JP2008063805A - フルプレキャストコンクリートスラブの接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】フルプレキャストコンクリートスラブと梁部材と接合の固定度を増加させる接合構造を提供する。
【解決手段】フルプレキャストコンクリートスラブは、その接合端部に波形状のコッターが形成され、少なくとも前記コッターの凸部に下向きに細まる円錐台形状の貫通孔が梁部材の幅方向に少なくとも２列、同長手方向にも少なくとも２列設けられ、梁部材の上面の両側にそれぞれフルプレキャストコンクリートスラブが載置されて、隣接するフルプレキャストコンクリートスラブ端部の前記コッターの凹部と凸部とが梁部材の上面において相互に噛み合わされ、梁部材の上面に設置した剪断力伝達要素が双方の貫通孔へ起ち上がっており、フルプレキャストコンクリートスラブの貫通孔及び目地部へモルタルが充填されていることを特徴とする
【選択図】 図３

Description

この発明は、フルプレキャストコンクリートスラブ（以下、単にフルＰＣａスラブと云う。）の接合構造の技術分野に属し、更に云うと、フルＰＣａスラブと梁部材との接合の固定度を増加させる接合構造に関する。

従来から、対向するフルＰＣａスラブを梁部材上にて接合する構造は、例えば図７に示すように、フルＰＣａスラブ７０の端部には凹部７１及び凸部７２が形成され、前記凹部７１近傍及び凸部７２にはそれぞれ一列の円筒状の貫通孔７３が設けられ、前記貫通孔７３に頭付きスタッド７４が配置され、同貫通孔７３等へモルタル等を充填することによりフルＰＣａスラブと梁部材とを接合する技術が下記の特許文献１〜３に開示されて公知である。

特開２００６−２２４９７号公報 特開平９−３２１７１号公報 特開平７−１２７１７２号公報

上記特許文献１〜３に係る接合構造には、幾つかの問題点がある。これらの方法はいずれも、対向するフルＰＣａスラブ７０の凹部７１近傍及び凸部７２に設けた一列の貫通孔７３へ頭付きスタッド７４を固着して、モルタルを充填するというフルＰＣａスラブと鉄骨梁との接合構造である。
ここで、フルＰＣａスラブ７０を梁部材２の上に架設する場合、スラブ下面と梁上面との間に多少の隙間が生じることは避け得ないことである。
したがって、前記フルＰＣａスラブ７０を梁部材２（鉄骨梁等）の上に配置した場合、一列のみの貫通孔７３及び頭付きスタッド７４の接合では、フルＰＣａスラブ７０に作用する自重等の鉛直荷重によりスラブ下面と梁上面とが完全に密着するまでは、頭付きスタッド７４を中心として、フルＰＣａスラブ７０の端部に回転が生じ、同スラブ７０には付加的な撓みが生じてしまう。

その結果、両スラブが完全に密着するまでの間、鉛直荷重の小さな段階より端部の固定度の低下が生じることになり、撓みの増加やスパン中央の曲げモーメントの増大をきたすという問題点がある。

また、上記理由による曲げモーメントの増大に抵抗するべくスラブ下端筋を増量したり、スラブを厚くして補強する必要があり、スラブの製作効率が著しく悪くなるだけでなく、自重が増え且つ居住性が低下するという問題点もある。

本発明の目的は、上述した課題を全て解決することであり、フルＰＣａスラブと梁部材との固定度を飛躍的に向上させ、同スラブ端部の撓みを減少し、スラブを薄く且つ軽量化でき、居住性を向上させるフルプレキャストコンクリートスラブの接合構造を提供することにある。

