JP4687040B2 - コンクリート部材のための接続装置 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート部材の連結等のために、コンクリート部材の端部に一体的に設けられる接続装置に関するものである。

例えば、コンクリート部材間の連結や引き寄せ、或いは打ち継ぎ、そしてコンクリート部材の吊り上げ等の作業のために、コンクリート部材には接続手段が必要とされる。上記の作業は、コンクリート部材同士の接合が主な対象となるが、コンクリート部材の吊り上げの場合には目的のコンクリート部材は１個の接続となる。接続又は接合のための構造としては、コンクリート部材に埋め込まれてアンカーの機能を果たす棒状又は帯板状の部材と、このアンカー部材を一体に有したプレート状の部材から成る接続具を使用する。接続具は、コンクリート部材に、例えばインサート成形によって取り付け、プレート部材に開けられた差し込み口をルーズホールとして、コンクリート部材同士の接続部分の位置のずれを吸収できるような構成を有している。

しかしながら従来の接続具の場合、接続の際に最も力の加えられるプレート部材にルーズホールを設けることになり、プレート部材の剛性を低下させるという問題がある。ルーズホールであるから、或る程度は大きくなければならないが、ルーズホールの面積の大小は、接続具としての性能を左右する。つまり、剛性低下によりプレート部材が変形する
と、コンクリート部材間の連結や引き寄せ、或いは打ち継ぎなどが不完全にしか行われないという問題を生ずる。またプレート部材を用いる接続具は耐荷重が小さいという理由から吊り上げ用として設計されないので、接続具を有するものであっても吊り上げに使用することができない。

さらに問題となるのは、従来の接続装置を使用したコンクリート部材の耐震性である。従来の接続装置における耐震性は、ＰＣ鋼棒であるとか撚り線或いは両ねじボルト等を用いて締める方法が取られており、ボルト等の接続部材の伸びを利用するものであった。しかし有効な耐震性を得るためには部材長を大きく取る必要があり、長大な部材は取り扱いが大変である上、価格も嵩むという問題がある。また地震後の復旧ということを考える
と、接続部材は伸びたり曲がったり抜けたりしているため、コンクリート部材の連結機能がそのまま保存されることが少ない。

特開平８−１３７３７ 特開平９−２５０１４７ 特開２００２−３４９０１２

本発明は前記の点に着目してなされたもので、その課題は、接続部における剛性の低下がなく、コンクリート部材間の連結や引き寄せ、或いは打ち継ぎなどの作業が実質的に完全に行えるようにするとともに、耐震性を具備することである。また本発明は、地震により規定以上の荷重が加えられたときに作用して、コンクリート部材間の連結機能をそのまま保持可能なコンクリート部材の接続装置を提供することを目的とする。

前記の課題を解決するため本発明は、コンクリート部材の連結等のために、コンクリート部材の端部に一体的に設けられる接続装置であって、コンクリート部材の端部に一体化している接続部材と、接続部材と組み合わせられ緊締によってコンクリート部材の連結等を行う接続ボルトとを有し、コンクリート部材の端部外側に形成した作業口から接続ボルトを操作してナットを有する螺合相手との接続を可能とし、ナットとの接続状態において接続ボルトを介して接続部材に規定以上の外部入力が加えられたときに、それを吸収してストッパーと係合部材との間隔がなくなるまで塑性変形する彎曲部を有し、コンクリート部材の連結等の状態を保持可能な外力吸収部材を、接続部材と接続ボルトとの間に具備し、かつ、上記ストッパーは、当該外力吸収部材の限界を超える変形を防止する機能を具備する、という手段を講じたものである。

本発明に係るコンクリート部材の接続装置は、コンクリート部材に一体化している接続部材と、接続ボルトを有し、接続ボルトは、コンクリート部材の側面に開口している作業口から操作されるが、接続ボルトの螺合相手は、コンクリート部材と連結等すべき相手コンクリート部材に設けられている雌ねじ部、或いは吊り上げ機械側に設けられている雌ねじ部などである。雌ねじ部としては、公知のインサートナット（図１等参照）、或いは相手コンクリート部材に本発明装置を構成している接続具本体を設けて、作業口から接続ボルトの差し込み口上に配置するナット（図２等参照）などが組み合わせられる。

