JP7515802B1 - 主筋に連結される補強筋および補強筋の連結方法 - Google Patents

Abstract

【課題】主筋に容易に接続可能で、工数およびコストを削減することができる補強筋および補強筋の連結方法を提供する。【解決手段】この補強筋１０は、筋本体が閉鎖型形状で、自然状態では中途に第１の連結隙間２０を有する。外力により筋本体１２の両端部１２ａ，１２ｂ同士が接近するように弾性変形させ、第１の連結隙間２０よりも小さな第２の連結隙間２１で対向した状態で、筋本体１２の両端部１２ａ，１２ｂの雄ねじ１２ｃを連結部材１４の雌ねじ１４ｃにねじ込むことで、筋本体１２の各端部１２ａ，１２ｂに、筋本体の弾性復元力により、連結部材１４から抜け出る方向に弾性力が作用する。【選択図】図２

Description

本発明は、鉄筋コンクリートにおける柱や梁の主筋に連結される補強筋とその連結方法に関する。

従来、コンクリート造りの梁や柱を造る場合、主筋の外周に補強筋を取り付けて強度の向上を図っている。その際、補強筋を主筋に巻き付けて補強筋の両端部を互いに溶接したり、主筋に掛止したりして主筋に取り付けている。しかし、溶接による方法では、品質が安定せず、また、溶接を行うために高い性能の継手が要求され、コスト増加の要因となっている。主筋に掛止する方法では、配筋構造が複雑になり、現場での作業性が悪い。

主筋を接続する方法として、ねじ式鉄筋継手を用いることで、配筋構造の簡素化や工期の短縮を図ることが提案されている（例えば、特許文献１）。この提案例では、ロックナットを設けることで、がた付きを無くすことについても提案されている。

国が定める鉄筋継手の性能判定基準は、ＳＡ級、Ａ級、Ｂ級、Ｃ級の４つの段階に分けられる。主筋はＳＡ級またはＡ級等の使用が認められているが、補強筋はＢ級およびＣ級の鉄筋継手の使用も認められている。ＳＡ級およびＡ級の鉄筋継手には、応力作用時の許容すべり量が定められているが、Ｂ級およびＣ級の鉄筋継手にはすべり量の規定はない。そのため、補強筋においては、基準の強度、剛性等が満たされている場合、Ｂ級およびＣ級の鉄筋継手を使用する方がコストおよび過度の要求品質等を避ける面でメリットがある。

特許第５８６９７１６号

前記ねじ式鉄筋継手を補強筋に用いることで、配筋の簡素化、工期の短縮を実現することが期待される。しかし、所定の性能を満たすためには、ロックナットを設けるか、または、ＳＡ級もしくはＡ級の鉄筋継手を使用する必要がある。そのため、ロックナットを設ける場合は、ロックナットを設けない場合と比較して、ロックナットを所定のトルクで締め付ける工数が余分にかかるという問題がある。ロックナットを設けない場合は、ＳＡ級もしくはＡ級といった高機能の鉄筋継手の実現が難しく、鉄筋継手のねじ精度を高める等コストが増加する。

本発明の目的は、閉鎖型形状の補強筋を主筋に容易に取付けることを可能とし、補強筋を連結部材に接続する際の工数、コストを削減することを目的とする。

本発明の補強筋は、
複数の主筋を外周から取り巻く補強筋であって、
筋本体が閉鎖型形状であり、自然状態では中途に第１の連結隙間を有し、
外力により両端部同士が接近するように弾性変形されて前記第１の連結隙間よりも小さな第２の連結隙間で対向した状態で、連結部材により前記筋本体の両端部がねじ連結されており、連結状態で前記筋本体の弾性復元力により、前記両端部の雄ねじのねじ山が前記連結部材の雌ねじのねじ山に、前記両端部が前記連結部材から抜け出る方向に接触している。

