JP6608298B2 - 複合梁材及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼材とコンクリート（特に、プレストレスト・コンクリート）とによって構成される複合梁材、及び、その製造方法に関する。

従来より、垂直なウェブの上端及び下端にフランジをそれぞれ溶接したＩ型断面の鋼材が、構造物の梁材（例えば、建築物の梁材、或いは、橋梁の桁材等）として広く利用されている。このようなＩ型断面の鋼材において、より長いスパンで、或いは、より大きな荷重を支持させることができるように、耐荷重性能の向上を図るべく、鋼材とプレストレスト・コンクリート（ＰＣ）とを組み合わせて、複合的な構造（複合梁材）とすることが知られている。

特開２００７−２５４９７５号公報

しかしながら、鋼材とプレストレスト・コンクリート（ＰＣ）とを組み合わせた従来の複合梁材は、ウェブの左右にそれぞれ形成されるＰＣ部同士の一体性に劣り、また、ＰＣ部と鋼材との間のずれ拘束性が低く、十分な連結性能が得られないという問題がある。また、従来の複合梁材は、鋼材のフランジの上にコンクリートを直接打設することによって製造されているが、この方法による場合、製造効率の面で問題がある。

本発明は、このような従来技術における問題を解決しようとするものであって、鋼材のウェブの左右に配置されるＰＣ部同士が強固に連結されるとともに、ＰＣ部と鋼材とが強固に結合され、一体化された複合梁材及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る複合梁材（請求項１）は、上フランジとウェブとからなるＴ字型断面の鋼材と、鉄筋カゴとともに埋設されるＰＣ鋼材によって長手方向にプレストレスが導入されたＰＣ部（プレストレスト・コンクリート部）と、結合部とによって構成され、ウェブの下端部には、貫通鉄筋を挿通させる挿通部として、ウェブの下縁まで達する切欠が複数形成され、ＰＣ部は、ウェブの下端部の左右両側にそれぞれ所定の間隔を置いて配置される第一ブロック及び第二ブロックによって構成され、一方の端部が第一ブロックの内部に埋設され、他方の端部が第二ブロックの内部に埋設され、中間部がウェブの挿通部に挿通された複数本の貫通鉄筋によって、第一ブロックと第二ブロックとが連結され、ウェブの下端部と第一ブロックとの間隙、ウェブの下端部と第二ブロックとの間隙、及び、ウェブの挿通部の内側を埋める結合部により、鋼材とＰＣ部とが結合され、一体化されていることを特徴としている。

また、本発明に係る複合梁材（請求項２）は、上フランジと下フランジとウェブとからなるＩ字型断面の鋼材と、鉄筋カゴとともに埋設されるＰＣ鋼材によって長手方向にプレストレスが導入されたＰＣ部と、結合部とによって構成され、鋼材は、上部及び下部とから構成され、上部は、上側ウェブとその上端に取り付けられた上フランジとから構成され、下部は、下側ウェブとその下端に取り付けられた下フランジとから構成され、上側ウェブには、貫通鉄筋を挿通させる挿通部として、上側ウェブの下縁まで達する切欠が複数形成され、下側ウェブには、貫通鉄筋を挿通させる挿通部として、下側ウェブの上縁まで達する切欠が複数形成され、ＰＣ部は、上下に突き合わされた上側ウェブの下端部及び下側ウェブの左右両側にそれぞれ所定の間隔を置いて配置される第一ブロック及び第二ブロックによって構成され、一方の端部が第一ブロックの内部に埋設され、他方の端部が第二ブロックの内部に埋設され、中間部が上側ウェブ及び下側ウェブの各挿通部に挿通された複数本の貫通鉄筋によって、第一ブロックと第二ブロックとが連結され、上側ウェブの下端部及び下側ウェブと第一ブロックとの間隙、上側ウェブの下端部及び下側ウェブと第二ブロックとの間隙、並びに、上側ウェブ及び下側ウェブの各挿通部の内側を埋める結合部により、鋼材の上部と下部とＰＣ部とが結合され、一体化されていることを特徴としている。

更に、本発明に係る複合梁材（請求項３）は、上フランジとウェブとからなるＴ字型断面の鋼材又は上フランジと下フランジとウェブとからなるＩ字型断面の鋼材と、鉄筋カゴとともに埋設されるＰＣ鋼材によって長手方向にプレストレスが導入されたＰＣ部と、結合部とによって構成され、ウェブの下端部には、貫通鉄筋を挿通させる挿通部として、挿通孔が複数形成され、ＰＣ部は、ウェブの下端部の左右両側にそれぞれ所定の間隔を置いて配置される第一ブロック及び第二ブロックによって構成され、一方の端部が第一ブロックの内部に埋設され、他方の端部が第二ブロックの内部に埋設され、中間部がウェブの挿通部に挿通された複数本の貫通鉄筋によって、第一ブロックと第二ブロックとが連結され、ウェブの下端部と第一ブロックとの間隙、ウェブの下端部と第二ブロックとの間隙、及び、ウェブの挿通部の内側を埋める結合部により、鋼材とＰＣ部とが結合され、一体化されていることを特徴としている。

尚、結合部と接するウェブの側面、及び、第一ブロック及び第二ブロックの内向き側面に、長手方向についての拘束力を増大させるずれ止めがそれぞれ形成されていることが好ましく、また、ウェブの側面に形成されるずれ止めは、上下方向へ延在する角鋼ジベル又は孔あきジベルであることが好ましく、更に、第一ブロック及び第二ブロックの内向き側面に形成されるずれ止めは、上下方向へ延在する凹部であることが好ましい。

