JP6792775B2 - 鉄筋 - Google Patents

Description

本発明は、鉄筋に関する。

橋梁の上部工に敷設した床版同士を連結するための連結構造では、一方の床版の鉄筋と、他方の床版の鉄筋とを両床版の間の空間に突出させ、その空間にコンクリートを打設している。
前記した床版の連結構造などの鉄筋コンクリート構造物に用いられる鉄筋としては、頭部が軸部よりも拡径されているものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７−０７１９２５号公報

前記した従来の鉄筋の頭部は、先端部から基端部に向かうにつれて拡径された円錐台形状に形成されている。このような頭部の形状では、コンクリートの押圧力が鉄筋の先端側から基端側に向けて作用したときに頭部の抵抗力が低いため、コンクリートに対する定着力が低いという問題がある。

本発明は、前記した問題を解決し、コンクリートに対する定着力を高めることができる鉄筋を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、鉄筋であって、軸部と、前記軸部の端部に鍛造された頭部と、を備えている。前記頭部の先端部には、前記軸部の軸線方向を法線方向とする先端面が形成され、前記頭部の基端部は、前記軸部よりも前記軸部の径方向に突出している。前記頭部の基端部の外周部には、板状のフランジ部が形成されている。前記先端面は、前記軸部と同心位置に配置されている。前記先端面の外縁部は、前記頭部の基端面と前記軸部の外周面との隅部よりも前記軸部の径方向の外側に配置されている。前記隅部に沿って凹部が形成されている。

本発明の鉄筋では、コンクリートの押圧力が鉄筋の先端側から基端側に向けて作用したときに、その押圧力を頭部の先端面およびフランジ部で受けることができる。また、コンクリートの押圧力が鉄筋の基端側から先端側に向けて作用したときには、その押圧力を頭部の基端部およびフランジ部で受けることができる。
これにより、本発明の鉄筋では、コンクリートの押圧力に対して、頭部の抵抗力を高めることができる。したがって、本発明の鉄筋は、コンクリートに対して頭部を確実に係合させることができるため、コンクリートに対する鉄筋の定着力を高めることができる。

前記したように、本発明の鉄筋では、頭部にフランジ部を形成することで、コンクリートに対する定着力を高めている。したがって、頭部にフランジ部を形成しない構成に比べて、頭部の容積を低減することができる。これにより、軸部の端部を鍛造して頭部を成形するときに、頭部の金属繊維（鍛流線）が切断されないように、軸部の端部の変形量を抑えることができる。

前記した鉄筋では、前記先端面を前記軸部と同心位置に配置し、前記先端面の外縁部は、前記頭部の基端面と前記軸部の外周面との隅部よりも前記軸部の径方向の外側に配置している。
この構成では、頭部の基端面と軸部の外周面との隅部から先端面までの厚さが、軸部の軸方向における頭部の厚さの最大値と同じになるため、コンクリートから鉄筋に引張力が作用したときの頭部のせん断強度を高めることができる。

前記した鉄筋のように前記隅部に沿って凹部を形成すると、コンクリートの押圧力が鉄筋の基端側から先端側に向けて作用したときに、フランジ部と軸部の外周面との隅部に応力が集中し難いため、頭部と軸部との連結部の疲労耐久性を高めることができる。

前記した鉄筋において、前記頭部には、前記軸部の軸方向に平行した平面を形成することが好ましい。さらに、前記軸部の軸心から前記平面までの距離は、前記軸部の直径の０．５倍から０．７倍の間であることが好ましい。

前記した鉄筋を鉄筋コンクリート構造物に配筋するときに、頭部の平面を構造物の外面に向けて配置すると、頭部の平面におけるかぶり厚さがかぶり厚さの規定の対象となる。そして、頭部の平面におけるかぶり厚さは、軸部のかぶり厚さと略同じ大きさになる。
これにより、鉄筋全体のかぶり厚さを抑えて構造物を軽量化することができる。本発明の鉄筋を床版に適用した場合には、床版の強度を高めつつ、重量を既設床版と同等に抑えることができる。さらに、設計基準（道路橋示方書）の最小床版厚さに抑えることができる。

