JP3527718B2 - プレストレストコンクリート構造物 - Google Patents

プレストレストコンクリート構造物

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプレストレストコン
クリート構造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在の耐震構造物の設計基準は、水平方
向の海洋型地震に対応したものであるため、建物が再利
用不能となるまでの損傷限界を許容している。この設計
基準で構築される耐震構造物の一つとして、プレストレ
スが付与されたプレキャストコンクリート柱と、プレス
トレスが付与されたプレキャストコンクリート梁とをＰ
Ｃ鋼材で接合するプレストレストコンクリート構造物が
ある。このプレストレストコンクリート構造物における
各部材の接合、すなわちプレキャストコンクリート柱と
基礎との接合、およびプレキャストコンクリート柱とプ
レキャストコンクリート梁との接合は、ＰＣ鋼材をＰＣ
鋼材降伏強度の８０％の有効緊張力で緊張した剛接合が
標準になっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
プレストレストコンクリート構造物はレベル１（２０〜
２５ｃｍ／ｓｅｃ）の中地震には剛接合の構造物として
対応するが、レベル２（４０〜５０ｃｍ／ｓｅｃ）の大
地震や、レベル３（６０〜７５ｃｍ／ｓｅｃ）の巨大地
震には剛接合の構造物として対応することができずに、
ＰＣ鋼材が降伏して、プレキャストコンクリート柱やプ
レキャストコンクリート梁が損傷してしまう恐れがあっ
た。このような構造物は、人命の安全性という観点から
は問題ないが、建物の健全性や資産価値を低下させてし
まうという恐れがあった。
【０００４】本発明は上記のような問題に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、中地震を越える大地震にも
対応することができ、人命の安全性はもとより、健全性
と資産価値とを失うことのないプレストレストコンクリ
ート構造物を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めの手段であるプレストレストコンクリート構造物は、
球体と、該球体が嵌合される受け座とからなる曲面構造
をもってプレキャストコンクリート柱が基礎に立設さ
れ、この基礎に立設されたプレキャストコンクリート柱
間にプレキャストコンクリート梁が架設され、該プレキ
ャストコンクリート梁の接合端部がプレキャストコンク
リート柱の梁受け用顎に設置され、前記基礎とプレキャ
ストコンクリート柱とにかけて配線したＰＣ鋼材と、プ
レキャストコンクリート梁とプレキャストコンクリート
柱とにかけて配線したＰＣ鋼材とが、ＰＣ鋼材降伏強度
の３０〜６０％の有効緊張力で緊張され、中地震程度の
荷重を受けた場合は剛接合のラーメン構造物とし、中地
震を越える大地震の荷重を受けた場合は各接合部が回転
する柔接合の構造物になる構成である。またプレキャス
トコンクリート柱とプレキャストコンクリート梁との接
合部、および曲面構造の周囲には目地材が充填されたこ
とを含む。また目地材は、プレキャストコンクリート
柱、プレキャストコンクリート梁、台座ブロックおよび
基礎と同じ強度、またはこれらよりも弱い強度であるこ
とを含む。またプレキャストコンクリート梁とプレキャ
ストコンクリート柱とにかけて配線したＰＣ鋼材の有効
緊張力を階高に応じて変えたことを含む。またプレキャ
ストコンクリート柱は台座ブロックを介して立設され、
該台座ブロックの下面に曲面構造が形成されたことを含
む。またプレキャストコンクリート柱とプレキャストコ
ンクリート梁との接合部におけるＰＣ鋼材を弾性シース
で被覆したことを含む。また弾性シースは合成樹脂また
は硬質ゴムであることを含む。またＰＣ鋼材は、ＰＣ鋼
撚線、ＰＣ鋼棒、ＰＣ鋼線のいずれかであることを含む
ものである。
【０００６】プレキャストコンクリート梁とプレキャス
トコンクリート柱とにかけて配線したＰＣ鋼材をＰＣ鋼
材降伏強度の３０〜６０％の有効緊張力で緊張したこと
により、中地震には剛接合のプレストレストコンクリー
