JP2021183799A - コンクリート構造 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリートの充填作業を容易化するとともに、主鋼材の鋼材量を低減でき、主鋼材同士の接合作業を容易化するとともに、主鋼材の外側のかぶりが大きくなることを防止できるコンクリート構造を提供する。【解決手段】鉛直方向に立設した主鋼材２と、前記主鋼材２を囲むコンクリート４とからなるコンクリート構造１であって、前記主鋼材２としてＴ形鋼を用いる。これによって、Ｔ形鋼のフランジ部とウェブ部との間にコンクリート４を充填しやすくなり、コンクリート４の充填作業を容易化できる。また、Ｈ形鋼と比べて鋼材量が低減できる。主鋼材２は、Ｔ形鋼のフランジ部を構造物の外側に向けて配置するのが好ましく、フランジ部の外面に多数の突起を備えるのが好ましい。主鋼材２の継手部は、フランジ部の半内面及びウェブ部の外面に連続して積層される断面Ｌ形の添接板を用い、ウェブ部を貫通するボルトで連結する。【選択図】図１

Description

本発明は、鉛直方向に立設した主鋼材と、前記主鋼材を囲むコンクリートとからなる鉄骨コンクリート複合形式のコンクリート構造に関する。

上記鉄骨コンクリート複合形式のコンクリート構造として、例えば下記特許文献１には、鉛直鋼材を立設し、型枠と躯体を兼ねた帯鉄筋を埋設したプレキャスト版からなる型枠を組立て、この型枠内にコンクリートを打設する塔構造物の構築方法が開示されている。

また、従来より、軸方向鉄筋に代えて付着性能に優れた突起付きＨ形鋼と、本体構造の一部として適用可能な高耐久性埋設型枠とを組み合わせた鉄骨コンクリート複合形式の橋脚構造（ＲＥＥＤ工法）が知られている。このＲＥＥＤ工法は、プレキャスト型枠を用いた構造の単純化及び工種の削減により、現場作業が省力化でき、工期短縮及び安全性の向上が図れるなどの利点がある。

特開平１１−１５２８９９号公報

しかしながら、従来の工法では、図７及び図８に示されるように、鉛直方向に立設される主鋼材５０としてＨ形鋼が用いられているため、中詰めコンクリートの充填作業において、Ｈ形鋼のフランジ部Ｆを回り込んでウェブ部Ｗの周囲にまでコンクリートが流動しにくく、流動を促す加振を丁寧に行わなければならないなど、コンクリートの充填作業に手間がかかっていた。

Ｈ形鋼からなる主鋼材を高力ボルトにより摩擦接合する際、従来では、図９に示されるように、Ｈ形鋼の突合わせ部に跨がるようにして、Ｈ形鋼のフランジ部Ｆの外面及び内面にそれぞれ添接板５１を積層し、これらＨ形鋼のフランジ部Ｆ及び添接板５１を一体に貫通する高力ボルト５２で締結するとともに、Ｈ形鋼のウェブ部Ｗの両面にそれぞれ添接板５３を積層し、これらＨ形鋼のウェブ部Ｗ及び添接板５３を一体に貫通する高力ボルト５４で締結することにより成されているが、図示のように、Ｈ形鋼の向きをＨ形鋼のフランジ部Ｆをコンクリート構造外面と平行に配置した強軸使いとした場合には、前記高力ボルト５２による摩擦接合によってフランジ面の外側に、添接板厚さ＋ナット高さ＋高力ボルト余長＋施工時余裕を考慮してかぶりを設定する必要があるため、かぶりを大きく取らざるを得ず、耐力確保の上で不利となる欠点があった。従って、高力ボルトによる摩擦接合を行う場合、図７に示されるように、Ｈ形鋼のフランジ面をコンクリート構造外面と直交させた弱軸使いとするのが一般的であるが、この場合には、Ｈ形鋼のウェブ部Ｗの両側にフランジ部Ｆが突出した状態で配置されるため、このフランジ部Ｆと型枠との隙間を通って回り込ませるようにコンクリートを流動させなければ、ウェブ部Ｗとフランジ部Ｆで囲まれたウェブ部外側の空間部にコンクリートが充填されにくいため、充填作業に更に手間がかかる問題があった。

また、主鋼材としてＨ形鋼を用いた場合、鋼材量が多くなり、構造物の重量及び加工面積が増大し、コストが嵩むとともに、施工性が低下する問題があった。Ｈ形鋼の使用量を低減するため、配置間隔を広げた場合には、ひび割れ分散性に問題が生じるおそれがある。

