JP4866894B2 - 定着部付き鉄筋、定着部付き鉄筋用素材、及び、アンカーボルト - Google Patents

Description

本発明は、定着部付き鉄筋、定着部付き鉄筋用素材、及び、アンカーボルトに関する。

従来、ＲＣ構造、ＳＲＣ構造の柱や梁などにおける主筋の機械式定着工法として、ネジ鉄筋では定着金物、異型鉄筋では摩擦接合型などが実用化されている。また、これらは、土木分野においては、せん断補強筋としても活用されている。

従来のネジ鉄筋における機械式定着工法では、定着部として鋳鋼製の金物が必要であり、従来の異型鉄筋における機械式定着工法では、定着部であるプレートと鉄筋本体との摩擦接合が必要であるため、低コスト化及び作業工程の省力化が求められていた。

そこで、定着部となるプレートが、鉄筋本体の端部から一体成形された定着部付き鉄筋が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の定着部付き鉄筋では、鉄筋本体の端部に鍛造を行なうことでプレートを形成し、この形成されたプレートに曲げ加工を施すことで、定着部が形成されている。

また、従来、鉄骨柱脚などを、基礎コンクリートに固定する際に利用されるアンカーボルトとして、Ｕ字型に成形されたものが知られている（例えば、特許文献２，３参照）。このようなＵ字型のアンカーボルトは、地下梁主筋と交錯するように配筋されて設置されている。また、Ｕ字型のアンカーボルトは、柱脚下端に配置される平板状の柱脚金物（テンプレート）の開口部に挿通されて設定される。そして、この挿通作業を行う際には、Ｕ字の開放端の位置を規制する専用の治具を用いて、柱脚金物の開口部に開放端が挿通される。
特開２００６−１０４７８５号公報 特開平１０−２５７４３号公報 特開平１０−３７２０４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の定着部付き鉄筋では、鉄筋本体の径方向の一方側に定着部となる平板を形成し、この平板を鉄筋本体の軸心と反対側に屈曲することで、定着部が形成されているため、定着部に他の鉄筋を引っ掛けた場合に、鉄筋本体に付加曲げが作用し、鉄筋本体に作用する曲げ応力が大きくなるおそれがあった。

また、上記特許文献２，３に記載のＵ字状のアンカーボルトでは、地下梁主筋と交錯するように配筋されるため、作業が煩雑であるという問題があった。また、柱脚下端に配置される平板の開口部に、Ｕ字の開放端部を挿通させる作業に手間がかかるという問題があった。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、低コスト化及び作業工程の省力化を図りつつ、鉄筋本体に作用する曲げ応力を低下させることが可能な定着部付き鉄筋、定着部付き鉄筋用素材、及び、アンカーボルトを提供することを目的とする。

本発明による定着部付き鉄筋は、鉄筋本体と、平板部を有し鉄筋本体の端部から屈曲形成された定着部と、を備え、定着部は、鉄筋本体の径方向の一方側に配置された平板部が、径方向の他方側に屈曲され、定着部の鉄筋本体際には、鉄筋本体の周面より内側へ窪み鉄筋本体と交差する他の鉄筋と係合可能な凹部が形成されていることを特徴としている。

このような定着部付き鉄筋は、定着部の鉄筋本体際に、鉄筋本体の周面より内側に窪む凹部が形成されているため、この凹部内に、鉄筋本体と交差する他の鉄筋を進入させて係合することができる。これにより、鉄筋本体の軸心と他の鉄筋の軸心との距離である偏心距離を小さくすることができる。そのため、鉄筋本体に作用する付加曲げを低減して、鉄筋本体に作用する曲げ応力を低減させることができる。また、定着部の平板部が、鉄筋本体から一体的に屈曲形成されているため、低コスト化及び作業の省力化を図ることができる。

ここで、平板部は、異形鉄筋に鍛造を施工することで形成されたものであり、平板部の側部には、異形鉄筋の節が押圧されて形成された複数の凸部が設けられていることが好ましい。これにより、平板部の側部に複数の凸部が形成されているため、引き抜き抵抗を一層向上させることができる。また、異形鉄筋に鍛造を施し、異形鉄筋の節を利用することで、容易に凸部を形成することができる。また、鍛造によって、鉄筋の端部に定着部を加工することで、定着部の強度が鉄筋本体の強度より上昇することを利用して、定着部での破断ではなく鉄筋本体での破断を保証する。

また、定着部の外面には、隣接する他の鉄筋本体との間隔を計測可能な位置決め形状が、形成されていることが好ましい。これにより、隣接する他の鉄筋本体との間隔を容易に計測することができるため、目視確認によって配筋管理を行なうことができ、作業の省力化が図られる。

