JP5684320B2 - プレストレストコンクリート部材 - Google Patents

Description

本発明は、プレストレストコンクリート部材に関する。

プレストレストコンクリート部材には、プレテンション方式により製造されたものとポストテンション方式により製造されたものとがある（特許文献１および特許文献２参照）。

プレテンション方式は、工場や工事現場内の製作ヤード等において、緊張材１０２に緊張力を付与した状態でコンクリートを打設することでコンクリート部材１０１に対して緊張力を導入するものある（図５参照）。
プレテンション方式を採用した場合は、緊張力が導入されたプレストレストコンクリート部材を、現場に搬送した後、所定の位置に配置する。

一方、ポストテンション方式は、主として現場においてコンクリート部材にプレストレスを導入するものである。
ポストテンション方式では、予めコンクリート部材の端部に埋設された定着金物を介してプレストレスを導入している。

特開２００９−１５５８７８号公報 特開２０００−２３０２７３号公報

プレテンション方式を採用した場合には、プレキャスト工場が工事現場から遠方にある場合には運送費用が嵩み、工事全体としての施工費に影響を及ぼす場合があった。
また、反力アバットを有する大規模な装置や自己釣合式鋼製フレーム１０３（図５参照）等を配置する必要があるため、工事現場ではなかなか採用することができなかった。

ポストテンション方式を採用した場合は、工事現場においても比較的容易にプレストレスを導入することができるが、コンクリート部材の端部に定着金物（支圧板，ナット等の固定金物等）が埋設されたままとなるため、コンクリート部材の接合や断面寸法等に制約が生じるおそれがある。

本発明は、コンクリート部材の端部に定着金物を残置する必要がなく、かつ、作業スペースに限りのある工事現場などにおいても容易にプレストレスを導入することを可能としたプレストレストコンクリート部材の製造方法を提供することを課題とする。

このような課題を解決する本発明のプレストレストコンクリート部材は、梁シース管に緊張材を挿入し、当該シース管に充填材を充填したプレストレストコンクリート梁において、前記シース管は軸方向に同径であり、かつコンクリート梁本体の断面下側に埋設された管材であって、前記緊張材は、高強度鉄筋、或いはＰＣ鋼棒又はＰＣ鋼より線であり、前記緊張材は前記コンクリート梁本体の両端から突出していると共に、前記充填材の付着力で前記コンクリート梁本体に定着されていることを特徴とする。

かかるプレストレストコンクリート部材の製造方法によれば、大掛かりなプレテンション装置を要することなくプレストレストコンクリート部材を製造することが可能となるので、作業スペースに限りのある工事現場などにおいても容易にプレストレスを導入することができる。

また、プレストレスは、充填材の付着力を介して導入されるため、コンクリート部材内に定着金物を埋設する必要がない。そのため、コンクリート部材の接合構造や断面寸法の設計の自由度が増す。

前記プレストレストコンクリート部材の製造方法の定着工程が、前記緊張材に一端から緊張力を再導入した後、前記緊張力を解放しつつ一端側に配置された前記支圧板を撤去する第一定着作業と、前記緊張材に他端から緊張力を再導入した後、前記緊張力を解放しつつ他端側に配置された前記支圧板を撤去する第二定着作業と、を含んでいてもよい。

これにより、１つのジャッキを転用することが可能となり、製造コストの低減化が可能となる。
また、支圧板等の金物は、他のプレストレストコンクリート部材の製造に再利用することが可能なため、材料費を削減することが可能となる。

本発明のプレストレストコンクリート部材の製造方法によれば、部材の端部に定着金物を残置する必要がなく、かつ、大規模なプレストレス導入用の装置を要することなくプレストレストコンクリート部材を製造することが可能となる。

（ａ）は本実施の形態に係るプレストレストコンクリート部材を示す断面図、（ｂ）は同応力分布図である（定着工程完了時：部材完成）。 （ａ）は図１に示すプレストレストコンクリート部材の製造方法を示す断面図、（ｂ）は同応力分布図である（圧縮工程）。 （ａ）は図２（ａ）に続くプレストレストコンクリート部材の製造方法を示す断面図、（ｂ）は同応力分布図である（一端の定着工程）。 （ａ）は図３（ａ）に続くプレストレストコンクリート部材の製造方法を示す断面図、（ｂ）は同応力分布図である（他端の定着工程）。 従来のプレストレストコンクリート部材の製造方法の一例を示す断面図である。

