JP6859160B2 - Pc部材の製造装置 - Google Patents

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本発明は、複数本のPC(プレストレストコンクリート)用緊張材を備え、プレテンション方式でプレストレスが導入されたPC(プレストレストコンクリート)部材を製造する装置に関する。
特許文献1及び2には、プレテンション方式でプレストレスが導入されたPC部材の製造装置が開示されている。
特許文献1に開示のPC部材の製造装置は、緊張ジャッキを備えた緊張側アバットと、緊張力に抗する反力受け側アバットとを所定の間隔で対向配置し、これらのアバット間にPC部材用の型枠を設置してなる。この製造装置では、まず、双方のアバットに設けられたPC用鋼棒にPC用鋼線の両端を各々カプラを介して接続してアバット間にPC用鋼線を掛け渡し、型枠内にPC用鋼線を掛け渡す。そして、緊張ジャッキでPC用鋼線に緊張力(プレテンション)を導入した後に、型枠内にコンクリートを打設する。コンクリートが硬化した後、PC用鋼線への緊張力を解放して、コンクリートにプレストレスが導入されたPC部材を得る。
また、特許文献2には、PC用鋼線の延在方向に複数の型枠を並べて配置することにより、同時に複数のPC部材を製造する製造装置が記載されている。
特開2007−2162503号公報 特開2005−47233号公報
特許文献1及び2に記載のようなPC部材の製造装置は、工場等の特定の施設に設置され、PC用鋼線への緊張力導入時の緊張力に耐え得るように、緊張側アバットと反力受け側アバットとが固定されて設置される。また、この製造装置は、大型のPC部材の製造に合わせて大型である(アバット間の間隔が数十m程度。例えば、約50m〜約70m。)。なお、小型のPC部材を製造するときには、特許文献2に記載のように複数の型枠を並べて配置して、同時に複数のPC部材を製造する。
また、この製造装置では、複数本のPC用鋼線に同時に緊張力を導入するために、大型の緊張ジャッキを用いる。
この製造装置は、複数のPC部材を同時に効率よく量産する用途に適している。
ところで、PC部材の多品種少量生産(異なる品種の生産、小ロット生産)の要求があり、特許文献1及び2に記載のような大型の製造装置はこのような用途には不向きである。
本発明は、多品種少量生産の用途に適したPC部材の製造装置を提供することを目的とする。
(1) 本発明に係るPC部材の製造装置は、複数本のPC用緊張材を備え、プレテンション方式でプレストレスが導入されたPC部材を製造する装置であって、前記PC用緊張材に緊張力を導入するための、第1緊張ポストと第2緊張ポストとの対からなる複数のポスト対と、前記複数のポスト対の間に配置され、前記PC用緊張材への緊張力導入時の反力を受けて前記複数のポスト対を支える反力ベッドとを備え、前記複数のポスト対は、前記第1緊張ポストを、前記反力ベッドの一辺に沿って複数配置し、前記第2緊張ポストを、前記一辺と対向する他辺に沿って複数配置して、前記複数本のPC用緊張材に別個独立して緊張力を導入可能に構成され、前記反力ベッドは、複数の反力スラブが平面配置されてなる。
(2) (1)に記載のPC部材の製造装置において、前記反力ベッドは、前記複数のポスト対の間の底部に配置されてもよい。
(3) (1)又は(2)に記載のPC部材の製造装置は、前記複数のポスト対の間の上部に配置され、前記PC用緊張材への緊張力導入時の反力を受けて前記複数のポスト対を支える上部反力梁を更に備える形態であってもよい。
(4) (1)〜(3)の何れか1項に記載のPC部材の製造装置において、前記第1緊張ポスト及び前記第2緊張ポストは、垂直方向に延在する円柱形状をなし、垂直方向に沿った中心軸に対して回転可能に配置されてもよい。