前記した鉄筋において、前記頭部の外面に線状に延びている突起部を突出させた場合には、頭部の表面積を増やすことができるため、コンクリートに対する鉄筋の定着力を高めることができる。

前記した鉄筋が前記軸部の外周面にリブが形成された異形鉄筋である場合には、コンクリートに対する鉄筋の定着力をより高めることができる。

本発明の鉄筋では、頭部に先端面およびフランジ部が形成されているため、コンクリートに対する定着力を高めることができる。

本発明の第一参考例に係る鉄筋を示した斜視図である。 本発明の第一参考例に係る鉄筋を示した図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図である。 本発明の第一参考例に係る鉄筋を用いた連結構造を示した側断面図である。 本発明の第二参考例に係る鉄筋を示した図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。 本発明の第二参考例に係る鉄筋を用いた連結構造を示した側断面図である。 本発明の第三参考例に係る鉄筋を示した図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。 本発明の本実施形態に係る鉄筋を示した図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側断面図である。

本発明の参考例および実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各参考例および実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。

［第一参考例］
第一参考例の鉄筋１Ａは、図１に示すように、鋼製の異形鉄筋である。鉄筋１Ａは、軸部１０と、軸部１０の先端部に形成された頭部２０と、を備えている。

軸部１０は、円形断面の棒状部材の外周面に格子状のリブ１１を形成したものである。このように、軸部１０の外周面には、リブ１１によって凹凸が形成されている。

軸部１０の先端部には、図２（ａ）に示すように、頭部２０が形成されている。頭部２０は、軸部１０の先端部を鍛造によって加工した部位である。つまり、軸部１０と頭部２０とは一体の部材である。

頭部２０は、軸部１０よりも拡径されている。第一実地形態では、頭部２０全体が軸部１０よりも軸部１０の径方向に突出している。
第一参考例の頭部２０は、先端側から基端側に向かうにつれて拡径された円錐台形状に形成されている（図１参照）。頭部２０の外周面の開き角度は、約５０度から６０度の間に設定することが好ましい。
軸部１０の軸方向における頭部２０の厚さＬ１は、軸部１０の直径Ｄ１の１．０倍から１．２倍の間に設定することが好ましい。

頭部２０の先端面２１は、図２（ｂ）に示すように、軸部１０の軸線方向を法線方向とする円形の平面である。先端面２１は、軸部１０と同心位置に配置されている。
先端面２１の直径Ｄ２は、軸部１０の直径Ｄ１の１．０倍から１．３倍の間に設定することが好ましい。第一参考例では、先端面２１の外縁部が軸部１０の外周面よりも軸部１０の径方向の外側に配置されている。

頭部２０の基端面２２は、図２（ａ）および（ｃ）に示すように、軸線方向を法線方向とする円形の平面である。基端面２２の中心部に軸部１０が連結されている。第一参考例では、図２（ｃ）に示すように、基端面２２の直径Ｄ３は、軸部１０の直径Ｄ１の１．６倍から２．０倍の間に設定することが好ましい。基端面２２の外縁部は軸部１０の外周面よりも軸部１０の径方向の外側に配置されている。

先端面２１の外周縁部は、図２（ａ）に示すように、頭部２０の基端面２２と軸部１０の外周面との隅部２３よりも外側に配置されている。
隅部２３は曲面に形成されている。そして、半径１．０ｍｍから３．０ｍｍの間の曲面に形成することが好ましい。

頭部２０の基端部の外周部には、図１に示すように、軸部１０の径方向に突出した板状のフランジ部２４が形成されている。
フランジ部２４は、頭部２０の基端部の外周全体に形成されたリング状の部位である。図２（ａ）に示すように、フランジ部２４の先端面および基端面は、軸部１０の軸方向を法線方向とする平面である。

図２（ｂ）に示すように、フランジ部２４の外径Ｄ４は、軸部１０の直径Ｄ１の２．１倍から２．５倍の間に設定することが好ましい。軸部１０の径方向におけるフランジ部２４の幅（フランジ部２４の突出量）は、軸部１０の直径Ｄ１の０．２倍から０．４倍の間に設定することが好ましい。
また、図２（ａ）に示すように、軸部１０の軸方向におけるフランジ部２４の厚さＬ２は、軸部１０の直径Ｄ１の０．２倍から０．６倍に設定することが好ましい。

