JP2007032051A - 支圧応力分散部材及び定着具並びにプレストレストコンクリート - Google Patents

Abstract

【課題】 緊張材から定着具に与えられる緊張力の反力としてのプレストレスを、定着具を構成するガイドからその回りのコンクリートに分散させて伝達する支圧応力分散部材の外形寸法を抑えながら、ガイドへの装着状態で支圧応力分散部材を安定させる。
【解決手段】 厚さ方向に面対称形の平板状に製作し、中央部に、緊張材２が挿通する筒状のガイド３が挿通するための、ガイド３の形状に対応した形のガイド挿通孔１ａを形成し、このガイド挿通孔１ａの周囲に複数個の貫通孔１ｅを周方向に間隔をおいて形成する。ガイド挿通孔１ａの周囲の縁部分１ｂの肉厚を他の部分の肉厚より大きくし、この肉厚の大きい縁部分１ｂにおいてガイド３の外周面に、ガイド３の軸方向に係止させると共に、前記縁部分１ｂの内周面に、ガイド３の外周面に形成された凸部３ｂがガイド３の軸方向に嵌合し、周方向に係合し得る凹部１ｃを形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明はコンクリートの端部に設置され、コンクリートにプレストレスを導入するＰＣ鋼材等の緊張材の定着具において、緊張材から定着具に与えられる緊張力の反力としてのプレストレスを定着具回りのコンクリートに分散させて伝達する支圧応力分散部材、及びそれを含む定着具、並びにコンクリート中に定着具が定着されたプレストレストコンクリートに関するものである。

緊張材の端部が定着される定着具は図４に示すように複数本の緊張材が定着される定着ブロックと、コンクリート中に配置されるシースから定着ブロックまでの間に配置され、定着ブロックが受けるプレストレスをコンクリートに伝達するための、筒形のガイドから構成される。

ガイド周辺のコンクリートにはガイドの外周面からコーン状に圧縮応力（支圧応力）が伝達されることから、その応力伝達領域には過大な応力が発生するため、一部に応力を集中させず、コンクリートの圧壊を防止するために、ガイドの周囲には図４、図５に示すようにコンクリートを補強するための補強筋を配筋することが必要になる（特許文献１、２参照）。図４は波形に形成された２本の鉄筋が格子状に組まれた鉄筋（グリッド筋）の例を、図５−（ａ）はスパイラル状に組まれた鉄筋の例を示す。

図４−（ａ）に示すようにグリッド筋を用いる場合、コンクリート中に配筋される鉄筋（主筋）の径に応じ、鉄筋が挿通する折り曲げ部分の最小曲げ半径が決められている関係から、プレストレストコンクリート中の必要鉄筋量を満足させようとすれば、折り曲げ部分の曲率半径が大きくなり、グリッド筋の外形寸法が大きくなる。

外形寸法が大きくなれば、グリッド筋の最も外側の鉄筋からコンクリートの表面までの距離が確保されにくくなり、かぶりを確保することが難しくなる。そのような場合、図４−（ｂ）に示すようにグリッド筋を二重に配置すれば、１個当たりのグリッド筋の寸法を小さくすることができる結果、必要なかぶり厚を確保することができるが、ガイド回りに鉄筋が混材するため、主筋に交差する方向の鉄筋の配筋作業性とコンクリートの充填性が低下する上、グリッド筋の使用量が増えるために補強に要するコストが上昇する不利益を伴う。

特開２００２−９７７４５号公報（請求項４、段落００１３〜００１９、図１〜図３） 特開２００３−４１７１０号公報（段落００１１〜００１２、図１、図２）

また図４に示すグリッド筋は鉄筋を格子状に組み合わせた形状であることから、厚さ方向の安定性がないため、ガイドの回りに装着された状態からコンクリートを打設したときに面外方向に回転変形し易い。同様に図５−（ａ）に示すスパイラル筋は全体として剛性が乏しいことから、それ自身が軸方向に変形し易いため、やはりコンクリートの打設時に図５−（ｂ）、（ｃ）に示すようにガイドに対して変位し易く、共にガイドから受ける圧縮応力に対して装着状態を維持することが難しい。

グリッド筋とスパイラル筋のいずれも、ガイドからの支圧応力を効率的に分散させてコンクリートに伝達する上ではガイドの、コンクリート表面側の端部からの距離、またはコンクリート端面からの距離を一定の範囲内に納める必要があるところ、上記のようにガイドへの装着時点においてガイドに対して変形、または変位するとすれば、支圧応力を分散させる効果が発揮されなくなる。

