JP2022549812A - 鉄筋コンクリート部材の補強方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、鉄筋コンクリート部材の補強体を個別に製造する方法に関する。【選択図】図１

Description

本発明は、プレハブ補強要素からなる鉄筋コンクリート部材の補強体を個別に製造する方法に関する。

通常、構造エンジニアは鉄筋コンクリート部材の配筋図を設計する。配筋図は、鋼材の量が最適化され、製品にも中立的であり、多くの場合、ＣＡＤプログラム内の丸鋼モジュールを用いて電子的に３Ｄ化されている。この配筋図を用いて、現場やプレキャスト工場で鉄筋コンクリート部材の補強を作製し、鉄筋コンクリート部材を製造する。このような配筋図には、上下平面の基礎配筋に敷設する鉄筋の位置と数量に加え、その間に配置するスペーサー、フック、曲げ棒、ケージなどの他の配筋要素が記載されている。このように既に電子的に３Ｄ化されている配筋図は、２Ｄ図面に変換し、紙に印刷して使用することが多い。

実際の現場では、この配筋図を基に、鉄筋を個々に切断したり曲げたりして手作業で敷設し、結束線を使って手作業で鉄筋同士をつなぐ作業が行われる。この作業は煩雑で、かなりの作業時間を必要とし、非経済的であり、特に人手不足が深刻化する中ではミスが発生しやすい。したがって、配筋図を実現するために、例えばコンクリート補強マット、溶接金網、メッシュケージなどの形態で、プレハブ化して保管でき、これにより建設現場で迅速に使用できる標準化された補強要素を使用することが一般に望ましい。

本出願人は、一軸性のロール式鉄筋メッシュ形態の個別の補強要素にも精通しており、これは、平行な複数の鉄筋を静的な非作動のストラップによって鉄筋の長さにわたる数ヵ所で連結し、結果としてロール状に巻かれた状態に製造し、輸送、移動して、移動先でただ展開すればよい。

この方法の欠点は、各建設現場の個別条件を十分に記録できないため、依然として手作業による鉄筋の結合が必要な場合が多いことである。

したがって、本発明の目的は、上記欠点を回避することである。

上記目的は、主にプレハブ補強要素からなる鉄筋コンクリート部材の補強体を個別に製造する方法によって達成され、当該方法は、平面の基礎配筋を有する鉄筋に基づく、鉄筋コンクリート部材の第１配筋図を読み込む工程と、当該平面の基礎配筋を、基礎配筋内で鉄筋が重ならないように、長さに制限のない鉄筋を有する修正基礎配筋に変換する工程と、鉄筋の数、形状、長さ、直径、位置、鋼種に関して鉄筋を個別に変更し、更に個別の配筋図を作成するための敷設順序を指定することで、修正基礎配筋及び第１配筋図から複数の個別の補強要素を計算する工程を少なくとも含む。

本発明による変換工程は、まず、部材の修正基礎配筋を計算上で決定する段階を経て行われる。この段階では設計者により提供された鉄筋を鉄筋コンクリート部材の一方側から反対側まで連続的に延びる鉄筋に変換する。これにより、鉄筋コンクリート部材の各補強層の修正基礎配筋は重複部のない任意の長さの平行な鉄筋を有する。したがって、鉄筋は、このような極端に長い鉄筋を得ることが実際に可能であるか否かにかかわらず、本発明に従って任意の長さに選択することも可能である。この場合、２つの基礎配筋間の第１配筋図の他の補強部分に関して最初は変更されない。次の工程では、この修正基礎配筋と第１配筋図の他の補強部分から、複数の個別の補強要素が計算される。本発明によれば、これらの個別の補強要素用の鉄筋は、数、形状、長さ、直径、位置、鋼質の点で、或いは、敷設順序が指定又は追加されたり、他の溶接点が設けられたりする点で、第１配筋図のものと異なっていてもよい。また、設置が簡便かつ迅速となる場合は、他の補強部品を含んでもよい。

