JP2017071925A - 鉄筋コンクリート用棒鋼及びこれを用いた配筋構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】作業性が良く、定着部の定着強度が確保された安価な鉄筋コンクリート用棒鋼を提供する。【解決手段】軸状の棒鋼本体２と、棒鋼本体２の一端部に一体に成形される定着部３とを有する。定着部３は、棒鋼本体２の周囲に棒鋼本体２の他端側を向く平面となる支圧面３ａと、傾斜面３ｃを有し、底面が支圧面３ａであり、側面が傾斜面３ｃである棒鋼本体２の軸線を中心とする円錐台状となっている。【選択図】図１

Description

本発明は、鉄筋コンクリート構造、プレキャスト鉄筋コンクリート構造等に用いられ、先端に定着部を有する鉄筋コンクリート用棒鋼及びこれを用いた配筋構造体に関する。

鉄筋コンクリート構造、プレキャスト鉄筋コンクリート構造等における躯体の交差部で鉄筋コンクリート用棒鋼である鉄筋を定着させるために、鉄筋の端部をＵ字状あるいはＬ字状に加工して定着部とすることが一般に行われている。

しかしながら、柱と梁との接合部周辺等の鉄筋が混み合う位置では、鉄筋の定着長を確保することが難しい場合があった。このような場合に、鉄筋の端部に定着部を形成して、鉄筋の定着長を省略することが従来から行われている。

鉄筋の定着長を省略するための技術としては、例えば、内周部に雌ねじ部を有する筒部の一端に円板部を設けて定着部とし、定着部の筒部内の雌ねじ部にねじ鉄筋の端部をねじ込み、筒部とねじ鉄筋との間にグラウト材を注入したものが提案されている（特許文献１参照）。

また、図７に示すように、中央に貫通孔を有する正方形の板部材を定着部２０とし、鉄筋２１の一端部に形成された雌ねじ部２２にねじ軸２３をねじ込み、ねじ軸２３に定着部２０、座金２４を挿通し、ナット２５を締め付けたものが知られている。

特許第２６６２１５０号公報

上述した特許文献１に記載された鉄筋は、筒部内の雌ねじ部とねじ鉄筋との間に、グラウト材の注入のためのクリアランスを形成し、両者の間に確実にグラウト材を注入する作業が別途必要となり、作業性の点で改良の余地がある。

また、定着部の筒部内の雌ねじ部と、ねじ鉄筋との間のグラウト材の注入が完全でないおそれがある。このため、コンクリート構造に配設する前に、ねじ鉄筋に打設コンクリートによる引っ張り力が負荷された場合、その定着強度の信頼性を確認する必要がある。

さらに、板状の定着部を鉄筋にねじ込むために、通常の鉄筋に比べて高価なねじ鉄筋を用いることが前提となる。そして、グラウト材として、通常、高強度モルタルやエポキシ樹脂などを用いるが、高強度モルタルは施工が煩雑であり、エポキシ樹脂は価格が高いことから、製造コストが高くなるおそれがある。

図７に示された鉄筋２１は、コンクリート構造に配設する前に、一端の雌ねじ部２２にねじ込まれたねじ軸２３に、定着部２０、座金２４を挿通し、ナット２５を締め付ける作業が必要となっていた。このため、作業性が悪いという問題がある。

そこで、この発明は、作業性が良く、定着部の定着強度が確保された安価な鉄筋コンクリート用棒鋼を提供することにある。

上記の課題を解決するために、この発明の鉄筋コンクリート用棒鋼は、棒鋼本体と、その棒鋼本体の端部の少なくとも一方に一体成形される定着部とを有し、前記定着部は、前記棒鋼本体の周囲に前記棒鋼本体の軸線方向内側を向く平面となる支圧面と、前記支圧面の外周部から前記棒鋼本体の軸線方向外側に向かうに従って、前記棒鋼本体の軸線に向かう傾斜面とを有する構成を採用することができる。

この鉄筋コンクリート用棒鋼は、定着部が棒鋼本体の端部の少なくとも一方に一体成形されているため、別途棒鋼本体に定着部を取り付ける作業等が不要であり、定着部の棒鋼本体に対する固定状態の確認が不要となる。

ところで、図７に示す従来の鉄筋の定着部２０は、正方形の板部材から形成されているので、その肩部２０ａが他の鉄筋の配筋の邪魔となり、配筋の作業性が低下するおそれがあった。また、定着部２０の肩部２０ａが突き出すことで、柱と梁との接合部周辺等の鉄筋が混み合う位置では、所要数の配筋が困難となる場合があった。

