JP6006274B2 - 支圧板付き折曲げ加工鉄筋 - Google Patents

Description

本発明は、鉄筋の折曲げ部に支圧板を取付けた支圧板付き折曲げ加工鉄筋ならびに支圧板付き折曲げ加工鉄筋をコンクリート内に定着した鉄筋コンクリート構造に関するものである。

鉄筋のコンクリートへの定着において、鉄筋の定着を始める点（以下、定着起点という）から鉄筋の折曲げ開始点までの直線定着長さは建築工事標準仕様書・同解説ＪＡＳＳ５鉄筋コンクリート工事（以下、ＪＡＳＳ５という）に２０ｄ〜３５程度と規定されている。この理由は、鉄筋の折曲げ部は鉄筋に引張力が働くと折り曲げ部の内部コンクリートに半径方向の支圧力が生じる。
この支圧力は折曲げを始める点での引張力の大きさに比例する。
従って、このような折曲げ部でコンクリートの破壊を防ぐために、鉄筋の折曲げ定着は、折曲げを始める点での鉄筋引張力を低減する直線定着長さ２０ｄ〜３５程度を確保するのがよいとされている。
近年、杭頭接合部に要求される耐力が極めて大きくなる傾向に伴い、杭頭補強筋を密に配置する現場において、ＪＡＳＳ５等に規定された直線定着長さを確保した折曲げ定着では定着起点、即ち，杭上端部の直上に配置するベース筋、柱脚アンカーボルト、基礎梁の主筋と干渉する場合が多い。
従って、多くの現場において、ＪＡＳＳ５等に規定された所定の直線部を確保することなく、杭直上などで杭頭補強筋を折曲げて干渉するベース筋および基礎梁主筋等をかわす施工が行われている。

建築工事標準仕様書・同解説ＪＡＳＳ５鉄筋コンクリート工事２００９年度版（１０．９ 鉄筋の継手の位置及び定着Ｐ３２３〜３２４）著作 一般社団法人 日本建築学会

しかしながら、従来の狭い鉄筋幅の折曲げ部は、直線部の付着抵抗による低減がないような鉄筋の降伏時引張力を受けた場合、コンクリートに生じる半径方向支圧応力度を、コンクリートの許容支圧応力度以下になるように支圧面積を確保できないため、コンクリートに支圧破壊を生じる恐れがある。
その理由について、説明すると、コンクリートの支圧破壊を防止するためには、コンクリート面に生じる支圧力を支圧面積（＝支圧幅×折曲げ部長さ）で除した支圧応力度をコンクリートの許容支圧応力度以下にすることが必要である。
但し、従来の狭い鉄筋幅とＪＡＳＳ５に規定された折曲げ直径から求まる折曲げ部長さでは、直線部の付着抵抗による低減がない鉄筋の降伏時引張力が作用した時にする生じる支圧力をコンクリートの許容支圧応力度以下にする支圧面積を確保できない。

杭の鋼管側面に溶接してその上部に構築する基礎フーチングを接合する補強筋において、杭上端の定着起点から直線定着長さが少ない溶接部直上での従来の折曲げ部は直線部の付着抵抗による低減がない鉄筋の降伏時引張力が作用した場合、半径方向に作用する支圧力に対してコンクリートの支圧強度で抵抗できない。
従って、補強筋に作用した引張力は、コンクリートへの支圧力ではなく、半径方向の面外方向分力として杭頭と杭頭補強筋の溶接部を引きはがすように作用することになり、溶接部を損傷させる恐れがある。

主として鉄筋で杭頭を補強することにより杭頭曲げモーメントに抵抗する杭頭接合方法では、杭頭補強筋の配置径を大きくするほど、杭頭抵抗曲げモーメント、即ち、杭頭曲げ強度を高める事が出来る。
しかしながら、杭頭鋼管に溶接する直線状の補強筋では、杭外径に鉄筋径を加えた配置径より大きく配置することは無理であり、杭頭曲げ強度を高めるような調整が出来ない現状にある。
なお、杭頭補強筋の配置径は、杭上端位置での杭頭補強筋の芯間距離である。