本発明による方法では、より多くの材料が費やされるが、補強の設置に関して非常に有利に簡易性が向上する。これは具体的に、本方法が、補強の容易な構造的に妨害されていない領域を決定し、これらの領域に、容易に、迅速に、かつ可能な限り単純に設置できる補強要素を設け、必要に応じて、追加の補強要素を更に用いて妨害されている領域まで延長する方法であるため、材料の使用量が増加する。当該方法は、特に、いわゆるＢＩＭ（ビルディング・インフォメーション・モデリング）コンポーネント、すなわち、建物やその部品をデジタル形式で表すコンポーネントで使用できる点で非常に有利である。これは、とりわけＩＦＣ形式を使用する場合に当てはまる。すなわち、本発明によれば、数量に最適化した補強対策方法から、設計に最適化した補強対策方法が計算上で作成される。設計に最適化された補強対策方法は、特に、建設現場向けに個別に製造される補強体によって実現される。

本発明による方法は、個別の配筋図の補強要素の数を最小限にする工程、個別の配筋図の鉄筋の種類及び配置に関して個別の補強要素を確定する工程、少なくとも１つの計算された個別の補強要素を製造するための機械データセットを生成する工程、機械データセットを製造機械に転送し、少なくとも１つの個別の補強要素を製造する工程、建設現場で個別に補強体を製造する工程を更に含んでもよく、本方法の工程はすべて、合理的に可能であれば、コンピュータ支援により実施されることが好ましい。最後の３つの工程は、本方法の必須の工程ではない。非常に有利なことに、鉄筋を個々に手作業で敷設し、結束線で鉄筋同士を連結する必要性はなく、本発明によれば、元の複数の鉄筋に代わり、各建設現場用に個別に計算されるプレハブ補強要素を主に又は専ら使用することができる。これにより、現場での補強体の製造に必要な作業時間が大幅に短縮される。また、取付けや接続すべき部品の数が大幅に少なくなるため、設置ミスの確率も最小限に抑えられ、非常に有利である。本方法のこのようなプロセスにより、個別の補強要素のサイズと形状が最適化され、最小限の数量で済むようになる。これにより、個別の補強要素の接続に必要な作業時間が更に短縮される。

本方法は、好ましくは、数量、形状、長さ、位置、敷設順序に関する変更により問題が生じないように、鉄筋の接触チェックも行う。

本方法は、一軸補強メッシュ、特にロール式の一軸補強鉄筋メッシュ、二軸補強メッシュ、エッジケージ、コネクションケージ、溶接補強ケージ、及び個別の鉄筋から、製造又は使用する補強要素の種類を選択するものである。よって、パネル状の補強材を使用することもできる。これは、直径、長さ、間隔の異なる複数の鉄筋を板状のコンクリートケーシングに組み合わせた静的な補強対策方法である。さらに、２層の基礎配筋の間にスペーサーやその他の追加補強材を組み込むこともできるが、これは必須ではない。一軸補強メッシュの場合、上部と下部の基礎配筋はそれぞれ、互いに直交に配向された２層のメッシュを有する。二軸又はドローイングマットは、各建設現場で有利に使用できる場合に使用される。エッジケージとコネクションケージは、個々の補強材の連結や、パネル補強材と壁補強材との連結に使用され、連結用の鉄筋を個々に敷設したり曲げ加工したりすることに比べて、かなりの時間を節約することができる。しかし、これらのケージは、本発明に基づいて標準化されたものではなく、各建設現場に合わせて個別に計算、製造され、現地の接続条件及び周辺条件に最適に対応したケージである。追加の補強材は、本発明によれば、特にスペーサーであるが、元の計算の中で変更不可能な、鋼に最適化された鉄筋も含まれる。

