JP5551527B2

JP5551527B2 - プレストレストコンクリート構造体およびその施工方法

Info

Publication number: JP5551527B2
Application number: JP2010149803A
Authority: JP
Inventors: 徹山本; 勉横田; 啓之栗原
Original assignee: Neturen Co Ltd; JR East Consultants Co; Oriental Shiraishi Corp
Current assignee: Neturen Co Ltd; JR East Consultants Co; Oriental Shiraishi Corp
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2030-06-30
Also published as: JP2012012822A

Description

本発明は、建築物の基礎として用いられる杭や、橋等の構造物に用いられるプレストレストコンクリート構造体と、このプレストレストコンクリート構造体の施工方法に関する。特にプレテンション方式でプレストレスを導入するＰＣ鋼棒ユニットを用いたプレストレストコンクリート構造体およびその施工方法に関する。

従来、コンクリート製の柱、梁等のコンクリート構造体として、ＰＣ鋼棒ユニットによってプレストレスを導入したプレストレストコンクリート構造体が知られている（例えば特許文献１参照）。
この特許文献１では、筒状の中空ＰＣ鋼棒と、その中に配置される反力ＰＣ鋼棒とを備えるプレストレス導入用のＰＣ鋼棒ユニット（登録商標：ＮＡＰＰユニット）を用いてプレストレスを導入しており、現場での緊張管理が不要で、現場作業を軽減できるといった特徴を有するものである。

この特許文献１では、工場において、ＰＣ鋼棒ユニットの反力ＰＣ鋼棒を圧縮して中空ＰＣ鋼棒に引張力を導入し、緊張保持部材によって反力ＰＣ鋼棒が元の長さに戻らないようにすることで、前記中空ＰＣ鋼棒の緊張状態を保持する。
そして、建設現場に前記ＰＣ鋼棒ユニットを搬送し、現場の地盤に形成したアンカー孔に前記ＰＣ鋼棒ユニットを設置した後、前記アンカー孔内にグラウト材を注入する。
このグラウト材が硬化した後、緊張保持部材および反力ＰＣ鋼棒を取り外して中空ＰＣ鋼棒に導入された緊張を解放する。
以上により、中空ＰＣ鋼棒に付着されているグラウト材にプレストレスを導入し、場所打ち杭を形成している。

特許第３１３０２１６号公報

ところで、前記特許文献１では、緊張保持部材とともに反力ＰＣ鋼棒を取り外しているので、アンカー孔内に形成される場所打ち杭には中空ＰＣ鋼棒のみが配置されることになる。
中空ＰＣ鋼棒は、通常、場所打ち杭の鉄筋（配筋）として用いられる鋼棒に比べ、直径が同じであれば中空であるため断面積は小さい。このため、前記中空ＰＣ鋼棒を用いた場合には、コンクリートにプレストレスを導入できる一方で、配筋材としての性能は、同じ直径の鉄筋に比べて低くなるという問題があった。

このような問題は、場所打ち杭を形成する場合に限らず、コンクリート製の柱、梁、橋梁などのプレストレスを導入した各種のプレストレストコンクリート構造体を形成する際に共通する問題であった。

本発明の目的は、コンクリート内に配設される配筋の耐力を向上でき、強度等の性能を向上できるプレストレストコンクリート構造体およびその施工方法を提供することにある。

本発明のプレストレストコンクリート構造体は、コンクリートで形成されたコンクリート形成部と、前記コンクリート形成部内に配設され、コンクリート形成部にプレテンション方式でプレストレスを導入するＰＣ鋼棒ユニットと、を備えて構成され、前記ＰＣ鋼棒ユニットは、筒状に形成されるとともに、前記コンクリート形成部に対してプレストレスを導入する中空ＰＣ鋼棒と、前記中空ＰＣ鋼棒内に配置された反力ＰＣ鋼棒と、前記中空ＰＣ鋼棒および反力ＰＣ鋼棒の一端側である第１の端部に取り付けられて、中空ＰＣ鋼棒に対して反力ＰＣ鋼棒を軸方向に移動不能に連結する第１連結部材と、前記中空ＰＣ鋼棒および反力ＰＣ鋼棒の他端側である第２の端部に取り付けられて、前記コンクリート形成部にプレストレスを導入した中空ＰＣ鋼棒に対して反力ＰＣ鋼棒を軸方向に移動不能に連結する第２連結部材と、を備え、前記中空ＰＣ鋼棒は、少なくとも前記第１および第２の端部に雄ねじ部が形成され、前記反力ＰＣ鋼棒は、前記第１および第２の端部が前記中空ＰＣ鋼棒の端部から突出され、この突出部分には雄ねじ部が形成され、前記第１連結部材は、前記中空ＰＣ鋼棒の第１の端部に形成された雄ねじ部に螺合された大径雌ねじ部と、前記反力ＰＣ鋼棒の第１の端部に形成された雄ねじ部に螺合された小径雌ねじ部と、を備えて構成され、前記第２連結部材は、前記反力ＰＣ鋼棒の第２の端部に形成された雄ねじ部に螺合されるとともに、前記中空ＰＣ鋼棒の第２の端部側の端面に当接された反力鋼棒用ナットと、前記中空ＰＣ鋼棒の第２の端部に形成された雄ねじ部に螺合される雌ねじ部を備えるとともに、前記反力ＰＣ鋼棒の第２の端部側の端面および前記反力鋼棒用ナットの端面の少なくとも一方に当接された当接部を備えた固定部材と、を備えて構成されたことを特徴とする。