本発明によれば、多品種少量生産の用途に適したPC部材の製造装置を提供することができる。
本発明の実施形態に係るPC部材の製造装置の構成を示す斜視図である。 図1に示すPC部材の製造装置のII-II断面図である(PC部材を含む)。 図1に示すPC部材の製造装置を上からみた平面図である(上部反力梁を省略)(PC部材を含む)。 本実施形態の第1変形例に係るPC部材の製造装置の一部を上からみた平面図である。
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
図1は、本発明の実施形態に係るPC部材の製造装置の構成を示す斜視図である。図2は、図1に示すPC部材の製造装置のII-II断面図であり、図3は、図1に示すPC部材の製造装置を上からみた平面図である。図1〜3にはXYZ直行座標系が示されている。X方向は製造装置の幅方向であり、Y方向は製造装置の長さ方向であり、Z方向は製造装置の高さ方向である。
図1〜3に示すPC(プレストレストコンクリート)部材の製造装置1は、複数本のPC(プレストレストコンクリート)用緊張材5を備え、プレテンション方式でプレストレスが導入されたPC部材を製造する装置である。この製造装置1は、第1緊張ポスト10と第2緊張ポスト20との対からなる複数のポスト対30と、反力ベッド40と、型枠50と、上部反力梁60とを備える。
なお、図1ではPC部材を省略し、図2及び図3ではPC部材3(ハッチング部分)を示す。また、図面の煩雑化を回避するため、図3では上部反力梁60を省略する。また、図2では、断面を示すハッチングを省略し(第1緊張ポスト10、第2緊張ポスト20等)、隠れ線の一部を省略する(後述する全ねじボルト等)。
複数のポスト対30は、緊張ジャッキ70を用いて、複数本のPC用緊張材5に別個独立して緊張力を導入することができる。複数のポスト対30の一方側における複数の第1緊張ポスト10は、反力ベッド40の一辺に沿って配置されている。複数のポスト対30の他方側における複数の第2緊張ポスト20は、反力ベッド40の一辺と対向する他辺に沿って配置されている。
第1緊張ポスト10及び第2緊張ポスト20は、Z方向に延びる四角柱形状をなす。本実施形態では、第1緊張ポスト10及び第2緊張ポスト20は、四角筒形状の鉄骨にコンクリートを打設して構成されている。なお、第1緊張ポスト10及び第2緊張ポスト20は、鉄骨のみから構成されてもよい。
本実施形態では、第1緊張ポスト10及び第2緊張ポスト20の幅(X方向)は約15cmであり、長さ(Y方向)は25cmであり、高さ(Z方向)は約1m33cmである。第1緊張ポスト10及び第2緊張ポスト20は、約16.25cm間隔(中心間隔)で配列されている。なお、第1緊張ポスト10及び第2緊張ポスト20の大きさ、個数及び配置間隔は本実施形態に限定されず、製造するPC部材3の大きさ及びPC用緊張材5の本数(すなわち、導入するプレストレスの大きさ)に応じて適宜変更し得る。
第1緊張ポスト10の下部には、Y方向に貫通する貫通孔11が形成されている(図2参照)。貫通孔11には、全ねじボルトBが挿入される。これにより、プレートP及びナットNを用いて、第1緊張ポスト10と反力ベッド40とを固定する。
また、第1緊張ポスト10の上部には、突起12が形成されている。これにより、突起12上に上部反力梁60を搭載する。
更に、第1緊張ポスト10の中間部にも、Y方向に貫通する貫通孔13が形成されている。貫通孔13には、定着用緊張材(PC鋼棒等)15が挿入される。定着用緊張材15の一端には、定着用緊張材15とPC用緊張材5とを接続するためのカプラ16が設けられる。定着用緊張材15の他端は、プレートP及びナットNを用いて、第1緊張ポスト10に固定される。
