JP7428629B2

JP7428629B2 - 定着部構造および定着部鉄筋組立方法

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Publication number: JP7428629B2
Application number: JP2020188020A
Authority: JP
Inventors: 博俊小尾
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2020-11-11
Filing date: 2020-11-11
Publication date: 2024-02-06
Anticipated expiration: 2040-11-11
Also published as: JP2022077251A

Description

本発明は、プレストレストコンクリート構造物の緊張材の定着部構造および定着部鉄筋組立方法に関する。

ポストテンション方式によるプレストレストコンクリート構造物では、緊張材（例えば、ＰＣ鋼棒、ＰＣ鋼線等）の定着部に生じる割裂引張応力に対向する補強構造を構成する必要がある。
例えば、特許文献１では、緊張材の定着部において、緊張材の端部（シース管）の周囲に螺旋状のスパイラル筋を配筋する定着部補強構造が開示されている。特許文献１の定着部補強構造におけるスパイラル筋は、コンクリート構造物の表面側において２周以上にわたって鉄筋同士が接触していて、残りの部分は隙間をあけた状態に形成されている。また、スパイラル筋は、緊張材の緊張方向の所定の範囲に対して、連続して緊張材の周囲に設けられている。
プレストレストコンクリート構造物に緊張材を配設する際には、主筋や配力筋の隙間に、シース管や緊張材を配設する必要があることから、スパイラル筋は、主筋などの鉄筋と緊張材等とのわずかな隙間に配筋する必要がある。そのため、スパイラル筋の配筋作業には手間がかかる。また、スパイラル筋は、シース管や緊張材を取り付ける前に予め配置しておく必要があり、施工手順が制約されてしまう。

特開２０１７－７１９３７号公報

本発明は、施工手順の自由度が向上し、かつ、作業効率の向上を図ることを可能とした定着部構造および定着部鉄筋組立方法を提案することを課題とする。

前記課題を解決するための本発明の定着部構造は、緊張材の定着部の周囲において緊張方向と交差する方向で前記定着部を挟んで対向するように配筋された上下一対の横鉄筋および左右一対の縦鉄筋とを備える口字状の配力筋と、前記横鉄筋同士を連結する一対の補強筋とを備えている。前記補強筋は、直線状の本体部と、前記本体部の両端に形成された前記横鉄筋に係止するための係止部とからなり、少なくとも一方の端部に形成された前記係止部は摩擦圧接により固定された平板である。
かかる定着部構造によれば、補強筋により定着部の鉄筋量を増加させるため、割裂引張応力に対して必要な耐力を確保できる。補強筋は、両端に係止部が形成された直線状の部材であるため、コンクリート構造物の主筋や配力筋（鉄筋）の隙間に挿入することができる。そのため、施工手順に制約がなく、施工時の自由度が高い。また、螺旋状のスパイラル筋を配筋する場合に比べて、簡易に配筋することができ、作業効率の向上を図ることができる。
ここで、主筋や配力筋などの鉄筋は、前記定着部における配筋ピッチを前記定着部以外における配筋ピッチよりも小さくするのが望ましい。こうすることで、定着部における鉄筋量を増加して、割裂引張応力に対する耐力の増加を図ることができる。
また、前記定着部における前記配力筋の鉄筋径を、前記定着部以外における配力筋の鉄筋径よりも大きくすることで、定着部における鉄筋量の増加、すなわち、割裂引張応力に対する耐力の増加を図ってもよい。

また、本発明の定着部鉄筋組立方法は、
緊張材の定着部を上下から挟んで対向する一対の横鉄筋および前記定着部を左右から挟んで対向する一対の縦鉄筋を備える口字状の配力筋を、緊張方向と交差する向きで配筋する第一配筋工程と、前記定着部を左右から挟んで対向する位置に緊張方向と交差する向きで一対の補強筋を配筋する第二配筋工程とを備えている。前記第二配筋工程では、一対の前記横鉄筋の上方から前記補強筋を挿入して前記横鉄筋同士を当該補強筋により連結する。
かかる定着部鉄筋組立方法によれば、鉄筋（主筋や配力筋）が組み立てられた定着部において、上方から挿入することにより補強筋を配筋するため、スパイラル筋を配筋する従来の配筋方法に比べて、作業性に優れている。