本発明によれば、ＰＣ鋼棒ユニットによってプレストレスが導入されたコンクリート形成部に、第１，２連結部材で連結された中空ＰＣ鋼棒および反力ＰＣ鋼棒が配置されているので、これらの中空ＰＣ鋼棒および反力ＰＣ鋼棒をコンクリート構造体の配筋として利用できる。そして、この配筋は、中空ＰＣ鋼棒だけでなく反力ＰＣ鋼棒も備えているので、中空ＰＣ鋼棒のみ配置される従来技術に比べて配筋の断面積が増加し、配筋の曲げ耐力も向上する。このため、プレストレストコンクリート構造体の性能も向上できる。
さらに、第１，２連結部材によって、中空ＰＣ鋼棒に対して反力ＰＣ鋼棒を軸方向に移動不能に連結して一体化しているので、中空ＰＣ鋼棒に引張力および圧縮力のいずれの力が加わった場合でも、その力を中空ＰＣ鋼棒に伝達して各鋼棒で支持することができる。このため、コンクリート構造体が圧縮される場合や引っ張られる場合のいずれの場合も、ＰＣ鋼棒ユニットの耐力を向上でき、コンクリート構造体の性能を向上できる。

本発明では、第１連結部材は、例えば、貫通孔に大小２つの雌ねじ部を有する簡単な構造でよいため、安価に製造できる。また、第２連結部材も、反力鋼棒用ナットと、固定部材とで構成できるため、比較的簡単な構成にでき、安価に製造できる。
さらに、中空ＰＣ鋼棒、反力ＰＣ鋼棒と、第１、２連結部材の連結は、すべて雄ねじ部および雌ねじ部の螺合によって実現できるので、連結作業も容易に行うことができる。

本発明において、前記第２連結部材の固定部材は、少なくとも両端部に雌ねじ部が形成された貫通孔を有して筒状に形成され、一端側の雌ねじ部が前記中空ＰＣ鋼棒の第２の端部の雄ねじ部に螺合された固定筒と、この固定筒の前記他端側の雌ねじ部に螺合された固定ボルトと、を備えて構成され、前記固定筒の貫通孔内には、前記反力ＰＣ鋼棒の第２の端部およびこの第２の端部に螺合された前記反力鋼棒用ナットが配置され、前記固定ボルトにより、前記反力ＰＣ鋼棒の第２の端部側の端面および前記反力鋼棒用ナットの端面の少なくとも一方に当接された当接部が構成されていることが好ましい。

本発明では、固定部材を、固定筒および固定ボルトで構成しているので、用途に応じた長さ寸法の固定ボルトを選択して用いることで、固定ボルトも配筋として利用することもできる。
さらに、固定筒に対する固定ボルトの取付作業も、固定ボルトを固定筒にねじ込むだけでよいため、現場作業性を低下させることがない。

本発明において、前記ＰＣ鋼棒ユニットは、少なくとも両端部に雌ねじ部が形成された貫通孔を有して筒状に形成され、一端側の雌ねじ部が前記中空ＰＣ鋼棒の第２の端部の雄ねじ部に螺合されるスリーブと、前記スリーブの貫通孔内に配置されて前記反力ＰＣ鋼棒の第２の端部に当接される押込みピースと、前記スリーブの他端側の雌ねじ部に螺合され、かつ、貫通孔を有するストッパーとを備えた緊張保持部材を用いるとともに、前記ストッパーの貫通孔に挿通される圧縮用ロッドおよび前記押込みピースを介して力を加えて反力ＰＣ鋼棒を圧縮し、前記ストッパーを前記押込みピースに当接する位置までねじ込んで反力ＰＣ鋼棒が元の長さに戻らないように拘束することで、中空ＰＣ鋼棒に引張力を導入され、前記スリーブは前記固定筒として兼用されることが好ましい。

