JP2005009630A

JP2005009630A - 部材の継手工法

Info

Publication number: JP2005009630A
Application number: JP2003176391A
Authority: JP
Inventors: Akira Umekuni; 章梅国; Yosaku Ikeo; 陽作池尾; Masahiro Sugata; 昌宏菅田; Yasumasa Miyauchi; 靖昌宮内; Tomiichi Abe; 富一阿部; Kozo Yamamoto; 晃三山本; Masayuki Kamimura; 昌之上村; Masanori Kamichi; 正紀神地
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】高度の管理や技能はあまり必要とすることもなく、施工環境が厳しい現場作業でも好適に実施でき、また、ボルトを必須の構成部材としていないので、加工費用と材料費用、および締め付け施工費用が嵩むという問題もない、施工性及び経済性に優れた部材の継手工法を提供する。
【解決手段】接合するべき部材１の端部、及び添え材２の各々に、位置が一致する貫通孔３を複数設け、前記接合するべき部材１の端部を突き合わせ、その側面に前記添え材２を添設して各々の前記貫通孔３を一致させ、前記一致した貫通孔に充填材を充填し、同充填材が硬化した支圧効果により、接合するべき部材を突き合わせ接合する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、板状部材や管状部材のうち、比較的薄厚（薄肉）の部材を接合する継手工法の技術分野に属し、更に云えば、前記部材の重ね合わせ接合や突き合わせ接合を効率的、且つ経済的に行い得る継手工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板や鋼管などの板状部材や管状部材のうち、比較的薄厚（薄肉）の部材を接合する継手工法は、溶接や接着による継手工法が一般的に行われている（例えば、特許文献１、２）。
【０００３】
しかし、溶接や接着による継手工法は、開先面や接合面の形状的な精度や、清浄度などの管理が非常に重要であり、品質に与える影響が非常に大きい。また、技能や施工中の管理も品質に大きく影響する。
【０００４】
そのため、施工環境が厳しい現場作業では、高度の管理や技能を要求する溶接や接着による継手工法は不向きであり、大変煩わしかった。
【０００５】
これに対し、ボルト式継手に代表される機械式継手工法は、前記高度の管理や技能はあまり必要としないので、前記溶接や接着による継手工法と比して、施工環境が厳しい現場作業に向いていると云える（例えば、特許文献３、４）。
【０００６】
しかし、前記機械式継手工法は、比較的薄厚の部材を接合するに際して、非常に多くのボルト孔の加工とボルトが必要になり、加工費用と材料費用、および締め付け施工費用が嵩むという問題があった。
【０００７】
ところで、支圧を活用した継手としては、例えば、集成材に設けたスリット内へ凹凸部を有する板状部材を差し込み、集成材と板状部材との間に充填材を充填し、同充填材が硬化することにより集成材と板状部材との強固な一体的接合が達成され、板状部材の凸部と充填材とのかみ合わせにより力の伝達を行える継手工法がある（例えば、特許文献５）。
【０００８】
この継手工法は、高度の管理や技能はあまり必要とすることもなく、施工環境が厳しい現場作業に向いていると云える。また、ボルトも必須の構成部材としていないので、加工費用と材料費用、および締め付け施工費用が嵩むという問題もない。よって、前記問題点を解消しているように見える。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−１０７４５２号公報
【特許文献２】
特開２００２−１７８１４４号公報
【特許文献３】
特公平６−７４６２１号公報
【特許文献４】
特開平５−２８０５１１号公報
【特許文献５】
特開平９−１７７１７２号公報
【００１０】
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献５に基づく継手工法は、板状部材に引張力や圧縮力が作用すると、当該板状部材が充填材を介して集成材を押し広げようとする力が作用し、経時的に支圧機構を有効に機能させることが至難となる。よって、前記集成材の広がりを防ぐために外側から拘束することを余儀なくされ、そのためにボルトを多数必要とするなどコストが嵩み、改良の余地が残されている（上記特許文献５の図中の符号１０参照）。
