JP2011025605A - 把持部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 作業性に優れ、施工費を削減できる把持部材を提供する。
【解決手段】 コンクリート部材１５に埋設されるとともに、内側に吊金具１０が嵌合される鋼製の把持部材１であって、内面に前記吊金具１０の雄ねじ部１１を嵌合させる雌ねじ部３が形成され、外面に前記雌ねじ部３に対応する凹凸部４が形成された筒状の本体部２を有し、該本体部２の基端３ａが前記コンクリート部材１５の表面１６から深さ方向に所定の距離離れた位置に位置するように、前記コンクリート部材１５に埋設されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、把持部材に関し、特に、セグメント等のコンクリート部材に埋設され、コンクリート部材を吊り下げる吊金具を取り付ける把持部材に関する。

一般に、シールド掘進機でトンネルを構築する場合、シールド掘進機によって地盤を掘進しながら、シールド掘進機に搭載したエレクターによりセグメントを組み立て、掘削した部分の内壁面をセグメントで覆工することが行われている。

このようなトンネルの覆工作業に用いられるセグメントには、中央部に筒状の把持部材（把持金物）が埋設されており、この把持部材に吊金具を嵌合させることにより、吊金具を介してセグメントをエレクターに取り付けることができる。

把持部材の一例を図２０に示す。この把持部材２１は、厚肉鋼管２２の内面に雌ねじ部２３を設け、この厚肉鋼管２２の長手方向の奥側端部の外周面にアンカー筋２４を巻き付け、このアンカー筋２４を厚肉鋼管２２の外周面に溶接によって一体に固定したものであって、厚肉鋼管２２の開口端面は、通常、セグメント組立後にその開口部を塞ぐキャップが取り付けられる。取り付け後、キャップの頭がセグメント１５の表面１６と面一となるように、表面１６から厚さ方向に円錐台形状の空間が設けられたところに埋設されている。

また、図２１に把持部材の他例を示す。この把持部材２５は、鋳鉄製であって、内面に雌ねじ部２７が設けられた筒状部２６と、筒状部２６の長手方向の奥側端部の外周面に一体に設けられた環状のフランジ２８とを備え、筒状部２６の開口端面は、通常、セグメント組立後にその開口部を塞ぐキャップが取り付けられる。取り付け後、キャップの頭がセグメント１５の表面１６と面一となるように、表面１６から厚さ方向に円錐台形状の空間が設けられたところに埋設されている。

さらに、把持部材の他例が特許文献１に記載されている。この把持部材は、繊維強化樹脂製の成形品であって、外面に環状の突起が多段に設けられ、内面に雌ねじが設けられた筒状の本体を有し、この本体がセグメントに埋設されている。

特開平１１−２７０２９１号公報

ところで、図２０及び図２１に記載の把持部材２１、２５にあっては、把持部材２１、２５に吊金具（図示せず）を嵌合させて、吊金具を介してセグメント１５を吊り下（上）げる場合に、把持部材２１、２５にかかる引張力に対して、吊金具を抜け出させない抵抗力と把持部材２１、２５そのものがセグメント１５から抜け出ない定着力が必要である。そのため、嵌合させるねじは厚い肉厚が必要な台形ねじが施されている。または、定着させるため、把持部材２１の場合は、「段落０００４」に記載の通り、アンカー筋２４を巻き付けてあり、把持部材２５は、「段落０００５」に記載の通り、環状のフランジ２８が設けられ、これらの部分から図２０、図２１のコーン状の部分Ａで把持部材２１、２５が抜け出す抵抗となり、密着を図っている。それぞれが把持部材２１、２５の重量を重くしている。把持部材２１においては、極厚肉鋼管のねじ加工に加えてアンカー筋２４の材料及び溶接加工、把持部材２５においては、ねじ部２７の筒状部２６と環状のフランジ２８を一体で成型するため、鋳造で成型している。何れも製作に手間がかかり、かつ、重量が重いため、セグメント１５に把持部材２１、２５を埋設する際の作業性が悪くなり、セグメント１５の製作費用を押し上げている。