本発明では、緊張保持部材のスリーブを、第２連結部材の固定筒として兼用しているので、部品点数を少なくできてコストを低減できる。

本発明の施工方法は、コンクリートで形成されたコンクリート形成部と、コンクリート形成部内に配設され、コンクリート形成部にプレテンション方式でプレストレスを導入するＰＣ鋼棒ユニットと、を備えて構成されるプレストレストコンクリート構造体の施工方法であって、筒状に形成されるとともに、前記コンクリート形成部に対してプレストレスを導入する中空ＰＣ鋼棒と、前記中空ＰＣ鋼棒内に配置された反力ＰＣ鋼棒と、前記中空ＰＣ鋼棒および反力ＰＣ鋼棒の一端側である第１の端部に取り付けられて、中空ＰＣ鋼棒に対して反力ＰＣ鋼棒を軸方向に移動不能に連結する第１連結部材と、前記中空ＰＣ鋼棒および反力ＰＣ鋼棒の他端側である第２の端部に取り付けられて、前記中空ＰＣ鋼棒を引張力を導入した状態で保持する緊張保持部材とを備えて予め緊張保持されたＰＣ鋼棒ユニットを、前記コンクリート形成部を形成する打設予定空間に配置する工程と、前記ＰＣ鋼棒ユニットの緊張保持部材を残して、前記打設予定空間にコンクリートを打設する工程と、前記コンクリートの硬化後に、緊張保持部材を取り外して中空ＰＣ鋼棒の緊張を解放し、中空ＰＣ鋼棒に付着しているコンクリート形成部にプレストレスを導入する工程と、前記中空ＰＣ鋼棒および反力ＰＣ鋼棒の他端側である第２の端部に第２連結部材を取り付けて、前記中空ＰＣ鋼棒に対して反力ＰＣ鋼棒を軸方向に移動不能に連結する工程と、を備え、前記第２連結部材は、前記反力ＰＣ鋼棒の第２の端部に形成された雄ねじ部に螺合されるとともに、前記中空ＰＣ鋼棒の第２の端部側の端面に当接された反力鋼棒用ナットと、前記中空ＰＣ鋼棒の第２の端部に形成された雄ねじ部に螺合される雌ねじ部を備えるとともに、前記反力ＰＣ鋼棒の第２の端部側の端面および前記反力鋼棒用ナットの端面の少なくとも一方に当接された当接部を備えた固定部材と、を備え、前記中空ＰＣ鋼棒に対して反力ＰＣ鋼棒を軸方向に移動不能に連結する工程は、前記中空ＰＣ鋼棒の第２の端部に前記反力鋼棒用ナットを螺合し、その後、前記固定部材を中空ＰＣ鋼棒に螺合して前記当接部を前記反力ＰＣ鋼棒の第２の端部側の端面および前記反力鋼棒用ナットの端面の少なくとも一方に当接させることを特徴とする。

本発明によれば、中空ＰＣ鋼棒に引張力が導入されたＰＣ鋼棒ユニットを施工現場等においてコンクリートを打設する空間に配置し、コンクリートを打設後、緊張保持部材を取り外してプレストレスを導入する作業後に、緊張保持部材に代えて第２連結部材を取り付ける作業を追加するだけで、前記性能が向上したプレストレストコンクリート構造体を施工できる。従って、場所打ち杭のように、施工現場でコンクリートを打設してプレストレストコンクリート構造体を施工する場合でも、第２連結部材を取り付ける作業を追加するだけでよいため、簡単な作業でプレストレストコンクリート構造体の性能を向上できる。
なお、緊張保持部材を残してコンクリートを打設するとは、少なくとも緊張保持部材にはコンクリートが掛からないように打設し、コンクリートが硬化した後で緊張保持部材を取り外すことができるように施工することを意味する。

本発明では、第２連結部材が、反力鋼棒用ナットおよび固定部材で構成され、中空ＰＣ鋼棒の第２の端部に前記反力鋼棒用ナットを螺合し、その後、前記固定部材を中空ＰＣ鋼棒に螺合するだけでよいため、簡単な作業でプレストレストコンクリート構造体の性能を向上できる。

本発明のプレストレストコンクリート構造体の実施形態である場所打ち杭を示す概略断面図である。本実施形態の場所打ち杭のＰＣ鋼棒ユニットを示す断面図である。本実施形態の引張力導入前のＰＣ鋼棒ユニットを示す断面図である。施工現場におけるＰＣ鋼棒ユニットの配置工程を示す断面図である。施工現場におけるコンクリート打設工程を示す断面図である。施工現場におけるプレストレス導入工程を示す断面図である。施工現場において反力鋼棒用ナットを取り付ける工程を示す断面図である。施工現場において固定筒および固定ボルトを取り付ける工程を示す断面図である。本発明の場所打ち杭の他の例を示す断面図である。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のプレストレストコンクリート構造体の実施形態である場所打ち杭１が示されている。
場所打ち杭１は、地盤５に形成された孔（打設予定空間）５Ａに打設されたコンクリート形成部２と、コンクリート形成部２内に配設されたＰＣ鋼棒ユニット３とを備えて構成されている。
ＰＣ鋼棒ユニット３は、その上部が地盤５から露出するように配置されており、その上部は、地盤５上に設けられたコンクリート構造物、例えば、フーチング６内に配設されている。

ＰＣ鋼棒ユニット３は、コンクリート形成部２に対してプレストレスを導入する装置として用いられるとともに、杭１の鉄筋（配筋）として用いられる。さらに、本実施形態のＰＣ鋼棒ユニット３は、コンクリート形成部２だけでなくフーチング６まで延長されて配置されているので、杭１およびフーチング６の連結強度の向上にも機能する。
なお、本実施形態の図面においては、コンクリート形成部２内にＰＣ鋼棒ユニット３を１本のみ配置しているが、このＰＣ鋼棒ユニット３の本数はコンクリート形成部２の断面積などに応じて適宜設定すればよい。通常、杭１の配筋は、杭１の周面に沿って複数本配置されるため、前記ＰＣ鋼棒ユニット３も同様にコンクリート形成部２内に複数本配置すればよい。