上述したように、主鋼材を高力ボルトにより摩擦接合する場合、従来の継手構造は、図９に示されるように、Ｈ形鋼のフランジ部Ｆの外面及び内面にそれぞれ添接板５１を積層し高力ボルト５２で締結するとともに、Ｈ形鋼のウェブ部Ｗの両面にそれぞれ添接板５３を積層し高力ボルト５４で締結するのが一般的であるが、この継手構造では、ボルト締めに多くの時間を要し、主鋼材同士の接合作業に手間がかかるとともに、上述の通り主鋼材の外側のかぶりが大きくなる欠点がある。

そこで本発明の第１の課題は、コンクリートの充填作業を容易化するとともに、主鋼材の鋼材量を低減したコンクリート構造を提供することにある。また、第２の課題は、主鋼材同士の接合作業を容易化するとともに、主鋼材の外側のかぶりが大きくなるのを防止したコンクリート構造を提供することにある。

上記第１の課題を解決するために請求項１に係る本発明として、鉛直方向に立設した主鋼材と、前記主鋼材を囲むコンクリートとからなるコンクリート構造であって、
前記主鋼材がＴ形鋼からなることを特徴とするコンクリート構造が提供される。

上記請求項１記載の発明では、主鋼材としてＴ形鋼を用いているため、Ｔ形鋼のフランジ部とウェブ部との間にコンクリートが充填されやすくなり、主鋼材を囲むコンクリートの充填作業が容易化できる。また、前記主鋼材を構成するＴ形鋼は、フランジ部がウェブ部の一方側にしか設けられていない分、Ｈ形鋼と比べて鋼材量が低減するため、構造物の重量及び加工面積が低減でき、コストが削減できるとともに、施工性が向上する。

請求項２に係る本発明として、前記主鋼材は、Ｔ形鋼のフランジ部を構造物の外側に向けて配置している請求項１記載のコンクリート構造が提供される。

上記請求項２記載の発明では、Ｔ形鋼からなる主鋼材を配置する向きについて規定しており、フランジ部を構造物の外側に向けて配置している。このため、Ｔ形鋼のフランジ部とウェブ部との間にコンクリートがより一層充填しやすくなり、主鋼材を囲むコンクリートの充填作業が容易化できる。また、Ｔ形鋼からなる主鋼材をこの向きで配置することによって、Ｈ形鋼とした場合に比べて、各鋼材の重心位置が外側に移動するため、同一断面積の場合、有効高さが大きくなり、設計上有利となる。

請求項３に係る本発明として、前記主鋼材は、Ｔ形鋼のフランジ部の外面に多数の突起を備えている請求項１、２いずれかに記載のコンクリート構造が提供される。

上記請求項３記載の発明では、主鋼材とこの主鋼材を囲むコンクリートとの付着性能を向上させるため、Ｔ形鋼のフランジ部の外面に多数の突起を設けている。

上記第２の課題を解決するために請求項４に係る本発明として、前記主鋼材の継手部は、一方の主鋼材に、フランジ部の一方側半内面及びウェブ部の一方側外面に連続して積層される断面Ｌ形の一方側添接板が、一方の主鋼材の端縁から突出した状態で溶接されるとともに、他方の主鋼材に、フランジ部の他方側半内面及びウェブ部の他方側外面に連続して積層される断面Ｌ形の他方側添接板が、他方の主鋼材の端縁から突出した状態で溶接されており、
前記一方側添接板及び他方側添接板の各主鋼材の端縁から突出した部分が、対向する主鋼材に積層され、ウェブ部を貫通するボルトで連結された構造を成している請求項１〜３いずれかに記載のコンクリート構造が提供される。

上記請求項４記載の発明では、高力ボルトによる摩擦接合を行う際の主鋼材の継手構造について規定しており、フランジ外面のかぶり厚さを小さくするため、フランジ外面に添接板や高力ボルト及びナットが配置されないフラットな継手構造としている。具体的には、フランジ部の内面及びウェブ部の外面に連続して積層される断面Ｌ形の添接板を、一方の主鋼材と他方の主鋼材とで、互い違いに突出させた状態でそれぞれ前記主鋼材に溶接し、この突出した部分の添接板をそれぞれ他方の主鋼材に積層して、ウェブ部を貫通するボルトで連結する構造としている。このため、高力ボルトの減少により主鋼材同士の接合作業が容易化できるとともに、主鋼材の外側のかぶりが大きくなるのが防止できる。