ト構造物として対応し、中地震を越える大地震に対して
は、プレキャストコンクリート柱とプレキャストコンク
リート梁とが接合部を中心に回転する、柔接合の弾性構
造物として対応する。プレストレストコンクリート構造
物の健全性と資産価値とを失うことがない。曲面構造に
よりプレキャストコンクリート柱、または台座ブロック
を備えたプレキャストコンクリート柱が接合部を中心に
回転する。接合部における弾性シースが変形して地震荷
重を吸収することにより、プレキャストコンクリート柱
とプレキャストコンクリート梁との回転による接合部の
損傷を防ぐことができる。弾性シースとコンクリートと
がアンボンドの状態になる。プレキャストコンクリート
柱とプレキャストコンクリート梁との回転による目地材
の離間または一部損傷により、プレキャストコンクリー
ト柱、プレキャストコンクリート梁、台座ブロックおよ
び基礎を弾性体にすることにより、その損傷を防ぐこと
ができる。目地材の軽微な損傷を補修することで、プレ
ストレストコンクリート構造物が簡単に修理できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明のプレストレストコ
ンクリート構造物（以下ＰＳ構造物という）の実施の形
態について説明する。
【０００８】図１は第１の実施の形態のＰＳ構造物１で
あり、これはプレストレスが付与されたプレストレスト
コンクリート柱（以下ＰＳ柱という）２に、プレストレ
スが付与されたプレキャストコンクリート梁（以下ＰＳ
梁という）３が架設されて構成されている。上記のプレ
ストレスはＰＳ柱２およびＰＳ梁３に配設されたＰＣ鋼
材（一次ケーブル）４ａをＰＣ鋼材降伏強度の８０％の
有効緊張力で緊張して付与したものである。
【０００９】ＰＳ柱２は、図２および３に示すように、
台座ブロック５を介して基礎６上に立設され、ＰＣ鋼材
降伏強度の５０％の有効緊張力で緊張したＰＣ鋼材（一
次ケーブル）４で接合されている。上記の台座ブロック
５には、ＰＳ柱２を回転させる曲面構造７が設けられ、
この曲面構造７が鋳鉄製の球体８と鋳鉄製の受け座９と
から構成され、これらの周囲にモルタルなどの目地材１
０が充填されている。またＰＣ鋼材４は、ＰＣ鋼材降伏
強度の３０〜６０％の有効緊張力で緊張することもでき
る。よって、有効緊張力がＰＣ鋼材降伏強度の３０％未
満になると、基礎６との剛接合ができず、有効緊張力が
ＰＣ鋼材降伏強度の６０％を越えると、中地震を越える
大地震の荷重によりＰＣ鋼材４が降伏する恐れがある。
このようにＰＳ柱２は基礎６に、ＰＣ鋼材降伏強度の５
０％の有効緊張力で接合されたことにより、中地震程度
の荷重では剛接合として対応し、中地震を越える大地震
の荷重を受けると曲面構造７を中心に回転するようにな
っている。
【００１０】またＰＳ梁３は、図４に示すように、接合
端部１１がモルタルなどの目地材１０を介してＰＳ柱の
梁受け用顎１２に設置され、ＰＣ鋼材降伏強度の５０％
の有効緊張力で緊張したＰＣ鋼材（上下段の二次ケーブ
ル）４で接合されている。このＰＣ鋼材４の外周はメタ
ルシース１３で被覆され、接合部側のみがポリエチレン
樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの合成樹脂や硬
質ゴムなどの弾性シース１４で被覆されて、コンクリー
ト１５とアンボンドの関係になっている。またＰＣ鋼材
４は、ＰＣ鋼材降伏強度の３０〜６０％の有効緊張力で
緊張することもできる。よって、有効緊張力がＰＣ鋼材
降伏強度の３０％未満になるとＰＳ梁３との剛接合がで
きず、有効緊張力がＰＣ鋼材降伏強度の６０％を越える
と、中地震を越える大地震の荷重によって、ＰＣ鋼材４
が降伏する恐れがある。以上のように、ＰＣ鋼材降伏強
度の５０％の有効緊張力で接合されたＰＳ梁３は、中地
震程度の荷重ではＰＳ柱２に剛接合された状態である
が、中地震を越える大地震の荷重を受けると、図５に示
すように、ＰＳ柱２から離間して回転する。
【００１１】ＰＣ鋼材４は芯線１６と側線１７とからな
るＰＣ鋼撚線であり、図６に示すように、芯線１６の外
周と側線１７の外周とに、合成樹脂粉末塗料からなる被
覆層１８が密着され、該被覆層１８とシース１３、１４
との間に防錆材１９が充填されている。なお、ＰＣ鋼材
