JP6933533B2

JP6933533B2 - 合成ＰＣａ床版の評価方法

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Publication number: JP6933533B2
Application number: JP2017174290A
Authority: JP
Inventors: 学中川; 齋藤　啓一; 啓一齋藤; 義徳山本; 片山　博之; 博之片山; 俊二結城; 一彦石塚
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2017-09-11
Filing date: 2017-09-11
Publication date: 2021-09-08
Anticipated expiration: 2037-09-11
Also published as: JP2019049151A

Description

この発明は、ＰＣａ（プレキャストコンクリート）版にトラス筋が設けられた合成ＰＣａ床版の評価方法に関する。

特許文献１には、プレキャスト工法の建築設計におけるプレキャストコンクリート板の安全性の検討を効率的、経済的かつ正確に行うためのプレキャストコンクリート板仮設計算システムが開示されている。このシステムでは、検討対象であるプレキャストコンクリート板に関するデータをテキスト形式でパソコンに入力し、システムコンピュータはこの入力データに基づきプレキャストコンクリート板の断面性能及び許容応力の算出を自動化すると共に、多様な荷重条件及び支持条件に対応する平面フレーム解析によりプレキャストコンクリート板の安全性を自動的に検討し、検討結果を上記パソコンに表示する。

また、ＰＣａ（プレキャストコンクリート）版にトラス筋が設けられた合成ＰＣａ床版を、長辺方向の略中央側が反り上がるムクリが付けられたトラス筋を矯正する状態で製造することが考えられる。例えば、トラス筋に、その長辺方向の略中央側が反り上がるムクリをつけておき、このムクリがつけられたトラス筋を型枠内にセットする。そして、上記トラス筋の上に重しを配置してムクリを矯正した状態で、上記型枠内にＰＣａ版をなすコンクリートを打設して固化させる。このような製造方法によれば、上記重しを外されたトラス筋が縮もうとする力により、固化後のコンクリート（ＰＣａ版）に圧縮応力がかかる状態（プレストレス）を生じさせることができる。

特開２００３−２６１９８１号公報

しかしながら、上記特許文献１のシステムでは、上記ムクリが付けられたトラス筋を用いて製造された合成ＰＣａ床版を適切に評価することはできない。

この発明は、上記の事情に鑑み、長辺方向の略中央側が反り上がるムクリが付けられたトラス筋を矯正する状態でコンクリートを固化して製造された合成ＰＣａ床版を適切に評価する評価方法を提供することを課題とする。

この発明の合成ＰＣａ床版の評価方法は、上記の課題を解決するために、長辺方向の略中央側が反り上がるムクリが付けられたトラス筋を矯正する状態でＰＣａ版となるコンクリートを固化することにより製造された合成ＰＣａ床版の評価方法であって、ムクリ付きトラス鉄筋を用いた合成ＰＣａ床版の曲げひび割れ耐力Ｍ_１を、数１の式により算定することを特徴とする。

上記評価方法において、０．５≦ｒｆ_ｌ≦１としてもよい。

また、この発明の合成ＰＣａ床版の評価方法は、長辺方向の略中央側が反り上がるムクリが付けられたトラス筋を矯正する状態でＰＣａ版となるコンクリートを固化することにより製造された合成ＰＣａ床版の評価方法であって、ムクリ付きトラス鉄筋を用いた合成ＰＣａ床版のトップ筋の座屈で決まる許容曲げ耐力Ｍ_３を、数２の式により算定することを特徴とする。

また、この発明の合成ＰＣａ床版の評価方法は、長辺方向の略中央側が反り上がるムクリが付けられたトラス筋を矯正する状態でＰＣａ版となるコンクリートを固化することにより製造された合成ＰＣａ床版の評価方法であって、
ムクリ付きトラス鉄筋を用いた合成ＰＣａ床版の曲げひび割れ耐力Ｍ_１を数１の式により算出し、ムクリ付きトラス鉄筋を用いた合成ＰＣａ床版のトップ筋の座屈で決まる許容曲げ耐力Ｍ_３を数２の式により算出し、
ムクリ付きトラス鉄筋を用いた合成ＰＣａ床版の許容曲げ耐力Ｍ_ａを、上記耐力Ｍ_１と、上記耐力Ｍ_３の最小値で評価することを特徴とする。