請求項５に係る本発明として、前記主鋼材の継手部には、Ｔ形鋼のフランジ部の外面に、前記主鋼材の端縁から突出した状態で、前記主鋼材同士の接合をガイドするガイド部材が設けられている請求項１〜４いずれかに記載のコンクリート構造が提供される。

上記請求項５記載の発明では、前記主鋼材の継手部において、主鋼材を設置する際、主鋼材同士の接合をガイドし位置合わせが容易にできるようにするため、Ｔ形鋼のフランジ部の外面に前記ガイド部材を設けている。

請求項６に係る本発明として、前記ガイド部材が取り外し可能に設けられている請求項５記載のコンクリート構造が提供される。

上記請求項６記載の発明では、主鋼材のフランジ外面に対するかぶりを小さくするため、主鋼材の設置時にのみ用いる前記ガイド部材を、主鋼材の設置後には取り外しできる構造としている。

以上詳説のとおり本発明によれば、コンクリートの充填作業が容易化できるとともに、主鋼材の鋼材量が低減できるコンクリート構造が提供できるようになる。また、主鋼材同士の接合作業が容易化できるとともに、主鋼材の外側のかぶりが大きくなるのが防止できるコンクリート構造が提供できるようになる。

本発明に係るコンクリート構造１の斜視図である。 その横断面図である。 コンクリートの充填状態を示す主鋼材２の断面図である。 主鋼材２の斜視図である。 (A)、(B)は、主鋼材２の接合要領を示す斜視図である。 (A)〜(C)は、変形例に係る主鋼材２の接合要領を示す斜視図である。 従来のコンクリート構造を示す横断面図である。 従来のコンクリートの充填状態を示す主鋼材５０の断面図である。 従来のコンクリート構造を示す要部拡大横断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。

本発明に係るコンクリート構造１は、図１に示される橋脚構造などの柱構造の他に、擁壁構造、護岸構造、岸壁構造など、主鋼材２と、この主鋼材２を囲むコンクリート４とからなる鉄骨コンクリート複合形式のコンクリート構造全般に及ぶものである。

前記コンクリート構造１は、図１及び図２に示されるように、鉛直方向に立設した主鋼材２と、前記主鋼材２を囲むコンクリート４とで主に構成されている。また、図示例のコンクリート構造１では、構造物の外殻を構成するプレキャストコンクリート製の埋設型枠３が設けられており、前記コンクリート４が、前記埋設型枠３の内部に現場打ちによって中詰めされている。

なお、このような埋設型枠３に代えて、型枠内に流し込んだコンクリート４の硬化後に脱型する通常の型枠を用いてもよい。また、図２に示されるように、前記主鋼材２の外周を囲うように帯鉄筋９を配筋してもよい。

そして、本コンクリート構造１では、前記主鋼材２としてＴ形鋼を用いているのが特徴的である。このように本コンクリート構造１では、主鋼材２としてＴ形鋼を用いているため、Ｈ形鋼を用いた場合（図８）に比べて、図３に示されるように、コンクリート４がＴ形鋼のフランジ部Ｆとウェブ部Ｗとの間に充填しやすくなり、コンクリートを丁寧に流動させる手間などが省け、コンクリート４の充填作業が容易化できる。また、Ｔ形鋼はフランジ部Ｆがウェブ部Ｗの一方側にしか設けられていない分、Ｈ形鋼と比べて鋼材量が低減するため、構造物の重量及び加工面積が低減でき、輸送や加工などにかかるコストが削減できるとともに、施工性が向上する。

前記主鋼材２は、図４に示されるように、フランジ部Ｆと、このフランジ部Ｆの幅方向中央部から直交して延びるウェブ部Ｗとからなる断面略Ｔ字形の鋼材である。前記フランジ部Ｆの外面（前記ウェブ部Ｗの非配設面）には、中詰めコンクリート４との付着性能を向上させるため、多数の突起５、５…を設けるのが好ましい。前記突起５の形態としてはコンクリートとの付着性能が向上するように構成されていれば特に限定しないが、主鋼材２の部材長手方向に間隔を空けて多数配置されるとともに、フランジ部Ｆの幅方向に延びる線状（ストライプ状）に形成するのが好ましい。前記突起５の高さは０．５〜５ｍｍ、好ましくは１〜３ｍｍとするのがよく、ピッチは５〜５０ｍｍ、好ましくは１０〜３０ｍｍとするのがよい。前記主鋼材２は、埋設型枠３の内部に所定の間隔を空けて複数配置されている。