また、定着部の外面には、鉄筋本体の軸心の位置を示す位置確認用形状が形成されていることが好ましい。これにより、鉄筋本体の軸心の位置を容易に確認することができるため、目視確認によって配筋管理を行なうことができ、作業の省力化が図られる。

また、本発明による定着部付き鉄筋用素材は、上記の定着部を加工する前の鉄筋素材であって、周面に、定着部を屈曲形成するための基点を示す屈曲位置確認用形状が形成されていることを特徴としている。

このような定着部付き鉄筋用素材では、定着部を屈曲形成するための基点の位置を示す屈曲位置確認用形状が周面に設けられているため、折り曲げ基点の位置を容易に確認することができるため、加工作業における省力化を図ることができる。

また、本発明によるアンカーボルトは、基礎コンクリートに固定されるアンカーボルトにおいて、一方の端部にネジ部が形成された鉄筋本体と、平板部を有し鉄筋本体の他方の端部から屈曲形成された定着部と、を備え、定着部は、鉄筋本体の径方向の一方側に配置された平板部が、径方向の他方側に屈曲され、定着部の鉄筋本体際には、鉄筋本体の周面より内側へ窪み前記鉄筋本体と交差する他の鉄筋と係合可能な凹部が形成されている。

このようなアンカーボルトは、定着部の鉄筋本体際に、鉄筋本体の周面より内側に窪む凹部が形成されているため、この凹部内に、鉄筋本体と交差する他の鉄筋を進入させて係合することができる。これにより、鉄筋本体の軸心と他の鉄筋との軸心との距離である偏心距離を小さくすることができる。そのため、鉄筋本体に作用する付加曲げを低減して、鉄筋本体に作用する曲げ応力を低減させることができる。また、定着部の平板部が、鉄筋本体から一体的に屈曲形成されているため、低コスト化及び作業の省力化を図ることができる。

また、このようなアンカーボルトを、鉄骨柱脚の定着構造に採用する場合には、地下梁主筋に定着部を係合可能とすべく、一対のアンカーボルトを対向して配置する。これにより、従前のように、Ｕ字形状のアンカーボルトと地下梁主筋とが交錯するように配筋する必要が無くなるため、配筋を簡素とし、作業の省力化が図られる。また、アンカーボルトを、柱脚金物の開口部に容易に挿通させることができるため、作業の省力化を一層図ることができる。

本発明の定着部付き鉄筋によれば、低コスト化及び作業工程の省力化を図りつつ、鉄筋本体に作用する曲げ応力を低下させることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る定着部付き鉄筋を示す正面図、図２は、定着部の加工手順を説明するための概略図、図３は、定着部付き鉄筋と直交する主筋に引っ掛けられた状態の定着部を示す図である。図１〜図３に示す定着部付き鉄筋１は、例えば、ＲＣ構造において、主筋と交差するように配置されるせん断補強筋として利用されるものであり、異形鉄筋から成る鉄筋本体２と、この鉄筋本体の両端部から屈曲形成された定着部３とを備えている。

鉄筋本体２は、例えば、鉄筋コンクリート用棒鋼を用いて、直線状に形成されている。この鉄筋本体２の周面２ａには、軸線方向に延在する凸部である一対のリブ７、および、周方向に延在する凸部である複数の節６が形成されている。一対のリブ７は、互いに対向するように配置され、複数の節６は、軸線方向に一定間隔で配置されている。

定着部３は、例えば鍛造によって平板状に形成された定着プレート４を有している。また、定着部３には、鉄筋本体２と交差して配置された他の鉄筋８（図３参照）と係合可能な定着凹部５が形成されている。

定着プレート４は、その板厚方向が、鉄筋本体２の軸線方向となるように形成されている。すなわち、定着プレート４は、鉄筋本体２の軸線と直交するように屈曲形成され、定着プレート４の主面４ａは、鉄筋本体２の軸線方向に向けられている。定着凹部５は、定着プレート４の基端部（鉄筋本体２側）に形成され、鉄筋本体２の周面２ａより軸線側へ窪むように形成されている。