本発明は上記背景より、外形寸法を抑えながらも安定してガイドへの装着状態を維持でき、且つガイドからの支圧応力を効果的に分散させてコンクリートに伝達できる支圧応力分散部材、及びそれを含む定着具、並びにプレストレストコンクリートを提案するものである。

請求項１に記載の発明の支圧応力分散部材は厚さ方向に面対称形の平板状に製作され、中央部に、緊張材が挿通する筒状のガイドが挿通するための、ガイドの形状に対応した形のガイド挿通孔が形成され、このガイド挿通孔の周囲に複数個の貫通孔が周方向に間隔をおいて形成され、ガイド挿通孔の周囲の縁部分の肉厚が他の部分の肉厚より大きく、この肉厚の大きい縁部分においてガイドの外周面に、ガイドの軸方向に係止し得ると共に、前記縁部分の内周面に、ガイドの外周面に形成された凸部がガイドの軸方向に嵌合し、周方向に係合し得る凹部が形成されていることを構成要件とする。

支圧応力分散部材自体が厚さ方向に面対称形であることで、表裏の別がないことから、コンクリートの両端のいずれの側においても、厚さ方向の向きを考えることなく支圧応力分散部材をガイドに装着することが可能であり、厚さ方向両面のいずれの面をコンクリートの端面側に向けてもガイドに装着可能である。換言すれば、厚さ方向の向きを間違える余地がないため、支圧応力分散部材の取り扱い易さが高い。表裏の別があれば、支圧応力分散部材の向きを間違えて配置する可能性がないとは言えないからである。

またガイド挿通孔の周囲に複数個の貫通孔が周方向に間隔をおいて形成されることで、支圧応力分散部材の使用状態で貫通孔内にコンクリートが入り込み、支圧応力分散部材にコンクリートとの間で付着力が発生する。この結果、図３−（ｂ）に矢印で示すように緊張材が定着されるガイドからコンクリート中にコーン状に伝達される支圧応力に対して支圧応力分散部材が付着力を発揮し、抵抗することにより、複数個の貫通孔から周辺のコンクリートに支圧応力を分散させて伝達することになる。

支圧応力分散部材はその挿通孔にガイドが挿通することによりガイドに装着されるが、ガイド挿通孔の周囲の縁部分の肉厚が他の部分の肉厚より大きく、この肉厚の大きい縁部分においてガイドの外周面に、ガイドの軸方向に係止することで、常にガイドの端面からの距離が一定の位置に装着される。結果として、支圧応力分散部材は緊張材の端部を定着しているコンクリートの端面に対して正確に位置決めされるため、コンクリートの端面からの設置深さが常に一定に保持される。ガイドに対して一定の位置に装着されることで、支圧応力分散効果を発揮させる上で、最も有効な位置に常に支圧応力分散部材を配置することができるため、支圧応力分散効果が失われることなく、確実に発揮される。

特に支圧応力分散部材がガイドの外周面に係止するばかりでなく、係止する部分が厚肉に形成されていることで、ガイドが筒状で、ガイド挿通孔がそれに対応した形であることと併せ、ガイドの外周面をガイド挿通孔に嵌合した状態に維持することができ、厚肉の縁部分がガイドに係止しているときの、支圧応力分散部材の面外方向への傾斜とずれに対する安定性が高い。更に支圧応力分散部材はガイドの外周面への係止によってコンクリート中での傾斜やずれに対して安定するため、安定性を確保するための作業が極めて簡単であり、例えばガイドにねじ止めや溶接等により固定する場合との対比では作業効率が高い。

加えてガイド挿通孔の周囲の縁部分の内周面に、ガイドの外周面に形成された凸部がガイドの軸方向に嵌合し、周方向に係合し得る凹部が形成されていることで、装着状態での支圧応力分散部材の、ガイドに対する周方向の回転が防止されるため、支圧応力分散部材は傾斜とずれに対する安定性に加え、周方向の回転に対しても安定性を確保し、結果として支圧応力を分散させてコンクリートに伝達する効果が有効に発揮される。縁部分の内周面とは、縁部分のガイド挿通孔側の面を指す。

