JP3914640B2 - 鋼製地中連続壁と鉄筋コンクリート床版との接続構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開削トンネル、下水処理場、建築物などの土木建築構造物において、鋼管矢板、鋼矢板等が用いられた鋼構造あるいは鋼・コンクリート合成構造の壁、あるいは、Ｈ形鋼、角鋼管等が用いられた鋼構造あるいは鋼・コンクリート合成構造の柱と、鉄筋コンクリート床版あるいは鉄筋コンクリート梁との接合部などに施工される、鋼板とコンクリートとの合成構造体における両部材のずれ止め構造とその施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の鋼構造あるいは鋼・コンクリート合成構造の壁、あるいは鋼構造あるいは鋼・コンクリート合成構造の柱における鋼板と鉄筋コンクリート床版あるいは鉄筋コンクリート梁との接合構造としては、(a) 図９に示す鉄筋スタッド方式および、(b) 図１０に示す差し筋方式、(c)
図１１，１２，１３に示す鋼製地中連続壁の場合のねじ・スクイズ式継手を介しての差し筋方式等がある。
【０００３】
図９に示す(a)鉄筋スタッド方式は、鋼製壁等の構成する鋼板１の側面に異形鉄筋からなるせん断鉄筋２の根元３が当接され、この当接部がスタッド溶接４される。なお、これらの外側に地中連続壁や床版等となるコンクリート５が打設される。図１０に示す差し筋方式では、鋼板１に開設した孔部６を挿通してコンクリートが中詰めされた鋼製壁と床版を構築する側に異形鉄筋からなる差し込み鉄筋７が伸長している。なお、これらの周囲に壁や床版となるコンクリート５が打設されている。
【０００４】
前記(a) 鉄筋スタッド方式（図９）および、(b) 差し筋方式（図１０）では、異形鉄筋のコンクリート中への定着により、引き抜き抵抗力を有するので、鋼板１とコンクリート５との離間を抑制しずれが大きくなってもせん断強度を維持できる利点があるが、その反面次の欠点がある。
【０００５】
〔(a) 鉄筋スタッド方式の欠点〕
(1) スタッド溶接４を施す鋼板１が、床版に対するずれ止めとして機能するときに、この鋼板１の溶接部近傍に局所的に応力および変形が集中する傾向があり、鋼板が薄い場合、補強が必要となる。
(2) スタッド溶接４には、溶接アークの均一性および、溶着金属のたれ防止が要求されるため、その異形鉄筋のスタッド径に上限があり、現状では横向きでＤ２２までで、太い鉄筋は使用できない。このため、要求されるずれ止め耐力が大きいときは、異形鉄筋（スタッド鉄筋）の本数増大で対応するが、これでは材料費、溶接手間が増える。
(3) 異形鉄筋のスタッド溶接４には、スタッド溶接用機器が必要であり、特に横向きスタッド溶接の場合には、品質管理のための特別のシステムが必要であるため、現場でスタッド溶接する際には、作業スペース等の制約を受け、建設コストが上がる。
【０００６】
〔(b) 差し筋方式の欠点〕
(1) 差し込み鉄筋７を施す位置の鋼板１に孔部６をあけるため鋼板１の断面欠損に対する補強板８（図１０に示す）が必要となる。
(2) 鋼板１が断面Ｈ形の鋼製部材の前面のフランジの場合、この鋼板１の背面側への差し込み鉄筋７の定着具が、前記鋼製部材の桁高よりも長いときは、その背面側のフランジに前記差し込み鉄筋７の後端部をネジ継手あるいは溶接で接合定着する必要がある。
【０００７】
〔(a)鉄筋スタッド方式，(b)差し筋方式に共通の欠点〕
(1)異形鉄筋は曲げ剛性が小さいため、コンクリートからの支圧が鉄筋スタッドの根元に集中し、かつずれ止め剛性が小さい。
(2)ずれ直角方向の異形鉄筋の見付け幅が狭く、且つコンクリートからの支圧が根元に集中することから、コンクリートとの支圧面積が小さくなるため、コンクリートの支圧耐破壊力が低下する。
(3)予め、工場や現場作業ヤードでスタッド溶接４あるいは、差し込み鉄筋７をセットした部材は、現場での組立て等の作業性を低下あるいは不能にさせる。
(4)特に、鋼製地中連続壁の場合には、掘削溝壁面と断面Ｈ形その他の鋼製部材のフランジ面との離間距離が５０ｍｍ〜１００ｍｍ以下となる場合があり、の適用は不可である。
【０００８】
次に、図１１〜図１３に示す(c) 鋼製地中連続壁の場合のねじ・スクイズ式継手を介しての差し筋方式にあっては、泥水掘削した溝１０に鋼製地中連続壁用の断面Ｈ形の鋼製部材１１を建て込む際、掘削溝壁面１２と鋼製部材１１のフランジ１３側面との離間距離が５０ｍｍ〜１２０ｍｍ以下（設計離間距離：１００〜１５０ｍｍ、鋼製部材建て込み誤差３０〜５０ｍｍ）となる場合があるので、従来は、継手用鋼管（鋼製カプラー）１４を先端に圧着した連結用鉄筋１５を、予め鋼製部材１１のフランジ孔１６に通してセットした状態で建て込み、継手用鋼管１４を保護しながら掘削溝１０にコンクリート５を打設していた。
【０００９】
そして、鋼製地中連続壁１７が完成してから土砂掘削した後、鉄筋コンクリート躯体工事において、中間継手（鋼製カプラー）１８を先端に圧着した主鉄筋１９および、ずれ止め用のせん断鉄筋２０を、それぞれ中継雄ねじ２１を介して継手用鋼管１４に接合していた。また、作用するせん断力が小さい場合は、せん断鉄筋２０の代替として鋼製部材１１のフランジ１３に所要長さの頭付きスタッドを溶接することもあった。
【００１０】
