JP2016089467A - せん断補強部材 - Google Patents

Abstract

【課題】線材の端部に設けられたプレートをよりコンパクトな寸法にすることを可能としたせん断補強部材を提案する。
【解決手段】
線材２と、線材２の先端に摩擦圧接により固定されたプレート３とを備えるせん断補強部材１である。プレート３には凹部４を形成しておき、線材２と凹部４の底面との摩擦圧接により生じたバリ５の少なくとも一部を凹部４内に納まっているせん断補強部材１、または、線材２とプレート３との摩擦圧接により生じたバリ５が削り取られているせん断補強部材１。
【選択図】図３

Description

本発明は、せん断補強部材に関する。

鉄筋コンクリート構造において、主鉄筋の座屈防止や帯鉄筋を拘束することを目的として、せん断補強筋の両端に定着部が形成された補強材（せん断補強部材）を対向する鉄筋（主筋同士や帯筋等）間に跨って配設する場合がある。
せん断補強部材の定着部としては、例えば、特許文献１に示すように、せん断補強筋の先端部に螺着された鋼板（プレート）がある。

特許文献１の定着部は、プレートに貫通孔を設けたうえで、せん断補強筋の端部を貫通孔に通し、ナットを螺着させることにより形成しているが、プレートの貫通孔にせん断補強筋を貫通させると、せん断補強筋の先端部が主筋等のコンクリート被り内に入り込むおそれがある。そのため、コンクリート被り厚を大きく確保する必要があり、不経済であった。

一方、特許文献２には、せん断補強筋の先端とプレートとを摩擦圧接することにより定着部を形成することで、主筋等の外側への突出部分が小さくなるように形成されたせん断補強部材が開示されている。

特開２００４−２３２４５７号公報 特開２００５−１０５８０８号公報

摩擦圧接によりせん断補強筋１０１とプレート１０２とを接合すると、図７の（ａ）に示すように、せん断補強筋１０１とプレート１０２との角部（接合部）にバリ１０３が堆積して凸部（拡径部）が形成される。

そのため、従来のせん断補強部材１００は、バリの大きさを考慮してプレート１０２の大きさを決定していた（図７の（ｂ）参照）。
一方、狭隘部や過密配筋部にせん断補強部材１００を設置する場合には、プレート１０２の寸法が小さい方が望ましい。

このような観点から、本発明は、線材の端部に設けられたプレートをよりコンパクトな寸法にすることを可能としたせん断補強部材を提案することを課題とする。

前記課題を解決するための本発明のせん断補強部材は、線材と前記線材の先端に摩擦圧接により固定されたプレートを備えるものであって、前記線材と前記プレートとの摩擦圧接により生じたバリが前記線材と前記板材との角部に形成される凸部の程度を抑えるように構成されていることを特徴としている。
このようなせん断補強部材として、バリの少なくとも一部が内部に納まるように前記板材の前記線材との接合部に凹部が形成されていてもよいし、バリの少なくとも一部が削り取られていてもよい。

かかるせん断補強部材によれば、線材とプレートとの角部のバリの凸部のプレート表面からの突出量を縮小させることができるため、プレートの寸法を小さくしても鉄筋へのかかり量を確保することができる。そのため、プレートの寸法を最小限に抑えることが可能となり、経済的である。

なお、前記プレートは、前記線材の両端に固定されていてもよい。
また、前記プレートが矩形状を呈しており、前記線材の一方の端部に固定されたプレートと他方の端部に固定されたプレートとが同じ向きであってもよいし、前記線材の一方の端部に固定されたプレートの向きが他方の端部に固定されたプレートに対して９０度回転していてもよい。