請求項２に記載の発明は請求項１に記載の支圧応力分散部材において、支圧応力分散部材の外周の縁部分の肉厚がその内周の、前記ガイド挿通孔の周囲の縁部分を除く部分の肉厚より大きいことを構成要件とする。この場合、支圧応力分散部材の外周の縁部分の肉厚が、ガイド挿通孔の周囲の縁部分を除く部分の肉厚より大きいことで、支圧応力分散部材の外周部分の曲げ剛性が大きく、曲げ変形しにくいため、ガイドからの支圧応力を分散させてコンクリートに伝達する能力が向上する。

請求項３に記載の発明は請求項１、もしくは請求項２に記載の支圧応力分散部材において、ガイド挿通孔の周囲の縁部分の外周にリブが形成されていることを構成要件とする。この場合、支圧応力分散部材はリブを有することで、コンクリートに接する表面積が増大し、コンクリートとの間の付着力が増すため、支圧応力分散部材からコンクリートへの支圧応力の伝達効果が大きくなる。

請求項４に記載の発明の定着具は請求項１乃至請求項３に記載の支圧応力分散部材と、そのガイド挿通孔を挿通し、緊張材が挿通する筒状のガイドとを備え、このガイドの外周面に支圧応力分散部材の前記凹部に軸方向に嵌合し、周方向に係合する凸部が形成されていることを構成要件とする。定着具は支圧応力分散部材とガイドからなることで、請求項１乃至請求項３の支圧応力分散部材が有する利益を引き継ぐため、支圧応力分散部材の取り扱い易さとガイドへの装着状態での安定性が高い効果と、支圧応力分散部材によって支圧応力をコンクリートに分散させて伝達できる効果が得られる。

請求項５に記載の発明は請求項４に記載の定着具において、支圧応力分散部材がそのガイド挿通孔の周囲の縁部分においてガイドの外周面に、前記緊張材の端部側へ係止していることを構成要件とする。支圧応力分散部材はその凹部にガイドの凸部が嵌合した状態で、ガイドの外周面に緊張材の端部側へ係止する。コンクリートはガイドに支圧応力分散部材を装着した状態で打設され、その打設時の圧力はガイドの外周部においてはシース側から緊張材端部側へ作用する傾向があるため、支圧応力分散部材が緊張材端部側へ係止することで、コンクリート打設時の支圧応力分散部材の安定性が高い。

請求項６に記載の発明はプレストレストコンクリート中に配置された緊張材の少なくとも一方の端部に請求項４、もしくは請求項５に記載の定着具が取り付けられていることを構成要件とする。定着具は請求項１乃至請求項３の支圧応力分散部材を含むため、支圧応力分散部材の取り扱い易さとガイドへの装着状態での安定性が高い効果と、支圧応力分散部材によって支圧応力をコンクリートに分散させて伝達できる効果を保有する。

支圧応力分散部材自体が厚さ方向に面対称形であるため、コンクリートの両端のいずれの側においても、厚さ方向両面のいずれの面をコンクリートの端面側に向けても支圧応力分散部材をガイドに装着することができる。
またガイド挿通孔の周囲に複数個の貫通孔が周方向に間隔をおいて形成されることで、支圧応力分散部材にコンクリートとの間で付着力が発生するため、ガイドからコンクリート中にコーン状に伝達される支圧応力に対し、周辺のコンクリートに支圧応力を分散させて伝達することができる。

ガイド挿通孔の周囲の縁部分の肉厚が他の部分の肉厚より大きく、この肉厚の大きい縁部分においてガイドの外周面に、ガイドの軸方向に係止することで、常にガイドの端面からの距離が一定の位置に装着されるため、コンクリートの端面からの設置深さを常に一定に保持することができる。また支圧応力分散部材のガイド外周面への係止部分が厚肉に形成されていることで、厚肉の縁部分がガイドに係止しているときの、支圧応力分散部材の傾斜とずれに対する安定性が高い。

更にガイド挿通孔の周囲の縁部分の内周面に、ガイドの外周面に形成された凸部がガイドの軸方向に嵌合し、周方向に係合し得る凹部が形成されていることで、装着状態での支圧応力分散部材の、ガイドに対する周方向の回転が防止されるため、傾斜とずれに対する安定性と併せ、支圧応力を分散させてコンクリートに伝達する効果を有効に発揮させることができる。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。

請求項１に記載の支圧応力分散部材１は図１−（ａ）に示すように緊張材２が挿通する筒状のガイド３の回りに装着され、そのガイド３の外周面から作用する支圧応力をコンクリート４に分散させて伝達するものである。支圧応力分散部材１とガイド３は緊張材２を定着するための定着具を構成する。