一方、特許文献１に記載の把持部材は、図２０及び図２１に示す把持部材２１、２５のような重量の問題は生じないが、合成樹脂製であるために耐火性が劣り、また、コンクリートとの密着性が鉄よりは悪いため、漏水が発生することもあり、使用可能な環境条件が狭い範囲に制限されてしまう。

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、セグメントの製作費を削減できるとともに、使用可能な環境条件が狭い範囲に制限されることがない、把持部材を提供することを目的とする。

上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、本発明は、コンクリート部材に埋設されるとともに、内側に吊金具が嵌合される鋼製の把持部材であって、内面に前記吊金具の雄ねじ部を嵌合させる雌ねじ部が形成され、外面に前記雌ねじ部に対応する凹凸部が形成された筒状の本体部を有し、該本体部の基端が前記コンクリート部材の表面から深さ方向に所定の距離離れた位置に位置するように、前記コンクリート部材に埋設されていることを特徴とする。

本発明の把持部材によれば、本体部に吊金具を嵌合させて、吊金具の雄ねじ部と本体部の雌ねじ部とを螺合させることにより、吊金具を介してコンクリート部材を吊り下げることができる。
この場合、本体部にかかる引張力に対しては、本体部の外面側の凹凸部のコンクリートに対する付着力と、凹凸部とコンクリートとの間のせん断抵抗力とにより、抵抗することができる。また、吊金具からの引張力に対しては、その引張力が吊金具の雄ねじ部、本体部内面の雌ねじ部、及び本体部の外面側の凹凸部を介してコンクリートに伝達され、それらの間に生じる支圧力によって抵抗することができる。
従って、引張力に抵抗するために、本体部の厚さを厚くする必要がないので、本体部の軽量化を図ることができ、コンクリート部材に埋設する際の作業性を向上させることができ、コンクリート部材の製作費用を削減することができる。

また、本発明において、前記本体部の基端には、内外面に凹凸のない筒状又はテーパ筒状のねじ導入部が一体に設けられていることとしてもよい。

本発明の把持部材によれば、ねじ導入部の外面のコンクリートへの付着力によっても、本体部にかかる引張力に抵抗することができる。また、本体部に吊金具を嵌合させ、吊金具でコンクリート部材を吊り下げ、コンクリート部材の組み立て等が完了した後に、ねじ導入部にキャップを取り付けることにより、コンクリート部材の開口部を閉塞することができ、コンクリート部材の見栄えをよくすることができる。

さらに、本発明において、前記コンクリート部材の表面と前記本体部の基端との間、又は前記コンクリート部材の表面と前記ねじ導入部との間には、前記本体部の基端、又は前記ねじ導入部に取り付けられるキャップよりも大径の円柱状又は円錐台形状の空間からなる逃げ部が設けられていることとしてもよい。

本発明の把持部材によれば、本体部に吊金具を嵌合させ、吊金具でコンクリート部材を吊り下げる場合に、円柱状又は円錐台形状の空間からなる逃げ部により、本体部とコンクリート部材の表面との間、又はねじ導入部とコンクリート部材の表面との間にひび割れが発生するのを防止できる。
この場合、逃げ部の深さは、本体部又はねじ導入部に取り付けられるキャップの頭部の高さに相当する深さに設定するか、或いは、把持部材のコンクリート部材への定着力を高めるために、逃げ部の深さをキャップの頭部の高さよりも深くする設定する。逃げ部の深さをキャップの頭部の高さよりも深く設定することにより、吊金具からコンクリート部材に応力を伝達する本体部の凹凸部を深く埋設することになり、従来の把持部材において、コーン状の部分が大きいほど定着力が増す原理と同じ効果で定着力を増すことができ、コンクリート部材にひび割れが発生するのを効果的に防止できる。

さらに、本発明において、前記本体部及び前記ねじ導入部には、径方向外方に凹む被嵌合部が設けられ、該被嵌合部に前記本体部及び前記ねじ導入部に取り付けられるキャップの嵌合部が嵌合されることとしてもよい。

本発明の把持部材によれば、本体部及びねじ導入部の被嵌合部にキャップの嵌合部を嵌合させることにより、キャップが本体部及びねじ導入部に取り付けられた状態に固定される。

