JP6853463B2 - 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２００５−１３９６５０号公報

鉄筋コンクリート構造物では、鉄筋から構造物の外面までのコンクリートのかぶり厚さが規定されている。前記したように、軸部よりも頭部が拡径されている鉄筋では、頭部のかぶり厚さが規定値を満たしている必要がある。そして、頭部のかぶり厚さを規定値に合わせた場合には、軸部のかぶり厚さは規定値よりも大きくなる。
したがって、前記した従来の鉄筋では、軸部のかぶり厚さが大きくなるため、構造物の重量が増加するという問題がある。

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とともに、コンクリートのかぶり厚さを抑え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、前記頭部には、前記軸部に対して前記軸部の径方向に突出した突出部と、前記軸部の軸方向に平行し、前記突出部の突出方向に直交する方向に間隔を空けて配置された二つの平面と、が形成されている。前記両平面は、前記軸部の軸方向および前記突出部の突出方向に直交する一方向に対して交差している。前記軸部の軸心から前記平面までの距離は、前記軸部の最大半径の１００％から１１５％の間である。

本発明では、コンクリートに埋設した鉄筋に曲げ引張力および押し抜きせん断力による応力が作用したときに、頭部の突出部がコンクリートに係合するため、コンクリートに対する定着力を高めることができる。
なお、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、コンクリートへの定着力をより高めることができる。

また、本発明の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規定の対象となる。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ため、鉄筋全体のかぶり厚さを抑えることができる。

前記した鉄筋の前記頭部には、前記突出部と前記軸部の外周面との隅部に沿って凹部を形成することが好ましい。
このようにすると、コンクリートに埋設された鉄筋に軸方向の引張力が作用したときに、突出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。

本発明の鉄筋では、コンクリートに対する定着力を高めるとともに、鉄筋全体のコンクリート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。そして、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。

本発明の第一実施形態に係る鉄筋を示した斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る鉄筋を示した図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は部分断面図である。 本発明の第一実施形態に係る鉄筋を示した図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図である。 本発明の第一実施形態に係る鉄筋を用いた連結構造を示した側断面図である。 本発明の参考例に係る鉄筋を示した斜視図である。 本発明の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。

本発明の実施形態および参考例について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、実施形態および参考例の説明において、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。

［第一実施形態］
第一実施形態の鉄筋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（ｃ）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。

軸部１０の頭部２０側の端部には、基端側の部位よりも拡径された拡径部１２が形成されている。拡径部１２は、軸部１０に頭部２０を鍛造したときに、軸部１０の先端部に付加された圧力によって軸部１０が拡径した部位である。
第一実施形態では、拡径部１２の外周面とリブ１１の頂面とが略同じ高さに形成されている。そして、軸部１０の最大半径は、拡径部１２の半径となっている。

頭部２０には、図１に示すように、軸部１０の外周面に対して軸部１０の径方向に突出した左右の突出部２１，２１と、軸部１０の軸方向に平行した上下の平面２２，２２と、先端面２３と、が形成されている。

左右の突出部２１，２１は、図２（ａ）に示すように、軸部１０に対して左右方向に突出した部位である。第一実施形態では、軸部１０の外周面に対して左右の突出部２１，２１の突出量が略同じに大きさになっている。図３（ａ）に示すように、突出部２１の側面は半円状に湾曲している。このように、第一実施形態では、左右の突出部２１，２１の形状は略左右対称であるが、左右の突出部２１，２１が異なる形状でもよい。

突出部２１の軸部１０側の端部には、図２（ａ）に示すように、基端面２４が形成されている。基端面２４は、軸部１０の軸方向に交差する平面であり、第一実施形態では、基端面２４に対して軸部１０の外周面が略垂直に配置されている。

先端面２３は、頭部２０の先端部に形成されている。先端面２３は、軸部１０の軸方向に交差する平面である。第一実施形態では、図３（ａ）に示すように、先端面２３は正面視で矩形に形成されている。なお、先端面２３の形状は限定されるものではなく、例えば、長円形や円形に形成してもよい。しかしながら、先端面２３を矩形に形成することで、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好ましい。

頭部２０は、図２（ａ）に示すように、基端面２４から先端面２３に向かうにつれて突出部２１，２１の突出量が小さくなるように形成されている。また、左右の突出部２１，２１は略左右対称な形状である。つまり、頭部２０は、基端側よりも先端側が小さく形成されており、平面視で略台形状に形成されている。

頭部２０には、図１に示すように、上側の平面２２と、下側の平面２２とが形成されている。上下の平面２２は、同一形状であり、略台形状に形成されている。
上下の平面２２，２２は、図２（ｂ）に示すように、軸部１０の軸方向に直交する方向（上下方向）に交差しており、上下の平面２２，２２は略平行である。

第一実施形態の鉄筋１Ａでは、軸部１０の軸心（軸線）から平面２２までの距離（軸部１０の径方向の距離）は、拡径部１２の半径と同じ大きさである。すなわち、平面２２は軸部１０の外周面よりも外側に配置されていない。

