JP5177671B2 - 中空塔状構造物のコーナー部の配筋構造 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート製の橋脚などのような中空塔状構造物におけるコーナー部の配筋構造に関する。

鉄骨鉄筋コンクリート（ＳＲＣ）による中空の橋脚におけるコーナー部の配筋構造の典型的な従来技術が、下記の特許文献１及び特許文献２に開示されている。図８は、これらの特許文献に開示されたものと近似した構造を有する従来の中空橋脚の施工過程を示す斜視図、図９は、図８の中空橋脚におけるコーナー部の配筋構造を示す水平断面図、図１０〜図１２は、従来の中空橋脚の施工手順を示す水平断面図である。

図８に示されるように、従来、中空のＳＲＣ橋脚１００は、外周及び内周に、剪断補強筋が埋設されたプレキャストコンクリート型枠１０１，１０２を設置し、この型枠１０１，１０２の間に、補強材ユニット１０３を所定間隔で立設配置し、場所打ちコンクリート１０４を打設することによって施工される。補強材ユニット１０３はスパイラルカラムと呼ばれるものであって、Ｈ型鋼などの鉄骨１０３ａと、その周囲に平行に配置した複数の異形鉄筋１０３ｂと、この異形鉄筋１０３ｂの周囲にスパイラル状に巻き付けた細径のＰＣ鋼棒１０３ｃとからなるもので、補強材ユニット１０３におけるＰＣ鋼棒１０３ｃは、鉄骨１０３ａ及び異形鉄筋１０３ｂの座屈防止と、橋脚１００全体の中間帯鉄筋としての機能を兼備するものである。

図９に示されるように、ＳＲＣ橋脚１００のコーナー部では、外側プレキャストコンクリート型枠１０１内の外側剪断補強筋１０１ａには、内側プレキャストコンクリート型枠１０２に埋設された内側剪断補強筋１０２ａの定着のために、機械的結合構造の定着具１０１ｂを有する短尺鉄筋１０１ｃが組み込まれており、互いに直角に衝合された内側プレキャストコンクリート型枠１０２（１０２Ａ，１０２Ｂ）のうち、一方の型枠１０２Ａに埋設された内側剪断補強筋１０２ａは、その端部が前記型枠１０２Ａの端縁から突出して、前記短尺鉄筋１０１ｃに継手１０１ｄを介して接合され、他端に継手１０２ｂを介して接合された延長鉄筋１０２ｃが、他の短尺鉄筋１０１ｃに継手１０１ｄを介して接合されている。

このＳＲＣ橋脚１００の施工は、まず図１０に示されるように、外側プレキャストコンクリート型枠１０１を設置し、この外側プレキャストコンクリート型枠１０１の外側剪断補強筋１０１ａにおける所定箇所に、定着具１０１ｂを介して短尺鉄筋１０１ｃを取り付け、前記プレキャストコンクリート型枠１０１の内周に沿って複数の補強材ユニット（スパイラルカラム）１０３を所定間隔で設置する。

次に図１１に示されるように、内側プレキャストコンクリート型枠１０２を設置し、互いに直角に衝合されるこの内側プレキャストコンクリート型枠１０２のうち一方のプレキャストコンクリート型枠１０２Ａの端部から、外側プレキャストコンクリート型枠１０１のコーナー部近傍へ向けて延在された内側剪断補強筋１０２ａの端部を、これと対向する位置で外側プレキャストコンクリート型枠１０１の外側剪断補強筋１０１ａに取り付けた短尺鉄筋１０１ｃに、継手１０１ｄを介して接合することにより定着する。

次に図１２に示されるように、コーナー部で互いに直角に衝合される内側プレキャストコンクリート型枠１０２のうち他方の内側プレキャストコンクリート型枠１０２Ｂの端部に露出した内側剪断補強筋１０２ａの他端に、一方のプレキャストコンクリート型枠１０２Ａの内側剪断補強筋１０２ａの端部と交差する延長鉄筋１０２ｃを継手１０２ｂを介して接合し、この延長鉄筋１０２ｃを、先に説明した図９に示されるように、外側プレキャストコンクリート型枠１０１の外側剪断補強筋１０１ａに取り付けた他の短尺鉄筋１０１ｃに継手１０１ｄを介して接合することにより、内側剪断補強筋１０２ａを定着する。

