JP2020056154A - 雄ねじ部の不完全ねじ部を活用した継手 - Google Patents

Abstract

【課題】耐引張力および耐圧縮力上の両方の要件を充足でき、かつ汎用性を高めることができ、また部品点数を低減してコスト低減を図ることができる雄ねじ部の不完全ねじ部を活用した継手を提供する。【解決手段】継手は、一対の鉄筋１，１が両鉄筋の端部に設けられた雄ねじ部１ｃに螺合する筒状のカプラー２で接続された継手である。一対の鉄筋１，１におけるいずれか一方の鉄筋１は、鉄筋１の雄ねじ部１ｃの基端における不完全ねじ部１ｃａのねじ溝に、カプラー２の雌ねじ部２ａのねじ山が、少なくとも弾性変形状態に食い込むまで深く螺合することで、雄ねじ部１ｃとカプラー２との間に緩み止めトルクが発生したものである。一般的には使用しない不完全ねじ部１ｃａを利用して雄ねじ部１ｃとカプラー２との間に緩み止めトルクを発生させるため、少なくともいずれか一方の鉄筋１の雄ねじ部１ｃに、ロックナット等を螺合する長さ分を確保する必要がない。【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、鉄筋コンクリートに用いられる雄ねじ部の不完全ねじ部を活用した継手に関する。

鉄筋コンクリートにおいて、主筋には一般に異形鉄筋が用いられ、帯筋やあばら筋には異形鉄筋または丸鋼が用いられる。長尺の柱や、梁、布基礎等において、限られた長さの鉄筋を現場において連続な鉄筋とするために、各種の鉄筋継手が用いられる。各種の鉄筋継手のうち、短い工期で済むねじ式継手が提案されている。図１５に示すように、従来のねじ式継手として、ねじ筒からなるカプラー５０の両側にそれぞれワッシャー５１を介してロックナット５２を使用することが記載されている（例えば、特許文献１）。

特開平１０−６１１０７号公報

鉄筋継手には、引っ張り荷重の他に、所定の圧縮荷重にも耐えることが、建築の基準として定められている。ねじ式鉄筋継手では、鉄筋の雄ねじ部とねじ筒の雌ねじ部との噛み合い部分の遊びが、圧縮荷重の要件を充足するについて問題となる。すなわち、ねじの噛み合い部分ではねじ込み作業が可能なように規定の遊び、いわゆるガタが設けられている。そのため、引っ張り荷重の負荷状態から圧縮荷重の負荷状態に変わったとき、雄ねじ部のねじ山の片方の面に押し付けられていた雌ねじ部のねじ山が、遊び分だけ移動して、雄ねじ部の隣のねじ山の反対側の面に押し付けられることになる。この遊び内でのねじ山の移動は自由な移動となるため、滑り量の規定を満たす上で問題となる。鉄筋径が大きくなると、前記遊びも大きくなるため、上記の課題がより大きくなる。

この遊びの課題は、ロックナットを用いると解消できる。しかし、従来のロックナットを用いたねじ式鉄筋継手は、いずれも雄ねじ部の長さを、接続作業のためにカプラーおよびロックナットを逃がしておくための範囲に渡って設けている。そのため、雄ねじ部の長さが長くなる。

鉄筋の雄ねじ部の長さが長くなると、次のような種々の課題が生じる。資材の共用化のため、ねじ式鉄筋継手を構成する異形鉄筋を、ねじ式鉄筋継手として使用せずに、一般の異形鉄筋と同様にコンクリートに埋め込む場合がある。この場合、雄ねじ部の長さ範囲では、特に異形鉄筋の場合、その特徴である節部を有しないため、コンクリートに対する定着力が弱い。そのため、上記雄ねじ部を設けた鉄筋を異形鉄筋として使用することが難しい。建築基準における異形鉄筋の規定では、鉄筋径に対する所定倍数の鉄筋長さの範囲内に、節部を幾つ必要であるかが定められている。この規定を、ロックナットの逃がし可能な長い雄ねじ部を持つ異形鉄筋で充足させようとすると、雄ねじ部以外の部分の節部の間隔が短くなり、コスト増に繋がる。雄ねじ部付きの異形鉄筋を一般の異形鉄筋として扱えない場合、管理上および現場での鉄筋の保管、取り扱い上で煩雑さが生じる。

また、前記雄ねじ部におけるカプラーおよびロックナット等を逃がしておくための範囲は、カプラーまたはロックナットのねじ戻しによって露出するが、この雄ねじ部の露出部分には節部がないため、定着力が弱いという問題が生じる。

しかも、雄ねじ部の長さが長いと、それだけねじ加工における工具、例えば転造ではダイス、切削加工ではバイトの摩耗が多くなり、この工具の摩耗による寿命の低下は、ねじ式鉄筋継手のコスト増の大きな要因の一つとなっている。また従来のロックナット付きのねじ式鉄筋継手では、図１５に示すように、カプラー５０の両側にそれぞれワッシャー５１を介してロックナット５２を設けているため、部品点数が多くコスト増となる。このようなねじ加工による寿命の低下、ワッシャーによる部品点数の増加という課題は鉄筋が丸鋼からなる場合も同じである。

この発明の目的は、耐引張力および耐圧縮力上の両方の要件を充足でき、かつ汎用性を高めることができ、また部品点数を低減してコスト低減を図ることができる雄ねじ部の不完全ねじ部を活用した継手を提供することである。

