JPS59114359A - 変形能のすぐれたプレストレストコンクリ−ト用鋼棒およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は変形能のすぐれたプレストレストコンクリート
用鋼棒およびその製造方法に関する。

プレストコンクリート部材（以下２０部材という）に当
該ｐｃ部材の有する一定の変形限界を超える載荷荷重が
作用すると破壊する。

このｐｃ部材の破壊は、例えば超大地震によってもたら
される予測以上の載荷荷重の作用時に発生し、人命その
他に対する危険が極めて犬であるので極力回避しなけれ
ばならない。

ところで、上記ｐｃ部材の破壊現象は当該２０部材の変
形能が大であれば生じ難いものであり、変形能の大小は
コンクリート自体の靭性・付着性・粘性等の性質、コン
ク１，１−　’ｈに包蔵されているプレストレストコン
クリート用鋼棒（以下Ｐ（鋼材という）の引張り強さ・
伸び、および上記両者の組合せ状態がもたらす相互作用
に依存している。元来靭性に乏しいコンクリートは、尚
該コンクリートの有する靭性を超える載荷荷重が作用す
れば直ちに亀裂を生ずる筈であるが、ＰＣ部材では、包
蔵しているＰＣ鋼材の引張り強さに応じて導入されたプ
レストレス量によって亀裂の発現は阻止され、更に載荷
荷重が増大して当該２０部材の引張縁にコンクリートの
有する引張り強さ以上の引張応力が作用すると、コンク
リートに割れが発生する。その後さらに載荷荷重の増大
が続いてｐｃ部材の圧縮縁にコンクリートの有する圧縮
強度以上の圧縮応力が作用すると、当該コンクリートは
破壊に至る。

この間、ＰＣ鋼材は載荷荷重の増大に追随して伸びるこ
とが必要で、上記コンクリートの圧縮破壊以前に当該Ｐ
Ｃ鋼材が破断してしまうと、上記ｐｃ部材の変形能が１
００％発揮されない結果となり、ｐｃ鋼材の伸び如何が
ＰＣ部材の変形能に大きく影響すると云える。

而してｐｃ鋼材の伸びはＪＩＳ規格で５条以上と規定さ
れてはいるが、市販製品ではｐｃ鋼材に必要な他ｐ機械
的性質を兼備しつつ６〜７％以上の破断伸びが保証され
、例えば異形ｐｃ鋼棒のなかには１０％程度を示すもの
がある。

ＰＣ部材のうちプレテンション工法で製作されたものは
、ＰＣ鋼材の全長にわたってコンクリートと付着してい
るので、たとえ当該ＰＣ鋼材の附伏点荷重以上の荷重が
作用しても上記の如き高い伸びの範囲内で亀裂の生じた
コンクリートと付着してこれを保持するので、当該２０
部材の変形能は大である。

他方ボストテンション工法で製作されたものもＰＣ鋼材
の破断によって破壊するに至るが、当該ボストテンショ
ン工法で大きな割合を占めているねじ着定によってコン
クリートへの応力の導入をしたＰＣ部材では、ＰＣ鋼材
が上記の如き高い伸びを有しているにも拘らず比較的低
い荷重でねじ部が優先的に破断するがため、当該２０部
材は破壊に至り、変形能が小である。

本発明者は上記ねじ定着によるＰＣ部材が他のＰＣ部材
に比べ変形能に乏しい点を改善するため、先ずその原因
の解明を行った。

確かにねじ加工を切削によらない転造で行った場合でも
断面積の減少からｉｏ％以内の引張り強さの低下がみら
れ、ねじ形状がもたらすノツチ効果から２％程度の伸び
の低下がある。本発明者は第１図に示す荷重・伸び曲線
図によって突き込んだ考察を行った。

第１図はＪＩＳ規格り縮の１３霧φ異形ＰＣ鋼棒と当該
ｐｃ鋼棒に第１表に示すねじ形状を転造したものとを試
験体として、それぞれの荷重−伸び曲線を求めたもので
あり、それぞれの機械的性質は第２表に示されるとおり
である。尚第１図において曲線Ａはｐｃ鋼棒の母材その
ものである平行部を試験片としたものであり、曲線Ｂは
ねじ部を試験片としたものである。

