JP5392749B2 - 鉄筋コンクリート構造物への鉄筋の定着構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄筋コンクリート構造物に対して鉄筋を定着させるための構造に関するものであり、特に、既設コンクリート構造物の補強工事に適した鉄筋の定着構造に関するものである。

近年、大規模地震の発生が懸念される中、既設の鉄筋コンクリート構造物に対する耐震補強のニーズが高まっている。既設の鉄筋コンクリート構造物のせん断耐荷力が不足する場合には、主鉄筋と交差する方向に補強鋼材を追加することで、構造物のせん断耐荷力を増加させなければならない。このような補強工事では、補強部材が確実に定着することが必要であると共に、既設構造物の損傷を最小限とし、さらに容易に施工できることが要求される。

従来の一般的な定着構造は、半円形のフックを構造物中に埋め込むようになっている。しかし、このような半円形フック構造は、補強工事において構造物に設けられた挿入孔内に挿入することが困難であった。そこで、既設の鉄筋コンクリート構造物への鉄筋の定着構造が種々提案されている。

例えば、せん断力が作用する既設の鉄筋コンクリート構造物に対して、所定の引抜剛性を確保するための技術が開示されている（特許文献１参照）。この特許文献１に記載された技術は、既設の鉄筋コンクリート構造物の中間壁を貫通してせん断補強部材を設置するための補強部材挿入孔を穿孔する工程と、この補強部材挿入孔に充填材を充填する工程と、せん断補強鉄筋と、その基端部に設けられている基端プレートヘッドとを補強部材挿入孔に挿入して、せん断補強鉄筋の先端部に先端プレートヘッドを固定することにより、中間壁の内部にせん断補強部材を配置する工程とを含んでいる。また、この技術は、せん断補強鉄筋の先端に、鉄筋径の２．５倍以上の直径を有する定着体（先端プレートヘッド）を溶接や摩擦圧接、高周波加熱などを用いて取り付けるようになっている。

特開２００６−５７２６５号公報

しかし、従来の半円形フック構造からなる定着構造は、半円形フックを有しているため、補強工事において構造物に設けられた挿入孔内に半円形フックを挿入できない場合があり、耐震補強工事への適用が難しい。また、新設工事においても、半円形フック構造では、定着部分の配筋が複雑となるばかりでなく、直交する鉄筋に半円形フックを引っ掛ける場合に施工が難しいという問題があった。

特許文献１に記載された従来技術は、鉄筋径の２．５倍以上の直径を有する定着体（先端プレートヘッド）を用いているため、定着体の分だけ穿孔径が大きくなり、構造物に与える損傷が大きくなると共に、充填材の使用量も多くなり、施工費用が増大する。

本発明は、上述した種々の問題点を解決するために提案されたもので、半円形フックを適用できない箇所であっても適用することができ、また、機械式定着と比較して穿孔径が小さく、構造物の損傷を最小限に抑えることができ、さらに、充填材の使用量を低減することが可能な鉄筋コンクリート構造物への鉄筋の定着構造を提供することを目的とする。

本発明に係る鉄筋コンクリート構造物への鉄筋の定着構造は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。
すなわち、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物への鉄筋の定着構造は、鉄筋コンクリート構造物へ鉄筋を定着させるための定着構造であって、略平行に配置した一組の鉄筋と、各鉄筋の端部に取り付けて各鉄筋を一体に連結する連結部材とを備え、連結部材は、連結する各鉄筋にそれぞれ相対する接続部と、各接続部の間に掛け渡す本体部とからなり、鉄筋は、その端部の基端部分のみを塑性硬化させて見かけ上の降伏点を増加させ、当該鉄筋の母材と比較して当該端部の強度を増加させた後、塑性加工処理が施された箇所から先端部分に向かって先細り状に切削したテーパーネジ部を有し、連結部材の接続部は、鉄筋の端部に形成したテーパーネジ部に螺着する雌ネジ部を有することを特徴とするものである。

また、上述した構成に加えて、連結部材は、分割して形成することが可能である。

また、上述した構成に加えて、鉄筋コンクリート構造物は、鉄筋及び連結部材を挿入すると共に、充填材を注入するための挿入孔を有し、挿入孔は、一体となった鉄筋及び連結部材よりも大きな直径を有する構成とすることが可能である。

また、上述した構成に加えて、鉄筋コンクリート構造物は、鉄筋及び連結部材を挿入すると共に、充填材を注入するための挿入孔を有し、挿入孔は、各鉄筋の外径にそれぞれ対応して別個に形成することが可能である。