［ＰＣ鋼棒ユニットの構成］
ＰＣ鋼棒ユニット３は、図２に示すように、中空ＰＣ鋼棒１０と、中空ＰＣ鋼棒１０内に配置された反力ＰＣ鋼棒２０と、中空ＰＣ鋼棒１０および反力ＰＣ鋼棒２０を連結する第１連結部材３０および第２連結部材４０とを備えている。

［中空ＰＣ鋼棒の構成］
中空ＰＣ鋼棒１０は、筒状（パイプ状）に形成され、その内径は所定の口径とされている。例えば、中空ＰＣ鋼棒１０は、直径が３０ｍｍ〜４５ｍｍ程度であり、厚さが３．５ｍｍ〜７．５ｍｍ程度のパイプ部材である。これらの直径や厚さは、中空ＰＣ鋼棒１０によるプレストレスの導入力や、中空ＰＣ鋼棒１０に求められる強度に応じて設定される。
中空ＰＣ鋼棒１０の第１の端部（図１において孔５Ａの底側に配置される下端部）と、第２の端部（図１において孔５Ａの開口側に配置される上端部）には、それぞれ雄ねじ部１１，１２が形成されている。本実施形態の中空ＰＣ鋼棒１０では、雄ねじ部１１，１２間にはネジが形成されていないが、中空ＰＣ鋼棒１０の全長に渡って雄ねじ部を形成してもよい。

［反力ＰＣ鋼棒の構成］
反力ＰＣ鋼棒２０は、前記中空ＰＣ鋼棒１０の貫通孔に挿通される中実のＰＣ鋼棒であり、その直径は中空ＰＣ鋼棒１０の口径に応じて設定される。この反力ＰＣ鋼棒２０は、例えば、JIS G 3109に規定されたＣ種１号のＰＣ鋼棒が用いられる。
反力ＰＣ鋼棒２０の第１の端部（下端部）および第２の端部（上端部）には、それぞれ雄ねじ部２１，２２が形成されている。この雄ねじ部２１，２２は、転造加工等で形成される。なお、雄ねじ部２１，２２は、中空ＰＣ鋼棒１０内に配置される反力ＰＣ鋼棒２０に形成されているため、雄ねじ部２１，２２の直径は中空ＰＣ鋼棒１０の内径よりも小さくされている。従って、雄ねじ部１１，１２の直径は、雄ねじ部２１，２２の直径よりも大きな寸法となる。

［第１連結部材の構成］
第１連結部材３０は、筒状に形成され、内部の貫通孔には、前記雄ねじ部１１が螺合される大径雌ねじ部３１と、前記雄ねじ部２１が螺合される小径雌ねじ部３２とを備えている。
すなわち、大径雌ねじ部３１の内径は、小径雌ねじ部３２の内径よりも大きくされている。

この第１連結部材３０の大径雌ねじ部３１と、中空ＰＣ鋼棒１０の雄ねじ部１１とが螺合され、小径雌ねじ部３２と反力ＰＣ鋼棒２０の雄ねじ部２１とが螺合されているため、中空ＰＣ鋼棒１０および反力ＰＣ鋼棒２０は、第１連結部材３０を介して固定されて一体化されている。
このように、第１連結部材３０に対して、中空ＰＣ鋼棒１０、反力ＰＣ鋼棒２０がそれぞれねじ止めされているので、中空ＰＣ鋼棒１０に対して反力ＰＣ鋼棒２０は軸方向に移動不能に連結されている。

［第２連結部材の構成］
第２連結部材４０は、反力鋼棒用ナット４１と、固定部材４５とを備えている。
反力鋼棒用ナット４１は、円筒状の部材であり、筒内周面に前記雄ねじ部２２に螺合する雌ねじ部４２が形成されている。この反力鋼棒用ナット４１は、反力ＰＣ鋼棒２０の端面に当接される位置まで雄ねじ部２２にねじ込まれている。

固定部材４５は、固定筒４６と、固定ボルト４７とを備えている。
固定筒４６は、貫通孔４６１が形成されて筒状とされている。貫通孔４６１の両端部には、雌ねじ部４６２，４６３が形成されている。
雌ねじ部４６２には、中空ＰＣ鋼棒１０の雄ねじ部１２が螺合されている。また、雌ねじ部４６３には、固定ボルト４７が螺合されている。
ここで、本実施形態の固定筒４６は、雌ねじ部４６２の内径が、雌ねじ部４６３の内径よりも小さく設定され、貫通孔４６１の内径が雌ねじ部４６２，４６３で異なるように形成されている。従って、固定筒４６は、異径スリーブで構成されていることになる。

固定ボルト４７は、図１にも示すように、鋼棒の表面に雄ねじ部を形成することで構成されたものである。そして、本実施形態では、固定ボルト４７は、固定筒４６よりも上方に突出される長さ寸法で形成されている。この長さ寸法は、固定ボルト４７をフーチング６内に配置する寸法に応じて設定すればよい。