同様に、第2緊張ポスト20の下部には、Y方向に貫通する貫通孔21が形成されている(図2参照)。貫通孔21には、全ねじボルトBが挿入される。これにより、プレートP及びナットNを用いて、第2緊張ポスト20と反力ベッド40とを固定する。
また、第2緊張ポスト20の上部には、突起22が形成されている。これにより、突起22上に上部反力梁60を搭載する。
更に、第2緊張ポスト20の中間部にも、Y方向に貫通する貫通孔23が形成されている。貫通孔23には、定着用緊張材(PC鋼棒等)25が挿入される。定着用緊張材25の一端には、定着用緊張材25とPC用緊張材5とを接続するためのカプラ26が設けられる。定着用緊張材25の他端は、プレートP及びナットNを用いて、第2緊張ポスト20に固定される。
反力ベッド40は、複数のポスト対30の間、すなわち複数の第1緊張ポスト10と複数の第2緊張ポスト20との間の底部に配置される。反力ベッド40は、PC用緊張材5への緊張力導入時の反力を受けて複数のポスト対30を支える。反力ベッド40は、複数の反力スラブ42が平面配置されてなる。本実施形態では、反力ベッド40は、3個の反力スラブ42からなる(図3参照)。
例えば、反力スラブ42はコンクリート製のスラブである。本実施形態では、反力スラブ42の幅(X方向)は約1m12cmであり、長さ(Y方向)は約3m35cmであり、厚さ(Z方向)は約30cmである。この場合、反力スラブ42を組み合わせた反力ベッド40の幅(X方向)は約3m35cmであり、長さ(Y方向)は約3m35cmであり、厚さ(Z方向)は約30cmである。なお、反力スラブ42の大きさ及び個数は本実施形態に限定されず、製造するPC部材3の大きさに応じて変更し得る。
また、本実施形態では、反力スラブ42は、Y方向に延在する相互接続用のシースを有する。これにより、シースに接続用緊張材を挿入し、ポストテンション方式でプレストレスが導入された反力ベッド40を得ることができる。
反力ベッド40の一辺側及び他辺側には、ポスト接続用のインサートが埋め込まれている。具体的には、反力ベッド40の一辺側には、第1緊張ポスト10の下部の貫通孔11に挿入される全ねじボルトBと嵌合するための複数のインサート46が埋め込まれている。同様に、反力ベッド40の他辺側には、第2緊張ポスト20の下部の貫通孔21に挿入される全ねじボルトBと嵌合するための複数のインサート47が埋め込まれている。
型枠50は、PC部材3を製造するための型枠であり、反力ベッド40上に配置される。本実施形態では、型枠50は、反力ベッド40上においてX方向に延在するように配置された複数の鉄骨56と、複数の鉄骨56上においてY方向に延在するように配置された複数の鉄骨57とを介して、反力ベッド40上に配置される。
本実施形態では、型枠50の内側の幅は約2m50cmであり、内側の長さは約2m20cmであり、内側の高さは約18cmである。これにより、本実施形態では、約2m50cm(幅)×約2m20cm(長さ)×約18cm(厚さ)のPC部材3を得ることができる。なお、型枠50の容量は本実施形態に限定されず、製造するPC部材3の大きさに応じて適宜変更し得る。
上部反力梁60は、複数のポスト対30の間、すなわち複数の第1緊張ポスト10と複数の第2緊張ポスト20との間の上部に配置される。上部反力梁60は、PC用緊張材5への緊張力導入時の反力を受けて複数のポスト対30を支える。上部反力梁60は、例えば5個の上部反力梁鉄骨62がX方向(幅方向)及びY方向(長さ方向)に組み合わされて平面配置されてなる。なお、上部反力梁60の大きさ及び個数は本実施形態に限定されず、製造するPC部材3の大きさに応じて適宜変更し得る。