接続部材は、本発明装置を使用する作業上想定される、外力に対抗する抵抗力を発揮するための複数のアンカー部と、それらを取り付けるためのヨーク部とから成ることが、耐食性、構造強度、経済性、理想形状の製品化の面から好ましい。一般的に言えば、ヨーク部は、アンカー部と前端部にて一体化し、かつ複数のアンカー部間に、接続ボルトの差し込み口を有していれば良いものであるが、差し込み口はルーズホールとして、接続ボルトをゆるく差し込んで位置調整を可能にする内径を有していることが望ましい。

故に、ルーズホールである差し込み口を有しているヨーク部の差し込み口周りの外寸は接続部材の大きさ、外形において、厚味に相当する寸法を決める。前記の材質において差し込み口の外径を、接続ボルト径の例えば５０〜１００％増しの寸法とした場合、差し込み口周りの外寸は接続ボルト径の例えば２００〜３００％に当たる寸法を見込めば、構造上必要な強度を得ることができる。しかしこれらの数値を限定的に解釈すべきではない。接続ボルトの差し込み口の先端に相当する箇所には、先細形状を有する係合箇所をヨーク部と一体に形成しておくことができ、この先細筒部により、位置決めないしは心出し誘導の効果を期待することもできる（図１参照）。

また、上に述べたヨーク部及びその関連構成に基因して、接続部材の大きさ特に厚味に相当する寸法が、従来のプレート部材よりも小さくなり、その結果、コンクリート部材に設けられている構造鉄筋の間に、接続部材を余裕をもって配置するができるようになる。ルーズホールである差し込み口の内方に接続ボルトが係合する状態を保つために、差し込み口口径と接続ボルト頭の径差を補う係合部材を併用することとなる。

コンクリート部材の側面には、アンカー部の間にて接続ボルトなどを操作するために作業口が設けてあるが、作業口は、接続ボルトの差し込み口に通じていることが望まれる。作業口は、構造鉄筋の間に位置し、コンクリート部材の型成形の際に同時に形成することができる。作業口の型成形は、アンカー部とヨーク部を有する接続具本体を成型装置に組み込んだ成形型によって行われる。

接続部材と接続ボルトとの間には、規定以上の外部入力が加えられたときにそれを吸収して変形し得る外力吸収部材を介装する。外力吸収部材は地震により荷重がかかりその荷重が規定値を上回ったときに塑性変形するもので、例えば接続ボルトが中を通る、実質的に筒状の構造を有していることが、全方向からの荷重に対して一様に作用するという点において有効である。また、外力吸収部材は、筒体に内圧をかけて膨張させることで、外側に固定されているダイス内壁に押し付けられ成形される、いわゆるバルジ成形によって形成された彎曲部を有していることが望ましく、彎曲部は荷重を吸収して変形する手段を構成する。

本発明の装置はこれまでの説明から、コンクリート部材の型成形と同時に形成されるものと考えられ勝ちであるが、必ずしもそうとは限らず、既存のコンクリート製品に対する後付けとしても適用可能なものである。既存のコンクリート製品に対するいわゆる後付けの場合、既存コンクリートの端部に適当な径の穴を開けてアンカー部を挿入し、公知の方法を用いて固定するので、そのアンカー部の前端部に一体化しているヨークは、当該コンクリート部材の端部に露出することとなる。なお、接続ボルトの差し込み口に雌ねじを切ることも可能であり、それによって吊り下げ用インサートを兼ねることも可能である。

