JP2009203622A

JP2009203622A - 鉄筋籠の補強構造

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Publication number: JP2009203622A
Application number: JP2008044477A
Authority: JP
Inventors: Hironobu Miyahara; 廣伸宮原
Original assignee: Taiyo Co Ltd
Current assignee: Taiyo Co Ltd
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-02-26
Publication date: 2009-09-10
Anticipated expiration: 2028-02-26
Also published as: JP4560559B2

Abstract

【課題】鉄筋コンクリート製の杭基礎の内部に埋め込まれる鉄筋籠の組み立て強度を増強するための鉄筋籠の補強構造を提供する。
【解決手段】太径部７と細径部８とが交互に形成された直線状異形棒鋼からなる主鉄筋２を環状のフープ鉄筋３に対して複数本交差状に配設することにより筒状に形成した鉄筋籠１において、前記主鉄筋２に対して交差状に環状鋼材４を配設し、略Ｕ字形の切欠部１３が形成された接合金属板５の該切欠部１３に前記主鉄筋２の細径部８を嵌合し、前記切欠部１３の開放側に位置する前記接合金属板５の基端縁１２を前記環状鋼材４に溶接することにより該接合金属板５を該環状鋼材４に固着するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリート製建造物の下部構造として地中に打設される鉄筋コンクリート杭等の杭基礎において、コンクリートの内部に埋め込まれる鉄筋籠の組み立て強度を増強するための鉄筋籠の補強構造に関する。

ビルや橋等のコンクリート製建造物を建設する際には、建造物を地盤上に安定して支持するための基礎構造として、鉄筋コンクリート杭が地中深くに打設される。場所打ち杭工法による鉄筋コンクリート杭の施工では、先ず、掘削機によって地盤に縦穴を掘削する。そして、鉄筋を縦横に交差させて立体的に組み上げた鉄筋籠を縦穴の内部に挿入し、鉄筋籠の周囲を満たすようにコンクリートを充填して該鉄筋籠をコンクリート内に埋め込むようにする。こうして、コンクリートと鉄筋籠とが一体化され、圧縮力に対して強いコンクリートと引張力に対して強い鉄筋との両方の長所を兼ね備えた鉄筋コンクリート杭が構築される。

鉄筋コンクリート杭に埋め込まれる鉄筋籠は、通常、円筒形に組み上げられる。すなわち、円周上に所定間隔で平行に複数本の長尺直線状の主鉄筋を配置すると共に、これら主鉄筋を取り囲むようにして円環状のフープ鉄筋を主鉄筋の長手方向に所定間隔を離して配置している。そして、主鉄筋とフープ鉄筋とが交差し接触する部位を緊結用の金属線で結束したり、または、点溶接するなどして接合し、鉄筋籠の円筒形状が保持されるようにしている。このような鉄筋籠は、建設現場付近または工場等で組み上げられた後に建設現場へ搬送され、クレーン等により吊り上げるようにして起立させ、掘削した縦穴の内部に建て込まれる。

ところで、巨大建造物の基礎となる鉄筋コンクリート杭は、建造物本体を安定して支持するために大口径かつ長尺に形成される。当然ながら、内部に埋め込まれる鉄筋籠のサイズも大型になり、その重量は相当なものになる。そうすると、地上での運搬作業や縦穴内部への建て込み作業で持ち上げたり吊り上げたりした際に、鉄筋籠が自身の重量によって捩れたり撓んだりして大きく変形してしまう。大重量の鉄筋籠では、このような捩れや撓みによって生じる負荷に対し、鉄筋同士の接合箇所が耐えられなくなって破断してしまう恐れがある。すなわち、鉄筋籠が型崩れを起こしたり、最悪の場合には崩壊してしまう危険がある。そのため一般的には、剛性の高い鋼材等からなる補強用の環状鋼材を鉄筋籠の長手方向に適宜間隔を離して複数配置し、各主鉄筋を該環状鋼材に其々強固に固着するようにしている。こうして、鉄筋籠が自重による捩れや撓み等の変形に対して十分耐えられるように補強している。このように鉄筋籠の強度を向上させる技術としては、例えば、下記特許文献にて開示されているものがある。
特開２００４−３２８２号公報

ところで、主鉄筋を環状鋼材に接合するに際して溶接を行なうと、高温の溶接熱による鉄筋の材質変化や鉄筋の溶解による接合部の断面欠損によって、鉄筋の強度が低下することが知られている。そうすると、地震によって大きな力が鉄筋コンクリート杭に作用した際に、強度が低下している溶接部分で鉄筋が断裂する恐れがあった。