上記した背景技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係るフルプレキャストコンクリートスラブの接合構造は、
梁部材と、フルプレキャストコンクリートスラブとの接合構造であって、
前記フルプレキャストコンクリートスラブは、その接合端部に波形状のコッターが形成され、少なくとも前記コッターの凸部に下向きに細まる円錐台形状の貫通孔が梁部材の幅方向に少なくとも２列、同長手方向にも少なくとも２列設けられ、
前記梁部材の上面の両側にそれぞれフルプレキャストコンクリートスラブが載置されて、隣接するフルプレキャストコンクリートスラブ端部の前記コッターの凹部と凸部とが梁部材の上面において相互に噛み合わされ、且つ、前記梁部材の上面に設置した剪断力伝達要素が双方の貫通孔へ起ち上がっており
前記フルプレキャストコンクリートスラブの貫通孔及び目地部へモルタルが充填されて、梁部材とフルプレキャストコンクリートスラブとが一体的構造に接合されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載したフルプレキャストコンクリートスラブの接合構造において、
フルプレキャストコンクリートスラブの波形状のコッターの凹部近傍には下向きに細まる円錐台形状の貫通孔が梁部材の幅方向に少なくとも１列、長手方向には少なくとも２列設けられていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載したフルプレキャストコンクリートスラブの接合構造において、
フルプレキャストコンクリートスラブの波形状のコッターの凹部近傍に設けられた貫通孔の底部に、梁縁に向かう溝が設けられていることを特徴とする。

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フルプレキャストコンクリートスラブの接合構造において、
梁部材は、上面の材軸方向に平鋼が埋設され、この平鋼の上面に剪断力伝達要素が突出され、下面に梁部材のあばら筋の内部に届く長さのアンカー要素が突出されたフルプレキャストコンクリート梁部材であることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４に記載したフルプレキャストコンクリートスラブの接合構造において、
フルプレキャストコンクリート梁部材の上面に埋設される平鋼は、中央位置に１本、又は幅方向に間隔を空けて複数本、若しくは梁上面の全幅と全長に亘る一枚板として配置されていることを特徴とする。

請求項１、２、４、５に記載した発明に係るフルプレキャストコンクリートスラブの接合構造によれば、フルプレキャストコンクリートスラブの接合端部に波形状のコッターを形成し、少なくとも前記コッターの凸部に下向きに細まる円錐台形状の貫通孔が梁部材の幅方向に少なくとも２列、同長手方向にも少なくとも２列設けられること、また、更に凹部近傍には下向きに細まる円錐台形状の貫通孔が梁部材の幅方向に少なくとも１列、長手方向には少なくとも２列設け、前記梁部材の上面にそれぞれフルプレキャストコンクリートスラブが載置され、凹部と凸部とが相互に噛み合わされること、且つ、前記梁部材の上面に設置した剪断力伝達要素が双方の貫通孔へ起ち上がって載置された後、前記貫通孔等へモルタルを充填して同スラブと梁部材とを一体的構造に接合する構造としたので、前記接合した両フルＰＣａスラブの梁幅に少なくとも２列以上の貫通孔、剪断力伝達要素が配置されて、同フルＰＣａスラブと梁部材との固定度が飛躍的に向上される。
したがって、フルＰＣａスラブ端部の撓みが減少し、フルＰＣａスラブ中央の正曲げモーメントが減少するため、同スラブにスパイラル筋やスラブ筋等の下端筋を増量する必要が無くなり、同スラブを薄く且つ軽量化することができる。すると、スラブの製作作業が飛躍的に向上するのみならず運搬や、接合作業が容易になる。

また、固定度が増加すると、振動感覚や遮音性能を向上させることができるようになり、居住性を向上させることができる。更に、貫通孔は下向きに細まる逆円錐台状に形成されているので、スラブ端部の固定度の発現に貢献できる。

請求項３に記載した発明によれば、フルプレキャストコンクリートスラブの接合端部の梁幅方向に貫通孔を一列配置したコッターの凹部の貫通孔の底部には、梁縁に向かう溝が設けられた構成としたので、頭付きスタッド（貫通孔）の周囲にモルタルを充填する際には、この溝部にもモルタルが充填されて梁部材との固着面積が増大されて、十分な固定度を発揮できる。

本発明は梁部材２と、フルプレキャストコンクリートスラブ１との接合構造である。
前記フルＰＣａスラブ１は、その接合端部に波形状のコッター３が形成され、少なくとも前記コッター３の凸部３０に下向きに細まる円錐台形状の貫通孔４が梁部材の幅方向に少なくとも２列、同長手方向にも少なくとも２列設けられている。
前記梁部材２の上面の両側にそれぞれフルＰＣａスラブ１が載置されて、隣接するフルプレＰＣａスラブ１の端部の前記コッターの凹部３１と凸部３０とが梁部材２の上面において相互に噛み合わされ、且つ、前記梁部材２の上面に設置した剪断力伝達要素５が双方の貫通孔４へ起ち上げられている。
前記フルＰＣａスラブ１の貫通孔４及び目地部Ｓへモルタルが充填されて、梁部材２とフルＰＣａスラブ１とが一体的構造に接合されている