本発明の鉄筋コンクリート構造物への鉄筋の定着構造によれば、一組の鉄筋と、鉄筋とは別体として形成された連結部材とを用いているため、挿入孔内に鉄筋を挿入した後に、鉄筋の端部に連結部材を連結することにより、半円形フックを適用できない箇所であっても鉄筋の定着を行うことが可能となる。

また、鉄筋の端部を塑性硬化させた後に先細り状に切削加工してテーパーネジ部を形成することにより、鉄筋の端部の強度を増加させて、定着性能を向上させることが可能となる。

また、各鉄筋の外径に対応して鉄筋の挿入孔をそれぞれ別個に形成することにより、挿入孔の断面積を小さくすることができ、十分な被り厚を確保することが可能となる。また、挿入孔の断面積が小さいので、充填材の使用量を低減することが可能となる。

＜概要＞
以下、図面を参照して、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物への鉄筋の定着構造の実施形態を説明する。
本発明に係る鉄筋コンクリート構造物への鉄筋の定着構造では、略平行に配置した一組の鉄筋と、各鉄筋の端部に取り付けて各鉄筋を一体に連結する連結部材とを備えている。また、連結部材は、連結する各鉄筋にそれぞれ相対する接続部と、各接続部の間に掛け渡す本体部とからなる。

＜定着構造＞
図１は、本発明の実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物への鉄筋の定着構造の平面模式図である。
本発明の実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物への鉄筋の定着構造は、図１に示すように、略平行に配置した一対の鉄筋１０の両端部にそれぞれ連結部材２０を連結し、全体として環状の定着構造としたものである。
本実施形態で用いる鉄筋１０は、一般的なコンクリート構造物に用いられるものであり、例えば、異径鉄筋を用いることができる。また、鉄筋１０の端部には塑性硬化処理が施されると共に、先細り状のテーパーネジ部１１が形成されている。

鉄筋１０の端部に塑性硬化処理を施すための治具は、詳細には図示しないが、鉄筋１０を挟み込むように二分割されており、各治具は、内側へ向かって突出した凸部を有している。そして、治具を組み合わせた状態で、対向する凸部間の距離が塑性硬化処理後の鉄筋１０の外径に略等しくなっており、これ以外の箇所の距離が塑性硬化前の鉄筋１０の外径に略等しくなっている。

＜塑性硬化処理＞
鉄筋１０の端部に塑性硬化処理を施すには、加工すべき箇所に治具を取り付け、治具をプレス機で挟み付けて圧力をかければよい。塑性硬化処理に用いるプレス機は、一般的に普及している公知の小型のプレス機を用いることができる。このようにして塑性硬化処理を施すと、加工前と比較して見かけ上の降伏点が増大して、鉄筋１０の端部の強度を増加させることができる。

＜ネジ加工＞
塑性硬化処理が施された鉄筋１０の端部には、それぞれ螺合方向が逆となるネジ加工を施すことにより、テーパーネジ部１１が形成されている。すなわち、鉄筋１０の一端部のネジに対して、他端部のネジは逆ネジとなる。このネジ加工は、旋盤等の公知の切削機を用いて行うことができる。本実施形態では、塑性硬化処理が施された箇所から先端部に向かって先細り状に切削加工することにより、テーパーネジ部１１が形成される。
なお、上述した塑性硬化処理は、テーパーネジ部１１の基端部分のみに施すことが好ましい。このように、テーパーネジ部１１の基端部分のみに塑性硬化処理を施すことにより、塑性硬化処理を行うための治具やプレス機等をさらに小型化することができる。

＜連結部材＞
連結部材２０は、図１に示すように、断面略Ｕ字状の部材であり、連結する各鉄筋１０にそれぞれ相対する接続部２１と、各接続部２１の間に掛け渡す本体部２２とからなる。また、接続部２１には、鉄筋１０の端部に形成したテーパーネジ部１１に螺着する雌ネジ部２３が、各テーパーネジ部１１の螺合方向に合わせて形成されている。このような形状の連結部材２０を用いて定着構造を構成するには、一対の鉄筋１０の両端部にそれぞれ連結部材を位置させ、各鉄筋１０を螺着方向に回転させればよい。

