JP4842239B2 - ねじ鉄筋の定着板および定着構造 - Google Patents

Description

本発明は、ねじ鉄筋の定着板および定着構造に関し、詳しくは鉄筋コンクリート構造物におけるねじ鉄筋の定着に用いる定着板および定着構造に関する。なお、ねじ鉄筋はねじ節鉄筋とも称され、定着板はねじ定着板あるいは定着金物とも称される。本発明に係る定着板は、柱梁接合部への梁主筋および柱主筋の定着部、壁主筋の定着部、ならびに小梁主筋およびスラブ筋の定着部を使用部位とするものである。

主筋中間固定用の定着板として、貫通ねじを穿設したねじ貫通型定着板（例えば特許文献１あるいは２参照）が知られている。また、主筋端部固定用の定着板として、非貫通ねじ（袋ねじ）を穿設した袋ねじ型定着板（例えば特許文献１あるいは３参照）が知られている。
特許文献１記載のねじ貫通型定着板（ねじ定着板204）は、図１に示すように、円板状の定着板部205と、これの一側表面中央に六角柱状のねじ部206を一体的に設けたもので、定着板部205とねじ部206とを軸方向に貫通する主筋枢着用のねじ孔207が穿設してある。また、ねじ部206の一周側面にはねじ孔207に連通する充填材注入口208を穿設してある。梁主筋201としてはねじ鉄筋を使用し、ねじ定着板204のねじ部206を梁主筋201にねじ込みこれを貫通させ、充填材注入口208より高強度無収縮モルタル209をねじ部206と梁主筋201との間に注入し、固定させるものである。

特許文献２には、図２に示すように、鉄筋111の端部に、適当の長さの端部膨出部分112’を設けた雌螺管112を螺入すれば、鉄筋方向の引張力に対して大きな引き抜き耐力を有するコンクリートアンカーとして利用できる旨記載されており、この雌螺管112がねじ貫通型定着板の基本的なものと思われる。
特許文献１記載の袋ねじ型定着板（ねじ定着板210）は、図３に示すように、円板状の定着板部211と、これの一側表面中央に六角柱状のねじ部212を一体的に設けたもので、ねじ部212から定着板部211の一部にかけては主筋枢着用のねじ孔213が穿設してある。また、定着板部211の中央を貫通する充填材注入口214が穿設してあり、この充填材注入口214はねじ孔213に連通している。ねじ定着板210の使用に際しては、梁主筋201の端部にねじ部212をねじ込み、充填材注入口214より高強度無収縮モルタル209をねじ部212と梁主筋201との間に注入し、固定させるものである。

また、ねじ貫通型定着板の別の形態として、特許文献３に示されるような、雄の平坦部を有するねじ鉄筋の定着及び継手に用いる定着金物であって、ねじ鉄筋のねじ外径よりやや大きい内径と、雌の平坦部よりなるねじ鉄筋貫通孔を有し、雌の平坦部に、ねじ鉄筋のねじ山に螺合するねじ溝を形成し、該ねじ溝をねじ鉄筋のねじ山の幅から半回転だけ徐々に細くなるように楔状に形成してなる楔ねじ式定着金物がある。これによれば、ねじ鉄筋へのセットに際して、雌の平坦部と雄の平坦部とを合致させることにより、金物を回転（螺動）させずにねじ鉄筋を内部に貫通させ、ねじ鉄筋の任意の箇所で金物を半回転させてねじ鉄筋にセットすることができる。
特許第２６６２１５０号公報 特公昭５２−４０１３０号公報 特開平７−１０９７９０号公報

前記従来のねじ貫通型定着板では、手締めで使用できるが、ねじ鉄筋と定着板の引張方向にガタが生じていることによって、相互を強固に結合できず、耐力が不足する。また、特許文献３の楔ねじ式定着金物では、ねじ鉄筋に平坦部（雄の平坦部）を形成しなければならない余分な工程が必要となりコストアップとなることが避けられず、さらに、雄と雌のねじが定着金物のねじ孔周方向の平坦部領域でのみ螺合し、しかも雌ねじが楔形であるため雌ねじの一部のみが雄ねじと噛合し、そのため通常の平行螺旋状のねじ貫通型定着板に比較して雌雄のねじの相互接触（メタルタッチ）面積が小さく、摩擦力が不十分となってガタが生じやすい。