４はＰＣ鋼撚線の他に、ＰＣ鋼線またはＰＣ鋼棒で形成
することもできる。
【００１２】また、上記の曲面構造７における目地材１
０の強度や、ＰＳ柱２とＰＳ梁３との接合部における目
地材１０の強度を、ＰＳ柱２、ＰＳ梁３、台座ブロック
５、基礎６と同じか、あるいはそれらよりも弱くするこ
とにより、これらの目地材１０がＰＳ柱２やＰＳ梁３の
回転で損傷されるようになっている。
【００１３】以上のようなＰＳ構造物１は、中地震が発
生した場合、剛接合のラーメン構造物として対応する
が、中地震を越える大地震が発生した場合、各接合部が
回転する柔接合の構造物、すなわち弾性構造物として対
応する。このように大地震に対しては構造物全体が弾性
変形して、各接合部における目地材１０を損傷させるこ
とにより、ＰＳ構造物１全体としての損傷を抑制するこ
とができる。これは、予めＰＳ構造物１の損傷箇所を目
地材１０に設定することにより、損傷度のコントロール
と修復とを簡単にして、その健全性と資産価値とを維持
しようとするものである。
【００１４】また、このＰＳ構造物１は、免震ブレース
や免震ダンパーなどを新設すると、レベル３（６０〜７
５ｃｍ／ｓｅｃ）の巨大地震にも、柔接合の弾性構造物
として対応することができる（図示せず）。
【００１５】また図７は、上記のＰＳ構造物１における
ＰＳ柱２とＰＳ梁３との接合部における回転性能を表し
たものである。また図８および９は、ＰＳ柱２とＰＳ梁
３との接合部における復元力特性を表したものであり、
層間変形角が１／５０の大変形になっても残留変形の少
ない非線形弾性の性質を示し、弾性構造物としての下記
の効果を確認することができた。
【００１６】また図１０は、外周を全てメタルシース１
３で被覆したＰＣ鋼材４により、ＰＳ柱２とＰＳ梁３と
を接合した第２の実施の形態のＰＳ構造物２０を示した
ものであり、これ以外は第１の実施の形態のＰＳ構造物
１と同じ構成で、同じ効果を奏する。
【００１７】またＰＳ柱２とＰＳ梁３とにわたって配線
されたＰＣ鋼材４の有効緊張力は、ＰＳ構造物１の高さ
に応じてＰＣ鋼材降伏強度の３０〜６０％の範囲で変え
ることにより、制震効果を高める。これは、例えば、階
が高くなるにしたがって、ＰＣ鋼材４の有効緊張力を小
さくするようなことである。
【００１８】
【発明の効果】ＰＳ柱やＰＳ梁に配線したＰＣ鋼材を、
ＰＣ鋼材降伏強度の３０〜６０％の有効緊張力で緊張し
たことにより、中地震には剛接合のＰＳ構造物として対
応し、中地震を越える大地震には弾性構造物として対応
する。
【００１９】ＰＳ構造物の健全性と資産価値とを失うこ
とがない。
【００２０】曲面構造によりＰＳ柱が基礎との接合部を
中心に回転する。
【００２１】弾性シースが変形して地震荷重を吸収する
ことにより、回転によるＰＳ柱とＰＳ梁との接合部の損
傷を防ぐことができる。
【００２２】弾性シースとコンクリートとをアンボンド
の状態にすることができる。
【００２３】ＰＳ柱とＰＳ梁との回転による目地材の損
傷により、ＰＳ柱、ＰＳ梁、台座ブロックおよび基礎の
損傷を防ぐことができる。
【００２４】目地材の軽微な損傷を補修することで、Ｐ
Ｓ構造物が簡単に修理できる。
【００２５】大地震の際の損傷箇所を、予め目地材に設
定することができる。
【００２６】ＰＳ構造物は、免震ブレースや免震ダンパ
ーなどを新設すると、レベル３（６０〜７５ｃｍ／ｓｅ
ｃ）の巨大地震にも、柔接合の弾性構造物として対応す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態のＰＳ構造物の立面図であ
る。
【図２】ＰＳ柱と基礎との接合部の断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】ＰＳ柱とＰＳ梁との接合部の断面図である。
【図５】ＰＳ梁の回転状態を示す概念図である。
【図６】ＰＣ鋼材の断面図である。
【図７】ＰＳ梁の回転性能を示す図である。
【図８】ＰＳ梁の復元力特性を示す図である。
【図９】ＰＳ梁の復元力特性を示す図である。
【図１０】第２の実施の形態のＰＳ構造物におけるＰＳ
柱とＰＳ梁との接合部の断面図で
【符号の説明】