上記特許文献１にて開示されている発明では、このような事態を避けるために、主鉄筋と、その主鉄筋に略直交して接触するように配置される環状鋼材とを、一対の挟持体とこれらを繋ぐボルト・ナットからなる接合金具によって接合している。さらに詳しくは、主鉄筋を両側から挟むようにして前記挟持体を対向状態に配置し、各挟持体の一端側に設けられた掛止部を環状鋼材の周縁に掛合し、各挟持体の他端側をボルト・ナットで締め付けることにより主鉄筋を挟持しながら環状鋼材側へ押圧するようにし、主鉄筋を環状鋼材に対して圧着している。

しかし、このような主鉄筋と環状鋼材との接合手段では、接合箇所毎に一対の挟持体とボルト・ナットの４点の部品が必要である。接合箇所が多数になると部品が大量に必要になってしまい、コストが嵩むことが問題であった。また挟持体は、環状鋼材を掛止するための係止部が形成されたり、ボルト・ナットを挿通するための挿通孔が開設されたり、さらには、主鉄筋を挟持し鋼材側へ押圧するための突起部が設けられたりと、複雑な形状になっている。よって、接合金具を生産する際の工程数が増加し、コストアップの要因になってしまうことが問題であった。さらに、挟持体をボルト・ナットで締め付けるには、該ボルト・ナットをスパナ等の回動工具で一つ一つ螺締する必要がある。従って、接合には多くの手間と時間を要してしまい、作業効率が悪いことが問題であった。

そこで、本発明に係る鉄筋籠の補強構造は、太径部と細径部とが交互に形成された直線状異形棒鋼からなる主鉄筋を環状のフープ鉄筋に対して複数本交差状に配設することにより筒状に形成した鉄筋籠において、前記主鉄筋に対して交差状に環状鋼材を配設し、略Ｕ字形の切欠部が形成された接合金属板の該切欠部に前記主鉄筋の細径部を嵌合し、前記切欠部の開放側に位置する前記接合金属板の基端縁を前記環状鋼材に溶接することにより該接合金属板を該環状鋼材に固着するようにしたことを特徴とする。

この際、前記主鉄筋は、外周の対称位置に長手方向に沿う横断面凸状の縦リブが形成されたものであり、前記接合金属板の切欠部は、前記主鉄筋の細径部に嵌合する形状の円弧状部と、前記円弧状部の開口幅を広げることにより前記縦リブとの衝突が回避されるようにした拡幅部とを具備することが好ましい。

本発明によれば、主鉄筋を環状鋼材に固着するにあたり、接合金属板と環状鋼材とを溶接するようにし、主鉄筋と環状鋼材とを直接溶接しないようにしている。従って、高温の溶接熱の影響で鉄筋が材質変化を引き起こしたり、溶解によって鉄筋が断面欠損する等の原因により、主鉄筋の本来の強度が失われてしまうことを防止できる。すなわち、主鉄筋と環状鋼材との接合箇所における主鉄筋の強度低下を防止し、鉄筋籠全体の強度を高めることができる。

また、主鉄筋を環状鋼材に固着するための接合金属板は、構造が非常にシンプルであり、簡単かつ安価に製造することができる。従って、大量の接合金属板が必要になったとしてもコストが嵩むことがなく、経済性に非常に優れている。

さらには、主鉄筋と環状鋼材との固着に際し、鉄筋同士の接合手段として一般的な溶接がそのまま適用でき、回動工具等の別の道具を使用した作業が不要である。従って、溶接以外の作業に手間や時間を取られることがなくなり、接合作業を効率よく行なうことができる。

本発明の実施の形態を説明するにあたり、先ず、本発明を適用して組み上げた鉄筋籠の概要を説明する。図１は本発明に係る鉄筋籠の補強構造を適用して組み上げた鉄筋籠を示す正面図、図２は同平面図である。

鉄筋籠１は、図１に示したように、複数本の主鉄筋２，２，…と複数の環状のフープ鉄筋３，３，…とを組み合わせることにより、円筒状に形成される。鉄筋籠１を構成するこれら二種類の鉄筋のうち、主鉄筋２は直線状異形棒鋼からなる長尺の鉄筋であり、適宜間隔で平行に円形をなすように配置され、円筒状の鉄筋籠１の外周面を形成している。また、フープ鉄筋３は円環状に形成された鉄筋であり、主鉄筋２，２，…全体を周囲から束ねるようにして設けられる。すなわち、各主鉄筋２がフープ鉄筋３の内周に略直交状態で接触するようになっている。このようなフープ鉄筋３は、該主鉄筋２の長手方向に所定間隔をおいて複数配置される。そして、主鉄筋２とフープ鉄筋３とが接触する部位は点溶接によって接合される。なお、この接合は、緊結用の金属線によって該主鉄筋２と該フープ鉄筋３とを結束するようにしてもよい。また、フープ鉄筋３は、必ずしも円環状である必要はなく、例えば、螺旋状に形成されたスパイラルフープ鉄筋で主鉄筋２，２，…全体を周囲から束ねるようにしてもよい。