【００１１】
本発明の目的は、高度の管理や技能はあまり必要とすることもなく、施工環境が厳しい現場作業でも好適に実施でき、また、ボルトを必須の構成部材としていないので、加工費用と材料費用、および締め付け施工費用が嵩むという問題もない、施工性及び経済性に優れた部材の継手工法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明に係る部材の継手工法は、接合するべき部材の端部、及び添え材の各々に、位置が一致する貫通孔を複数設け、前記接合するべき部材の端部を突き合わせ、その側面に前記添え材を添設して各々の前記貫通孔を一致させ、前記一致した貫通孔に充填材を充填し、同充填材が硬化した支圧効果により、接合するべき部材を突き合わせ接合することを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明に係る部材の継手工法は、接合するべき部材の端部の各々に、位置が一致する貫通孔を複数設け、前記接合するべき部材の端部を重ね合わせて各々の前記貫通孔を一致させ、当該一致した貫通孔に充填材を充填し、同充填材が硬化した支圧効果により、接合するべき部材を重ね合わせ接合することを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明に係る部材の継手工法は、接合するべき部材の端部、及び添え材の各々に、位置が一致する貫通孔を複数設け、前記接合するべき部材の端部を重ね合わせ、その側面に前記添え材を添設して各々の前記貫通孔を一致させ、前記一致した貫通孔に充填材を充填し、同充填材が硬化した支圧効果により、接合するべき部材を重ね合わせ接合することを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載した部材の継手工法において、複数の貫通孔の一部に通したボルトで部材の端部や添え材を仮止めして充填材を充填することを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一に記載した部材の継手工法において、接合するべき部材は、板状部材同士又は管状部材同士であることを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項１又は３〜５のいずれか一に記載した部材の継手工法において、接合するべき部材と添え材との間に、充填材の漏れを防止するシール手段を施して充填材を充填する空間部を形成することを特徴とする。
【００１８】
請求項７記載の発明は、請求項１又は３〜６のいずれか一に記載した部材の継手工法において、添え材は、接合するべき部材が板状部材の場合はスプライスプレートであり、管状部材の場合は鞘管であることを特徴とする。
【００１９】
請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一に記載した部材の継手工法において、充填材が貫通孔を通じて外部に漏れることを防止する粘着シートの貼付けや型枠の設置などを施すことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態及び実施例】
図１Ａ〜Ｄは、請求項１に記載した発明に係る部材の継手工法の実施形態を示している。
【００２１】
この部材１、１の継手工法は、接合するべき部材１、１の端部１ａ、１ａ、及び添え材２の各々に、水平方向に位置が一致する貫通孔３を複数設け、前記接合するべき部材１、１の端部１ａ、１ａを突き合わせ、その側面に前記添え材２、２を添設して各々の前記貫通孔３を一致させ、前記一致した貫通孔３へ充填材４を充填し、同充填材４が硬化した支圧効果により、接合するべき部材１、１を突き合わせ接合することを特徴とする（請求項１記載の発明）。
【００２２】
前記部材１は、薄厚の鋼板１を使用しているが、板状部材、又は後述する管状部材であればよく、鋼製に限定されない（請求項５記載の発明）。
【００２３】
前記添え材２には、スプライスプレート２を使用している（請求項７記載の発明）。
【００２４】
前記貫通孔３の径やピッチは、前記部材１や添え材２の材質や板厚に応じて構造設計上決定される。
【００２５】
前記充填材４は、接合するべき部材１の強度・種類に応じてフレキシブルに選択される。例えば、接合するべき部材１が鋼板１のような強度が大きい材料を使用する場合には、鋼板１の強度に遜色のない圧縮強度を有する、高繊維などで補強されたモルタルや高強度のモルタルを使用することが好ましい。その一例として、ＲＰＣ（リアクティブ・パウダー・コンクリート）など２００Ｎ／ｍｍ^２以上の圧縮強度を有する充填材４が挙げられる。一方、接合するべき部材１が、木材などの強度が小さい材料を使用する場合には、エポキシなどの樹脂や低強度のモルタルなどを充填材４として使用する。