なお、軸部１０の軸心から平面２２までの軸部１０の径方向の距離は、軸部１０の最大半径（拡径部１２の半径）の１００％から１１５％の間に設定されている。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２２までの距離を、軸部１０の最大半径の１００％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２２までの距離を、軸部１０の最大半径の１１５％以下に設定することで、平面２２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。

頭部２０には、図１に示すように、突出部２１の基端面２４と、軸部１０の外周面との隅部に沿って凹部２５が形成されている。
凹部２５は、基端面２４を軸部１０の外周縁部に沿って窪ませた部位である。凹部２５の底面は曲面に形成されている。

第一実施形態では、軸部１０の先端部に頭部２０を鍛造するときに、基端面２４に凹部２５を形成している。
なお、基端面２４に凹部２５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２５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。

次に、第一実施形態の鉄筋１Ａを用いた床版１１０の連結構造について説明する。
第一実施形態では、図４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の内部に第一実施形態の鉄筋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。

鉄筋１Ａの頭部２０の上側の平面２２は上方に向けて配置され、頭部２０の下側の平面２２は下方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。

以上のような鉄筋１Ａでは、コンクリートＣに埋設した状態で、鉄筋１Ａに軸方向の引張力が作用したときに、頭部２０の突出部２１および軸部１０のリブ１１がコンクリートＣに係合するため、コンクリートＣに対する鉄筋１Ａの定着力を高めることができる。

第一実施形態の鉄筋１Ａの頭部２０には、図１に示すように、突出部２１と軸部１０の外周面との隅部に沿って凹部２５が形成されている。さらに、第一実施形態では、図２（ｃ）に示すように、凹部２５の底面が曲面に形成されている。
これにより、第一実施形態の鉄筋１Ａでは、図４に示すように、鉄筋１Ａに曲げ引張力および押し抜きせん断力による応力が作用したときに、突出部２１と軸部１０の外周面との隅部に応力が集中し難いため、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。

第一実施形態の鉄筋１Ａでは、頭部２０の上下の平面２２，２２をコンクリートＣの上面または下面に向けてそれぞれ配置すると、頭部２０の平面２２におけるかぶり厚さＴ１が、鉄筋１Ａ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２２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１Ａ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、本発明の第一実施形態について説明したが、本発明は前記第一実施形態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。
第一実施形態の鉄筋１Ａでは、図１に示すように、頭部２０に上下の平面２２，２２が形成されているが、本発明の参考例としては、頭部２０に少なくとも一つの平面２２が形成されていてもよく、頭部２０の形状を限定しなくてもよい。

第一実施形態では、図３（ｂ）に示すように、凹部２５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２５の幅や深さは限定されるものではない。また、凹部２５を断続的に形成してもよい。
また、第一実施形態の凹部２５は、図２（ｃ）に示すように、底面が曲面に形成されているが、凹部２５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。

第一実施形態では、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。

第一実施形態では、図４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。
第一実施形態では、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の下側に鉄筋１を配置してもよい。

［参考例］
次に、参考例の鉄筋１Ｂについて説明する。
参考例の鉄筋１Ｂは、図５に示すように、前記第一実施形態の鉄筋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。参考例の鉄筋１Ｂでは、頭部２０に一つの平面２２が形成されている。

そして、参考例の鉄筋１Ｂでは、図６に示すように、平面２２をコンクリートＣの上面または下面に向けて配置することで、コンクリートＣのかぶり厚さを抑えることができる。また、参考例の鉄筋１Ｂでは、突出部２１が大きくなるため、鉄筋１Ｂのコンクリートへの定着力を高めることができる。

さらに、参考例の鉄筋１Ｂでは、突出部２１がコンクリートＣの内部側（他の鉄筋２側）に突出しているため、仮に鉄筋１ＢがコンクリートＣ内で移動したときでも、突出部２１が他の鉄筋２に引っ掛かることで、鉄筋１Ｂのずれを抑えることができる。

以上、本発明の参考例について説明したが、本発明は前記参考例に限定されることなく、前記第一実施形態と同様に、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。

１Ａ 鉄筋（第一実施形態）
１Ｂ 鉄筋（参考例）
１０ 軸部
１１ リブ
１２ 拡径部
２０ 頭部
２１ 突出部
２２ 平面
２３ 先端面
２４ 基端面
２５ 凹部
１００ 上部工
１１０ 床版
２００ 空間
Ｃ コンクリート

Claims (3)

1. 軸部と、
   前記軸部の端部に鍛造された頭部と、を備え、
   前記頭部には、
   前記軸部に対して前記軸部の径方向に突出した突出部と、
   前記軸部の軸方向に平行し、前記突出部の突出方向に直交する方向に間隔を空けて配置された二つの平面と、が形成されており、
   前記両平面は、前記軸部の軸方向および前記突出部の突出方向に直交する一方向に対して交差し、
   前記軸部の軸心から前記平面までの距離は、前記軸部の最大半径の１００％から１１５％の間であ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。
3. 請求項１または請求項２に記載の鉄筋であって、
   前記頭部には、前記突出部と前記軸部の外周面との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。

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