さらに、山形鋼材（アングル）を円環状に形成した環状鋼材４，４，４が、鉄筋籠１の両端寄りと中央部との三箇所に配置される。これらの各環状鋼材４は、各主鉄筋２に対して略直交状態で交差しつつ、各主鉄筋２が該環状鋼材４の外周面に接触するように設けられる。環状鋼材４と各主鉄筋２とが接触している交差部には、接合金属板５が該主鉄筋２側から嵌め込まれる。そして、この接合金属板５を環状鋼材４に溶接することにより、主鉄筋２は環状鋼材４に圧着されるようにして固着される。

次に、本発明に係る鉄筋籠の補強構造の要部である、主鉄筋２と環状鋼材４と接合金属板５とを詳しく説明する。図３は本発明に係る鉄筋籠の補強構造の要部を示す斜視図であり、図４は同正面図、図５は同横断面図、図６は同縦断面図である。

前記主鉄筋２は、外周面の一部を筋状に高く盛り上げるように形成することにより、一対の縦リブ６，６と複数の太径部７，７，…とが設けられている。前記一対の縦リブ６，６は、主鉄筋２の横断面における直径方向の両端部に位置し、且つ、該主鉄筋２の長手方向に対して平行になるように横断面凸状の隆起を二筋形成したものである。また前記太径部７，７，…は、主鉄筋２の長手方向に所定間隔をおいて、該主鉄筋２の周囲を円環状に取り巻くようにして横断面凸状の隆起を複数形成したものである。つまり、主鉄筋２の外周面には、横断面凸状の隆起により高く盛り上げられた縦リブ６および太径部７と、該縦リブ６と該太径部７とによって包囲されることで周囲よりも相対的に窪んでいる細径部８，８，…とが形成されている。このような太径部７と細径部８とが外周面に設けられた鉄筋は、一般的に異形棒鋼と呼ばれる。そして、この細径部８の底面と縦リブ６の上面との段差が、縦リブ６の高さとなる。また、前記太径部７が主鉄筋２の長手方向に所定間隔で形成されていることから、細径部８も主鉄筋２の長手方向に同様の間隔で規則的に形成されている。

前記環状鋼材４は、組み上げられた鉄筋籠１の強度を高めるための補強部材であって、断面略Ｌ字形の長尺の山形鋼材（アングル）を湾曲することで、図７に示したように、円環状に形成されている。この環状鋼材４の一方の平板部１０は、その一方の表面が該環状鋼材４の中心方向を向き、他方の表面が該環状鋼材４の外側方向を向くように湾曲され、短い円筒状になっている。また他方の平板部１１は、前記一方の平板部１０の片方の周縁から環状鋼材４の中心方向へ向かって鍔状に張り出すように形成されている。このような環状鋼材４は、図１に示したように、前記鉄筋籠１の両端寄りと中央部の三箇所に其々位置し、各環状鋼材４が同軸状に並ぶように配置される。そして、前記主鉄筋２は、図５および図６に示したように、環状鋼材４の平板部１０の外周面１０ａに其々当接するようにして配置される。

前記接合金属板５は、主鉄筋２と環状鋼材４とを、これらの交差部において接合するための平板状の鋼材である。この接合金属板５は、図８に示したように、中央が切り欠かれた直線状部と略半円形をした曲線状部とからなる外周縁を有している。前記直線状部は、接合金属板５の基端縁１２であり、この基端縁１２の中央が切り欠かれた箇所は、前記主鉄筋２が嵌め込まれる略Ｕ字形の切欠部１３である。また、前記曲線状部の中央付近には、外周縁を前記基端縁１２と平行な直線状に切り欠くことによって形成した先端縁１４が設けられる。

