JP5128569B2 - プレストレストコンクリート梁 - Google Patents

Description

本発明は、プレストレスを導入したプレキャスト製のコンクリート梁（以下、「ＰＣ梁」という場合がある。）に関する。

近年、構造物の大規模化、大空間化に伴い、梁のロングスパン化が望まれている。
例えば、特許文献１には、主筋にプレテンションを導入したプレテンション方式の主梁に、ポストテンションＰＣケーブルを挿通するシースを全長に亘って予め埋め込み、主梁を架設した後、ポストテンションＰＣケーブルにより主梁を柱と結合し、スラブコンクリートを打設して合成梁を形成することが記載されている。

特開平７−８２８３７号公報（図１）

しかしながら、特許文献１に記載されたような従来のＰＣ梁は、スパン１５ｍ程度の中規模スパンのＰＣ梁までは適用可能であるが、さらにスパンを大きくしようとすると、以下のような問題がある。

（１）梁のスパンを長くすると、それに比例して大容量のプレストレス力（ＰＳ力）が必要となるため、例えばＳＤ６８５クラスの高強度鉄筋を用いても、Ｄ３５〜Ｄ４１程度の太径鉄筋が必要となる。これらの太径鉄筋に対してＰＳ力を導入する場合、プレキャスト梁（ＰＣａ梁）両端の定着部付近での鉄筋に沿った付着割裂破壊を防止するために、スパイラル筋などを配置して補強する必要がある。そのため、スパイラル筋の配置スペースや、ある程度の被り厚と鉄筋間隔を確保すると、ＰＣａ梁の断面が大型化してしまい、小型化、軽量化を図ることが困難であった。

（２）また、梁に作用する曲げモーメントは、通常、スパンの中央部が最も大きくなり、両端側は小さくなる（あるいは逆向きになる）が、特許文献１に記載のＰＣａ梁では、プレテンションを導入する主筋が梁の全長に亘って設置されているため、梁の全長に亘って均一にプレテンションによるプレストレス力が導入されてしまう。つまり、従来の梁では、プレテンションによるプレストレス力を、梁に作用する曲げモーメントに合わせて合理的に導入することができなかった。

（３）また、ＰＣａ梁をプレキャスト工場から工事現場に輸送する場合、その長さは最大で１６ｍ程度という輸送上の制約があるため、ロングスパンのＰＣａ梁を工場で製造しても工事現場に搬送できない。

本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、プレストレス力を合理的に導入することができ、小型軽量化が可能なプレストレストコンクリート梁を提供することを課題とする。

本発明は、梁のスパン中央部を含むプレキャスト製のプレテンション部材と、前記プレテンション部材の少なくとも一方の端部に接合されたプレキャスト製のＲＣ部材と、からなるプレストレストコンクリート梁であって、前記プレテンション部材は、緊張によってプレテンションを導入する複数の中央下側主筋と、複数の中央上側主筋と、前記プレテンション部材の両端部同士を連通する中央下側シース管と、前記プレテンション部材の両端部同士を連通する中央上側シース管と、を備え、前記ＲＣ部材は、複数の端部下側主筋と、複数の端部上側主筋と、前記ＲＣ部材の両端部同士を連通するとともに前記中央下側シース管に連続する端部下側シース管と、前記ＲＣ部材の両端部同士を連通するとともに前記中央上側シース管に連続する端部上側シース管と、を備え、前記中央下側シース管及び前記端部下側シース管の内部には、緊張によってポストテンションを導入する下側緊張材が配置され、前記中央上側シース管及び前記端部上側シース管の内部には、緊張によってポストテンションを導入する上側緊張材が配置され、前記プレテンション部材と前記ＲＣ部材は、前記下側緊張材及び前記上側緊張材によって互いに圧着されており、前記プレテンション部材の断面視において、前記複数の中央下側主筋は、前記中央下側シース管及び前記下側緊張材を囲むように配置されるとともに、前記複数の中央上側主筋は、前記中央上側シース管及び前記上側緊張材を囲むように配置され、前記ＲＣ部材の断面視において、前記複数の端部下側主筋は、前記端部下側シース管及び前記下側緊張材を囲むように配置されるとともに、前記複数の端部上側主筋は、前記端部上側シース管及び前記上側緊張材を囲むように配置されていることを特徴とする。

ここで、プレテンション部材とは、いわゆるプレテンション方式によって予めプレストレス力が導入された部材のことをいう。また、ＲＣ部材とは、鉄筋コンクリート製の部材のことであり、「ＲＣ」は「Reinforced-Concrete」の略である。