第一参考例の頭部２０の外面には、先端部から基端部に向けて線状に延びている突起部２５が突出している。突起部２５は、軸断面が矩形に形成された細長い部位である。
突起部２５は、図２（ｂ）に示すように、先端面２１の中心点を通って径方向に直線状に延びている。さらに、突起部２５は、先端面２１の外周縁部から頭部２０の両側に延びている。突起部２５は、図２（ａ）に示すように、頭部２０の外周面およびフランジ部２４の先端面に亘って形成されている。突起部２５の突出量は、０．５ｍｍから２．０ｍｍの間に設定することが好ましい。

次に、第一参考例の鉄筋１Ａを用いた床版１１０の連結構造について説明する。
第一参考例では、図３に示すように、ＲＣ床版を有する橋梁の上部工１００に敷設された床版１１０同士を連結するための連結構造について説明する。
隣り合う床版１１０，１１０は間隔を空けて橋桁に載置されている。これにより、隣り合う床版１１０，１１０の間に空間２００が形成されている。

床版１１０は、鉄筋コンクリート製のプレキャスト部材であり、床版１１０の内部に第一参考例の鉄筋１Ａが配筋されている。また、床版１１０の端面から鉄筋１Ａの先端側の部位が水平方向に突出している。
また、一方の床版１１０から突出した鉄筋１Ａの上側に他の鉄筋２が配置されるとともに、他方の床版１１０から突出した鉄筋１Ａの下側に他の鉄筋２が配置されている。

このようにして、空間２００に鉄筋１Ａを配筋した後に、空間２００にコンクリートＣを打設して、鉄筋１ＡをコンクリートＣに埋設する。
そして、床版１１０の鉄筋１ＡがコンクリートＣに定着することで、隣り合う床版１１０，１１０がコンクリートＣを介して連結される。

以上のような第一参考例の鉄筋１Ａでは、図３に示すように、コンクリートＣの押圧力が鉄筋１Ａの先端側から基端側に向けて作用したときに、その押圧力を頭部２０の先端面２１およびフランジ部２４で受けることができる。
また、第一参考例の鉄筋１Ａでは、コンクリートＣの押圧力が鉄筋１Ａの基端側から先端側に向けて作用したときには、その押圧力を頭部２０の基端面２２およびフランジ部２４で受けることができる。
また、第一参考例の鉄筋１Ａでは、軸部１０の外周面に形成されたリブ１１がコンクリートＣに係合する。
これにより、第一参考例の鉄筋１Ａでは、コンクリートＣの押圧力に対して、頭部２０の抵抗力を高めることができる。したがって、第一参考例の鉄筋１Ａは、コンクリートＣに対して確実に係合させることができるため、コンクリートＣに対する定着力を高めることができる。

第一参考例の鉄筋１Ａでは、頭部２０が他の鉄筋２側に突出しているため、仮に鉄筋１ＡがコンクリートＣ内で移動したときでも、頭部２０が他の鉄筋２に引っ掛かることで、鉄筋１Ａのずれを抑えることができる。

第一参考例の鉄筋１Ａでは、頭部２０の基端面２２と軸部１０の外周面との隅部２３から先端面２１までの厚さが、軸部１０の軸方向における頭部２０の厚さの最大値と同じになる。これにより、コンクリートＣから鉄筋１Ａに引張力が作用したときの頭部２０のせん断強度を高めることができる。

第一参考例の鉄筋１Ａでは、頭部２０の基端面２２と軸部１０の外周面との隅部２３が曲面に形成されている。そのため、コンクリートＣの押圧力が鉄筋１Ａの基端側から先端側に向けて作用したときに、頭部２０の基端面２２と軸部１０の外周面との隅部２３に応力が集中し難い。これにより、頭部２０と軸部１０との連結部の疲労耐久性を高めることができる。

第一参考例の鉄筋１Ａでは、頭部２０の外面に形成された突起部２５によって頭部２０の表面積を増やすことができるため、コンクリートＣに対する定着力を高めることができる。