そこで、上記構成の定着部としては、底面が前記支圧面であり、側面が前記傾斜面である前記棒鋼本体の軸線を中心とする円錐台状とした構成を採用することができる。

この構成では、上記構成の定着部は支圧面が円形となるため、柱と梁との接合部周辺等の鉄筋コンクリート用棒鋼が混み合う位置などにおいて、配筋の際、定着部が他の鉄筋コンクリート用棒鋼の邪魔となり難く、配筋の作業性の低下を防止できる。

また、上記の課題を解決するために、この発明の配筋構造体は、上述した構成である上記鉄筋コンクリート用棒鋼と、その棒鋼本体が挿通する貫通孔を有する支圧板とを備え、前記支圧板の一方の表面に前記鉄筋コンクリート用棒鋼の支圧面が対向する状態で、前記支圧板の貫通孔に前記棒鋼本体が挿通された構成を採用することができる。

この構成の配筋構造体では、貫通孔が支圧板の重心に配置されるので、支圧板に伝達されるコンクリートによる引っ張り力を棒鋼本体の軸線方向に作用するように受け止めることができる。

この構成において、前記支圧板は前記貫通孔が複数配置されたものである構成や、前記支圧板は環状に形成され、前記貫通孔が周方向に等間隔に複数配置された構成を採用することができる。

この発明は、定着部が棒鋼本体の端部の少なくとも一方に一体成形されているため、別途棒鋼本体に定着部を取り付ける作業等が不要であり、作業性が改善されるとともに製造コストを抑えることができる。

また、棒鋼本体の端部の少なくとも一方に一体成形されている定着部は、その棒鋼本体に対する固定状態の確認が不要となり、定着強度の信頼性を確認する必要がなく、定着部の定着強度が確保される。

（ａ）この発明に係る実施形態の鉄筋コンクリート用棒鋼の平面図、（ｂ）同上の鉄筋コンクリート用棒鋼の背面図 （ａ）鉄筋コンクリート用棒鋼の定着部の拡大正面図、（ｂ）鉄筋コンクリート用棒鋼の定着部の拡大平面図 （ａ）鉄筋コンクリート用棒鋼の製作前の状態を示す概略図、（ｂ）鉄筋コンクリート用棒鋼の粗地材の製作を示す平面図、（ｃ）鉄筋コンクリート用棒鋼の粗地成形部の熱間鍛造前の状態を示す概略図、（ｄ）鉄筋コンクリート用棒鋼の定着部の熱間鍛造中の状態を示す概略図、（ｅ）鉄筋コンクリート用棒鋼の定着部の熱間鍛造後の状態を示す概略図 （ａ）この発明に係る第一実施形態の配筋構造体を示す正面図、（ｂ）同上の配筋構造体を示す平面図 （ａ）第二実施形態の配筋構造体を示す正面図、（ｂ）同上の配筋構造体を示す平面図 （ａ）第三実施形態の配筋構造体を示す正面図、（ｂ）同上の配筋構造体を示す平面図 （ａ）従来の鉄筋を示す平面図、（ｂ）同上の鉄筋を示す背面図

以下、本発明の実施形態に係る鉄筋コンクリート用棒鋼を図１〜図３に基づいて説明する。
この実施形態の鉄筋コンクリート用棒鋼１（以下、単に棒鋼１という）は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、軸状の棒鋼本体２と、棒鋼本体２の一方の端部に一体に成形される定着部３とを有するものである。

棒鋼本体２は、異形棒鋼であって、その外周部に軸線方向に沿うリブ２ａと、周方向に一定のピッチで間隔をおいて複数形成される節２ｂとを有する。棒鋼本体２の芯部２ｃは、断面円形となっている。ここで、棒鋼本体２の軸線とは、棒鋼本体２の中心を通る直線を意味する。

なお、棒鋼本体２は、棒状に圧延した鋼であって、断面が円形の丸鋼であってもよい。棒鋼本体２が異形棒鋼であれば、リブ２ａおよび節２ｂによって、コンクリートに対する引っ張り強度を保持させることができるので、好ましい。

リブ２ａは、棒鋼本体２の軸線を挟んで反対側となる二箇所に形成される。節２ｂは、棒鋼本体２の半周ごとに軸線方向位置が半ピッチ分ずれて形成されている。リブ２ａ及び節２ｂは、突出高さは同じであって、リブ２ａ及び節２ｂの頂部は連続面となっている。