〔(c)ねじ・スクイズ式継手を介しての差し筋方式の欠点〕
(1)鋼製部材１１フランジ１３に継手用鋼管１４を貫通するため図１０に示す(b)差し筋方式の場合以上に、鋼製部材１１のフランジ孔１６による断面欠損が大きく、補強板２３による断面補強が不可欠となる。
(2) (b) 差し筋方式の欠点における場合と同様に、鋼製部材１１の背面側への連結用鉄筋１５の定着長が鋼製部材１１の桁高より長い場合には、鋼製部材１１の背面側のフランジ１３ａにねじ継手２４あるいは溶接で接合定着する必要がある。
(3) せん断鉄筋２０の根元に雌ねじを有する中間継手１８を圧着する圧着カプラー利用ねじ継手は、コストが高い。
(4) 頭付きスタッド２２は、１本当りのずれ止め耐力が小さいので、設計せん断力に対し、必要本数が多くなり、床版接合部２５の範囲に収まらないことがある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
鋼板とコンクリートとの合成構造体、特に、鋼製地中連続壁と鉄筋コンクリート床版との接続構造において、両部材のずれ止めのための従来の接合構造である(a) 鉄筋スタッド方式、(b) 差し筋方式、(c) 鋼製地中連続壁の場合のねじ・スクイズ式継手を介しての差し筋方式のいずれも、その施工性、強度等の面で欠点を有していた。本発明は前記従来の欠点を改良した鋼製地中連続壁と鉄筋コンクリート床版との接続構造を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る鋼製地中連続壁と鉄筋コンクリート床版との接続構造は、継手付きフランジ２枚とウェブ１枚を有する断面Ｈ形状の鋼製部材を、複数個並べて隣り合う前記鋼製部材同士を前記フランジの継手により連結してなる鋼製地中連続壁と、鉄筋コンクリート床版との接続構造であって、前記それぞれの鋼製部材において、前記２枚のフランジ間には上下２段に連結用鉄筋を備え、前記コンクリート床版と連結する側の前記フランジには、第１の継手用鋼管が当該フランジを貫通して上下２段に配置されて、前記連結用鉄筋と前記床版の主鉄筋とを連結し、更に、当該フランジの前記床版と連結する側の表面には、第２の継手用鋼管が前記上下２段の第１の継手用鋼管の上下間に配置されて隅肉溶接により固着されており、当該第２の継手用鋼管により、前記床版のせん断鉄筋が前記フランジ表面に連結されている構成を特徴とする。
【００１３】
本発明において、前記第１の継手用鋼管と前記床版の主鉄筋との連結、及び、前記第２の継手用鋼管と前記せん断鉄筋との連結には、中間継手と中継ボルトを介して行われていることを特徴とする。
【００１４】
本発明において、前記第１の継手用鋼管と前記第２の継手用鋼管は、前記鋼製地中連続壁の掘削溝壁と前記フランジ表面との離間距離以下に、収められていることを特徴とする。
【００１５】
本発明によると、鋼材の断面欠損を生じさせないで、鋼材の側面に固着した継手用鋼管を介して鉄筋を当該鋼材に固着するので、少ない鋼材量で大きなずれ止め耐力を発現でき、かつ鋼材補強が不要となるうえ、早期のコンクリート圧壊を抑制し、高いずれ止め剛性により鋼材とコンクリートとの一体性を向上させる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図１は本発明の第１参考形態として、ねじ加工継手を用いた結合例を示し、鋼板１の側面に雌ねじ２６を有する継手用鋼管２７が、アーク溶接による隅肉溶接２８により固定されている。一方、異形鉄筋からなるせん断鉄筋２９の一端を膨径し、この膨径部３０に雄ねじ３１が刻設され、この雄ねじ３１を雌ねじ２６に螺合することで、継手用鋼管２７にせん断鉄筋２９が固着されている。なお、せん断鉄筋２９の端部には、膨径部３０を設けることなく雄ねじ３１を加工してもよく、その場合は、ねじ部の断面欠損を考慮して設計する。また、継手用鋼管２７の鋼板１への溶接は、アーク溶接による隅肉溶接２８が基本仕様であるが、所要のせん断強度を有するスタッド溶接等の熱間圧接でもよい。
【００１７】
図２，図３は、本発明の第２参考形態として、ねじ・スクイズ式継手の例を示し、この第２参考形態では、鋼板１の側面に、第１実施形態に示すものと同じ雌ねじ２６を内側に有する継手用鋼管２７が隅肉溶接２８で予め固着されており、この継手用鋼管２７と中間継手３２とが中継ボルト３３を介して接合され、中間継手３２には異形鉄筋からなるせん断鉄筋２９が圧着される。
【００１８】
中間継手３２はその一端側に中継ボルト３３が螺合する雌ねじ２６が刻設され、他端側に凹部３５が形成され、この凹部３５にせん断鉄筋２９の根元部が所定長挿入され、中間継手３２の外周を圧着することで、せん断鉄筋２９が中間継手３２に固着されている。前述のようにして、せん断鉄筋２９を圧着した中間継手３２の雌ねじ２６と継手用鋼管２７の雌ねじ２６間を雄ねじ加工した中継ボルト３３で接合することで、鋼板１とせん断鉄筋２９とが固着される。
【００１９】
図４は本発明の第３参考形態として、ねじ節鉄筋継手の例を示す。この参考形態では、ねじ節鉄筋からなるせん断鉄筋２９ａのねじ節ピッチに対応する雌ねじ２６ａが内周に刻設された継手用鋼管２７が、鋼板１の側面に隅肉溶接２８で固着されており、せん断鉄筋（ねじ節鉄筋）２９ａのねじ節３６が継手用鋼管２７の雌ねじ２６ａに螺合されている。さらに、せん断鉄筋２９ａのねじ節ピッチに対応する雌ねじ２６ａを有するナット４８がせん断鉄筋２９ａに螺合され、継手用鋼管２７の端部に締め付けることで、鋼板１にせん断鉄筋２９ａが締結されている。