また、上記発明においてウェブの挿通部を切欠とする場合には、当該切欠において、開口側に狭小部を形成することが好ましく、また、上記発明において、鋼材として、上側ウェブ及び上フランジとからなる上部と、下側ウェブ及び下フランジとからなる下部とによって構成される鋼材を用いる場合には、上側ウェブの下縁部が非直線的に形成され、下側ウェブの上縁部が、上側ウェブの下縁部に対応した形状に形成され、上側ウェブの下縁部と下側ウェブの上縁部とが噛み合うように構成することが好ましい。

また、本発明に係る複合梁材の製造方法（請求項９）は、貫通鉄筋及び主鉄筋を含む鉄筋カゴを製作して型枠内に収容し、複数の抜き型を、型枠の横幅方向の中央位置において、型枠の長手方向へ直列するように配置し、型枠内にコンクリートを打設し、養生し、硬化後に脱型し、プレテンション方式又はポストテンション方式によってプレストレスが導入され、貫通鉄筋によって連結された状態の第一ブロック及び第二ブロックからなるＰＣ部を形成し、貫通鉄筋の中間部をウェブの各切欠内に進入させつつ、第一ブロックと第二ブロックとの間のスペース内に、ウェブの下端部を上方から挿入し、ウェブと第一ブロックとの間隙、ウェブと第二ブロックとの間隙、及び、ウェブの切欠の内側に、未硬化のセメント材を充填し、硬化させて、結合部を形成することを特徴としている。

更に、本発明に係る複合梁材の製造方法（請求項１０）は、貫通鉄筋及び主鉄筋を含む鉄筋カゴを製作して型枠内に収容し、複数の抜き型を、型枠の横幅方向の中央位置において、型枠の長手方向へ直列するように配置し、型枠内にコンクリートを打設し、養生し、硬化後に脱型し、プレテンション方式又はポストテンション方式によってプレストレスが導入され、貫通鉄筋によって連結された状態の第一ブロック及び第二ブロックからなるＰＣ部を形成し、貫通鉄筋の中間部を下側ウェブ及び上側ウェブの各切欠内に進入させつつ、第一ブロックと第二ブロックとの間のスペース内に、下側ウェブ及び上側ウェブをそれぞれ挿入し、上側ウェブの下縁部と下側ウェブの上縁部とを突き合わせた状態とし、上側ウェブの挿入前又は挿入後に、第一ブロックと第二ブロックとの間のスペース内へ未硬化のセメント材を充填し、この状態で、上側ウェブ及び下側ウェブと第一ブロックとの間隙、上側ウェブと下側ウェブと第二ブロックとの間隙、並びに、上側ウェブの切欠及び下側ウェブの切欠の内側においてセメント材を硬化させて、結合部を形成することを特徴としている。

また、本発明に係る複合梁材の製造方法（請求項１１）は、鉄筋カゴを製作して型枠内に収容し、貫通孔を形成するための抜き型を型枠内に配置し、型枠内にコンクリートを打設し、養生し、硬化後に脱型し、プレテンション方式又はポストテンション方式によってプレストレスが導入され、一方の側面から反対側の側面まで達する貫通孔が内部に多数形成された第一ブロック及び第二ブロックをそれぞれ形成し、第一ブロック及び第二ブロックを、ウェブの下端部の左右両側にそれぞれ所定の間隔を置いた位置に配置し、第一ブロックの貫通孔、ウェブの挿通孔、及び、第二ブロックの貫通孔の中を貫通するように貫通鉄筋を挿入し、ウェブと第一ブロックとの間隙、ウェブと第二ブロックとの間隙、貫通孔、及び、ウェブの挿通孔の内側に、未硬化のセメント材を充填し、硬化させて、結合部を形成することを特徴としている。

本発明に係る複合梁材は、左右のＰＣ部（第一ブロック及び第二ブロック）が強固に連結されるとともに、従来の複合梁材と比較して、より大きな拘束力をもって鋼材とＰＣ部とが結合され、一体化されており、より高い耐荷重性能を期待することができる。

また、本発明に係る複合梁材の製造方法によれば、ＰＣ部と、鋼材とを個別に製作することができ、鋼材のフランジ上で型枠を組んで、コンクリートを打設し、プレストレスの導入を行う従来方法と比較して、より効率的に製造することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る複合梁材１の斜視図である。 図２は、図１に示す複合梁材１を構成する鋼材２の斜視図である。 図３は、図１に示す複合梁材１を構成するＰＣ部３の斜視図である。 図４は、図１に示す複合梁材１の内部構造を示す図である。 図５は、本発明の第２実施形態に係る複合梁材の製造方法において使用される型枠１５及び鉄筋カゴ１３の斜視図である。 図６は、本発明の第２実施形態に係る複合梁材の製造方法において使用される抜き型１７及び有孔板１８の斜視図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係る複合梁材の製造方法の説明図であって、図７（１）は、図５に示す型枠１５内に、鉄筋カゴ１３、ＰＣ鋼材１９、抜き型１７、及び、有孔板１８を配置した状態を示す平面図、図７（２）は、図７（１）に示すＸ−Ｘ線による型枠１５等の断面図である。 図８は、本発明の第３実施形態に係る複合梁材の製造方法において使用される鋼材２の側面図である。 図９（１）は、本発明の第３実施形態に係る複合梁材の製造方法において使用されるＰＣ部３の平面図、図９（２）は、図９（１）に示すＹ−Ｙ線によるＰＣ部３の断面図、図９（３）は、図９（１）に示すＺ−Ｚ線によるＰＣ部３の断面図、図９（４）は、図９（１）に示すＷ−Ｗ線によるＰＣ部３の断面図である。 図１０は、本発明の第４実施形態に係る複合梁材の製造方法において使用される鋼材２の側面図である。 図１１は、本発明の第４実施形態に係る複合梁材の製造方法の説明図であって、ＰＣ部３及び鋼材の上部２ａ及び下部２ｂの断面図である。 図１２は、本発明の第４実施形態に係る複合梁材の製造方法の説明図であって、図１０に示す鋼材２の上部２ａと下部２ｂとを上下に突き合わせた状態を示す図である。 図１３は、本発明の第５実施形態に係る複合梁材の製造方法において使用される鋼材２の側面図である。 図１４（１）は、本発明の第５実施形態に係る複合梁材の製造方法において使用されるＰＣ部３の平面図、図１４（２）は、第二ブロック３Ｂの側面図である。 図１５は、本発明の第５実施形態に係る複合梁材の製造方法の説明図であって、ＰＣ部３及び鋼材２の断面図である。 図１６は、本発明の第５実施形態に係る複合梁材の製造方法の説明図であって、ＰＣ部３及び鋼材２の断面図である。