この発明の雄ねじ部の不完全ねじ部を活用した継手は、一対の鉄筋が両鉄筋の端部に設けられた雄ねじ部に螺合する筒状のカプラーで接続された継手であって、前記一対の鉄筋におけるいずれか一方または両方の鉄筋は、前記鉄筋の前記雄ねじ部の基端における不完全ねじ部のねじ溝に、前記カプラーの前記雌ねじ部のねじ山が、少なくとも弾性変形状態に食い込むまで深く螺合することで、前記雄ねじ部と前記カプラーとの間に緩み止めトルクが発生したものである。

鉄筋の端部に雄ねじ部を形成する際、雄ねじ部を加工する工具の面取り部または食い付き部等によって、円筒部と完全ねじ部との境界部およびねじ先端部にねじ溝が次第に浅くなる、いわゆる不完全ねじ部が生じる。一般的なねじ式鉄筋継手では、雄ねじ部の基端における不完全ねじ部が、ねじ筒、ロックナットの各雌ねじ部と噛み合わないように、雄ねじ部の長さを長く確保する。

この発明の構成によると、いずれか一方の鉄筋の雄ねじ部の基端における不完全ねじ部のねじ溝に、カプラーの前記雌ねじ部のねじ山が、少なくとも弾性変形状態に食い込むまで深く螺合することで、雄ねじ部とカプラーとの間に緩み止めトルクが発生する。雄ねじ部の基端における不完全ねじ部のねじ溝に、カプラーの雌ねじ部のねじ山が、少なくとも弾性変形状態に食い込むまで深く螺合することで、この鉄筋継手に対する引張力の作用時と圧縮力の作用時とで、雄ねじ部と雌ねじ部のねじ山同士の接触する面が変わらず、雄ねじ部と雌ねじ部間の遊びは微小であり、遊びが大きくなる課題が解消される。なお前記不完全ねじ部のねじ溝に、カプラーの雌ねじ部のねじ山の一部が塑性変形するまで螺合してもよい。鉄筋に緩み止めトルクを与えることにより、両側の鉄筋に引張力が作用したとき、互いに接触するねじ山同士が接触を維持してガタ（遊び）を生じず、引張力は、一方の鉄筋→カプラー→他方の鉄筋に伝わる。両側の鉄筋に圧縮力が作用したときは、鉄筋の不完全ねじ部のねじ溝から、このねじ溝に弾性変形状態に食い込むカプラーの雌ねじ部のねじ山に圧縮力が伝達される。したがって、耐引張力および耐圧縮力の両方の要件を充足できる。

このように、不完全ねじ部が製造上で生じてしまうが、ねじ締めには一般的には使用しない不完全ねじ部を利用して雄ねじ部とカプラーとの間に緩み止めトルクを発生させる。このため、少なくともいずれか一方の鉄筋の雄ねじ部に、ロックナット等を螺合する長さ分を確保する必要がない。換言すれば、前記鉄筋の雄ねじ部には、カプラーの雌ねじ部に螺合する長さ分があれば足りる。よって、ロックナットと同様の緩み止め機能を得ながら、従来のロックナット付きのねじ式鉄筋継手よりも雄ねじ部の長さ、およびカプラーの軸方向長さを短くすることができるため、雄ねじ部以外の部分の例えば節部の間隔等を短くする必要がなくなるうえカプラーの材料費も低減できるため、コスト低減を図れる。雄ねじ部付きの異形鉄筋を一般の異形鉄筋として扱うことができ汎用性を高め得る。また従来のねじ式鉄筋継手に対し、ロックナット等を低減することができるため、従来構造よりも部品点数を低減しコスト低減を図れる。

前記カプラー内における互いに対向する雄ねじ部の先端部同士が互いに接触するように両鉄筋が設けられてもよい。この場合、両側の鉄筋に圧縮力が作用したとき、鉄筋の不完全ねじ部のねじ溝から、このねじ溝に少なくとも弾性変形状態に食い込むカプラーの雌ねじ部のねじ山に圧縮力が伝達されると共に、雄ねじ部の先端部を介して他方の鉄筋に伝わる。このように耐圧縮力の要件を充足することができる。

前記一対の鉄筋におけるいずれか一方の鉄筋につき、前記不完全ねじ部のねじ溝に、前記カプラーの前記ねじ山が少なくとも弾性変形状態に食い込み、いずれか他方の鉄筋の雄ねじ部にロックナットが螺合されたものであってもよい。

この発明では、鉄筋に緩み止めトルクを導入して性能を確保しているが、場合によっては作業が完了した他の鉄筋継手へ悪影響を及ぼすことが懸念される。そこで、この構成によると、鉄筋の片側にロックナットを設けることで、作業が完了した他の鉄筋継手へ悪影響が及ぶことを未然に防止し得る。一対の鉄筋につき、雄ねじ部の長さが異なるものを準備しておき、雄ねじ部の長さが短い一方の鉄筋につき、雄ねじ部の基端における不完全ねじ部のねじ溝に、カプラーの雌ねじ部のねじ山が、少なくとも弾性変形状態に食い込むまで深く螺合することで、雄ねじ部とカプラーとの間に定められた緩み止めトルクを得る。前記定められた緩み止めトルクは、設計等によって任意に定めるトルクであって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切なトルクを求めて定められる。その後、雄ねじ部が長い他方の鉄筋に螺合したロックナットに所定の締付けトルクを与える。このように鉄筋の片側にロックナットを設けることで、作業が完了した他の鉄筋継手へ悪影響が及ぶことを未然に防止し得る。