本発明による方法は、特に修正することによって、以下に述べるような重複部や衝突の問題を解決する。

この修正には、少なくとも１本の鉄筋の有無、配置、長さ、直径に関し、特に犠牲材料又は補助材料を追加することが含まれる。個別の補強要素を製造するための修正基礎配筋は、本発明によれば、特に、犠牲的又は純粋に構造的な補助材料を追加することで、元の配筋図と比較して少なくとも１本の鉄筋を延長することによって修正される。ここで言う犠牲材料とは、元の配筋図の計算では設けられていない追加材料のことである。しかし、このような犠牲材料の追加は、原則的にコストを増加させるので避けるべきであるが、荷重が主に静的でない領域で、溶接が許可されず、ゆえに鉄筋の端部をストラップで接続できない場合に特に有利である。また、本発明によれば、個別の接続用鉄筋を追加することなく少なくとも２つの組立要素への取付けを可能にするために、補強メッシュをエッジケージ又はコネクションケージと結合できるように、或いは次の組立ベルト又は次の組立棒まで鉄筋をつなげることができるように、鉄筋の延長部分が設けられる。また、このような補強要素は、克服すべき障害物の後方の補強接合部に十分な重複部を確保しなければならない延長部分を有する。代替的に、このような延長補強要素は、延長部分そのものである、即ち、障害物によって分離されているために一緒に展開することができない一軸ロールマットのような２つの個別の補強要素が、重なり合うことによって連結されるものである。本発明によるこの鉄筋の延長部分は、構造物に対して当初計算された必要量を超えて高価になるが、結果として設置が単純かつ迅速になるため、補強施工時に大幅な時間短縮を図ることができる。補強工事の総費用のうち、人件費が大きな割合を占めるので、この点は特に有利である。

本発明によれば、補強要素の延長された鉄筋を用いて、補強要素の隣接する接合部に重複部を設けることが想定される。したがって、本発明によれば、２つの隣接する補強要素の鉄筋に対して補強要素の鉄筋をオフセットし、これにより、オフセットされた補強要素の位置を、計算された修正基礎配筋から逸脱させることが可能である。特にここでは、鉄筋の直径分だけオフセットされており、これにより、隣接する２つのメッシュ（補強要素）を、鉄筋同士が接触することなく重なり合うように敷設することができる。これに関連して、一軸ロール式補強メッシュの形態で補強要素を製造する場合に、高さ方向の衝突を回避して補強層の平面が維持されるように、メッシュの鉄筋の取付要素として後続の重複領域に横たわる１又は複数のストリップを鉄筋の長手方向軸に沿って移動させることも、本発明によるものである。また、生産工程における機械の仕様、例えば生産工場により鉄筋の間隔が最小になることによる鉄筋の自動変位も修正に含まれる。

上記修正に加え、重複する補強要素を、特に平行な鉄筋から相応に軸方向に短く重なるメッシュの形で、追加計算して作成することもあり、これらは取付要素に連結されるように設計され、それぞれ隣接する補強メッシュ間で重なるように配置される。取付要素は、一軸補強メッシュの場合には静的に非作用のストラップであり、一軸又は二軸メッシュの場合には静的に作用又は非作用の取付棒である。

本発明によれば、２つ以上の補強要素を製造し、連続した取付要素で連結して輸送することもでき、連結された補強要素は、現場での設置時に、特に印付けされた対応領域において取付要素を切断されない限り分離されない。

本発明による方法は、特に基礎配筋の上層を形成する補強要素の場合、例えば鉄筋コンクリート部材をコンクリートで固める際に、作業員が安全に歩くには離れすぎている場合、場合によっては問題の鉄筋の直径を小さくすることによって、鉄筋を移動する、及び／又は鉄筋を追加することを想定する。この実施形態においても、本発明の基本原理が適用され、数量最適化設計から設置最適化設計を作成することにより、追加材料を用いて補強要素の設置を簡略化し、加速させる。これは、電子的に行われることが好ましい。