本発明は、「複合梁材」として実施することができるほか、「複合梁材の製造方法」として実施することができる。以下、図面に沿って、本発明の各実施形態（第１〜５実施形態）について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る複合梁材１の斜視図である。本実施形態の複合梁材１は、図示されているように、鋼材２と、ＰＣ（プレストレスト・コンクリート）部３と、結合部４とによって構成されている。

尚、本実施形態においては、鋼材２として、上フランジ５ａ及びウェブ６からなるＴ字型断面のものが用いられている。また、ＰＣ部３は、ウェブ６の下端部の左右両側にそれぞれ所定の間隔を置いて配置される第一ブロック３Ａ及び第二ブロック３Ｂによって構成され、これらの内部には、鉄筋カゴ（図示せず）と、長手方向にプレストレスを導入するＰＣ鋼材（図示せず）とが、それぞれ埋設されている。結合部４は、ウェブ６と第一ブロック３Ａとの間隙、及び、ウェブ６と第二ブロック３Ｂとの間隙にそれぞれ充填され、硬化したセメント材（例えば、無収縮モルタル）によって構成されている。

図２は、図１に示す複合梁材１を構成する鋼材２の斜視図である。図示されているように、鋼材２のウェブ６の下端部には、ウェブ６の下縁まで達する切欠７（挿通部）が、鋼材２の長手方向へ所定の間隔を置いて多数形成されている。これらの切欠７は、後述する貫通鉄筋を挿通させるためのものであると同時に、長手方向について大きな拘束力を生じさせる孔あきジベルとしても機能する。尚、図２に示すように、切欠７は、奥側（図２において上方側）の部分よりも幅が狭い部分（狭小部７ｃ）を開口側（図２において下方側）に有しており、上下方向について大きな拘束力が得られるようになっている。

また、各切欠７の左右両側（図１に示す結合部４と接するウェブ６の側面）には、上下方向へ延在する角鋼ジベル８がそれぞれ一つずつ形成されている。尚、これらの角鋼ジベル８は、鋼材２とＰＣ部３（図１参照）とが結合された際において、長手方向についての拘束力を増大させる「ずれ止め」として機能するものである。

図３は、図１に示すＰＣ部３の斜視図である。尚、この図において第二ブロック３Ｂは、その輪郭のみが破線で表示されている。図示されているように、第一ブロック３Ａの側面のうち、内向き側面９（第二ブロック３Ｂと対向する側面）には、上下方向へ延在する凹部１０が、ＰＣ部３の長手方向へ所定の間隔を置いて多数形成されている。尚、ＰＣ部３の第二ブロック３Ｂにおける内向き側面（第一ブロック３Ａと対向する側面）にも、同様の凹部が、ＰＣ部３の長手方向へ所定の間隔を置いて多数形成されている。これらの凹部１０も、鋼材２（図２参照）とＰＣ部３とが結合された際において、長手方向についての拘束力を増大させる「ずれ止め」として機能するものである。

また、第一ブロック３Ａの内部には、二種類の矩形状の鉄筋（帯鉄筋１１、貫通鉄筋１２）が埋設されている。より具体的には、帯鉄筋１１は、高さ寸法及び横幅寸法が第一ブロック３Ａよりも小さく、全体的に第一ブロック３Ａのコンクリートをかぶる位置に配置されている。一方、貫通鉄筋１２は、高さ寸法については帯鉄筋１１と同一であるが、横幅寸法が帯鉄筋１１の二倍以上の大きさに設定されており、図３に示すように、左半部の大部分が第一ブロック３Ａの内側に埋設されるとともに、右半部が内向き側面９から外側へ突出するように配置されている。尚、帯鉄筋１１と貫通鉄筋１２とは、第一ブロック３Ａの長手方向へ所定の間隔を置いて交互に並列されている。

また、ＰＣ部３の第二ブロック３Ｂの内部にも、第一ブロック３Ａ内の帯鉄筋１１と同様のものが同様の態様で配置され、また、貫通鉄筋１２の右半部の大部分が第二ブロック３Ｂの内部に埋設された状態となっている。つまり、貫通鉄筋１２は、一方の端部が第一ブロック３Ａの内部に埋設され、他方の端部が第二ブロック３Ｂの内部に埋設されており、第一ブロック３Ａと第二ブロック３Ｂを連結し、一体化する機能を有している。

尚、図１及び図３には示されていないが、第一ブロック３Ａと第二ブロック３Ｂの内部には、主鉄筋（帯鉄筋１１及び貫通鉄筋１２とともに鉄筋カゴを構成する）、及び、ＰＣ鋼材（第一ブロック３Ａと第二ブロック３Ｂにプレストレスを導入し、長手方向に圧縮力を付与する）が、帯鉄筋１１及び貫通鉄筋１２の内側を貫くように配置されている。