前記カプラーに、前記一対の鉄筋が前記カプラー内に所定の締結最小長さまでねじ込まれていることを確認する締結長さ確認孔が形成されたものであってもよい。前記確認孔は１個であっても複数設けられていてもよい。また、締結長さ確認孔を設ける位置は、カプラーに両側の鉄筋が前記締結最小長さまでねじ込まれていることが、締結長さ確認孔を用いて確認できる位置にあればよく、必ずしもカプラーの長さ方向の中央でなくてもよい。前記所定の締結最小長さは、適宜設計される。前記確認孔が設けられていると、前記確認孔を覗くことで、または前記確認孔にピン状の治具を差し込み、または光を通すことで、鉄筋が締結最小長さまでねじ込まれか否かを容易に確認することができる。

この発明において、前記一対の鉄筋のうちの一方または両方の鉄筋は、丸軸状の鉄筋本体の外周に、長手方向に間隔を開けて複数の節部を有し、かつ長手方向に延びる突条を有する異形鉄筋であってもよい。この構成によれば、耐引張力および耐圧縮力上の両方の要件を充足でき、かつ汎用性を高めることができる。

この発明において、さらに、前記一対の鉄筋のうちの一方または両方の鉄筋は、丸鋼であってもよい。この場合、丸鋼はリブがなくなるので断面欠損も発生しない。また、この丸鋼はコイル状で生産・供給されており、安価で取扱いやすく、ロスを生じるおそれが低いうえ、鋼種も豊富であることから、メリットが大きい。

この発明の雄ねじ部の不完全ねじ部を活用した継手は、一対の鉄筋が両鉄筋の端部に設けられた雄ねじ部に螺合する筒状のカプラーで接続された継手であって、前記一対の鉄筋におけるいずれか一方または両方の鉄筋は、前記鉄筋の前記雄ねじ部の基端における不完全ねじ部のねじ溝に、前記カプラーの前記雌ねじ部のねじ山が、少なくとも弾性変形状態に食い込むまで深く螺合することで、前記雄ねじ部と前記カプラーとの間に緩み止めトルクが発生したものであるため、耐引張力および耐圧縮力上の両方の要件を充足でき、かつ汎用性を高めることができ、また部品点数を低減してコスト低減を図ることができる。

（Ａ）は、この発明の第１実施形態に係る雄ねじ部の不完全ねじ部を活用した継手のとき断面図、（Ｂ）は、同継手のカプラー付近の拡大正面図である。 同継手の雄ねじ部の製造過程の説明図である。 （Ａ）は同継手のねじ部の噛み合い部分を拡大して示す部分拡大断面図、（Ｂ）は図３（Ａ）のIIIB部の拡大図、（Ｃ）は図３（Ａ）のIIIC部の拡大図、（Ｄ）は図３（Ａ）のIIID部の拡大図である。 同継手の締結作業の具体例を説明する図である。 真円加工後の鉄筋の雄ねじ部の転造過程を示す説明図である。 同鉄筋を用いて定着板をねじ結合で取り付けた例を示す断面図である。 この発明の第２実施形態に係る雄ねじ部の不完全ねじ部を活用した継手の断面図である。 この発明の第３実施形態に係る雄ねじ部の不完全ねじ部を活用した継手の断面図である。 この発明の第４実施形態に係る雄ねじ部の不完全ねじ部を活用した継手の断面図である。 この発明の第５実施形態に係る雄ねじ部の不完全ねじ部を活用した継手の断面図である。 雄ねじ部の不完全ねじ部を活用した継手の全体システムである配筋例を概略示す図である。 この発明の第６実施形態であって、図１における異形鉄筋に代えて丸鋼を用いた継手の縦断面図である。 図１２の左側部分を拡大して示す部分拡大断面図である。 この発明の第７実施形態であって、左右の丸鋼の一方を逆ねじにした継手の縦断面図である。 従来例の鉄筋継手の縦断面図である。 参考提案例の鉄筋継手の縦断面図である。

［第１実施形態］
この発明の第１実施形態を図１ないし図６と共に説明する。図１（Ａ）に示すように、この雄ねじ部の不完全ねじ部を活用した継手は、異形鉄筋のねじ式鉄筋継手であり、一対の鉄筋１，１と、両鉄筋１，１の端部に設けられた雄ねじ部１ｃに螺合する筒状のカプラー２とを備えている。

＜鉄筋１について＞
各鉄筋１は、丸軸状の鉄筋本体１ａの外周面に突条１ｂを有する異形鉄筋である。突条１ｂは、円周方向に延びる節部１ｂａと、長手方向に延びるリブ１ｂｂとを有する。リブ１ｂｂは、２本が鉄筋本体１ａの１８０°離れた位置に設けられている。各節部１ｂａは、この例ではリブ１ｂｂを境に交互に半周ずつ設けられている。なお、節部１ｂａは、全周に続く形状であってもよい。

各鉄筋１の雄ねじ部は、例えば、転造ねじであり、加工硬化（塑性硬化とも呼ばれる）によって、鉄筋１の他の部分よりも少なくとも表層部の硬さが硬くなっている。雄ねじ部１ｃは、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、節部１ｂａとリブ１ｂｂにねじ加工の精度の向上のために、節部１ｂａおよびリブ１ｂｂの基端が残る程度の真円加工を行ったうえで図２（Ｃ）に示すようにねじ加工を施すため、節部１ｂａのある箇所とない箇所でねじ山の寸法が異なっている。なお、リブ１ｂｂのある箇所は、節部１ｂａのある箇所と外径寸法が同じであるため、全周で考えると節部１ｂａのある軸方向幅部分と節部１ｂａのない軸方向幅部分とで雄ねじ部１ｃのねじ山の寸法は同じである。つまりリブ１ｂｂのある箇所には、節部１ｂａのある軸方向幅部分に形成された雄ねじ部１ｃのねじ山と同一寸法のねじ山が形成されている。雄ねじ部１ｃと鉄筋本体１ａとの境界部、およびねじ先端部には、ねじ溝が次第に浅くなった、いわゆる不完全ねじ部１ｃａ，１ｃｂが生じている。ねじ先端部の不完全ねじ部１ｃｂには、面取りが施されている。