緊張ジャッキ70は、複数本のPC用緊張材5に別個独立して緊張力を導入するための緊張ジャッキである。本実施形態では、緊張ジャッキ70として、200kN程度の小型なジャッキが用いられる。なお、緊張ジャッキ70の大きさは本実施形態に限定されず、製造するPC部材3の大きさ及びPC用緊張材5への緊張力(すなわち、導入するプレストレスの大きさ)に応じて適宜変更し得る。
なお、PC部材3のPC用緊張材5、第1緊張ポスト10の定着用緊張材15、及び、第2緊張ポスト20の定着用緊張材25には、高強度な緊張材が用いられる。高強度な緊張材としては、一般のRC構造で用いられる鉄筋と比較して数倍の引張強度を有する高強度鉄筋であればよく、例えば、MK785(株式会社向山工場製、降伏強度785N/mm、引張強度930N/mm)が挙げられる。
次に、本実施形態の製造装置1によるPC部材3の製造方法について説明する。
(1)反力ベッド40の組み立て
まず、反力ベッド40を組み立てる。具体的には、平地において、3個の反力スラブ42をX方向(幅方向)に並べて配置する。その後、ポストテンション方式を用いて反力スラブ42を一体化する。例えば、反力スラブ42のX方向に設けられたシース内に接続用緊張材(PC鋼棒、PC鋼より線、高強度鉄筋等)を通し、緊張ジャッキ(センターホールジャッキ)で接続用緊張材に緊張力を導入し、鋼くさび(チャック)と鋼円筒(コーン)を用いて反力スラブ42と接続用緊張材とを定着させる。これにより、プレストレスが導入された反力ベッド40を得る。
(2)第1緊張ポスト10及び第2緊張ポスト20の組み立て
次に、第1緊張ポスト10及び第2緊張ポスト20を組み立てる。具体的には、まず最初の第1緊張ポスト10を反力ベッド40の一辺側の対応位置に配置する。その後、第1緊張ポスト10の下部に設けられた貫通孔11を通して、反力ベッド40に埋め込まれたインサート46に全ねじボルトBの一端側を嵌合する。その後、全ねじボルトの他端側にプレートPを介してナットNを嵌合することにより、反力ベッド40に第1緊張ポスト10を固定する。
同様に、他の第1緊張ポスト10を反力ベッド40に固定する。これにより、複数の第1緊張ポスト10が反力ベッド40の一辺に沿って配列される。
また、同様に、まず最初の第2緊張ポスト20を反力ベッド40の他辺側の対応位置に配置する。その後、第2緊張ポスト20の下部に設けられた貫通孔21を通して、反力ベッド40に埋め込まれたインサート47に全ねじボルトBの一端側を嵌合する。その後、全ねじボルトの他端側にプレートPを介してナットNを嵌合することにより、反力ベッド40に第2緊張ポスト20を固定する。
同様に、他の第2緊張ポスト20を反力ベッド40に固定する。これにより、複数の第2緊張ポスト20が反力ベッド40の他辺に沿って配列される。
これにより、第1緊張ポスト10と第2緊張ポスト20との対からなる複数のポスト対30が、反力ベッド40を挟んで対向して配列される。
次に、第1緊張ポスト10の中間部に設けられた貫通孔13に定着用緊張材(PC鋼棒等)15を通し、第1緊張ポスト10の外側に定着プレートPを介して定着用ナットNで仮固定する。また、第2緊張ポスト20の中間部に設けられた貫通孔23に定着用緊張材(PC鋼棒等)25を通し、第2緊張ポスト20の外側に定着プレートPを介して定着用ナットNで本固定する。
(3)型枠50の設置
次に、反力ベッド40上に、鉄骨56及び鉄骨57を介して、型枠50を配置する。
(4)PC用緊張材5の配置
次に、PC用緊張材5の配置を行う。具体的には、まず最初のPC用緊張材5の一端を、型枠50の端部と第1緊張ポスト10との間の空間において、カプラ16を介して第1緊張ポスト10の定着用緊張材15に接続する。また、PC用緊張材5の他端を、型枠50の端部と第2緊張ポスト20との間の空間において、カプラ26を介して第2緊張ポスト20の定着用緊張材25に接続する。これにより、PC用緊張材5は、カプラ26及び定着用緊張材25を介して第2緊張ポスト20の外側の定着プレートP及び定着用ナットNで本固定され、カプラ16及び定着用緊張材15を介して第1緊張ポスト10の外側の定着プレートP及び定着用ナットNで仮固定される。