緊張材２にはＰＣ鋼材の他、ステンレス鋼、アラミドや炭素の繊維を用いた繊維強化材料が使用される。支圧応力分散部材１とガイド３は主として炭素鋼を鋳造や鍛造することにより製作されるが、繊維強化複合材料（繊維強化プラスチック、繊維強化合金等）を用いて製作されることもある。

ガイド３はコンクリート４中に配置されるシース５に、または図１に示すように複数本の緊張材２をコンクリート４の端部位置で分散させて配置されるトランペットシース６に接続され、緊張材２の端部側である頭部３ａがコンクリート４から露出する。コンクリート４の、緊張材２の端部側には緊張材２の端部を定着する作業を行うための空間７が形成されているが、この空間７は緊張材２の定着後、緊張材２を保護するためにモルタルやコンクリート等により埋められる。

上記空間７に露出したガイド３の頭部３ａの内周には緊張材２が定着される、緊張材２の本数分の挿通孔を有する定着ブロック８が、ガイド３の軸方向に嵌合し、移動を拘束された形で設置される。緊張材２はこの定着ブロック８に楔９、ナットその他の手段で定着される。

ガイド３の外周面は全体的にシース５側から定着ブロック８側へかけて径が増大する形状をし、シース５側の先端と頭部３ａの中間部位置、具体的にはガイド３からコーン状に広がってコンクリート４に伝達される支圧応力を分散させる上で有効な位置に、支圧応力分散部材１を装着状態で周方向に安定させるための凸部３ｂが形成される。凸部３ｂの形成位置以外の部分には必要によりコンクリート４との付着を確保するための凹凸が形成される。

凸部３ｂは図１−（ａ）の一部拡大図である（ｂ）に示すようにガイド３の外径が相対的に増大する部分の、径の小さい側に形成され、支圧応力分散部材１がガイド３の軸方向に嵌合し、周方向に係止するよう、周方向に間隔をおき、軸方向を向いて形成される。支圧応力分散部材１は厚さ方向に面対称形の平板状に製作されることから、支圧応力分散部材１が装着される部分、すなわち凸部３ｂが形成される部分の径は一定になる。支圧応力分散部材１はガイド３の外径が相対的に増大する部分において外径の小さい側から増大する定着ブロック８側へ係止する。

支圧応力分散部材１は厚さ方向に面対称形の平板状に製作され、図２−（ａ）に示すように中央部に、ガイド３が挿通するための、ガイド３の形状に対応した形のガイド挿通孔１ａが形成される。図面ではガイド３の外形を円形にしている関係から、ガイド挿通孔１ａを円形にしているが、必ずしもガイド３の外径が円形である必要はないため、円形以外の形の場合もある。また図２−（ａ）では支圧応力分散部材１の外形を、四角形の隅角部を曲線状にした形状にしているが、円形状等、支圧応力分散部材１自体の外形も任意である。

図１、図２に示すようにガイド挿通孔１ａの周囲の縁部分１ｂの肉厚は他の部分の肉厚より大きく、支圧応力分散部材１はこの肉厚の大きい縁部分１ｂにおいてガイド３の外周面に、ガイド３の軸方向に係止する。

前記縁部分１ｂの内周面の、前記ガイド３の凸部３ｂに対応した位置には図２−（ａ）に示すようにガイド３の外周面に形成された凸部３ｂがガイド３の軸方向に嵌合し、周方向に係合し得る凹部１ｃが形成される。図面では凹部１ｃを周方向に均等に４箇所形成しているが、凹部１ｃはガイド３の凸部３ｂに嵌合し、係止した状態で安定すればよいため、１箇所形成されればよいこともある。また凹部１ｃはガイド３の凸部３ｂが嵌合する形状をしていればよいため、四角形状、半円形状等、任意の形状に形成される。

図１−（ｂ）、図２−（ｂ）に示すように支圧応力分散部材１の、外周の縁部分１ｄの肉厚は外周部分の曲げ剛性を高めるために、その内周の、ガイド挿通孔１ａの周囲の縁部分１ｂを除く部分の肉厚より大きく、このガイド挿通孔１ａの周囲の縁部分１ｂと外周の縁部分１ｄの間に、支圧応力分散部材１全体のコンクリート４との付着を確保するために、図２−（ａ）に示すようにコンクリート４が入り込む複数個の貫通孔１ｅが周方向に間隔をおいて形成される。ガイド挿通孔１ａの周囲の縁部分１ｂと最外周の縁部分１ｄの間の、貫通孔１ｅの形成部分以外の部分にはまた、コンクリート４との付着を稼ぐためのリブ１ｆが形成される。