本発明は以上の如く構成されかつ作用するものであるから、接続部材と接続ボルトとの間に介装した外力吸収部材が規定以上の外部入力を受けることによって変形し得るので、地震を原因とする荷重が本発明の装置に加わっても、接続装置全体としては致命的な状況に到らず、連結機能をそのまま保持することができるという効果を奏する。また、接続部材をヨーク部とアンカー部とから構成し、接続部における剛性低下をなくすことにより、コンクリート部材間の連結や引き寄せ、或いは打ち継ぎなどの作業をほぼ完全に行うことができるようになり、またコンパクトに形成されており、構造鉄筋の間に収まるため鉄筋を切断する必要がなく、コンクリート部材の強度を損うおそれもない等顕著な効果を奏する。

以下図示の実施形態を参照して本発明をより詳細に説明する。図１は本発明に係るコンクリート部材のための接続装置の実施例１を示しており、図中、符号１１、１２はコンクリート部材、１３、１４は夫々の接続側の端面を示す。

一方のコンクリート部材１１の端面１３の近くには、接続部材１５がコンクリート部材１１にインサート成形され一体に設けられている。接続部材１５はコンクリート部材１１に埋設された２個のアンカー部１６、１７とヨーク部１８とから成り、ヨーク部１８はアンカー部１６、１７に溶接部１９、２１にて一体化している。アンカー部１６、１７は鋼製でアンカーとして必要十分な長さを有し、ヨーク部１８も鋼製で左右屈曲部にアンカー部１６、１７が配置され、中央部には、ねじ込み口２２が設けられていて、先端が先細のガイド部２３となったストッパー２４をおねじ部２５にてねじ込み、取り付けられるようになっている。ストッパー２４は、ヨーク部１８と接続ボルト２６との間に介装される外力吸収部材３５の限界を超える変形を防止するもので、容易には潰れないように頑丈に形成されており、中心にルーズホールを形成する差し込み口２７を有している。

ストッパー２４のガイド部２３は、相手コンクリート部材１２に設けられている雌ねじ部３１を有するインサートナット２９への先細の受け口３２と嵌まり合うように、誘導する。なお、符号２６ａは接続ボルトの頭、２６ｂは接続ボルトの雄ねじ部を夫々示す。外力吸収部材３５はストッパー２４を内側に収める大きさの筒状に形成されており、バルジ成形によって形成した彎曲部３６を胴周中央部に有している。外力吸収部材３５は図３Ｃ、図６Ｃに示したような外形を有する。外力吸収部材３５の一端はヨーク部１８に接し、他端は接続ボルト２６の頭２６ａと係合している係合部材３３に接している。３４はそのボルト通し穴を示す。３７は作業穴であり、コンクリート部材１１の端部外側に形成され、接続部材１５等の取り付けやボルト締め作業等を行う際に作業空間を提供する。

このような構成を有する実施例１のものは、例えばセグメントや上下連結において、上からコンクリート部材を降すことができない場合、横からコンクリート部材を差し込んで連結することになる際に、施工誤差をガイド部２３と受け口３２との嵌合により修正し、その上で接続ボルト２６とインサートナット２９を螺合することにより、コンクリート部材１１、１２同士を連結することができる。ストッパー２４と組み合わされた外力吸収部材３５は、最小１０ＫＮから最大２００ＫＮ位までの範囲で規定値を変えて製作することができる。従来、ボルトはトルク（ＫＮ・ｍ）で管理するのが通常であり、材質相違等によりトルク係数が変わり張力の算定が難しかったが、外力吸収部材３５をボルト、ナットによって緊締すれば、外部吸収部材３５の変形により張力が分かるためトルクレンチを用いなくてもスパナ等によって張力を知ることができる。例えば地震により荷重が加わった場合ストッパー２４と係合部材３３の間隔Ａだけ外力吸収部材３５は変形可能であるが、それ以上は変形せず、コンクリート部材１１、１２に対する連結機能は保存される。