図１及び図２に示されるように、前記主鋼材２を配置する向きとしては、Ｔ形鋼のフランジ部Ｆを構造物の外側に向けて配置するのが好ましい。すなわち、Ｔ形鋼のフランジ部Ｆの外面が埋設型枠３の内面とほぼ平行して対面するとともに、Ｔ形鋼のウェブ部Ｗがこの対面する埋設型枠３の内面から離隔する方向に延びる向きに配置するのがよい。主鋼材２をこの向きに配置することによって、コンクリート４の充填時に、埋設型枠３の中央側から外側に向けて流動するコンクリート４が、Ｔ形鋼のフランジ部Ｆとウェブ部Ｗとの間により一層充填されやすくなる。また、Ｔ形鋼からなる主鋼材２をこの向きで配置することによって、Ｈ形鋼とした場合に比べて、各鋼材の重心位置が外側に移動するため、同一断面積の場合、有効高さが大きくなり、設計上有利となる。

コンクリート構造の高さが所定の高さを超える場合には、前記主鋼材２を部材長手方向に複数に分割し、分割された主鋼材２…を継手部で接合する構造とする。主鋼材２、２の接合は、高力ボルトによる摩擦接合とするのが好ましい。具体的な継手構造について図５に基づいて説明すると、図５(A)に示されるように、前記主鋼材２の継手部は、一方の主鋼材２Ａに、フランジ部Ｆの一方側半内面及びウェブ部Ｗの一方側外面に連続して積層される断面Ｌ形の一方側添接板６Ａが、前記一方の主鋼材２Ａの端縁から突出した状態で前記主鋼材２Ａに溶接されるとともに、他方の主鋼材２Ｂに、フランジ部Ｆの他方側半内面及びウェブ部Ｗの他方側外面に連続して積層される断面Ｌ形の他方側添接板６Ｂが、前記他方の主鋼材２Ｂから突出した状態で前記主鋼材２Ｂに溶接されている。そして、図５(B)に示されるように、前記一方側添接板６Ａ及び他方側添接板６Ｂの各主鋼材２Ａ、２Ｂから突出した部分を、対向する主鋼材２に積層した状態で、前記添接板６Ａ、６ＢのうちＴ形鋼のウェブ部Ｗに積層された部分及びＴ形鋼のウェブ部Ｗを一体的に貫通する複数のボルト（摩擦接合用高力ボルト）７、７…によって連結されている。

このように、継手構造として、断面Ｌ形の添接板６Ａ、６Ｂがフランジ部Ｆの内面側に固接されるとともに、ボルト７…がウェブ部Ｗのみに設けられ、フランジ部Ｆの外面には添接板や高力ボルト及びナットが配置されないフラットな継手構造となっているため、フランジ外面のかぶり厚さを最小限に抑えることが可能となり、構造物の耐力が向上できる。

また、フランジ部Ｆに高力ボルトが配置されないため、施工手間が削減できるとともに、構造物の外側での作業が減少するため、落下事故等の作業中の事故が低減できる利点もある。

前記添接板６Ａ、６Ｂと主鋼材２との接触面にはそれぞれ、必要に応じて、ブラスト加工などの表面に凹凸を付与する加工処理を施すようにしても良い。これにより、これらの積層面の摩擦抵抗が増大するため、継手部の引張耐力を向上させることができるようになる。

前記添接板６Ａ、６Ｂはそれぞれ、予め主鋼材２の端部に溶接されている。前記添接板６Ａ、６Ｂを主鋼材２に溶接するには、主鋼材先端部を除く接触部の外周を全断面溶込みグルーブ溶接とするのが好ましい。これにより、応力の伝達性能に優れた継手部を得ることができる。

前記添接板６Ａ、６ＢのうちＴ形鋼のウェブ部に積層される片部及び前記添接板６Ａ、６Ｂが積層されるＴ形鋼のウェブ部Ｗにはそれぞれ、前記ボルト７が挿通可能な一体的に貫通した通孔が複数設けられている。

継手部における前記主鋼材２、２の接合を容易化するため、図６に示されるように、Ｔ形鋼のフランジ部Ｆの外面に、主鋼材２の端縁から突出した状態で、主鋼材２、２同士の接合をガイドするガイド部材８を設けても良い。前記ガイド部材８を設けることにより、主鋼材２の設置に当たって、主鋼材２が前記ガイド部材８によってガイドされるため、主鋼材２、２同士の位置合わせが容易にできるようになる。前記ガイド部材８としては、図示例のように、一方の主鋼材２Ａのフランジ部Ｆの外面に取り付けられた板材とするのが好ましい。主鋼材２、２の接合の際、前記ガイド部材８と一方の主鋼材２Ａに固接された一方側添接板６Ａとの間に、他方の主鋼材２Ｂの他方側添接板６Ｂが設けられない側のフランジ部Ｆが挿入され、主鋼材２がガイドされる。