次に、図２を参照して、鉄筋本体２の端部に、一体的に形成された定着部３の加工手順について説明する。図２において、鉄筋本体２の軸線Ｌに沿う方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向と直交する図示上下方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と直交する方向をＺ軸方向とする。図２（Ａ）は、屈曲形成される前の定着プレートを、Ｚ軸方向から示す図、図２（Ｂ）は、屈曲形成される前の定着プレートを、Ｙ軸方向から示す図、図２（Ｃ）は、屈曲形成された後の定着プレートを、Ｚ軸方向から示す図である。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、鉄筋本体２の端部に定着プレート４となる平板部を形成する。このとき、定着プレート４が鉄筋本体２の径方向Ｄ（Ｙ軸方向）の一方側に配置されるように加工する。また、加工する際に、異形鉄筋のリブ７をＹ軸方向に向け、Ｙ軸方向からプレスすることで、異形鉄筋の節６が潰されて、定着プレート４の側部に複数の凸部６ａが形成される。なお、ねじ鉄筋に鍛造を施すことで、定着プレート４の側部に複数の凸部６ａを形成してもよい。

次に、図２（Ｃ）に示すように、鉄筋本体２の径方向Ｄの一方側に配置された定着プレート４となる平板部を、径方向Ｄの他方側へ屈曲形成し、定着プレート４の主面４ａが鉄筋本体２の軸線Ｌ方向に向けられる。そして、例えば高周波又はガス圧接を用いて加熱し折り曲げ加工することで、定着プレート４の基端側（定着部３の鉄筋本体２際）に、鉄筋本体２の周面２ａより内側へ窪む定着凹部５を形成する。定着凹部５の曲率は、係合される他の鉄筋の周面の曲率に対応していることが好適である。

また、定着部付き鉄筋を製造する方法（加工方法）としては、平板部を成形した後、金型を用いてプレスすることにより定着部３の屈曲形成を行ってもよく、金型を用いたプレスのみによって、平板部の成形と同時に曲げ加工を行なってもよい。何れの方法であっても、鉄筋本体２の端部と、平板部との接続部は、鉄筋本体２の径方向の一方側に配置され、平板部は径方向の他方側に屈曲されている。

このように構成された定着部付き鉄筋１は、図３に示すように、例えば、主筋８（他の鉄筋）と直交するように配筋されるせん断補強筋として利用される。このとき、定着部付き鉄筋１の定着部３は、主筋８に引っ掛けられ、定着凹部５内に、主筋８の一部が進入した状態となる。すなわち、鉄筋本体２の軸線Ｌと主筋８の軸線Ｌ_８とが接近した状態となり、互いの軸線Ｌ，Ｌ_８間の距離である偏心距離ｅを小さくすることができる。

図３に示す状態において、鉄筋本体２に作用する付加曲げＭは、Ｍ＝ｅ×Ｐ_８…（１）によって表現される。なお、Ｐ_８は、主筋８の軸心に作用する軸線Ｌ方向の力である。このように、偏心距離ｅを小さくすることで、付加曲げＭを低減して、鉄筋本体２に作用する曲げ応力を低減させる。また、定着部付き鉄筋１の定着部３を主筋８に直接引っ掛けることで、せん断補強筋として利用される定着部付き鉄筋１をより強固に固定することができる。

次に、図４を参照して、定着部付き鉄筋１の梁主筋への適用について説明する。図４は、柱及び梁の連結部における配筋の一例を示す概略図である。図４では、柱９、梁１０，１１が互いに直交している。ここでは、定着部付き鉄筋１は、梁１０の主筋として利用されている。そして、定着部付き鉄筋１の定着部３は、梁１０と直交する梁１１の主筋１３に引っ掛けられて、配筋される。なお、柱９のせん断補強筋１４に定着部付き鉄筋を適用してもよい。この場合、柱９の主筋１２に定着部が引っ掛けられて配筋される。また、梁１０，１１のせん断補強筋１５に定着部付き鉄筋を適用してもよい。この場合、梁１０，１１の主筋に定着部が引っ掛けられて配筋される。

次に、図５及び図６を参照して、配筋管理を省力化するための位置確認用形状について説明する。図５は、主筋の配筋の一例を示す図である。この場合において、本発明の定着部付き鉄筋１は、主筋として利用され、複数の主筋が配筋されている。また、複数の定着部付き鉄筋１と交差する複数の鉄筋１６は、隣接する定着部付き鉄筋１間に配置されている。

そして、定着部付き鉄筋１の定着部３の外面には、最小間隔確認用段差（位置決め形状）１８が形成されている。最小間隔確認用段差１８に、隣接する定着部付き鉄筋１の定着プレート４の端部を合わせた場合に、互いの鉄筋本体２が鉄筋最小間隔ｄ（例えば鉄筋本体の直径Ｄの２．７倍）となるように、最小間隔確認用段差１８の位置が設定されている。これにより、隣接する鉄筋本体２同士の間隔を容易に計測することができるため、目視確認によって配筋管理を行なうことができ、配筋作業の省力化を図ることができる。なお、最小間隔確認用位置決め形状は、凹部、凸部などでもよく、目視によって確認できれば、その他の形状でもよい。