この構成によると、第１の連結隙間を有する筋本体の両端部に雄ねじを形成し、筋本体が閉じる方向に外力を与えて、連結部材の雌ねじにねじ込む。これにより、筋本体の各端部に、連結部材から抜け出す方向に弾性復元力が作用する。その結果、雄ねじと雌ねじが一定の力で接触した状態となることで、連結部材が筋本体の両端部に固定されるから、ロックナットを使用せずに、補強筋に必要な引張強度や剛性が確保できる。したがって、筋本体を連結部材に接続する際の工数を削減することができ、さらに、過度の性能は不必要であるため、Ｂ級やＣ級といった引張強度の低い安価な鉄筋継手を使用することが可能となる。なお、閉鎖型形状とは、矩形、円形、楕円形等であって、一つの閉じられた領域を形成している形状のことをいう。

本発明の補強筋の連結方法は、
複数の主筋を外周から補強筋で取り巻く際に、
筋本体を閉鎖型形状に曲げて、自然状態では中途に第１の連結隙間を与え、
外力により前記筋本体を、その両端部同士が接近するように弾性変形させて前記第１の連結隙間よりも小さな第２の連結隙間で対向した状態で、連結部材により筋本体の両端部をねじ連結し、この連結状態で筋本体の弾性復元力により、前記両端部の雄ねじのねじ山を前記連結部材の雌ねじのねじ山に、前記両端部が前記連結部材から抜け出る方向に接触させる。

この方法によると、第１の連結隙間を有する筋本体の両端部に雄ねじを形成し、筋本体が閉じる方向に外力を与えて、連結部材の雌ねじにねじ込む。これにより、筋本体の各端部に、連結部材から抜け出す方向に弾性復元力が作用する。その結果、雄ねじと雌ねじが一定の力で接触することで、連結部材が筋本体の両端部に固定されるから、ロックナットを使用せずに、補強筋に必要な性能が確保できる。したがって、筋本体を連結部材に接続する際の工数を削減することができ、さらに、過度の性能は不必要であるため、Ｂ級やＣ級といった安価な鉄筋継手を使用することが可能となる。

本発明の主筋は、
少なくとも一端部に雄ねじが形成された複数の筋本体と、
両端から前記雄ねじが挿入される挿入孔を有する連結部材とを備え、
前記連結部材の挿入孔に前記雄ねじのねじ山が挿入されており、
前記連結部材と前記ねじ山とが径方向へのかしめによって結合されている主筋。

この構成によると、重ね継手により連結された主筋と同等の性能を発揮することができるため、省資源化を図ることができる。また、連結部材に雌ねじ加工が不要であるから、コストを抑えることができる。

本発明の補強筋を用いた鉄筋構造体は、
平行に並んだ複数の主筋の外周を本発明の補強筋で取り巻き、前記主筋と補強筋の交差部を結束線によって結束しており、
前記結束線が、主筋に巻かれた第１部分と、
前記補強筋に巻かれた第２部分と、
第１部分と第２部分とをそれらの軸心が互いに直交する状態で継ぐ継ぎ部とを有し、
前記結束線の全体が、前記主筋と前記補強筋とが前記主筋の軸方向に離間可能に緩く巻かれている。

この構成によると、工場で事前に主筋を補強筋で取り巻いて組み立てた鉄筋籠を、主筋に対する補強筋の位置関係が変わることなく全体として折畳むことができる。これにより、運搬を容易化し、鉄筋の効率的な組立・作業が可能となる。

本発明の補強筋またはその連結方法によれば、筋本体の両端部のそれぞれに、連結部材から抜け出す方向に補強筋の弾性復元力が作用する。その結果、雄ねじと雌ねじが一定の力で接触した状態となることで、連結部材が筋本体の両端部に固定されるから、ロックナットを使用せずに、必要な引張強度や剛性が確保できる。したがって、筋本体を連結部材に接続する際の工数を削減することができ、さらに、Ｂ級やＣ級といった低位の性能でよく、安価な鉄筋継手を使用することが可能となる。