ここで、内側プレキャストコンクリート型枠１０２（１０２Ａ，１０２Ｂ）は、クレーンにより設置される関係で鉛直方向に建て込むことしかできない。したがって、この内側プレキャストコンクリート型枠１０２に埋設された内側剪断補強筋１０２ａの両端を内側プレキャストコンクリート型枠１０２の端縁から延在させた場合は、クレーンによる鉛直方向への内側プレキャストコンクリート型枠１０２の建て込み過程で、内側剪断補強筋１０２ａの端部同士が橋脚１００のコーナー部内で交差して干渉し、建て込みができなくなるため、このようなことがないように、コーナー部で互いに直角に衝合される内側プレキャストコンクリート型枠１０２Ａ，１０２Ｂのうち少なくとも一方から突出した内側剪断補強筋１０２ａの端部は、他方から突出した内側剪断補強筋１０２ａと干渉しないように短くしてあり、内側プレキャストコンクリート型枠１０２Ａ，１０２Ｂの建て込み後に、内側剪断補強筋１０２ａの短いほうの端部に、継手１０２ｂを介して延長鉄筋１０２ｃを接合し、この延長鉄筋１０２ｃを外側プレキャストコンクリート型枠１０１の外側剪断補強筋１０１ａに取り付けた短尺鉄筋１０１ｃに継手１０１ｄを介して接合している。

しかしながら、このような配筋構造では、一つのコーナーにつき、一断面あたり３個の継手と、延長鉄筋１０２ｃが必要になり、ふつう、内側プレキャストコンクリート型枠１０２の内側剪断補強筋１０２ａと外側プレキャストコンクリート型枠１０１の外側剪断補強筋１０１ａは鉛直方向１５０ｍｍ間隔で設けられているため、これを互いに定着するための膨大な数の継手及び延長鉄筋が必要であり、その定着作業による施工の手間も膨大なものとなっていた。

特許第３４２４０１２号 特許第３４６３０７４号

本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、橋脚などの中空塔状のコンクリート構造物における剪断補強筋の定着に必要な部品数の削減、ひいては施工コストの削減を図ることにある。

上述の技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る中空塔状構造物のコーナー部の配筋構造は、中空塔状構造物の内周部に埋設されると共に前記中空塔状構造物のコーナー部で前記内周部から外周部へ向けて延在された内側剪断補強筋の端部が、前記中空塔状構造物の外周部に埋設される外側剪断補強筋より内周側に位置し、前記端部に、場所打ちコンクリートとの定着手段が設けられ、この定着手段が仮想平面に沿って屈曲した形状のフックからなり、前記仮想平面が、中空塔状構造物の軸方向と直交する断面に対して傾斜しているものである。

また、請求項２の発明に係る中空塔状構造物のコーナー部の配筋構造は、請求項１に記載の構成において、コーナー部で互いに略直角に交差する内側剪断補強筋の端部のうちの一方が、継手を介して内側剪断補強筋の本体に接合された延長鉄筋からなるものである。

また、請求項３の発明に係る中空塔状構造物のコーナー部の配筋構造は、請求項１又は２に記載の構成において、定着手段が、中空塔状構造物の軸方向に配置されたダボ鉄筋に掛止されるものである。

また、請求項４の発明に係る中空塔状構造物のコーナー部の配筋構造は、請求項１〜３のいずれかに記載の構成において、内側剪断補強筋の端部を、表面に形成された多数の節が屈曲方向内側及び外側を向くように略Ｕ字形に曲げ加工したものである。

本発明に係る中空塔状構造物のコーナー部の配筋構造によれば、外側剪断補強筋に、内側剪断補強筋の端部を定着するための短尺鉄筋などの結合金具を取り付ける必要がなく、内側剪断補強筋の端部と前記結合金具を接合するための継手も不要になるので、剪断補強筋の定着に必要な部品数の削減、ひいては施工の手間や施工コストの削減を図ることができる。