本発明の定着部構造および定着部鉄筋組立方法によれば、従来の定着部構造のスパイラル筋に比べて補強筋を配筋しやすいため、施工手順の自由度が向上し、かつ、作業効率の向上を図ることが可能となる。

本実施形態の定着部構造を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。補強筋の設置状況を示す拡大斜視図である。解析に用いた試験体を示す斜視図である。解析における試験体の配筋図であって、（ａ）は実施例、（ｂ）は比較例１、（ｃ）は比較例２である。解析結果を示すコンクリートの最大主ひずみの応力図であって、（ａ）は実施例、（ｂ）は比較例１、（ｃ）は比較例２である。解析結果を示す鉄筋の軸ひずみの応力図であって、（ａ）は実施例、（ｂ）は比較例１、（ｃ）は比較例２である。他の形態の定着部構造を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。

本実施形態では、ポストテンション方式によるプレストレストコンクリート構造物Ｃにおける緊張材１の定着部１１に生じる割裂引張応力に対向する補強構造（定着部構造２）について説明する。図１に本実施形態の定着部構造２を示す。
定着部１１では、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、緊張材１にシース管１２が周設されていて、シース管１２と緊張材１との隙間には、グラウトなどの充填材１３が充填されている。また、緊張材１の先端部には、支圧板１４が固定されている。
本実施形態の定着部構造２は、緊張材１に沿って配筋された主筋３と、緊張材１の緊張方向と交差する方向に配筋された配力筋（鉄筋）４と、同じく緊張材１の緊張方向と交差する方向に配筋された補強筋５とを備えている。
本実施形態では、緊張材１の周囲を囲うように、四本の主筋３が等間隔に配筋されている。

配力筋４は、緊張材１の軸方向に間隔をあけて複数配筋されている。本実施形態の配力筋４は、緊張材１を挟んで対向する上下一対の横鉄筋４１，４１と、緊張材１を挟んで対向する左右一対の縦鉄筋４２，４２とを備えている。配力筋４は、一本の鉄筋を曲げ加工することにより一対の横鉄筋４１，４１と一対の縦鉄筋４２，４２とを備えた矩形枠状の部材である。また、配力筋４は、緊張材１および主筋３を囲うように配筋されている。緊張材１は配力筋４の中央に配設されていて、主筋３は配力筋４の角部に配筋されている。
なお、プレストレストコンクリート構造物Ｃの構造上必要な鉄筋量を確保することを目的として、定着部１１における配力筋４同士の間隔（配筋ピッチ）を定着部１１以外における配力筋４同士の間隔よりも小さくしてもよいし、定着部１１における配力筋４の鉄筋径を定着部１１以外における配力筋４の鉄筋径よりも大きくしてもよい。

補強筋５は、図２に示すように、直線状の本体部５１と、本体部５１の両端に形成された係止部５２，５３とからなり、定着部１１の上下に配設された横鉄筋４１同士を連結するように縦向きに配設されている。すなわち、補強筋５は、定着部１１の上下に配設された一対の横鉄筋４１，４１に端部（係止部５２，５３）が係止されていることで、横鉄筋４１同士を連結している。図２は、補強筋の設置状況を示す斜視図である。
補強筋５の下側の端部に形成された係止部５２は、本体部５１を構成する鉄筋の端部に摩擦圧接により固定された平板（プレート）である。係止部５２を構成する平板は、本体部５１の断面形状よりも大きな平面形状の板材からなる。
補強筋５の上側の端部に形成された係止部５３は、本体部を構成する鉄筋の端部を加工することによりＪ字状に形成されたフックである。補強筋５は、下側の係止部５２と本体部５１との角部を横鉄筋４１に係止するとともに、上側の係止部５３（フック）を横鉄筋４１に係止するように配筋する。

