JP2010196319A - 棒鋼接合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】棒鋼に対し、スリーブと楔部材の強度や材質を適切に設定することによって、継手性能を改善することが可能な棒鋼接合装置を提供する。
【解決手段】２本の棒鋼Ｐが隙間Ｇを空けた並列状態で貫通される貫通穴３を有するスリーブ２と、スリーブに、棒鋼間の隙間へ向かって棒鋼の貫通方向と直交する方向に貫通形成された通孔４，５と、スリーブに、通孔に合致させて設けられるナット６と、ナットに締結されるボルト９が一端に形成され、他端に、ボルト・ナットの締結作用で棒鋼の隙間に引き込まれ、棒鋼をスリーブに向かって押圧して貫通穴内面に圧接させつつ当該棒鋼に係合する楔１０が形成され、通孔を介してスリーブに装着される楔部材８とを備え、スリーブの強度や硬さを、棒鋼の強度や硬さよりも大きく、かつ楔部材の強度や硬さと同等もしくはそれ以下に設定した。
【選択図】図１

Description

本発明は、棒鋼に対し、スリーブと楔部材の強度や材質を適切に設定することによって、継手性能を改善することが可能な棒鋼接合装置に関する。

断面長円状のスリーブ内に２本の棒鋼をそれぞれ反対方向から挿入し、それら棒鋼の間に楔部材を係合させることによって機械的に棒鋼同士を接合する継手具は、基本的に、楔部材を棒鋼に食い込ませる機構であることから、楔部材は棒鋼に対して変形しないことが必須であり、従って楔部材にはかなり硬い材質、例えばＳ４５Ｃ（熱処理）や、ＳＣＭ４３５などが用いられている。

しかしながら、もう一方の構成部材であるスリーブについては、棒鋼に引張力が作用した際にスリーブが破壊しなければ良いという考えが採られており、鋼板や鋼管、鋳造製、特殊合金等の軟金属製など、様々な材質のスリーブが使用されているのが実状である。

このような継手具において、棒鋼間に楔部材を係合させる方法としては、特許文献１〜４が知られている。

特許文献１は、電動機により楔部材を圧入して棒鋼間に係合させる方法を示している。特許文献２は、スリーブに形成したナットに六角ボルトをねじ込むことにより、その六角ボルトの先端側に設けた楔部材を棒鋼間に係合させる方法を示している。特許文献３及び４は、楔部材の一端部に形成した雄ネジにナットを締め付けることにより、その楔部材を引き上げて棒鋼間に係合させる方法を示している。

一方、本出願人は先に、特許文献１の係合方法において、「スリーブ（筒体）の硬さを接合する棒鋼（鉄筋）の硬さより相対的に小さくした継手具」に関する出願をしている（特許文献５参照）。

この発明では、この種の継手具において特有の「棒鋼が押圧することによってスリーブが変形する」という作用を逆に活かし、電動機による大きな圧入力を利用して、楔部材と棒鋼の「係合力」だけでなく、棒鋼とスリーブとの「圧着力」を率先して発揮させることで、従来よりも安定した継手性能が得られる継手具を提供している。

実公昭５８−０５３８８０号公報 実公平０７−００５１５６号公報 実公昭５６−０１９６１７号公報 特許第３９７２１３４号公報 国際公開第ＷＯ２００８／０２３４５６ Ａ１号パンフレット

特許文献１〜４の継手具のスリーブについては、並列状態で挿通される２本の棒鋼の間に楔部材が通る間隔を設ける必要性と、現場における施工性の観点から、その挿通孔は比較的ルーズに形成される。そのため、棒鋼間に楔部材を食い込ませようとすると、その楔部材によって２本の棒鋼は互いに相反する方向へ押され、それぞれスリーブ内壁側に追いやられてしまう。そして、棒鋼よりもかなり硬い材質である楔部材をさらに食い込ませようとすると、楔部材が棒鋼に食い込むとともに、楔部材よりも軟らかいスリーブが、その内壁面に当接している棒鋼に押圧されて変形してしまい、その結果、楔部材と棒鋼との食い込み量が減少し、係合力が低下するおそれがあった。