そして、雌ねじ部４６３に螺合された固定ボルト４７は、その下端面が前記反力ＰＣ鋼棒２０の上端面および反力鋼棒用ナット４１の上端面の少なくとも一方に当接されている。
すなわち、反力鋼棒用ナット４１を雄ねじ部２２に螺合した際に、反力鋼棒用ナット４１よりも雄ねじ部２２が上方の突出している場合には、固定ボルト４７は反力ＰＣ鋼棒２０の上端面に当接する。
逆に、雄ねじ部２２よりも反力鋼棒用ナット４１が上方の突出している場合には、固定ボルト４７は反力鋼棒用ナット４１の上端面に当接する。
さらに、反力鋼棒用ナット４１および雄ねじ部２２の上端面が同一平面で揃っている場合には、固定ボルト４７は、反力鋼棒用ナット４１および反力ＰＣ鋼棒２０の各上端面に当接する。

ここで、反力鋼棒用ナット４１が中空ＰＣ鋼棒１０の端面に当接し、固定ボルト４７が反力ＰＣ鋼棒２０や反力鋼棒用ナット４１の端面に当接しているため、第２連結部材４０は、中空ＰＣ鋼棒１０に対して反力ＰＣ鋼棒２０を軸方向に移動不能に連結している。
このため、中空ＰＣ鋼棒１０に加わる力は、反力ＰＣ鋼棒２０にも伝達され、各鋼棒１０，２０で支持される。
例えば、ＰＣ鋼棒ユニット３に応力が加わり、中空ＰＣ鋼棒１０に圧縮力が加わった場合、反力鋼棒用ナット４１に対して中空ＰＣ鋼棒１０の端面が離れる方向（下方）に力が加わる。この場合は、雄ねじ部１２に螺合された固定筒４６および固定筒４６に螺合された固定ボルト４７も下方に移動しようとする。この際、固定ボルト４７が前記反力鋼棒用ナット４１や反力ＰＣ鋼棒２０に当接しているため、前記中空ＰＣ鋼棒１０に加わった力は、中空ＰＣ鋼棒１０にも伝達される。従って、中空ＰＣ鋼棒１０および反力ＰＣ鋼棒２０が一体となって前記圧縮力を受けることになり、ＰＣ鋼棒ユニット３の耐力が向上する。

同様に、ＰＣ鋼棒ユニット３に応力が加わり、中空ＰＣ鋼棒１０に引張力が加わった場合、中空ＰＣ鋼棒１０が反力鋼棒用ナット４１に当接しているため、前記中空ＰＣ鋼棒１０に加わった力は、中空ＰＣ鋼棒１０にも伝達される。従って、中空ＰＣ鋼棒１０および反力ＰＣ鋼棒２０が一体となって前記引張力を受けることになり、この場合もＰＣ鋼棒ユニット３の耐力が向上する。

［杭の施工方法］
次に、前記プレストレストコンクリート構造体である場所打ち杭１の施工方法について説明する。
なお、現場において杭１を施工する前に、中空ＰＣ鋼棒１０に予め引張力を導入するための作業を工場において行う必要がある。この作業は、前記特許文献１に記載されたものと同様であるため、以下に簡略して説明する。

［工場での工程１：ＰＣ鋼棒ユニットの組立工程］
工場において、図３に示すようなＰＣ鋼棒ユニット３を組み立てる。
すなわち、中空ＰＣ鋼棒１０内に反力ＰＣ鋼棒２０を挿通し、雄ねじ部１１，２１に第１連結部材３０を螺合する。これにより、中空ＰＣ鋼棒１０および反力ＰＣ鋼棒２０の第１の端部側が連結されて一体化される。

次に、中空ＰＣ鋼棒１０および反力ＰＣ鋼棒２０の第２の端部（場所打ち杭１において上部側に配置される端部）に、緊張保持部材５０を取り付ける。
この緊張保持部材５０は、図３に示すように、前記第２連結部材４０の固定筒４６と、固定筒４６内の貫通孔４６１に配置されて反力ＰＣ鋼棒２０の第２の端部に当接される押込みピース５１と、前記固定筒４６の雌ねじ部４６３に螺合され、かつ、貫通孔５２１を有するストッパー５２とを備えたものである。

本実施形態では、固定筒４６は、第２連結部材４０および緊張保持部材５０で兼用されている。従って、固定筒４６は、少なくとも両端部に雌ねじ部４６２，４６３が形成された貫通孔４６１を有して筒状に形成され、一端側の雌ねじ部４６２が前記中空ＰＣ鋼棒１０の第２の端部の雄ねじ部１２に螺合される緊張保持部材５０のスリーブとして用いられる。
ただし、第２連結部材４０の固定筒４６と、緊張保持部材５０のスリーブとは、前述した機能を実現できる構成であれば、必ずしも同一の寸法、構造のものでなくてもよい。

［工場での工程２：ＰＣ鋼棒ユニットの引張力導入工程］
図３に示す状態のＰＣ鋼棒ユニット３に対して、貫通孔５２１に圧縮用ロッド（図示略）を挿入し、この圧縮用ロッドを油圧ジャッキなどで反力ＰＣ鋼棒２０側に押し込む。
すると、押込みピース５１を介して反力ＰＣ鋼棒２０に圧縮力が加わり、その反力で中空ＰＣ鋼棒１０には引張力が加わる。
この状態からストッパー５２をねじ込んで、反力ＰＣ鋼棒２０が元の長さに戻らないように拘束し、圧縮用ロッドを取り外す。
以上により、図４に示すように、中空ＰＣ鋼棒１０に引張力が導入された状態のＰＣ鋼棒ユニット３が製造される。このＰＣ鋼棒ユニット３は、場所打ち杭１の施工現場に出荷される。