棒鋼本体２としては、異形棒鋼の場合、ＳＤ２９５、ＳＤ３４５またはＳＤ３９０等を、丸鋼の場合、ＳＲ２３５、ＳＲ２９５等を使用することができる（ＪＩＳ Ｇ ３１１２参照）。棒鋼本体２は、定着部３を含む軸線方向の長さが、その種類ごとに規定され、使用環境に応じた長さに設定することが可能である。

定着部３は、棒鋼本体２の軸線方向を中心とする円錐台状に形成され、底面が棒鋼本体２の軸線方向内側を向く状態となっている。ここで、円錐台とは、円錐を底面に平行な平面で切り、頂点を含む部分を除いた立体を意味する。

定着部３は、その底面である支圧面３ａと、棒鋼本体２の軸線方向の一方端に位置する頂面３ｂと、支圧面３ａと頂面３ｂとの間に形成される円錐面である傾斜面３ｃと、傾斜面３ｃの支圧面３ａ側の外周部に形成された面取り３ｄとを有する。

支圧面３ａは、棒鋼本体２の周囲に形成され、棒鋼本体２の軸線方向内側を向く状態で、棒鋼本体２の軸線に対して直交する平面と平行に形成されている。支圧面３ａの直径は、棒鋼本体２の芯部２ｃの直径に対して、１．８〜２．２倍の直径を有する。支圧面３ａは、軸線が直交する状態となる他の棒鋼１の棒鋼本体２を受け得る大きさを有する（図２中の二点鎖線参照）。

頂面３ｂは、支圧面３ａに対して平行であり、頂面３ｂの直径は、棒鋼本体２の芯部２ｃの直径に対して、０．８〜１．２倍の直径を有している。

傾斜面３ｃは、支圧面３ａから頂面３ｂへ、棒鋼本体２の軸線方向外側に向かうに従い、棒鋼本体２の軸線に向かって外径が小さくなるように形成され、定着部３の側面である円錐面となっている。

ここで、図７に示す従来の鉄筋の定着部２０において、ねじ軸２３にねじ込まれたナット２５で受けるコンクリートによる引っ張り応力が作用する領域は、図７（ｂ）中の二点鎖線で示す肩部２０ａを除いた部分であり、鉄筋２１の軸線方向に対して傾斜している。

本実施形態では、定着部３における、支圧面３ａで受けるコンクリートによる引っ張り応力が作用する領域を、図７に示す従来の鉄筋の場合での引っ張り応力の作用領域に合致させている。その作用領域は、通常、棒鋼本体２の軸線方向に対して４５°をなすように傾斜している。

そこで、傾斜面３ｃは、定着部３において、支圧面３ａで受けるコンクリートによる引っ張り応力の作用領域に合致するように、棒鋼本体２の軸線方向に対して４５°をなしていることが好ましい。

定着部３の高さとなる支圧面３ａと頂面３ｂとの棒鋼本体２の軸線方向の距離は、棒鋼本体２の芯部２ｃの直径に対して、０．８〜１．２倍の距離を有している。

また、定着部３は、支圧面３ａと棒鋼本体２との間に、棒鋼本体２の軸線を含む平面において、断面円弧状のアール部３ｅが形成されている。アール部３ｅは、支圧面３ａと棒鋼本体２との接続用のものであり、必要最小限の曲率半径（本実施形態の場合は、１ｍｍ以下）を有する。

このように設定されることで、棒鋼本体２の芯部２ｃの直径に応じて、所望の支圧面積を有する定着部３を得ることができる。なお、定着部３の各部位の寸法は、棒鋼本体２の規格毎に設定され、金属材料引張り試験方法（ＪＩＳ Ｚ ２２４１準拠）による試験結果等に基づくものである。

次に、この実施形態の棒鋼１の製造方法を図面の図３に基づいて説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、図示しない高周波誘導加熱装置のコイル４内に異形棒鋼である棒鋼本体２の一方の端部を挿入して、その一方の端部を赤熱状態に加熱する。

次に、図３（ｂ）に示すように、クランプ５で棒鋼本体２を把持し、クランプ５から赤熱する一方の端部を突出させた状態とする。その後、クランプ５をプレス（図示省略）で第一金型６に向かって移動させ、棒鋼本体２の一方の端部での加熱部分を鍛造による粗地成形加工する（図３（ｂ）に二点鎖線参照）。

このとき、第一金型６の成形面６ａは、棒鋼本体２の軸線と同軸状となる円柱の底面及び側面を有する。成形面６ａと、クランプ５の第一金型６側の端面５ａとにより、棒鋼本体２の一方の端部に円柱状の粗地成形部６ｂが成形される。

