JP2007162341A - プレキャスト床版及びその継手構造 - Google Patents

Abstract

【課題】連結鉄筋を突き合わせ添筋を介して接続する継手構造であっても接合端部間距離を増大せずに応力伝達が十分に果たせる継手構造を提供する。
【解決手段】プレキャスト床版１を隣接して設置し連結用鋼板３を突き合わせ連結鉄筋４を対向させる。連結用鋼板３に添接板９を載置しボルトナット１０を挿通して締結し連結用鋼板３を接続する。連結鉄筋４と同一高さに添筋１１を配置し、これら連結鉄筋４及び添筋１１の上側にこれらと直交する交差鉄筋１２を配置した後、接合部の間詰コンクリート１３を充填する。連結鉄筋４と応力を伝達する添筋１１を上側の交差鉄筋１２と下側の連結用鋼板３で拘束することで薄い版構造であっても十分な強さの継手構造となる。
【選択図】図５

Description

この発明は、継手部に連結用鋼板と連結鉄筋を突設するプレキャスト床版及びこのようなプレキャスト床版同士を接続するための継手構造の改良に関するものである。

プレキャストコンクリート床版は、現場における型枠、鉄筋及びコンクリート打設等の工事を大幅に削減でき、コスト面のみならず安全面や工期短縮の点からも有利であるため、その適用範囲が広げられてきている。一方、プレキャスト床版は一般に工場などで作製され、その後現場に搬送されるため、運搬車輌等の関係から所定の大きさ、例えば製品幅は２．５ｍ以内とする等の制限が付加されている場合が多い。

従ってプレキャスト床版では継手部が増加することになるため、その構造が重要となる。従来のプレキャスト床版の継手構造は、接合端より突設する連結鉄筋を重ね合わせ、その後コンクリートを打設するのが一般的であったが、コンクリート床版の下面に鋼板を取り付け、この突設する鋼板を継手部の型枠として用いるプレキャスト床版も提案されていた。このようなプレキャスト床版としては、例えば下記に示すような技術が提案されていた。
特許第２８３２５２２号公報

特許文献１には、図１８及び図１９に示すように、鋼板１０３とコンクリート１０２を合成してなるプレキャスト床板１０１の継手構造が記載されている。この従来のプレキャスト床版１０１は、コンクリート床版１０２の下面全体に鋼板１０３が取り付けられており、継手部において、この鋼板１０３，１０３同士を突き合わせると共に連結鉄筋１０４，１０４を重ね継手で繋いでいた。

継手部の鋼板１０３の下面には添接板１０９を設け、これらにジベルとしての役割をも果たす高力ボルト１１０を挿通してナットで締結し、この後連結鉄筋１０４に交差する鉄筋１１２を配設し、端部間のコンクリート１１３を打設して継手構造を形成していた。

しかし、従来の鋼板とコンクリートを合成してなるプレキャスト床板１０１では、連結鉄筋１０４同士を直接重ね継手で繋いでいたため、図２０に示すように連結鉄筋１０４のコンクリート床版１０２からの突出長さａが大きくなっていた。現状標準的に使用されているコンクリート標準示方書（社団法人土木学会編集）の規準によれば、鉄筋の基本重ね長さｌ_d（引張鉄筋の基本定着長）は最小でもｌ_d＝２０φであり、条件によっては更に長い重ね長さが採用されていた。

従って従来のプレキャスト床版１０１では、運搬車輌を考慮して輸送幅を２．５ｍと限定する場合、鉄筋長Ｌ₀がクリティカルとなり、パネル分割幅Ｄ₀が大きく取れない問題点があった。即ちパネル分割幅Ｄ₀は２．５ｍより略重ね継手の長さ分ｌ_d短くしなければならなかった。このため、継手部の個数が増大し、プレキャスト製品であるにも関わらず、工場打設範囲が少なくなり、現場での間詰部打設量が増える欠点があった。

又連結鉄筋１０４同士を直接重ね継手で繋ぐ方式の場合、鉄筋同士が干渉すると敷設が困難となるため、鉄筋の干渉を考慮した設計が必要であり、その配筋作業も煩雑となった。又現場で重ね継手を成立させるためには、工場での仮組が必須であり原寸チェック作業等の負担が大変であった。

ところでプレキャスト床版の継手構造としては、連結鉄筋同士を直接重ね継手で繋ぐ方式の他、連結鉄筋同士を突き合わせ、これらに添筋を介して接続する方式も提案されていた。このようなプレキャスト床版の継手構造としては、例えば下記に示すような技術が提案されていた。
実開平５−８９７０１号公報

