JP3659638B2 - 柱体へのプレストレス導入方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、柱体へのプレストレス導入方法に関する。柱体とはコンクリート製の橋脚、柱などを云う。
【０００２】
【従来の技術】
鉄筋コンクリート構造の耐震安全性を高めるためには変形性能を向上させること、つまり、高靱性化を図ることが重要である。橋梁又は建物等を支持する橋脚や柱等柱体の変形性能を向上させるには、柱体を構成するコンクリート中に帯鉄筋や中間帯鉄筋を必要量配置するのが従来の一般的な対処法である。このような対処法は配筋が過密となり、配筋作業が非常に煩雑となると同時に、コンクリート打設時におけるコンクリートの充填性も懸念されるという問題がある。
【０００３】
鉄筋コンクリートの橋脚や柱の外周にＰＣ鋼材を巻き付け、このＰＣ鋼材に緊張力を導入して横拘束する（コンファインドする）と、柱体の高い靱性改善効果が得られることが既存の研究で明らかとなっている。コンファインドすることによって、橋脚や柱の鉄筋量が過多になるのを緩和しながら、高靱性化を図ることができる。
【０００４】
橋脚や柱などの柱体をコンファインドする場合、ＰＣ鋼材を円周方向に巻き、ＰＣ鋼材を１段づつ緊張する手段が一般的にとられる。このようなコンファインド手段はすぐれているがＰＣ鋼材を緊張する回数が多くなるため手間がかかると云う問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実情に鑑み、橋脚や柱などの柱体の高靱性化を図るための、新規で簡易なプレストレス導入方法を開発した。本発明はこのような新規な技術を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、柱体の外周に柱体の周長が柱体長手方向に沿って漸増する部分を設け、弾性材から成り内周の形状が柱体の外周に密着する中空筒形状の筒状体を周長の短い側の外周に構築し、該筒状体を前記周長の長い側へ摺動移動させて柱体にフープ圧縮力を付与することを特徴とする柱体へのプレストレス導入方法である。
【０００７】
本発明において、柱体とは橋脚又は柱のような比較的細長なコンクリート製の支持構造物を云う。そして本発明の適用される柱体は、断面形状としてフープ応力を適切に加えることができる形状のもので、断面プロフィールが、なめらかな凸形状をなす柱体である。例えば、断面形状が円形、楕円形、卵形、長円形、おにぎり形、隅角部が丸く辺が弧状をなす四角形ないし多角形などのものであり、さらに、任意の凸形状がつながっている不定形などがある。また、柱体の長手方向に沿う断面形状が、相似形でないものであってもよい。
【０００８】
次に、柱体の周長が柱体の長手方向に沿って漸増する部分は、例えば円錐体のような長手方向に沿って一定量ずつ増加する一様テーパを有するものでもよいが、増加する比率が長手方向に沿って変化するもの、又は、断面が相似でなく変化するものであってもよい。
【０００９】
また、本発明の筒状体は、内周の形状が柱体の外周に密着する中空筒形状を有するもので、内周を拡大する作用を受けたときに、筒の殻が周方向にフープ引張力を生ずる弾性を有するものである。本発明の筒状体は材質を問わない。例えば、プレストレスコンクリート、鉄筋コンクリート、鋼、その他の材料でよい。中でもプレストレストコンクリートで構築するのが最適である。プレストレスコンクリート製の筒状体は緊張材としてＰＣストランド、炭素織維ロッドその他のＰＣ緊張材を内蔵し、例えば筒状体内にＰＣ緊張材を周方向に螺旋状に配置するとよい。
【００１０】
柱体のプレストレスを導入する部分は、周長が漸増する部分又は漸増後周長が一定値となった部分である。また、柱体の外周に筒状体を構築する部分は、周長が短い部分であって、周長が漸増する部分又は漸増する部分の最短周長に隣接する周長の短い一定周長の部分とする。周長が漸増する部分の寸法、漸増の程度及び漸増率、筒状体を構築する位置、筒状体の寸法、筒状体の材質、筒状体の摺動移動距離等の諸元は、設計に応じて定めることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
先ず、ＰＣ緊張材を柱体外周に巻いて締め、柱体を横拘束する従来の構造を図２に示す。図２は柱体１０を模式的に示したもので、柱体１０はフーチング１３上に立設された円柱１１から構成されている。円柱１１のフーチング１３との接合部近傍を高靱性化する場合に、柱体１０の横拘束すべき部分１４の外周にＰＣ緊張材３１を螺旋状に巻きつけ、その端部を定着し、次いで、半周毎又は１周毎にＰＣ緊張材３１を順次緊張定着し、これを繰返して横拘束すべき部分１４にプレストレス（フープ圧縮力）を付与する。この技術は、ＰＣ緊張材の締付力により柱体１０の基底部の強度向上、靱性の向上を図るすぐれたコンファインド技術であるが、手間がかかるという問題がある。
【００１２】
次に図１を参照して本発明の実施の形態を説明する。本発明の工程は次の通りである。
【００１３】
（１）橋脚又は柱など柱体１０の横拘束すべき部分１４の側面に、予めテーパ１２を形成しておく。
【００１４】