【００２０】
図５は本発明の第４参考形態として、圧着継手を示し、鋼板１の側面に予め異形鉄筋からなるせん断鉄筋２９の外径より大径の継手用鋼管２７が、隅肉溶接２８により固着されており、この継手用鋼管２７にせん断鉄筋２９の根元部が差込まれ、継手用鋼管２７の圧着部３７を冷間で油圧により圧着することにより、せん断鉄筋２９が継手用鋼管２７を介して鋼板１に接合される。
【００２１】
図６〜図８は本発明の第１実施形態として、ずれ止め構造が鋼製地中連続壁３８と鉄筋コンクリート床版３９との接合部４０に実施された例を示す。この第１実施形態では、鋼製地中連続壁３８を構成する鋼製部材１１が、鋼板からなるウエブ４２と、前後両側のフランジ１３，１３ａと、フランジ１３，１３ａの両端の継手間隙４３を有する鋼管形状継手４４とから構成され、長手方向と直交する横断面が略Ｈ形に構成されている。
【００２２】
この鋼製部材１１は、工場で鉄骨加工して建設現場に納入され、泥水掘削溝１０に沿って建込み、隣合う鋼製部材１１の鋼管形状継手４４同士を継手間隙４３を介して接合することで掘削溝内に鋼製地中連続壁３８が構成される。
【００２３】
第１実施形態においては、鋼製部材１１における前面のフランジ１３が、第１〜第４参考形態における鋼板１に略対応し、前面フランジ１３の前面に横方向に並設して複数の雌ねじ付きの第１の継手用鋼管１４，第２の継手用鋼管２７が多段に設けられている。図示例では、横方向を基準に考えた場合、各継手用鋼管１４，２７は、横方向に４個設けられ、この４個の列が上下４段に設けられている。そして、上段と下段の第１の継手用鋼管１４にあっては、その一側に雌ねじ２６を有する構造であって、この継手用鋼管１４が、鋼製部材１１の前面フランジ１３に開設されたフランジ孔１６に挿入され、この前面フランジ１３の前面に溶接した補強プレート４５を介して両端がフランジの両面に突出した状態で、前記フランジ１３に固着されている。
【００２４】
前記第１の継手用鋼管１４の一側の凹部に連結用鉄筋１５の先端が挿入され、圧着される。連結用鉄筋１５の他端の雄ねじ４６は、鋼製部材１１の背面フランジ１３ａに開設されたボルト挿入孔４７に挿入され、雄ねじ４６にナット４８が締結され、連結用鉄筋１５を介して前面フランジ１３と背面フランジ１３ａとが結合されている。
【００２５】
次に、上段と下段の第１の継手用鋼管１４で挟まれる中２段の第２の継手用鋼管２７は雌ねじ２６を有する構造であって、この第２の継手用鋼管２７の基端部が鋼製部材１１の前面フランジ１３の前面に隅肉溶接２８で固着されている。前面フランジ１３に複数の第１及び第２の継手用鋼管１４，２７を具備した鋼製部材１１は、泥水掘削溝１０内に建込まれ、複数の鋼製部材１１が鋼管継手４４を介して接合されることで鋼製地中連続壁３８が構築される。鋼製部材１１を泥水掘削溝１０内に建込む際、前記フランジ１３から突出する第１及び第２の継手用鋼管１４，２７の突出量は５０ｍｍ〜１２０ｍｍ以下に納められているので、図７に示すように、泥水掘削面の掘削誤差や、建込み誤差を考慮しても干渉せずに建て込み可能である。
【００２６】
前記のようにして、鋼製部材１１を泥水掘削溝１０に建込んだ後、鉄筋コンクリート床版３９の主鉄筋１９が連結用鉄筋１５を圧着した第１の継手用鋼管１４に連結される。すなわち、主鉄筋１９の端部が、その両側に雌ねじ２６と凹部３５を有する中間継手３２の一方の凹部３５が圧着されている。そして、中継ボルト３３を２つの雌ねじ２６に螺合することで、この中継ボルト３３を介して２つ継手用鋼管１４と中間継手３２が締結され、コンクリート床版３９の主鉄筋１９と、連結用鉄筋１５とが同一軸線上で連結される。
【００２７】
また、上下の主鉄筋１９の間に位置する、ずれ止め用のせん断鉄筋２９の端部が、その両側に雌ねじ２６と凹部３５を有する中間継手３２の、一方の凹部３５に挿入され圧着されている。そして、中継ボルト３３を２つの雌ねじ２６に螺合することで、中継ボルト３３を介して、第２の継手用鋼管２７と中間継手３２が締結され、せん断鉄筋２９と鋼製部材１１の前面フランジ１３が結合される。
【００２８】
前記第１〜第４参考形態及び第１実施形態において、各せん断鉄筋２９，２９ａと主鉄筋１９がそれぞれ継手用鋼管１４，２７、中間継手３２を介して鋼板１や、鋼製部材１１の前面フランジ１３に接合された後、これらの各部材が埋設されるようにその外側にコンクリート５が打設される。
【００２９】
前記第１〜第４参考形態及び第１実施形態におけるずれ止め構造の作用を説明する。
(1) コンクリート５からの支圧が集中するせん断鉄筋２９，２９ａのスタッド根元が、径の大きい継手用鋼管（カプラー）２７になっている。したがって、せん断鉄筋２９，２９ａの根元（つまり鋼板１又は前面フランジ１３の側）の曲げ剛性が高いことから、コンクリートの支圧分布がせん断鉄筋２９，２９ａ（つまり、ずれ止め材）の長手方向に分散し、かつ、ずれ直角方向のせん断鉄筋２９，２９ａの根元の継手用鋼管２７の見付け幅が広いために、せん断鉄筋２９，２９ａのコンクリート５との支圧面積が拡大し、コンクリート５の支圧破壊耐力が増加するので、ずれ止め耐力が増加する。