かかる構成によれば、プレテンション部材とＲＣ部材とを接合してＰＣ梁が構成されており、梁のスパン中央部を含むプレテンション部材の主筋にプレテンションが導入されており、ＰＣ梁全体には緊張材によってポストテンションが導入されているので、通常、曲げモーメントが最も大きくなるＰＣ梁のスパン中央部のプレストレス力を選択的に大きくすることができる。これにより、曲げモーメントの分布に合わせて合理的にプレストレス力を導入することができる。
また、ＰＣ梁が分割されているので、プレテンションを導入するプレテンション部材の長さが短くなり、輸送の制限を受け難くなる。また、プレテンション部材にポストテンションでさらに緊張力が付与され、プレテンション用鉄筋の負担する緊張力が軽減されるため、鉄筋径を小さくすることができる。その結果、被り厚や鉄筋間隔を小さくしてＰＣ梁の断面を小型化し、ＰＣ梁を軽量化することが可能になる。
また、かかる構成によれば、プレテンション部材の主筋のうち、通常引っ張り側となる中央下側主筋を緊張してプレテンションを導入するので、プレストレストコンクリート梁の曲げ耐力を増大させることができる。また、かかる構成によれば、梁の断面内の上側と下側に緊張材が配置されているので、プレテンション部材とＲＣ部材との圧着面にかかる圧縮応力の分布を平滑化することができる。具体的には、下側緊張材のみによってＰＣ梁を圧着すると、圧着面の下側に圧縮応力が集中するが、ＰＣ梁の上側に上側緊張材を設置することで、ＰＣ梁の上側に圧縮応力を作用させ、プレテンション部材とＲＣ部材との圧着面に、圧縮応力が下側に偏って作用することを防止することができ、ＰＣ梁を安定して接合することができる。

また、上下端部に定着部を有する複数のせん断補強筋が、材軸方向に互いに間隔を隔ててシングル配筋されており、下端側の前記定着部は、前記プレテンション部材において、前記中央下側シース管と前記中央下側シース管よりも上側にある前記中央下側主筋との間に定着するとともに、前記ＲＣ部材において、前記端部下側シース管と前記端部下側シース管よりも上側にある前記端部下側主筋との間に定着し、上端側の前記定着部は、前記プレテンション部材において、前記中央上側シース管と前記中央上側シース管よりも下側にある前記中央上側主筋との間に定着するとともに、前記ＲＣ部材において、前記端部上側シース管と前記端部上側シース管よりも下側にある前記端部上側主筋との間に定着している構成とするのが好ましい。

かかる構成によれば、せん断補強筋の上下端部に定着部が設けられているので、上側シース管や下側シース管の手前でせん断補強筋を上側仮想梁及び下側仮想梁にシングル配筋で定着させることができる。そのため、せん断補強筋を定着させるためのスペースを小さくすることができるので、ＰＣ梁の断面を小型化することができる。

また、前記プレテンション部材の下側には、前記複数の中央下側主筋と、前記複数の中央下側主筋を環状に拘束する複数の中央下側拘束筋と、その周囲のコンクリートと、によって、中央下側仮想梁が構成され、前記プレテンション部材の上側には、前記複数の中央上側主筋と、前記複数の中央上側主筋を環状に拘束する複数の中央上側拘束筋と、その周囲のコンクリートと、によって、中央上側仮想梁が構成され、前記中央下側仮想梁と前記中央上側仮想梁との間のコンクリート部分には、梁の幅方向に貫通する複数の開口部が形成されている構成とするのが好ましい。

かかる構成によれば、プレテンション部材の下側には、中央下側仮想梁が構成され、プレテンション部材の上側には、中央上側仮想梁が構成されているので、これらの中央上側仮想梁及び中央下側仮想梁によってＰＣ梁に作用するせん断力に抵抗できるので、中央上側仮想梁と中央下側仮想梁との間のウェブ部のせん断補強筋を省略あるいは削減して開口部を容易に形成することができ、梁の軽量化を図ることができる。

また、本発明は、梁のスパン中央部を含むプレキャスト製のプレテンション部材と、前記プレテンション部材の少なくとも一方の端部に接合されたプレキャスト製のＲＣ部材と、からなるプレストレストコンクリート梁であって、前記プレテンション部材は、緊張によってプレテンションを導入する複数の中央下側主筋と、複数の中央上側主筋と、前記プレテンション部材の両端部同士を連通する中央下側シース管と、前記プレテンション部材の両端部同士を連通する中央上側シース管と、を備え、前記ＲＣ部材は、複数の端部下側主筋と、複数の端部上側主筋と、前記ＲＣ部材の両端部同士を連通するとともに前記中央下側シース管に連続する端部下側シース管と、前記ＲＣ部材の両端部同士を連通するとともに前記中央上側シース管に連続する端部上側シース管と、を備え、前記中央下側シース管及び前記端部下側シース管の内部には、緊張によってポストテンションを導入する下側緊張材が配置され、前記中央上側シース管及び前記端部上側シース管の内部には、緊張によってポストテンションを導入する上側緊張材が配置され、前記プレテンション部材と前記ＲＣ部材は、前記下側緊張材及び前記上側緊張材によって互いに圧着され、前記プレテンション部材の下側には、前記複数の中央下側主筋と、前記複数の中央下側主筋を環状に拘束する複数の中央下側拘束筋と、その周囲のコンクリートと、によって、中央下側仮想梁が構成され、前記プレテンション部材の上側には、前記複数の中央上側主筋と、前記複数の中央上側主筋を環状に拘束する複数の中央上側拘束筋と、その周囲のコンクリートと、によって、中央上側仮想梁が構成され、前記中央下側仮想梁と前記中央上側仮想梁との間のコンクリート部分には、梁の幅方向に貫通する複数の開口部が形成されていることを特徴とする。