また、連結部材の他の実施形態として、図２又は図３に示す構造のものを用いることができる。図２及び図３は、連結部材の他の実施形態を示す平面模式図である。
図２に示す連結部材１２０ａ、１２０ｂは、各鉄筋１０へ接続するための接続部１２１をそれぞれ独立して設け、鉄筋１０の端部に接続部１２１を螺着した後に、接続部１２１同士を接続して一体とする。すなわち、図２に示す連結部材１２０ａ、１２０ｂは分割構造となっており、各鉄筋１０の端部に接続部１２１を取り付けて、分割された接続部１２１を一体とすることにより定着構造を形成する。

この連結部材１２０ａ、１２０ｂは、２分割構造となっており、それぞれ各鉄筋１０へ接続するための接続部１２１を有している。また、一方の接続部１２１には他方の接続部１２１へ向かって突出した連結突起１２４が設けられており、他方の接続部１２１には連結突起１２４を係止するための機構が設けられている。連結突起１２４は、基端部から中央部へ向かって拡径すると共に、中央部から先端部へ向かって縮径している。連結突起１２４を係止するための機構は、凹部１２５と、凹部１２５内に設けた楔部材１２６と、楔部材１２６を凹部１２５の開口側に向かって押圧するバネ１２７とを備えている。楔部材１２６は、連結突起１２４を係止しない状態で、凹部１２５の開口側に向かって縮径した形状となっており、連結突起１２４の進入に伴い、バネ１２７の付勢力に抗して凹部１２５の奥へ向かって移動すると、先端部側の間隔が広がり連結突起１２４の先端部を受け入れる。そして、連結突起１２４の楔部材１２６の中央部が通過すると、楔部材１２６はバネ１２７の付勢力により凹部１２５の開口側へ押し戻されて連結突起１２４を受け入れ、凹部１２５内に連結突起１２４を係止することができる。
各接続部１２１には、鉄筋１０のテーパーネジ部１１を螺着するための雌ネジ部１２３が設けられている。

図３に示す連結部材２２０ａ、２２０ｂは、各鉄筋１０へ接続するための接続部２２１をそれぞれ独立して設け、鉄筋１０の端部に接続部２２１を螺着した後に、接続部２２１同士を接続して一体とする。すなわち、図３に示す連結部材２２０ａ、２２０ｂは分割構造となっており、各鉄筋１０の端部に接続部２２１を取り付けて、分割された接続部２２１を一体とすることにより定着構造を形成する。

この連結部材２２０は、２分割構造となっており、それぞれ各鉄筋１０へ接続するための接続部２２１を有している。また、各接続部２２１には、接続部２２１を一体とした際に一連となるボルト挿通孔２２４が設けられている。そして、各鉄筋１０の端部に接続部２２１を取り付け、各接続部２２１に設けたボルト挿通孔２２４に一連にボルト２２５を挿通し、ボルト２２５の先端にナット２２６を螺着することにより、接続部２２１を一体として定着構造を形成する。
各接続部２２１には、鉄筋１０のテーパーネジ部１１を螺着するための雌ネジ部２２３が設けられている。

＜鉄筋コンクリート構造物への鉄筋の定着方法＞
本発明の実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物への鉄筋の定着方法は、基本的な工程として、鉄筋コンクリート構造物に対して、鉄筋１０及び連結部材２０を挿入するための挿入孔を形成する工程と、鉄筋１０及び連結部材２０を挿入孔３０、１３０ａ、１３０ｂ（図４、図５参照）内に挿入する工程と、挿入孔３０、１３０ａ、１３０ｂ内への鉄筋１０及び連結部材２０の挿入前あるいは挿入後のいずれかの時点で、挿入孔３０、１３０ａ、１３０ｂ内に充填材を注入すると共に、鉄筋１０の端部に連結部材２０を接続する工程と、を含んでいる。

＜挿入孔＞
図４及び図５を参照して、鉄筋コンクリート構造物に形成する挿入孔について説明する。図４及び図５は、挿入孔の形状を示す断面模式図である。
図４に示す例は、定着構造全体を１つの挿入孔３０内に挿入する１孔タイプのものである。すなわち、１孔タイプの挿入孔３０は、鉄筋１０及び連結部材２０が一体となった定着構造の最大直径よりも大きな直径を有する１つの挿入孔３０を形成し、この挿入孔３０内に定着構造を挿入するようになっている。この１孔タイプの挿入孔３０は、１回の穿孔工程で挿入孔３０を形成することができるため、迅速な施工を行うことができる。