プレストレストコンクリート構造物Ｃは、鉄筋（主筋３、配力筋４および補強筋５）の組み立ておよび型枠の組み立てを行った後、型枠内にコンクリートを打設し、コンクリートの養生後、緊張材１に緊張力を導入することにより形成する。
定着部１１における鉄筋の組み立て作業（定着部鉄筋組立方法）は、以下の手順により行う。
まず、緊張材１の定着部１１の周囲に主筋３および配力筋４を配筋する（第一配筋工程）。本実施形態では、所定本数の配力筋４に緊張材１および主筋３を挿通してなる鉄筋仮組み体を所定の位置に配設し、配力筋４同士の間隔を調整することにより配筋する。
次に、定着部１１を左右から挟んで対向する位置に補強筋５を配筋する（第二配筋工程）。補強筋５は、一対の横鉄筋４１，４１の上方から補強筋５を挿入し、係止部５２，５３を横鉄筋４１，４１に係止することで、横鉄筋４１同士を連結する。

以上、本実施形態の定着部構造２によれば、補強筋５により定着部１１の鉄筋量を増加させるため、割裂引張応力に対して必要な耐力を確保できる。補強筋５は、両端に係止部５２，５３が形成された直線状の部材であるため、プレストレストコンクリート構造物Ｃの主筋３や配力筋４（鉄筋）の隙間に挿入することができる。そのため、施工手順に制約がなく、施工時の自由度が高い。また、螺旋状のスパイラル筋を配筋する場合に比べて、簡易に配筋することができ、作業効率の向上を図ることができる。また、補強筋５は、係止部５２，５３を係止させることにより配筋作業が完了するため、結束線等を要することなく、簡易に配筋できる。

以下、本実施形態の定着部構造２について、緊張材１の定着部１１に作用する応力を解析した結果について説明する。図３に解析モデルの斜視図を示す。また、図４の（ａ）に実施例の配筋図、（ｂ）に比較例１の配筋図、（ｃ）に比較例２の配筋図を示す。
本解析では、図３に示すように、柱状の試験体Ｔについて解析を行うものとし、試験体Ｔのサイズを３９０×３９０×８２０ｍｍの大きさとした。緊張材１の端部には２８５×２８５ｍｍの大きさで厚さが４０ｍｍの支圧板１４が設けられている。また、アンカーヘッドはφ１８５ｍｍとし、載荷荷重（プレストレス力）を４０２０ｋＮとした。
また、定着部１１には、図４（ａ）に示すように、軸方向に沿って四本の主筋３を配筋するとともに、矩形状の配力筋４を所定の間隔で配筋した。主筋３および配力筋４には、Ｄ１３の鉄筋を使用した。配力筋４は、定着部１１における配筋ピッチをその他の区間における配筋ピッチより小さく（本実施例では１／２）して、密に配筋した。

また、配力筋４の上下の横鉄筋４１，４１には、定着部１１を挟んで対向する一対の補強筋５，５を係止させた。補強筋５は、Ｄ１９により本体部５１を構成した。
さらに、実施例では、定着部１１における１２本の配力筋４をＤ２２とし、それ以外の区間はＤ１３のままとした。

また、実施例の解析のほか、図４（ｂ）に示すように、比較例１として、補強筋５に代えて、定着部１１にスパイラル筋６を配筋した場合についても、解析を行った。
スパイラル筋６は、Ｄ１９の鉄筋をφ３１０ｍｍで８巻にした螺旋状に加工したものを使用した。スパイラル筋６は、配力筋４の内側に配筋するとともに、緊張材１の端部（定着部１１）を囲むように配筋した。比較例１では、鉄筋径を変化させることなく、配力筋４を配筋した。ここで、本解析では、実施例と比較例１との間で、定着部１１における配力筋４の鉄筋径を変化させることで、定着部１１における鉄筋量が同程度になるようにした。
さらに、比較例２として、図４（ｃ）に示すように、補強筋５またはスパイラル筋６を使用しない場合についても解析を行った。
解析結果を図５および図６に示す。ここで、図５はコンクリートの最大主ひずみを示す図であって、（ａ）は実施例、（ｂ）は比較例１、（ｃ）は比較例２である。また、図６は鉄筋の軸ひずみを示す図であって、（ａ）は実施例、（ｂ）は比較例１、（ｃ）は比較例２である。