第　　　１　　　表 第　　　２　　　表 註；　応力計算断面積は１２５０−とする。

第１図および第２表からねじ部の強度は平行部の強度の
約９２チとなっているので、端部にねじ部を有するｐｃ
鋼材を引張れば、ねじ部が優先的に破断することは明瞭
である。

ところで第１図をさらに解析すると、ねじ部の最大荷重
がｂとして示される１７，３００　屋であるのに対し、
平行部のそれはａとして示される１８，４００　Ｋｙｆ
であるので、ねじ部を有するｐｃ鋼材を引張れば、ねじ
部が最大荷重すに達してｂで示される４、２チ伸長した
時点で、平行部はａで示される０、８％伸長しているに
すぎない。これは平行部の有する伸び＝ｐｃｐｃ部材用
する変形能を１００％発揮していないことを意味する。

ただし、通常ＰＣ鋼材全長においてねじ部の長さの占め
る割合は僅少であるので、所定変形限界を超える荷重が
作用した場合のｐｃ部材の変形能はｐｃ鋼材の平行部の
伸びに依拠するところ大となり、実際にはｐｃ鋼材の伸
び＝変形能が本来布している変形能の１／３〜１／４程
度に低下することとなる。

本発明は上述の考察を踏まえ、ねじ定着による２０部材
に存する変形能の増大を図るためのものである。

本願第１発明の要旨は、 （１）ねじ定着によってコンクリート部材に応力を導入
する鋼棒において、 （２）　　ねじ部の引張り強さを平行部のそれより大に
設定することによって、 （３）　　当該ねじ部が最大荷重に達するまでの上記平
行部の伸びを大にしてコンクリート部材の変形に追随さ
せるとともに、 （４）　　ねじ部での破断を回避するようにしたことを
特徴とする。

変形能のすぐれたプレストレストコンクリート用鋼棒に
ある。

上記本願第１発明の技術思想を第企図を用いて以下に詳
述する。

第２１図は第１図と同様な平行部およびねじ部それぞれ
についての荷重・伸び特性曲線を示す線図であるが、本
発明ではねじ部の引張り強さを平行部のそれより大とす
ることによって、ねじ部の荷重・伸び特性曲線Ｂは平行
部の荷重・伸び特性曲線Ａよりも座標上高荷重に画かれ
ている・従って平行部が最大荷重に達した時点ａでもね
じ部は未だその最大荷重に達してはおらず、従って両部
ともそれぞれコンクリートの変形に追随して伸延し、た
とえねじ部の破断伸びがねじ加工によってや＼低下して
いるとしても、前述ＰＣ鋼材の全長において占める長さ
の割合の僅少さによって平行部が優先的に破断し、ねじ
部の破断を回避するようにしたｐｃ鋼材にあり、これに
よって当該ｐｃ鋼材の有する伸び＝変形能を２０部材に
１００１作用せしめんとするものである。

上記本願第１発明のｐｃ鋼材を製造するための本願第２
発明の要旨は、 （１）ねじ定着によってコンクリート部材に応力を導入
する鋼棒を製造する場合において、（２）予め焼入れ焼
戻しを施して全長にわたってねじ部に要求される引張り
強さを与えた所定長さの鋼棒を、 （３）当該鋼棒の所定長さ範囲の両端部を除く部分に上
記焼戻し温度より高い所定温度での再焼戻し処理を施し
て、当該部分を所望の引張り強さに仕上げ、 （４）ついで上記両端部にねじ加工を施すが、（５）あ
るいは尚該鋼棒の両端部に所定範囲にわたるねじ加工を
施したのち、当該ねじ部を除く部分に上記の再焼戻し処
理を施して上記と同様の引張り強さに仕上げることを特
徴とする 変形能のすぐれたプレストレストコンクリート用鋼棒の
製造方法にある。