本発明は、杭の鋼管側面に溶接してその上部に構築する基礎フーチングを接合する補強筋において、鉄筋の任意の箇所を杭上端位置における杭頭補強筋の配置径を大きくなるように杭外側から離して折曲げ、かつこの折曲げ部に支圧板を取付けた支圧板付き折曲げ加工鉄筋、ならびにその支圧板付き折曲げ加工鉄筋をコンクリート内に定着した鉄筋コンクリート構造を開発した事により、前記問題点を解決するものである。

支圧板付き折曲げ加工鉄筋は、鉄筋幅に対して必要な支圧幅に大きくした支圧板を取付けるため、鉄筋に作用する引張力に伴って鉄筋折曲げ部に生じる半径方向支圧力を、コンクリートの許容支圧応力度以下になるような支圧面積を確保することが可能であり、直線部の付着抵抗による低減がない鉄筋の降伏時引張力が作用する鉄筋折曲げ部であっても、コンクリートの支圧破壊を防止できる。
従って、支圧板付き折曲げ加工鉄筋は、ＪＡＳＳ５等に規定されていないような、定着起点から直線部が少ない杭直上および近傍での折曲げ加工であっても、コンクリートに支圧破壊を生じさせることなく、干渉する鉄筋をかわす施工を可能ならしめる。

杭の鋼管側面に溶接してその上部に構築する基礎フーチングを接合する補強筋において、支圧板付き折曲げ加工鉄筋は、溶接部直上などの直線部の付着抵抗による低減がない鉄筋の降伏時引張力が作用する鉄筋折曲げ部であっても、コンクリートに生じる半径方向支圧力を、支圧板の支圧面積を大きくして受けることによってコンクリートの許容支圧応力度以下にできるため、溶接部を損傷させるような杭頭と杭頭補強筋の溶接部を引きはがすような面外方向分力が作用することを防止できる。

主として鉄筋で杭頭を補強することにより杭頭曲げモーメントに抵抗する方法では、杭上端位置における杭頭補強筋の配置径を大きくするほど、杭頭抵抗曲げモーメント、即ち、杭頭曲げ強度を高める事が出来る。
従って、支圧板付き折曲げ加工鉄筋は、杭とその上部に構築する基礎フーチングとの接合において、杭側面に定着する支圧板付き折曲げ部の角度および折曲げ部箇所数を調整して、杭上端位置における杭頭補強筋の配置径を大きくなるように杭外側から離して配置することにより、杭頭接合部の抵抗曲げモーメント、即ち、杭頭曲げ強度を高める事を可能ならしめる。

図１は、本発明に係る実施例１の支圧板付き折曲げ加工鉄筋の立面図である。 図２は、図１のＡ線矢印方向からの支圧板付き折曲げ加工鉄筋の立面図である。 図３は、図２のＢ−Ｂ線による開先付き異形棒鋼と支圧板の溶接部を示した断面詳細図である。 図４は、本発明に係る実施例２の支圧板付き鉄筋折曲げ鉄筋を使用した鋼管杭と基礎フーチングとの杭頭接合構造の立面図である。 図５は、図４のＣ−Ｃ線による断面図である。 図６は、本発明に係る実施例３の支圧板付き鉄筋折曲げ鉄筋を使用した鋼管杭と基礎フーチングとの杭頭接合構造の立面図である。 図７は、図６のＤ−Ｄ線による断面図である。 図８は、本発明に係る実施例４の支圧板付き鉄筋折曲げ鉄筋を使用した鋼管杭と基礎フーチングとの杭頭接合構造の立面図である 図９は、図８のＥ−Ｅ線による断面図である。

ここで、本発明の鉄筋の折曲げ部に支圧板を取付けた支圧板付き折曲げ加工鉄筋ならびに支圧板付き折曲げ加工鉄筋をコンクリート内に定着した鉄筋コンクリート構造の実施例１〜４について図面に基づき説明する。