【００２６】
前記鋼板（部材）１の継手工法は、接合するべき鋼板１の端部を突き合わせ、その両側面にスプライスプレート（添え材）２を所要の間隔をあけてバランス良く配置し、ボルト５とナット６で仮止めする。前記ボルト５は、図１Ａに示したように、スプライスプレート２の左右の鉛直方向にバランス良く３本ずつ設置する。なお、前記スプライスプレート２がねじ切りブレートであれば、ナット６は勿論不要である。また、前記ボルト５の使用本数も勿論３本に限定されない。
【００２７】
ちなみに、図中の符号７は、充填材４の漏れを防止するためのゴム製又は樹脂製のガスケットであり、前記スプライスプレート２の左右両縁部と下縁部（図示省略）に設けて実施している（請求項６記載の発明）。このガスケット７の厚さについて、図１Ａでは、当該ガスケット７を図面上分かり易く表すため、あえて厚く図示しているが、図１Ｂに示したように、薄くして実施することも勿論できる。
【００２８】
また、前記スプライスプレート２の貫通孔３から充填材４が漏れることを防止するべく、前記スプライスプレート２の外側面には粘着シート８を貼り付けて実施している（請求項８記載の発明）。
【００２９】
このように、接合するべき鋼板１、１の端部１ａ、１ａを突き合わせ、その両側面にスプライスプレート２、２を添設し、ボルト５とナット６で仮止めする作業を終えた後、充填材４（例えば、前記高繊維などで補強されたモルタルやＲＰＣなどの高強度のモルタル）を上方から空間部９へ充填する。前記充填材４は、前記空間部９を充填することはもちろん、鋼板１とスプライスプレート２にそれぞれ設けた貫通孔３にも十分に充満し、前記ガスケット７と粘着シート８の作用により、外部へ一切漏れ出すことはない。
【００３０】
そして、前記充填材４に加熱養生などの養生を施して当該充填材４が硬化し、必要な強度に達した後には、図２に模式的に示したように、二面せん断となる荷重伝達機構を達成する。ちなみに、図２中の斜線は充填材４を示している。前記充填材４に膨張性のモルタルを使用すれば、鋼板１及びスプライスプレート２の密着性が高まり、初期剛性が大きくなるので好ましい。
【００３１】
なお、前記スプライスプレート２は、接合するべき部材１の両側面に必ずしも設ける必要はない。前記部材１の強度・種類に応じて、構造設計上必要な強度を発揮することを条件に、図３に示したように、片側面にのみ設けて実施し、図４に模式的に示したように、一面せん断となる荷重伝達機構を達成することもできる。
【００３２】
また、本実施形態では、前記ボルト５を埋め殺して実施しているが、当該ボルト５は、部材１と添え材２とを仮止めするためのものであり、充填材４を養生する過程で撤去することもできる。また、部材１と添え材２とを仮止めする手段はボルト５に限定されず、可能であれば水平に寝かせた状態で行うなど、公知の仮止め手段で実施すればよい。
【００３３】
前記充填材４の漏れを防止する手段はガスケット７に限定されず、シリコン等のシール材でも実施可能である（請求項６記載の発明）。
【００３４】
さらに、充填材４が漏れることを防止するためにスプライスプレート２の表面に粘着シート８を貼り付けて実施しているが、型枠を設けて実施することもできる（請求項８記載の発明）。
【００３５】
図５は、請求項１に記載した発明に係る部材の継手工法の異なる実施形態を示している。この実施形態は、図１に示した実施形態と比して、鋼板１に、スプライスプレート２を、貫通孔３を一致させて密着して設け、前記空間部９を一切設けない構造とすることのみ相違する。よって、ガスケット７などのシール加工を一切施す必要はない。
【００３６】
この実施形態は、接合するべき部材１の強度が低強度の場合など、構造設計上、モルタルなどの充填材４の使用量を低減しても十分な接合強度を発揮できる場合に好適に実施される。前記充填材４を充填する方法としては、各貫通孔３に個別に充填材４を注入することになる。充填材４の注入を、部材（鋼板）１を鉛直に立てた状態で行う場合には、粘着シート８を貫通して注入を行うことになる。この際、前記充填材４の逆流を防止する手段としては、細い注入管を使用して、前記粘着シート８を突き破って注入する方法や、貫通孔個別に粘着シート８に設けた逆流防止弁を用いる方法がある。
【００３７】