前記切欠部１３は、前記主鉄筋２の細径部８に嵌合するように略半円状に切り欠かれた円弧状部１５と、前記円弧状部１５の開口幅を広げるように形成した拡幅部１６とからなる。前記円弧状部１５は、切欠部１３の略中央に位置し、主鉄筋２の細径部８の円弧状底面に対して隙間なく密着するように曲線状に形成される。この円弧状部１５の開放端側に形成された前記拡幅部１６は、該円弧状部１５の開口部の両側を其々縦リブ６の高さに相当する長さ分だけ拡幅して形成される。そして、前記拡幅部１６は、該拡幅部１６全体で幅が一定になるように設けられていて、その幅は、主鉄筋２の一方の縦リブ６の上面から他方の縦リブ６の上面までに相当する長さ、すなわち、主鉄筋２の径方向の最も長い部分に相当する長さとなっている。また、その奥行きは、主鉄筋２の太径部７の直径と縦リブ６の幅とを加えた長さの半分に相当する長さになっている。従って、接合金属板５の切欠部１３に主鉄筋２を嵌め込むにあたり、主鉄筋２の縦リブ６，６が拡幅部１６内に位置するようになり、開口幅の狭い円弧状部１５に縦リブ６，６が衝突することを回避できるようになっている。また、前記接合金属板５の厚さは、前記主鉄筋２の太径部７，７同士の間隔よりも若干薄くなっている。従って、接合金属板５の円弧状部１５を主鉄筋２の細径部８に嵌合させると、接合金属板５は該主鉄筋２の太径部７，７によって両側から挟まれた状態になる。

次に、本発明に係る鉄筋籠の補強構造により、接合金属板５を使って主鉄筋２を環状鋼材４に対して固着する手順を説明する。先ず、二つの環状鋼材４，４を主鉄筋２の長手方向の長さより若干短い間隔を離して平行に配置すると共に、これら環状鋼材４，４の中間位置にもう一つ環状鋼材４を平行に配置して、合計して三つの環状鋼材４，４，４が所定間隔で同軸状に並ぶようにする。そして、主鉄筋２を、各環状鋼材４に対して略直交状態で交差するように、該環状鋼材４の平板部１０の外周面１０ａに接触するように配置する。このとき、図３に示したように、主鉄筋２の外周面に形成された一対の縦リブ６，６を含む該主鉄筋２の外径方向が環状鋼材４の円周方向と平行になるようにする。また、主鉄筋２と各環状鋼材４との交差部において、主鉄筋２の外周面に形成された細径部８の内の一つが、平板部１０の幅方向の略中央に位置するようにする。そうすると、図５に示したように、環状鋼材４の平板部１０の外周面１０ａに対して主鉄筋２の太径部７が四個接触した状態になる。そして、このような位置合わせを、三箇所ある主鉄筋２と環状鋼材４との交差部において其々行なう。

次に、接合金属板５を、前記交差部に主鉄筋２側から嵌め込む。この際には、主鉄筋２の細径部８，８，…の内、上述したように平板部１０の幅方向の略中央に位置させた細径部８に対して接合金属板５の切欠部１３を嵌合させる。そうすると、主鉄筋２の縦リブ６，６と接合金属板５の円弧状部１５の開口端との衝突が該接合金属板５の拡幅部１６によって回避されると共に、接合金属板５の円弧状部１５が主鉄筋２の細径部８に密着するように嵌合する。さらに、接合金属板５の基端縁１２は、環状鋼材４の平板部１０の外周面１０ａに緩く接触した状態となる。こうして、接合金属板５は、環状鋼材４の平板部１０の幅方向の略中央位置において主鉄筋２の細径部８に嵌り、該主鉄筋２の太径部７，７との間に位置するようになる。

接合金属板５を主鉄筋２の細径部８に嵌め込んだら、接合金属板５の基端縁１２を環状鋼材４の平板部１０の外周面１０ａに強く押圧した状態で一時的に保持するようにする。例えば、接合金属板５の先端縁１４と環状鋼材４の一方の平板部１０の内周面１０ｂを、大型の挟持工具等の挟持手段によって挟持するなどする。そして、この状態を保持したまま、接合金属板５の基端縁１２と環状鋼材４の平板部１０の外周面１０ａとが接触している部分を溶接する。溶接が完了したら前記挟持手段は取り外してよい。溶接の完了後、高温に熱せられた溶接部の温度が次第に低下していくと、この冷却過程によって溶接部が収縮することで、接合金属板５と環状鋼材４とが強力な力で相互に引き合うようになる。換言すると、接合金属板５を環状鋼材４の方向へ引き付けるような引張力が該接合金属板５に作用すると言える。この引張力によって、接合金属板５の円弧状部１５は主鉄筋２の細径部８を環状鋼材４の方向へ押圧する。こうして主鉄筋２は環状鋼材４に強力に圧着され固定される。