特許文献２には、コンクリート端部より網状鉄筋を突設するプレキャスト床板の継手構造が記載されており、この従来のプレキャスト床版は、図２１に示すように、連結する網状鉄筋２０５（主筋２０５ａ及び直交筋２０５ｂ）の両側に対となる網状の添筋２１１（主筋２１１ａ及び直交筋２１１ｂ）を対称に配置していた。

ところが、応力伝達をする添筋２１１を軸力が作用する網状鉄筋２０５の外側に配置した場合、図２２に示すように引張力Ｐが作用すると、打継面などのコンクリート２１３の表面からひび割れが発生し、連結する網状鉄筋２０５と応力を伝達する添筋２１１が離れる方向に分力が発生する。この時離れる方向に対する拘束鋼材が無いため、連結する網状鉄筋２０５と添筋２１１の間をひび割れが延伸し、結局両側の添筋部分が引張力を伝達できなくなり、破壊に至る恐れがあった。

又連結鉄筋同士を突き合わせ、これらを添筋で接続する方式に現状規準の基本重ね長さｌ_dを夫々適用すると、間詰部の幅が４０φ以上必要となり、プレキャスト床版としてのメリットが無くなる構造となってしまった。又重ね継手の代わりに溶接などにより接合する方法もあったが、コスト面や現場での施工状況を考慮すると実用的ではなかった。

この発明は、従来のプレキャスト床版及びその継手構造が有する上記の問題点を解消すべくなされたものであり、鉄筋の突出長が小さく、パネル分割幅が大きく取れ、工場打設範囲を増大し現場での間詰部打設量を減少させるプレキャスト床版を提供することを目的としている。又連結鉄筋を突き合わせ、添筋を介して接続する継手構造であっても、接合端部間距離を増大せずに応力伝達が十分に果たせる継手構造を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、この発明のプレキャスト床版は、コンクリート床版の接合端下面には添接板取付用のボルト孔を穿設する連結用鋼板を突設し、その上部の接合端側面には連結鉄筋を突設するプレキャスト床版において、前記連結鉄筋の突設長は、φ＝連結鉄筋の直径とするとき、少なくとも１０φ以上であって、前記連結用鋼板の突設長さ以内であることを特徴とするものである。

連結用鋼板は継手部の周辺のみでもよいし、コンクリート床版全体に貼り付けるものでもよい。コンクリートと鋼板は一体的に挙動するようジベル等のずれ止めを突設する。連結鉄筋は連結用鋼板と略同一長さの突出長とする。

請求項２記載のプレキャスト床版の継手構造は、請求項１記載のプレキャスト床版同士を接合するため、対向する前記連結用鋼板及び前記連結鉄筋を夫々突き合わせ、各連結鉄筋との継手長さが少なくとも夫々１０φ以上有すると共に各連結鉄筋と同一高さに配設する添筋と、同一平面に配置する前記連結鉄筋及び添筋の上面にあってこれらと直交する交差鉄筋により前記連結鉄筋を接続し、前記連結用鋼板は添接板とボルトを用いて接続し、対向する前記接合端の間にはコンクリートを打設してなることを特徴とするものである。

プレキャスト床版同士を隣接して設置し、連結用鋼板を突き合わせ、連結鉄筋を対向させる。連結用鋼板はボルト孔を穿設する添接板を添接しボルトナットを締結して接続する。連結鉄筋と同一高さに応力伝達する添筋を配置し、これら連結鉄筋及び添筋の上側にこれらと直交する交差鉄筋を配置した後、接合部のコンクリートを充填する。

この発明のプレキャスト床版は、連結鉄筋の突設長を連結用鋼板の突設長さ以内とするため、パネル分割幅を大きく取れる。その結果としてパネル分割数が減り、継手個数が減少する。又連結鉄筋の突設長を最小１０φとするので、添筋を用いる継手構造であっても重ね継手の間詰部と大差が無くなり、相対的に現場での間詰コンクリート総量を減らすことができる。又工場でのパネル作製時に１型枠工当りの打設範囲を大きく取ることができる。

請求項２記載のプレキャスト床版の継手構造は、連結鉄筋を突き合わせ、添筋を介して接続する継手構造であるため、基本的に鉄筋の干渉を考慮する必要がなくなり、原寸チェックをパネル単位で行なうことが出来る。施工誤差をある程度吸収できるため、工場での仮組を省略することができ、又各パネルの鉄筋同士が干渉しないため床版の敷設が容易になる。

又添筋は連結鉄筋と同一高さに配設し、連結鉄筋及び添筋の上面には交差鉄筋を配設すると共に連結用鋼板を連結鉄筋の下面で接続する。これらの交差鉄筋及び連結用鋼板が連結鉄筋の軸直角方向の動きを拘束するので連結鉄筋の継手長さが１０φと小さいものであっても応力伝達が十分に果たせる。