本発明の主筋によれば、重ね継手により連結された主筋と同等の性能を発揮することができるため、省資源化を図ることができる。また、連結部材に雌ねじ加工が不要であるから、コストを抑えることができる。
また、本発明の鉄筋構造体によれば、鉄筋の運搬が容易となる。

本発明の第１の実施形態に係る曲げられた補強筋を示す正面図である。 同実施形態に係る連結された補強筋を示す正面図である。 同実施形態に係る連結部材の縦断面図である。 同連結部材における補強筋との連結部分の拡大図である。 本発明の第２の実施形態に係る連結部材の縦断面図である。 本発明の鉄筋構造体の型枠内での支持方法を示す縦断面図である。 補強筋の筋本体の連結部材へのねじ込み手順の一例を示す縦断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る曲げられた補強筋を示す正面図である。 本発明の第４の実施形態に係る連結部材の縦断面図である。 同実施形態に係る筋本体の変形例を示す縦断面図である。 本発明の主筋と補強筋に巻き付けた結束線を示す正面図である。 本発明の主筋と補強筋に巻き付けた結束線を示す斜視図である。 本発明の鉄筋構造体の折畳む前の状態を示す斜視図である。 本発明の鉄筋構造体の折畳んだ後の状態を示す斜視図である。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態を図１～図４と共に説明する。
図１に示すように、この補強筋１０は、複数の主筋１を外周から取り巻くせん断補強筋であって、その筋本体１２は、弾性力を有する一般的な鉄筋材料（例えば、SD345、SD390、SD490、高強度せん断補強筋等）からなるＤ１０～Ｄ１３，Ｄ１６ｍｍ径の棒材からなり、略矩形に曲げられ、自然状態では中途に大きな第１の連結隙間２０を有する。図３に示すように、筋本体１２の両端部１２ａ，１２ｂの雄ねじ１２ｃが比較的長い場合、筋本体１２の対向する両端部１２ａ，１２ｂのうちの一方の端部１２ａに連結部材（カプラー）１４をねじ込み、外力により、筋本体１２を、その両端部１２ａ，１２ｂが接近するように弾性変形させて、筋本体１２の他方の端部１２ｂを連結部材１４にねじ込み、前記第１の連結隙間２０よりも小さな第２の連結隙間２１で対向させる。こうして、連結部材１４により筋本体１２の両端部１２ａ，１２ｂがねじ連結され、この連結状態で、筋本体１２の弾性復元力Ｆ１，Ｆ２により、前記両端部１２ａ，１２ｂの雄ねじ１２ｃのねじ山が連結部材１４の雌ねじ１４ｃのねじ山に、前記両端部１２ａ，１２ｂが連結部材１４から抜け出る方向に一定の力で接触する。筋本体１２は、図９Ａ，９Ｂで示すような、鉄筋軸部の外面にリブ４０と節４１とを形成した異形鉄筋であってもよい。

連結部材１４と補強筋１０との上記連結状態をより確実にするため、連結部材１４と筋本体１２との接触部分の一部とを径方向外方からプレスすることで径方向へかしめることによって結合してもよい。これにより、連結部材１４の雌ねじ１４ｃと両端部１２ａ，１２ｂの雄ねじ１２ｃとが接触した状態、かつ、引張力Ｆ１，Ｆ２が作用した状態を保つことができるので、補強筋１０に必要な性能が担保できる。
これら一連の作業は一般的に工場で行われる。必要長さに切断された材料の両端にねじ加工をし、所定の矩形等に曲げ加工、カプラー装着、加工、かしめの工程により製造される。これら工程はライン化されている。