図４は、図１に示す複合梁材１の内部構造を示す図である。尚、この図において第二ブロック３Ｂは、その輪郭のみが破線で表示され、図１に示す結合部４は、表示が省略されている。図示されているように、鋼材２は、ウェブ６の下端部が、ＰＣ部３の横幅方向中央位置（第一ブロック３Ａと第二ブロック３Ｂの間に挟まれた位置）に挿入されている。尚このとき、ウェブ６は、各切欠７によって、第一ブロック３Ａと第二ブロック３Ｂとの間に架け渡されている各貫通鉄筋１２を跨ぐような状態、即ち、貫通鉄筋１２の中間部が各切欠７（挿通部）内に挿通された状態となっている。

そして、図１に示すように、第一ブロック３Ａとウェブ６の下端部との間隙、及び、第二ブロック３Ｂとウェブ６の下端部との間隙（及び、各切欠７（挿通部）の内側）を埋める結合部４（硬化したセメント材）により、ＰＣ部３とウェブ６（鋼材２）とが強固に結合され、一体化された構造となっている。

次に、図１に示す複合梁材１を製造する方法（本発明の第２実施形態）について説明する。まず、図５に示すように、帯鉄筋１１、貫通鉄筋１２、及び、主鉄筋１４からなる鉄筋カゴ１３を製作する。より具体的には、左右一対の二つの帯鉄筋１１，１１を、貫通鉄筋１２と同じ幅となるように、横幅方向へ所定の間隔を置いて並べ、これらの帯鉄筋１１，１１の組と貫通鉄筋１２とを、長手方向へ所定の間隔を置いて交互に並列する。そして、各帯鉄筋１１と各貫通鉄筋１２の内側を貫くように主鉄筋１４を複数本配置し、それらの主鉄筋１４を、帯鉄筋１１及び貫通鉄筋１２に対し、番線等を用いて括り付けて固定する。

次に、鉄筋カゴ１３を型枠１５内に収容し、図示しないＰＣ鋼材（プレストレス導入前）を、主鉄筋１４と同様に、各帯鉄筋１１と各貫通鉄筋１２の内側を貫くように複数本配置する。尚、ＰＣ鋼材の両端部を含む外側部分（コンクリート中に埋設されない部分）については、図５に示す型枠１５の長手方向両端部の側板１５ａに形成されている小孔１６を通過させて、型枠１５の外側に延在させる。

続いて、型枠１５内に、図６（１）（２）に示すゴム製の抜き型１７、及び、図６（３）に示すゴム製の有孔板１８を配置する。抜き型１７は、ＰＣ部３の第一ブロック３Ａ等の内向き側面９（図３参照）に凹部１０を形成するための突条１７ａが一方側の面に形成されており（図６（１）参照）、反対側の面は平滑面１７ｂとして構成されている（図６（２）参照）。有孔板１８は、図６（３）に示すように、縦長の帯板状に形成されており、上半部及び下半部に一つずつ孔１８ａ，１８ｂが形成されるとともに、下端から、下半部の孔１８ｂを通過して、上半部の孔１８ａまで達するスリット１８ｃが形成されている。

図７（１）は、型枠１５内に、鉄筋カゴ１３、ＰＣ鋼材１９、抜き型１７、及び、有孔板１８を配置した状態を示す平面図、図７（２）は、図７（１）に示すＸ−Ｘ線による型枠１５等の断面図である。これらの図に示されているように、多数の抜き型１７を、型枠１５の横幅方向の中央位置において、型枠１５の長手方向へ直列するように、二列配置する。このとき、各列の抜き型１７はいずれも、突条１７ａが形成されている側が、外側（帯鉄筋１１側）となる向きとする。

各抜き型１７の横幅寸法は、長手方向に隣接する貫通鉄筋１２の間隔寸法とほぼ一致しており、隣接する貫通鉄筋１２の間のスペースにそれぞれ配置される。尚、二列の抜き型１７のうち、一方の列の抜き型１７と、これに対向する他方の列の抜き型１７との間には、所定厚さの板材を挟み込むようにする。

有孔板１８は、スリット１８ｃを拡げて、孔１８ａ，１８ｂ内に貫通鉄筋１２をそれぞれ通した後、スリット１８ｃを閉じ、二つの抜き型１７（貫通鉄筋１２を挟んで長手方向に隣接する二つの抜き型１７）の間の隙間（貫通鉄筋１２の直径分の隙間）を閉塞する位置にそれぞれ配置する。

次に、ＰＣ鋼材１９を長手方向に引っ張って緊張させた状態とし、この状態で型枠１５内にコンクリートを打設し、養生し、硬化させる。コンクリートの硬化後にＰＣ鋼材１９の緊張を解き、切断し、脱型する（抜き型１７及び有孔板１８を抜き取り、型枠１５を分解して取り外す）。そうすると、抜き型１７を抜き取ることによって形成されるスペースの左右両側に、図３に示すように、第一ブロック３Ａ及び第二ブロック３Ｂが貫通鉄筋１２によって連結された状態のＰＣ部３が形成される。尚、第一ブロック３Ａ及び第二ブロック３Ｂには、ＰＣ鋼材１９の緊張を解くことによってプレストレス（圧縮力）が導入されている。

続いて、図４に示すように、鋼材２のウェブ６の下端部を、第一ブロック３Ａと第二ブロック３Ｂとの間のスペース内（ＰＣ部３の横幅方向中央位置）に上方から挿入する。このとき、貫通鉄筋１２の中間部をウェブ６の各切欠７内に進入させて跨がせるようにする。

そして最後に、ウェブ６と第一ブロック３Ａとの間隙、及び、ウェブ６と第二ブロック３Ｂとの間隙（及び、切欠７の内側）に、未硬化の無収縮モルタル（又は、その他のセメント材）をそれぞれ充填し、硬化させて、結合部４を形成する。このような方法により、図１に示すような、ＰＣ部３とウェブ６（鋼材２）とが強固に結合され、一体化された構造の複合梁材１を製造することができる。