図１は、請求項１の発明に係る支圧板付き折曲げ加工鉄筋１の立面図である。
鉄筋２には、一般に丸鋼、表面に節５を成型した異形棒鋼および節５と開先４を成型した開先付き異形棒鋼３がある。
なお、開先４とは開先付き異形棒鋼３と支圧板８で形成される溶接に適した溝であり、溶着金属を溶け込ませて溶接部を形成するためのものである。
本実施例１の支圧板付き折曲げ加工鉄筋１は、鉄筋の任意の箇所を折曲げ、かつこの折曲げ部に支圧板８を取付けた支圧板付き折曲げ加工鉄筋であり、開先付き異形棒鋼３の２箇所を４５°程度で折り曲げた折曲げ部６に支圧板８を開先４と溶接９して取付けたものを示している。
また、支圧板８は鉄筋折曲げ部６に機械的に固定する事も出来る。

図２は、図１のＡ方向から見た支圧板付き折曲げ加工鉄筋１の立面図である。
支圧板８は、支圧抵抗に必要な鉄筋幅の３倍程度を確保した幅と折曲げ部６を覆う長さの鋼板を使用した例を示している。
また、支圧板８は表面に縞状の付着に有効な凸部を成型した縞鋼板ならびに支圧を分散するため曲面に成型したものを使用する場合もある。

図３は、図２のＢ−Ｂ線による開先付き異形棒鋼３と支圧板８の開先４およびその溶接部９を示した断面詳細図である。
開先付き異形棒鋼３と支圧板８の溶接９は、開先付き異形棒鋼３の軸方向に成型した開先４と支圧板８を溶接して取付けられる。
なお、支圧板８は、開先付き異形棒鋼３の節５のある面にフレアー溶接または開先４の側面に突合せ溶接する事もある。
また、開先４を成型していない丸鋼および異形棒鋼などの鉄筋２と支圧板８との取付けは一般にフレアー溶接して行われる。
ただし、丸鋼は付着を確保するために、端部に定着体を取付けることが必要である。

図４は、請求項２および請求項３の発明に係る鋼管杭１０の杭頭鋼管１１の側面に支圧板付き折曲げ加工鉄筋１を溶接１３するとともに鉄筋折曲げ部６を基礎フーチング１２内に定着することにより、鋼管杭１０とその上部に構築する基礎フーチング１２とを接合する杭頭接合構造を示した立面図である。
前記の支圧板付き折曲げ加工鉄筋を、コンクリート内に定着した鉄筋コンクリート構造となっている。
支圧板付き折曲げ加工鉄筋１の支圧板８は、加工鉄筋１の内側で杭頭鋼管１１を向いた方向に付設されている。
支圧板８は、加工鉄筋１の外側に付設することも可能である。
本実施例２は、杭上端から７５ｍｍ程度に設置されるベース筋などの杭近傍に配置される鉄筋をかわすため、開先付き異形棒鋼３を１５°程度に１箇所折曲げた支圧板付き折曲げ加工鉄筋１の施工例である。
なお、支圧板付き折曲げ加工鉄筋１は杭頭鋼管１１の側面に４本を溶接１３したものを示しているが、杭頭接合部に必要な強度に応じた本数を配置することになる。
なお、本実施例２の杭頭接合構造は、杭頭鋼管１１に溶接する支圧板付き折曲げ加工鉄筋１を示しているが、既成コンクリート杭の杭頭上端部にある端板にねじ式接合またはスタッド溶接する杭頭補強筋の折曲げ部にも適用可能である。
また、支圧板付き折曲げ加工鉄筋１は本実施例の杭頭接合構造以外に、柱及び梁主筋、基礎梁主筋および鉄骨埋込み柱脚補強筋などのコンクリート内に折曲げて定着するコンクリート構造に適用可能である。