(2) コンクリート５の局所的な支圧破壊の遅れ、および継手用鋼管（カプラー）２７の曲げ剛性が高いことから、ずれ止め剛性が高くなる。
(3) 継手用鋼管（カプラー）２７の鋼板１又は、前面フランジ１３への隅肉溶接２８はドーナツ状に分布しているので、当該隅肉溶接２８付近の応力集中が緩和される。さらに、継手用鋼管（カプラー）２７の溶接部付近の鋼板１や前面フランジ１３ａの曲げに対し、周囲の比較的広い範囲のコンクリート５が支圧により抵抗してくれるので、鋼板１や前面フランジ１３の継手用鋼管２７の溶接部裏側の補強は不要となる。
(4) 継手用鋼管（カプラー）２７の鋼板１への溶接は、隅肉溶接仕様で十分なので、継手用鋼管２７の径の大きさに拘わらず、建設現場でも適用容易である。
(5) 継手用鋼管（カプラー）２７にねじ接合したせん断鉄筋２９，２９ａには、ずれ止め力は殆ど作用せず、ずれ止め変形が大きくなった時の引張力が主たる作用力となり、従来の図９に示すスタッド鉄筋方式のせん断鉄筋２０または、図１０に示す差し筋方式の差込み鉄筋７に比べて、径を小さく、定着長を短くできる。
(6) 鋼板１および、前面フランジ１３表面からの継手鋼管２７の突出量は小さいので、予め工場等で継手用鋼管２７を鋼板１や鋼製部材１１に取付けておいても、建設現場での作業性を損わない。特に、第５実施形態の鋼製地中連続壁１７の場合には、鋼製部材１１の前面フランジ１３の前面からの継手用鋼管２７の突出量を５０ｍｍ〜１２０ｍｍ以下に押さえることで、泥水掘削溝１０への建込み施工を可能としている。
(7) 第５実施形態に係る鋼製地中連続壁１７の場合、一般に、壁１７と鉄筋コンクリート床版３９との接合部４０に作用するせん断力が大きいが、本実施形態のずれ止め構造では、前述のとおりせん断鉄筋２９，２９ａのずれ止め耐力が大きいので、せん断鉄筋２９，２９ａの本数が少なくてすみ、床版接合部４０の範囲に十分収まる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の効果を従来例と比較して説明すると次のとおりである。
(1) 従来のスタッド鉄筋方式および、差し筋方式のずれ止め構造に比較して、本発明では、早期のコンクリート圧壊を抑制し、高いずれ止め剛性により鋼材とコンクリートとの一体性を向上させる。
(2) 従来のスタッド鉄筋方式および、差し筋方式のずれ止め構造に比較して、本発明では、少ない鋼材量で大きなずれ止め耐力を発現でき、かつ鋼材補強が不要となることにより、経済性に優れる。
(3) 従来のずれ止め構造としてのスタッド鉄筋と異なり、本発明では、基本的にせん断鉄筋のずれ止め耐力の上限はない。
(4) 継手用鋼管を、予め工場や現場作業ヤードで鋼板や鋼製部材に溶接しておけば、建設現場では、他の作業に影響を与えずに、ずれ止め施工をせん断鉄筋のねじ込み式接合作業あるいは冷間での圧着作業でのみ済ませることになり、省力化施工および、急速施工を実現できる。特に鋼製地中連続壁の場合に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１参考形態の縦断面図である。
【図２】第２参考形態の縦断面図である。
【図３】図２の各部材の分離断面図である。
【図４】第３参考形態の断面図である。
【図５】第４参考形態の断面図である。
【図６】第１実施形態の斜視図である。
【図７】図６の一側部の縦断面図である。
【図８】図６の各継手用鋼管に主筋と、せん断鉄筋を結合した縦断面図である。
【図９】第１従来例の縦断面図である。
【図１０】第２従来例の縦断面図である。
【図１１】第３従来例の斜視図である。
【図１２】図１１の一側部の縦断面図である。
【図１３】図１２において、各継手用鋼管に主筋と、せん断鉄筋を結合した縦断面図である。
【符号の説明】
１ 鋼板
２ せん断鉄筋
３ 根元
４ スタッド溶接
５ コンクリート
６ 孔部
７ 差し込み鉄筋
８ 補強板
１０ 泥水掘削溝
１１ 鋼製部材
１２ 掘削壁面
１３ フランジ
１４ 継手用鋼管（第１継手用鋼管）
１５ 連結用鉄筋
１６ フランジ孔
１７ 鋼製地中連続壁
１８ 中間継手用鋼管
１９ 主鉄筋
２０ せん断鉄筋
２１ 中継雄ねじ
２３ 補強板
２４ ねじ継手
２５ 床版接合部
２６ 雌ねじ
２７ 継手用鋼管（第２継手用鋼管）
２８ 隅肉溶接
２９ せん断鉄筋
３０ 膨径部
３１ 雄ねじ
３２ 中間継手
３３ 中継ボルト
３５ 凹部
３６ ねじ節
３７ 圧着部
３８ 鋼製地中連続壁
３９ 鉄筋コンクリート床版
４０ 接合部
４１ 鋼製部材
４２ ウエブ
４３ 継手間隙
４４ 鋼管継手
４５ 補強プレート
４６ 雄ねじ
４７ ボルト挿入孔
４８ ナット
【発明の属する技術分野】
本発明は、開削トンネル、下水処理場、建築物などの土木建築構造物において、鋼管矢板、鋼矢板等が用いられた鋼構造あるいは鋼・コンクリート合成構造の壁、あるいは、Ｈ形鋼、角鋼管等が用いられた鋼構造あるいは鋼・コンクリート合成構造の柱と、鉄筋コンクリート床版あるいは鉄筋コンクリート梁との接合部などに施工される、鋼板とコンクリートとの合成構造体における両部材のずれ止め構造とその施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の鋼構造あるいは鋼・コンクリート合成構造の壁、あるいは鋼構造あるいは鋼・コンクリート合成構造の柱における鋼板と鉄筋コンクリート床版あるいは鉄筋コンクリート梁との接合構造としては、(a) 図９に示す鉄筋スタッド方式および、(b) 図１０に示す差し筋方式、(c)