次に、図８に示す鋼材２及び図９に示すＰＣ部３を用いて複合梁材を製造する方法（本発明の第３実施形態）について説明する。図８は、本発明の第３実施形態に係る複合梁材の製造方法において使用される鋼材２の側面図である。図示されているように、本実施形態においても、上フランジ５ａ及びウェブ６からなり、断面がＴ字型で、ウェブ６に孔あきジベル２９とウェブ６の下縁まで達する切欠７（挿通部）が多数形成され、上下方向へ延在する角鋼ジベル８（ずれ止め）がウェブ６の側面に多数形成された鋼材２が用いられている。また、各切欠７は、奥側（図８において上方側）の部分よりも幅が狭い狭小部７ｃを開口側（図８において下方側）にそれぞれ有している。

図９（１）は、本発明の第３実施形態に係る複合梁材の製造方法において使用されるＰＣ部３の平面図、図９（２）は、図９（１）に示すＹ−Ｙ線によるＰＣ部３の断面図、図９（３）は、図９（１）に示すＺ−Ｚ線によるＰＣ部３の断面図、図９（４）は、図９（１）に示すＷ−Ｗ線によるＰＣ部３の断面図である。図示されているように、このＰＣ部３は、所定の間隔を置いて配置される第一ブロック３Ａ及び第二ブロック３Ｂによって構成され、これらの内部には、鉄筋カゴ１３（帯鉄筋１１、貫通鉄筋１２、及び、主鉄筋１４によって構成される）と、長手方向にプレストレスを導入するＰＣ鋼材１９とが、それぞれ埋設されている。

貫通鉄筋１２は、左半部の大部分が第一ブロック３Ａの内側に埋設されるとともに、右半部の大部分が第二ブロック３Ｂの内部に埋設された状態となっている。尚、第１実施形態、及び、第２実施形態における貫通鉄筋は、中間部がコンクリートによって覆われていないが、本実施形態にいては、貫通鉄筋１２の中間部が中間コンクリート部３Ｃによって被覆されている。この中間コンクリート部３Ｃは、第一ブロック３Ａ及び第二ブロック３Ｂと一体的に成型されている。つまり、第一ブロック３Ａと第二ブロック３Ｂとは、貫通鉄筋１２及びその周りの中間コンクリート部３Ｃによって連結され、一体化された状態となっている。

このような中間コンクリート部３Ｃは、例えば、型枠１５内に鉄筋カゴ１３等を設置する際に（図７参照）、隣接する貫通鉄筋１２と接触しない位置に（間隔を置いた位置に）抜き型１７を配置して、コンクリートを打設することによって形成することができる。

本実施形態のＰＣ部３は、長手方向の垂直断面形状及び横幅方向の垂直断面形状のいずれもが台形状となる抜き型を、隣接する貫通鉄筋１２と接触しない位置に配置して、型枠内にコンクリートを打設することによって形成されている。このため、図示されているように、第一ブロック３Ａと第二ブロック３Ｂとの間に形成されているスペース２８は、四つの内側面２８ａがいずれも下向きテーパ状となっている。尚、台形状の抜き型は、抜き易いという利点がある。

そして、これらの貫通鉄筋１２の中間部、及び、その周囲の中間コンクリート部３Ｃを、図８に示すウェブ６の各切欠７内に進入させつつ、スペース２８内に、ウェブ６の下端部を上方から挿入し、ウェブ６と第一ブロック３Ａとの間隙、ウェブ６と第二ブロック３Ｂとの間隙、及び、ウェブ６の切欠の内側に、未硬化のセメント材を充填し、硬化させて、結合部を形成する。このような方法によって複合梁材を製造した場合、つまり、四つの内側面２８ａがいずれも下向きテーパ状のスペース２８内にウェブ６を挿入するとともに、セメント材を充填して硬化させると、鋼材２とＰＣ部３との間で、上下方向について大きな拘束力を得ることができ、鋼材２とＰＣ部３とが強固に結合され、一体化された構造とすることができる。

尚、上記第１実施形態、第２実施形態、及び、第３実施形態においては、上述の通り、鋼材２として、上フランジ５ａ及びウェブ６からなるＴ字型断面のものが用いられているが、図１０に示すように、更に下フランジ５ｂを有するＩ字型断面の鋼材２を用いることもできる。

より具体的に説明すると、図１０の鋼材２は、上部２ａ及び下部２ｂとから構成され、これらのうち上部２ａは、上側ウェブ６ａの上端に上フランジ５ａが溶接され、上側ウェブ６ａの下端部には、上側ウェブ６ａの下縁部２０まで達する上側切欠７ａが、長手方向へ所定の間隔を置いて多数形成されている。一方、下部２ｂは、下側ウェブ６ｂの下端に下フランジ５ｂが溶接され、下側ウェブ６ｂには、上縁部２１まで達する下側切欠７ｂが、長手方向へ所定の間隔を置いて多数形成されている。

これらの上側切欠７ａ及び下側切欠７ｂは、貫通鉄筋を挿通させるためのものである。尚、図１０に示すように、上側切欠７ａは、奥側（図１０において上方側）の部分よりも幅が狭い部分（狭小部）を開口側（図１０において下方側）に有しており、また、下側切欠７ｂは、奥側（図１０において下方側）の部分よりも幅が狭い部分（狭小部）を開口側（図１０において上方側）に有しており、上下方向について大きな拘束力が得られるようになっている。

各上側切欠７ａ及び各下側切欠７ｂの左右両側（結合部と接する上側ウェブ６ａの側面及び下側ウェブ６ｂの側面）には、上下方向へ延在する角鋼ジベル８がそれぞれ一つずつ形成されている。尚、これらの角鋼ジベル８は、鋼材２とＰＣ部３とが結合された際において、長手方向についての拘束力を増大させる「ずれ止め」として機能するものである。