続いて、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、クランプ５をプレス（図示省略）で第二金型７に向かって移動させ、粗地成形部６ｂを鍛造による仕上げ成形加工する。第二金型７の成形面７ａは、棒鋼本体２の軸線と同軸状となる円錐台の頂面及び側面を有する。

そして、図３（ｅ）に示すように、その成形面７ａと、クランプ５の第２金型７側の端面５ａとにより、棒鋼本体２の一方の端部に熱間鍛造部である定着部３が一体成形される。上記仕上げ成形加工後、定着部３は、傾斜面３ｃの棒鋼本体２の他端側の外周部に付着するバリを研磨により除去して、面取り３ｄが形成される。

以上のようにして製作された本実施形態の棒鋼１は、棒鋼本体２の一方の端部に熱間鍛造部である定着部３を一体成形したものとなり、上述した図７に示す鉄筋２１のように、別途鉄筋２１に定着部２０を取り付ける作業等が不要であり、作業性が改善され、製造コストが抑えられる。

また、棒鋼本体２の一方の端部に一体成形されている定着部３は、棒鋼本体２の一方の端部を熱間鍛造により加工した熱間鍛造部であるので、その棒鋼本体２に対する固定状態の確認が不要となる。その結果、定着強度の信頼性を確認する必要がなく、定着部３の定着強度が確保される。

さらに、定着部３は、円錐台の側面を形成する傾斜面３ｃと、円形の支圧面３ａとを有するので、平面となる支圧面３ａが受け得るコンクリートによる引っ張り力を確保しつつ、定着部３の大きさを小さくすることができる。

定着部３が小さくなると、柱と梁との接合部周辺等の棒鋼が混み合う位置などにおいて、配筋の際、定着部３が他の棒鋼の邪魔となり難く、配筋の作業性の低下を防止できる。

また、支圧面３ａは、打設コンクリート内に配筋された場合に作用する引っ張り力を棒鋼本体２の軸線方向に作用するように受け止めることができる。このため、前記引っ張り力が棒鋼本体２の軸線方向に対して傾いて作用した場合、棒鋼本体２への分力によって生じ得る棒鋼１の曲がり変形などを防止することができる。

なお、この実施形態では、定着部３は、支圧面３ａを底面とし、傾斜面３ｃを側面とする棒鋼本体２の軸線を中心とする円錐台状に形成されているが、これに限られない。

定着部３としては、例えば、支圧面３ａが棒鋼本体２の周囲に棒鋼本体２の軸線方向内側を向く平面となっていればよい。さらに、支圧面３ａが棒鋼本体２の軸線方向に直交する平面に平行であることが好ましい。そして、支圧面３ａの外周部から棒鋼本体２の軸線方向外側に向かうに従い、棒鋼本体２の軸線に向かう傾斜面３ｃを有していればよい。

また、この実施形態の定着部３は、棒鋼本体２の一方の端部に一体成形されているが、棒鋼本体２の他方の端部にも一体成形することもでき、棒鋼本体２の端部の少なくとも一方に一体成形されていればよい。

この発明に係る第一の実施形態の配筋構造体を図４（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。この実施形態の配筋構造体は、上述した実施形態の棒鋼１と、その棒鋼１の棒鋼本体２が挿通する一つの貫通孔１０ａを有する支圧板１０とを備えたものである。

この配筋構造体の支圧板１０は、正方形の板部材からなり、その中央に位置する重心に棒鋼本体２が挿通する貫通孔１０ａが配置されている。

支圧板１０は、その表側及び裏側の表面が棒鋼１の支圧面３ａよりも大きく形成されている。貫通孔１０ａは、棒鋼１の定着部３の外径よりも小さい内径を有する。このため、貫通孔１０ａに棒鋼本体２を挿通すると、定着部３の支圧面３ａが、支圧板１０の一方の表面（表側表面１０ｂ）に対向する状態となる。

この状態の配筋構造体は、支圧板１０の他方の表面（裏側表面１０ｃ）が棒鋼１の支圧面３ａよりも大きく形成される。このため、打設コンクリート内に配筋された場合、棒鋼１の支圧面３ａで受ける場合と比較して、より大きな引っ張り力を支圧板１０の裏側表面１０ｃで受けることができる。

また、貫通孔１０ａは、支圧板１０の中央に形成されているので、支圧板１０に伝達される前記引っ張り力を棒鋼本体２の軸線方向に作用するように受け止めることができる。

なお、この実施形態では、支圧板１０は、正方形の板部材からなるが、正方形に限られず、矩形、多角形、あるいは円形を採用することが可能であり、その貫通孔１０ａが支圧板１０の重心に形成されていればよい。