１、２０ ＰＳ構造物 ２ ＰＳ柱 ３ ＰＳ梁 ４ ＰＣ鋼材 ５ 台座ブロック ６ 基礎 ７ 曲面構造 ８ 球体 ９ 受け座 １０ 目地材 １１ 接合端部 １２ 梁受け用顎 １３ メタルシース １４ 弾性シース １５ コンクリート １６ 芯線 １７ 側線 １８ 被覆層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−172762（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−8012（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−113270（ＪＰ，Ａ) 特開2000−204791（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−53276（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−166650（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−330589（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E04B 1/00 - 1/36 E04C 5/10 E04B 1/58

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 球体と、該球体が嵌合される受け座とか
    らなる曲面構造をもってプレキャストコンクリート柱が
    基礎に立設され、この基礎に立設されたプレキャストコ
    ンクリート柱間にプレキャストコンクリート梁が架設さ
    れ、該プレキャストコンクリート梁の接合端部がプレキ
    ャストコンクリート柱の梁受け用顎に設置され、前記基
    礎とプレキャストコンクリート柱とにかけて配線したＰ
    Ｃ鋼材と、プレキャストコンクリート梁とプレキャスト
    コンクリート柱とにかけて配線したＰＣ鋼材とが、ＰＣ
    鋼材降伏強度の３０〜６０％の有効緊張力で緊張され、
    中地震程度の荷重を受けた場合は剛接合のラーメン構造
    物とし、中地震を越える大地震の荷重を受けた場合は各
    接合部が回転する柔接合の構造物になることを特徴とす
    るプレストレストコンクリート構造物。
  2. 【請求項２】 プレキャストコンクリート柱とプレキャ
    ストコンクリート梁との接合部、および曲面構造の周囲
    には目地材が充填された ことを特徴とする請求項１に記
    載のプレストレストコンクリート構造物。
  3. 【請求項３】 目地材は、プレキャストコンクリート
    柱、プレキャストコンクリート梁、台座ブロックおよび
    基礎と同じ強度、またはこれらよりも弱い強度であるこ
    とを特徴とする請求項２ に記載のプレストレストコンク
    リート構造物。
  4. 【請求項４】 プレキャストコンクリート梁とプレキャ
    ストコンクリート柱とにかけて配線したＰＣ鋼材の有効
    緊張力を階高に応じて変えた ことを特徴とする請求項１
    〜３のいずれかに記載のプレストレストコンクリート構
    造物。
  5. 【請求項５】 プレキャストコンクリート柱は台座ブロ
    ックを介して立設され、該台座ブロックの下面に曲面構
    造が形成された ことを特徴とする請求項１〜４のいずれ
    かに記載のプレストレストコンクリート構造物。
  6. 【請求項６】 プレキャストコンクリート柱とプレキャ
    ストコンクリート梁との接合部におけるＰＣ鋼材を弾性
    シースで被覆したことを特徴とする請求項１〜５のいず
    れかに 記載のプレストレストコンクリート構造物。
  7. 【請求項７】 弾性シースは合成樹脂または硬質ゴムで
    あることを特徴とする請求項６ に記載のプレストレスト
    コンクリート構造物。
  8. 【請求項８】 ＰＣ鋼材は、ＰＣ鋼撚線、ＰＣ鋼棒、Ｐ
    Ｃ鋼線のいずれかであ ることを特徴とする請求項１〜７
    のいずれかに 記載のプレストレストコンクリート構造
    物。
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