図１１，１２，１３に示す鋼製地中連続壁の場合のねじ・スクイズ式継手を介しての差し筋方式等がある。
【０００３】
図９に示す(a)鉄筋スタッド方式は、鋼製壁等の構成する鋼板１の側面に異形鉄筋からなるせん断鉄筋２の根元３が当接され、この当接部がスタッド溶接４される。なお、これらの外側に地中連続壁や床版等となるコンクリート５が打設される。図１０に示す差し筋方式では、鋼板１に開設した孔部６を挿通してコンクリートが中詰めされた鋼製壁と床版を構築する側に異形鉄筋からなる差し込み鉄筋７が伸長している。なお、これらの周囲に壁や床版となるコンクリート５が打設されている。
【０００４】
前記(a) 鉄筋スタッド方式（図９）および、(b) 差し筋方式（図１０）では、異形鉄筋のコンクリート中への定着により、引き抜き抵抗力を有するので、鋼板１とコンクリート５との離間を抑制しずれが大きくなってもせん断強度を維持できる利点があるが、その反面次の欠点がある。
【０００５】
〔(a) 鉄筋スタッド方式の欠点〕
(1) スタッド溶接４を施す鋼板１が、床版に対するずれ止めとして機能するときに、この鋼板１の溶接部近傍に局所的に応力および変形が集中する傾向があり、鋼板が薄い場合、補強が必要となる。
(2) スタッド溶接４には、溶接アークの均一性および、溶着金属のたれ防止が要求されるため、その異形鉄筋のスタッド径に上限があり、現状では横向きでＤ２２までで、太い鉄筋は使用できない。このため、要求されるずれ止め耐力が大きいときは、異形鉄筋（スタッド鉄筋）の本数増大で対応するが、これでは材料費、溶接手間が増える。
(3) 異形鉄筋のスタッド溶接４には、スタッド溶接用機器が必要であり、特に横向きスタッド溶接の場合には、品質管理のための特別のシステムが必要であるため、現場でスタッド溶接する際には、作業スペース等の制約を受け、建設コストが上がる。
【０００６】
〔(b) 差し筋方式の欠点〕
(1) 差し込み鉄筋７を施す位置の鋼板１に孔部６をあけるため鋼板１の断面欠損に対する補強板８（図１０に示す）が必要となる。
(2) 鋼板１が断面Ｈ形の鋼製部材の前面のフランジの場合、この鋼板１の背面側への差し込み鉄筋７の定着具が、前記鋼製部材の桁高よりも長いときは、その背面側のフランジに前記差し込み鉄筋７の後端部をネジ継手あるいは溶接で接合定着する必要がある。
【０００７】
〔(a)鉄筋スタッド方式，(b)差し筋方式に共通の欠点〕
(1)異形鉄筋は曲げ剛性が小さいため、コンクリートからの支圧が鉄筋スタッドの根元に集中し、かつずれ止め剛性が小さい。
(2)ずれ直角方向の異形鉄筋の見付け幅が狭く、且つコンクリートからの支圧が根元に集中することから、コンクリートとの支圧面積が小さくなるため、コンクリートの支圧耐破壊力が低下する。
(3)予め、工場や現場作業ヤードでスタッド溶接４あるいは、差し込み鉄筋７をセットした部材は、現場での組立て等の作業性を低下あるいは不能にさせる。
(4)特に、鋼製地中連続壁の場合には、掘削溝壁面と断面Ｈ形その他の鋼製部材のフランジ面との離間距離が５０ｍｍ〜１００ｍｍ以下となる場合があり、の適用は不可である。
【０００８】
次に、図１１〜図１３に示す(c) 鋼製地中連続壁の場合のねじ・スクイズ式継手を介しての差し筋方式にあっては、泥水掘削した溝１０に鋼製地中連続壁用の断面Ｈ形の鋼製部材１１を建て込む際、掘削溝壁面１２と鋼製部材１１のフランジ１３側面との離間距離が５０ｍｍ〜１２０ｍｍ以下（設計離間距離：１００〜１５０ｍｍ、鋼製部材建て込み誤差３０〜５０ｍｍ）となる場合があるので、従来は、継手用鋼管（鋼製カプラー）１４を先端に圧着した連結用鉄筋１５を、予め鋼製部材１１のフランジ孔１６に通してセットした状態で建て込み、継手用鋼管１４を保護しながら掘削溝１０にコンクリート５を打設していた。
【０００９】
そして、鋼製地中連続壁１７が完成してから土砂掘削した後、鉄筋コンクリート躯体工事において、中間継手（鋼製カプラー）１８を先端に圧着した主鉄筋１９および、ずれ止め用のせん断鉄筋２０を、それぞれ中継雄ねじ２１を介して継手用鋼管１４に接合していた。また、作用するせん断力が小さい場合は、せん断鉄筋２０の代替として鋼製部材１１のフランジ１３に所要長さの頭付きスタッドを溶接することもあった。
【００１０】
〔(c)ねじ・スクイズ式継手を介しての差し筋方式の欠点〕
(1)鋼製部材１１フランジ１３に継手用鋼管１４を貫通するため図１０に示す(b)差し筋方式の場合以上に、鋼製部材１１のフランジ孔１６による断面欠損が大きく、補強板２３による断面補強が不可欠となる。
(2) (b) 差し筋方式の欠点における場合と同様に、鋼製部材１１の背面側への連結用鉄筋１５の定着長が鋼製部材１１の桁高より長い場合には、鋼製部材１１の背面側のフランジ１３ａにねじ継手２４あるいは溶接で接合定着する必要がある。
(3) せん断鉄筋２０の根元に雌ねじを有する中間継手１８を圧着する圧着カプラー利用ねじ継手は、コストが高い。
(4) 頭付きスタッド２２は、１本当りのずれ止め耐力が小さいので、設計せん断力に対し、必要本数が多くなり、床版接合部２５の範囲に収まらないことがある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