図１（Ａ）に示すように、左右の雄ねじ部１ｃのねじ長さは異なり、一方（図１左側）の鉄筋１では、締結ねじ長さに相当する長さ（Ｌ１）が転造加工されている。この左側のねじ長さ（Ｌ１）は、鉄筋径毎に設定されている。他方（図１右側）の鉄筋１の雄ねじ部１ｃは、カプラー長さに加え、鉄筋継手の規格上でＡ級継手の性能値を満足でき、且つ鉄筋１のコンクリート付着に影響を与えない範囲でねじ長さ（Ｌ２）が設定されている。このねじ長さ（Ｌ２）は、例えば、プレキャスト工法等における鉄筋締結作業時にカプラー２全体を逃がせる長さに設定されている。具体的に、ねじ長さ（Ｌ２）は、例えばカプラー長に「３」を乗じた長さであり、前記カプラー長は、ねじ長さ（Ｌ１）×２＋（５〜１０ｍｍ）に設定される。前記（５〜１０ｍｍ）につき、鉄筋１が細径のとき５ｍｍ、大径のとき１０ｍｍが採用される。

＜カプラー２について＞
図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、カプラー２は、内周の全体が雌ねじ部２ａとされ外周面が六角形状のねじ筒であり、鉄筋１の雄ねじ部１ｃに対して、鉄筋継手として要求される引張耐力が確保できるだけの締結長さが必要である。なおカプラー２の外周面は、六角形状に限定されるものではなく、例えば、円筒形状の軸方向の一部または全体に六角形状または多角形状等の非円形部が部分的に形成されたものであってもよい。図１（Ｂ）に示すように、カプラー２の中央には、円形の貫通孔である締結長さ確認孔２ｂが形成されている。この締結長さ確認孔２ｂは、一対の鉄筋１，１がカプラー２内に所定の締結最小長さまでねじ込まれていることを目視で確認し得る孔である。締結長さ確認孔２ｂは、円形に限定されるものではなく、また複数設けられていてもよい。

確認孔２ｂはなくてもよい。特に小さい外径のカプラー２では、目視可能な大きさの確認孔２ｂを設けると、カプラー２の強度に大きく影響する場合があるので、確認孔２ｂは省略される。その場合でも、両鉄筋１，１の雄ねじ部１ｃのねじ長さＬ１，Ｌ２が予め分かっているので、左側の雄ねじ部１ｃのカプラー２へのねじ込み量はＬ１となり、右側の雄ねじ部１ｃのねじ込み量は、雄ねじ部１ｃのカプラー２からの露出長さＬ０を測ることにより、ねじ込み量＝Ｌ２−Ｌ０を知ることができる。

一方（図１（Ａ）左側）の鉄筋１における雄ねじ部１ｃのねじ長さ（Ｌ１）は、製造時点で締結長さと同じ長さに加工されているうえ、この一方の鉄筋１の先端部に他方（図１（Ａ）右側）の鉄筋１の先端部が接触するように配置するため、双方とも一つの確認孔２ｂから所定の締結最小長さまでねじ込まれていることを確認し得る。なお図示しないが、カプラー２の軸方向両端の内周縁部には、鉄筋１の雄ねじ部１ｃへの螺合を円滑にする、つまり施工上の向上を図るため、面取りが設けられてもよい。

図３（Ａ），（Ｄ）に示すように、一方（図１（Ａ）左側）の鉄筋１は、この鉄筋１の雄ねじ部１ｃの基端における不完全ねじ部１ｃａのねじ溝に、カプラー２の雌ねじ部２ａのねじ山２ａａが、少なくとも弾性変形状態に食い込むまで深く螺合している。これにより、前記雄ねじ部１ｃとカプラー２との間に緩み止めトルクが発生している。カプラー２を鉄筋１に螺合させた状態で回転させることにより、雄ねじ部１ｃの基端における不完全ねじ部１ｃａのフランク両面が、雌ねじ部２ａのねじ山２ａａにそれぞれ接触する。さらにカプラー２を回転させることで鉄筋１に緩み止めトルクが発生し雄ねじ部１ｃと雌ねじ部２ａ間のガタがなくなる。