本実施形態では、本発明に係るプレストレストコンクリート部材の製造方法により、プレストレストコンクリート梁を製造する場合について説明する。
なお、本発明のプレストレストコンクリート部材の製造方法により製造される部材は、梁に限定されるものではない。

本実施形態のプレストレストコンクリート梁（以下、単に「ＰＣａ梁」という）１は、図１（ａ）に示すように、梁本体２と、シース管３と、緊張材４と、充填材５と、を備えて構成されている。

梁本体２は、鉄筋コンクリート製の部材であって、断面下側には長手方向に沿って緊張材４が配設されている。
梁本体２には、図１（ｂ）に示すように、緊張材４を介してプレストレスが導入されているが、断面形状や各種寸法は限定されず、適宜設定することが可能である。

シース管３は、梁本体２の断面下側において、梁本体２の長手方向に沿って埋設された管材である。
シース管３の両端は、梁本体２の両端面に面して開口している。シース管３は、梁本体２内に挿通孔を形成している。シース管３の内部には緊張材４が挿通されており、緊張材４の周囲の隙間には充填材５が充填されている

シース管３は、外面が梁本体２に一体に密着しているとともに、充填材５を介して緊張材４と一体化がなされている。
本実施形態では、シース管３として、スパイラルシース管を使用するが、これに限定されるものではない。また、挿通孔を形成する管材はシース管に限定されるものではない。また、挿通孔を形成することが可能であれば、必ずしも管材を配設する必要はない。

緊張材４は、梁本体２にプレストレスを導入するための部材であって、梁本体２の断面下側のシース管３に挿通されている。
本実施形態では、緊張材４として高強度鉄筋を使用するが、緊張材を構成する材料は限定されるものではない。例えばＰＣ鋼棒やＰＣ鋼より線を使用してもよい。

緊張材４は、図１（ａ）に示すように、シース管３内に充填された充填材５を介して梁本体２に定着されている。
ＰＣａ梁１に導入されるプレストレスＰは、図１（ｂ）に示すように、ＰＣａ梁１の両端に形成される定着部Ｐａ,Ｐａにおいて漸増し、両端の定着部以外の部分ではほぼ一定
となる。

充填材５は、シース管３と緊張材４との隙間に充填されている。充填材５が固化することで、緊張材４がシース管３内に定着する。
本実施形態では充填材５としてグラウト（モルタル）を使用するが、充填材５を構成する材料は、固化してシース管３と緊張材４とを接合する強度を有するものであればよい。これにより、緊張材の緊張力が、付着力によって、グラウトとシース管を介して本体のコンクリートに導入されるプレストレストコンクリート部材が形成される。

ＰＣａ梁の製造方法は、梁本体製造工程と、緊張工程と、圧縮工程と、充填工程と、定着工程と、を備えている。

梁本体製造工程は、シース管３が埋設された梁本体２を構築する工程である。
梁本体２は、シース管３が配設された図示しない型枠内にコンクリートを打設することにより構築する。

次に、シース管３内に緊張材４を挿入する。緊張材４の両端は、シース管３から突出させる。
なお、緊張材４は、コンクリート打設前にシース管３に挿入しておいてもよい。つまり、予め緊張材４が挿入されたシース管３を型枠に配設してもよいし、型枠内に設置されたシース管３に緊張材４を挿入した後、コンクリートを打設してもよい。

緊張工程は、緊張材４に緊張力を導入する工程である。

緊張材４への緊張力の導入に先立ち、まず、梁本体２の両端面のそれぞれに、支圧板６を配設する。緊張材４の両端は、それぞれ支圧板６に挿通して、外側に突出させる。支圧板６は、緊張材４に螺合したナット６ａを利用して梁本体２の端面に固定する。

緊張材４への緊張力の導入は、図２（ａ）に示すように、緊張材４の一端に設置されたプレストレス導入用ジャッキ（以下、単に「ジャッキ７」という）により行う。
なお、ジャッキ７と一方の支圧板６との間には、ジャッキチェア８を介設し、ジャッキ７と緊張材は、カプラー９を介して接続する。
ジャッキ反力は、ジャッキチェア８および支圧板６を介して梁本体２に作用させる。

ジャッキ７により所定の緊張力を緊張材４に導入したら、ナット６ａを締め付けて、これを支圧板６に密着させる。その後、ジャッキ７による荷重を徐荷するとともに、カプラー９を取り外す（圧縮工程）。

ジャッキ荷重を徐荷することにより、梁本体２には支圧板６を介して圧縮力が導入される。そのため、梁本体２には、図２（ｂ）に示すように、全長にわたって一定のプレストレスが導入される（圧縮工程）。