また、コーナー部で互いに略直角に交差する内側剪断補強筋の端部のうちの一方が、継手を介して内側剪断補強筋の本体に接合された延長鉄筋からなるものとすれば、内側プレキャストコンクリート型枠の建て込み過程で、内側剪断補強筋の端部同士が交差して干渉することがない。

また、定着手段が、中空塔状構造物の軸方向に配置されたダボ鉄筋に掛止されるものとすることによって、安定した定着を行うことができる。

また、定着手段が仮想平面に沿って屈曲した形状のフックからなり、前記仮想平面が、中空塔状構造物の軸方向と直交する断面に対して傾斜していれば、構造物の躯体（場所打ちコンクリート）にフックに沿ってひび割れが発生しても、その拡大が有効に抑制される。

また、定着手段が、内側剪断補強筋の端部を、表面に形成された多数の節が屈曲方向内側及び外側を向くように略Ｕ字形に曲げ加工したものであれば、構造物の躯体（場所打ちコンクリート）に内側剪断補強筋に沿ったひび割れが発生しても、この内側剪断補強筋の抜け出し量を有効に低減することができる。

以下、本発明に係る中空塔状構造物のコーナー部の配筋構造の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る中空塔状構造物のコーナー部の配筋構造において、定着手段としてフックを用いた第一の形態を示す水平断面図、図２は、第一の形態で用いられるフックの例を示す平面図、図３は、フックの定着状態を示す図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。

図１に示される中空のＳＲＣ橋脚１は、外周及び内周にプレキャストコンクリート型枠１０，２０を設置し、この型枠１０，２０の間に、補強材ユニット３０を所定間隔で鉛直に立設配置し、場所打ちコンクリート４０を打設することによって施工される。補強材ユニット３０はスパイラルカラムと呼ばれるものであって、Ｈ型鋼などの鉄骨３１と、その周囲に平行に配置した複数の異形鉄筋３２と、この異形鉄筋３２の周囲にスパイラル状に巻き付けた細径のＰＣ鋼棒３３とからなるもので、補強材ユニット３０におけるＰＣ鋼棒３３は、鉄骨３１及び異形鉄筋３２の座屈防止と、橋脚１全体の中間帯鉄筋としての機能を兼備するものである。なお、橋脚１は、請求項１に記載された中空塔状構造物に相当するものである。

外周の壁面を構成する外側プレキャストコンクリート型枠１０は、鉛直投影形状が長方形をなすように複数衝合された状態に建て込まれている。各外側プレキャストコンクリート型枠１０には設置状態において水平となるように外側剪断補強筋１１が埋設されており、前記外側プレキャストコンクリート型枠１０の端縁から突出した外側剪断補強筋１１の端部は継手１２を介して互いに接合されている。

内周の壁面を構成する内側プレキャストコンクリート型枠２０は、鉛直投影形状が外側プレキャストコンクリート型枠１０よりも一回り小さい長方形をなすように複数衝合された状態に建て込まれている。各内側プレキャストコンクリート型枠２０には設置状態において水平となるように内側剪断補強筋２１が埋設されている。

橋脚１のコーナー部１Ａにおいて互いに直角に衝合された内側プレキャストコンクリート型枠２０（２０Ａ，２０Ｂ）のうち、型枠２０Ａに埋設された内側剪断補強筋２１は、その端部２１ａが前記型枠２０Ａの端縁から突出して、外側プレキャストコンクリート型枠１０の内面近傍へ延在されており、その先端部分に、定着手段としての略Ｕ字形のフック２１ｂが形成されている。

図２に示されるように、フック２１ｂは、内側剪断補強筋２１の端部２１ａを、その表面に形成された多数の節２１ｃが屈曲方向内側及び外側を向くように、仮想平面に沿って略Ｕ字形に曲げ加工したものである。そしてこのフック２１ｂは、図１に示されるように、コーナー部１Ａに設置された補強材ユニット３０，３０の間にこの補強材ユニット３０と略平行（軸方向）に配設されたダボ鉄筋２２に掛止された状態で場所打ちコンクリート４０内に定着され、図３（Ｂ）に示されるように、前記仮想平面（フック２１ｂの軸心を通る平面Ｘ）は、橋脚１の軸方向（ダボ鉄筋２２の延長方向）と直交する断面に対して傾斜している。