図２は本発明に係る接続装置の実施例２を示しており、一対のコンクリート部材１１、１２の一方のコンクリート部材１１における構成は実施例１のものとほぼ同様であるのに対して、他方のコンクリート部材１２はインサートナット２９に代えて接続部材１５′を設けている。まず、一方のコンクリート部材１１の端面１３に近い位置に接続部材１５がインサート成形により一体に設けられており、接続部材１５は実施例１の場合と全く同様の構成を有するので符号を援用し詳細な説明を省略する。他方のコンクリート部材１２に設けた接続部材１５′も同じ構成であり、その端面１４に近い位置にインサート成形によって一体に設けられており、接続部材１５′は２個のアンカー部１６′、１７′とヨーク部１８′とから成り、ヨーク部１８′とアンカー部１６′、１７′は溶接部１９′、
２１′にて一体化している。

実施例２の場合、両方のヨーク部１８、１８′は中央にルーズホールである差し込み口３９、３９′を有しており、そこに通す接続ボルト４１によって接続部材１５、１５′を連結するものである。外力吸収部材４５とストッパー４７とは、接続部材１５、１５′の一方又は双方に組み込むことができる。図例では一方の接続部材１５の側にのみ設けられている。４３は係合部材であり、中央にボルト通し穴４４を有している。また４６は彎曲部を示す。ストッパー４７は筒状に設けられており、係合部材４３との間隔Ａだけ外力吸収部材４５の変形を許容する。他方の係合部材４３′には中央にボルト通し穴４４′が設けられており、接続ボルト４１の両端の雄ねじ部に夫々ナット４８、４８′を螺合して締結を行う。４９、４９′はそれぞれの作業穴を示す。

実施例２の場合、接続部材１５、１５′に通した接続ボルト４１を外力吸収部材４５及びストッパー４７を組み込んでナット４８、４８′により緊締する。この状態において、コンクリート部材１１、１２を連結しているときに地震等によって規定以上の荷重が加えられると、外力吸収部材４５はその荷重を吸収して変形し、係合部材４３がストッパー
４７に受け止められると変形が停止する。従って外力吸収後もコンクリート部材を１１、１２に対する連結機能は保存される。

図３ないし図５は本発明に係る接続装置の実施例３を示すもので、ヨーク部５１としてダクタイル鋳鉄製のものを使用し、その両端に雌ねじ孔を形成して、アンカー部１６、
１７の先端に形成した雄ねじ部１６ａ、１７ａを捩子込んでいる点以外実施例１の場合と共通した構成を有しており、それと同時に、本発明に係る装置がコンクリート部材１１、１２に設けられている構造鉄筋５２、５２、５２′、５２′の間に配置され得るものであることを説明している。ヨーク部５１は、中央に差し込み口５３を有し、そこに嵌合されているガイド部５４と、ボルト５５、ナット５６により締め付け力が働く係合部材５７との間に外力吸収部材５８を介装している。５９は彎曲部を示す。実施例３の場合、係合部材５７はヨーク部５１の内方端面をストッパー６１として外力吸収部材５８の過剰な変形を停止させる構成を有している。

インサートナット２９や作業口３７などは既に説明した実施例１のものと同様で良いので符号を援用し、詳細な説明は繰り返さない。なお、実施例３におけるアンカー部１６、１７は、先端部の雄ねじ部をヨーク部５１の左右に設けた雌ねじ６２、６３にねじ入れることによって一体に結合される。ヨーク部５１の先端部６４は相手コンクリート部材１２のインサートナット入口部６５に収まるようになっており、それによって両コンクリート部材１１、１２のずれの修正も行われ得る。このような実施例３の場合、ヨーク部５１がストッパーを兼ねるので、実施例１との比較上、ストッパー２４のように独立した部品は不必要である。外力吸収部材５８は非常に小型となるが、バルジ成形された彎曲部５９の弾性によって必要な外力吸収性能を発揮する。