また、前記従来の袋ねじ型定着板は、通常、ねじ鉄筋がどの位置までねじ込めたかを確認するためには、予めねじ鉄筋端部に、必要なねじ込み長を表示しておく等の配慮が要求され、例えばねじ鉄筋端部に塗装等によりマーキングするといった余分な工程が発生するという問題点がある。また、異物を噛んだ場合は、異物の確認ができず、無理やり機械締めに頼ることになる。

さらに、ねじ鉄筋の一般的な工業的せん断方法では、せん断面は鉄筋長手方向に対して幾何学的に正確な垂直断面は保証されえず、また断面の性状も微視的には平滑ではなく、中に突起（バリ等）を有する不良なものとなったねじ鉄筋も存在する。このようなねじ鉄筋の場合、所定の位置までねじ込めたにしても、ねじ鉄筋先端の端面の突起と袋ねじ型定着板の袋底とが点接触状態となり、ガタが生じやすい。

上述の諸問題に鑑み、本発明は、手締めができてガタが生じにくく、鉄筋マーキング工程が不要であり、異物等の異常やねじ込み位置の確認ができ、ねじ鉄筋先端の端面形状不良をある程度許容できる、ねじ鉄筋の定着板および定着構造を提供することを目的とする。

発明者らは、前記目的を達成するために鋭意検討し、ねじ貫通型定着板において、ねじ鉄筋の雄ねじと螺合する定常雌ねじ部を貫通させたねじ孔の出口から数ピッチ分内側の位置までの範囲に対し、雌ねじ谷内で相対する二つの谷面のうち鉄筋の引張負荷を受ける側の谷面のリード角を定常雌ねじ部のそれと同じにしたまま、もう一方の側の谷面のリード角を定常雌ねじ部のそれよりも小さくすることに想到し、本発明をなした。すなわち本発明は以下の通りである。

１． ねじ鉄筋の定着板において、該定着板を貫通する貫通ねじ孔を有し、該貫通ねじ孔は、
該貫通ねじ孔の入口から内径、外径、ねじピッチを不変とされ、下記Ａ側谷面の内径リード角および外径リード角が下記Ｂ側谷面の内径リード角および外径リード角と相同とされて延在して前記ねじ鉄筋の雄ねじと螺合する定常雌ねじ部と、
前記貫通ねじ孔の出口から前記定常雌ねじ部のねじピッチで０．５〜５ピッチ分内側の位置までの範囲に延在して前記定常雌ねじ部に連なり、雌ねじの内径、外径、および下記Ａ側谷面の内径リード角および外径リード角が前記定常雌ねじ部のそれと相同で、下記Ｂ側谷面の内径リード角および外径リード角が前記定常雌ねじ部のそれより小さくて、雌ねじ谷幅が前記貫通ねじ孔の出口に近づくにつれて減少する非定常雌ねじ部と
からなることを特徴とするねじ鉄筋の定着板。

記
Ａ側谷面：前記ねじ鉄筋からの引張負荷を受ける側の雌ねじ谷面
Ｂ側谷面：Ａ側谷面とは反対側の谷面
２． 前項１において、定着板は手締めにてねじ鉄筋の端部に締結されるものであることを特徴とするねじ鉄筋の定着板。

３． 前項１または２に記載された定着板をねじ鉄筋の端部に装着してなるねじ鉄筋の定着構造。

本発明によれば、貫通ねじ孔を有するねじ貫通型の定着板であることから、鉄筋マーキング工程が不要であり、異物等の異常やねじ込み位置の確認ができ、ねじ鉄筋先端の端面形状不良をある程度許容できる。
また、貫通ねじ孔を本発明で規定した定常雌ねじ部と非定常雌ねじ部とで構成したことから、定着板をねじ鉄筋に装着する際、ねじ鉄筋に対して定着板を軽く引張りながらねじ込むだけで、非定常雌ねじ部のＢ側谷面がねじ鉄筋の雄ねじ山の一方の山面に押圧されて、Ａ側谷面が、定常雌ねじ部、非定常雌ねじ部とも、全面的にねじ鉄筋の雄ねじ山の他方の山面と接触する。したがって、本発明によれば、定着板をねじ鉄筋に装着するに際し、手締めができてガタが生じにくい。