図３（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、カプラー２の雌ねじ２ａは、軸方向全体に渡って完全なねじとなっている。雄ねじ部１ｃは、図３（Ｂ）に示すカプラー２の中央付近における完全ねじ（ねじ山の頂部が一部欠損するものも含む噛合可能なねじ）から、図３（Ｃ）に示すように、雄ねじ部１ｃの基端付近にて次第に谷が浅くなり、図３（Ｄ）に示すように、雄ねじ部１ｃの基端において不完全ねじ部１ｃａのフランク両面が、雌ねじ部２ａのねじ山２ａａにそれぞれ接触している。同図３（Ｄ）に示すように、不完全ねじ部１ｃａで雄ねじ部１ｃと雌ねじ２ａのセンターが完全に一致することにより、図３（Ｂ）に示す完全ねじ部での雄ねじ部１ｃと雌ねじ２ａ間の軸方向隙間δが微小となる。この軸方向隙間δを明確に算定することができる。なお、図３（Ｂ）〜（Ｄ）では、雌ねじ２ａと雄ねじ部１ｃとの関係を判り易くするため、台形ねじとしているが、第１実施形態では三角ねじが適用されている。図１（Ａ）に示すように、他方の鉄筋１は、この雄ねじ部１ｃがカプラー２に螺合した状態で両鉄筋１，１の雄ねじ部１ｃの先端部同士が接触するように配置され、この他方の鉄筋１に締付けトルクを与えることで締結作業は完了する。なお両鉄筋１，１の雄ねじ部１ｃの先端部が互いに離れていてもよい。

＜締結作業の具体例＞
図４（ａ）に示すように、一方（図４左側）の鉄筋１は、この雄ねじ部１ｃが締結長さ確認孔２ｂから目視で視認可能なねじ長さ、換言すれば確認孔２ｂとラップするねじ長さ、に加工されている。先ず、他方（図４右側）の鉄筋１の雄ねじ部１ｃにカプラー２を螺合させた状態で、両鉄筋１，１の雄ねじ部１ｃの先端部同士を接触させる。次にカプラー２を回転させ他方の鉄筋側から一方の鉄筋側へ移動させ、両雄ねじ部１ｃ，１ｃにカプラー２が螺合した状態でこのカプラー２が止まる。

図４（ｂ）に示すように、一方（図４左側）の鉄筋１とカプラー２とに渡って軸方向に繋がる第１のマークＭ１を施した後、カプラー２にトルクを掛ける。図４（ｃ）に示すように、前記カプラー２にトルクを与えることにより、一方（図４左側）の鉄筋１とカプラー２間には円周方向のずれδ１が生じる。この鉄筋１の雄ねじ部１ｃの基端における不完全ねじ部１ｃａ（図３（Ｄ）参照）のねじ溝に、カプラー２の雌ねじ部２ａのねじ山２ａａ（図３（Ｄ）参照）が、少なくとも弾性変形状態に食い込むまで深く螺合する。ここで、一方（図４左側）の鉄筋１とカプラー２とに渡って軸方向に繋がる第２のマークＭ２をさらに施す。

図４（ｄ）に示すように、次に、他方（図４右側）の鉄筋１をさらに回転させ、両鉄筋の雄ねじ部１ｃの先端部同士が接触した段階で、他方（図４右側）の鉄筋１とカプラー２とに渡って軸方向に繋がる第３のマークＭ３を施す。さらに他方（図４右側）の鉄筋１にトルクを与えた後、この鉄筋１とカプラー２とに渡って軸方向に繋がる第４のマークＭ４をさらに施す。

この締結作業の例では一対の鉄筋１，１とカプラー２間でトルクが導入され、必然的に締結長さ確認孔２ｂより、両鉄筋１，１が所定の締結最小長さまでねじ込まれていることを目視で確認できる。連続する他の継手の締結作業時に過度の力が加わり、トルクが抜けた場合、第２，第４のマークＭ２，Ｍ４の二つ共がずれを起こしていれば、再トルクが必要であることが判明できる。

鉄筋１に緩み止めトルクを与えることにより、両側の鉄筋１，１に引張力（図１（Ｂ））に実線の矢印で示す）が生じた際、微小な隙間は直ちに接触し、スムースな力の伝達を行う。図３（Ｄ）のロックされている周方向の長さは、全ねじ周長（雄ねじ部１ｃの軸方向先端から基端まで螺旋に繋がる全ての雄ねじ部１ｃの周方向長さ）と比較して数パーセントにも達しておらずこの様な挙動を起こす。図３（Ｄ）に示すように、鉄筋１の雄ねじ部１ｃのねじ山における、カプラー２に接する面１ｃａから、カプラー２の雌ねじ部２ａのねじ山２ａａに引張力が伝達される。したがって、図１（Ｂ）に示すように、引張力は、一方の鉄筋１→カプラー２→他方の鉄筋１に伝わる。両側の鉄筋１，１に圧縮力（同図１（Ｂ）に破線の矢印で示す）が作用したときは、鉄筋１の不完全ねじ部１ｃａのねじ溝から、このねじ溝に少なくとも弾性変形状態に食い込むカプラー２の雌ねじ部２ａのねじ山２ａａ（図３（Ｄ））に圧縮力が伝達されると共に、大部分は雄ねじ部１ｃの先端部を介して他方の鉄筋１に伝わる。なお、鉄筋継手に要求される耐圧縮力は、降伏点強度に比べて半分程度で足りる。

＜鉄筋１の製造方法＞
図２（Ａ）に示すように、素材となる異形鉄筋である鉄筋１を、建設現場または工場等で、必要とされる任意の長さに切断する。図２（Ｂ）に示すように、この切断された鉄筋１の端部における、雄ねじ部１ｃを形成する長さ範囲の部分に、真円加工を施す。この真円加工は、鉄筋１の節部１ｂａおよびリブ１ｂｂを有する突条１ｂの基端が残る程度、または前記基端が略無くなる程度の外径Ｄ５に真円に切削を行う加工であり、節部１ｂａは、低い突出高さの部分１ｂａ´となる。前記外径Ｄ５は、鉄筋本体１ａの外径Ｄ１よりも僅かに大きい。ねじ加工に伴う若干の径の変化があるため、外径Ｄ５は、雄ねじ部１ｃ（図２（Ｃ））のねじ山径と異なっている。なお、前記外径Ｄ５は、鉄筋本体１ａの外径Ｄ１と同じかまたは僅かに小さくてもよい。