さらに、本発明において、コンクリート部材は、セグメントであることとしてもよい。

この場合、例えば、セグメントを通常のコンクリートよりも引張強度の高い鋼繊維補強コンクリート製とすることにより、同じ大きさ、重量の通常のコンクリート製セグメントに使用する把持部材よりも小さな把持部材で対応することが可能となる。

以上、説明したように、本発明の把持部材によれば、引張力に抵抗するために、肉厚を厚くする必要がなく、軽量化を図ることができるので、価格も安く、且つコンクリート部材に埋設させる作業性を高めることができ、製作費用を削減することができる。

本発明による把持部材の第１の実施の形態の全体を示した概略断面図である。 吊金具の平面図である。 吊金具を取り付けたコンクリート部材の全体を示した概略断面図である。 図３の部分拡大図である。 セグメント供試体の平面図である。 図５の正面図である。 図５の右側面図である。 本発明による把持部材の第２の実施の形態の全体を示した概略断面図である。 図８の断面図である。 図８の部分斜視図である。 第２の実施の形態に使用する吊金具の正面図である。 図１１の断面図である。 本発明による把持部材の第３の実施の形態の全体を示した概略断面図である。 図１３の断面図である。 図１３の部分斜視図である。 第３の実施の形態の変形例を示した概略断面図である。 本発明による把持部材の第４の実施の形態の全体を示した概略断面図である。 図１７の断面図である。 第４の実施の形態に使用する吊金具の全体を示した概略図である。 従来の把持部材の一例を示した概略図である。 従来の把持部材の他例を示した概略図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図４には、本発明による把持部材の第１の実施の形態が示されている。図１は把持部材の全体を示す概略断面図、図２は吊金具の平面図、図３は吊金具を取り付けたコンクリート部材（セグメント）の全体を示す概略断面図、図４は図３の部分拡大図である。

すなわち、本発明の把持部材は、各種のコンクリート部材を吊金具で吊り下げる場合に適用可能なものであって、本実施の形態においては、図３及び図４に示すように、トンネルの内壁面の覆工に用いられるコンクリート製のセグメント１５を吊金具１０で吊り下げる場合に適用している。

コンクリート製のセグメント（以下、「セグメント１５」という。）は、中央部に本実施の形態の把持部材１が埋設され、この把持部材１に吊金具１０が取り付けられるようになっている。本実施の形態においては、例えば、重量が８トン〜１０トンのセグメント１５を想定している。

把持部材１は、薄肉鋼管（例えば、機械構造用炭素鋼管（ＳＴＫＭ１１Ａ））を材料として機械加工等によって形成されるものであって、図１に示すように、内面に雌ねじ部３が形成され、外面に雌ねじ部３の溝に対応した形状の凹凸部４が形成される筒状の本体部２と、本体部２の雌ねじ部３の基端３ａに一体に設けられる内外面に凹凸のない筒状のねじ導入部５と、本体部２の雌ねじ部３の終端３ｂに一体に設けられる内外面に凹凸のない筒状の余長部７とから構成されている。なお、ねじ導入部５は、上端にいくに従って順次大径となるテーパ筒状であってもよい。

図４に示すように、把持部材１の本体部２内面の雌ねじ部３には、吊金具１０の雄ねじ部１１が螺合されるようになっている。なお、本体部２の雌ねじ部３は、せん断強度に優れる台形ねじ状が好ましい。

ねじ導入部５の内面には、被嵌合部である径方向外方に凹む環状の凹部６が設けられ、この凹部６にセグメント１５の円錐台形状の空間部１７、又は把持部材１の入口を閉塞するキャップ（図示せず）の嵌合部である突起を嵌合させることにより、キャップをセグメント１５の空間部１７に固定することができる。なお、凹部６は、台形ねじ状でもよい。

余長部７は、本体部２内面の雌ねじ部３と吊金具１０の雄ねじ部１１の先端部の不完全ねじ部とが干渉するのを避けるためのものであって、図４に示すように、吊金具１０の雄ねじ部３を本体部２内面の雌ねじ部３に螺合させて嵌合させた際に、この余長部７に吊金具１０の雄ねじ部１１の先端部の不完全ねじ部を逃すようになっている。さらに、余長部７は、把持部材１内部へコンクリート流入を防ぐためのキャップ（図示せず）の取付口となっている。