図４は、本発明の定着板の一例を示す概略図である。同図において、１は定着板、1Aは定着板１の膨出部（コンクリートに対するアンカーとして働く）、２は定常雌ねじ部、３は非定常雌ねじ部、４は貫通ねじ孔、５は貫通ねじ孔４の入口（ねじ込み始端口）、６は貫通ねじ孔４の出口（ねじ込み終端口）、７はＡ側谷面、８はＢ側谷面、10は定着板１に対するねじ鉄筋（図示省略）からの引張方向、11は定着板１の引張方向である。Ａ側谷面７は、ねじ鉄筋からの引張方向11の方向に作用する引張負荷を受ける雌ねじ谷面であり、Ｂ側谷面８は、Ａ側谷面７とは反対側の谷面である。

定着板１の材質には、例えばオーステンパーした球状黒鉛鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、ＳＣ材、あるいは引張強さ４９０ＭＰａ級高張力鋼などが好ましく用いうる。なお、定着板１は、例えば図１の充填材注入口208に相当する穴を設けたものでもよい。
定常雌ねじ部２は、貫通ねじ孔４の入口５から内径ｄ_１、外径ｄ_２、ねじピッチＰを不変とされ、Ａ側谷面の内径リード角θ_１および外径リード角θ_２がＢ側谷面の内径リード角θ_４および外径リード角θ_３と相同とされて延在する。この定常雌ねじ部２の形態は、ねじ山幅、谷幅がねじ長さ方向全域で一定な通常の雌ねじと同じ形態である。

直径ｄの円柱にリード角θで巻きつく螺旋のピッチＰは、
Ｐ＝π×ｄ×tanθ …(1)
で表される。通常の雌ねじ（雄ねじも同様）では、広義のリード角として、式(1)において直径ｄとして呼び径ｄ_callや有効径ｄ_eff＝（ｄ_１＋ｄ_２）/２を用いて算出されるθで代表させているが、本発明では、定常雌ねじ部２と非定常雌ねじ部３の形態の相違を規定するために、狭義のリード角として、式(1)に直径ｄとして内径ｄ_１、外径ｄ_２をそれぞれ代入して算出される個々のθを用いる。すなわち、定常雌ねじ部２では、次式が成り立つ。

θ_１＝θ_４＝tan^−１（Ｐ/（π×ｄ_１）） …(2)
θ_２＝θ_３＝tan^−１（Ｐ/（π×ｄ_２）） …(3)
非定常雌ねじ部３は、内径、外径が定常雌ねじ部２と同じｄ_１、ｄ_２で、貫通ねじ孔４の出口６から定常雌ねじ部２のピッチＰで０．５〜５ピッチ分（図４の例では１．２５ピッチ分）内側の位置までの範囲に延在して定常雌ねじ部２に連なる。

非定常雌ねじ部３のＡ側谷面７の内径リード角θ_１’および外径リード角θ_２’は、定常雌ねじ部２のＡ側谷面７の内径リード角θ_１および外径リード角θ_２とそれぞれ相同である。すなわち、θ_１’＝θ_１、θ_２’＝θ_２である。
一方、非定常雌ねじ部３のＢ側谷面８の内径リード角θ_４’および外径リード角θ_３’はそれぞれ定常雌ねじ部２のＢ側谷面８の内径リード角θ_４および外径リード角θ_３よりも小さい。すなわち、θ_４’＜θ_４、θ_３’＜θ_３である。したがって、非定常雌ねじ部３のＢ側谷面８の内径ピッチＰ_４’、および外径ピッチＰ_３’は、
Ｐ_４’＝π×ｄ_１×tanθ_４’＜π×ｄ_１×tanθ_４＝Ｐ …(4)
Ｐ_３’＝π×ｄ_２×tanθ_３’＜π×ｄ_２×tanθ_３＝Ｐ …(5)
となって、非定常雌ねじ部３の雌ねじ谷幅ｗは、貫通ねじ孔４の出口６に近づくにつれて、（Ｐ−Ｐ_４’）/Ｐに比例した減少率で徐々に減少する。なお、非定常雌ねじ部３の雌ねじ谷底幅（符号省略）は、貫通ねじ孔４の出口６に近づくにつれて、（Ｐ−Ｐ_３’）/Ｐに比例した減少率で徐々に減少する。