かかる構成によれば、プレテンション部材とＲＣ部材とを接合してＰＣ梁が構成されており、梁のスパン中央部を含むプレテンション部材の主筋にプレテンションが導入されており、ＰＣ梁全体には緊張材によってポストテンションが導入されているので、通常、曲げモーメントが最も大きくなるＰＣ梁のスパン中央部のプレストレス力を選択的に大きくすることができる。これにより、曲げモーメントの分布に合わせて合理的にプレストレス力を導入することができる。
また、ＰＣ梁が分割されているので、プレテンションを導入するプレテンション部材の長さが短くなり、輸送の制限を受け難くなる。また、プレテンション部材にポストテンションでさらに緊張力が付与され、プレテンション用鉄筋の負担する緊張力が軽減されるため、鉄筋径を小さくすることができる。その結果、被り厚や鉄筋間隔を小さくしてＰＣ梁の断面を小型化し、ＰＣ梁を軽量化することが可能になる。
また、かかる構成によれば、プレテンション部材の主筋のうち、通常引っ張り側となる中央下側主筋を緊張してプレテンションを導入するので、プレストレストコンクリート梁の曲げ耐力を増大させることができる。また、かかる構成によれば、梁の断面内の上側と下側に緊張材が配置されているので、プレテンション部材とＲＣ部材との圧着面にかかる圧縮応力の分布を平滑化することができる。具体的には、下側緊張材のみによってＰＣ梁を圧着すると、圧着面の下側に圧縮応力が集中するが、ＰＣ梁の上側に上側緊張材を設置することで、ＰＣ梁の上側に圧縮応力を作用させ、プレテンション部材とＲＣ部材との圧着面に、圧縮応力が下側に偏って作用することを防止することができ、ＰＣ梁を安定して接合することができる。
また、かかる構成によれば、プレテンション部材の下側には、中央下側仮想梁が構成され、プレテンション部材の上側には、中央上側仮想梁が構成されているので、これらの中央上側仮想梁及び中央下側仮想梁によってＰＣ梁に作用するせん断力に抵抗できるので、中央上側仮想梁と中央下側仮想梁との間のウェブ部のせん断補強筋を省略あるいは削減して開口部を容易に形成することができ、梁の軽量化を図ることができる。

本発明によれば、プレストレス力を合理的に導入することができ、小型軽量化が可能なプレストレストコンクリート梁を提供することが可能となる。

本実施形態に係るプレストレストコンクリート梁の側面図である。 コンクリートの一部を省略して描いたプレテンション部材の概略構造図であり、（ａ）は端部の拡大側面図、（ｂ）は端部の拡大正面図である。 コンクリートの一部を省略して描いたＲＣ部材の概略構造図であり、（ａ）は端部の拡大側面図、（ｂ）は端部の拡大正面図である。 （ａ）はＰＣ梁に作用する曲げモーメントの断面力図、（ｂ）はＰＣ梁の側面図、（ｃ）はＰＣ梁に導入したプレストレス力の合成図、である。

本発明を実施するための最良の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態では、プレテンション部材の両側にＲＣ部材を接合したＰＣ梁を例にとって説明する。

図１は、本実施形態に係るプレストレストコンクリート梁の側面図である。
図１に示すように、ＰＣ梁１は、幅寸法に比べて高さ寸法が大きいいわゆるロングスパン系の梁である。ＰＣ梁１は、例えば建物の対向する柱２，２の間に架設されている。ＰＣ梁１の上側には、建物の床を構成する床スラブ３が連続的に設けられている。
ＰＣ梁１は、いわゆるＩ型断面を呈しており（図２（ｂ）、図３（ｂ）参照）、上下のフランジ部１ａ，１ｂに比較してその中間のウェブ部１ｃの幅寸法が小さい。ウェブ部１ｃには、幅方向に貫通する肉抜き用の開口部５，５・・・が、等間隔で形成されている。
なお、本実施形態では、開口部５は円形を呈しているが、開口部５の形状は限定されるものではなく、他の形状（例えば四角形などの多角形）であってもよい。

ＰＣ梁１は、ＰＣ梁１のスパン中央部を含むプレキャスト製のプレテンション部材１０と、プレテンション部材１０の両方の端部に接合されたプレキャスト製のＲＣ部材２０，２０とを、上下のフランジ部１ａ，１ｂ内に配設した緊張材たるＰＣケーブル４，４で圧着接合して構成されている。
なお、ＰＣ梁１を構成するコンクリートの種類は、特に限定されるものではなく、例えば高強度コンクリートを用いることができる。