図５（ａ）、（ｃ）および図６（ａ）、（ｃ）に示すように、実施例は、比較例２に比べて、コンクリートの最大主ひずみおよび鉄筋の軸ひずみのいずれにおいても、改善される結果となった。実施例と比較例２のコンクリートの最大主ひずみを比較すると、コンクリート部材の表面側に０．０００８～０．００１０のひずみが生じるのに対し、実施例では、０．０００４以下であった。また、鉄筋の軸ひずみを比較しても、比較例２では、０．０００４を超えるひずみが生じたが、実施例では、０．０００３以下であった。
また、図５（ａ）、（ｂ）および図６（ａ）、（ｂ）に示すように、実施例と比較例１とを比較すると、コンクリート最大主ひずみおよび鉄筋の軸ひずみに大きな差は生じなかった。
したがって、従来のスパイラル筋６に代えて、本実施形態の補強筋を採用することで、緊張材１の定着部１１に生じる割裂引張応力に対向する補強構造を形成することができることが確認できた。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
前記実施形態では、補強筋５を上下方向に配筋する場合について説明したが、補強筋５の向きは限定されるものではなく、たとえば、補強筋５を横向きに配筋してもよい。すなわち、一対の縦鉄筋４２，４２を補強筋５で連結してもよい。
前記実施形態では、補強筋５の一方の係止部５２をプレートにより形成し、他方の係止部５３をフックとしたが、係止部５２，５３の構成は限定されるものではなく、例えば、両端がプレートにより形成されていてもよい。また、係止部５２，５３は、鉄筋（主筋３または配力筋４等）に係止可能であれば、プレートやフックに限定されるものではなく、例えば、本体部５１の先端に固定されたナットや、本体部５１の先端を鉤型に加工したものであってもよい。
前記実施形態では、配力筋４が矩形状の場合について説明したが、配力筋（鉄筋）４の形状は限定されるものではなく、例えば、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、プレストレストコンクリート構造物Ｃが版状の部材等で、複数の緊張材１が並設されるような場合には、複数の緊張材１を挟んで対向するように配筋された直線状の鉄筋であってもよい。なお、図７（ａ）および（ｂ）における符号「４３」は定着部１１に配筋されたフープ筋である。
前記実施形態では、配力筋４が緊張材１と交差する方向に配筋されている場合ついて説明したが、主筋３が緊張材１と交差する方向に配筋されていてもよい。このとき、補強筋５は、主筋３に係止させる。

１緊張材
１１定着部
２定着部構造
３主筋
４配力筋（鉄筋）
５補強筋
５１本体部
５２係止部
５３係止部
Ｃプレストレストコンクリート構造物

Claims

緊張材の定着部の周囲において緊張方向と交差する方向で前記定着部を挟んで対向するように配筋された上下一対の横鉄筋および左右一対の縦鉄筋とを備える口字状の配力筋と、
前記横鉄筋同士を連結する一対の補強筋と、を備える定着部構造であって、
前記補強筋は、直線状の本体部と、前記本体部の両端に形成された前記横鉄筋に係止するための係止部と、からなり、
少なくとも一方の端部に形成された前記係止部は、摩擦圧接により固定された平板であることを特徴とする、定着部構造。
前記配力筋は、前記緊張材の軸方向に間隔をあけて複数配筋されており、
前記定着部における前記配力筋同士の前記間隔は、前記定着部以外における配力筋同士の間隔よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載の定着部構造。
前記配力筋は、前記緊張材の軸方向に沿って間隔をあけて複数配筋されており、
前記定着部における前記配力筋の鉄筋径は、前記定着部以外における配力筋の鉄筋径よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載の定着部構造。
緊張材の定着部を上下から挟んで対向する一対の横鉄筋および前記定着部を左右から挟んで対向する一対の縦鉄筋を備える口字状の配力筋を、緊張方向と交差する向きで配筋する第一配筋工程と、
前記定着部を左右から挟んで対向する位置に、緊張方向と交差する向きで一対の補強筋を配筋する第二配筋工程と、を備える定着部鉄筋組立方法であって、
前記第二配筋工程では、一対の前記横鉄筋の上方から前記補強筋を挿入して前記横鉄筋同士を当該補強筋により連結することを特徴とする、定着部鉄筋組立方法。