同様に、他のPC用緊張材5を順に仮固定する。これにより、複数本のPC用緊張材5が、Y方向(長さ方向)に延在するように、X方向に配列される。
このとき、PC構造用のPC用緊張材5とは別に、RC構造用の鉄筋を、例えばPC部材3の表面側及び裏面側に配筋してもよい。
(5)上部反力梁60の取り付け
次に、上部反力梁60を取り付ける。具体的には、予め組み立てられた上部反力梁鉄骨62を第1緊張ポスト10の突起12及び第2緊張ポスト20の突起22に搭載することにより、上部反力梁60を第1緊張ポスト10と第2緊張ポスト20との間に取り付ける。
(6)PC用緊張材5への緊張力の導入
次に、最初の第1緊張ポスト10の定着用緊張材15に緊張ジャッキ(センターホールジャッキ)70をセットし、最初のPC用緊張材5に緊張力を導入する。そして、定着プレートP及び定着用ナットNを用いて定着用緊張材15を本固定することにより、PC用緊張材5を第1緊張ポスト10に定着する。
同様に、他のPC用緊張材5に1本ずつ順次に緊張力を導入する。
(7)コンクリート打ち込み
次に、型枠50にコンクリートを打ち込む。
(8)養生
次に、蒸気養生等の適切な養生を行い、コンクリートを硬化させる。
(9)プレストレスの導入
次に、プレストレス導入時強度の確認を行った後、緊張ジャッキ70を用いて第1緊張ポスト10の定着用緊張材15を緩め、コンクリートにプレストレスの導入を行う。
(10)製品脱型
次に、カプラ16,26を外し、PC部材3を型枠50から外す。
なお、製造装置の解体は、上述した組み立ての手順と逆の手順で行えばよい。
以上説明したように、本実施形態のPC部材の製造装置1によれば、反力ベッド40が複数の反力スラブ42を組み合わせて構成され、緊張ポストが複数の第1緊張ポスト10及び複数の第2緊張ポスト20を組み合わせて構成されるので(反力ベッド40及び緊張ポストは組立式)、反力スラブ42の組み合わせ数、第1緊張ポスト10及び第2緊張ポスト20の組み合わせ数を変更することにより、大きさの異なるPC部材を容易に製造することができる。そのため、本実施形態のPC部材の製造装置1は、多品種少量生産の用途に適する。
また、小さいPC部材を生産する場合には、反力スラブ42の数、第1緊張ポスト10及び第2緊張ポスト20の数を少なくすることができ、経済的である。
また、PC部材の大きさに応じて製造装置の大きさを変更することができ、PC用緊張材5の廃棄量を低減することができる。
また、本実施形態のPC部材の製造装置1によれば、反力ベッド40を複数の反力スラブ42に分割でき、緊張ポストを複数の第1緊張ポスト10及び複数の第2緊張ポスト20に分割できる。更に、緊張ポストが複数本のPC用緊張材5に別個独立して緊張力を導入可能に構成されるので、緊張ジャッキ70を小型化できる。
これにより、PC部材の製造装置1を容易に移動させることができる。そのため、PC部材の製造場所が制限されない。例えば、工場等の特定の施設だけでなく、PC部材を使用する現場等でPC部材を容易に製造可能となる。
なお、第1緊張ポスト10及び第2緊張ポスト20を固定式でなく移動式(かつ小型)としても、反力ベッド40によって緊張力導入時の反力を支持することができるので、PC用緊張材5に十分な緊張力を導入することができる。
また、本実施形態のPC部材の製造装置1によれば、反力ベッド40が複数のポスト対30の間の底部に配置され、上部反力梁60が複数のポスト対30の間の上部に配置され。これにより、底部の反力ベッド40のみならず、上部の反力梁60でもPC用緊張材5への緊張力導入時の反力を受けて複数のポスト対30を支えることができる。そのため、PC用緊張材5に十分な緊張力を導入することができる。