次にこの発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明する。図1はプレキャスト床版の正面図、図２はプレキャスト床版の一部を省略した平面図、図３は図２のIII−III断面の一部を拡大した断面図である。プレキャスト床版１は、コンクリート床版２の接合端下面に連結用鋼板３を突設し、その上部の接合端側面には連結鉄筋４を突設する。連結鉄筋４は連結用鋼板３と略同一長さの突出長とする。このため、鉄筋長Ｌ₀とパネル分割幅Ｄ₀を等しく輸送幅２．５ｍにできる。

プレキャスト床版１は、これを作製する際、継手方向に配設する主筋５と、直交筋６を組立て、添接板取付用のボルト孔３ａを穿設する連結用鋼板３を接合端下面に配置し、接合端側面には図示しない型枠を立設し、コンクリート７を打設する。この時、主筋５の端部は型枠より突設して連結鉄筋４とする。連結用鋼板３には、ジベル８を適宜間隔で突設しコンクリート７との一体化を図る。連結鉄筋４の突設長は、少なくとも１０φ以上であって、最大でも１５φ以内とすることが望ましい。又連結用鋼板３の厚さは６ｍｍ以上が望ましい。

次にプレキャスト床版の継手構造を図４、図５及び図６に基づき説明する。図４は継手構造の断面図、図５は継手部の平面図、図６は継手構造を作製する手順の説明図である。なお図６におけるａ１〜ｅ１は夫々継手部の断面図、ａ２〜ｅ２は夫々継手部の平面図を示す。

先ずプレキャスト床版１，１を隣接して設置し、連結用鋼板３，３を突き合わせ、連結鉄筋４，４を対向させる（図６（ａ１）（ａ２））。次に連結用鋼板３の上面に添接板９を載置し、ボルトナット１０を挿通してこれを締結し連結用鋼板３，３を接続する（図６（ｂ１）（ｂ２））。

連結鉄筋４と同一高さに応力伝達する添筋１１を配置し（図６（ｃ１）（ｃ２））、これら連結鉄筋４及び添筋１１の上側にこれらと直交する交差鉄筋１２を配置した後（図６（ｄ１）（ｄ２））、接合部の間詰コンクリート１３を充填する（図６（ｅ１）（ｅ２））。

なお、連結用鋼板は継手部の周辺のみでもよいし、図７及び図８に示すようにコンクリート床版２２の下面全体に貼り付ける構成でもよい。この場合には、連結用鋼板２３の全面に亘りジベル８を突設する。

添筋継手の性能を評価するため、薄い版構造における鉄筋継手の破壊性状を実験により確認した。試験体は図９及び図１０に示す厚さＨ＝１２０ｍｍのコンクリート矩形板３２であって、その内部にφ１９ｍｍの鉄筋３４，３４を対向して配置し、夫々の端部を板外に突設した。

この対向する鉄筋３４，３４に同径の添筋４１，４１を同一高さで並べて配置した。添筋４１と各鉄筋３４のラップ長さは夫々１０φとした。これら対向する鉄筋３４及び添筋４１の上面にその並び方向と直交する方向で逆Ｕ型の交差鉄筋４２を配置した。

更に交差鉄筋４２と反対側のコンクリート矩形板３２の片面に、対向する鉄筋３４が突設する辺から内方に向かって幅ｄ、厚さ６ｍｍの鋼板３３を部分的に貼り付けた。又鋼板を貼り付けないものも別に作製した。

このように作製した試験体を用い、突設する対向鉄筋３４に引張力Ｐを与えて、その破壊性状を確認した。ここで、軸力が作用する鉄筋継手に発生する応力を図１１乃至図１３に基づき説明する。図１１は重ね継手における鉄筋の配置図、図１２は重ね継手部の応力状態の説明図、図１３は重ね継手部のひび割れ発生時の説明図である。

鉄筋４４，４４を重ね継手で繋ぐ場合、現状標準的に使用されているコンクリート標準示方書（社団法人土木学会編集）の規準によれば、鉄筋の重ね合わせ長さは、下記の数式１で求められる引張鉄筋の基本定着長ｌ_dが適用されている。

この基本定着長は最小でもｌ_d＝２０φとされ、条件によっては更に長い重ね長さが採用されていた。鉄筋４４に軸引張力Ｐが作用すると鉄筋４４の重ね合わせ範囲ｌ_d間では、図１２に示すように鉄筋４４，４４間で力を伝達するためリブ４４ａからリブ４４ｂに対し斜め方向の力ｐが挟まれたコンクリート５３に発生する。これにより鉄筋軸に対し直角方向の分力ｎが生ずることになる。

この時、ｌ_dが小さく十分な重ね合わせ範囲がないと、各リブ４４ａ，４４ｂ間で負担する応力が過大となり、斜め方向のひび割れ５３ａが生じ、鉄筋軸直角方向の分力ｎで鉄筋４４，４４同士が離れようとする状態になってしまう。