図４に筋本体１２の一端部１２ａが連結部材１４の雌ねじ１４ｃに接触している状態を示す。同様に、筋本体１２の他端部１２ｂがＦ２（図３）によって、連結部材１４の雌ねじ１４ｃに、連結部材１４から抜け出る方向に一定の力で接触している。その結果、ロックナットを使用せずに、補強筋１０に必要な性能が確保できる。

［第２の実施形態］
図５に示すように、筋本体１２の一方の端部１２ａの雄ねじ１２ｃが短く、他方の端部１２ｂの雄ねじ１２ｃが長い場合は、筋本体１２の他方の端部１２ｂの雄ねじ１２ｃにあらかじめ連結部材１４を取り付けておき、この連結部材１４を筋本体１２の一方の端部１２ａにねじ込むことにより、両端部１２ａ，１２ｂを連結させる。その後、連結部材１４の短ねじ部側である一端部１４ａを、筋本体１２の一端部１２ａの不完全ねじ部１２ｃａに強くねじ込むことで係止する。このように係止させることで、不完全ねじ部１２ｃａを利用した係止ができない長ねじ側の他端部１２ｂであっても、ロックナットを使用せずに、補強筋１０に必要な性能が確保できる。

梁においては、上端筋１Ａを支えることにより補強筋１０の配筋作業を行う方法が一般的である。しかし、連結部材１４によって連結された本発明の補強筋においては、図６に示すように、コンクリート打ちの際に、型枠３０内の空間で、吊り線２５によって中間筋１Ｃを支えることにより、下端筋１Ｂの重量を連結部材１４が受ける形とすることが好ましい。吊り線２５の両端部は例えばピン２７によって型枠３０に固定する。これにより、連結部材１４の雌ねじ１４ｃに、下端筋１Ｂの重量の分だけ、連結部材１４から抜け出る方向にさらに力が加わり、補強筋１０に必要な引張強度や剛性が確保できるという効果が向上する。

図３～図５に示す筋本体１２の雄ねじ１２ｃは、転造ねじであり、加工硬化（塑性硬化とも呼ばれる）によって、筋本体１２の他の部分よりも少なくとも表層部の硬さが硬くなっている。

雄ねじ１２ｃの長さは、カプラー１４に対する必要ねじ込み長さだけあれば良いが、図７に示すように、カプラー１４の全体をねじ込める長さＬとしておく。これにより、筋本体１２の両端部１２ａ，１２ｂの接続作業時に、他方の端部１２ｂの雄ねじ１２ｃにカプラー１４の全体をねじ込んでおき、筋本体１２の端面を合わせるか、または近接させた状態でカプラー１４をねじ戻しながら図７の左側へ移動させて、一方の端部１２ａの雄ねじ１２ｃに螺合させることで、図３～図５の連結状態にできる。そのため、筋本体１２の両端部１２ａ，１２ｂを引っ張りながらねじ込むなどの必要がなく、現場接続の作業性が向上する。雄ねじ１２ｃのねじ溝の断面形状は、三角形状であっても、台形であってもよい。

この構成の鉄筋継手によると、筋本体１２の雄ねじ１２ｃ，１２ｃをカプラー１４にねじ込むことで補強筋１０の接続が行え、一般の鉄筋継手と同様に、配筋の簡素化、工期の短縮が図れる。

［第３の実施形態］
本発明の第４の実施形態を図８と共に説明する。
図８に示すように、この補強筋１０は、筋本体１２が中途で別の連結部材（カプラー）１５により連結されている点を除き、第１の実施形態と構成が同じである。これにより、筋本体１２が長くなるような大きな柱や梁の主筋に巻き付ける場合であっても、大きな外力を要することなく、筋本体１２の両端部１２ａ，１２ｂが接近するように筋本体１２を容易に弾性変形させることができる。この中途に設ける別の連結部材（カプラー）１５については、がた付きを無くすために、ロックナットを設けるのが好ましい。