本発明による方法の一実施形態では、犠牲材料の領域で延長された鉄筋が、ストラップ又はバーなど、場合により同じく延長された取付要素に連結されることが想定される。延長された鉄筋の元の端部が溶接禁止領域にある場合、当該領域において、連結する取付ストラップに溶接することはできない。そのため、鉄筋の端部が連結されず、緩んでしまうという不都合が生じる。鉄筋を純粋に構造的かつ静的に重要でない長さだけ延長することで、この領域での溶接が可能になり、これにより鉄筋同士を連結する取付要素を取付けることができ、結果、鉄筋の位置を安定させることができる。

上記方法を更に発展させると、補強の鉄筋メッシュにおける鉄筋の短い端部領域に対して、追加の鉄筋を作製することが想定される。すなわち、補強メッシュの端部領域に凹部がある場合、凹部によって切断された鉄筋は、凹部に隣接する端部が追加計算された鉄筋によって補強される。これにより、凹部を超えて鉄筋メッシュを単純に展開したり敷設したりすることが妨げられることなく、長さの短い鉄筋と凹部領域の鉄筋との間で圧縮力及び引張力が確実に伝達される。これもまた、施工時間の大幅な短縮を意味し、プロセスの最適化という点では、使用する材料が増えるという事実よりも重要である。

また、本発明によれば、個々の補強要素は凹部も計算され、凹部領域内の省かれた鉄筋に対して、追加の鉄筋が個別にコンピュータによって挿入される。追加された鉄筋は、２つの取付要素に取付けられるように、必要に応じて延長される。補強層に対して垂直に突出する穴やくぼみ、又は壁の接続部などがあるため、凹部は必要となる場合がある。このような箇所では、取付ストラップのみが展開され、本発明に基づいて追加された鉄筋により、上記の障害物を回避して確実に力が伝達されるようになる。追加の材料は必要となるが、その分、施工に要する時間は大幅に短縮することができる。

また、本発明による方法では、補強メッシュの鉄筋をエッジケージに重ねることによって、補強メッシュとエッジケージを連結できるように、鉄筋の長さを計算することも想定する。このようにして、鉄筋を追加することなく、補強メッシュとエッジケージを連結することができる。

本発明によれば、基礎配筋から補強要素を計算上で作成する際に、補強要素に組み込まれない又は組み込むことができない補強要素に対し、個別の追加バーを使用することも可能である。このようにして、補強に関する生産上又は技術上の理由から、プレハブ補強要素に鉄筋を組み込むことができない場合にも、補強要素のプレハブ化が可能である。対応する鉄筋を手作業で追加することで、構造上の観点から必要な補強を確保することができる。

また、本発明による方法は、修正基礎配筋から製造する際に、個々の補強要素の種類、形状、位置又は設計を固定することを想定する。建設現場における実際の状況は、事前に計算されたものとは異なることがある。その結果、補強の一部を修正する必要性が生じ、修正基礎配筋及び第１配筋図の更なる補強から補強要素を新たに製造することになるが、固定された補強要素は変更することができない。よって、局所的な修正のみで済むため、多くの補強要素の修正を防ぐことができ、非常に有利である。

本発明の一実施形態を、以下にいくつかの図を用いて説明する。

本発明による方法の適用前及び適用後の概略的な配筋図を３つの部分図ａ）、ｂ）、ｃ）に詳細に示した図である。 再設計された個別の補強要素の詳細図である。 再設計された個別の補強要素の詳細図である。 再設計された個別の補強要素の詳細図である。 再設計された個別の補強要素の詳細図である。

図１は、３つの部分図において、本発明による方法の適用前及び適用後の部材の配筋図を概略的に示した図である。

部分図ａ）は、構造エンジニアによる外形的な鉄筋コンクリート構造体１の原図、好ましくは数量に最適化した、製品に中立な配筋図を示し、この鉄筋コンクリート構造体１は、鉄筋３に基づき、全列において重複部６を有している。これらは、基礎となる鉄筋２の使用長さに応じて任意に配置される。スペーサーや、図面より下又は上にある他の補強部は図示されていない。１層の平面状の基礎配筋のみが示されており、これは、上記図示されていない補強部よりも、本発明による方法によって大きく修正されることが多い。