本発明に係るフルＰＣａスラブの接合構造の実施例を図面に基づいて説明する。
このフルＰＣａスラブ１は、床配筋を一定のコンクリート被りで成形した、梁部材表面から接合のための鉄筋やスタッド等を一切突出させない構造である。したがって、従来の溶接接合や接合筋等による接合や現場打ちコンクリート打設も不要であるという利点がある。本実施例は特に梁部材２の幅が狭い場合において好適に実施されるものである。
本発明の接合構造は、図１に示したように、大梁によって囲まれた一スパンのグリッド内に４枚のフルＰＣａスラブ１を載置後、これらを接合する工法である。その場合前記スラブ１と梁部材２との接合の他に同スラブ１の板々接合が存在するが、本発明はこのうち対向するフルＰＣａスラブ１と梁部材２（鉄骨梁２）との接合に関するものである。板々接合は、適切な方法により接続されているものとする。

本発明の梁部材とは、その種類は限定されず一般的に使用されている梁部材に実施可能である。先ず図２ではフランジ２０とウエブ２１を有する鉄骨梁２とした場合を示している。
本実施例のフルＰＣａスラブ１は、その接合端部に波形状のコッター３が形成されており、鉄骨梁２の上面ではその両側に載置された双方のフルＰＣａスラブ１、１の前記コッター３の凸部３０、凹部３１同士が相互に噛合する状態で載置される構成となっている。

前記コッター３の凸部３０には、上下を貫通し下向きに細まる円錐台形状の貫通孔４が梁部材２の幅方向に２列、同長手方向にも２列設けられ、対向する二つのフルＰＣａスラブ１、１の凸部３０に設けられた同貫通孔４が互い違いに配置される。スラブに作用する鉛直荷重により接合端部に回転が生じようとするが、梁幅方向に配置した２列の貫通孔による偶力によりこれが阻止され、幅方向の先端側の貫通孔４では引張力を、内側の貫通孔４では圧縮力を負担する。
貫通孔４が下向きに細まる逆円錐台状とした意義は、前記フルＰＣａスラブ１と梁部材２との接合状態を強固に保持するためである。

上記フルＰＣａスラブ１を梁部材２に載置してジョイントするには、梁部材２の上面に双方のフルＰＣａスラブ１に設けた貫通孔４の孔位置に剪断力伝達要素５を溶接等により起ち上げて行う。剪断力伝達要素５とは具体的には頭付きスタッドであるが、勿論、スタッドの他にＵ字型鋼、角鉄筋等のシヤーキーを溶接して実施することができる。なお、前記剪断力伝達要素５は梁部材２を制作する段階でその上面のフランジ２０に予め溶接しておくことが好ましいが、現場にて溶接しても良い。また、検査及び清掃が可能であればフルＰＣａスラブ１を梁部材２の上面へ載置してから貫通孔４の内側に剪断力伝達要素５を溶接して配設することもできる。剪断力伝達要素５は溶接に限らず、梁部材２のフランジ２０に予め設けたボルト孔へねじ込んで起ち上げることも好適に実施できる。

そして、前記梁部材２の上面の両側に、フルＰＣａスラブ１をその貫通孔４と同梁部材２の剪断力伝達要素５とを一致させ、隣接するフルＰＣａスラブ１、１端部の前記凹部３１と凸部３０とが噛み合うように載置する。そして、前記フルＰＣａスラブ１、１同士は一定の隙間Ｓ（目地）を空けて載置されている。

しかる後に、前記フルＰＣａスラブ１の貫通孔及び隙間Ｓへモルタルを充填して梁部材２とフルＰＣａスラブ１とが一体的構造に接合される。充填時に隙間Ｓへモルタルが注入されるため、対向するフルＰＣａスラブ１の剛体回転変形を抑える効果を期待できる。なお、このモルタルとしては、収縮量の小さいものが好適である。