図５に示す例は、各鉄筋１０の外径にそれぞれ対応して別個の挿入孔１３０ａ、１３０ｂを形成した２孔タイプのものである。すなわち、２孔タイプの挿入孔１３０ａ、１３０ｂは、各鉄筋１０の最大直径よりも大きな直径を有する挿入孔１３０ａ、１３０ｂを鉄筋１０毎に形成し、各挿入孔１３０ａ、１３０ｂ内にそれぞれ鉄筋１０を挿入するようになっている。この２孔タイプの挿入孔１３０ａ、１３０ｂは、１孔タイプのものと比較して、挿入孔の断面積を小さくすることができ、十分な被り厚を確保することが可能となる。また、挿入孔の断面積が小さいので、充填材の使用量を低減することが可能である。
挿入孔として、いずれのタイプのものを形成するかは、施工対象となる鉄筋コンクリート構造物の構成や状態等に応じて適宜選択することができる。

＜他の実施形態＞
本発明の鉄筋コンクリート構造物への鉄筋の定着構造及び定着方法は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施することができる。例えば、一対（２本）の鉄筋１０を用いるのではなく、３本以上の鉄筋１０を一組として用いてもよい。この場合、連結部材２０には鉄筋１０の数に応じた接続部２１が形成される。
また、鉄筋１０の両端部に連結部材２０を取り付けるのではなく、施工対象となる鉄筋コンクリート構造物の構成や状態等に応じて、いずれか一方の端部のみに連結部材２０を取り付けてもよい。
さらに、上述した実施形態では、鉄筋１０と連結部材２０とをテーパーネジ構造により接続しているが、一般的なネジ構造を用いて接続してもよいし、摩擦圧接等の技術を用いて接続してもよい。

＜従来技術との比較＞
以上説明したように、本発明の鉄筋コンクリート構造物への鉄筋の定着構造及び定着方法では、鉄筋コンクリート構造物に形成した挿入孔内に鉄筋を挿入し、この鉄筋の端部に連結部材を連結した構造であるため、半円形フックを適用できない箇所であっても鉄筋の定着を行うことが可能となる。

本発明の実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物への鉄筋の定着構造の平面模式図。 連結部材の他の実施形態を示す平面模式図。 連結部材の他の実施形態を示す平面模式図。 挿入孔の形状を示す断面模式図。 挿入孔の他の形状を示す断面模式図。

符号の説明

１０ 鉄筋
１１ テーパーネジ部
２０ 連結部材
２１ 接続部
２２ 本体部
２３ 雌ネジ部
３０ 挿入孔
１２０ａ、１２０ｂ 連結部材
１２１ 接続部
１２３ 雌ネジ部
１２４ 連結突起
１２５ 凹部
１２６ 楔部材
１２７ バネ
１３０ａ、１３０ｂ 挿入孔
２２０ａ、２２０ｂ 連結部材
２２１ 接続部
２２３ 雌ネジ部
２２４ ボルト挿通孔
２２５ ボルト
２２６ ナット

Claims (4)

1. 鉄筋コンクリート構造物へ鉄筋を定着させるための定着構造であって、
   略平行に配置した一組の鉄筋と、各鉄筋の端部に取り付けて各鉄筋を一体に連結する連結部材とを備え、
   前記連結部材は、連結する各鉄筋にそれぞれ相対する接続部と、各接続部の間に掛け渡す本体部とからなり、
   前記鉄筋は、その端部の基端部分のみを塑性硬化させて見かけ上の降伏点を増加させ、当該鉄筋の母材と比較して当該端部の強度を増加させた後、塑性加工処理が施された箇所から先端部分に向かって先細り状に切削したテーパーネジ部を有し、
   前記連結部材の接続部は、前記鉄筋の端部に形成したテーパーネジ部に螺着する雌ネジ部を有することを特徴とする鉄筋コンクリート構造物への鉄筋の定着構造。
2. 前記連結部材は、分割して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物への鉄筋の定着構造。
3. 前記鉄筋コンクリート構造物は、前記鉄筋及び前記連結部材を挿入すると共に、充填材を注入するための挿入孔を有し、
   前記挿入孔は、一体となった前記鉄筋及び前記連結部材の最大直径よりも大きな直径を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄筋コンクリート構造物への鉄筋の定着構造。
4. 前記鉄筋コンクリート構造物は、前記鉄筋及び前記連結部材を挿入すると共に、充填材を注入するための挿入孔を有し、
   前記挿入孔は、各鉄筋の外径にそれぞれ対応して別個に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄筋コンクリート構造物への鉄筋の定着構造。

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