部分図ｂ）は、本発明による方法の第１の工程において元の第１配筋図から計算上作成される修正基礎配筋を表し、完全に重複部のない修正基礎配筋が計算されるように、長さが無限の鉄筋３が計算上使用される。

部分図ｃ）は、各建設現場用に個別に計算され、本発明による方法を介して修正基礎配筋から作製される複数の補強要素、この場合は２つの補強要素４、４’を概略的に示している。本発明によれば、これにより、より多くの材料量は費やされるが、設置はより簡単になる。当然のことながら、実際には、図示された２つの補強要素４、４’よりもかなり多くの補強要素が計算される。

このようにして計算された補強要素４、４’はそれぞれ、鉄筋３が一定の間隔をおいて配置され、取付要素５によって連結される。分離しても十分な静的効果を得るために、補強要素４に隣接する別の補強要素４’の端部領域に、鉄筋３を延長した形で補助材料７を挿入し、それにより、２つの補強要素４と４’の鉄筋の重複部６が形成される。取付ストラップ５により、補強要素４、４’の鉄筋３の安定した間隔が確保されるのと同時に、鉄筋３の端部が広がり、望ましくない横方向又は垂直方向の力が生じるのを防ぐことができる。また、第１の補強要素４のストラップ５’は、２つの補強要素４、４’が垂直方向に積み重ならないように、鉄筋３の長手方向軸に沿って端部領域から離れた位置に配置されていることが分かる。よって、図示された例では、敷設順序も、最初に補強要素４’を展開し、次いで補強要素４を重ね合わせて展開されるように設定されている。また、補強要素４の鉄筋３は、補強要素４’の鉄筋３から鉄筋の直径分だけずれているので、ぶつかり合う状況にはならないないことが分かる。このような手順が、本発明の方法により自動的に行われる。更に、補強要素４の鉄筋３が延長されて、重複部６が形成されていることが分かる。この重複部は部分図ａ）が示す元の配筋図にはなく、元の配筋図には、連続した秩序ある接合部ではなく、「乱雑に」分散した接合部が多数存在していた。

図２は、再設計された個別の補強要素の詳細を示す詳細図２ａ）～２ｄ）で示している。この再設計により、具体的には、妨害されない空間領域が修正基礎配筋２から特定され、特定された領域に対して適切な補強要素が製造され、製造された補強要素は妨害されずに展開又は敷設される。一方、構造的に妨害される領域には、補強材が追加的に製造され、特別に敷設することで補完されるように行われる。

図２ａは、鉄筋コンクリート部材１に関し、本発明による方法で製造された例示的な配筋図を概略的に示している。この配筋は、一軸補強メッシュ形態の補強要素４に基づいて実現されたものであり、この補強要素では、鉄筋３が間隔を空けて配置され、取付ストラップ５によって連結されている。妨害領域９を考慮して、鉄筋３の自由端３’を短くするために、ストラップ５’を破線で示した元の相対位置から実線で示した位置に移動させることで、鉄筋３を確実に敷設できる。上部２本の鉄筋３を短くすることで、領域９によって妨害される領域が残され、展開性も維持される。

図２ｂは、取付棒５と鉄筋３とを有する別の補強要素４を概略的に示している。短い鉄筋３の自由端１０は、隣接する取付棒５に、したがって少なくとも２つの取付要素５に取り付けられるように、補助材料７によって延長される。

図２ｃは、ロール式のプレハブ補強要素４の一部を示している。この補強要素４は、静荷重のみでないために溶接が許容されない場所や、溶接された鉄筋３が溶接個所から構造解析上有効であると評価できなくなる可能性がある場所に設置するために提供されるものである。溶接線１１は、鉄筋３と交差しており、よって修正基礎配筋に従いそこで終了する。自由端１０を敷設可能な状態に保つために、破線で示した補助材料７を追加して、最も近い取付ストラップ５に溶接できるようにする。しかし、この溶接は、鉄筋３の実線で示した静的に作用する領域に影響を与えないので、静的には関係ない。したがって、取付要素５も同様にこの領域まで延長される。