［現場での工程１：ＰＣ鋼棒ユニットの配置とコンクリート打設工程］
施工現場では、図４に示すように、地盤５に形成した孔５ＡにＰＣ鋼棒ユニット３を配置する。この際、緊張保持部材５０が地盤５から突出する高さにＰＣ鋼棒ユニット３を設置する。
次に、図５に示すように、孔５Ａ内にコンクリートを打設してコンクリート形成部２を形成する。この際、コンクリートは、緊張保持部材５０部分まで達しないように打設する。すなわち、緊張保持部材５０を残して、緊張保持部材５０以外の部分（緊張保持部材５０より下側）を被覆するようにコンクリートを打設する。

［現場での工程２：プレストレス導入工程］
図６に示すように、コンクリートが硬化した後、専用の解放機器を用いてストッパー５２を緩めて取り外す。これにより、反力ＰＣ鋼棒２０が元の長さに戻り、中空ＰＣ鋼棒１０に加わっていた引張力（緊張状態）も解放される。すると、中空ＰＣ鋼棒１０が縮んで元の長さに戻るため、中空ＰＣ鋼棒１０に付着されているコンクリート形成部２にプレストレスが導入される。
また、ストッパー５２の他に、押込みピース５１および固定筒４６も、中空ＰＣ鋼棒１０から取り外す。

［現場での工程３：第２連結部材の取付工程］
図７に示すように、反力ＰＣ鋼棒２０の雄ねじ部２２に反力鋼棒用ナット４１を取り付ける。この際、反力鋼棒用ナット４１は反力ＰＣ鋼棒２０の端面に当接する位置までねじ込まれる。
次に、図８に示すように、固定筒４６を雄ねじ部１２にねじ込む。この際、反力鋼棒用ナット４１の直径は、貫通孔４６１や雌ねじ部４６２の内径よりも小さく設定されているので、反力鋼棒用ナット４１は、雌ねじ部４６２を通して貫通孔４６１内に配置される。
さらに、固定ボルト４７を固定筒４６の雌ねじ部４６３にねじ込み、反力鋼棒用ナット４１および反力ＰＣ鋼棒２０の端面に当接させる。
これにより、第２連結部材４０によって、中空ＰＣ鋼棒１０および反力ＰＣ鋼棒２０の第２の端部側が連結されて一体化される。
以上の工程により、ＰＣ鋼棒ユニット３によりプレストレスが導入され、かつ、ＰＣ鋼棒ユニット３が配筋として埋設された場所打ち杭１が施工される。

［現場での工程４：フーチング６の施工工程］
次に、図１に示すように、固定ボルト４７を間に挟んで型枠などを設置し、コンクリートを打設してフーチング６を施工する。
これにより、場所打ち杭１およびフーチング６を有する基礎が施工される。

本実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
（１）ＰＣ鋼棒ユニット３によってコンクリート形成部２にプレストレスを導入した後、中空ＰＣ鋼棒１０だけでなく、反力ＰＣ鋼棒２０もコンクリート形成部２内に残しており、かつ、第１連結部材３０および第２連結部材４０でこれらの各鋼棒１０，２０を一体化している。
このため、コンクリート形成部２内に中空ＰＣ鋼棒１０のみが配置されていた従来技術に比べて、本実施形態では、中空ＰＣ鋼棒１０だけでなく反力ＰＣ鋼棒２０も配置されているので、杭１の鉄筋となるＰＣ鋼棒ユニット３の断面積が従来よりも増加し、鉄筋の曲げ耐力も向上する。
従って、中空ＰＣ鋼棒１０のみをコンクリート形成部２内に配置していた場合に比べて、その中空ＰＣ鋼棒１０と同じ本数のＰＣ鋼棒ユニット３を配置すれば、プレストレストコンクリート構造体である杭１の性能を向上できる。
一方、杭１の性能を従来技術と同等に維持する場合には、コンクリート形成部２内に配置するＰＣ鋼棒ユニット３の本数、つまり配筋量を減少させることができ、コストダウンを図れ、かつ、重量減少により配筋を支持する負担を軽減できる。

（２）さらに、第１連結部材３０および第２連結部材４０によって、中空ＰＣ鋼棒１０に対して反力ＰＣ鋼棒２０を軸方向に移動不能に連結して一体化しているので、中空ＰＣ鋼棒１０に引張力および圧縮力のいずれの力が加わった場合でも、その力を中空ＰＣ鋼棒１０に伝達して各鋼棒１０，２０で支持することができる。このため、杭１が圧縮される場合や引っ張られる場合のいずれの場合も、ＰＣ鋼棒ユニット３の耐力を向上でき、杭１の性能を向上できる。