図２は、コンクリートの一部を省略して描いたプレテンション部材の概略構造図であり、（ａ）は端部の拡大側面図、（ｂ）は端部の拡大正面図である。なお、図２は、組み立て前（床スラブ３を打設する前）のプレテンション部材１０を描いている。
プレテンション部材１０は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、断面Ｉ型を呈するプレキャスト製の鉄筋コンクリート部材であり、下フランジ部１０ａと、上フランジ部１０ｂと、ウェブ部１０ｃとから構成されている。

プレテンション部材１０の下フランジ部１０ａ内には、例えば４本の中央下側主筋１１が、ＰＣ梁１の軸方向（長手方向）に沿って互いに間隔を空けて２列２段で配筋されている。中央下側主筋１１の両端部１１ａ（一方のみ図示）は、プレテンション部材１０の両端部からそれぞれ突出している。
また、下フランジ部１０ａの中心部（４本の中央下側主筋１１の内側）には、ＰＣケーブル４を挿通するための中空管である中央下側シース管１２が、ＰＣ梁１の軸方向に沿って配設されている。中央下側シース管１２の両端部は、プレテンション部材１０の両端部にそれぞれ開口している。
４本の中央下側主筋１１の周囲には、これら４本の中央下側主筋１１を拘束する複数の中央下側拘束筋１３が、ＰＣ梁１の軸方向に等間隔で設置されている。中央下側拘束筋１３は、環状（四角枠状）に形成されている。

このように構成されたプレテンション部材１０の下フランジ部１０ａは、４本の中央下側主筋１１と、これらの中央下側主筋１１を環状に拘束する複数の中央下側拘束筋１３と、その周囲のコンクリートと、によって、中央下側仮想梁として機能する。

４本の中央下側主筋１１には、プレテンション方式でプレストレス力が導入されている。プレテンションを導入するには、まず、４本の中央下側主筋１１の両端部１１ａにジャッキを取り付けて、アバットに反力を取りながら４本の中央下側主筋１１を緊張（伸張）する。次に、緊張した４本の中央下側主筋１１の周囲に型枠を組んでコンクリートを打設する。そして、コンクリートが硬化して所定の強度に達したらジャッキを取り外す。これにより、元の長さに戻ろうとする中央下側主筋１１がコンクリートに拘束され、コンクリートに圧縮力（プレストレス力）が作用する。

プレテンション部材１０の上側には、４本の中央上側主筋１４が、ＰＣ梁１の軸方向に沿って互いに間隔を空けて２列２段に配筋されている。
なお、図２に示すように、床スラブ３を施工する前の段階では、下側の２本の中央上側主筋１４だけが、プレテンション部材１０の上フランジ部１０ｂ内に埋設されており、上側の２本は、後記する中央上側拘束筋１６を介してプレテンション部材１０の上面１０ｄよりも上方に支持されている。
また、上フランジ部１０ｂの内部には、ＰＣケーブル４を挿通するための中空管である中央上側シース管１５が、ＰＣ梁１の軸方向に沿って配設されている。中央上側シース管１５の両端部は、プレテンション部材１０の両端部にそれぞれ開口している。
４本の中央上側主筋１４の周囲には、これら４本の中央上側主筋１４を拘束する複数の中央上側拘束筋１６が、ＰＣ梁１の長手方向に等間隔で設置されている。中央上側拘束筋１６は、環状（四角枠状）に形成されている。
なお、図２に示すように、床スラブ３を施工する前の段階では、中央上側拘束筋１６の上半分は、プレテンション部材１０の上面１０ｄから突出した状態となっている。

このように構成されたプレテンション部材１０の上フランジ部１０ｂと、床スラブ３の一部であって上フランジ部１０ｂの上方に位置する部分は、４本の中央上側主筋１４と、これらの中央上側主筋１４を環状に拘束する複数の中央上側拘束筋１６と、その周囲のコンクリートと、によって、中央上側仮想梁として機能する。

プレテンション部材１０のウェブ部１０ｃには、複数の円形の開口部５が梁の幅方向を貫通するように等間隔で形成されている。

また、隣り合う開口部５同士の間のウェブ部１０ｃには、ＰＣ梁１に作用するせん断力に抵抗するためのせん断補強筋１７が、ＰＣ梁１の軸方向に間隔を隔てて上下方向に沿って複数配筋されている。せん断補強筋１７の上下端部には、せん断補強筋１７よりも太径に形成された定着板１７ａ，１７ｂが溶接固定されている。
せん断補強筋１７の下端側の定着板１７ａは、中央下側シース管１２の手前（ウェブ部１０ｃ側）に配置されて、中央下側仮想梁として機能する下フランジ部１０ａに定着されている。また、せん断補強筋１７の上端側の定着板１７ｂは、中央上側シース管１５の手前（ウェブ部１０ｃ側）に配置されて、中央上側仮想梁として機能する上フランジ部１０ｂに定着されている。