次に、この発明に係る第二実施形態の配筋構造体を図５に基づいて説明する。この実施形態は、支圧板１１において、貫通孔１２ａ、１３ａが間隔を置いて二箇所形成され、それぞれの貫通孔１２ａ、１３ａに、棒鋼本体２が挿通されている点で、上述した第一の実施形態の配筋構造体と相違する。その他の構造は、第一の実施形態と同じと考えられ、同じ符号を付してその説明を省略する。

この配筋構造体は、支圧板１１は、矩形に形成され、貫通孔１２ａ、１３ａが支圧板１１に対して二箇所に配置されている。すなわち、貫通孔１２ａ、１３ａは、図５（ａ）に示すように、支圧板１１を線分Ｌで長さ方向に二等分されたエリアでの、それぞれの第一板部１２の中心となる重心Ｇ１と、第二板部１３の中心となる重心Ｇ２にそれぞれ配置されている。

それぞれの貫通孔１２ａ、１３ａは、支圧板１１の第一板部１２、第二板部１３の重心に配置されているので、コンクリート内に配筋された場合に作用する引っ張り力を、支圧板１０に対して長さ方向に均等に受けることができる。

なお、本実施形態では、支圧板１１に貫通孔１２ａ、１３ａが、二箇所に配置されているが、二箇所に限定されず、複数配置されるものとしてもよい。

この発明に係る第三実施形態の配筋構造体を図６（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。この実施形態は、支圧板１４が環状に形成されている点、支圧板１４に対して、貫通孔１５、１６、１７・・・が周方向に等間隔で１６箇所形成され、それぞれの貫通孔１５、１６、１７、・・・に、棒鋼本体２が挿通されている点で、上述した第一の実施形態の配筋構造体と相違する。その他の構造は、第一の実施形態と同じと考えられ、同じ符号を付してその説明を省略する。

この配筋構造体は、それぞれの貫通孔１５、１６、１７・・・は、支圧板１４に対して、周方向に等間隔で配置されている。このため、上述の第二の実施形態と同様に、コンクリート内に配筋された場合に作用する引っ張り力を、支圧板１４により周方向に均等に受けることができる。

なお、第三実施形態では、コンクリート内に配筋された場合に作用する引っ張り力を、支圧板１４で周方向に均等に受けることができれば、貫通孔の配置数は１６箇所に限定されず、少なくとも複数箇所に配置されていればよい。

１ 棒鋼
２ 棒鋼本体
２ａ リブ
２ｂ 節
２ｃ 芯部
３ 定着部
３ａ 支圧面
３ｂ 頂面
３ｃ 傾斜面
３ｄ 面取り
３ｅ アール部
４ コイル
５ クランプ
５ａ 端面
６ 第一金型
６ａ 成形面
６ｂ 粗地成形部
７ 第二金型
７ａ 成形面
１０ 支圧板
１０ａ 貫通孔
１０ｂ 表側表面
１０ｃ 裏側表面
１１ 支圧板
１２ 第一板部
１２ａ 貫通孔
１３ 第二板部
１３ａ 貫通孔
１４ 支圧板
１５、１６、１７ 貫通孔
２０ 定着部
２０ａ 肩部
２１ 鉄筋
２２ 雌ねじ部
２３ ねじ軸
２４ 座金
２５ ナット
Ｌ 線分
Ｇ１、Ｇ２ 重心

Claims (5)

1. 棒鋼本体と、その棒鋼本体の端部の少なくとも一方に一体成形される定着部とを有し、前記定着部は、前記棒鋼本体の周囲に前記棒鋼本体の軸線方向内側を向く平面となる支圧面と、前記支圧面の外周部から前記棒鋼本体の軸線方向外側に向かうに従って、前記棒鋼本体の軸線に向かう傾斜面とを有する鉄筋コンクリート用棒鋼。
2. 前記定着部は、底面が前記支圧面であり、側面が前記傾斜面である前記棒鋼本体の軸線を中心とする円錐台状とした請求項１に記載の鉄筋コンクリート用棒鋼。
3. 請求項１または２に記載の鉄筋コンクリート用棒鋼と、その棒鋼本体が挿通する貫通孔を有する支圧板とを備える配筋構造体であって、前記支圧板の一方の表面に前記鉄筋コンクリート用棒鋼の支圧面が対向する状態で、前記支圧板の貫通孔に前記棒鋼本体が挿通された配筋構造体。
4. 前記支圧板は前記貫通孔が複数配置された請求項３に記載の配筋構造体。
5. 前記支圧板は環状に形成され、前記貫通孔が周方向に等間隔に複数配置された請求項３に記載の配筋構造体。

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