把持部材１は、図３及び図４に示すように、セグメント１５の中央部に、軸線がセグメント１５の厚さ方向を向くように、かつ、本体部２の雌ねじ部３の基端３ａがセグメント１５の表面１６から厚さ方向に所定の距離離れた位置に位置するように、セグメント１５に埋設されている。

図４に示すように、把持部材１のねじ導入部５の上端（先端）とセグメント１５の表面１６との間には、円錐台形状の空間である逃げ部１８が設けられている。逃げ部１８は、内周面が５°以上のテーパ面１８ａに形成され、このテーパ面１８ａの下端に把持部材１のねじ導入部５の上端が連続して配置されるように、把持部材１のねじ導入部５の上端とセグメント１５の表面１６との間に設けられている。この逃げ部１８により、把持部材１に吊金具１０を取り付け、吊金具１０を介してセグメント１５を吊り下げた場合に、吊金具１０からの引張力によってセグメント１５の表面１６側にひび割れが生じるのを防止できる。

なお、本実施の形態においては、逃げ部１８を円錐台形状の空間によって構成しているが、逃げ部１８を円柱状の空間によって構成してもよい。要は、把持部材１の雌ねじ部３の基端３ａとセグメント１５の表面１６との間に所定の長さの空間を構成すればよい。

上記のように構成した本実施の形態の把持部材１を埋設したセグメント１５の表面１６側から把持部材１の内側に吊金具１０を挿入し、吊金具１０の雄ねじ部１１を把持部材１の本体部２内面側の雌ねじ部３に螺合させて嵌合させることにより、吊金具１０を把持部材１に取り付けることができる。

そして、吊金具１０を介してセグメント１５をシールド掘進機のエレクターに取り付け、エレクターを操作することにより、シールド掘進機によって掘削した地盤の内壁面にセグメント１５を組み立て、内壁面をセグメント１５によって覆工することができる。

以上説明した本実施の形態の把持部材１にあっては、吊金具１０を介してセグメント１５を吊り下げた場合に、把持部材１にかかる引張力に対しては、本体部２の外面側の凹凸部４のコンクリートに対する付着力と、凹凸部４とコンクリートとの間のせん断抵抗力とにより、抵抗することができる。また、吊金具１０からの引張力に対しては、その引張力が吊金具１０の雄ねじ部１１、本体部２内面の雌ねじ部３、及び本体部２外面側の凹凸部４を介してコンクリートに伝達され、それらの間に生じる支圧力によって抵抗することができる。

従って、引張力に抵抗するために、従来のもののように把持部材１の厚さを非常に厚くする必要がないので、把持部材１の軽量化を図ることができるため、把持部材１をセグメント１５に埋設する際の作業性を向上させることができ、しかも、価格も安いためセグメント１５の製作費用を大幅に削減することができる。しかも、部材の軽量化は、省資源に繋がり、地球温暖化防止に貢献するものである。

図８〜図１２には、本発明による把持部材の第２実施の形態が示されている。本実施の形態の把持部材１は、本体部２の内面側に、周方向に１２０°間隔毎に雌ねじ部３ｃと非ねじ部３ｄとを交互に設けるとともに、本体部２の外面側に、周方向に１２０°間隔毎に雌ねじ部３ｃに対応する形状の凹凸部４ａと非ねじ部３ｄに対応する形状の非凹凸部４ｂとを交互に設けたものであって、その他の構成は前記第１の実施の形態に示すものと同様である。

また、本実施の形態の把持部材１に使用される吊金具は、図１１及び図１２に示すように、把持部材１の本体部２の内面側の雌ねじ部３ｃ及び非ねじ部３ｄに対応するように、周方向に１２０°間隔毎に雄ねじ部１１ａと非ねじ部１１ｂとを交互に設けた形状としている。