なお、従来の特許文献１〜４の上記継手具では、２本の棒鋼の間隔が狭すぎると、「楔部材を食い込ませるために過大な力が必要になり、人力による作業が困難になる」、「楔部材の食い込み量が過大となり、棒鋼の断面欠損によって継手性能が低下する」という問題が生じる。また、逆に、棒鋼の間隔が広すぎると、「楔部材と棒鋼の食い込み量が減少する」、「楔部材が棒鋼間に係合することなく、施工が完了してしまい、必要な継手性能が得られない」という問題が生じる。これらの点は、形状寸法のバラツキが大きい棒鋼においては、容易に起こり得るものであり、さらに棒鋼が異形鉄筋の場合には、鉄筋径や節の高さ、鉛直断面と水平断面の高さが異なって、これによっても２本の棒鋼の間隔が変化することは否めない実状がある。

よって、従来の継手具において、その性能は「スリーブの挿通孔の大きさ」や「２本の棒鋼の間隔」など、各構成部材の形状寸法が大きく関与することから安定性に欠けるものであり、このようにスリーブと楔部材による棒鋼の接合は困難を伴うものであった。

ところで、特許文献１〜４の上記継手具の性能については、各構成部材の形状寸法だけが関与するのであれば、非常に手間はかかるものの、それら形状寸法のバラツキ（製造誤差）などを考慮することにより、予め食い込み量を算定し、継手性能を推定することは可能である。

しかしながら、実際には、各構成部材の形状寸法だけでなく、上述したようにスリーブ、棒鋼及び楔部材の「強度（硬さ）」やそれらの強度バランスによる各構成部材の「変形」も継手性能に関与している。そして、これら３つの構成部材はそれぞれ材質の異なるものを使用しているため、材料強度においてそれぞれ大小の差があり、さらに、それら構成部材の組合せ（強度バランス）も様々であることから、当該強度の点も継手性能の安定性を欠く要因の１つとなっていた。

例えば、特許文献１〜４の上記継手具において、接合する棒鋼がほぼ同じ径の丸鋼（セパレータ）、全ネジボルト、異形鉄筋であっても、それぞれ材質（強度）が異なり、継手性能もそれぞれで異なることから、同じ仕様のスリーブを使用することはできなかった。

他方、特許文献５の継手具は、特許文献２〜４が開示している方法に対して適用することはできず、すなわち電動機による大きな圧入力を発生させることはできず、ひいては、棒鋼とスリーブの「圧着力」を期待できるほど、スリーブを変形させることはできないことから、依然として、上記問題点を解決することはできなかった。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、棒鋼に対し、スリーブと楔部材の強度や材質を適切に設定することによって、継手性能を改善することが可能な棒鋼接合装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる棒鋼接合装置は、２本の棒鋼が隙間を空けた並列状態で貫通される貫通穴を有するスリーブと、該スリーブに、棒鋼間の隙間へ向かって棒鋼の貫通方向と直交する方向に貫通形成された通孔と、上記スリーブに、上記通孔に合致させて設けられるナットと、該ナットに締結されるボルトが一端に形成され、他端に、ボルト・ナットの締結作用で棒鋼の隙間に引き込まれ、棒鋼をスリーブに向かって押圧して上記貫通穴内面に圧接させつつ当該棒鋼に係合する楔が形成され、上記通孔を介して該スリーブに装着される楔部材とを備え、上記スリーブの強度や硬さを、棒鋼の強度や硬さよりも大きく、かつ上記楔部材の強度や硬さと同等もしくはそれ以下に設定したことを特徴とする。