（２）テーパ１２面上で、柱体１０の周長の短い位置に、柱体１０と密着させて、柱体に外嵌する筒状体２１を構築する。筒状体２１としてはフープ緊張材を内蔵したプレストレストコンクリート筒体、鉄筋コンクリート筒体、又は鋼製筒体などを用いる。
【００１５】
（３）この筒状体２１を、柱体１０の外周に設けたテーパ１２に沿って、柱体１０の周長の短い位置から周長の長い位置まで、つまりテーパ１２の小径側から大径側へ、押下方向２２で示すように、摺動移動させる。筒状体２１の移動手段としては、柱体１０に治具を取り付け（図示省略）、この治具に反力をとって、ジャッキ（図示省略）で筒状体２１を移動させることとしてもよく、フーチング１３にアンカーをとったＰＣ鋼材（図示省略）を伸ばし、これに反力をとって、ジャッキ（図示省略）で筒状体２１を押し下げる手段でもよい。柱体１０と筒状体２１との接触面には摩擦効果を付与するために、例えば弗化樹脂シートなどを介在させるとよい。
【００１６】
（４）筒状体２１を柱体１０のテーパ１２の大径側に移動させると、筒状体２１は押し広げられて内周長が伸び、筒状体２１の内周切線方向には引張が生じる。従って、柱体は押し締められて、コンファインドされる。筒状体２１をＰＣ鋼材によるポストテンション方式のプレストレストコンクリートとしたときは筒状体２１を押し下げた後、防錆の為、ＰＣ鋼線をグラウチングするとよい。
【００１７】
完成後の筒状体２１の移動防止手段としては、筒状体２１の移動時に用いた治具を利用して、筒状体２１の移動を防止するか、又は筒状体２１の移動時に用いた、フーチングから伸ばしたＰＣ鋼材を利用して、筒状体２１の移動を防止することとすればよい。なお、筒状体２１と柱体１０外周との間に楔を打ち込んだり、鋲で縫うなどの手段を用いて移動を防止するようにしてもよい。
【００１８】
本発明の技術はテーパ１２を２つ割りテーパスリーブ等を外嵌することにより形成し、既設柱体の補修、補強技術に応用することができる。
【００１９】
次に実施例を掲げて、本発明をさらに詳しく説明する。
【００２０】
図１に示す横断面が円形の柱体１０の基底部の外壁に下拡がりの一様な円錐テーパ１２を設けた。このテーパ１２の大きさは、柱体１０の直径Ｄ₁＝２０００ｍｍの位置から長手方向長さが５０ｍｍ離れた位置で、Ｄ₂＝２０１１ｍｍに増加するような大きさの円錐テーパとした。このテーパを付したときの柱体の周長さは、
Ｄ₁＝２０００ｍｍのとき、周長Ｌ₁＝６２８３ｍｍ
Ｄ₂＝２０１１ｍｍのとき、周長Ｌ₂＝６３１８ｍｍ
である。図１（ａ）に示す筒状体２１を、１５．２ｍｍφのＰＣ鋼材（ＳＷＰＲ７ＢＬ、Ｔ１５．２）をフープ螺旋状に形成したプレストレストコンクリートで構築した。このＰＣ鋼材は、
弾性係数Ｅ＝２．０×１０⁵Ｎ／ｍｍ²
破断応力σ_pu＝１８６０Ｎ／ｍｍ²
破断荷重Ｔ_pu＝２６１ｋＮ
破断歪ε_pu＝０．９３×１０^-2
である。このＰＣ鋼材を破断荷重の６０％まで緊張したときの歪及び伸びは
６０％歪ε₆₀＝０．５５８×１０^-2
初期長さＬ＝６２８３ｍｍ
伸びΔＬ＝３５ｍｍ
柱体１０の上記テーパ１２に沿って筒状体２１を５０ｍｍ押下げたときの円周方向応力σ_tは
円周方向応力σ_t＝ｐ×Ｒ／ｔ
となる。ここで
ｐ：締め付け応力
Ｒ：柱体の曲率半径
ｔ：筒状体の厚さ
である。ＳＷＰＲ７ＢＬ、Ｔ１５．２の緊張力Ｐは
Ｐ＝２６１ｋＮ×０．６＝１５６．６ｋＮ
である。ＳＷＰＲ７ＢＬ、Ｔ１５．２をピッチ１００〜２００ｍｍで巻いて形成した筒状体２１を５０ｍｍ押し下げるとＳＷＰＲ７ＢＬは最終応力の６０％で緊張したのと同じ状態に緊張され、締付応力度ｐは
ピッチ１００ｍｍのとき：ｐ＝１．５６Ｎ／ｍｍ²
ピッチ１５０ｍｍのとき：ｐ＝１．０４Ｎ／ｍｍ²
ピッチ２００ｍｍのとき：ｐ＝０．７８Ｎ／ｍｍ²
となる。柱体１０に適切な高靱性を与えるための締め付け応力度として、１．０Ｎ／ｍｍ²程度を考慮すれば、ＰＣ鋼材をピッチ１５０ｍｍで螺旋状に巻回したプレストレストコンクリート筒状体２１を柱体に密着させえて形成し、これを上記テーパ１２の面上で５０ｍｍ押下げることによって、達成することができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、柱体に適切な高靱性の変形性能を付与するプレストレス導入に当り、柱体に周長が増加する部分を設け、柱体外周に筒状体を構築し、この筒状体を柱体の側面の周長が増加する部分に沿って、ジャッキで押し下げることにより、柱体を適切にコンファインドすることができる。本発明は、作業手間が少なく、工費が安価である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の説明図である。
【図２】従来例の説明図である。
【符号の説明】
１０ 柱体
１１ 柱
１２ テーパ
１３ フーチング
１４ 横拘束すべき部分
２１ 筒状体
２２ 押下方向
３１ ＰＣ鋼材

Claims (1)

1. 柱体の外周に柱体の周長が柱体長手方向に沿って漸増する部分を設け、弾性材から成り内周の形状が柱体の外周に密着する中空筒形状の筒状体を周長の短い側の外周に構築し、該筒状体を前記周長の長い側へ摺動移動させて柱体にフープ圧縮力を付与することを特徴とする柱体へのプレストレス導入方法。

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