図２（Ｃ）に示すように、このように鉄筋１の真円加工が施された部分に、雄ねじ部１ｃを転造により形成する。前記真円加工が施された部分に、図５のように一対の転造用ロール１３，１３の間で、雄ねじ部１ｃ（図２（Ｃ））を転造により加工し、端部に雄ねじ部１ｃ（図２（Ｃ））を有する鉄筋とする。一対の転造用ロール１３，１３は、互いに離れて配置されていて、前記真円加工が施された部分が転造用ロール１３，１３間に位置決めされた後に、両転造用ロール１３，１３を矢印のように径方向に移動させて回転させながら前記真円加工が施された部分に押し付け雄ねじ部１ｃ（図２（Ｃ））を加工する。雄ねじ部１ｃの加工は転造加工に限定されるものではなく、切削加工でもよい。

＜定着盤等について＞
図１１に示すように、鉄筋継手の全体システムとして、ねじ方式の定着盤６１を採用する。全体システムにおいて、短いねじ長さ（Ｌ１）の雄ねじ部と、長いねじ長さ（Ｌ２）の雄ねじ部とがカプラー２に螺合された継手パターンＡと、長いねじ長さ（Ｌ２）の雄ねじ部同士がカプラー２に螺合された継手パターンＢとが組み合わせられている。この定着盤６１が設けられる全体システムの両最外端部には、例えば、短いねじ長さ（Ｌ１）（図１（Ａ））の雄ねじ部１ｃを配置する。

図６（ａ）に示すように、定着盤６１は、ねじ穴６１ｈを有する定着力付与用の板状で、矩形部６１ａと円形部６１ｂとが軸方向に一体成形された部品から成る。矩形部６１ａは例えば外周が六角形状から成り工具等により定着盤６１を雄ねじ部１ｃに螺合可能である。円形部６１ｂのうち、矩形部６１ａに繋がる一側面は、外径側に向かうに従って軸方向一端側に傾斜するテーパ形状に形成されている。

図６（ｂ）に示すように、定着盤６１Ａは、ねじ穴６１ｈを有する筒状部６１Ａａと、この筒状部６１Ａａに嵌め込まれるリング状の円環部６１Ａｂとを有するものであってもよい。筒状部６１Ａａは、例えば外周が六角形状から成る矩形部分６２と、この矩形部分６２の一側面に一体に繋がるテーパ部６３とを有する。テーパ部６３は、先端から基端に向かうに従って拡径するテーパ形状である。円環部６１Ａｂには、テーパ部６３に嵌め込まれるテーパ形状の円筒孔６４が形成されている。

一般的に、鉄筋の端部は、例えば梁となるコンクリート部分の鉄筋を柱となるコンクリート部分内に埋め込むような場合に、柱内で定着力を確保するために、Ｕ字状またはＬ字状に屈曲させて埋め込む場合が多い。しかし、このような鉄筋の屈曲部分が多数あると柱内の配筋が煩雑となる。そこで、鉄筋の端部に拡径した拡径頭部を形成し、Ｕ字状またはＬ字状の屈曲部分の代わりとして定着力を確保することが行われているが、前記従来の拡径頭部は、鉄筋の端部を高周波誘導等により熱間で塑性変形させて製造することから、製造過程に設備および手間が必要となる。このような課題に対して、図６の定着盤６１または定着盤６１Ａをねじ結合して鉄筋１の端部に拡径した拡径頭部を形成する場合、特別な設備が不要で、手間も掛けずに簡単に拡径頭部を形成し得る。

＜作用効果について＞
鉄筋１の端部に雄ねじ部１ｃを形成する際、雄ねじ部１ｃを加工する工具の面取り部または食い付き部等によって、円筒部と完全ねじ部との境界部（雄ねじ部１ｃの基端）およびねじ先端部に、ねじ溝が次第に浅くなるいわゆる不完全ねじ部が生じる。一般的なねじ式鉄筋継手では、雄ねじ部の基端における不完全ねじ部が、ねじ筒、ロックナットの各雌ねじ部と噛み合わないように、雄ねじ部の長さを長く確保する。

この実施形態の雄ねじ部の不完全ねじ部を活用した継手によると、いずれか一方の鉄筋１の雄ねじ部１ｃの基端における不完全ねじ部１ｃａのねじ溝に、カプラー２の雌ねじ部２ａのねじ山２ａａが、少なくとも弾性変形状態に食い込むまで深く螺合することで、雄ねじ部１ｃとカプラー２との間に緩み止めトルクが発生する。雄ねじ部１ｃの基端における不完全ねじ部１ｃａのねじ溝に、カプラー２の雌ねじ部２ａのねじ山２ａａが、少なくとも弾性変形状態に食い込むまで深く螺合することで、この鉄筋継手に対する引張力の作用時と圧縮力の作用時とで、雄ねじ部１ｃと雌ねじ部２ａのねじ山同士の接触する面が変わらず、雄ねじ部１ｃと雌ねじ部２ａ間の遊びの課題が解消される。鉄筋１に緩み止めトルクを与えることにより、両側の鉄筋１，１に引張力が生じた際、微小な隙間は直ちに接触し、スムースな力の伝達を行う。図３（Ｄ）のロックされている長さは全ねじ周長と比較して数パーセントにも達しておらずこの様な挙動を起こす。引張力は、一方の鉄筋１→カプラー２→他方の鉄筋２に伝わる。両側の鉄筋１，１に圧縮力が作用したときは、少なくとも鉄筋１の不完全ねじ部１ｃａのねじ溝から、このねじ溝に少なくとも弾性変形状態に食い込むカプラー２の雌ねじ部２ａのねじ山２ａａに圧縮力が伝達されると共に、大部分は雄ねじ部１ｃの先端部を介して他方の鉄筋１に伝わる。したがって、耐引張力および耐圧縮力の両方の要件を充足できる。