また、図示されているように、上側ウェブ６ａの下縁部２０は、非直線的（本実施形態においては波形）に形成されており、下側ウェブ６ｂの上縁部２１は、下縁部２０に対応した、相補的な形状となっている。従って、上側ウェブ６ａと下側ウェブ６ｂとを突き合わせると、下縁部２０と上縁部２１の凹凸が噛み合ってフィットし、長手方向について大きな拘束力が得られるように構成されている。そして、このように下縁部２０と上縁部２１とを突き合わせて、上部２ａと下部２ｂを連結することにより、断面がＩ字型の鋼材２を構成することができる。

尚、下縁部２０と上縁部２１が噛み合うように上部２ａと下部２ｂを適正な位置で突き合わせると、上側ウェブ６ａの上側切欠７ａと下側ウェブ６ｂの下側切欠７ｂとが上下に連続し、上下方向に延在する長孔を構成できるようになっている。

ここで、図１０に示す鋼材２を用いて複合梁材を製造する方法（本発明の第４実施形態）について説明する。まず、第２実施形態として説明した方法と同じ方法により、図３に示すようなＰＣ部３を製造する。次に、図１１（１）に示すように、下部２ｂの下側ウェブ６ｂを、第一ブロック３Ａと第二ブロック３Ｂとの間のスペース内（ＰＣ部３の横幅方向中央位置）に下方側から挿入する。このとき、貫通鉄筋１２の中間部を下側ウェブ６ｂの各下側切欠７ｂ内に進入させて跨がせるようにする。

続いて、第一ブロック３Ａと第二ブロック３Ｂとの間のスペース内へ、上方側から未硬化のセメント材（無収縮モルタル等）を充填し、これが硬化する前に、当該スペース内へ、上部２ａの上側ウェブ６ａを上方側から挿入し、図１１（２）に示すような状態とする。このとき、貫通鉄筋１２の中間部を上側ウェブ６ａの各上側切欠７ａ内に進入させて跨がせるようにする。尚、上側ウェブ６ａの挿入後に、未硬化のセメント材の充填を行っても良い。

そして、図１２に示すように、当該スペース内において、上側ウェブ６ａの下縁部２０と下側ウェブ６ｂの上縁部２１とを突き合わせた状態とし、この状態で、上側ウェブ６ａ及び下側ウェブ６ｂと第一ブロック３Ａとの間隙、上側ウェブ６ａ及び下側ウェブ６ｂと第二ブロック３Ｂとの間隙、並びに、上側切欠７ａ及び下側切欠７ｂの内側においてセメント材を硬化させて、結合部を形成する。また、上側ウェブ６ａの端部と下側ウェブ６ｂの端部（いずれもボルト孔２４が形成されている）とを、連結板２２，２３、及び、図示しないボルトを用いて連結し、固定する。このような方法により、ＰＣ部３と鋼材２の上部２ａ、下部２ｂとが強固に結合し、一体化された構造の複合梁材１（図１１（２）参照）を製造することができる。

次に、図１３に示す鋼材２と、図１４に示すＰＣ部３とを組み合わせることによって複合梁材を製造する方法（本発明の第５実施形態）について説明する。図１３は、本発明の第５実施形態に係る複合梁材の製造方法において使用される鋼材２の側面図である。この鋼材２は、図示されているように、ウェブ６の上端及び下端に上フランジ５ａ及び下フランジ５ｂがそれぞれ溶接されるとともに、図２に示す鋼材２と同様に、多数の角鋼ジベル８（長手方向についての拘束力を増大させる「ずれ止め」）が、ウェブ６の下端部の両面において、長手方向へ所定の間隔を置いて形成されている。また、ウェブ６の下端部には、上下一対の挿通孔２５（後述する貫通鉄筋を挿通するための挿通部）が多数形成されている。

図１４（１）は、本実施形態において使用されるＰＣ部３の平面図、図１４（２）は、第二ブロック３Ｂの側面図である。図示されているように、ＰＣ部３は、帯鉄筋１１と主鉄筋１４とからなる鉄筋カゴ１３、及び、長手方向にプレストレスを導入するＰＣ鋼材１９が埋設された第一ブロック３Ａと、これと鏡面対称的な第二ブロック３Ｂとによって構成される。

尚、第一ブロック３Ａの一つの側面（内向き側面）、及び、第二ブロック３Ｂの一つの側面（内向き側面）には、図３に示す第一ブロック３Ａと同様の凹部１０（長手方向についての拘束力を増大させる「ずれ止め」）がそれぞれ多数形成されている。また、第一ブロック３Ａ、及び、第二ブロック３Ｂの内部には、一方の側面から反対側の側面まで（外側の側面から凹部１０が形成されている側面まで）達する上下一対の水平な貫通孔２６が多数形成されている。

このような第一ブロック３Ａ又は第二ブロック３Ｂは、必要な数の帯鉄筋１１を所定の間隔を置いて並列し、各帯鉄筋１１の内側を貫くように主鉄筋１４を複数本配置し、それらの主鉄筋１４を帯鉄筋１１に固定して鉄筋カゴ１３を製作し、この鉄筋カゴ１３を型枠（図１４（１）に示すような輪郭のコンクリートブロックを成型できる型枠）内に配置するとともに、ＰＣ鋼材１９（プレストレス導入前）を、各帯鉄筋１１の内側を貫くように複数本配置し、貫通孔２６を形成するための抜き型を適切な位置に配置し、ＰＣ鋼材１９を長手方向に引っ張って緊張させた状態とし、この状態で型枠内にコンクリートを打設し、養生し、硬化させ、硬化後にＰＣ鋼材１９の緊張を解き、切断し、脱型する（型枠１５を分解して取り外し、抜き型を抜き取る）ことによって、製造することができる。