第一参考例の鉄筋１Ａでは、頭部２０にフランジ部２４を形成することで、コンクリートＣに対する定着力を高めている。したがって、頭部２０にフランジ部２４を形成しない構成に比べて、頭部２０の容積を低減することができる。これにより、軸部１０の端部を鍛造して頭部２０を成形するときに、頭部２０の金属繊維（鍛流線）が切断されないように、軸部１０の端部の変形量を抑えることができる。

以上、本発明の第一参考例について説明したが、本発明は前記第一参考例に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
第一参考例では、図１に示すように、頭部２０の全周にフランジ部２４が形成されているが、頭部２０の外周部の一部にフランジ部２４を形成してもよい。また、頭部２０の外周部に複数のフランジ部２４を形成してもよい。

第一参考例では、頭部２０の先端面２１、外周面およびフランジ部２４の先端面に突起部２５が形成されているが、頭部２０の外面において、突起部２５を形成する領域は限定されるものではない。例えば、頭部２０の先端面２１のみに突起部２５を形成してもよい。また、頭部２０の外面に突起部２５を形成しなくてもよい。

第一参考例では、図１に示すように、軸部１０の外周面にリブ１１が形成されているが、軸部１０の外周面にリブ１１を形成しなくてもよい。つまり、軸部１０が丸棒によって形成されていてもよい。

第一参考例では、図３に示すように、床版１１０，１１０同士の連結構造について説明しているが、本発明の鉄筋を適用可能な構造物は限定されるものではなく、各種の鉄筋コンクリート構造物に適用することができる。
第一参考例では、上部工１００の延長方向に鉄筋１Ａが配筋されているが、上部工１００の幅方向に鉄筋１Ａを配筋し、上部工１００の幅方向に並設された床版同士を連結してもよい。さらに、鉄筋１Ａの向きや位置など配筋構造についても限定されるものではない。例えば、他の鉄筋２の上側に鉄筋１Ａを配置してもよい。

［第二参考例］
次に、第二参考例の鉄筋１Ｂについて説明する。
第二参考例の鉄筋１Ｂは、図４（ａ）に示すように、前記第一参考例の鉄筋１Ａ（図１参照）と略同様の構成であり、頭部２０の形状が異なっている。

第二参考例の鉄筋１Ｂでは、頭部２０に平面２７が形成されている。平面２７は、図４（ｂ）に示すように、軸部１０の軸方向に直交する方向を法線方向としている。

鉄筋１Ｂでは、軸部１０の軸心（軸線）から平面２７までの距離Ｌ３（軸部１０の径方向の距離）は、軸部１０の半径と略同じ大きさである。
なお、軸部１０の軸心から平面２７までの軸部１０の径方向の距離Ｌ３は、軸部１０の直径の０．５倍から０．７倍の間に設定することが好ましい。このようにすると、頭部２０を鍛造したときの製造誤差の範囲内に収めることができる。

また、軸部１０の軸心から平面２７までの距離Ｌ３を、軸部１０の直径Ｄ１の０．５倍以上）に設定することで、頭部２０の定着力を十分に確保するとともに、頭部２０の強度が低下するのを防ぐことができる。
また、軸部１０の軸心から平面２７までの距離Ｌ３を、軸部１０の直径Ｄ１の０．７倍以下に設定することで、平面２７が軸部１０の外周面よりも大きく外側に配置されるのを防ぐことができる。

第二参考例の鉄筋１Ｂを用いた床版１１０の連結構造では、図５に示すように、鉄筋１Ｂの頭部２０の平面２７がコンクリートＣの上面または下面に向けて配置されている。 また、一方の床版１１０から突出した鉄筋１Ａと、他方の床版１１０から突出した鉄筋１Ａとの間に他の鉄筋２が配置されている。
このようにすると、頭部２０の平面２７におけるかぶり厚さＴ１が、鉄筋１Ｂ全体のかぶり厚さの規定の対象となる。
そして、頭部２０の平面２７におけるかぶり厚さは、軸部１０のかぶり厚さＴ２と略同じ大きさになる。したがって、鉄筋１Ｂ全体のかぶり厚さを抑えることができるため、上部工１００を軽量化することができる。

以上、本発明の第二参考例について説明したが、本発明は前記第二参考例に限定されることなく、前記第一参考例と同様に、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。

