JP2013199830A - 異形鉄筋 - Google Patents

Abstract

【課題】曲げ加工性が良好な竹節状鉄筋を、その有利な製造方法とともに提供する。
【解決手段】円柱状の鉄筋本体の周面に、該本体の軸方向に延びる４本のリブを、周方向へ等間隔で間隔をおいて設けるとともに、該リブ相互間で延びる多数の節を設けてなる異形鉄筋であって、前記リブと節との接合部に、軸が鉄筋本体の軸方向に沿う向きでかつ軸が鉄筋本体内に配置されてなる鞍状部を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、異形鉄筋に関し、特に形状を改良した異形鉄筋に関するものである。

異形鉄筋は、建築現場での施工前に、所定の形状に曲げ加工され、さらに溶接等を施され、予め建築用の部品形状にして使用される。
建築物の高層化に伴い、鉄筋が高強度化するとともに曲げ加工性が低下し、曲げ加工に伴う割れが問題になっている。

この問題に対し、特許文献１には、鉄筋の軸線に対して斜行する節を有する鉄筋について、その節の形状や配置について特定することによって、曲げ加工性を改善した鉄筋が開示されている。また、特許文献２には、鉄筋の軸線に対して斜行する節を有するネジ節鉄筋について、節とリブが交わるコーナー部の曲率半径Ｒを規定することにより曲げ加工性を改善した、ネジ節鉄筋が開示されている。

異形鉄筋の節の本来の目的は、鉄筋がコンクリートに埋め込まれた際に、鉄筋とコンクリートとの密着性を高めることにある。よって、上記の特許文献１や特許文献２に開示された鉄筋のように、節を軸線に対して斜行したものとすることは、コンクリートとの密着性を保つ上では不利であることは自明である。従って、コンクリートとの密着性を保った上で曲げ特性を改善するには、鉄筋の軸線方向と直交する節が表面に配置された、いわゆる竹節状の異形鉄筋について曲げ特性を改善する必要があり、上記の特許文献１および２はいずれも、この必要性を満足していない。

また、鉄筋の節は、節形状に相当する節溝（カリバー）を設けた圧延ロールを用いて、異形棒鋼に圧延を施すことにより形成される（例えば、特許文献３参照）が、圧延ロールに、特許文献２に開示されるような、コーナー部にＲを有する節溝を設けることは、圧延ロールの切削に、ＮＣ切削等が用いられていることを考えると、高コスト化に繋がり、実用に耐えるものではない。

特開平６−２８８０３８号公報 特開平８−２８４３１３号公報 特開平１１−４７８０４号公報

本発明は、従来の異形鉄筋の節形状が高い強度と良好な曲げ加工性の両方を満足することが難しい点に鑑みてなされたものであり、例えば降伏強さが４９０ＭＰａを超えるような高強度を有し、かつ曲げ加工性が良好な竹節形状の異形鉄筋を提供することを目的とする。

発明者らは、円柱状の鉄筋本体の周面に、該本体の軸方向に延びるリブの４本を、周方向へ間隔を置いて設けるとともに、該リブ相互間で延びる多数の節を設けてなる異形鉄筋において、前記の問題を解決するための方途を鋭意検討したところ、前記リブと節との接合部に鞍状部を形成し、該鞍状部の表面に特定の曲率を持たせることが曲げ加工性の向上に有効であることを見出すに至った。また、そのような鞍状部を、具体的かつ工業的に付与することが可能な、圧延ロールのカリバーを切削により付与することも発想するに至った。

すなわち、本発明の要旨構成は、次のとおりである。
（１）円柱状の鉄筋本体の周面に、該本体の軸方向に延びる４本のリブを、周方向へ等間隔で間隔をおいて設けるとともに、該リブ相互間で延びる多数の節を設けてなる異形鉄筋であって、前記リブと節との接合部に、軸が鉄筋本体の軸方向に沿う向きでかつ軸が鉄筋本体内に配置されてなる鞍状部を設けたことを特徴とする異形鉄筋。