上記の評価方法において、ムクリ付きトラス鉄筋を用いた合成ＰＣａ床版のボトム筋と下端筋の降伏で決まる許容曲げ耐力Ｍ_４を数３の式により算出し、ムクリ付きトラス鉄筋を用いた合成ＰＣａ床版の許容曲げ耐力Ｍ_ａを、上記耐力Ｍ_１と、上記耐力Ｍ_３と、上記耐力Ｍ_４の最小値で評価するようにしてもよい。

本発明であれば、評価計算で求められた評価値は、実際の曲げひび割れ耐力等に近似したものとなり、ムクリ付きトラス鉄筋を用いた合成ＰＣａ床版を適切に評価できるようになるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る評価方法の対象となる合成ＰＣａ床版の作製例を示した説明図である。図１の合成ＰＣａ床版の作製装置を示した説明図である。本発明の一実施形態に係る合成ＰＣａ床版の評価方法を説明する説明図である。本発明の一実施形態に係る合成ＰＣａ床版の評価方法により算出された計算値と実験値との関係を示したグラフである。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示しているように、合成ＰＣａ床版の製造においては、トラス筋１の製作を行っておく。上記トラス筋１は、例えば、下側に位置する２本のボトム筋１１（図３参照）と、上側に位置する１本のトップ筋１２と、各ボトム筋１１とトップ筋１２にそれぞれ溶接等により接合される２本のラチス筋１３とからなる。そして、上記トラス筋１には、長辺方向の略中央側が反り上がるムクリをつけておく。この方法で製造される合成ＰＣａ床版は、上記トラス筋１の一部がＰＣａ版２から突出する構造を有し、合成ＰＣａ床版として完成した状態では、上記トラス筋１において上記ムクリが解消されたものとなる。

図２に示しているように、上記合成ＰＣａ床版を作製する製造装置３は、例えば、定盤３１と、側枠３２と、押圧部材３３と、押圧動作具３４とを備えている。上記側枠３２は、上記ＰＣａ版２の側面を形成するものであり、上記ＰＣａ版２となるコンクリート２１は、上記側枠３２の高さ以下で打設される。また、上記側枠３２上には、螺子穴部３２ｂが設けられている。上記押圧部材３３は、横材部３３ａの両端に、それぞれ高さ調整部３３ｂを有している。上記高さ調整部３３ｂは、上記ＰＣａ版２の上面から突出する上記トラス筋１の高さに応じて設定される。また、上記横材部３３ａの両端および高さ調整部３３ｂには鉛直方向にボルト挿通孔が形成されている。

上記押圧動作具３４は、上記押圧部材３３を下方に押さえるように上記側枠３２に締結される長ボルトからなる。この長ボルトは、上記ボルト挿通孔に上から挿通され、先端の螺子部が上記螺子穴部３２ｂに螺合されることで移動し、上記側枠３２から反力を得て、上記トラス筋１のムクリを下方に押圧して平らに矯正することができる。

上記側枠３２内には、複数のトラス筋１がその短辺方向に間隔をあけて配置される。上記複数のトラス筋１は連結筋１４によって相互に連結される。さらに、下端筋１５が上記ボトム筋１１と平行に設けられる。そして、上記押圧部材３３を、上記トラス筋１の長辺方向に交差させ、上記複数のトラス筋１を跨ぐように設ける。また、上記側枠３２内には、上記ＰＣａ版２となるコンクリート２１を打設する。

そして、上記押圧動作具３４である長ボルトを螺子穴部３２ｂに螺合させてねじ込み、上記押圧部材３３を下方に押し下げる。上記押圧部材３３が下方に移動することで、上記トラス筋１はムクリを押圧されて平らに矯正される。このように、上記トラス筋１が平らに矯正された状態で、上記コンクリート２１を固化させる。このように上記コンクリート２１が固化された後における上記トラス筋１が縮もうとする力により、固化後のコンクリート（ＰＣａ版）２に圧縮応力がかかる状態（プレストレス）が生じる。