したがって定着板の定常雌ねじ部２の谷幅よりは小さく、貫通ねじ孔４の出口６における非定常雌ねじ部３の谷幅よりは大きな山幅を有するねじ鉄筋を適用した場合、ねじ鉄筋に対して定着板１を引張方向11の方向に軽く引張りながらねじ込んでいくと、定常雌ねじ部２が円滑にねじ鉄筋と螺合していき、非定常雌ねじ部３がねじ鉄筋の雄ねじと噛合させると、出口６の手前にて非定常雌ねじ部３のＢ側谷面８がこれに接するねじ鉄筋の雄ねじの一方の山面で次第に強く押圧され、その結果、定常ねじ部２、非定常ねじ部３ともＡ側谷面７がこれと対面するねじ鉄筋の雄ねじの他方山面と全面的に（隙間なく）接触し、相互接触面積が大きくなるから大きな摩擦力が得られる。したがって、本発明によれば、定着板１をねじ鉄筋に装着するに際し、手締めができてガタが生じにくいのである。

ただし、貫通ねじ孔４の出口６から内側への非定常雌ねじ部３の延在範囲（略して非定常雌ねじ範囲）が定常雌ねじ部２のピッチＰで０．５ピッチ分より小さいと、ねじ鉄筋の雄ねじとの噛合範囲が小さすぎて十分な締め付け状態が得られず、ガタが生じやすくなる。一方、前記非定常雌ねじ範囲を前記ピッチＰで５ピッチ分より大きくしても、締め付け強さがそれ以上大きくはなりにくい。よって、本発明では、前記非定常雌ねじ範囲を前記ピッチＰで０．５〜５ピッチ分に限定した。

なお、非定常雌ねじ部のＢ側谷面の内径リード角および外径リード角はそれぞれ定常雌ねじ部の対応リード角（同義リード角）より０．２°以上小さいことが好ましい。すなわち、非定常雌ねじ部のＢ側谷面の内径リード角および外径リード角はそれぞれ、定常雌ねじ部の対応リード角からの角度減り分が０．２°以上であることが好ましい。この角度減り分が０．２°未満であると、前記０．５〜５ピッチ分の非定常雌ねじ範囲内で十分強固な締結状態を得るのが難しくなるからである。もっとも、前記角度減り分をいくら大きくするにしても非定常雌ねじ部のＢ側谷面の内径リード角および外径リード角が０°になってしまうと、非定常雌ねじ部のＢ側谷面のねじピッチがゼロとなってねじ込み不能となるから、これらのリード角が０°超に保たれるという制限下で前記角度減り分が０．２°以上であることが好ましいのである。

本発明の実施例として、前記非定常雌ねじ範囲を定常雌ねじ部のピッチＰで１．２５ピッチ分にとった定着板（図４に示した形態を有するもの）を作製した。定着板の材質は、オーステンパーした球状黒鉛鋳鉄とした。この実施例の定着板では、表１に示す種々のサイズＤXX（JIS規格の異形棒鋼公称径）のねじ鉄筋の各サイズに適合させるべく、定常雌ねじ部の、Ａ側谷面の内径リード角θ_１、同面の外径リード角θ_２、Ｂ側谷面の外径リード角θ_３、同面の内径リード角θ_４、および、非定常雌ねじ部の、Ａ側谷面の内径リード角θ_１’、同面の外径リード角θ_２’、Ｂ側谷面の外径リード角θ_３’、同面の内径リード角θ_４’をそれぞれ表１に示す値に設計した。