（２）前記鞍状部は、鉄筋本体内に向かって凸となる曲面の前記軸方向の断面における曲率半径が、リブまたは節の高さの３倍以上であることを特徴とする前記（１）に記載の異形鉄筋。

本発明の異形鉄筋によれば、リブと節との接合部に鞍状部を、その表面が特定の曲率となるように形成し、ここでの応力の集中を緩和したため、曲げ加工による割れの発生を抑制できる。また、本発明の異形鉄筋は、異形棒鋼に圧延するための圧延ロールに対し、簡易な方法で加工することでカリバーを設ければ、低コストで製造することが可能となる。

本発明の鉄筋形状を示す外観図である。 本発明の鉄筋の形状を付与するための最終仕上圧延機を示す図である。 本発明の鉄筋の形状を付与するための圧延ロールを示す外観図である。 本発明の製造方法を実施する圧延ロールにラッパ型曲面を形成する装置および方法を示す図である。 従来の鉄筋形状を示す外観図である。

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。
図１は、本発明のリブと節を有する異形鉄筋を示す外観図であり、（ａ）は全体図を、（ｂ）は節とリブとが交わる部分の拡大図である。

この異形鉄筋１は、円柱状の鉄筋本体１ａの周面に、該本体１ａの軸方向に延びるリブ２の複数本、図示例で４本のリブ２を、周方向へ間隔を置いて等間隔で設けるとともに、該リブ２相互間で延びる多数の節３を設けてなる。この例では、リブ２は鉄筋の断面視で９０°毎に４つ設けてあり、節３は軸方向に所定間隔毎に隣り合うリブ２、２間に渡って設けてある。そして、リブ２と節３とが交わるコーナーＰ部分に、図１（ｂ）に示すように、鞍状部４を設ける。そして、この鞍状部４は、鞍型曲面を有することが肝要である。

ここで、鞍状部４は、節３に底面を有する円錐をその軸Ｌが鉄筋本体１ａの軸方向に沿う向きで、かつ軸Ｌが鉄筋本体１ａ内に配置されて設けられる。そして、露出した表面部分は、錐面状ではなく鉄筋本体１ａ内に向かって凸となる曲面になる。この鞍状部４を設けることにより、曲げ加工時に変形が集中する可能性の高いリブと節とが接合する位置Ｐから鉄筋本体１の周面５に至る傾斜面を、図１（ｂ）に示すように、曲率Ｒに、具体的には、リブ２あるいは節３の高さの３倍以上の曲率半径Ｒを持つ形状とする。さらに、鞍状部４を設けることにより、リブ２と節３との接合位置から鉄筋本体１ａの周面５にかけての、鉄筋の軸と直交する断面形状が、その中心を鉄筋本体１ａの内部に持つ円となる。以上の形状の鞍状部４が位置Ｐに介在することにより、ここに加わる応力の集中が抑制される結果、以って耐折損性を向上することができる。

次に、図２に、前記した異形鉄筋を圧延により製造するのに好適な、前記節およびリブを成形するための、最終仕上圧延機を示す。この最終仕上圧延機１０は、それぞれリブ２、節３および鉄筋本体１ａの周面５を形成するためのカリバーが設けられた、４つのロール１１を有する４ロール圧延機である。
すなわち、最終仕上げ圧延機１０は、二個一対のロール１１ａ，１１ｂと、１１ｃ，１１ｄとをライン方向から見て直交させて配置した、４ロール圧延機であり、各ロール１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄには、断面円弧状の周溝１２をロール周方向に形成してあり、さらに、周方向に沿って所定間隔の節溝１３が形成してある。これらロールのロール隙きによるラウンド孔型１４に、上流側の圧延機列によって断面円形に圧延された被圧延材を通し圧下し、その周面に節３を形成する。同時に、隣接する各ロールの間隙１５への噛み出しによりリブ２が形成される。すなわち、リブ２はロールに形成した周溝１２の両側に位置するロール面１７への噛み出しにより形成される。