一方、前記ガイド部材８は、主鋼材２、２の接合時にのみ使用され、主鋼材２の設置後にはガイド部材８の厚み分だけ主鋼材２のフランジ外面に対するかぶり厚さが大きくなるので不要なものとなる。そのため、主鋼材２の設置後に、前記ガイド部材８が取り外しできるようにするのが好ましい。具体的には、前記ガイド部材８を主鋼材２の外面に溶接しておき、主鋼材２の設置後は、この溶接部をディスクグラインダなどの研削工具で研削することによって簡単に取り外すことができるようになる。より簡単に取り外しができるように、前記ガイド部材８の溶接部を間欠的に施してもよい。また、前記ガイド部材８を主鋼材２に溶接する方法に代えて、クランプ（シャコ万等）で堅固に固定することにより、簡単に取り外しできるようにしてもよい。

前記埋設型枠３は、プレキャストコンクリートからなる上下面が開放した中空の枠体であり、図２に示されるように、必要に応じて内部に帯鉄筋９が配筋されている。前記埋設型枠３は、複数の前記主鋼材２、２…の外側を一体的に囲うように配置され、中空断面の柱構造の場合には、図示しない内型枠が別途設けられる。前記埋設型枠３に代えて、コンクリート４の硬化後に脱型する通常の型枠を用いてもよい。

以上の構成からなるコンクリート構造１の施工方法は次の通りである。前記主鋼材２をフーチング内に建て込み、フーチング用の鉄筋及び型枠を組み立てた後、コンクリートを打設してフーチングを施工する。フーチングから立設された主鋼材２…の上端から前記埋設型枠３を吊り下ろして設置する。その後、前記埋設型枠３の内部に中詰めコンクリート４を現場打ちにて打設する。必要に応じて、主鋼材２を継手部にて接合しながら埋設型枠３の設置及び中詰めコンクリート４の打設を繰り返し、コンクリート構造を完成させる。

前記埋設型枠３に代えて、コンクリート４の硬化後に脱型する通常の型枠を用いる場合、主鋼材２の外側に型枠を組立てた後、型枠内にコンクリート４を打設し、養生後、脱型する。

１…コンクリート構造、２…主鋼材、３…埋設型枠、４…コンクリート、５…突起、６Ａ…一方側添接板、６Ｂ…他方側添接板、７…ボルト、８…ガイド部材、９…帯鉄筋、Ｆ…フランジ部、Ｗ…ウェブ部

Claims (6)

1. 鉛直方向に立設した主鋼材と、前記主鋼材を囲むコンクリートとからなるコンクリート構造であって、
   前記主鋼材がＴ形鋼からなることを特徴とするコンクリート構造。
2. 前記主鋼材は、Ｔ形鋼のフランジ部を構造物の外側に向けて配置している請求項１記載のコンクリート構造。
3. 前記主鋼材は、Ｔ形鋼のフランジ部の外面に多数の突起を備えている請求項１、２いずれかに記載のコンクリート構造。
4. 前記主鋼材の継手部は、一方の主鋼材に、フランジ部の一方側半内面及びウェブ部の一方側外面に連続して積層される断面Ｌ形の一方側添接板が、一方の主鋼材の端縁から突出した状態で溶接されるとともに、他方の主鋼材に、フランジ部の他方側半内面及びウェブ部の他方側外面に連続して積層される断面Ｌ形の他方側添接板が、他方の主鋼材の端縁から突出した状態で溶接されており、
   前記一方側添接板及び他方側添接板の各主鋼材の端縁から突出した部分が、対向する主鋼材に積層され、ウェブ部を貫通するボルトで連結された構造を成している請求項１〜３いずれかに記載のコンクリート構造。
5. 前記主鋼材の継手部には、Ｔ形鋼のフランジ部の外面に、前記主鋼材の端縁から突出した状態で、前記主鋼材同士の接合をガイドするガイド部材が設けられている請求項１〜４いずれかに記載のコンクリート構造。
6. 前記ガイド部材が取り外し可能に設けられている請求項５記載のコンクリート構造。

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