斯くして、前記充填材４に加熱養生などの養生を施して当該充填材４が硬化し、必要な強度に達した後には、図６に模式的に示したように、二面せん断となる荷重伝達機構を達成することができる。
【００３８】
なお、前記スプライスプレート２は、接合するべき部材１の両側面に必ずしも設ける必要はない。前記部材１の強度・種類に応じて、構造設計上必要な強度を発揮することを条件に、図７に示したように、片側面にのみ設けて実施し、図８に模式的に示したように、一面せん断となる荷重伝達機構を達成することもできる。
【００３９】
図９Ａ〜Ｄは、請求項１に記載した発明に係る部材の継手工法の異なる実施形態を示している。これらの実施形態は、橋梁や道路の補修・補強など、外側からのみしか施工を実施できない場合のバリエーションを示している。
【００４０】
ちなみに、図中の符号１０は溶接を示しており、符号１１はスタッドボルトを示しており、符号１２はねじ切りプレートを示している。符号１６はアングル材である。一例として、図９Ｄについての継手工法を以下に説明する。
【００４１】
この鋼板（部材）１の継手工法は、予め、一方の鋼板１の端部１ａの両側面にスプライスプレート（添え材）２の左側部分をそれぞれ添えてボルト５とナット６で仮止めしている（図１０Ａ）。前記ボルト５は、図１Ａのように、バランス良く鉛直方向に３本設置している。次に、前記鋼板１の端部１ａへ他方の鋼板１の端部１ａを突き合わせて、ボルト５で外側から仮止めする（図１０Ｂ）。その後、充填材４を上方から空間部９へ充填する（図１０Ｃ）。
【００４２】
この継手工法によると、裏面からナットを当てがう必要がなく、外側のみから容易に継手工法を行うことができるので、橋梁や道路の補修・補強などに好適である。
【００４３】
図１１は、請求項２に記載した発明に係る部材の継手工法の実施形態を示している。この部材１、１の継手工法は、接合するべき部材１、１の端部１ａ、１ａの各々に、位置が一致する貫通孔３を複数設け、前記接合するべき部材１、１の端部１ａ、１ａを重ね合わせて各々の前記貫通孔３を一致させ、当該一致した貫通孔３に充填材４を充填し、同充填材４が硬化した支圧効果により、接合するべき部材を重ね合わせ接合することを特徴とする（請求項２記載の発明）。
【００４４】
この実施形態は、接合するべき部材１の強度が低強度の場合など、構造設計上、モルタルなどの充填材４の使用量を低減しても十分な接合強度を発揮できる場合に好適に実施され、部材１、１を重ね合わせることを除けば、前記図７に基づいて説明した継手工法とほぼ同様の作業工程を経て行う。即ち、密着して設けた部材１、１の端部１ａ、１ａを、ボルト５とナット６で仮止めし、前記充填材４を充填する方法としては、各貫通孔３に個別に充填材４を注入することになる。この際、前記充填材４の逆流を防止する手段としては、細い注入管を使用して、前記粘着シート８を突き破って注入する方法や、貫通孔個別に粘着シート８に設けた逆流防止弁を用いる方法がある。
【００４５】
斯くして、前記充填材４に加熱養生などの養生を施して当該充填材４が硬化し、必要な強度に達した後には、前記図７に示した実施形態とほぼ同様に、図８に模式的に示したように、一面せん断となる荷重伝達機構を達成することができる。また、必要に応じて、前記重ね合わせた部材１、１の端部１ａ、１ａの側面にスプライスプレート２を設けて実施することも勿論できる（請求項３記載の発明）。
【００４６】
以上のように、図１〜図１１に基づいて、部材の継手工法を説明したが、本発明は、図示例の限りでなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。例えば、図示は省略するが、前記貫通孔３の入り口部分のみを大径にして（所謂ザグリ）スプライスプレート２の脱落を防止するよう配慮して実施することもできる。
【００４７】
また、図示例では、板状部材同士の継手工法について説明しているが、図１２に示したように、管状部材１３と管状部材１３の継手工法にも十分に適用できる（請求項１及び５記載の発明）。この場合には、管状部材１３の端部、及び鞘管１４（請求項７記載の発明）の各々に、位置が一致する貫通孔１５を複数設け、前記接合するべき管状部材１３、１３の端部を突き合わせ、その側面に前記鞘管１４を添設して各々の前記貫通孔１５を一致させてボルトで仮止めし、前記一致した貫通孔１５に充填材４を充填し、同充填材４が硬化した支圧効果により、管状部材１３同士を突き合わせ接合することもできる。前記管状部材１３及び鞘管１４は、形状的に拘束効果の高い円形断面であるため、安定した荷重伝達機構を達成することができる。
【００４８】
なお、前記鞘管１４を使用しないで、内径の異なる管状部材同士を重ね合わせ接合することもできる（請求項２及び３記載の発明）。