また、鉄筋本体２の端部には、折り曲げ基点マーク１７が形成されている。この折り曲げ基点マーク１７は、定着部３を折り曲げる際の基点となる位置に形成されている。この折り曲げ基点マーク１７は、定着部３を加工するまえの鉄筋素材の周面に予め形成されている。これにより、折り曲げ基点の位置を容易に確認することができるため、加工作業における省力化を図ることができる。なお、折り曲げ基点マーク１７は、凹部でも、凸部でもよく、目視によって確認できればよい。

図６は、鉄筋中心確認用マークが形成された定着部を示す図である。図６に示すように、定着部３の外面に、鉄筋本体２の軸線Ｌ方向から見た場合の鉄筋本体２の中心（軸心）を示す鉄筋中心確認用マーク１９を形成することが好ましい。これにより、鉄筋本体２の軸心の位置を容易に確認することができるため、目視確認によって配筋管理を行なうことができ、配筋作業の省力化を図ることができる。なお、鉄筋中心確認用マーク１９は、凹部でも、凸部でもよく、目視によって確認できればよい。

このように本実施形態の定着部付き鉄筋１によれば、定着部３の鉄筋本体２際に、鉄筋本体２の周面２ａより内側に窪む定着凹部５が形成されているため、この定着凹部５内に、鉄筋本体２と交差する他の鉄筋８を進入させて係合することができる。これにより、偏心距離ｅを小さくして、鉄筋本体２に作用する付加曲げを低減することができる。その結果、鉄筋本体２に作用する曲げ応力を低減させることができる。また、定着部３の定着プレート４が、鉄筋本体２の端部から一体的に屈曲形成されているため、従前のような、定着金物、摩擦接合を不要とすることができ、低コスト化及び作業の省力化を図ることができる。

また、鍛造によって定着プレート４を形成することで、定着部３の強度を鉄筋本体２の強度より向上させることができるため、鉄筋本体２での破断を保証し、定着部３での破断を防止することができる。

また、定着プレート４の側部に、複数の凸部６ａを設けることで、定着プレート４の主面４ａによる支圧抵抗Ｐｓに加えて、複数の凸部６ａによる付着抵抗Ｐｂを考慮することができるので、定着部付き鉄筋１の引抜耐力抵抗を増加させることができる。

次に、図７を参照して、本発明の変形例に係る定着部付き鉄筋について説明する。図７に示す変形例に係る定着部付き鉄筋２１が、図１に示す定着部付き鉄筋１と違う点は、定着部２３の形状が異なる点である。具体的には、定着プレート２４となる平板部が、鉄筋本体２の径方向の一方側に形成され、さらに外方側に張り出した後に、径方向の他方側へ屈曲形成されている。これにより、定着プレート２４の基端部に形成された定着凹部２５を深く形成することができ、偏心距離を一層小さくすることができ、鉄筋本体２に作用する曲げ応力を低減することができる。

次に、図８を参照して、本発明の定着部付き鉄筋のアンカーボルトへの適用について説明する。図８は、本発明の実施形態に係るアンカーボルトを用いた鉄骨柱脚の定着構造を示す概略断面図である。図８に示すアンカーボルト３１が、図１に示す定着部付き鉄筋１と違う点は、定着部３が形成されていない端部に、おねじ部３２が形成され、ナット３３を螺合可能な構成とされている点である。

アンカーボルト３１は、基礎コンクリート部３８内の地下梁主筋３７に引っ掛けられて、上下方向に延在して配置される。アンカーボルト３１の定着部３は、定着凹部５内に地下梁主筋３７が引っ掛けられた状態とされている。おねじ部３２が形成された上端部は、地上に露出し、その他部分は、基礎コンクリート部３８内に埋め込まれた状態で固定されている。

鉄骨柱脚３４の下端に配置された柱脚金物３５は、矩形状の平板であり、その四つ角には、開口部３６が形成されている。アンカーボルト３１は、柱脚金物３５の開口部３６に各々挿通され、ナット３３は、おねじ部３２に螺合されている。柱脚金物３５は、アンカーボルト３１及びナット３３によって固定され、鉄骨柱脚３４は、柱脚金物３５を介して、基礎コンクリート部３８に確実に固定されている。