次に請求項２記載の発明に係るフルプレキャストコンクリートスラブの接合構造の実施例について図面に基づいて説明する。本実施例は実施例１と略同様の技術的思想に基づいているため、以下にその相違点を中心に説明する。
実施例２は、図３に示すように、フルＰＣａスラブ１が、その接合端部に波形状のコッター３が形成され、前記コッター３の凸部３０に下向きに細まる円錐台形状の貫通孔４が梁部材の幅方向に２列、同長手方向にも２列設けられ、凹部３１近傍には下向きに細まる円錐台形状の貫通孔４が梁部材２の幅方向に１列、長手方向には２列設けられている。実施例１と大きく異なる点は、凹部３１に貫通孔４が設けられている点にある。本実施例は梁部材２の幅は実施例１よりも広い約６０ｃｍを想定した貫通孔４の数量であることを付言する。

また、前記凹部３１は、凸部３０に比して貫通孔４が梁部材２の幅方向に１つのため固定度が小さい部分となる。そこで同凹部３１の貫通孔４の底部には、梁縁に向かう溝４０が設けられることが好ましい。
前記凹部３１の貫通孔４は、モルタルを充填する際に前記溝４０部にも充填されるため梁部材２との固着面積が増大されて、貫通孔４内の頭付きスタッドによる引張力と前記溝４０部に充填されたモルタル面との圧縮力により抵抗モーメントが発現し、固定度が増大する。その具体的な原理及び固定度については実験結果等から後述する。

実施例１及び２では、梁部材２としてフランジ２０、ウエブ２１を有する鉄骨梁を使用した例を示したが、勿論この限りではない。図４に示すように、梁部材２として、上面の材軸方向に平鋼６が埋設され、この平鋼６の上面に剪断力伝達要素５が立ち上がり、下面には梁部材２のあばら筋２０の内部に届く長さのアンカー要素７が突き出され埋め込み接合された構成とされたフルＰＣａスラブ１を使用することも好適に実施される（請求項４記載の発明）。
フルＰＣａスラブ１の上面に埋設される平鋼６は、中央位置に１本、又は幅方向に間隔を空けて複数本、若しくは梁上面の全幅と全長に亘る一枚板として配置されることが好適に実施される（請求項５記載の発明）。

次に、実施例１及び２の場合に比して梁部材２の幅が相当に広い場合におけるフルプレキャストコンクリートスラブの接合構造の実施例について図面に基づいて説明する。この実施例４も実施例１〜３と略同様の技術的思想に基づいているため、以下、その相違点を中心に説明する。
実施例４は、図５に示すように、前記フルＰＣａスラブ１は、その接合端部に波形状のコッター３が形成され、前記コッター３の凸部３０に下向きに細まる円錐台形状の貫通孔４が梁部材の幅方向に２列、同長手方向にも２列設けられ、凹部３１近傍にも下向きに細まる円錐台形状の貫通孔が梁部材の幅方向に２列、長手方向にもやはり２列設けた構成で実施される。本実施例では梁部材の幅方向に合計で４列の貫通孔４が設けられるので、フルＰＣａスラブ１と梁部材２との固定度は相当に高いものとなる。従って、上述した貫通孔４の底部に設ける溝４０は積極的に設ける必要はないが、状況によって適宜設けても良い。
尚、本実施例４の梁部材２は図示の限りではなく、上記実施例３で説明した平鋼６を埋設したフルＰＣａ梁部材２を用いて実施できることを付言する。

次に、本発明の接合構造の固定度に関する工学的根拠を実験結果から行う。
図６に本発明の実施例４に示す２列配置のモルタル充填（Ｍ−２）による接合構造と、従来の一列配置のモルタル充填（Ｍ−１）と現場打ちコンクリート（Ｇ−１）の接合構造の荷重と撓みの関係を示した。

一列配置のモルタル充填Ｍ−１とした場合には、荷重が小さな範囲で大きな変形が生じていることが分かる。これは、フルＰＣａスラブ１の下面と梁部材２との間に多少の隙間が存在し、それが原因でスラブ端部に剛体回転が生じたためと推測される。
一方、現場打ちコンクリートは一列配置であっても（Ｇ−１）前記隙間は生じないため、一列配置モルタル充填Ｍ−１のフルＰＣａスラブ１の場合のように荷重が小さな範囲で変形が大きくなる現象は生じていない。したがって、上述した図３、図４のように凹部３１に幅方向に一列に配置された貫通孔４の底部に溝４０設け、その箇所へモルタルを充填した場合、スラブ端部に作用する曲げモーメントに対して、圧縮側となる梁部材の上面とフルＰＣａスラブ１の下面とが密着し、現場打ちスラブとほぼ同条件となるため、スラブ端部の剛体回転を抑制することができる。