鋼板とコンクリートとの合成構造体、特に、鋼製地中連続壁と鉄筋コンクリート床版との接続構造において、両部材のずれ止めのための従来の接合構造である(a) 鉄筋スタッド方式、(b) 差し筋方式、(c) 鋼製地中連続壁の場合のねじ・スクイズ式継手を介しての差し筋方式のいずれも、その施工性、強度等の面で欠点を有していた。本発明は前記従来の欠点を改良した鋼製地中連続壁と鉄筋コンクリート床版との接続構造を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る鋼製地中連続壁と鉄筋コンクリート床版との接続構造は、継手付きフランジ２枚とウェブ１枚を有する断面Ｈ形状の鋼製部材を、複数個並べて隣り合う前記鋼製部材同士を前記フランジの継手により連結してなる鋼製地中連続壁と、鉄筋コンクリート床版との接続構造であって、前記それぞれの鋼製部材において、前記２枚のフランジ間には上下２段に連結用鉄筋を備え、前記コンクリート床版と連結する側の前記フランジには、第１の継手用鋼管が当該フランジを貫通して上下２段に配置されて、前記連結用鉄筋と前記床版の主鉄筋とを連結し、更に、当該フランジの前記床版と連結する側の表面には、第２の継手用鋼管が前記上下２段の第１の継手用鋼管の上下間に配置されて隅肉溶接により固着されており、当該第２の継手用鋼管により、前記床版のせん断鉄筋が前記フランジ表面に連結されている構成を特徴とする。
【００１３】
本発明において、前記第１の継手用鋼管と前記床版の主鉄筋との連結、及び、前記第２の継手用鋼管と前記せん断鉄筋との連結には、中間継手と中継ボルトを介して行われていることを特徴とする。
【００１４】
本発明において、前記第１の継手用鋼管と前記第２の継手用鋼管は、前記鋼製地中連続壁の掘削溝壁と前記フランジ表面との離間距離以下に、収められていることを特徴とする。
【００１５】
本発明によると、鋼材の断面欠損を生じさせないで、鋼材の側面に固着した継手用鋼管を介して鉄筋を当該鋼材に固着するので、少ない鋼材量で大きなずれ止め耐力を発現でき、かつ鋼材補強が不要となるうえ、早期のコンクリート圧壊を抑制し、高いずれ止め剛性により鋼材とコンクリートとの一体性を向上させる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図１は本発明の第１参考形態として、ねじ加工継手を用いた結合例を示し、鋼板１の側面に雌ねじ２６を有する継手用鋼管２７が、アーク溶接による隅肉溶接２８により固定されている。一方、異形鉄筋からなるせん断鉄筋２９の一端を膨径し、この膨径部３０に雄ねじ３１が刻設され、この雄ねじ３１を雌ねじ２６に螺合することで、継手用鋼管２７にせん断鉄筋２９が固着されている。なお、せん断鉄筋２９の端部には、膨径部３０を設けることなく雄ねじ３１を加工してもよく、その場合は、ねじ部の断面欠損を考慮して設計する。また、継手用鋼管２７の鋼板１への溶接は、アーク溶接による隅肉溶接２８が基本仕様であるが、所要のせん断強度を有するスタッド溶接等の熱間圧接でもよい。
【００１７】
図２，図３は、本発明の第２参考形態として、ねじ・スクイズ式継手の例を示し、この第２参考形態では、鋼板１の側面に、第１実施形態に示すものと同じ雌ねじ２６を内側に有する継手用鋼管２７が隅肉溶接２８で予め固着されており、この継手用鋼管２７と中間継手３２とが中継ボルト３３を介して接合され、中間継手３２には異形鉄筋からなるせん断鉄筋２９が圧着される。
【００１８】
中間継手３２はその一端側に中継ボルト３３が螺合する雌ねじ２６が刻設され、他端側に凹部３５が形成され、この凹部３５にせん断鉄筋２９の根元部が所定長挿入され、中間継手３２の外周を圧着することで、せん断鉄筋２９が中間継手３２に固着されている。前述のようにして、せん断鉄筋２９を圧着した中間継手３２の雌ねじ２６と継手用鋼管２７の雌ねじ２６間を雄ねじ加工した中継ボルト３３で接合することで、鋼板１とせん断鉄筋２９とが固着される。
【００１９】
図４は本発明の第３参考形態として、ねじ節鉄筋継手の例を示す。この参考形態では、ねじ節鉄筋からなるせん断鉄筋２９ａのねじ節ピッチに対応する雌ねじ２６ａが内周に刻設された継手用鋼管２７が、鋼板１の側面に隅肉溶接２８で固着されており、せん断鉄筋（ねじ節鉄筋）２９ａのねじ節３６が継手用鋼管２７の雌ねじ２６ａに螺合されている。さらに、せん断鉄筋２９ａのねじ節ピッチに対応する雌ねじ２６ａを有するナット４８がせん断鉄筋２９ａに螺合され、継手用鋼管２７の端部に締め付けることで、鋼板１にせん断鉄筋２９ａが締結されている。
【００２０】
図５は本発明の第４参考形態として、圧着継手を示し、鋼板１の側面に予め異形鉄筋からなるせん断鉄筋２９の外径より大径の継手用鋼管２７が、隅肉溶接２８により固着されており、この継手用鋼管２７にせん断鉄筋２９の根元部が差込まれ、継手用鋼管２７の圧着部３７を冷間で油圧により圧着することにより、せん断鉄筋２９が継手用鋼管２７を介して鋼板１に接合される。
【００２１】
図６〜図８は本発明の第１実施形態として、ずれ止め構造が鋼製地中連続壁３８と鉄筋コンクリート床版３９との接合部４０に実施された例を示す。この第１実施形態では、鋼製地中連続壁３８を構成する鋼製部材１１が、鋼板からなるウエブ４２と、前後両側のフランジ１３，１３ａと、フランジ１３，１３ａの両端の継手間隙４３を有する鋼管形状継手４４とから構成され、長手方向と直交する横断面が略Ｈ形に構成されている。