［第三参考例］
次に、第三参考例の鉄筋１Ｃについて説明する。
第三参考例の鉄筋１Ｃは、図６（ａ）に示すように、前記第二参考例の鉄筋１Ｂ（図４（ａ）参照）と略同様の構成であり、頭部２０の形状が異なっている。第三参考例の鉄筋１Ｃでは、頭部２０に二つの平面２７，２７が形成されている。
第三参考例において、頭部２０に形成された二つの平面２７，２７は、図６（ｂ）に示すように、頭部２０の中心を挟んで略平行に形成されている。

また、第三参考例では、図６（ｃ）に示すように、先端面２１は正面視で矩形に形成されている。このように、先端面２１を矩形に形成した場合には、頭部２０の軸断面積を大きくしてせん断強度を大きくすることができる。

以上、本発明の第三参考例について説明したが、本発明は前記第三参考例に限定されることなく、前記第二参考例と同様に、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。

［本実施形態］
次に、本実施形態の鉄筋１Ｄについて説明する。
本実施形態の鉄筋１Ｄは、図７（ａ）に示すように、前記第一参考例の鉄筋１Ａ（図１参照）と略同様の構成であり、頭部２０の形状が異なっている。本実施形態の鉄筋１Ｄでは、頭部２０と軸部１０との連結部に凹部２８が形成されている。

本実施形態では、頭部２０の基端面２２と、軸部１０の外周面との隅部２３に沿って凹部２８が形成されている。
凹部２８は、図７（ｂ）に示すように、基端面２２を軸部１０の外周縁部に沿って窪ませた部位である。凹部２８の底面は曲面に形成されている。

本実施形態では、軸部１０の先端部に頭部２０を鍛造するときに、基端面２２に凹部２８を形成している。
なお、基端面２２に凹部２８を形成する方法は限定されるものではないが、鍛造時に凹部２８を形成した場合には、頭部２０の金属繊維（鍛流線）が切断されないため、頭部２０の強度を保つことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、前記第一参考例と同様に、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
本実施形態では、図７（ａ）に示すように、凹部２８が軸部１０の外周面に沿って円弧状に連続して形成されているが、凹部２８の幅や深さは限定されるものではない。また、凹部２８を断続的に形成してもよい。
また、本実施形態の凹部２８は、図７（ｂ）に示すように、底面が曲面に形成されているが、凹部２８の形状は限定されるものではなく、断面が四角形や三角形でもよい。また、凹部２８の底面は、複数の曲率の曲面を連続させた曲面でもよい。

１Ａ 鉄筋（第一参考例）
１Ｂ 鉄筋（第二参考例）
１Ｃ 鉄筋（第三参考例）
１Ｄ 鉄筋（本実施形態）
２ 鉄筋
１０ 軸部
１１ リブ
２０ 頭部
２１ 先端面
２２ 基端面
２３ 隅部
２４ フランジ部
２５ 突起部
２７ 平面
２８ 凹部
１００ 上部工
１１０ 床版
２００ 空間
Ｃ コンクリート

Claims (5)

1. 軸部と、
   前記軸部の端部に鍛造された頭部と、を備え、
   前記頭部の先端部には、前記軸部の軸線方向を法線方向とする先端面が形成され、
   前記頭部の基端部は、前記軸部よりも前記軸部の径方向に突出しており、
   前記頭部の基端部の外周部には、板状のフランジ部が形成され、
   前記先端面は、前記軸部と同心位置に配置されており、
   前記先端面の外縁部は、前記頭部の基端面と前記軸部の外周面との隅部よりも前記軸部の径方向の外側に配置され、
   前記隅部に沿って凹部が形成されていることを特徴とする鉄筋。
2. 請求項１に記載の鉄筋であって、
   前記頭部には、前記軸部の軸方向に平行した平面が形成されていることを特徴とする鉄筋。
3. 請求項２に記載の鉄筋であって、
   前記軸部の軸心から前記平面までの距離は、前記軸部の直径の０．５倍から０．７倍の間であることを特徴とする鉄筋。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の鉄筋であって、
   前記頭部の外面には、線状に延びている突起部が突出していることを特徴とする鉄筋。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の鉄筋であって、
   前記軸部の外周面にリブが形成されていることを特徴とする鉄筋。

Images