図５は、図４のＣ−Ｃ線による断面図である。

図６は、鋼管杭１０の杭頭鋼管１１の側面に支圧板付き折曲げ加工鉄筋１を溶接１３するとともに鉄筋折曲げ部６を基礎フーチング１２内に定着することにより、鋼管杭１０とその上部に構築する基礎フーチング１２とを接合する杭頭接合構造を示した立面図である。
本実施例３は、上部に設置される杭径より大きいベースプレートなどかわすため、開先付き異形棒鋼３を４５°程度に２箇所折曲げたものである。
なお、折曲げ部の外側のかぶりコンクリートを欠けさせるような押抜きせん断力に抵抗させるため、支圧板付き折曲げ加工鉄筋１の各々の支圧板８位置にリング状帯筋を溶接等により取付けることもある。

図７は、図６のＤ−Ｄ線による断面図である。

図８は、鋼管杭１０とその上部に構築する基礎フーチング１２とを接合するため、杭頭鋼管１１の側面に溶接１３する支圧板付き折曲げ加工鉄筋１を、杭側面内で４５°程度に２箇所折曲げることにより、杭上部に設置される杭径より大きいベースプレートなどをかわすとともに杭上端位置に於いて、杭径より外側にはなして杭頭補強筋を配置する杭頭接合構造を示した立面図である。
なお、支圧板付き折曲げ加工鉄筋１の杭頭鋼管１１に接する折曲げ部６は支圧板８を開先付き異形棒鋼３の開先４の側面に突合せ溶接９して取付けた例を示しているが、強度上および収まり状態において問題がなければ、外側の節５の面もしくは開先４の内側に取付けても良い。
また、本実施例４では支圧板８を開先付き異形棒鋼３に１つずつ取付けた例を示しているが、各々の支圧板８を集合した一つのリング状の支圧板８として数本の鉄筋折曲げ部６に取付ける事も出来る。
さらに、このリング状の支圧板８と杭頭鋼管１１と金具等を介して溶接することで、鋼管杭１０と支圧板付き折曲げ加工鉄筋１を一体構造にすることもできる。

図９は、図８のＥ−Ｅ線による断面図であり、鋼管杭１０とその上部に構築する基礎フーチング１２を接合する支圧板付き折曲げ加工鉄筋１は、杭上端位置に於いて、杭径より外側にはなして配置した杭頭接合構造を示している。

１ 支圧板付き折曲げ加工鉄筋
２ 鉄筋
３ 開先付き異形棒鋼
４ 鉄筋に成型された開先
５ 鉄筋に成型された節
６ 鉄筋折曲げ部
７ 鉄筋直線部
８ 支圧板
９ 支圧板と鉄筋折曲げ部との溶接部
１０ 鋼管杭
１１ 杭頭鋼管
１２ 基礎フーチング
１３ 杭頭鋼管と支圧板付き折曲げ加工鉄筋との溶接部
１４ 杭上端位置における支圧板付き折曲げ加工鉄筋の配置径（鉄筋の芯間距離）

Claims (3)

1. 杭の鋼管側面に溶接してその上部に構築する基礎フーチングを接合する補強筋において、鉄筋の任意の箇所を杭上端位置における杭頭補強筋の配置径を大きくなるように杭外側から離して折曲げ、かつこの折曲げ部に支圧板を取付けた支圧板付き折曲げ加工鉄筋。
2. 請求項１記載の支圧板付き折曲げ加工鉄筋をコンクリート内に定着した鉄筋コンクリート構造。
3. 請求項１に記載の支圧板付き折曲げ加工鉄筋をコンクリート内に定着した鉄筋コンクリート構造において、支圧板付き折曲げ加工部を基礎フーチングコンクリート内に定着するように支圧板付き折曲げ加工鉄筋を杭の鋼管側面に多数本溶接してあることを特徴とする鋼管杭および鋼管を巻いたコンクリート杭とその上部に構築する基礎フーチングとの接合構造。