図３は、ロール１１の、周溝１２および節溝１３の部分を詳細に示した斜視図である。各ロールの、周溝１２と節溝１３と周溝の両側に位置するロール面１７（以下ロール側面１７と言う）が交わる部分には、鞍状部４の曲面を転写させるための曲面１６が形成されている。ロール１１のロール側面１７への被圧延材の噛み出しによりリブ２の側面を形成し、節溝１３の被圧延材への転写により節３を形成する。したがって、ロール１１の周溝１２と節溝１３とロール側面１７の交わる部分に鞍状部４の曲面を転写し得るラッパ型の曲面１６を形成しておけば、鉄筋のリブ２と節４とが交わるコーナーに鞍状部４の曲面を形成することができる。

図４は、断面円弧状の周溝１２に、周方向に沿って所定間隔の節溝１３が形成されたロール１１に対して、周溝１２と節溝１３とロール側面１７との交わる部分にラッパ型の面１６を形成させる方法を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。ロール１１のロール軸１８は図示しない作業台により、ロール軸を中心に回転可能に支持される。２０は、ラッパ型の曲面１６を形成するための切削装置であり、切削刃物２１、２２が回転軸２３に取付られている。図４の例では、切削装置をロール１１の下方に配置し、ロールをロール軸１８周りに回転させて、ラッパ型の曲面１６の加工を施す節溝１３を切削装置２０に対向させて、切削を行う。

切削装置２０は、その軸方向がロールの軸方向と直交した回転軸２３、回転軸２３に沿って設けられた切削刃物２１、２２を有し、回転軸２３は、支持台２５に回転可能に支持され、図示しないモータにより回転駆動される。支持台２５は昇降可能とされ、待機位置（図中の切削装置２０を実線で示した位置）と切削完了位置（図中の切削装置２０を破線で示した位置）の間を上下動可能である。また、切削装置２０はロール１１の軸方向へもスライド可能であり、図示しないスライド機構により刃物２１、２２をロール軸方向への位置調整も可能となっている。刃物２１、２２には、それぞれの刃２１ａ、２２ａが円弧状に形成してあり、刃２１ａで図４（ａ）中の最下方にある節溝１３ａの左側の側面を、刃２２ａで図４（ａ）中の最下方にある節溝１３ａの右側の側面を、それぞれ切削する。

なお、刃２１ａ、２１ｂの円弧の曲率は、鉄筋１に設ける鞍状部４の曲面の曲率半径Ｒと同一とされている。周溝１２と節溝１３とロール側面１７との交わる部分は節溝１本あたりに４箇所あるので、１本の節溝１３に対して４つのラッパ型の曲面１７を形成する必要がある（図３参照）。図４の例では、１本の節溝１３に対して１度で２つのラッパ型曲面が形成できるよう、刃物２１、２２の２つの刃物を設けてある。

ラッパ型の曲面１６を形成するにあたっては、図４（ａ）に示すように曲面１６を加工する節溝１３aの両側面がそれぞれ刃物２１，２２に対向するように配置する。さらに、図４（ｂ）に示すように、回転軸２３が周溝１２とロール側面１７との境１９の真下になるよう位置させる。そして、回転軸２３を回転させると、刃２１ａ、２２ｂはそれぞれ鞍型の回転軌道を示す。この状態で、切削装置２０を上昇させ図中矢印Ｓのように刃物２１，２２を節溝１３ａに近づけていくことで、周溝１２と節溝１３とロール側面１７との交わる部分に、ラッパ型の曲面１６を設けることができる。

節溝１３ａに対するラッパ型の曲面１６の加工を施した後には、一旦、切削装置２０を下降させ、図４（ｂ）中の矢印Ｔに示すように、切削装置を、回転軸２３が逆側の周溝１２とロール側面１７との境１９の真下へ位置するようスライドさせた後、上昇させて次の切削作業を行う。以上のようにして、節溝１３ａへの４箇所のラッパ型曲面の形成を行うことができる。