図３は、コンクリートの一部を省略して描いたＲＣ部材の概略構造図であり、（ａ）は端部の拡大側面図、（ｂ）は端部の拡大正面図である。なお、図３、組み立て前（床スラブ３を打設する前）のＲＣ部材２０を描いている。
図３（ａ），（ｂ）に示すように、ＲＣ部材２０は、断面Ｉ型を呈するプレキャスト製の鉄筋コンクリート部材であり、下フランジ部２０ａと、上フランジ部２０ｂと、ウェブ部２０ｃとから構成されている。本実施形態では、ＲＣ部材２０は、プレテンション部材１０よりも長さ寸法が小さく形成されている。

ＲＣ部材２０の下フランジ部２０ａ内には、例えば４本の端部下側主筋２１が、ＰＣ梁１の軸方向（長手方向）に沿って互いに間隔を空けて２列２段で配筋されている。端部下側主筋２１のプレテンション部材１０側の端部には、プレテンション部材１０の中央下側主筋１１を接続するための鉄筋継手金物２９が取り付けられている。
また、下フランジ部２０ａの中心部（４本の端部下側主筋２１の内側）には、ＰＣケーブル４を挿通するための中空管である端部下側シース管２２が、ＰＣ梁１の軸方向に沿って配設されている。端部下側シース管２２の両端部は、ＲＣ部材２０の両端部にそれぞれ開口している。
４本の端部下側主筋２１の周囲には、これら４本の端部下側主筋２１を拘束する複数の端部下側拘束筋２３が、ＰＣ梁１の軸方向に等間隔で設置されている。端部下側拘束筋２３は、環状（四角枠状）に形成されている。

このように構成されたＲＣ部材２０の下フランジ部２０ａは、４本の端部下側主筋２１と、これらの端部下側主筋２１を環状に拘束する複数の端部下側拘束筋２３と、その周囲のコンクリートと、によって、端部下側仮想梁として機能する。

鉄筋継手金物２９は円筒状の中空部材である。鉄筋継手金物２９の一端側には、端部下側主筋２１が取り付けられており、鉄筋継手金物２９の他端側（プレテンション部材１０側）には、プレテンション部材１０の中央下側主筋１１の端部１１ａを挿入するための挿入穴２９ａが設けられている。挿入穴２９ａは、ＲＣ部材２０のプレテンション部材１０側の端面２０ｅに開口している。

ＲＣ部材２０の上側には、４本の端部上側主筋２４が、ＰＣ梁１の軸方向に沿って互いに間隔を空けて２列２段に配筋されている。
なお、図３に示すように、床スラブ３を施工する前の段階では、下側の２本の端部上側主筋２４だけが、ＲＣ部材２０の上フランジ部２０ｂ内に埋設されており、上側の２本は、後記する端部上側拘束筋２６を介してＲＣ部材２０の上面２０ｄよりも上方に支持されている。下側の２本の端部上側主筋２４のプレテンション部材１０側の端部には、前記した鉄筋継手金物２９が取り付けられている。
また、上フランジ部２０ｂの内部には、ＰＣケーブル４を挿通するための中空管である端部上側シース管２５が、ＰＣ梁１の軸方向に沿って配設されている。端部上側シース管２５の両端部は、ＲＣ部材２０の両端部にそれぞれ開口している。
４本の端部上側主筋２４の周囲には、これら４本の端部上側主筋２４を拘束する複数の端部上側拘束筋２６が、ＰＣ梁１の軸方向に等間隔で設置されている。端部上側拘束筋２６は、環状（四角枠状）に形成されている。
なお、図３に示すように、床スラブ３を施工する前の段階では、端部上側拘束筋２６の上半分は、ＲＣ部材２０の上面２０ｄから突出した状態となっている。

このように構成されたＲＣ部材２０の上フランジ部２０ｂと、床スラブ３の一部であって上フランジ部２０ｂの上方に位置する部分は、４本の端部上側主筋２４と、これらの端部上側主筋２４を環状に拘束する複数の端部上側拘束筋２６と、その周囲のコンクリートと、によって、端部上側仮想梁として機能する。