支圧応力分散部材１は図１−（ａ）に示すようにガイド３の回りに装着された状態で、シース５及び緊張材２と共にコンクリート４を打設、もしくは充填すべき箇所に配置され、前記のようにガイド３の頭部３ａがコンクリート４から空間７に露出するようにコンクリート４が打設される。

ガイド３の回りのコンクリート４にはガイド３からの支圧応力が図３−（ｂ）に示すようにガイド３側からシース５側へかけて拡大した領域に分散して伝達されるが、分散して伝達される支圧応力に対してコンクリート４を補強するために、図１に示すようにガイド３の回りの、支圧応力分散部材１よりシース５、６側の位置には例えば籠状に組まれた補強筋１０が配置される。

コンクリート４の硬化後、緊張材２に緊張力が与えられて緊張材２が楔９等により定着ブロック８に定着される。緊張材２の定着後、定着ブロック８の回りにグラウトキャップ１１が被せられ、その内部にグラウトが充填される。グラウトの充填後、空間７にコンクリートやモルタル等の充填材が充填され、グラウトキャップ１１が埋められる。

（ａ）は本発明の支圧応力分散部材とガイドのコンクリート中での配置状態を示した断面図、（ｂ）は（ａ）の一部拡大図である。 （ａ）は支圧応力分散部材を示した立面図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ線断面図である。 （ａ）はコンクリートの端部寄りに配置された支圧応力分散部材とコンクリートのかぶりの関係を示した断面図、（ｂ）はガイドの外周面から作用する支圧応力のコンクリートへの伝達の様子を示した断面図である。 （ａ）はガイドからの支圧応力に抵抗させるための従来のグリッド筋の配置例を示した断面図、（ｂ）は従来のグリッド筋を二重に配置したときの様子を示した断面図である。 （ａ）〜（ｃ）はグリッド筋に代え、従来のスパイラル筋を配置したときの様子を示した断面図である。

符号の説明

１………支圧応力分散部材
１ａ……ガイド挿通孔
１ｂ……縁部分
１ｃ……凹部
１ｄ……外周の縁部分
１ｅ……貫通孔
１ｆ……リブ
２………緊張材
３………ガイド
３ａ……頭部
３ｂ……凸部
４………コンクリート
５………シース
６………トランペットシース
７………空間
８………定着ブロック
９………楔
１０……補強筋
１１……グラウトキャップ

Claims (6)

1. 厚さ方向に面対称形の平板状に製作され、中央部に、緊張材が挿通する筒状のガイドが挿通するための、前記ガイドの形状に対応した形のガイド挿通孔が形成され、このガイド挿通孔の周囲に複数個の貫通孔が周方向に間隔をおいて形成され、前記ガイド挿通孔の周囲の縁部分の肉厚は他の部分の肉厚より大きく、この肉厚の大きい縁部分において前記ガイドの外周面に、前記ガイドの軸方向に係止し得ると共に、前記縁部分の内周面に、前記ガイドの外周面に形成された凸部が前記ガイドの軸方向に嵌合し、周方向に係合し得る凹部が形成されていることを特徴とする支圧応力分散部材。
2. 外周の縁部分の肉厚がその内周の、前記ガイド挿通孔の周囲の縁部分を除く部分の肉厚より大きいことを特徴とする請求項１に記載の支圧応力分散部材。
3. 前記ガイド挿通孔の周囲の縁部分の外周にリブが形成されていることを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載の支圧応力分散部材。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の支圧応力分散部材と、そのガイド挿通孔を挿通し、緊張材が挿通する筒状のガイドとを備え、このガイドの外周面に前記支圧応力分散部材の前記凹部に軸方向に嵌合し、周方向に係合する凸部が形成されていることを特徴とする定着具。
5. 前記支圧応力分散部材はそのガイド挿通孔の周囲の縁部分において前記ガイドの外周面に、前記緊張材の端部側へ係止していることを特徴とする請求項４に記載の定着具。
6. 前記緊張材の少なくとも一方の端部に、請求項４、もしくは請求項５に記載の定着具が取り付けられていることを特徴とするプレストレストコンクリート。
   

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