（３）第２連結部材４０として、反力鋼棒用ナット４１、固定筒４６、固定ボルト４７を用いているので、施工現場において、ＰＣ鋼棒ユニット３から緊張保持部材５０を取り外してプレストレスを導入した後に、簡単な取付作業で各鋼棒１０，２０を連結することができる。このため、現場作業性を低下させることがなく、かつ、各鋼棒１０，２０を確実に一体化させることができる。

（４）第２連結部材４０として用いられる固定筒４６は、緊張保持部材５０のスリーブとしても兼用されるため、部品点数を少なくでき、コストを低減できる。
特に、工場から現場まではＰＣ鋼棒ユニット３に緊張保持部材５０が取り付けられているので、第２連結部材４０を別途輸送しなければならず、施工後は、取り外された緊張保持部材５０を工場に戻さなければならないが、固定筒４６を第２連結部材４０および緊張保持部材５０で兼用できれば、輸送部品点数も少なくでき、輸送コストも低減できる。

（５）第２連結部材４０の固定ボルト４７は、固定筒４６から突出して延長されているため、フーチング６の鉄筋としても利用できる。このため、フーチング６の性能も向上できる。
さらに、ＰＣ鋼棒ユニット３が、杭１およびフーチング６に跨って配置されるため、フーチング６に加わった力を杭１に伝達でき、杭１およびフーチング６で構成される構造物の基礎部分の性能を向上できる。

（６）第１連結部材３０は、大径雌ねじ部３１および小径雌ねじ部３２を有する筒状部材で構成しているので、構造が簡単であり、安価に製造できる。さらに、これらの雌ねじ部３１，３２に、各雄ねじ部１１，２１をねじ込むだけでよいので、各鋼棒１０，２０を容易に連結できる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、図１で示される実施形態では、固定筒４６から突出する長さ寸法の固定ボルト４７を用いていたが、図９に示すように、固定筒４６から突出しない長さ寸法の固定ボルト４７Ａを用いてもよい。

また、第２連結部材４０の固定部材４５としては、固定筒４６および固定ボルト４７の二部材で構成されるものに限らない。例えば、固定部材を有底筒状の一部材で構成してもよい。この場合、固定部材の底部分が、反力ＰＣ鋼棒２０や反力鋼棒用ナット４１に当接する当接部として機能する。

本発明のプレストレストコンクリート構造体としては、場所打ち杭１に限らず、橋などの各種構造物の柱や桁などの様々なコンクリート構造体に用いることができる。すなわち、ＰＣ鋼棒ユニット３は、コンクリート形成部２にプレストレスを導入できるとともに、鉄筋として用いることができるため、本発明のプレストレストコンクリート構造体は様々な構造物に広く用いることができる。

本発明は、プレストレスを導入したコンクリート構造体に利用することができる。

１…場所打ち杭、２…コンクリート形成部、３…ＰＣ鋼棒ユニット、５…地盤、５Ａ…孔（打設予定空間）、６…フーチング、１０…中空ＰＣ鋼棒、１１，１２…雄ねじ部、２０…反力ＰＣ鋼棒、２１，２２…雄ねじ部、３０…第１連結部材、３１…大径雌ねじ部、３２…小径雌ねじ部、４０…第２連結部材、４１…反力鋼棒用ナット、４６…固定筒、４６１…貫通孔、４６２，４６３…雌ねじ部、４７，４７Ａ…固定ボルト（当接部）、５０…緊張保持部材、５１…押込みピース、５２…ストッパー、５２１…貫通孔。