本発明のせん断補強部材によれば、線材の端部に設けられたプレートをよりコンパクトな寸法にすることが可能である。

本発明の実施形態に係るせん断補強部材を示す斜視図である。 （ａ）は図１のせん断補強部材の取付状況を示す断面図、（ｂ）はせん断補強部材の他の形態示す断面図である。 第一の実施形態に係るせん断補強部材を示す図であって、（ａ）はせん断補強部材の製造時を示す断面図、（ｂ）はせん断補強部材の取付状況を示す断面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ矢視図である。 （ａ）はプレートの他の形態を示す平面図、（ｂ）および（ｃ）は凹部の他の形態を示す断面図、（ｄ）は線材の他の形態を示す断面図である。 ハンチ部にせん断補強部材を使用する場合の模式図である。 第二の実施形態に係るせん断補強部材を示す図であって、（ａ）は線材と板材との固定時を示す側面図、（ｂ）は線材と板材の固定後を示す側面図、（ｃ）はバリの撤去後を示す側面図である。 従来のせん断補強部材を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）はせん断補強部材の取付状況を示す断面図である。

＜第一の実施形態＞
本発明の第一の実施形態では、図１に示すように、鉄筋コンクリート構造物の横筋６，６間に横架されるせん断補強部材１について説明する。
なお、せん断補強部材１は、縦筋７，７間に横架されていてもよいし、帯筋に配設されていてもよい。

本実施形態のせん断補強部材１は、線材２と、線材２の両端に固定されたプレート３，３とからなる。なお、プレート３は、必ずしも線材２の両端に固定されている必要はなく、一方の端部のみに固定されていてもよい。例えば、せん断補強部材１は、線材２の一方の端部にフックが形成されており、他方の端部にプレート３が固定されたものであってもよい（図２の（ｂ）参照）。

線材２は、異形鉄筋により構成されている。線材２の先端は、摩擦圧接によりプレート３に固定されている。なお、線材２を構成する材料は異形鉄筋に限定されるものではなく、例えば、ネジ鉄筋や丸鋼であってもよいし、ＰＣ鋼棒やＰＣ鋼より線であってもよい。

プレート３は、長方形状に形成された鋼板からなる。線材２の両端に固定されたプレート３，３は、線材２を挟んで対向するように、同じ向き（プレート３の表面、長辺および短辺が平行）で固定されている。
本実施形態では、プレート３の中心（重心）から偏心させた位置に線材２が固定されている。なお、線材２の固定箇所は限定されるものではないが、本実施形態では、短辺方向に対して中間で、かつ、長辺方向に対して一方の辺から短辺長の１／２だけ離れた位置が線材の中心となるように設定する。

なお、プレート３の形状は長方形に限定されるものではなく、例えば、円形、楕円形、小判型、正方形やその他の多角形状（例えば、図４の（ａ）参照）であってもよい。
また、プレート３への線材２の固定箇所も限定されるものではなく、例えば、線材２をプレート３の中心に固定してもよい。

本実施形態のプレート３には、図３の（ａ）および（ｃ）に示すように、線材２の固定箇所に対応して、凹部４が予め形成されている。
凹部４は、線材２とプレート３とを摩擦圧接した際に生じるバリの少なくとも一部を収納するものである。

図３の（ｃ）に示すように、凹部４は平面視円形状に形成されている。
また、凹部４は、図３の（ａ）に示すように、断面視矩形を呈している。なお、凹部４の断面形状は限定されるものではなく、例えば、底面よりも表面側の面積が大きい台形状断面（図４の（ｂ）参照）や椀型断面（図４の（ｃ）参照）であってもよい。

図３の（ａ）に示すように、凹部４の内径φは、線材２の鉄筋径Ｄの１．４倍以上１．８倍以下（φ＝１．４Ｄ〜１．８Ｄ）の範囲となるように設定されている。なお、凹部４の内径φが１．８Ｄを上回ると凹部４がプレート３の弱部になってしまう。また、凹部４の内径が１．４を下回ると、バリの突出量を十分に低減させることができなくなってしまう。

また、凹部４の深さｈは、プレート３の厚さｔの０．１倍以上０．３倍以下（ｈ＝０．１ｔ〜０．３ｔ）の範囲となるように設定されている。なお、凹部４の深さｈが０．３ｔを上回ると、凹部４がプレート３の弱部になってしまう。また、凹部４の深さｈが０．１ｔを下回ると、バリの突出量を十分に低減させることができなくなってしまう。