また、前記貫通穴の内面が粗面で形成されることを特徴とする。

本発明にかかる棒鋼接合装置にあっては、棒鋼に対し、スリーブと楔部材の強度や材質を適切に設定することによって、継手性能を改善することができる。

本発明にかかる棒鋼接合装置の好適な一実施形態を示す正面断面であって、その接合状況の説明図である。 図１の棒鋼接合装置に適用される楔部材の正面図である。

以下に、本発明にかかる棒鋼接合装置の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。棒鋼接合装置１のスリーブ２は、２本の棒鋼Ｐを接続して長さを延長するものであって、長円状の貫通穴３を有する。貫通穴３は、短径が棒鋼Ｐの外径よりも僅かに大きく、長径が、２本の棒鋼Ｐを横並びで隙間Ｇを空けた並列状態で貫通させ得る寸法で形成される。

スリーブ２には、挿入される棒鋼Ｐ間の隙間Ｇへ向かって、棒鋼Ｐの貫通方向、すなわち貫通穴３と直交する方向（短径方向）に通孔４，５が貫通形成される。図示では、スリーブ２の上壁２ａ上面および下壁２ｂ下面が平坦に形成され、通孔４，５は、スリーブ２の上壁２ａを貫通する第１通孔４と、下壁２ｂを貫通する第２通孔５から構成される。第１通孔４と第２通孔５は、貫通される棒鋼Ｐ間の隙間Ｇを介して互いに一連に連通される。

スリーブ２の上壁２ａ上面には、第１通孔４に合致させてナット６が設けられる。これにより、第１通孔４とナット６のねじ穴が一連に連通される。ナット６には、第１通孔４に面する下端部に、ねじ穴よりも大きな内径の孔６ａが形成されている。

スリーブ２には、第２通孔５から第１通孔４へ向かって挿入して、楔部材８が装着される。楔部材８は図２にも示すように、上部にボルト９が形成され、下部に楔１０が形成される。

スリーブ２の貫通穴３の内面は、棒鋼Ｐが異形鉄筋の場合には平滑面でよいが、丸鋼など平滑な部材である場合には粗面（凹凸面）で形成することが好ましく、例えば、貫通穴３内面にタップ加工を施してネジ状に形成しても良い。

楔１０は、肉厚がほぼ一定の扁平な金物であって、正面から見て、上方から下方に向かって末広がりに幅Ｗが広がる傾斜面で形成される。第１通孔４は、ボルト９が通る円形状とする一方で、第２通孔５については、円形状でもよいが、楔１０の外形輪郭に合わせて、貫通穴３の向きに短径であって、貫通穴３と直交する左右方向に長径の長円形状に形成してもよい。

楔部材８は、図示にあっては、ボルト９を上にして、第２通孔５からスリーブ２内に挿入され、当該ボルト９が第１通孔４を介して、その上のナット６に螺合される。ボルト９がナット６に螺合されて行くにつれ、楔部材８は、ボルト・ナットの締結作用で上方に引き上げられ、これにより楔１０が第２通孔５から貫通穴３内方に進入していく。

貫通穴３内に２本の棒鋼Ｐが貫通しているときには、ボルト・ナットの締結作用で上方に引き上げられる楔１０は、棒鋼Ｐ間の隙間Ｇに引き込まれつつ、各棒鋼Ｐに側方から圧接する。楔１０は、これら棒鋼Ｐをそれぞれ、貫通穴３の長径方向に向かって左右に押圧しつつこれら棒鋼Ｐに食い込んで係合し、また左右方向へ押圧された棒鋼Ｐはスリーブ２（貫通穴３）の内面に圧接され、これにより棒鋼Ｐは楔１０とスリーブ２との間で拘束される。

楔１０の傾斜面には、楔１０の肉厚方向に適宜間隔で突起１０ｂが形成されている。突起１０ｂは、楔１０が棒鋼Ｐに圧接するに伴って、棒鋼Ｐに食い込んで係合するようになっている。