この実施例の定着板を、対応サイズのねじ鉄筋の端部に装着して定着構造となした。このとき、いずれの定着板も手締めによりガタを生じることなく対応サイズのねじ鉄筋に締結でき、その締結状態は十分強固なものであった。また、ねじ込みするにあたり鉄筋マーキングなしで異物等の異常やねじ込み位置の確認ができた。また、定着板をねじ込む側のねじ鉄筋端面に粗いせん断によるバリ状突起があっても、かかる突起がないときと同様、手締めで十分強固な締結状態にまで装着することができた。

従来のねじ定着板（ねじ貫通型）の一例を示す概略図である。 従来のねじ定着板（ねじ貫通型）の一例を示す概略図である。 従来のねじ定着板（袋ねじ型）の一例を示す概略図である。 本発明の定着板の一例を示す概略図である。

符号の説明

１ 定着板（本発明）
1A 膨出部
２ 定常雌ねじ部
３ 非定常雌ねじ部
４ 貫通ねじ孔
５ 貫通ねじ孔の入口（ねじ込み始端口）
６ 貫通ねじ孔の出口（ねじ込み終端口）
７ Ａ側谷面（ねじ鉄筋からの引張負荷を受ける側の雌ねじ谷面）
８ Ｂ側谷面（Ａ側谷面とは反対側の谷面）
10 ねじ鉄筋からの引張方向
11 定着板の引張方向
111 鉄筋
112 雌螺管
112’ 端部膨出部分
201 梁主筋
204 ねじ定着板（ねじ貫通型）
205 定着板部
206 ねじ部
207 ねじ孔
208 充填材注入口
209 高強度無収縮モルタル
210 ねじ定着板（袋ねじ型）
211 定着板部
212 ねじ部
213 ねじ孔
214 充填材注入口
ｄ_１ 内径
ｄ_２ 外径
Ｐ 定常ねじ部のねじピッチ
ｗ 雌ねじ谷幅
θ_１ 定常雌ねじ部のＡ側谷面の内径リード角
θ_２ 定常雌ねじ部のＡ側谷面の外径リード角
θ_３ 定常雌ねじ部のＢ側谷面の外径リード角
θ_４ 定常雌ねじ部のＢ側谷面の内径リード角
θ_１’ 非定常雌ねじ部のＡ側谷面の内径リード角
θ_２’ 非定常雌ねじ部のＡ側谷面の外径リード角
θ_３’ 非定常雌ねじ部のＢ側谷面の外径リード角
θ_４’ 非定常雌ねじ部のＢ側谷面の内径リード角

Claims (3)

1. ねじ鉄筋の定着板において、該定着板を貫通する貫通ねじ孔を有し、該貫通ねじ孔は、
   該貫通ねじ孔の入口から内径、外径、ねじピッチを不変とされ、下記Ａ側谷面の内径リード角および外径リード角が下記Ｂ側谷面の内径リード角および外径リード角と相同とされて延在して前記ねじ鉄筋の雄ねじと螺合する定常雌ねじ部と、
   前記貫通ねじ孔の出口から前記定常雌ねじ部のねじピッチで０．５〜５ピッチ分内側の位置までの範囲に延在して前記定常雌ねじ部に連なり、雌ねじの内径、外径、および下記Ａ側谷面の内径リード角および外径リード角が前記定常雌ねじ部のそれと相同で、下記Ｂ側谷面の内径リード角および外径リード角が前記定常雌ねじ部のそれより小さくて、雌ねじ谷幅が前記貫通ねじ孔の出口に近づくにつれて減少する非定常雌ねじ部と
   からなることを特徴とするねじ鉄筋の定着板。
   記
   Ａ側谷面：前記ねじ鉄筋からの引張負荷を受ける側の雌ねじ谷面
   Ｂ側谷面：Ａ側谷面とは反対側の谷面
2. 請求項１において、定着板は手締めにてねじ鉄筋の端部に締結されるものであることを特徴とするねじ鉄筋の定着板。
3. 請求項１または２に記載された定着板をねじ鉄筋の端部に装着してなるねじ鉄筋の定着構造。

Images