そして、上記のような構成の把持部材１に吊金具１０を取り付けるには、把持部材１の本体部２の雌ねじ部３ｃ及び非ねじ部３ｄの位置に吊金具１０の非ねじ部１１ｂ及び雄ねじ部１１ａをそれぞれ合わせ、この状態で吊金具１０を把持部材１の本体部２の内側に奥まで挿入し、吊金具１０を６０°回して吊金具１０の雄ねじ部１１ａを把持部材１の雌ねじ部３ｃに係合させればよい。
なお、図示はしないが、吊金具１０の基端部に全周ねじを複数条設けてもよい。その場合には、吊金具１０を把持部材１の本体部２の内側に挿入した後に、全周ねじ部の条数の分だけ吊金具１０を回転させればよい。

上記のように構成した本実施の形態による把持部材１にあっても、前記第１の実施の形態に示すものと同様の作用効果を奏する他、把持部材１へ吊金具１０を取り付ける際に、吊金具１０を把持部材１の内側に挿入して６０°回すだけでよいので、吊金具１０の把持部材１への取り付け作業性を向上させることができる。

図１３〜図１５には、本発明による把持部材の第３の実施の形態が示されている。本実施の形態の把持部材１は、本体部２の外面側の非凹凸部３ｄに対応する部分に凹凸部４ｃを設け、さらに、ねじ導入部５の内面にねじ部６ａを設け、このねじ部６ａにキャップ側のねじ部を嵌合させるように構成したものであって、その他の構成は前記第２の実施の形態に示すものと同様である。
なお、図１６に示すように、ねじ導入部５の内面にねじ部６ａの代わりに凹部６を設け、この凹部６にキャップ側の突起を嵌合させるように構成してもよい。

そして、本実施の形態の把持部材１にあっても、前記第２の実施の形態に示すものと同様の作用効果を奏する他、本体部２の外面側の非凹凸部３ｄに凹凸部４ｃを設けているので、把持部材１の本体部２とコンクリートとの付着性を高めることができる。

図１７〜図１９には、本発明による把持部材の第４の実施の形態が示されている。本実施の形態の把持部材１は、本体部２の内面側の先端部に全周に亘る雌ねじ部３ｃを設け、それに対応する本体部２の外面側の先端部に全周に亘る凹凸部４ａを設けたものであって、その他の構成は前記第３の実施の形態に示すものと同様である。

また、本実施の形態の把持部材１に使用する吊金具１０は、図１９に示すように、基端部に全周ねじが複数条設けられているので、吊金具１０を把持部材１の本体部２の内側に挿入した後に、全周ねじの条数分だけ吊金具１０を回転させる必要がある。

そして、本実施の形態の把持部材にあっても、前記第３の実施の形態に示すものと同様の作用効果を奏する。

次に、本発明による把持部材の引抜き試験の結果を示す。
（１）把持部材
把持部材１は、図１に示すように、材質；ＳＴＫＭ１１Ａ、厚さ（ｔ）；１．５ｍｍ、外径（Ｒ１）；８６ｍｍ内径（Ｒ２）；８３ｍｍ、全長（ｌ）；１５５ｍｍ、キャップ取付部長さ（ｌ１）；５０ｍｍ、本体部（雌ねじ部）長さ（ｌ２）；９５ｍｍ、８０ｍｍ、余長部長さ（ｌ３）；１０ｍｍ、雌ねじ部；吊金具の雄ねじ部（台形ねじ；Ｔｒ８２×Ｐ１０）と嵌合可能な形状とした。

（２）セグメント供試体
セグメント供試体１５は、図５〜図７に示すように、厚さ（ｈ）；４００ｍｍ、幅（ｂ）；１０００ｍｍ、長さ（ｌ）１３００ｍｍとし、図１に示す把持部材１を中央部に埋設し、把持部材１の先端とセグメント供試体１５の表面１６との間に円錐台形状の空間である逃げ部１８を設けた。逃げ部１８は、図４に示すように、深さ（ｈ１）；７５ｍｍ、外側径；１１０ｍｍ、内側径；９５ｍｍの円錐台形状の空間とし、セグメント供試体１５の表面１６から把持部材１の本体部２の雌ねじ部３の基端３ａまでの距離（ｈ１＋ｌ１）；１２５ｍｍとした。コンクリートは、設計基準強度ｆ´ｃｋ＝４２Ｎ／ｍｍ^２の鋼繊維補強高流動コンクリートを使用し、主鉄筋としてＤ１６を上下にそれぞれ８本配置した。