充填工程は、シース管３と緊張材４との隙間に充填材５を充填する工程である（図３（ａ）参照）。
充填材５の充填方法は限定されるものではないが、例えば、予め支圧板６に形成された図示しない注入孔から、充填材５を圧入することにより行う。このとき、支圧板６には、図示しない排気孔が形成されており、充填材５の圧入に伴ってシース管３内の空気を排出し、シース管３内に空気が滞留することがないようにする。

定着工程は、充填材５の強度が発現した後、緊張材４に緊張力を再導入し、支圧板６，６を撤去する工程である。
定着工程は、２回の作業に分けて行う。

第一の作業は、まず、図３（ａ）に示すように、緊張材４の一端に接続されたジャッキ７により緊張力を緊張材４に再導入する。再導入される緊張力は限定されるものではないが、初期緊張力（緊張工程時の緊張力）と同程度とする。このとき、緊張材４には、ジャッキ７にまで連続した緊張力Ｐ’（図３（ｂ）の破線部分）が導入されている。

緊張材４に緊張力を再導入したら、一端側に配設された支圧板６を固定するナット６ａを、ジャッキ７側に移動させる。

次に、ジャッキ荷重を０になるまで徐々に低下させる。
ジャッキ荷重が０になった時点で、緊張材４の定着（受け替え）が完了し、緊張材４の緊張力は、充填材５との付着力により梁本体２に伝達される。これにより、梁本体２には、図３（ｂ）に示すように、一端部にのみ定着部Ｐａが形成される。

緊張材４の一端側から、ジャッキ７、ジャッキチェア８およびカプラー９を撤去し、緊張材４の他端側に設置する。

引き続き第二の作業を開始する。
第二の作業は、まず、図４（ａ）に示すように、緊張材４の他端に設置されたジャッキ７により、緊張材４に緊張力を再導入する。再導入される緊張力は限定されるものではないが、初期緊張力（緊張工程時の緊張力）と同程度とする。このとき、緊張材４には、ジャッキ７にまで連続した緊張力Ｐ’（図４（ｂ）の破線部分）が導入されている。

次に、他端側に配設された支圧板６を固定するナット６ａを、ジャッキ７側に移動させる。

続いて、ジャッキ荷重を０になるまで徐々に低下させる。
ジャッキ荷重が０になった時点で、緊張材４の定着（受け替え）が完了し、緊張材４の緊張力は、充填材５との付着力により梁本体２に伝達される。そのため、梁本体２には、図４（ｂ）に示すように、両端部に定着部Ｐａ，Ｐａが形成される。

第二の作業完了後、支圧板６、ナット６ａ、ジャッキ７、ジャッキチェア８およびカプラー９を撤去する。

以上、本実施形態のプレストレストコンクリート部材の製造方法によれば、ＰＣａ梁１の端面に定着具が残置されないため、ＰＣａ梁１を架設する際に、取り付けや配筋の妨げとなる部材がない。そのため、架設作業を容易に行うことが可能となる。
また、定着具が端部に配設されている場合は、定着具の防錆処理等を行う必要があるが、本実施形態によれば、そのような処理を省略することができる。

大掛かりなプレテンション装置を必要としないため、作業スペースの限られた工事現場等においても、高品質なプレストレストコンクリート部材を製造することができる。

また、支圧板６、ナット６ａ、ジャッキ７、ジャッキチェア８、カプラー９等を、他のＰＣａ梁の製造時に転用することが可能なため経済的である。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施形態では、プレストレストコンクリート部材の製造方法により梁を製造する場合について説明したが、プレストレストコンクリート部材の製造方法により製造可能なコンクリート部材は梁に限定されるものではない。例えば床版や柱等の製造に採用してもよい。

また、定着工程では、緊張材４に対して両端からから緊張力を再導入してもよい。これにより定着工程での作業を２回に分ける必要がない。

１ ＰＣａ梁
２ 梁本体（コンクリート部材）
３ シース管（挿通孔）
４ 緊張材
５ 充填材
６ 支圧板

Claims (1)

1. 梁シース管に緊張材を挿入し、当該シース管に充填材を充填したプレストレストコンクリート梁において、
   前記シース管は軸方向に同径であり、かつコンクリート梁本体の断面下側に埋設された管材であって、
   前記緊張材は、高強度鉄筋、或いはＰＣ鋼棒又はＰＣ鋼より線であり、
   前記緊張材は、前記コンクリート梁本体の両端から突出していると共に、前記充填材の付着力で前記コンクリート梁本体に定着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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