本実施形態にあっては、スリーブ２の引張強度が棒鋼Ｐの引張強度よりも大きく設定される。またスリーブ２の引張強度は、楔部材８の引張強度と同等もしくはそれ以下に設定される。例えば、棒鋼Ｐの材質がＳＳ４００（引張強度（規格値）：４００〜５１０ｋｇ／ｍｍ²）である場合、スリーブ２の材質がＳ４５Ｃ（焼きならし）以上（引張強度（参考値）：５７０ｋｇ／ｍｍ²以上）のものが用いられる。この場合、楔部材８の材質は、Ｓ４５Ｃ（焼きならし）やＳ４５Ｃ（焼き入れ・焼き戻し；引張強度（参考値）：６９０ｋｇ／ｍｍ²以上）、ＳＣＭ４３５（引張強度（参考値）：９３０ｋｇ／ｍｍ²以上）などが用いられる。

あるいは硬さで言えば、スリーブ２の硬さが棒鋼Ｐの硬さよりも大きく設定される。またスリーブ２の硬さは、楔部材８の硬さと同等もしくはそれ以下に設定される。例えば、棒鋼Ｐの材質がＳＳ４００である場合、スリーブ２の材質がＳ４５Ｃ（焼きならし）以上（ブリネル硬さ（ＨＢ）（参考値）：１６７−２２９）のものが用いられる。この場合、楔部材８の材質は、Ｓ４５Ｃ（焼きならし）やＳ４５Ｃ（焼き入れ・焼き戻し／ＨＢ（参考値）：２０１−２６９）、ＳＣＭ４３５（ＨＢ（参考値）：２６９−３３１）などが用いられる。

本実施形態にかかる棒鋼接合装置１の作用について説明すると、スリーブ２の上壁２ａ上に、第１通孔４に合わせて、ナット６を当接し、第２通孔５から楔部材８のボルト９を挿入する。第２通孔５から挿入した楔部材８のボルト９を第１通孔４から突出させ、この突出したボルト９にナット６を螺合させ、ナット６がスリーブ２の上壁２ａ上に緩く当接するまでねじ込む。

この際、楔１０の厚さ方向を貫通穴３の向きに合わせ、楔１０の幅方向Ｗを貫通穴３の長径方向、すなわち棒鋼Ｐが並ぶ方向に合わせる。ボルト９にナット６を緩く螺合させたら、次に、図１（ａ），（ｂ）に示すように、スリーブ２の貫通穴３に、両側から２本の棒鋼Ｐを貫通させる。棒鋼Ｐはそれぞれ、貫通穴３から適宜長さ突出するように挿入する。

その後、更にボルト９をナット６に螺合させていき、楔１０を第２通孔５から貫通穴３内方へ引き上げていく。ボルト・ナットの締結作用で引き上げられる楔１０は図１（ｃ）に示すように、棒鋼Ｐの間に引き込まれる。

さらに、ボルト９をナット６に強く締結していくと、この締結操作によってさらに引き上げられて棒鋼Ｐ間の隙間Ｇに引き込まれた楔１０は、貫通穴３内で並列状態にある２本の棒鋼Ｐの当該隙間Ｇを左右に押し広げるように棒鋼Ｐを押圧し、これにより楔１０は各棒鋼Ｐに係合し、また左右に押しやられた棒鋼Ｐはスリーブ２（貫通穴３）の内面に強く圧接し、棒鋼Ｐはこれら楔１０とスリーブ２との間で拘束されていく。またこの過程で、ナット６もスリーブ２にしっかりと定着されていく。

本実施形態にあっては、スリーブ２の強度や硬さを、棒鋼Ｐの強度や硬さよりも大きく、かつ楔部材８の強度や硬さと同等もしくはそれ以下に設定したので、楔部材８が棒鋼Ｐに食い込んで係合する際、それに伴って押圧される棒鋼Ｐにより、スリーブ２が、特にその貫通穴３内面が窪むように変形するのを防止することができる。