（３）試験方法
台形ねじに加工したφ８２ｍｍの引抜き治具（吊金具１０）使用し（図２、図４参照）、センターホールジャッキによる引抜き試験を行った。支持スパンは、エレクターの補助ジャッキの間隔を想定して７００ｍｍとし、載荷ピッチを２０ｋＮとして引抜き力を作用させた。

（４）上記の引抜き試験の結果を表１に示す。

ここで、実かん合長は、引抜き治具（吊金具１０）と把持部材１とのねじ部（雄ねじ部１１及び雌ねじ部３）のとり合い長を示している。ケース２−１では、把持部材１を完全に引き抜き、ケース２−２では、把持部材１の挿入量（実かん合長さ）を減じて実施した。
ひび割れ発生荷重は、ケース１で最小で４００ｋＮ、ケース２−２のかん合長を減じたケースでも３６０ｋＮであった。いずれのケースも把持部材１からセグメント供試体１５の幅方向にひび割れが発生した。
引抜き耐力は、ケース１の最小で５９７ｋＮ、ケース２−１で５０６ｋＮ、ケース２−２で４０２ｋＮであった。実嵌合長が長くなるほど引抜き耐力が増加する傾向が見られた。

セグメント１５の重量８トン（安全率５倍）〜１０トン（安全率４倍）とした場合、ケース１−１〜ケース２−２の何れにおいても、十分な引抜き耐力を有していることが分かり、本発明の把持部材１が有効であることが実証され、セグメント１５組み立て時の安全性を確保でき、大型のセグメント１５も含めて適用可能であることが確認された。

なお、前記各実施の形態においては、本発明による把持部材１をコンクリート製のセグメント１５に適用したが、鋼繊維補強コンクリート製のセグメント１５に本発明による把持部材１を適用してもよい。その場合には、同じ大きさ、重量のコンクリート製のセグメント１５よりも小さい把持部材１で対応することができ、さらに、セグメント１５の製作費を削減することができる。
さらに、セグメント１５に限らず、他のコンクリート部材に本発明による把持部材１を適用してもよいものであり、その場合にも同様の作用効果を奏する。

１ 把持部材
２ 本体部
３ 雌ねじ部
３ａ 基端
３ｂ 終端
３ｃ 雌ねじ部
３ｄ 非ねじ部
４ 凹凸部
４ａ 凹凸部
４ｂ 非凹凸部
４ｃ 凹凸部
５ ねじ導入部
６ 凹部
７ 余長部
１０ 吊金具
１１ 雄ねじ部
１１ａ 雄ねじ部
１１ｂ 非ねじ部
１５ セグメント（セグメント供試体）
１６ 表面
１７ 空間部
１８ 逃げ部
１８ａ テーパ面
２１ 把持部材
２２ 厚肉鋼管
２３ 雌ねじ部
２４ アンカー筋
２５ 把持部材
２６ 筒状部
２７ 雌ねじ部
２８ フランジ
Ａ コーン状の部分

Claims (5)

1. コンクリート部材に埋設されるとともに、内側に吊金具が嵌合される鋼製の把持部材であって、
   内面に前記吊金具の雄ねじ部を嵌合させる雌ねじ部が形成され、外面に前記雌ねじ部に対応する凹凸部が形成された筒状の本体部を有し、
   該本体部の基端が前記コンクリート部材の表面から深さ方向に所定の距離離れた位置に位置するように、前記コンクリート部材に埋設されていることを特徴とする把持部材。
2. 前記本体部の基端には、内外面に凹凸のない筒状又はテーパ筒状のねじ導入部が一体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の把持部材。
3. 前記コンクリート部材の表面と前記本体部の基端との間、又は前記コンクリート部材の表面と前記ねじ導入部との間には、前記本体部の基端、又は前記ねじ導入部に取り付けられるキャップよりも大径の円柱状又は円錐台形状の空間からなる逃げ部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の把持部材。
4. 前記本体部及び前記ねじ導入部には、径方向外方に凹む被嵌合部が設けられ、該被嵌合部に前記本体部及び前記ねじ導入部に取り付けられるキャップの嵌合部が嵌合されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の把持部材。
5. 前記コンクリート部材は、セグメントであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の把持部材。

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