コーナー部１Ａにおいて互いに直角に衝合された内側プレキャストコンクリート型枠２０（２０Ａ，２０Ｂ）のうち、他方の型枠２０Ｂに埋設された内側剪断補強筋２１も、その端部２１ｃが前記型枠２０Ｂの端縁から突出しているが、その長さは、内側プレキャストコンクリート型枠２０Ａから突出したフック２１ｂ付きの内側剪断補強筋２１の端部２１ａと交差しない短いものとなっている。そしてこの短い端部２１ｃには、前記フック２１ｂ付きの内側剪断補強筋２１の端部２１ａと直交する延長鉄筋２４が、継手２３を介して接合されており、その先端部分に、定着手段としての略Ｕ字形のフック２４ａが形成されている。

延長鉄筋２４に形成されたフック２４ａも、内側剪断補強筋２１のフック２１ｂと同様のものであって、すなわち図２に示されるように、延長鉄筋２４の端部を、その表面に形成された多数の節２４ｂが屈曲方向内側及び外側を向くように、仮想平面に沿って略Ｕ字形に曲げ加工したものである。そしてこのフック２４ａも、コーナー部１Ａに設置された補強材ユニット３０，３０の間にこの補強材ユニット３０と略平行（軸方向）に配設されたダボ鉄筋２２に掛止された状態で場所打ちコンクリート４０内に定着され、図３（Ｂ）に示されるように、前記仮想平面（フック２４ａの軸心を通る平面Ｘ）は、橋脚１の軸方向（ダボ鉄筋２２の延長方向）と直交する断面に対して傾斜している。

図４〜図６は、上述した第一の形態による配筋構造を有する中空のＳＲＣ橋脚の施工手順を示すものである。

すなわちこの橋脚１の施工においては、まず図４に示されるように、複数の外側プレキャストコンクリート型枠１０を鉛直投影形状が長方形をなすように複数衝合された状態で建て込み、この外側プレキャストコンクリート型枠１０の両端縁から突出した外側剪断補強筋１１の端部同士を、継手１２を介して互いに接合する。そして、プレキャストコンクリート型枠１０の内周位置には、複数の補強材ユニット３０を所定間隔で設置する。

次に図５に示されるように、補強材ユニット３０の建て込み位置の内周側に、複数の内側プレキャストコンクリート型枠２０Ａ，２０Ｂを、鉛直投影形状が外側プレキャストコンクリート型枠１０よりも一回り小さい長方形をなすように複数衝合された状態で建て込む。この内側プレキャストコンクリート型枠２０Ａ，２０Ｂは、クレーンによって鉛直方向に建て込まれるが、一方の内側プレキャストコンクリート型枠２０Ｂから突出した内側剪断補強筋２１の端部は、これに互いに直角に衝合される他方の内側プレキャストコンクリート型枠２０Ａから突出した内側剪断補強筋２１の端部２１ａと干渉しないように短くしてあるため、円滑に建て込み作業を行うことができる。

なお、内側プレキャストコンクリート型枠２０は、鉛直投影形状が長方形をなすように複数衝合された状態に組んでから、補強材ユニット３０の建て込み位置の内周側へ一度に設置してもよい。

そして、コーナー部１Ａにおいて互いに直角に衝合された内側プレキャストコンクリート型枠２０Ａ，２０Ｂのうち、型枠２０Ａの端縁から突出した内側剪断補強筋２１の端部２１ａに形成されたフック２１ｂを通るように、コーナー部１Ａの補強材ユニット３０，３０の間に位置してダボ鉄筋２２を配置し、このダボ鉄筋２２にフック２１ｂを掛止させる。なお、このとき、先に説明した図３（Ｂ）に示されるように、フック２１ｂの軸心を通る平面Ｘは、ダボ鉄筋２２の延長方向と直交する断面に対して傾斜させる。