【００２２】
この鋼製部材１１は、工場で鉄骨加工して建設現場に納入され、泥水掘削溝１０に沿って建込み、隣合う鋼製部材１１の鋼管形状継手４４同士を継手間隙４３を介して接合することで掘削溝内に鋼製地中連続壁３８が構成される。
【００２３】
第１実施形態においては、鋼製部材１１における前面のフランジ１３が、第１〜第４参考形態における鋼板１に略対応し、前面フランジ１３の前面に横方向に並設して複数の雌ねじ付きの第１の継手用鋼管１４，第２の継手用鋼管２７が多段に設けられている。図示例では、横方向を基準に考えた場合、各継手用鋼管１４，２７は、横方向に４個設けられ、この４個の列が上下４段に設けられている。そして、上段と下段の第１の継手用鋼管１４にあっては、その一側に雌ねじ２６を有する構造であって、この継手用鋼管１４が、鋼製部材１１の前面フランジ１３に開設されたフランジ孔１６に挿入され、この前面フランジ１３の前面に溶接した補強プレート４５を介して両端がフランジの両面に突出した状態で、前記フランジ１３に固着されている。
【００２４】
前記第１の継手用鋼管１４の一側の凹部に連結用鉄筋１５の先端が挿入され、圧着される。連結用鉄筋１５の他端の雄ねじ４６は、鋼製部材１１の背面フランジ１３ａに開設されたボルト挿入孔４７に挿入され、雄ねじ４６にナット４８が締結され、連結用鉄筋１５を介して前面フランジ１３と背面フランジ１３ａとが結合されている。
【００２５】
次に、上段と下段の第１の継手用鋼管１４で挟まれる中２段の第２の継手用鋼管２７は雌ねじ２６を有する構造であって、この第２の継手用鋼管２７の基端部が鋼製部材１１の前面フランジ１３の前面に隅肉溶接２８で固着されている。前面フランジ１３に複数の第１及び第２の継手用鋼管１４，２７を具備した鋼製部材１１は、泥水掘削溝１０内に建込まれ、複数の鋼製部材１１が鋼管継手４４を介して接合されることで鋼製地中連続壁３８が構築される。鋼製部材１１を泥水掘削溝１０内に建込む際、前記フランジ１３から突出する第１及び第２の継手用鋼管１４，２７の突出量は５０ｍｍ〜１２０ｍｍ以下に納められているので、図７に示すように、泥水掘削面の掘削誤差や、建込み誤差を考慮しても干渉せずに建て込み可能である。
【００２６】
前記のようにして、鋼製部材１１を泥水掘削溝１０に建込んだ後、鉄筋コンクリート床版３９の主鉄筋１９が連結用鉄筋１５を圧着した第１の継手用鋼管１４に連結される。すなわち、主鉄筋１９の端部が、その両側に雌ねじ２６と凹部３５を有する中間継手３２の一方の凹部３５が圧着されている。そして、中継ボルト３３を２つの雌ねじ２６に螺合することで、この中継ボルト３３を介して２つ継手用鋼管１４と中間継手３２が締結され、コンクリート床版３９の主鉄筋１９と、連結用鉄筋１５とが同一軸線上で連結される。
【００２７】
また、上下の主鉄筋１９の間に位置する、ずれ止め用のせん断鉄筋２９の端部が、その両側に雌ねじ２６と凹部３５を有する中間継手３２の、一方の凹部３５に挿入され圧着されている。そして、中継ボルト３３を２つの雌ねじ２６に螺合することで、中継ボルト３３を介して、第２の継手用鋼管２７と中間継手３２が締結され、せん断鉄筋２９と鋼製部材１１の前面フランジ１３が結合される。
【００２８】
前記第１〜第４参考形態及び第１実施形態において、各せん断鉄筋２９，２９ａと主鉄筋１９がそれぞれ継手用鋼管１４，２７、中間継手３２を介して鋼板１や、鋼製部材１１の前面フランジ１３に接合された後、これらの各部材が埋設されるようにその外側にコンクリート５が打設される。
【００２９】
前記第１〜第４参考形態及び第１実施形態におけるずれ止め構造の作用を説明する。
(1) コンクリート５からの支圧が集中するせん断鉄筋２９，２９ａのスタッド根元が、径の大きい継手用鋼管（カプラー）２７になっている。したがって、せん断鉄筋２９，２９ａの根元（つまり鋼板１又は前面フランジ１３の側）の曲げ剛性が高いことから、コンクリートの支圧分布がせん断鉄筋２９，２９ａ（つまり、ずれ止め材）の長手方向に分散し、かつ、ずれ直角方向のせん断鉄筋２９，２９ａの根元の継手用鋼管２７の見付け幅が広いために、せん断鉄筋２９，２９ａのコンクリート５との支圧面積が拡大し、コンクリート５の支圧破壊耐力が増加するので、ずれ止め耐力が増加する。
(2) コンクリート５の局所的な支圧破壊の遅れ、および継手用鋼管（カプラー）２７の曲げ剛性が高いことから、ずれ止め剛性が高くなる。
(3) 継手用鋼管（カプラー）２７の鋼板１又は、前面フランジ１３への隅肉溶接２８はドーナツ状に分布しているので、当該隅肉溶接２８付近の応力集中が緩和される。さらに、継手用鋼管（カプラー）２７の溶接部付近の鋼板１や前面フランジ１３ａの曲げに対し、周囲の比較的広い範囲のコンクリート５が支圧により抵抗してくれるので、鋼板１や前面フランジ１３の継手用鋼管２７の溶接部裏側の補強は不要となる。
(4) 継手用鋼管（カプラー）２７の鋼板１への溶接は、隅肉溶接仕様で十分なので、継手用鋼管２７の径の大きさに拘わらず、建設現場でも適用容易である。