すなわち、スリーブ２、楔部材８、並びに棒鋼Ｐ相互の強度バランスを適正化でき、殊にスリーブ２が変形してしまうことによる楔部材８の食い込み量の低下を防止できて、スリーブ２に圧接する棒鋼Ｐを当該スリーブ２で適切に受け止めながら、所定の食い込み量で楔部材８を棒鋼Ｐに係合させることができ、従来よりも安定した継手性能を確保することができる。

また、棒鋼Ｐは、丸鋼、全ネジボルト、異形鉄筋などの各種形態をとるものであり、従って棒鋼Ｐが形状的・寸法的にスリーブ２に対しルーズな関係となっても、棒鋼Ｐよりも引張強度や硬さの大きな楔部材８及びスリーブ２によって当該棒鋼Ｐをしっかりと保持でき、安定した継手性能を確保することができる。

さらに、スリーブ２と楔部材８との関係では、楔部材８はスリーブ２の引張強度・硬さ以上であるので、スリーブ２からの反力で楔部材８が変形してしまうなどの不都合を防止できる。

また、上記実施形態では、ボルト９がナット６に締結する一方で、楔１０が棒鋼Ｐと係合していて、楔１０とボルト９との間にテンションを生じさせることができ、棒鋼Ｐの接合状態を安定的に保持することができる。

上記実施形態にあっては、棒鋼Ｐと称して説明したが、棒鋼Ｐとしては、異形鉄筋や全ネジボルト、セパレータ等に使用される丸鋼などであってもよく、また適用用途としても、主筋やせん断補強筋、スラブ筋などの構造用棒鋼の接続や仮設用棒鋼の接続など、特に限定されることはない。

また、本実施形態にかかる棒鋼接合装置１を２つ用い、これら２つの接合装置１を添え筋の両端に取り付けるとともに、各接合装置１に、添え筋の相手としてそれぞれ棒鋼を取り付ける形態で、添え筋を介して棒鋼を接合する使用法にも適用することができる。

接合する棒鋼Ｐが丸鋼の場合には、貫通穴３内面に凹凸などの粗面を形成し、異形の場合には、貫通穴３の内面を平滑にすることが好ましく、これにより継手性能を向上することができる。

楔部材８の楔１０とボルト９は、直結して形成してもよいが、棒鋼Ｐの貫通穴３への挿入操作性を考慮して、貫通穴３の長径方向に沿う外形寸法を、ボルト９と楔１０の間で狭く形成することが好ましい。

上記実施形態にあっては、スリーブ２の材質として、Ｓ４５Ｃ等の鋼製材料を例示して説明したが、鋳造品等であっても良い。

スリーブ２は、鋼管を変形させて製造してもよく、この場合、貫通穴３内面の表面硬度を、加工硬化によって大きくすることができて好適である。

また、本実施形態にかかる棒鋼接続装置１は、背景技術で述べた方法のいずれにも適切に適用することができる。

１ 棒鋼接合装置
２ スリーブ
３ 貫通穴
４ 第１通孔
５ 第２通孔
６ ナット
８ 楔部材
９ ボルト
１０ 楔
Ｇ 隙間
Ｐ 棒鋼

Claims (2)

1. ２本の棒鋼が隙間を空けた並列状態で貫通される貫通穴を有するスリーブと、該スリーブに、棒鋼間の隙間へ向かって棒鋼の貫通方向と直交する方向に貫通形成された通孔と、上記スリーブに、上記通孔に合致させて設けられるナットと、該ナットに締結されるボルトが一端に形成され、他端に、ボルト・ナットの締結作用で棒鋼の隙間に引き込まれ、棒鋼をスリーブに向かって押圧して上記貫通穴内面に圧接させつつ当該棒鋼に係合する楔が形成され、上記通孔を介して該スリーブに装着される楔部材とを備え、上記スリーブの強度や硬さを、棒鋼の強度や硬さよりも大きく、かつ上記楔部材の強度や硬さと同等もしくはそれ以下に設定したことを特徴とする棒鋼接合装置。
2. 前記貫通穴の内面が粗面で形成されることを特徴とする請求項１に記載の棒鋼接合装置。

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