ＲＣ部材２０のウェブ部２０ｃには、複数の円形の開口部５が梁の幅方向を貫通するように等間隔で形成されている。

また、隣り合う開口部５同士の間のウェブ部２０ｃには、ＰＣ梁１に作用するせん断力に抵抗するためのせん断補強筋２７が、ＰＣ梁１の軸方向に間隔を隔てて上下方向に沿ってシングル配筋されている。せん断補強筋２７の上下端部には、せん断補強筋２７よりも太径に形成された定着部たる定着板２７ａ，２７ｂが溶接固定されている。
せん断補強筋２７の下端側の定着板２７ａは、端部下側シース管２２の手前（ウェブ部２０ｃ側）に配置されて、端部下側仮想梁として機能する下フランジ部２０ａに定着されている。また、せん断補強筋２７の上端側の定着板２７ｂは、端部上側シース管２５の手前（ウェブ部２０ｃ側）に配置されて、端部上側仮想梁として機能する上フランジ部２０ｂに定着されている。
通常、環状のせん断補強筋を用いた場合は、梁の幅方向に２本の鉄筋が配筋されることとなるが、本実施形態のせん断補強筋２７は、定着板２７ａを備えているので、ＰＣ梁１の幅方向に一本だけ配筋（シングル配筋）することができ、ＰＣ梁１の断面を小型化することができる。

次に、図１乃至図３を参照してＰＣ梁１の構築方法について説明する。
初めに、例えばプレキャスト製造工場でプレテンション部材１０と一対のＲＣ部材２０を製造する。このとき、プレテンション部材１０の中央下側主筋１１を用いて、プレテンション方式でプレストレス力をプレテンション部材１０に導入する。プレテンション部材１０と一対のＲＣ部材２０の製造が完了したら、プレテンション部材１０と一対のＲＣ部材２０を、施工現場まで輸送する。このとき、プレテンション部材１０と一対のＲＣ部材２０の長さ寸法を１５ｍ以内にすることで、輸送上の制限を受けることがない。

次に、施工現場の組み立てヤードにおいて、プレテンション部材１０の両側に一対のＲＣ部材２０を配置し、両者の端部を突き合わせる。このとき、プレテンション部材１０の端部から突出している４本の中央下側主筋１１の端部１１ａと４本の中央上側主筋１４のうち下段側の２本の端部１４ａを、ＲＣ部材２０の鉄筋継手金物２９の挿入穴２９ａに挿入する。

次に、中央下側シース管１２とその両側に連続する端部下側シース管２２，２２に、ＰＣケーブル４を挿通するとともに、中央上側シース管１５とその両側に連続する端部上側シース管２５，２５に、ＰＣケーブル４を挿通する。そして、上下２本のＰＣケーブル４，４の両端部をジャッキで引っ張り、ＰＣケーブル４，４に所定の緊張力を導入する。この状態で、ＰＣケーブル４，４の両端部に、例えばくさび状の定着具（図示せず）を装着し、徐々にジャッキを緩める。そうすると、定着具が、ＲＣ部材２０のプレテンション部材１０と反対側の端面に引っ掛かり、ＲＣ部材２０がプレテンション部材１０に押しつけられて圧着される。

この状態で、中央下側シース管１２、端部下側シース管２２、中央上側シース管１５及び端部上側シース管２５の内部に、図示しない注入孔からグラウト材を充填してＰＣケーブル４，４とプレテンション部材１０とＲＣ部材２０とを一体化する。
また、プレテンション部材１０とＲＣ部材２０との繋ぎ目から鉄筋金物継手２９の挿入穴２９ａにグラウト材を注入して、中央下側主筋１１と端部下側主筋２１とを連結するとともに、４本の中央上側主筋１４のうちの下側の２本と、４本の端部上側主筋２４のうちの下側の２本とを連結する。
なお、４本の中央上側主筋１４のうちの上側の２本と、４本の端部上側主筋２４のうちの上側の２本とは、床スラブ３を打設する前はコンクリートから露出した状態であるので、通常の継手手法（例えば重ね継手）で両者を接続すればよい。

このようにして構築したＰＣ梁１を大型クレーン（図示せず）で吊り上げ、図１に示すように、２本の柱２，２の間に架設し、床スラブ３を打設することで、ＰＣ梁１の構築が完了する。

次に、本実施形態に係るＰＣ梁１の作用について図４を参照して説明する。
図４（ａ）はＰＣ梁に作用する曲げモーメントの断面力図、（ｂ）はＰＣ梁の側面図、（ｃ）はＰＣ梁に導入したプレストレス力の合成図、である。
図４（ａ）に示すように、ＰＣ梁１に作用する曲げモーメントＭは、一般に、ＰＣ梁１のスパン中央部で最も大きくなる。そのため、ＰＣ梁１のスパン中央部の下側に、最も大きな引張応力が作用する。
一方、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、本実施形態に係るＰＣ梁１は、ＰＣケーブル４，４によって、ＰＣ梁１の全長に亘ってポストテンション方式によるプレストレス力が導入されているとともに、プレテンション部材１０に対応する範囲のみに、プレテンション部材１０の中央下側主筋１１によって、プレテンション方式によるプレストレス力が導入されている。したがって、両者を合成したプレストレス力は、ＰＣ梁１の両端部付近に比較してスパン中央部付近で大きくなっている。
これにより、曲げモーメントＭが比較的大きくなるＰＣ梁１のスパン中央部付近のプレストレス力のみを選択的に大きくして、ＰＣ梁１のスパン中央部付近に大きな圧縮応力を予め作用させておくことにより、曲げモーメントＭによる引張応力に対抗することができる。