節溝１３ａに対するラッパ型曲面の形成が終了した後には、次にラッパ型の曲面１６を加工する節溝１３ｂを刃物２１，２２が対向する位置となるようロール１１を回転し、節節溝１３ａに対して施した場合と同様の加工を節溝１３ｂに対して施す。これを、順次繰り返すことにより、全ての節溝１３に対してラッパ型の曲面１６を形成することが可能である。

以上説明した実施形態に係るロールの切削方法では、切削装置は回転軸２３がロールの軸方向と直交する方向を向いている。前述した周溝１２や節溝１３等のロールカリバーを形成するための切削工具は、通常回転軸がロール軸方向と直交するものが用いられる。したがって、本実施形態のロール切削方法では、通常ロールカリバー形成のために用いている切削工具の回転軸を共通化することもでき、刃物として鞍状部曲面形成用のものを新たに用意するだけで切削は可能であるから、ロール加工費用の上昇も大きくはならない。

図１に示した本発明例に係る、リブ２と節３との交わるコーナーの部分に、鞍状部４を有する異形鉄筋１を、上述した節溝付きの４ロール圧延機を最終仕上圧延機として用いる方法で製造した。鉄筋製造に用いた素材は、Ｃ：0.34mass%、Si：0.25mass%、Mn：1.5mass%、Ｖ：0.25mass％、Nb：0.035mass％およびCr：0.2mass％の鋼組成を有する素材であり、異形鉄筋に製造後の引張強さＴＳは７８０ＭＰａである。ここで、鉄筋の径（鉄筋本体の周面５の径）は11.0ｍｍ、リブ高さは0.9ｍｍ、節高さは0.9ｍｍとし、鞍状部４の曲面の曲率半径Ｒ（図１（ｂ）参照）は、リブ高さの５倍と１０倍とした。

また、比較例として、本発明例で用いたものと同様の素材を用いて、図５に示す従来の鉄筋を製造した。比較例の鉄筋は、リブ２と節３を接続する部分が角を持った形状である。鉄筋の径、リブ高さ、節高さはいずれも前記発明例と同一である。リブおよび節の形成は、節溝付きの４ロール圧延機を最終仕上圧延機として用いる方法で製造したが、ロールの節溝に対してラッパ型の曲面を形成する加工は行なった。

得られた本発明例の鉄筋および比較例の鉄筋それぞれ３００本について、その直径の３倍の直径を持つ曲げ加工用工具にて、１８０°の曲げ加工を行った。その結果、本発明例の鉄筋では、折損確率が３００本の試験に対して、曲率半径Ｒがリブ高さの５倍のものは１本、曲率半径Ｒがリブ高さの１０倍のものはゼロであった。これに対し、比較例の鉄筋では、３００本の試験で１４本が折損した。

１ 異形鉄筋
１ａ 鉄筋本体
２ リブ
３ 節
４ 鞍状部
５ 周面
１０ 最終仕上圧延機
１１ 圧延ロール
１２ 周溝
１３ 節溝
１６ ラッパ型の曲面
１７ 周溝の両側に位置するロール面（ロール側面）
１８ ロール軸
２０ 切削装置
２１ 刃物
２１ａ 刃
２２ 刃物
２２ａ 刃
２３ 回転軸

Claims (2)

1. 円柱状の鉄筋本体の周面に、該本体の軸方向に延びる４本のリブを、周方向へ等間隔で間隔をおいて設けるとともに、該リブ相互間で延びる多数の節を設けてなる異形鉄筋であって、前記リブと節との接合部に、軸が鉄筋本体の軸方向に沿う向きでかつ軸が鉄筋本体内に配置されてなる鞍状部を設けたことを特徴とする異形鉄筋。
2. 前記鞍状部は、鉄筋本体内に向かって凸となる曲面の前記軸方向の断面における曲率半径が、リブまたは節の高さの３倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の異形鉄筋。
   

Images