このように、製造上で生じてしまうがねじ締めには一般的には使用しない不完全ねじ部１ｃａを利用して雄ねじ部１ｃとカプラー２との間に緩み止めトルクを発生させる。このため、少なくともいずれか一方の鉄筋１の雄ねじ部１ｃに、ロックナット等を螺合する長さ分を確保する必要がない。換言すれば、前記鉄筋１の雄ねじ部１ｃには、カプラー２の雌ねじ部２ａに螺合する長さ分があれば足りる。よって、従来のねじ式鉄筋継手よりも雄ねじ部１ｃの長さ、およびカプラー２の軸方向長さを短くすることができるため、雄ねじ部以外の部分の例えば節部１ｂａの間隔等を短くする必要がなくなるうえカプラー２の材料費も低減できるため、コスト低減を図れる。雄ねじ部付きの異形鉄筋を一般の異形鉄筋として扱うことができ汎用性を高め得る。また従来のロックナット付きのねじ式鉄筋継手に対し、ロックナット等を低減することができるため、従来構造よりも部品点数を低減しコスト低減を図れる。

［他の実施形態について］
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

［左右のねじ長さを同じにした例］
図７に示す第２実施形態のように、左右の鉄筋１，１の雄ねじ部１ｃのねじ長さを同一にし、各雄ねじ部１ｃの基端における不完全ねじ部１ｃａのねじ溝に、それぞれカプラー２の雌ねじ部２ａのねじ山が少なくとも弾性変形状態に食い込むまで深く螺合してもよい。両鉄筋１，１は、雄ねじ部１ｃの先端部同士は接触せず所定間隔を空けてカプラー２に螺合される。この場合、各鉄筋１に対し通常のトルク値と同等程度のトルクを与え、鉄筋継手の規格上でＡ級継手以上とする。両鉄筋１，１は、工場出荷前または現場においてカプラー２に締結される。この構成によると、両鉄筋１，１の雄ねじ部１ｃの長さを短くでき、ロックナット等の部品点数をさらに低減しコスト低減を図れる。その他前述の実施形態と同様の作用効果を奏する。

［左右のねじ長さを変更した例］
図８に示す第３実施形態のように、一方（図８左側）の鉄筋１における不完全ねじ部１ｃａのねじ溝に、カプラー２のねじ山が少なくとも弾性変形状態に食い込み、他方（図８右側）の鉄筋１における雄ねじ部１ｃに、ワッシャー１４を介してロックナット１５が螺合されたものであってもよい。但し、ワッシャー１４はなくてもよい。鉄筋に緩み止めトルクを導入して性能を確保する場合、場合によっては作業が完了した他の鉄筋継手へ悪影響を及ぼすことが懸念される

そこで、この図８の構成によると、鉄筋１の片側にロックナット１５を設けることで、作業が完了した他の鉄筋継手へ悪影響が及ぶことを未然に防止し得る。一対の鉄筋１，１につき、雄ねじ部１ｃの長さが異なるものを準備しておく。雄ねじ部１ｃが長い他方（図８右側）の鉄筋１のねじ長さは、カプラー２、ロックナット１５、ワッシャー１４（突起を含む。ワッシャー１４がない場合、同ワッシャー１４の厚み分短くなる。）の軸方向長さを足した長さが最小あればよいが、この例では、前記長さの１．７倍を確保している。０．７倍分は作業的にも不必要であるが、長さ調整用として考えており高速カッターまたは丸刃シャー切断により作業を行う。

雄ねじ部１ｃの長さが短い一方（図８左側）の鉄筋１につき、雄ねじ部１ｃの基端における不完全ねじ部１ｃａのねじ溝に、カプラー２の雌ねじ部２ａのねじ山が、少なくとも弾性変形状態に食い込むまで深く螺合することで、雄ねじ部１ｃとカプラー２との間に定められた緩み止めトルクを得る。その後、雄ねじ部１ｃが長い他方（図８右側）の鉄筋１に螺合したロックナット１５に所定の締付けトルクを与える。このように鉄筋１，１の片側にロックナット１５を設けることで、作業が完了した他の鉄筋継手へ悪影響が及ぶことを未然に防止し得る。

［打継用継手］
図９に示す第４実施形態のように、両鉄筋１，１の先端部同士を接触させトルクを与えた鉄筋継手を、コンクリート１６に埋め込み、露出する片側の鉄筋１の雄ねじ部１ｃにロックナット１５を螺合したものであってもよい。この場合、カプラー２に締結長さ確認孔を設ける必要がないため、加工コストの低減を図れる。

［長さ調整を含む継手］
図１０に示す第５実施形態のように、同図右側の鉄筋１における雄ねじ部１ｃに、ロックナット１５が螺合されたもので、この雄ねじ部１ｃのねじ長さＬが、標準ねじ長さの２倍程度を確保して、この部分を現場等で切断して長さを調整したものであってもよい。前記標準ねじ長さＬとは、カプラー長およびロックナット高さの和である。なお右側の鉄筋１における雄ねじ部１ｃに、ワッシャー（図示せず）を介してロックナット１５が螺合されたものであってもよい。この場合のワッシャーはトルク確認用として主に機能する。