このようなアンカーボルト３１は、上記の定着部付き鉄筋１と同様な作用・効果を有する。また、従前のように、Ｕ字形状のアンカーボルトと地下梁主筋とを交錯させて配筋する必要が無いため、配筋を簡素とし、作業の省力化を図ることができる。また、アンカーボルト３１を、柱脚金物３５の開口部３６に容易に挿通させることができるため、作業の省力化を一層図ることができ、工期短縮を実現することができる。

図９は、本発明の実施形態に係るアンカーボルトを用いたＲＣ構造を示す断面図である。図９に示すように、ＲＣ構造において、基礎梁４０と柱４１との連結部、基礎梁４０と中柱４２との連結部に本発明の定着部付き鉄筋であるアンカーボルト３１を適用してもよい。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態において、異形鉄筋を用いて、定着部付き鉄筋１を形成しているが、ねじ鉄筋を用いて、形成してもよく、その他の鉄筋を用いて定着部付き鉄筋を形成してもよい。

また、上記実施形態では、定着プレート４の側部に、複数の凸部６ａが設けられているが、複数の凸部６ａが設けられていないものでもよい。また、折り曲げ基点マーク１７、最小間隔確認用段差１８、鉄筋中心確認用マーク１９が形成されていない定着部付き鉄筋でもよい。

本発明の実施形態に係る定着部付き鉄筋を示す正面図である。 定着部の加工手順を説明するための概略図である。 直交する主筋に引っ掛けられた状態の定着部を示す図である。 柱及び梁の連結部における配筋の一例を示す概略図である。 主筋の配筋の一例を示す図である。 鉄筋中心確認用マークが形成された定着部を示す図である。 本発明の変形例に係る定着部付き鉄筋を示す正面図である。 本発明の実施形態に係るアンカーボルトを用いた鉄骨柱脚の定着構造を示す概略断面図である。 本発明の実施形態に係るアンカーボルトを用いたＲＣ構造を示す断面図である。

符号の説明

１，２１…定着部付き鉄筋
２…鉄筋本体
３，２３…定着部
４，２４…定着プレート（平板部）
４ａ…定着プレートの主面
５，２５…定着凹部
６…節
６ａ…複数の凸部
７…リブ
８…主筋（他の鉄筋）
９…柱
１０，１１…梁
１２，１３…主筋
１４，１５…せん断補強筋
１６…鉄筋
１７…折り曲げ基点マーク（屈曲位置確認用形状）
１８…最小間隔確認用段差（位置決め形状）
１９…鉄筋中心確認用マーク（位置確認用形状）
３１…アンカーボルト（定着部付き鉄筋）
３２…おねじ部
３３…ナット
３４…鉄骨柱脚
３５…柱脚金物
３６…開口部
３７…地下梁主筋
３８…基礎コンクリート部
４０…基礎梁
４１…柱
４２…中柱
ｄ…鉄筋最小間隔
ｅ…偏心距離
Ｄ…径方向
Ｐ_８…力
Ｌ，Ｌ_８…軸線

Claims (6)

1. 鉄筋本体と、
   平板部を有し前記鉄筋本体の端部から屈曲形成された定着部と、を備え、
   前記定着部は、前記鉄筋本体の径方向の一方側に配置された前記平板部が、前記径方向の他方側に屈曲され、
   前記定着部の鉄筋本体際には、前記鉄筋本体の周面より内側へ窪み前記鉄筋本体と交差する他の鉄筋と係合可能な凹部が形成されていることを特徴とする定着部付き鉄筋。
2. 前記平板部は、異形鉄筋に鍛造を施工することで形成されたものであり、
   前記平板部の側部には、前記異形鉄筋の節が押圧されて形成された複数の凸部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の定着部付き鉄筋。
3. 前記定着部の外面には、隣接する他の鉄筋本体との間隔を計測可能な位置決め形状が、形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着部付き鉄筋。
4. 前記定着部の外面には、鉄筋本体の軸心の位置を示す位置確認用形状が形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の定着部付き鉄筋。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の定着部を加工する前の鉄筋素材であって、
   周面に、前記定着部を屈曲形成するための基点を示す屈曲位置確認用形状が形成されていることを特徴とする定着部付き鉄筋用素材。
6. 基礎コンクリートに固定されるアンカーボルトにおいて、
   一方の端部にネジ部が形成された鉄筋本体と、
   平板部を有し前記鉄筋本体の他方の端部から屈曲形成された定着部と、を備え、
   前記定着部は、前記鉄筋本体の径方向の一方側に配置された前記平板部が、前記径方向の他方側に屈曲され、
   前記定着部の鉄筋本体際には、前記鉄筋本体の周面より内側へ窪み前記鉄筋本体と交差する他の鉄筋と係合可能な凹部が形成されていることを特徴とするアンカーボルト。

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