【００４９】
【本発明が奏する効果】
請求項１〜８に記載した発明に係る部材の継手工法によれば、板状部材や管状部材の区別なく、また、突き合わせ継手や重ね合わせ継手にも好適に実施することができ、バリエーションに富む継手工法を実現できると共に、安定した荷重伝達機構を恒久的に有効に機能させることができる。
もちろん、前記様々なバリエーションに富む部材の継手工法は、共通して、高度の管理や技能はあまり必要とすることもなく、施工環境が厳しい現場作業に向いている。また、ボルトも必須の構成部材としていないので、加工費用と材料費用、および締め付け施工費用が嵩むという問題もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａは、請求項１に記載した部材の継手工法の実施形態を示した斜視図であり、Ｂは、同平面図であり、Ｃは、部材を示した正面図であり、Ｄは、添え材を示した正面図である。
【図２】図１に示した継手工法による二面せん断となる荷重伝達機構を模式的に示した平面図である。
【図３】請求項１に記載した部材の継手工法の異なる実施形態を示した平面図である。
【図４】図３に示した継手工法による一面せん断となる荷重伝達機構を模式的に示した平面図である。
【図５】請求項１に記載した部材の継手工法の異なる実施形態を示した平面図である。
【図６】図５に示した継手工法による二面せん断となる荷重伝達機構を模式的に示した平面図である。
【図７】請求項１に記載した部材の継手工法の異なる実施形態を示した平面図である。
【図８】図７に示した継手工法による一面せん断となる荷重伝達機構を模式的に示した平面図である。
【図９】Ａ〜Ｄは、請求項１に記載した部材の継手工法の異なる実施形態を示した平面図である。
【図１０】Ａ〜Ｃは、図９Ｄの継手工法を段階的に示した平面図である。
【図１１】Ａは、請求項２に記載した部材の継手工法の実施形態を示した平面図であり、Ｂは、同正面図である。
【図１２】請求項１に記載した部材の継手工法の異なる実施形態を示した斜視図である。
【符号の説明】
１部材（鋼板）
１ａ部材の端部
２添え材（スプライスプレート）
３貫通孔
４充填材
５ボルト
６ナット
７ガスケット
８粘着シート
９空間部
１０溶接
１１スタッドボルト
１２ねじ切りプレート
１３管状部材
１４鞘管
１５貫通孔
１６アングル材

Claims

接合するべき部材の端部、及び添え材の各々に、位置が一致する貫通孔を複数設け、
前記接合するべき部材の端部を突き合わせ、その側面に前記添え材を添設して各々の前記貫通孔を一致させ、
前記一致した貫通孔に充填材を充填し、同充填材が硬化した支圧効果により、接合するべき部材を突き合わせ接合することを特徴とする、部材の継手工法。
接合するべき部材の端部の各々に、位置が一致する貫通孔を複数設け、
前記接合するべき部材の端部を重ね合わせて各々の前記貫通孔を一致させ、当該一致した貫通孔に充填材を充填し、同充填材が硬化した支圧効果により、接合するべき部材を重ね合わせ接合することを特徴とする、部材の継手工法。
接合するべき部材の端部、及び添え材の各々に、位置が一致する貫通孔を複数設け、
前記接合するべき部材の端部を重ね合わせ、その側面に前記添え材を添設して各々の前記貫通孔を一致させ、
前記一致した貫通孔に充填材を充填し、同充填材が硬化した支圧効果により、接合するべき部材を重ね合わせ接合することを特徴とする、部材の継手工法。
複数の貫通孔の一部に通したボルトで部材の端部や添え材を仮止めして充填材を充填することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載した部材の継手工法。
接合するべき部材は、板状部材同士又は管状部材同士であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載した部材の継手工法。
接合するべき部材と添え材との間に、充填材の漏れを防止するシール手段を施して充填材を充填する空間部を形成することを特徴とする、請求項１又は３〜５のいずれか一に記載した部材の継手工法。
添え材は、接合するべき部材が板状部材の場合はスプライスプレートであり、管状部材の場合は鞘管であることを特徴とする、請求項１又は３〜６のいずれか一に記載した部材の継手工法。
充填材が貫通孔を通じて外部に漏れることを防止する粘着シートの貼付けや型枠の設置などを施すことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載した部材の継手工法。