Claims

コンクリートで形成されたコンクリート形成部と、
前記コンクリート形成部内に配設され、コンクリート形成部にプレテンション方式でプレストレスを導入するＰＣ鋼棒ユニットと、を備えて構成され、
前記ＰＣ鋼棒ユニットは、
筒状に形成されるとともに、前記コンクリート形成部に対してプレストレスを導入する中空ＰＣ鋼棒と、
前記中空ＰＣ鋼棒内に配置された反力ＰＣ鋼棒と、
前記中空ＰＣ鋼棒および反力ＰＣ鋼棒の一端側である第１の端部に取り付けられて、中空ＰＣ鋼棒に対して反力ＰＣ鋼棒を軸方向に移動不能に連結する第１連結部材と、
前記中空ＰＣ鋼棒および反力ＰＣ鋼棒の他端側である第２の端部に取り付けられて、前記コンクリート形成部にプレストレスを導入した中空ＰＣ鋼棒に対して反力ＰＣ鋼棒を軸方向に移動不能に連結する第２連結部材と、
を備え、
前記中空ＰＣ鋼棒は、少なくとも前記第１および第２の端部に雄ねじ部が形成され、
前記反力ＰＣ鋼棒は、前記第１および第２の端部が前記中空ＰＣ鋼棒の端部から突出され、この突出部分には雄ねじ部が形成され、
前記第１連結部材は、
前記中空ＰＣ鋼棒の第１の端部に形成された雄ねじ部に螺合された大径雌ねじ部と、
前記反力ＰＣ鋼棒の第１の端部に形成された雄ねじ部に螺合された小径雌ねじ部と、を備えて構成され、
前記第２連結部材は、
前記反力ＰＣ鋼棒の第２の端部に形成された雄ねじ部に螺合されるとともに、前記中空ＰＣ鋼棒の第２の端部側の端面に当接された反力鋼棒用ナットと、
前記中空ＰＣ鋼棒の第２の端部に形成された雄ねじ部に螺合される雌ねじ部を備えるとともに、前記反力ＰＣ鋼棒の第２の端部側の端面および前記反力鋼棒用ナットの端面の少なくとも一方に当接された当接部を備えた固定部材と、を備えて構成された
ことを特徴とするプレストレストコンクリート構造体。
請求項１に記載されたプレストレストコンクリート構造体において、
前記第２連結部材の固定部材は、
少なくとも両端部に雌ねじ部が形成された貫通孔を有して筒状に形成され、一端側の雌ねじ部が前記中空ＰＣ鋼棒の第２の端部の雄ねじ部に螺合された固定筒と、
この固定筒の前記他端側の雌ねじ部に螺合された固定ボルトと、を備えて構成され、
前記固定筒の貫通孔内には、前記反力ＰＣ鋼棒の第２の端部およびこの第２の端部に螺合された前記反力鋼棒用ナットが配置され、
前記固定ボルトにより、前記反力ＰＣ鋼棒の第２の端部側の端面および前記反力鋼棒用ナットの端面の少なくとも一方に当接された当接部が構成されている
ことを特徴とするプレストレストコンクリート構造体。
請求項２に記載されたプレストレストコンクリート構造体において、
前記ＰＣ鋼棒ユニットは、
少なくとも両端部に雌ねじ部が形成された貫通孔を有して筒状に形成され、一端側の雌ねじ部が前記中空ＰＣ鋼棒の第２の端部の雄ねじ部に螺合されるスリーブと、
前記スリーブの貫通孔内に配置されて前記反力ＰＣ鋼棒の第２の端部に当接される押込みピースと、
前記スリーブの他端側の雌ねじ部に螺合され、かつ、貫通孔を有するストッパーとを備えた緊張保持部材を用いるとともに、
前記ストッパーの貫通孔に挿通される圧縮用ロッドおよび前記押込みピースを介して力を加えて反力ＰＣ鋼棒を圧縮し、前記ストッパーを前記押込みピースに当接する位置までねじ込んで反力ＰＣ鋼棒が元の長さに戻らないように拘束することで、中空ＰＣ鋼棒に引張力を導入され、
前記スリーブは前記固定筒として兼用されている
ことを特徴とするプレストレストコンクリート構造体。
コンクリートで形成されたコンクリート形成部と、コンクリート形成部内に配設され、コンクリート形成部にプレテンション方式でプレストレスを導入するＰＣ鋼棒ユニットと、を備えて構成されるプレストレストコンクリート構造体の施工方法であって、
筒状に形成されるとともに、前記コンクリート形成部に対してプレストレスを導入する中空ＰＣ鋼棒と、前記中空ＰＣ鋼棒内に配置された反力ＰＣ鋼棒と、前記中空ＰＣ鋼棒および反力ＰＣ鋼棒の一端側である第１の端部に取り付けられて、中空ＰＣ鋼棒に対して反力ＰＣ鋼棒を軸方向に移動不能に連結する第１連結部材と、前記中空ＰＣ鋼棒および反力ＰＣ鋼棒の他端側である第２の端部に取り付けられて、前記中空ＰＣ鋼棒を引張力を導入した状態で保持する緊張保持部材とを備えて予め緊張保持されたＰＣ鋼棒ユニットを、前記コンクリート形成部を形成する打設予定空間に配置する工程と、
前記ＰＣ鋼棒ユニットの緊張保持部材を残して、前記打設予定空間にコンクリートを打設する工程と、
前記コンクリートの硬化後に、緊張保持部材を取り外して中空ＰＣ鋼棒の緊張を解放し、中空ＰＣ鋼棒に付着しているコンクリート形成部にプレストレスを導入する工程と、
前記中空ＰＣ鋼棒および反力ＰＣ鋼棒の他端側である第２の端部に第２連結部材を取り付けて、前記中空ＰＣ鋼棒に対して反力ＰＣ鋼棒を軸方向に移動不能に連結する工程と、
を備え、
前記第２連結部材は、
前記反力ＰＣ鋼棒の第２の端部に形成された雄ねじ部に螺合されるとともに、前記中空ＰＣ鋼棒の第２の端部側の端面に当接された反力鋼棒用ナットと、前記中空ＰＣ鋼棒の第２の端部に形成された雄ねじ部に螺合される雌ねじ部を備えるとともに、前記反力ＰＣ鋼棒の第２の端部側の端面および前記反力鋼棒用ナットの端面の少なくとも一方に当接された当接部を備えた固定部材と、を備え、
前記中空ＰＣ鋼棒に対して反力ＰＣ鋼棒を軸方向に移動不能に連結する工程は、
前記中空ＰＣ鋼棒の第２の端部に前記反力鋼棒用ナットを螺合し、その後、前記固定部材を中空ＰＣ鋼棒に螺合して前記当接部を前記反力ＰＣ鋼棒の第２の端部側の端面および前記反力鋼棒用ナットの端面の少なくとも一方に当接させる
ことを特徴とするプレストレストコンクリート構造体の施工方法。