その結果、２列配置のモルタル充填Ｍ−２においては、フルＰＣａスラブ１の下面と梁部材２との間に多少の隙間が存在したとしても、同スラブに作用する鉛直荷重によるモーメントに対して、貫通孔４と剪断力伝達要素５を２列設けているコッター３の凸部３０では、頭付きスタッド５の引張力と頭付きスタッド５及び充填モルタルの圧縮力により抵抗モーメントが発生する。また、貫通孔４を１列設けている凹部３１では、頭付きスタッド５の引張力と前記溝４０に作用する圧縮力とにより、やはり抵抗モーメントが発生するので、大きな固定度が発現するのである。

以上に本発明の実施例を説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施し得る。

本発明に係るフルプレキャストコンクリートスラブの梁へ載置したパターンの一例を示す図である。 Ａは接合構造の一例を示す詳細図である（図１における丸部拡大図）。ＢはＡのＡ−Ａ矢視断面図である。 Ａは接合構造の実施例２を示す詳細図である。ＢはＡのＡ−Ａ矢視断面図である。 Ａは接合構造の実施例３を示す詳細図である。ＢはＡのＡ−Ａ矢視断面図である。 Ａは接合構造の実施例４を示す詳細図である。ＢはＡのＡ−Ａ矢視断面図である。 荷重と変位の関係を示したグラフである。 Ａ、Ｂは従来例を示す参考図である

符号の説明

１ フルプレキャストコンクリートスラブ
２ 梁部材
３ コッター
３０ 凸部
３１ 凹部
４ 貫通孔
４０ 溝
５ 剪断力伝達要素
６ 平鋼
７ アンカー要素

Claims (5)

1. 梁部材と、フルプレキャストコンクリートスラブとの接合構造であって、
   前記フルプレキャストコンクリートスラブは、その接合端部に波形状のコッターが形成され、少なくとも前記コッターの凸部に下向きに細まる円錐台形状の貫通孔が梁部材の幅方向に少なくとも２列、同長手方向にも少なくとも２列設けられ、
   前記梁部材の上面の両側にそれぞれフルプレキャストコンクリートスラブが載置されて、隣接するフルプレキャストコンクリートスラブ端部の前記コッターの凹部と凸部とが梁部材の上面において相互に噛み合わされ、且つ、前記梁部材の上面に設置した剪断力伝達要素が双方の貫通孔へ起ち上がっており
   前記フルプレキャストコンクリートスラブの貫通孔及び目地部へモルタルが充填されて、梁部材とフルプレキャストコンクリートスラブとが一体的構造に接合されていることを特徴とする、フルプレキャストコンクリートスラブの接合構造。
2. フルプレキャストコンクリートスラブの波形状のコッターの凹部近傍には下向きに細まる円錐台形状の貫通孔が梁部材の幅方向に少なくとも１列、長手方向には少なくとも２列設けられていることを特徴とする、請求項１に記載したフルプレキャストコンクリートスラブの接合構造。
3. フルプレキャストコンクリートスラブの波形状のコッターの凹部近傍に設けられた貫通孔の底部に、梁縁に向かう溝が設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載したフルプレキャストコンクリートスラブの接合構造。
4. 梁部材は、上面の材軸方向に平鋼が埋設され、この平鋼の上面に剪断力伝達要素が突出され、下面に梁部材のあばら筋の内部に届く長さのアンカー要素が突出されたフルプレキャストコンクリート梁部材であ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フルプレキャストコンクリートスラブの接合構造。
5. フルプレキャストコンクリート梁部材の上面に埋設される平鋼は、中央位置に１本、又は幅方向に間隔を空けて複数本、若しくは梁上面の全幅と全長に亘る一枚板として配置されていることを特徴とする、請求項４に記載したフルプレキャストコンクリートスラブの接合構造。

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