また、ＰＣ梁１がプレテンション部材１０と一対のＲＣ部材２０とに３分割されているので、プレテンションを導入するプレテンション部材１０の長さが短くなり、ＰＣ梁１を分割しない場合に比較して中央下側主筋１１の鉄筋径を小さくすることができる。その結果、被り厚や鉄筋間隔を小さくしてＰＣ梁１の断面を小型化し、ＰＣ梁１を軽量化することが可能になる。

また、ＰＣ梁１の下側のみならず、上側にもＰＣケーブル４が配設されているので、プレテンション部材１０とＲＣ部材２０との圧着面にかかる圧縮応力の分布を平滑化することができる。つまり、下側のＰＣケーブル４のみによってＰＣ梁１を圧着すると、圧着面の下側に圧縮応力が集中するが、ＰＣ梁１の上側にもＰＣケーブル４を設置することで、ＰＣ梁１の上側に圧縮応力を作用させ、プレテンション部材１０とＲＣ部材２０との圧着面に、圧縮応力が下側に偏って作用することを防止することができ、ＰＣ梁１を安定して接合することができる。

また、せん断補強筋１７，２７の上下端部に定着板１７ａ，１７ｂ，２７ａ，２７ｂが設けられているので、中央上側シース管１５及び端部上側シース管２５や中央下側シース管１２及び端部下側シース管２２の手前で、上側仮想梁として機能する上フランジ部１０ｂ，２０ｂや、下側仮想梁として機能する下フランジ部１０ａ，２０ａにせん断補強筋１７，２７を定着させることができる。そのため、せん断補強筋１７，２７を定着させるためのスペースを小さくすることができるので、ＰＣ梁１の断面を小型化することができる。

以上、本発明を実施するための最良の実施形態について、図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

例えば、本実施形態では、プレテンション部材２０の両端部に、ＲＣ部材２０をそれぞれ接合したが、プレテンション部材２０が、最も曲げモーメントが大きくなるＰＣ梁１の中央部分を含むように構成されていれば、プレテンション部材２０の一方の端部だけに、ＲＣ部材２０を接合してもよい。かかる場合でも、曲げモーメントが比較的小さいＲＣ部材２０の端部下側主筋２１へのプレテンションを省略して、合理的なプレストレス力の導入を図ることができる。

また、本実施形態では、図４（ａ）に示すように、ＰＣ梁１の両端はピン支承に近い状態としたが、本発明はこれに限られるものではなく、ＰＣ梁１の両端を固定（剛結合）した場合にも適用可能であることは言うまでもない。なお、この場合は、ＲＣ部材２０の端部上側主筋２４にプレテンション方式でプレストレス力を導入してもよい。

また、本実施形態では、本発明を幅に比べてせいの大きい梁やＩ形断面梁に適用したが、これに限定されるものではなく、プレテンションとポストテンションを併用して合理的なプレストレス力の導入を図ることができる。例えば、プレテンション部材の端部を矩形断面にして変断面部材としたり、ＲＣ部材を矩形断面にして梁全体の剛性を高めることもできる。

また、本実施形態では、ＰＣ梁１に下向きに作用する荷重を考慮して、ＰＣ梁１の中央下側主筋１１を緊張してプレテンションを導入したが、プレテンション方式で緊張する主筋は、荷重の方向を考慮して引張側となる主筋を選択することができる。例えば、ＰＣ梁１に上向きの荷重が作用するような特殊な梁の場合には、ＰＣ梁１の中央上側主筋１４が引張側となるので、中央上側主筋１４を緊張すればよい。

１ プレストレストコンクリート梁（ＰＣ梁）
２ 柱
３ 床スラブ
４ ＰＣケーブル（上側緊張材、下側緊張材）
５ 開口部
１０ プレテンション部材
１０ａ 下フランジ部
１０ｂ 上フランジ部
１０ｃ ウェブ部
１１ 中央下側主筋
１２ 中央下側シース管
１３ 中央下側拘束筋
１４ 中央上側主筋
１５ 中央上側シース管
１６ 中央上側拘束筋
１７ せん断補強筋
２０ ＲＣ部材
２０ａ 下フランジ部
２０ｂ 上フランジ部
２０ｃ ウェブ部
２１ 端部下側主筋
２２ 端部下側シース管
２３ 端部下側拘束筋
２４ 端部上側主筋
２５ 端部上側シース管
２６ 端部上側拘束筋
２７ せん断補強筋
２９ 鉄筋継手金物

Claims (4)