なお、凹部４の寸法は、線材２を凹部４の底面に摩擦圧接する際に凹部４の壁面と線材２とが接することがなく、また、摩擦圧接した際に生じたバリ５が入り込む空間を確保することが可能であれば、前記の範囲に限定されるものではない。

せん断補強部材１は、図３の（ａ）に示すように、線材２の端面と凹部４の底面とを突き合わせた状態で、所定の圧力を加えつつ線材２およびプレート３の少なくとも一方を回転させることにより、摩擦熱を発生させて、線材２とプレート３とを溶着（摩擦圧接）させることにより製造する。
摩擦圧接により生じたバリ５は、図３の（ｂ）に示すように、線材２と凹部４の内壁面と隙間に収納される。なお、バリ５の一部が凹部４から突出していてもよい。

本実施形態のせん断補強部材１によれば、バリ５を凹部４に収納させることで、線材２とプレート３との接合部に形成されるバリ５の凸部（山）のプレート３の表面からの突出量が縮小するため、図２の（ａ）に示すように、線材２とプレート３との角部に横筋６が密着するようにせん断補強部材１を配設することができる。そのため、線材２やプレート３の寸法等を最小限（コンパクト）にすることが可能となり、経済的である。
すなわち、本実施形態のせん断補強部材１を使用することにより、コンクリート量の低減化および鋼材量の低減化を図ることができる。

摩擦圧接により線材２とプレート３とを接合しているため、鉄筋６，７の外側に突出する部分を最小限に抑えることができ、ひいてはコンクリート被り量を最小限に抑えることができる。

また、線材２のプレート３への接合部を偏心させているため、ハンチ部等にせん断補強部材１を使用する場合であっても、プレート３の上部の鉄筋のコンクリート表面側への突出量を最小限に抑えることができる（図５参照）。

定着部として、コンパクトな長方形状のプレート３を採用しているため、過密配筋されている場合や狭隘箇所であっても、鉄筋６，７同士の間への挿入および鉄筋（横筋６）への係止を比較的簡易に行うことができる。

＜第二の実施形態＞
本発明の第二の実施形態では、図１に示すように、鉄筋コンクリート構造物の横筋６，６間に横架されるせん断補強部材１について説明する。
なお、せん断補強部材１は、縦筋７，７間に横架されていてもよいし、帯筋に配設されていてもよい。

本実施形態のせん断補強部材１は、線材２と、線材２の両端に固定されたプレート３，３とからなる。なお、プレート３は、必ずしも線材２の両端に固定されている必要はなく、一方の端部のみに固定されていてもよい。例えば、せん断補強部材１は、線材２の一方の端部にフックが形成されており、他方の端部にプレート３が固定されたものであってもよい（図２の（ｂ）参照）。

線材２は、異形鉄筋により構成されている。線材２の先端は、摩擦圧接によりプレート３に固定されている（図６の（ａ）参照）。なお、線材２を構成する材料は異形鉄筋に限定されるものではなく、例えば、ネジ鉄筋や丸鋼であってもよいし、ＰＣ鋼棒やＰＣ鋼より線であってもよい。

プレート３は、長方形状に形成された鋼板からなる（図１参照）。
本実施形態では、プレート３の中心（重心）から偏心させた位置に線材２が固定されている。なお、線材２の固定箇所は限定されるものではないが、本実施形態では、短辺方向に対して中間で、かつ、長辺方向に対して一方の辺から短辺長の１／２だけ離れた位置が線材の中心となるように設定する。

なお、プレート３の形状は長方形に限定されるものではなく、例えば、円形、楕円形、小判型、正方形やその他の多角形状（例えば、図４の（ａ）参照）であってもよい。
また、プレート３への線材２の固定箇所も限定されるものではなく、例えば、線材２をプレート３の中心に固定してもよい。

線材２とプレート３との摩擦圧接により生じたバリ５は、図６の（ｃ）に示すように横筋６に線材２とプレート３との角部を係止させる際に、横筋６と干渉することがないように削り取られている。
本実施形態では、バリ５の一部を残置させた状態で削り取る。