(第1変形例)
上述した実施形態では、四角柱形状の第1緊張ポスト10及び第2緊張ポスト20を例示したが、第1緊張ポスト10及び第2緊張ポスト20の形状はこれに限定されない。
図4は、本実施形態の第1変形例に係るPC部材の製造装置1の一部を上からみた平面図である。図4に示すように、第1緊張ポスト10及び第2緊張ポスト20は、Z方向(垂直方向)に延在する円柱形状であってもよい。
第1緊張ポスト10及び第2緊張ポスト20は、Z方向に沿った中心軸に対して回転可能に、反力ベッド40の一辺及び他辺に沿って配置される。本実施形態では、反力ベッド40の一辺に、第1緊張ポスト10を支持するための支持部材18が固定されており、反力ベッド40の他辺に、第2緊張ポスト20を支持するための支持部材28が固定されている。第1緊張ポスト10は、支持部材18によって回転可能に支持されており、第2緊張ポスト20は、支持部材28によって回転可能に支持されている。
これによれば、第1緊張ポスト10及び第2緊張ポスト20をZ方向に沿った中心軸に対して回転させるだけで、PC用緊張材5を容易に斜めに配置することができる。これより、2以上の方向に(斜めに)プレストレスが導入されたPC部材3を容易に製造することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、上述した実施形態では、一方向にPC用緊張材を配置して一方向にプレストレスを導入するPC部材の製造装置を例示した。しかし、本発明の特徴はこれに限定されず、交差する二方向にPC用緊張材を配置して二方向にプレストレスを導入するPC部材の製造装置にも適用可能である。
1 PC部材の製造装置
3 PC部材
5 PC用緊張材
10 第1緊張ポスト
11,13,21,23 貫通孔
12,22 突起
15,25 定着用緊張材
16,26 カプラ
18,28 支持部材
20 第2緊張ポスト
30 ポスト対
40 反力ベッド
42 反力スラブ
50 型枠
56,57 鉄骨
60 上部反力梁
62 上部反力梁鉄骨
70 緊張ジャッキ

Claims (4)

  1. 複数本のPC用緊張材を備え、プレテンション方式でプレストレスが導入されたPC部材を製造する装置であって、
    前記PC用緊張材に緊張力を導入するための、第1緊張ポストと第2緊張ポストとの対からなる複数のポスト対と、前記複数のポスト対の間に配置され、前記PC用緊張材への緊張力導入時の反力を受けて前記複数のポスト対を支える反力ベッドとを備え、
    前記複数のポスト対は、前記第1緊張ポストを、前記反力ベッドの一辺に沿って複数配置し、前記第2緊張ポストを、前記一辺と対向する他辺に沿って複数配置して、前記複数本のPC用緊張材に別個独立して緊張力を導入可能に構成され、
    前記反力ベッドは、複数の反力スラブが平面配置されてなる、
    PC部材の製造装置。
  2. 前記反力ベッドは、前記複数のポスト対の間の底部に配置される、請求項1に記載のPC部材の製造装置。
  3. 前記複数のポスト対の間の上部に配置され、前記PC用緊張材への緊張力導入時の反力を受けて前記複数のポスト対を支える上部反力梁を更に備える、請求項1又は2に記載のPC部材の製造装置。
  4. 前記第1緊張ポスト及び前記第2緊張ポストは、垂直方向に延在する円柱形状をなし、垂直方向に沿った中心軸に対して回転可能に配置される、
    請求項1〜3の何れか1項に記載のPC部材の製造装置。
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