図２ｄは、プレハブ補強要素４の断面を概略的に示しており、この補強要素は、広げたときの表面内に、例えば天井穴のような凹部１２を有している。この妨害領域の上に補強要素４を敷設することができるように、鉄筋３はその領域では短くされている。本発明によれば、凹部１２の領域で力を伝達するために、追加の鉄筋３’の形態で補助材料７が追加され、更に取付ストラップ５に固定するために延長されている。したがって、本発明によれば、補助材料７を加えることにより、プレハブ補強要素４を基礎として、再び補強が可能となる。

鉄筋の直径を小さくし、その間隔を小さくしたもの、また、鉄筋の直径を大きくし、その間隔を大きくしたものは図示されていない。このような調整も、鋼材の品質の調整と同様に、本発明によるものである。

１ 鉄筋コンクリート部材／構造体
２ 修正基礎配筋
３ 鉄筋
３’ 追加の鉄筋
４ 補強要素
４’ 補強要素
５ 取付要素／取付ストラップ／取付棒
６ 重複部
７ 補助材料
８ 周縁
９ 妨害領域
１０ 自由端
１１ 溶接線
１２ 凹部

Claims (10)

1. 主にプレハブ補強要素（４）からなる鉄筋コンクリート部材（１）の補強体を個別に製造する方法であって、前記方法は、
   平面の基礎配筋を有する鉄筋（３）に基づく、鉄筋コンクリート部材（１）の第１配筋図を読み込む工程と、
   前記平面の基礎配筋を、基礎配筋内で鉄筋が重ならないように、長さに制限のない鉄筋を有する修正基礎配筋（２）に変換する工程と、
   鉄筋の数、形状、長さ、直径、位置、鋼種に関して鉄筋（３）を個別に変更し、更に個別の配筋図を作成するための敷設順序を指定することで、前記修正基礎配筋（２）及び前記第１配筋図から複数の個別の補強要素（４）を計算する工程と
   を少なくとも有することを特徴とする方法。
2. 前記個別の配筋図の補強要素（４）の数を最小限にする工程、
   前記個別の配筋図の鉄筋（３）の種類及び配置に関して個別の補強要素（４）を確定する工程、
   少なくとも１つの計算された個別の補強要素（４）を製造するための機械データセットを生成する工程、
   前記機械データセットを製造機械に転送し、少なくとも１つの個別の補強要素（４）を製造する工程、
   建設現場で個別に補強体を製造する工程
   のうち１又は複数の工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記個別の補強要素（４）は、一軸補強メッシュ、特にロール式の一軸補強鉄筋メッシュ、二軸補強メッシュ、エッジケージ、コネクションケージ、溶接補強ケージ、及び個別の鉄筋から選択されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 少なくとも１つの補強要素（４）は、少なくとも１本の鉄筋（３）の有無、配置、長さ、直径に関し、特に犠牲材料又は補助材料（７）を追加することにより、前記修正基礎配筋と比較して修正されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記補強要素（４）の取付要素（５）の配置を前記補強要素（４）内で変更することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記第１配筋図の読み込みが電子的に行われ、これが特に数量に最適化され且つ製品に中立な第１配筋図であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. ロール式の補強要素内に凹部（１２）が設けられ、前記凹部（１２）に隣接する補強メッシュの端部領域にコンピュータによって追加の鉄筋（３’）が挿入されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 補強メッシュとエッジケージは、補強メッシュの鉄筋（３）がエッジケージに重なるように組立時に連結されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 補強メッシュの取付要素（５）は、印付けされた箇所で組立時に分離されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. プレハブ補強要素（４）に組み込むことができない前記修正基礎配筋（２）のバーに対し、追加のバーを加えることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。

Images