バリ５は、断面視で表面が曲線（円弧）を描くように削り取る。このとき、バリ５表面の曲線の半径Ｒは、線材２の鉄筋径Ｄ１の０．３倍以上、横筋６の鉄筋径Ｄ２の０．５倍未満（０．３Ｄ１≦Ｒ＜０．５Ｄ２）とする。半径Ｒが０．３Ｄ１を下回ると線材２とプレート３との接合部が弱部になってしまう。また、半径Ｒが０．５Ｄ２を上回ると、横筋６に線材２とプレート３との角部を係止させる際にバリ５が横筋６と干渉する。

なお、バリ５の形状寸法は、せん断補強部材１を横材６に係止させた際に、線材２とプレート３との両方に横筋６を当接させることが可能な形状で、かつ、応力が集中してしまう形状でなければ、これに限定されない。

せん断補強部材１は、図６の（ａ）に示すように、線材２の端面をプレート３の表面に突き合わせた状態で、所定の圧力を加えつつ線材２およびプレート３の少なくとも一方を回転させることにより、摩擦熱を発生させて、線材２とプレート３とを溶着（摩擦圧接）させることにより製造する。

線材２とプレート３とを摩擦圧接により固定すると、図６の（ｂ）に示すように、摩擦圧接により線材２とプレート３との角部にはバリ５が生じる。
バリ５は、図６の（ｃ）に示すように、所定の形状に削り取る。

本実施形態のせん断補強部材１によれば、バリ５が削り取られているため、図６の（ｃ）に示すように、線材２およびプレート３を横筋６に密着させた状態でせん断補強部材１を配設することができる。そのため、線材２やプレート３の寸法等のコンパクト化が可能となり、経済的である。
すなわち、本実施形態のせん断補強部材１を使用することにより、コンクリート量の低減化および鋼材量の低減化を図ることができる。

バリ５の一部を表面が曲線（円弧）を描くように残存させているため、バリ５を削ることにより線材２とプレート３との接合部が応力集中による弱部となることを防止している。
この他の第二の実施形態のせん断補強部材１の作用効果は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

前記各実施形態では、同一形状のプレート３，３を線材２の両端に固定する場合について説明したが、線材２の両端に固定されるプレート３，３は、それぞれ異なった形状であってもよい。例えば、一方のプレート３が長方形で、他方のプレート３は円形であってもよい。

前記実施形態では、線材２の両端に固定された矩形状のプレート３，３が同じ向きに固定されている場合について説明したが、一方のプレート３が、他方のプレート３に対して９０度回転した向きで固定されていてもよい。
なお、図４の（ｄ）に示すように、線材２の端部に、先端にいくに従って外径が小さくなるようにテーパが形成されていれば、摩擦圧接により生じるバリ５の量を減らすことができる。

１ せん断補強部材
２ 線材
３ 板材
４ 凹部
５ バリ
６ 横筋（鉄筋）
７ 縦筋（鉄筋）

Claims (6)

1. 線材と、プレートとが互いに接合されたせん断補強部材であって、
   前記プレートには凹部が形成されており、
   前記線材の端部が前記凹部に摩擦圧接により接合されていることを特徴とするせん断補強部材。
2. 摩擦圧接により生ずるバリの少なくとも一部が前記凹部内に納まっていることを特徴とする請求項１に記載のせん断補強部材。
3. 線材と、前記線材の先端に摩擦圧接により固定されたプレートと、を備えるせん断補強部材であって、
   摩擦圧接により生ずるバリの少なくとも一部が削り取られていることを特徴とするせん断補強部材。
4. 前記プレートが、前記線材の両端に固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のせん断補強部材。
5. 前記プレートが矩形状を呈しており、
   前記線材の一方の端部に固定されたプレートと他方の端部に固定されたプレートとが同じ向きであることを特徴とする請求項４に記載のせん断補強部材。
6. 前記プレートが矩形状を呈しており、
   前記線材の一方の端部に固定されたプレートの向きが他方の端部に固定されたプレートに対して９０度回転していることを特徴とする請求項４に記載のせん断補強部材。

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