また、図３に示すように、上記合成ＰＣａ床版に対して下方に荷重が生じるときには、上記ＰＣａ版２の下面側の長手方向の中央側が引っ張られて、このＰＣａ版２にひび割れが発生しようとするが、上記プレストレスは、上記ひび割れを抑制する力となって現れる。また、上記トラス筋１がムクリを押圧されて平らに矯正された状態では、上記トップ筋１２の長手方向の中央側において圧縮力が生じており、上記トップ筋１２を座屈させことに加担する力が発生している。さらに、上記ボトム筋１１の長手方向の中央側において引っ張り力が生じており、上記ボトム筋１１を降伏させることに加担する力が発生している。

以下、上記トラス筋１を矯正する状態で上記ＰＣａ版２となるコンクリートを固化してなる合成ＰＣａ床版の評価方法について説明していく。

この実施形態の合成ＰＣａ床版の評価方法では、ムクリ付きトラス鉄筋１を用いた合成ＰＣａ床版の曲げひび割れ耐力Ｍ_１を、数１の式により算定する。

ここで、ムクリ矯正により生じる曲げモーメントＭ_ｃａｍは、ムクリ量が大きいほど大きくなる。また、曲げモーメントＭ_ｃａｍは、上記合成ＰＣａ版の長手方向の中央側の引っ張りに対抗する力となるので、Ｍ_ｃａｍが大きければ、曲げひび割れ耐力Ｍ_１も大きくなる。また、合成ばりの断面係数(下側)Ｚ_ｔを用いることで、コンクリートを加味した式となっている。なお、上記合成ばりの断面係数(下側)Ｚ_ｔは、合成ばり下側の曲げ強さに関わる係数を意味する。また、プレストレス有効率ηは、例えば、０．８程度としている。また、許容曲げ耐力低減係数ｒｆ_ｌは、実際に作製された合成ＰＣａ床版に対するひび割れ耐力実験の結果から逆算して決めることができる。

図４に、数１の式(評価式)から求めた計算値と曲げひび割れ耐力の実験値との関係を示す。計算値と実験値とが一致する場合には、図４中の真ん中の線上にプロットが記されるが、この例では、真ん中の線を幾分下回る箇所にプロットが記される結果となった。よって、この例では、許容曲げ耐力低減係数ｒｆ_ｌを０．９程度とし、数１の式から求まる計算値を下げて、曲げひび割れ耐力の実験値に極力一致させるようにした(図４中の評価式ライン参照)。なお、０．８のようにさらに低くすれば、さらに安全寄りの設計となることになる。もちろん、このような係数値に限るものではなく、許容曲げ耐力低減係数ｒｆ_ｌを、例えば、０．５≦ｒｆ_ｌ≦１の範囲において、合成ＰＣａ床版の仕様に応じて変更することとしてもよい。

なお、上記曲げひび割れ耐力Ｍ_１が所定値を満たさない場合には、合成ばりの断面係数（下側）Ｚ_ｔに関係して下端筋１５の鉄筋量を増やす、或いは合成ＰＣａ床版コンクリートの設計基準強度Ｆ_ｃ1に関係してコンクリート２１の強度を高める、或いはムクリ矯正により生じる曲げモーメントＭ_ｃａｍに関係してムクリ量を増やすなどの対策を行う。

また、この実施形態の合成ＰＣａ床版の評価方法では、ムクリ付きトラス鉄筋を用いた合成ＰＣａ床版のトップ筋の座屈で決まる許容曲げ耐力Ｍ_３を、数２の式により算定する。

ここで、許容曲げ耐力Ｍ_３において、ムクリ矯正により生じる曲げモーメントＭ_ｃａｍが減算されるのは、ムクリ付きトラス鉄筋の矯正により、図３に示したように、上記トップ筋１２の長手方向の中央側において圧縮力が生じ、上記トップ筋１２を座屈させことに加担する力が既に発生していることによる。また、合成ばりの断面係数(上側)Ｚ_ｃを用いることで、コンクリートを加味する式となっている。なお、上記合成ばりの断面係数(上側)Ｚ_ｃは、合成ばり上側の曲げ強さに関わる係数を意味する。また、有効座屈長さｌ_ｔは、例えば、２００ｍｍ程度としている。

また、この実施形態の合成ＰＣａ床版の評価方法では、ムクリ付きトラス鉄筋を用いた合成ＰＣａ床版のボトム筋と下端筋の降伏で決まる許容曲げ耐力Ｍ_４を数３の式により算出する。