(5) 継手用鋼管（カプラー）２７にねじ接合したせん断鉄筋２９，２９ａには、ずれ止め力は殆ど作用せず、ずれ止め変形が大きくなった時の引張力が主たる作用力となり、従来の図９に示すスタッド鉄筋方式のせん断鉄筋２０または、図１０に示す差し筋方式の差込み鉄筋７に比べて、径を小さく、定着長を短くできる。
(6) 鋼板１および、前面フランジ１３表面からの継手鋼管２７の突出量は小さいので、予め工場等で継手用鋼管２７を鋼板１や鋼製部材１１に取付けておいても、建設現場での作業性を損わない。特に、第５実施形態の鋼製地中連続壁１７の場合には、鋼製部材１１の前面フランジ１３の前面からの継手用鋼管２７の突出量を５０ｍｍ〜１２０ｍｍ以下に押さえることで、泥水掘削溝１０への建込み施工を可能としている。
(7) 第５実施形態に係る鋼製地中連続壁１７の場合、一般に、壁１７と鉄筋コンクリート床版３９との接合部４０に作用するせん断力が大きいが、本実施形態のずれ止め構造では、前述のとおりせん断鉄筋２９，２９ａのずれ止め耐力が大きいので、せん断鉄筋２９，２９ａの本数が少なくてすみ、床版接合部４０の範囲に十分収まる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の効果を従来例と比較して説明すると次のとおりである。
(1) 従来のスタッド鉄筋方式および、差し筋方式のずれ止め構造に比較して、本発明では、早期のコンクリート圧壊を抑制し、高いずれ止め剛性により鋼材とコンクリートとの一体性を向上させる。
(2) 従来のスタッド鉄筋方式および、差し筋方式のずれ止め構造に比較して、本発明では、少ない鋼材量で大きなずれ止め耐力を発現でき、かつ鋼材補強が不要となることにより、経済性に優れる。
(3) 従来のずれ止め構造としてのスタッド鉄筋と異なり、本発明では、基本的にせん断鉄筋のずれ止め耐力の上限はない。
(4) 継手用鋼管を、予め工場や現場作業ヤードで鋼板や鋼製部材に溶接しておけば、建設現場では、他の作業に影響を与えずに、ずれ止め施工をせん断鉄筋のねじ込み式接合作業あるいは冷間での圧着作業でのみ済ませることになり、省力化施工および、急速施工を実現できる。特に鋼製地中連続壁の場合に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１参考形態の縦断面図である。
【図２】第２参考形態の縦断面図である。
【図３】図２の各部材の分離断面図である。
【図４】第３参考形態の断面図である。
【図５】第４参考形態の断面図である。
【図６】第１実施形態の斜視図である。
【図７】図６の一側部の縦断面図である。
【図８】図６の各継手用鋼管に主筋と、せん断鉄筋を結合した縦断面図である。
【図９】第１従来例の縦断面図である。
【図１０】第２従来例の縦断面図である。
【図１１】第３従来例の斜視図である。
【図１２】図１１の一側部の縦断面図である。
【図１３】図１２において、各継手用鋼管に主筋と、せん断鉄筋を結合した縦断面図である。
【符号の説明】
１ 鋼板
２ せん断鉄筋
３ 根元
４ スタッド溶接
５ コンクリート
６ 孔部
７ 差し込み鉄筋
８ 補強板
１０ 泥水掘削溝
１１ 鋼製部材
１２ 掘削壁面
１３ フランジ
１４ 継手用鋼管（第１継手用鋼管）
１５ 連結用鉄筋
１６ フランジ孔
１７ 鋼製地中連続壁
１８ 中間継手用鋼管
１９ 主鉄筋
２０ せん断鉄筋
２１ 中継雄ねじ
２３ 補強板
２４ ねじ継手
２５ 床版接合部
２６ 雌ねじ
２７ 継手用鋼管（第２継手用鋼管）
２８ 隅肉溶接
２９ せん断鉄筋
３０ 膨径部
３１ 雄ねじ
３２ 中間継手
３３ 中継ボルト
３５ 凹部
３６ ねじ節
３７ 圧着部
３８ 鋼製地中連続壁
３９ 鉄筋コンクリート床版
４０ 接合部
４１ 鋼製部材
４２ ウエブ
４３ 継手間隙
４４ 鋼管継手
４５ 補強プレート
４６ 雄ねじ
４７ ボルト挿入孔
４８ ナット
Claims (3)
- 継手付きフランジ２枚とウェブ１枚を有する断面Ｈ形状の鋼製部材を、複数個並べて隣り合う前記鋼製部材同士を前記フランジの継手により連結してなる鋼製地中連続壁と、鉄筋コンクリート床版との接続構造であって、
前記それぞれの鋼製部材において、前記２枚のフランジ間には上下２段に連結用鉄筋を備え、前記コンクリート床版と連結する側の前記フランジには、第１の継手用鋼管が当該フランジを貫通して上下２段に配置されて、前記連結用鉄筋と前記床版の主鉄筋とを連結し、更に、当該フランジの前記床版と連結する側の表面には、第２の継手用鋼管が前記上下２段の第１の継手用鋼管の上下間に配置されて隅肉溶接により固着されており、当該第２の継手用鋼管により、前記床版のせん断鉄筋が前記フランジ表面に連結されていることを特徴とする鋼製地中連続壁と鉄筋コンクリート床版との接続構造。 - 前記第１の継手用鋼管と前記床版の主鉄筋との連結、及び、前記第２の継手用鋼管と前記せん断鉄筋との連結には、中間継手と中継ボルトを介して行われていることを特徴とする請求項１記載の鋼製地中連続壁と鉄筋コンクリート床版との接続構造。
- 前記第１の継手用鋼管と前記第２の継手用鋼管は、前記鋼製地中連続壁の掘削溝壁と前記フランジ表面との離間距離以下に、収められていることを特徴とする請求項１又は２記載の鋼製地中連続壁と鉄筋コンクリート床版との接続構造。
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