このような接合作業を、主鉄筋２と各環状鋼材４との交差部三箇所に其々行ない、該主鉄筋２を各環状鋼材４の外周面に固着する。さらに、次の主鉄筋２を環状鋼材４の外周面に適宜間隔を離して配置し、該主鉄筋２と該環状鋼材４との交差部にて接合金属板５を該主鉄筋２に嵌め込むと共に、該接合金属板５を環状鋼材４に溶接する。この作業を繰り返すことで、鉄筋籠１の円筒形の外周面が形成される。そして最後に、主鉄筋２，２，…全体を周囲から束ねるようにフープ鉄筋３，３，…を巻着すると共に、主鉄筋２とフープ鉄筋３とが接触する部位を点溶接または金属線による緊結で結束する。

このようにして組み上げられた鉄筋籠１は、剛性の高い山形鋼材から形成された環状鋼材４によって各主鉄筋２が強力に支持されており、高い組み立て強度が得られて形状安定性が一段と向上している。しかも、主鉄筋２の細径部８に嵌合した接合金属板５を環状鋼材４に溶接するようにしていることから、高温の溶接熱の影響で主鉄筋２が材質変化を引き起こしたり、溶解によって主鉄筋２が断面欠損することがなく、主鉄筋２は全ての部分が本来の強度を保っている。また、主鉄筋２を環状鋼材４に固着するための接合金属板５は、構造が非常にシンプルであり、簡単かつ安価に製造することができるため、低コストで大量に生産することができる。さらには、主鉄筋２と環状鋼材４との固着に際して、鉄筋同士の一般的な接合手段である溶接がそのまま適用できる。従って、溶接以外の作業に手間や時間を取られることがなくなり、接合作業を効率よく行なうことができる。

なお、上述の実施形態では、環状鋼材として断面略Ｌ字形の山形鋼材（アングル）を円環状に形成しているが、例えば、平鋼を円環状に形成した帯状鋼を環状鋼材としてもよい。また、Ｈ形鋼、Ｉ形綱、Ｔ形鋼、山形鋼、溝型鋼（チャンネル）等といった、別の断面形状の鋼材を円環状に形成して環状鋼材としてもよい。

また、断面略Ｌ字形の山形鋼材（アングル）から形成する環状鋼材は、図９に示したように、短筒状に形成された一方の平板部の片方の周縁から、他方の平板部が外側へ向かって鍔状に張り出すようにしてもよい。そうすると、山形鋼材の他方の平板部を内側に向けて円環状に形成する場合と比較し、該山形鋼材の湾曲加工が容易になる利点がある。このような環状鋼材２０によって鉄筋籠を補強する場合においては、環状鋼材２０の一方の平板部２１の内周面２１ａに接触するように主鉄筋が配置され、接合金属板５は環状部材の内側に設けられることになる。

本発明に係る鉄筋籠の補強構造を適用して組み立てた鉄筋籠を示す斜視図。本発明に係る鉄筋籠の補強構造を適用して組み立てた鉄筋籠を示す平面図。本発明に係る鉄筋籠の補強構造の要部を示す斜視図。本発明に係る鉄筋籠の補強構造の要部を示す正面図。本発明に係る鉄筋籠の補強構造の要部を示す横断面図。本発明に係る鉄筋籠の補強構造の要部を示す縦断面図。環状鋼材の斜視図。接合金属板の正面図。環状鋼材の斜視図。

符号の説明

１鉄筋籠
２主鉄筋
３フープ鉄筋
４環状鋼材
５接合金属板
６縦リブ
７太径部
８細径部
１２基端縁
１３切欠部
１５円弧状部
１６拡幅部

Claims

太径部と細径部とが交互に形成された直線状異形棒鋼からなる主鉄筋を環状のフープ鉄筋に対して複数本交差状に配設することにより筒状に形成した鉄筋籠において、前記主鉄筋に対して交差状に環状鋼材を配設し、略Ｕ字形の切欠部が形成された接合金属板の該切欠部に前記主鉄筋の細径部を嵌合し、前記切欠部の開放側に位置する前記接合金属板の基端縁を前記環状鋼材に溶接することにより該接合金属板を該環状鋼材に固着するようにしたことを特徴とする鉄筋籠の補強構造。
前記主鉄筋は、外周の対称位置に長手方向に沿う横断面凸状の縦リブが形成されたものであり、前記接合金属板の切欠部は、前記主鉄筋の細径部に嵌合する形状の円弧状部と、前記円弧状部の開口幅を広げることにより前記縦リブとの衝突が回避されるようにした拡幅部とを具備することを特徴とする請求項１に記載の鉄筋籠の補強構造。