図１３の鋼材２と、図１４のＰＣ部３（第一ブロック３Ａ、第二ブロック３Ｂ）との結合は、次のような方法によって行う。まず、図１５に示すように、第一ブロック３Ａ及び第二ブロック３Ｂを、凹部１０が形成されている方の側面が内側（ウェブ６側）となる向きで、下フランジ５ｂの上面上であって、ウェブ６の近傍位置（ウェブ６の下端部の左右両側にそれぞれ所定の間隔を置いた位置）に配置する。

次に、図１６に示すように、第一ブロック３Ａの貫通孔２６、ウェブ６の挿通孔２５、及び、第二ブロック３Ｂの貫通孔２６の中を貫通するように直状の貫通鉄筋２７を挿入する。そして、ウェブ６と第一ブロック３Ａとの間隙、及び、ウェブ６と第二ブロック３Ｂとの間隙から、未硬化のセメント材（無収縮モルタル等）を注入し、当該間隙、貫通孔２６、及び、挿通孔２５（挿通部）の内側を埋めるように充填する。その後、セメント材が硬化すると、この硬化したセメント材（結合部）により、貫通鉄筋２７の一方の端部が第一ブロックの内部に埋設され、他方の端部が第二ブロックの内部に埋設され、中間部がウェブの挿通部に挿通された状態で、第一ブロック３Ａ及び第二ブロック３Ｂが強固に連結されるとともに、これら（ＰＣ部３）と鋼材２とが強固に結合され、一体化される。

尚、本実施形態においては、上フランジ５ａと下フランジ５ｂとウェブ６とからなるＩ字型断面の鋼材２が用いられているが、これに代えて、挿通孔が形成されたウェブと上フランジとからなるＴ字型断面の鋼材（図１３に示す鋼材２の構成要素のうち、下フランジ５ｂを省略した鋼材）を用いることもできる。

また、上記第２〜５実施形態においては、ＰＣ部３を構成する第一ブロック３Ａ及び第二ブロック３Ｂに対してプレストレスを導入する方式として、プレテンション方式を採用しているが、ポストテンション方式によってプレストレスを導入するように構成してもよい。

１：複合梁材、
２：鋼材、
２ａ：上部、
２ｂ：下部、
３：ＰＣ部、
３Ａ：第一ブロック、
３Ｂ：第二ブロック、
３Ｃ：中間コンクリート部、
４：結合部、
５ａ：上フランジ、
５ｂ：下フランジ、
６：ウェブ、
６ａ：上側ウェブ、
６ｂ：下側ウェブ、
７：切欠、
７ａ：上側切欠、
７ｂ：下側切欠、
７ｃ：狭小部、
８：角鋼ジベル、
９：内向き側面、
１０：凹部、
１１：帯鉄筋、
１２：貫通鉄筋、
１３：鉄筋カゴ、
１４：主鉄筋、
１５：型枠、
１５ａ：側板、
１６：小孔、
１７：抜き型、
１７ａ：突条、
１７ｂ：平滑面、
１８：有孔板、
１８ａ，１８ｂ：孔、
１８ｃ：スリット、
１９：ＰＣ鋼材、
２０：下縁部、
２１：上縁部、
２２，２３：連結板、
２４：ボルト孔、
２５：挿通孔、
２６：貫通孔、
２７：貫通鉄筋、
２８：スペース、
２８ａ：内側面、
２９：孔あきジベル

Claims (11)