次に図６に示されるように、コーナー部１Ａにおいて互いに直角に衝合された内側プレキャストコンクリート型枠２０Ａ，２０Ｂのうち、型枠２０Ｂの端縁から短く突出した内側剪断補強筋２１の端部２１ｃに、継手２３を介して、型枠２０Ａ側の内側剪断補強筋２１の端部２１ａと直交する延長鉄筋２４を接合し、その先端に形成されたフック２４ａを通るように、コーナー部１Ａにおける型枠２０Ａ側のフック２１ｂと対称の位置で、補強材ユニット３０，３０の間に位置してダボ鉄筋２２を配置し、このダボ鉄筋２２にフック２４ａを掛止させる。なお、この場合も、先に説明した図３（Ｂ）に示されるように、フック２４ａの軸心を通る平面Ｘは、ダボ鉄筋２２の延長方向と直交する断面に対して傾斜させる。

上述のような作業によって型枠の組み立て及び配筋作業が終了したら、外側プレキャストコンクリート型枠１０と内側プレキャストコンクリート型枠２０の間の空間Ｓに不図示のコンクリートを打設する。補強材ユニット３０、各鉄筋２１，２２，２４及び継手１２，２３等は、このコンクリート（図１に示される場所打ちコンクリート４０）が水和反応によって硬化するのに伴い、この場所打ちコンクリート４０に一体化され、また、外側プレキャストコンクリート型枠１０及び内側プレキャストコンクリート型枠２０も場所打ちコンクリート４０に一体化される。

以上説明した配筋構造によれば、配筋作業の過程で、外側剪断補強筋１１に、従来のような結合金具を取り付ける必要がなく、内側剪断補強筋２１の端部と前記結合金具を接合するための膨大な数の継手も不要になるので、部品数の削減、ひいては施工の手間や施工コストの大幅な削減を図ることができる。

また、内側剪断補強筋２１の定着手段としてのフック２１ｂ，２４ａを軸方向に配置されたダボ鉄筋２２に掛止することによって、安定した定着を行うことができる。しかも図３（Ｂ）に示されるように、場所打ちコンクリート４０にフック２１ｂ，又は２４ａを通るひび割れＣが発生しても、ふつう、このようなひび割れＣは橋脚１の軸方向と直交する断面（水平面）に沿って成長するため、フック２１ｂ，２４ａの軸心を通る仮想平面Ｘが、橋脚１の軸方向と直交する断面に対して傾斜していることによって、ひび割れＣが発生してもフック２１ｂの抜け出しが抑制される。

また、フック２１ｂ，２４ａが、内側剪断補強筋２１（延長鉄筋２４）の端部を、その多数の節２１ｃ，２４ｂが屈曲方向内側及び外側を向くように曲げ加工されたものであるため、内側剪断補強筋２１（延長鉄筋２４）に沿ったひび割れが発生しても、この内側剪断補強筋２１（延長鉄筋２４）の抜け出しを有効に抑えることができる。

また、図７は、図１と同様の配筋構造を、通常の型枠により施工される橋脚のコーナー部に適用した第二の形態を示す水平断面図、図８は、図７におけるフックに代えて、定着手段として鉄筋定着具を用いた第四の形態を示す水平断面図である。

すなわち図７に示される第二の形態において、中空のＳＲＣ橋脚１は、外周及び内周に型枠２，３を組み立て、この型枠２，３の間に、補強材ユニット３０を所定間隔で鉛直に立設配置し、場所打ちコンクリート４０を打設することによって施工される。補強材ユニット３０は、先に説明した図１と同様のものである。

詳しくは、この橋脚１の施工における配筋作業では、外側の型枠２と補強材ユニット３０との間に位置して外側剪断補強筋１１を配設し、内側の型枠３と補強材ユニット３０との間に内側剪断補強筋２１を配設する。各内側剪断補強筋２１は、コーナー部１Ａで互いに直角に交差して外側型枠２の内面近傍まで延在された端部に、定着手段としての略Ｕ字形のフック２１ｂが形成されており、このフック２１ｂを通るように、コーナー部１Ａの補強材ユニット３０，３０の間に位置してダボ鉄筋２２を配置し、このダボ鉄筋２２にフック２１ｂを掛止させる。