1. 梁のスパン中央部を含むプレキャスト製のプレテンション部材と、前記プレテンション部材の少なくとも一方の端部に接合されたプレキャスト製のＲＣ部材と、からなるプレストレストコンクリート梁であって、
   前記プレテンション部材は、緊張によってプレテンションを導入する複数の中央下側主筋と、複数の中央上側主筋と、前記プレテンション部材の両端部同士を連通する中央下側シース管と、前記プレテンション部材の両端部同士を連通する中央上側シース管と、を備え、
   前記ＲＣ部材は、複数の端部下側主筋と、複数の端部上側主筋と、前記ＲＣ部材の両端部同士を連通するとともに前記中央下側シース管に連続する端部下側シース管と、前記ＲＣ部材の両端部同士を連通するとともに前記中央上側シース管に連続する端部上側シース管と、を備え、
   前記中央下側シース管及び前記端部下側シース管の内部には、緊張によってポストテンションを導入する下側緊張材が配置され、
   前記中央上側シース管及び前記端部上側シース管の内部には、緊張によってポストテンションを導入する上側緊張材が配置され、
   前記プレテンション部材と前記ＲＣ部材は、前記下側緊張材及び前記上側緊張材によって互いに圧着されており、
   前記プレテンション部材の断面視において、前記複数の中央下側主筋は、前記中央下側シース管及び前記下側緊張材を囲むように配置されるとともに、前記複数の中央上側主筋は、前記中央上側シース管及び前記上側緊張材を囲むように配置され、
   前記ＲＣ部材の断面視において、前記複数の端部下側主筋は、前記端部下側シース管及び前記下側緊張材を囲むように配置されるとともに、前記複数の端部上側主筋は、前記端部上側シース管及び前記上側緊張材を囲むように配置されていることを特徴とするプレストレストコンクリート梁。
2. 上下端部に定着部を有する複数のせん断補強筋が、材軸方向に互いに間隔を隔ててシングル配筋されており、
   下端側の前記定着部は、前記プレテンション部材において、前記中央下側シース管と前記中央下側シース管よりも上側にある前記中央下側主筋との間に定着するとともに、前記ＲＣ部材において、前記端部下側シース管と前記端部下側シース管よりも上側にある前記端部下側主筋との間に定着し、
   上端側の前記定着部は、前記プレテンション部材において、前記中央上側シース管と前記中央上側シース管よりも下側にある前記中央上側主筋との間に定着するとともに、前記ＲＣ部材において、前記端部上側シース管と前記端部上側シース管よりも下側にある前記端部上側主筋との間に定着していることを特徴とする請求項１に記載のプレストレストコンクリート梁。
3. 前記プレテンション部材の下側には、前記複数の中央下側主筋と、前記複数の中央下側主筋を環状に拘束する複数の中央下側拘束筋と、その周囲のコンクリートと、によって、中央下側仮想梁が構成され、
   前記プレテンション部材の上側には、前記複数の中央上側主筋と、前記複数の中央上側主筋を環状に拘束する複数の中央上側拘束筋と、その周囲のコンクリートと、によって、中央上側仮想梁が構成され、
   前記中央下側仮想梁と前記中央上側仮想梁との間のコンクリート部分には、梁の幅方向に貫通する複数の開口部が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプレストレストコンクリート梁。
4. 梁のスパン中央部を含むプレキャスト製のプレテンション部材と、前記プレテンション部材の少なくとも一方の端部に接合されたプレキャスト製のＲＣ部材と、からなるプレストレストコンクリート梁であって、
   前記プレテンション部材は、緊張によってプレテンションを導入する複数の中央下側主筋と、複数の中央上側主筋と、前記プレテンション部材の両端部同士を連通する中央下側シース管と、前記プレテンション部材の両端部同士を連通する中央上側シース管と、を備え、
   前記ＲＣ部材は、複数の端部下側主筋と、複数の端部上側主筋と、前記ＲＣ部材の両端部同士を連通するとともに前記中央下側シース管に連続する端部下側シース管と、前記ＲＣ部材の両端部同士を連通するとともに前記中央上側シース管に連続する端部上側シース管と、を備え、
   前記中央下側シース管及び前記端部下側シース管の内部には、緊張によってポストテンションを導入する下側緊張材が配置され、
   前記中央上側シース管及び前記端部上側シース管の内部には、緊張によってポストテンションを導入する上側緊張材が配置され、
   前記プレテンション部材と前記ＲＣ部材は、前記下側緊張材及び前記上側緊張材によって互いに圧着され、
   前記プレテンション部材の下側には、前記複数の中央下側主筋と、前記複数の中央下側主筋を環状に拘束する複数の中央下側拘束筋と、その周囲のコンクリートと、によって、中央下側仮想梁が構成され、
   前記プレテンション部材の上側には、前記複数の中央上側主筋と、前記複数の中央上側主筋を環状に拘束する複数の中央上側拘束筋と、その周囲のコンクリートと、によって、中央上側仮想梁が構成され、
   前記中央下側仮想梁と前記中央上側仮想梁との間のコンクリート部分には、梁の幅方向に貫通する複数の開口部が形成されていることを特徴とするプレストレストコンクリート梁。

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