図６及び図７は本発明に係る接続装置の実施例４を示すもので、接続部材１５はアンカー部６６とヨーク部６７とが鋳造によって全体が一体に成形されている構造を有するほかは、図１に示した実施例１とほぼ同様の形態を具備しているものである。実施例４の場
合、装置構造とともに、接続ボルト６８による緊締度合が外力吸収部材７１の弾性域内Ｂに達するように予め加圧した、本発明による適用状態の１例を示しており、これによっ
て、外力吸収部材７１の原形に復原しようとする弾性力が接続ボルト６８及びインサートナット６９に伝わり、接続ボルト６８に対して張力となり、そのトルクによる管理の代わりに、外力吸収部材７１の弾性力による管理が行えるようになる。図中、７２は彎曲部、７３はストッパー７４のガイド部であり、おねじ部７５にてヨーク部６７のねじ込み口７６にねじ込まれるときにガイド部７３が受け口７７と嵌まり合う。他の構成は図１の例と同様で良いので符号を援用し、詳細な説明は省略する。

本発明に係る接続装置を適用して連結されたコンクリート部材１１、１２は、接続ボルトを介して規定以上の外部入力が接続部材間に加えられたときにそれを吸収して変形する外力吸収部材を有しており、コンクリート部材同士の関係を保持し得る。また、地震等の外力が消失したあとでは、コンクリート部材１１、１２の位置関係を所期の関係に戻すことができ、かつまた外力を吸収して変形した外力吸収部材を除去し、新たな部材と交換することも可能であり、従って反復使用の可能性も高い。

本発明に係るコンクリート部材のための接続装置の実施例１を示す平面断面図。 同じく実施例２を示す平面断面図。 Ａは実施例３のヨークの正面図、Ｂは断面図、Ｃは外力吸収部材の側面図。 実施例３の側面断面図。 実施例３の平面断面図。 Ａは実施例４のヨーク部の正面図、Ｂはストッパーの、Ｃは外力吸収部材の各側面図。 実施例４の平面断面図。

符号の説明

１１、１２ コンクリート部材
１３、１４ 端面
１５ 接続部材
１６、１７ アンカー部
１８、１８′、５１、７１、６７ ヨーク部
２４、４７、６１、７２、７４ ストッパー
２６、４１、５５ 接続ボルト
２９、６９ インサートナット
３５、４５、５８、７１ 外力吸収部材
３６、４６、５９、７２ 彎曲部
３７、４９、４９′ 作業穴

Claims (5)

1. コンクリート部材の連結等のために、コンクリート部材の端部に一体的に設けられる接続装置であって、コンクリート部材の端部に一体化している接続部材と、接続部材と組み合わせられ緊締によってコンクリート部材の連結等を行う接続ボルトとを有し、コンクリート部材の端部外側に形成した作業口から接続ボルトを操作してナットを有する螺合相手との接続を可能とし、ナットとの接続状態において接続ボルトを介して接続部材に規定以上の外部入力が加えられたときに、それを吸収してストッパーと係合部材との間隔がなくなるまで塑性変形する彎曲部を有し、コンクリート部材の連結等の状態を保持可能な外力吸収部材を、接続部材と接続ボルトとの間に具備し、かつ、上記ストッパーは、当該外力吸収部材の限界を超える変形を防止する機能を具備して成るコンクリート部材のための接続装置。
2. 接続部材は、コンクリート部材の端部に埋設したアンカー部と、アンカー部の前端部にて一体化し、かつ接続ボルトの差し込み口を有するヨーク部と、差し込み口から差し込んでヨーク部と係合し、かつ先端部がコンクリート部材の端部から突出可能な上記の接続ボルトを有する請求項１記載のコンクリート部材のための接続装置。
3. 外力吸収部材は、接続ボルトが中を通る実質的に筒状の構造を有している請求項１記載のコンクリート部材のための接続装置。
4. 外力吸収部材は、筒体に内圧をかけて膨張させることで外側に固定されたダイス内壁に押し付けられ成形された彎曲部を有している請求項３記載のコンクリート部材のための接続装置。
5. 外力吸収部材の変形がその弾性域内に達するように、予め接続ボルトを緊締しておくことを特徴とする請求項１記載のコンクリート部材のための接続装置。

Images