄筋、２６；開口部、５１；中空スラブ、５２；プレキャストコンクリート板、５３；ボイド型枠、５４；連結筋、５５；伝達可能鉄筋、５６；伝達可能鉄筋。

Claims

プレキャストコンクリート内部にプレストレスを導入して形成したハーフプレキャストコンクリート板を、所定の階に複数個敷き詰めてスラブを形成するためのスラブ設計手法において、
前記ハーフプレキャストコンクリート板を設計する際に、該ハーフプレキャストコンクリート板を敷き詰めて生成されたスラブ下端のプレキャストコンクリート部分にひび割れを生じさせないためのプレストレスを導入して長期たわみ倍率を低減し、複数個の前記ハーフプレキャストコンクリート板を敷き詰めて形成されるスラブのスラブ厚を設定するようにしたことを特徴とするスラブ設計手法。
上記ハーフプレキャストコンクリート板は、プレキャストコンクリート内部に一方向のプレストレスを導入し、スラブを形成するときに該プレキャストコンクリート板のプレストレスと直交する方向にあきを考慮した重ね継手を適用した二方向スラブ構造を含むことを特徴とする請求項１に記載のスラブ設計手法。
上記ハーフプレキャストコンクリート板は、プレキャストコンクリート板のプレストレスと直交する方向にポストテンション方式によるプレストレスを導入したニ方向スラブ構造を含むことを特徴とする請求項１に記載のスラブ設計手法。
上記プレキャストコンクリート板の設計は、ボイドを設けたボイドスラブを形成するものを含むようにしたことを特徴とする請求項１に記載のスラブ設計手法。
上記プレキャストコンクリート板の設計は、段差部に対応したプレキャストコンクリート板を含むようにしたことを特徴とする請求項１に記載のスラブ設計手法。
上記段差部に対応したプレキャストコンクリート板は、段差部におけるプレストレスの導入量に対して、段差部以外の部分のプレストレスの導入量を少なくしたことを特徴とする請求項５に記載のスラブ設計手法。
上記プレキャストコンクリート板の設計は、プレキャストコンクリート板に開口部分が存在する場合には、その開口部分を迂回するように、プレストレスを形成するＰＣ鋼線の間隔を、所定の上限値を限度として適宜変更するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のスラブ設計手法。
プレキャストコンクリート内部にプレストレスを導入して形成したハーフプレキャストコンクリート板を、所定の階に複数個敷き詰めて形成したスラブであって、
前記ハーフプレキャストコンクリート板を設計する際に、該ハーフプレキャストコンクリート板を敷き詰めて生成されたスラブ下端のプレキャストコンクリート部分にひび割れを生じさせないためのプレストレスを導入して長期たわみ倍率を低減し、複数個の前記ハーフプレキャストコンクリート板を敷き詰めてなるスラブのスラブ厚を設定して作成することを特徴とするスラブ。
上記ハーフプレキャストコンクリート板は、プレキャストコンクリート内部に一方向のプレストレスを導入し、スラブを形成するときに該プレキャストコンクリート板のプレストレスと直交する方向にあきを考慮した重ね継手を適用した二方向スラブ構造を含むことを特徴とする請求項８に記載のスラブ。
上記ハーフプレキャストコンクリート板は、プレキャストコンクリート板のプレストレスと直交する方向にポストテンション方式によるプレストレスを導入したニ方向スラブ構造を含むことを特徴とする請求項８に記載のスラブ。
上記プレキャストコンクリート板を設計する際に、ボイドを設けたボイドスラブを形成するものを含むようにしたことを特徴とする請求項８に記載のスラブ。
上記プレキャストコンクリート板を設計する際に、段差部に対応したプレキャストコンクリート板を含むようにしたことを特徴とする請求項８に記載のスラブ。
上記段差部に対応したプレキャストコンクリート板は、段差部におけるプレストレスの導入量に対して、段差部以外の部分のプレストレスの導入量を少なくしたことを特徴とする請求項１２に記載のスラブ。
上記プレキャストコンクリート板を設計する際に、プレキャストコンクリート板に開口部分が存在する場合には、その開口部分を迂回するように、プレストレスを形成するＰＣ鋼線の間隔を、所定の上限値を限度として適宜変更するようにしたことを特徴とする請求項８に記載のスラブ。