［異形鉄筋に代えて丸鋼を用いた例］
図１２に示す第６実施形態のように、図１に示す第１実施形態で使用した鉄筋（この場合、異形鉄筋）に代えて、丸鋼を用いてもよい。図１２の部分拡大図である図１３に示すように、一方（図１２の左側部分）の鉄筋１は、図３（Ａ）〜（Ｄ）で示したものと同様の状態、つまり、この鉄筋１の雄ねじ部１ｃの基端における不完全ねじ部１ｃａのねじ溝に、カプラー２の雌ねじ部２ａのねじ山２ａａが、少なくとも弾性変形状態に食い込むまで深く螺合している。こうすることによって、前記雄ねじ部１ｃとカプラー２との間に緩み止めトルクが発生している。なお、一対の鉄筋のうちの一方は異形鉄筋であってもよい。

図１４に示す第７実施形態では、丸鋼の２本の鉄筋１，１の雄ねじ部１ｃ、１ｃを互いに逆ねじとしている。これら鉄筋１，１をカプラー２で連結したのち、カプラー２を回転させると、２つの雄ねじ部１ｃ、１ｃが互いに逆ねじなので、カプラー２内の鉄筋１，１間の隙間αが変化する。そこで、この隙間αを調整しながらカプラー２を左側の丸鋼１の不完全ねじ部１ｃａの近傍まで進出させ、適切な隙間αとなったことを確認したのち、さらに大きいトルクで不完全ねじ部１ｃａに食い込ませる。この逆ねじを利用する場合、丸鋼に代えて異形鉄筋を用いてもよい。

このように、異形鉄筋に代えて丸鋼を用いた場合、リブがなくなるので断面欠損も発生しない。また、丸鋼はコイル状で生産・供給されており、安価で取扱いやすく。ロスを生じるおそれが低いうえ、鋼種も豊富であることから、メリットが大きい。

図１６は、この発明の雄ねじ部の不完全ねじ部を活用した継手と組合わせて使用される鉄筋継手の参考提案例を示す。一本に接続する多数の鉄筋間のうちの何か所かの鉄筋継手にいずれかの実施形態に係る鉄筋継手を用い、残りの何か所かに図１６に示す参考提案例の鉄筋継手を用いてもよい。図１６では、両鉄筋１，１の先端部同士を接触させると共に、一方の鉄筋１における雄ねじ部１ｃの不完全ねじ部回避ナット１５Ａが螺合されている。この場合、不完全ねじ部回避ナット１５Ａに当たることでカプラー２が不完全ねじ部に螺合することが回避される。これにより、カプラー２は、全体が完全ねじ部に螺合することになり、剛性が向上する。なお、不完全ねじ部回避ナット１５Ａは鋼鉄製に限らず例えば樹脂製であってもよい。

また、図７〜図１０に示す第２〜第５実施形態は、いずれの場合においても異形鉄筋に代えて丸鋼を同様に使用可能である。

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…鉄筋（異形鉄筋または丸鋼）
１ｂａ…節部
１ｂｂ…突条
１ｃ…雄ねじ部
１ｃａ…不完全ねじ部
２…カプラー
２ａ…雌ねじ部
２ａａ…ねじ山
２ｂ…締結長さ確認孔
１５…ロックナット

Claims (6)

1. 一対の鉄筋が両鉄筋の端部に設けられた雄ねじ部に螺合する筒状のカプラーで接続された継手であって、
   前記一対の鉄筋におけるいずれか一方または両方の鉄筋は、前記鉄筋の前記雄ねじ部の基端における不完全ねじ部のねじ溝に、前記カプラーの前記雌ねじ部のねじ山が、少なくとも弾性変形状態に食い込むまで深く螺合することで、前記雄ねじ部と前記カプラーとの間に緩み止めトルクが発生した、雄ねじ部の不完全ねじ部を活用した継手。
2. 請求項１に記載の雄ねじ部の不完全ねじ部を活用した継手において、前記カプラー内における互いに対向する雄ねじ部の先端部同士が互いに接触するように両鉄筋が設けられた雄ねじ部の不完全ねじ部を活用した継手。
3. 請求項１または請求項２に記載の雄ねじ部の不完全ねじ部を活用した継手において、前記一対の鉄筋におけるいずれか一方の鉄筋につき、前記不完全ねじ部のねじ溝に、前記カプラーの前記ねじ山が少なくとも弾性変形状態に食い込み、いずれか他方の鉄筋の雄ねじ部にロックナットが螺合された雄ねじ部の不完全ねじ部を活用した継手。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の雄ねじ部の不完全ねじ部を活用した継手において、前記カプラーに、前記一対の鉄筋が前記カプラー内に所定の締結最小長さまでねじ込まれていることを確認する締結長さ確認孔が形成された雄ねじ部の不完全ねじ部を活用した継手。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の雄ねじ部の不完全ねじ部を活用した継手において、前記一対の鉄筋のうちの一方または両方の鉄筋は、丸軸状の鉄筋本体の外周に、長手方向に間隔を開けて複数の節部を有し、かつ長手方向に延びる突条を有する異形鉄筋である継手。
6. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の雄ねじ部の不完全ねじ部を活用した継手において、前記一対の鉄筋のうちの一方または両方の鉄筋は、丸鋼である継手。

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