［第４の実施形態］
図９Ａに示すように、雌ねじ加工を施さない丸管の連結部材１６に主筋１の筋本体２の両端部２ａ，２ｂの雄ねじ２ｃのねじ山を挿入し、連結部材１６と雄ねじ２ｃのねじ山とを径方向へのかしめによって結合してもよい。これにより、連結部材１６に雌ねじ加工を施すことなく、重ね継手により連結された主筋１と同等の性能を発揮することができる。また、連結部材１６に雌ねじ加工が不要であるから、コストを抑えることができる。図９Ａ，９Ｂでは、異形鉄筋の節が竹節の場合を示しているが、ねじ節であってもよい。主筋１は外周にリブ４０と節４１とが形成された異形鉄筋であるが、通常の鉄筋軸部からなる主筋を用いてもよい。この結合方法は、補強筋に用いてもよい。

住宅等の小規模な基礎等の主筋には、細径の鉄筋が大量に使用されており、その継手は重ね継手となっている。この重ね部の長さは全国レベルで見れば莫大な量となり、資源の無駄である。かしめ方式を用いた鉄筋の形状は閉鎖型である必要がないため、このかしめ方式を採用することにより、省資源化を図ることができる。

筋本体２が異形鉄筋である場合、不完全ねじ部２ｃａは、転造ねじ加工のために事前に下削りを行う関係でリブが欠損している。そのため、非欠損部に比べて断面積が減少しており、引張強さが非欠損部に比べて低下する。そこで、連結部材１６の長さを、不完全ねじ部２ｃａ，２ｃａが全て連結部材１６の内側に入るようにすれば、引張強さは非欠損部と同等となる。連結部材１６の長さを、不完全ねじ部２ｃａ，２ｃａが全て連結部材１６の内側に入るようにするか、または、不完全ねじ部２ｃａ，２ｃａが連結部材１６の外側に出るようにするかについては、継手部に必要な性能によって決定することが好ましい。

第１から第４の実施形態における筋本体１２の雄ねじ１２ｃは螺旋条であるが、第５の実施形態の雄ねじ２ｃにおいては、図９Ｂに示すように、環状の突起が軸方向に等間隔に設けられた、いわゆる平行ねじ２ｄであってもよい。平行ねじ方式では不完全ねじ部がなく、全て完全ねじである。そのため、螺旋条を用いた場合と比べて、長さが短い連結部材１６を使用しても、主筋１に必要な補強性能が確保できる。

図９Ｂの場合、リブ断面欠損部４２が全て連結部材１６の内側に入るようにする。このように、連結部材１６をリブ断面欠損部４２にオーバーラップさせることにより、継手部に必要な性能だけでなく、筋本体１２に必要な性能が確保できる。

ところで、建設現場での鉄筋の組み立ては、鉄筋を設置する場所まで鉄筋を配っておき、一部は事前に加工場で曲げ加工等施したものを配っておく必要がある。一方、事前にこの部品を組み立てておき、現場ではこれを設置するのみのものは、この途中の運搬で大きな容積のものを運ぶことになり、無駄が多い。そこで、主筋と補強筋を用いて工場で事前に組み立てた鉄筋籠を折畳む工法を採用すれば、効率的な運搬が可能となる。この方式をジャバラ工法と呼ぶ。このジャバラ工法として、特許第３８３９９６３号に開示されたものがあるが、各結束線に伸縮部材を設ける必要があるため、コストがかかるという欠点がある。