1. 上フランジとウェブとからなるＴ字型断面の鋼材と、鉄筋カゴとともに埋設されるＰＣ鋼材によって長手方向にプレストレスが導入されたＰＣ部と、結合部とによって構成される複合梁材であって、
   ウェブの下端部には、貫通鉄筋を挿通させる挿通部として、ウェブの下縁まで達する切欠が複数形成され、
   ＰＣ部は、ウェブの下端部の左右両側にそれぞれ所定の間隔を置いて配置される第一ブロック及び第二ブロックによって構成され、
   一方の端部が第一ブロックの内部に埋設され、他方の端部が第二ブロックの内部に埋設され、中間部がウェブの挿通部に挿通された複数本の貫通鉄筋によって、第一ブロックと第二ブロックとが連結され、
   ウェブの下端部と第一ブロックとの間隙、ウェブの下端部と第二ブロックとの間隙、及び、ウェブの挿通部の内側を埋める結合部により、鋼材とＰＣ部とが結合され、一体化されていることを特徴とする複合梁材。
2. 上フランジと下フランジとウェブとからなるＩ字型断面の鋼材と、鉄筋カゴとともに埋設されるＰＣ鋼材によって長手方向にプレストレスが導入されたＰＣ部と、結合部とによって構成される複合梁材であって、
   鋼材は、上部及び下部とから構成され、
   上部は、上側ウェブとその上端に取り付けられた上フランジとから構成され、
   下部は、下側ウェブとその下端に取り付けられた下フランジとから構成され、
   上側ウェブには、貫通鉄筋を挿通させる挿通部として、上側ウェブの下縁まで達する切欠が複数形成され、
   下側ウェブには、貫通鉄筋を挿通させる挿通部として、下側ウェブの上縁まで達する切欠が複数形成され、
   ＰＣ部は、上下に突き合わされた上側ウェブの下端部及び下側ウェブの左右両側にそれぞれ所定の間隔を置いて配置される第一ブロック及び第二ブロックによって構成され、
   一方の端部が第一ブロックの内部に埋設され、他方の端部が第二ブロックの内部に埋設され、中間部が上側ウェブ及び下側ウェブの各挿通部に挿通された複数本の貫通鉄筋によって、第一ブロックと第二ブロックとが連結され、
   上側ウェブの下端部及び下側ウェブと第一ブロックとの間隙、上側ウェブの下端部及び下側ウェブと第二ブロックとの間隙、並びに、上側ウェブ及び下側ウェブの各挿通部の内側を埋める結合部により、鋼材の上部と下部とＰＣ部とが結合され、一体化されていることを特徴とする複合梁材。
3. 上フランジとウェブとからなるＴ字型断面の鋼材又は上フランジと下フランジとウェブとからなるＩ字型断面の鋼材と、鉄筋カゴとともに埋設されるＰＣ鋼材によって長手方向にプレストレスが導入されたＰＣ部と、結合部とによって構成される複合梁材であって、
   ウェブの下端部には、貫通鉄筋を挿通させる挿通部として、挿通孔が複数形成され、
   ＰＣ部は、ウェブの下端部の左右両側にそれぞれ所定の間隔を置いて配置される第一ブロック及び第二ブロックによって構成され、
   一方の端部が第一ブロックの内部に埋設され、他方の端部が第二ブロックの内部に埋設され、中間部がウェブの挿通部に挿通された複数本の貫通鉄筋によって、第一ブロックと第二ブロックとが連結され、
   ウェブの下端部と第一ブロックとの間隙、ウェブの下端部と第二ブロックとの間隙、及び、ウェブの挿通部の内側を埋める結合部により、鋼材とＰＣ部とが結合され、一体化されていることを特徴とする複合梁材。
4. 結合部と接するウェブの側面、及び、第一ブロック及び第二ブロックの内向き側面に、長手方向についての拘束力を増大させるずれ止めがそれぞれ形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の複合梁材。
5. 請求項４に記載の複合梁材において、ウェブの側面に形成されるずれ止めが、上下方向へ延在する角鋼ジベル又は孔あきジベルであることを特徴とする複合梁材。
6. 請求項４に記載の複合梁材において、第一ブロック及び第二ブロックの内向き側面に形成されるずれ止めが、上下方向へ延在する凹部であることを特徴とする複合梁材。
7. 請求項１又は請求項２に記載の複合梁材において、ウェブの挿通部が、開口側に狭小部を有する切欠であることを特徴とする複合梁材。
8. 請求項２に記載の複合梁材において、上側ウェブの下縁部が非直線的に形成され、下側ウェブの上縁部が、上側ウェブの下縁部に対応した形状となっており、上側ウェブの下縁部と下側ウェブの上縁部とが噛み合うように構成されていることを特徴とする複合梁材。
9. 請求項１に記載の複合梁材を製造する方法であって、
   貫通鉄筋及び主鉄筋を含む鉄筋カゴを製作して型枠内に収容し、
   複数の抜き型を、型枠の横幅方向の中央位置において、型枠の長手方向へ直列するように配置し、
   型枠内にコンクリートを打設し、養生し、硬化後に脱型し、
   プレテンション方式又はポストテンション方式によってプレストレスが導入され、貫通鉄筋によって連結された状態の第一ブロック及び第二ブロックからなるＰＣ部を形成し、
   貫通鉄筋の中間部をウェブの各切欠内に進入させつつ、第一ブロックと第二ブロックとの間のスペース内に、ウェブの下端部を上方から挿入し、
   ウェブと第一ブロックとの間隙、ウェブと第二ブロックとの間隙、及び、ウェブの切欠の内側に、未硬化のセメント材を充填し、硬化させて、結合部を形成することを特徴とする複合梁材の製造方法。
10. 請求項２に記載の複合梁材を製造する方法であって、
    貫通鉄筋及び主鉄筋を含む鉄筋カゴを製作して型枠内に収容し、
    複数の抜き型を、型枠の横幅方向の中央位置において、型枠の長手方向へ直列するように配置し、
    型枠内にコンクリートを打設し、養生し、硬化後に脱型し、
    プレテンション方式又はポストテンション方式によってプレストレスが導入され、貫通鉄筋によって連結された状態の第一ブロック及び第二ブロックからなるＰＣ部を形成し、
    貫通鉄筋の中間部を下側ウェブ及び上側ウェブの各切欠内に進入させつつ、第一ブロックと第二ブロックとの間のスペース内に、下側ウェブ及び上側ウェブをそれぞれ挿入し、上側ウェブの下縁部と下側ウェブの上縁部とを突き合わせた状態とし、
    上側ウェブの挿入前又は挿入後に、第一ブロックと第二ブロックとの間のスペース内へ未硬化のセメント材を充填し、
    この状態で、上側ウェブ及び下側ウェブと第一ブロックとの間隙、上側ウェブと下側ウェブと第二ブロックとの間隙、並びに、上側ウェブの切欠及び下側ウェブの切欠の内側においてセメント材を硬化させて、結合部を形成することを特徴とする複合梁材の製造方法。
11. 請求項３に記載の複合梁材を製造する方法であって、
    鉄筋カゴを製作して型枠内に収容し、
    貫通孔を形成するための抜き型を型枠内に配置し、
    型枠内にコンクリートを打設し、養生し、硬化後に脱型し、
    プレテンション方式又はポストテンション方式によってプレストレスが導入され、一方の側面から反対側の側面まで達する貫通孔が内部に多数形成された第一ブロック及び第二ブロックをそれぞれ形成し、
    第一ブロック及び第二ブロックを、ウェブの下端部の左右両側にそれぞれ所定の間隔を置いた位置に配置し、
    第一ブロックの貫通孔、ウェブの挿通孔、及び、第二ブロックの貫通孔の中を貫通するように貫通鉄筋を挿入し、
    ウェブと第一ブロックとの間隙、ウェブと第二ブロックとの間隙、貫通孔、及び、ウェブの挿通孔の内側に、未硬化のセメント材を充填し、硬化させて、結合部を形成することを特徴とする複合梁材の製造方法。

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