すなわちこの形態では、各内側剪断補強筋２１はプレキャストコンクリート型枠に一体に設けられたものと異なり、一方の内側剪断補強筋２１の端部を短くして延長鉄筋を接合する必要はない。

なお、この場合も、フック２１ｂの軸心を通る平面を、橋脚１の軸方向（ダボ鉄筋２２の延長方向）と直交する断面に対して傾斜させることが好ましい。

型枠２，３の組み立て及び配筋作業が終了したら、型枠２，３の間の空間に場所打ちコンクリート４０を打設する。補強材ユニット３０及び各鉄筋２１等は、コンクリート４０が水和反応によって硬化するのに伴い、この場所打ちコンクリート４０に一体化される。そして場所打ちコンクリート４０に所要の強度が発現されたら、型枠２，３を解体・撤去する。

この形態においても、配筋作業の過程で、外側剪断補強筋１１に従来のような結合金具を取り付ける必要がなく、内側剪断補強筋２１の端部と前記結合金具を接合するための膨大な数の継手も不要であるため、部品数の削減、ひいては施工の手間や施工コストの大幅な削減を図ることができ、第一の形態と同様の効果を奏することができる。

本発明に係る中空塔状構造物のコーナー部の配筋構造において、定着手段にフックを用いた第一の形態を示す水平断面図である。 第一の形態で用いられるフックの例を示す平面図である。 第一の形態におけるフックの定着状態を示す図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。 第一の形態による配筋構造を有する中空橋脚の施工手順を示す水平断面図である。 第一の形態による配筋構造を有する中空橋脚の施工手順を示す水平断面図である。 第一の形態による配筋構造を有する中空橋脚の施工手順を示す水平断面図である。 図１と同様の配筋構造を、通常の型枠により施工される橋脚のコーナー部に適用した第二の形態を示す水平断面図である。 従来の中空橋脚の施工過程を示す斜視図である。 図８の従来の中空橋脚におけるコーナー部の配筋構造を示す水平断面図である。 従来の中空橋脚の施工手順を示す水平断面図である。 従来の中空橋脚の施工手順を示す水平断面図である。 従来の中空橋脚の施工手順を示す水平断面図である。

符号の説明

１ 橋脚（中空塔状構造物）
１Ａ コーナー部
１０ 外側プレキャストコンクリート型枠
１１ 外側剪断補強筋
１２，２３ 継手
２０（２０Ａ，２０Ｂ） 内側プレキャストコンクリート型枠
２１ 内側剪断補強筋
２１ｂ，２４ａ フック
２１ｃ 節
２２ ダボ鉄筋
２４ 延長鉄筋
３０ 補強材ユニット
４０ 場所打ちコンクリート

Claims (4)

1. 中空塔状構造物の内周部に埋設されると共に前記中空塔状構造物のコーナー部で前記内周部から外周部へ向けて延在された内側剪断補強筋の端部が、前記中空塔状構造物の外周部に埋設される外側剪断補強筋より内周側に位置し、前記端部に、場所打ちコンクリートとの定着手段が設けられ、この定着手段が仮想平面に沿って屈曲した形状のフックからなり、前記仮想平面が、中空塔状構造物の軸方向と直交する断面に対して傾斜していることを特徴とする中空塔状構造物のコーナー部の配筋構造。
2. コーナー部で互いに略直角に交差する内側剪断補強筋の端部のうちの一方が、継手を介して内側剪断補強筋の本体に接合された延長鉄筋からなることを特徴とする請求項１に記載の中空塔状構造物のコーナー部の配筋構造。
3. 定着手段が、コーナー部に軸方向に延在されたダボ鉄筋に掛止されることを特徴とする請求項１又は２に記載の中空塔状構造物のコーナー部の配筋構造。
4. 定着手段が、内側剪断補強筋の端部を、表面に形成された多数の節が屈曲方向内側及び外側を向くように略Ｕ字形に曲げ加工したものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の中空塔状構造物のコーナー部の配筋構造。

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