ジャバラ工法では、主筋側の結束線２８Ａは緊締した１周巻きとし、せん断補強筋側の結束線２８Ｂは、緩みを持たせた１周巻きで結束する。図１１に示すように、折畳む時は梁を水平に置いて、例えば、上端筋１Ａを長手方向へ押して移動させることで畳む（図１２）。図１０Ａ，１０Ｂに示すように、継ぎ部２９において、主筋１側に巻き付けた結束線２８Ａと、補強筋１０側に巻き付けた結束線２８Ｂとが直交した状態であると、組み立てた鉄筋籠を折畳むときに、主筋１と結束線２８Ａとの位置関係、および補強筋１０と結束線２８Ｂとの位置関係がそれぞれ変わることなく全体として折り畳むことができる。しかし、施工誤差等により、全てのせん断補強筋が主筋に対して直角に配置されていない場合があるため、このように折り畳むと、回転軸（図１１では、上端の補強筋１０の軸心）が上端筋全体で一致していないことがある。そのため、結束線２８Ａ，２８Ｂを緩く留めることで、筋本体１２が、結束線２８Ａとのクリアランス間で動くことにより、この回転軸の芯ずれも一定程度許容することができる。結束線２８Ａ，２８Ｂは、主筋１と補強筋１０との交差部で、ハッカー等の工具を用いて９０°ねじることにより直交させる。
こうして主筋１と補強筋１０とを有する筋構造体の嵩を低くしたうえで現場に搬入し、設置する。設置完了後に、主筋とせん断補強筋の結束を確実に行い組付完了とする。このように、本発明の結束方法によると、伸縮部材等の、結束線以外の部材を用いる必要がないので、コストを抑えることができる。
なお、図１１および図１２においては、簡略化のために、上端筋１Ａと下端筋１Ｂのみが記載されている。

以上、実施形態に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示的であって制限的なものではない。例えば、筋本体１２は矩形、円形または楕円形に曲げられていてもよい。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…鉄筋（主筋）
１Ａ…上端筋
１Ｂ…下端筋
１Ｃ…中間筋
２…筋本体
２ａ，２ｂ…端部
２ｃ…雄ねじ
２ｄ…平行ねじ
１０…補強筋
１２…筋本体
１２ａ，１２ｂ…端部
１２ｃ…雄ねじ
１４，１５，１６…連結部材（カプラー）
２０…第１の連結隙間
２１…第２の連結隙間
２５…吊り線
２７…ピン
２８Ａ，２８Ｂ…結束線
２９…継ぎ部
３０…型枠
４０…リブ
４１…節
４２…リブ断面欠損部

Claims (3)

1. 複数の主筋を外周から取り巻く補強筋であって、
   筋本体が閉鎖型形状であり、自然状態では中途に第１の連結隙間を有し、
   外力により両端部同士が接近するように弾性変形されて前記第１の連結隙間よりも小さな第２の連結隙間で対向した状態で、連結部材により前記筋本体の両端部がねじ連結されており、連結状態で前記筋本体の弾性復元力により、前記両端部の雄ねじのねじ山が前記連結部材の雌ねじのねじ山に、前記両端部が前記連結部材から抜け出る方向に接触している補強筋。
2. 複数の主筋を外周から補強筋で取り巻く際に、
   筋本体を閉鎖型形状に曲げて、自然状態では中途に第１の連結隙間を与え、
   外力により前記筋本体を、その両端部同士が接近するように弾性変形させて前記第１の連結隙間よりも小さな第２の連結隙間で対向した状態で、連結部材により前記筋本体の両端部をねじ連結し、この連結状態で前記筋本体の弾性復元力により、前記両端部の雄ねじのねじ山を前記連結部材の雌ねじのねじ山に、前記両端部が前記連結部材から抜け出る方向に接触させる補強筋の連結方法。
3. 平行に並んだ複数の主筋の外周を請求項１に記載の補強筋で取り巻き、前記主筋と補強筋の交差部を結束線によって結束した鉄筋構造体であって、
   前記結束線が、前記主筋に巻かれた第１部分と、
   前記補強筋に巻かれた第２部分と、
   前記第１部分と前記第２部分とをそれらの軸心が互いに直交する状態で継ぐ継ぎ部とを有し、
   前記結束線の全体が、前記主筋と前記補強筋とが前記主筋の軸方向に離間可能に緩く巻かれている鉄筋構造体。

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