重ね継手で繋ぐ鉄筋が横方向鉄筋で補強されている場合、同規準によれば鉄筋の必要定着長ｌ₀は、下記の数式２で求められるとされている。

ところで、これらの規定は一般に鉄筋のかぶりが大きい躯体構造を主眼に置いた規定で、薄い版構造では適用されていない。特に数式２は、煩雑かつ適用できる構造条件が不明確であるという理由で一般には使用されていなかった。但し、この式で計算すると重ね長さは２０φより短く、１０〜１５φとなることが判明している。

実験は、薄い版構造であっても数式２が適用可能であることを実証するために行なったものである。

図１４及び図１５に鋼板３３を結合したコンクリート矩形板３２のひび割れ状況を示す。ひび割れは交差鉄筋４２が有る面（上面）から発生し、破壊荷重は８２ｋＮであった。

次に鋼板を貼り付けていないコンクリート矩形板３２のひび割れ状況を図１６及び図１７に示す。ひび割れは横方向の拘束物である交差鉄筋４２が無い面（下面）から発生し、その破壊荷重は６４ｋＮであった。この破壊荷重は鉄筋が降伏する荷重よりも低いものであった。

一方、鋼板を結合したコンクリート矩形板の破壊荷重８２ｋＮは、６４ｋＮの約１．３倍であり、鉄筋が降伏するのと同程度であった。このように鉄筋が降伏する荷重まで継手が壊れないということは、継手が弱点とならないことを実証したものである。

連結する鉄筋と応力を伝達する添筋の両側（上面・下面）に横方向の拘束鋼材（交差鉄筋と鋼板）が無ければ、版状の構造物では鉄筋継手の十分な連結耐力が得られない。一方、連結する鉄筋と応力を伝達する添筋を上側の交差鉄筋と下側の鋼板で挟み込めば薄い版構造であっても十分な強さの継手に出来ることを実証した。

これによりプレキャストの特徴を生かしつつ、継手部の充填コンクリートを減らしても、コンクリートが割れる恐れのないプレキャスト床版の継手構造が実証された。

この発明の継手構造は、プレキャスト床版のみならず、プレキャスト梁など広くプレキャストコンクリート同士を接合する継手部分に適用できる。

プレキャスト床版の正面図である。 プレキャスト床版の一部を省略した平面図である。 図２のIII−III断面の一部を拡大した断面図である。 継手構造の断面図である。 継手部の平面図である。 継手構造を作製する手順の説明図である。 別の実施形態のプレキャスト床版の断面図である。 別の実施形態のプレキャスト床版の平面図である。 試験体の平面図である。 図９のＸ−Ｘ断面を示す断面図である。 重ね継手における鉄筋の配置図である。 重ね継手部の応力状態の説明図である。 重ね継手部のひび割れ発生時の説明図である。 鋼板を貼付した試験体の上面からの斜視図である。 鋼板を貼付した試験体の下面からの斜視図である。 鋼板をしない試験体の上面からの斜視図である。 鋼板をしない試験体の下面からの斜視図である。 従来のプレキャスト床版の断面図である。 従来のプレキャスト床版の平面図である。 従来のプレキャスト床版の正面図である。 従来の添筋継手構造の断面図である。 従来の添筋継手構造における破壊状況の説明図である。

符号の説明

１ プレキャスト床版
２ コンクリート床版
３ 連結用鋼板
４ 連結鉄筋
５ 主筋
７ コンクリート
８ ジベル
９ 添接板
１０ ボルトナット
１１ 添筋
１２ 交差鉄筋
１３ 間詰コンクリート

Claims (2)

1. コンクリート床版の接合端下面には添接板取付用のボルト孔を穿設する連結用鋼板を突設し、その上部の接合端側面には連結鉄筋を突設するプレキャスト床版において、前記連結鉄筋の突設長は、φ＝連結鉄筋の直径とするとき、少なくとも１０φ以上であって、前記連結用鋼板の突設長さ以内であることを特徴とするプレキャスト床版。
2. 請求項１記載のプレキャスト床版同士を接合するため、対向する前記連結用鋼板及び前記連結鉄筋を夫々突き合わせ、各連結鉄筋との継手長さが少なくとも夫々１０φ以上有すると共に各連結鉄筋と同一高さに配設する添筋と、同一平面に配置する前記連結鉄筋及び添筋の上面にあってこれらと直交する交差鉄筋により前記連結鉄筋を接続し、前記連結用鋼板は添接板とボルトを用いて接続し、対向する前記接合端の間にはコンクリートを打設してなることを特徴とするプレキャスト床版の継手構造。

Images