ここで、許容曲げ耐力Ｍ_４を求める数３の式は、これまでにも用いていた既存の式である。上記ボトム筋の断面積においては、ボトム筋１１を２本用いるとすれば、２本分の断面積となる。また、ムクリ矯正により生じる曲げモーメントＭ_ｃａｍが大きくなるほど許容曲げ耐力Ｍ_４が小さくなるのは、ムクリ矯正によって上記ボトム筋１１の長手方向において引っ張り力が生じており、上記ボトム筋１１を降伏させることに加担する力が既に発生していることによる。

そして、この実施形態の合成ＰＣａ床版の評価方法では、このような正の曲げモーメント(図３参照)に対するムクリ付きトラス鉄筋を用いた合成ＰＣａ床版の許容曲げ耐力Ｍ_ａを、上記耐力Ｍ_１と、上記耐力Ｍ_３と、上記耐力Ｍ_４の最小値で評価する。すなわち、すべて正の曲げに対する許容耐力について、Ｍ_ａ＝ｍｉｎ（Ｍ_１，Ｍ_３，Ｍ_４）とする。

上記のような数式を用いた評価方法であれば、その算出値は、実際の曲げひび割れ耐力等により近づいたものとなり、ムクリ付きトラス鉄筋を用いた合成ＰＣａ床版を適切に評価できるようになる。また、建物の各種設計値（吊り位置間隔、仮置き時の支持間隔、支保工間隔）を仮定してムクリ付きトラス鉄筋を用いた合成ＰＣａ床版を設計することにおいて、この合成ＰＣａ床版に過剰な耐力を持たせてしまうのを極力防止し、コストアップを極力回避できるという利点も得られる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

１：トラス筋
２：ＰＣａ版
３：製造装置
１１：ボトム筋
１２：トップ筋
１３：ラチス筋
１５：下端筋
２１：コンクリート
３１：定盤
３２：側枠
３２ｂ：螺子穴部
３３：押圧部材
３３ａ：横材部
３３ｂ：高さ調整部
３４：押圧動作具

Claims

長辺方向の略中央側が反り上がるムクリが付けられたトラス筋を矯正する状態でＰＣａ版となるコンクリートを固化することにより製造された合成ＰＣａ床版の評価方法であって、ムクリ付きトラス鉄筋を用いた合成ＰＣａ床版の曲げひび割れ耐力Ｍ_１を、数１の式により算定することを特徴とする合成ＰＣａ床版の評価方法。
請求項１に記載の合成ＰＣａ床版の評価方法において、０．５≦ｒｆ_ｌ≦１とすることを特徴とする合成ＰＣａ床版の評価方法。
長辺方向の略中央側が反り上がるムクリが付けられたトラス筋を矯正する状態でＰＣａ版となるコンクリートを固化することにより製造された合成ＰＣａ床版の評価方法であって、ムクリ付きトラス鉄筋を用いた合成ＰＣａ床版のトップ筋の座屈で決まる許容曲げ耐力Ｍ_３を、数２の式により算定することを特徴とする合成ＰＣａ床版の評価方法。
長辺方向の略中央側が反り上がるムクリが付けられたトラス筋を矯正する状態でＰＣａ版となるコンクリートを固化することにより製造された合成ＰＣａ床版の評価方法であって、
ムクリ付きトラス鉄筋を用いた合成ＰＣａ床版の曲げひび割れ耐力Ｍ_１を数１の式により算出し、ムクリ付きトラス鉄筋を用いた合成ＰＣａ床版のトップ筋の座屈で決まる許容曲げ耐力Ｍ_３を数２の式により算出し、
ムクリ付きトラス鉄筋を用いた合成ＰＣａ床版の許容曲げ耐力Ｍ_ａを、上記耐力Ｍ_１と、上記耐力Ｍ_３の最小値で評価することを特徴とする合成ＰＣａ床版の評価方法。
請求項４に記載の合成ＰＣａ床版の評価方法において、ムクリ付きトラス鉄筋を用いた合成ＰＣａ床版のボトム筋と下端筋の降伏で決まる許容曲げ耐力Ｍ_４を、数３の式により算出し、ムクリ付きトラス鉄筋を用いた合成ＰＣａ床版の許容曲げ耐力Ｍ_ａを、上記耐力Ｍ_１と、上記耐力Ｍ_３と、上記耐力Ｍ_４の最小値で評価することを特徴とする合成ＰＣａ床版の評価方法。