本発明を具体例を挙げて以下に詳述する。

本発明はＰＣ鋼材であるので少くとも平行部はＪＩＳ規
格に適合しなければならない。そこで平行部がＤ種を保
証する場合には、Ｄｍの引張り強さδＢは１４５　ｖ／
Ｉｊ以上であるので、但しδＢＴＨ：焼入れ焼戻し時の
引張り強さ０．９２　：　１３ｍφｐｃ鋼材のねじ加工
による強度低下分 また平行部が０種を保証する場合には０種の引張す強さ
δＢは１２５Ｋｔ７／ＱＪ以上であるので、ねじ部の引
張り強さδｄは 以上でなければならない。従って、先ずｐｃ鋼材用素材
は例えば連続的に熱処理装置を通過せしめて焼入れ焼戻
しが施され、全長にわたってねじ加工による強度低下分
を見越してこれを上乗せした引張り強さδｉを有する如
く処理され、ついで所定長さに切断される。

切断された鋼材は両端部に後工程でねじ加工される予定
の所定長さ範囲を残した中央部分のみに再焼戻しが施さ
れる。再焼戻し温度は平行部として保証する引張り強さ
δＢに仕上げるため、δＢ＞ＪＢの関係にあるδＢ引張
り強さの鋼材の強度を引下げるものであるので上記連続
熱処理における焼戻し温度より高い所定温度で行われる
。当該再焼戻し処理は、例えば第３図（、）に示す如く
、定尺鋼材Ｗを送りローラＲ１−Ｒ，によって軸方向送
りしつつ誘導加熱コイルＣ内を通過させ、上記誘導加熱
コイルへの通電をＯＮ・ＯＦＦ制御してねじ部該当部分
ｗｂ−ｗｂを除く中央部分Ｗａのみを加熱して焼戻しし
てもよく、或いは第３図（ｂ）に示す如く、ガイドレー
ルＧを矢印方向へ移動するクランピングハンガーＨに定
尺鋼材の一方端部な把持させ、移動通路に沿って設けら
れている、中央部分Ｗａに和尚する高さからなる縦型加
熱炉Ｆ（例えば￥ｔＬ気炉）を所定長さ範囲にわたり通
過させてねじ部該当部分ｗｂ−ｗｂを除く中央部分Ｗａ
のみを加熱して焼戻ししてもよＸＬ）。

再焼戻し工程を経たＰＣ鋼材はねじ加工工程へ送られ、
両端部に所定長さのねじ部が例えば転造等によって形成
され、製造工程は完了する。

また連続的熱処理によって引張り強さδＢとした鋼材を
定尺に切断したのち、当該定尺材の両端部に所定長さに
わたるねじ加工を施してから当該ねじ部を除く中央部を
再焼戻しする工程としても勿論同一効果が得られる。

尚付言するならば、本願第１発明のｐｃ鋼材を製造する
方法は本願第２発明の製造方法に限られるものではない
。即ち素材鋼材を初め焼入れのみ施して定尺に切断して
、定尺鋼材をねじ部には低い温度となり平行部には高い
温度となるような１回の焼戻し加熱で処理したり、また
素材鋼材を連続的に焼入れ焼戻しするに際して焼入れ時
の加熱は全長にわたり同一温度とするが焼戻（一時の加
熱は例えば加熱源が誘導加熱であるならば電源出方制御
によって、（平行部長さ部分）と（ねじ部長さ部分×２
）とを１サイクルとする出カ変化をもって加熱焼戻しし
て、その後上記（ねじ部長さ部分×２）の中央を切断す
る等積々の方法が考えられるが、生産性・精度または設
備上から適切な製造方法とは云え得ない。しかし上記製
造方法によって製造されたｐｃ鋼材は本願第１発明に該
当する。

さて、本発明者は本発明の効果を実証するために行った
多数の実験のうち一部を下記に示す。

実施例 （１）　　供試体の作成；機械構造用炭素鋼５３５Ｃか
らなる１３瓢φの同一の素材鋼材２コイルをもちい、そ
れぞれ酸洗・引抜きのうえ、誘導加熱手段を具えた連続
熱処理ラインを用いて、一方と他、方では焼戻し温度の
みを変えた焼入れ焼戻し処理を全長にわたって施し、つ
いで両者それぞれを所定長さに切断し供試体イおよび口
を得た。上記焼戻し時のそれぞれの加熱温度と得られた
供試体それぞれの引張り強さδ「は第３表に示すとおり
である。

第　　　３　　表 ついで上記供試体イおよび口を第４表に示す加熱温度を
もって誘導加熱手段による再焼戻しを、それぞれの供試
体の両端所定長さ範囲を除く中央部に施し、非焼戻し処
理部に転造によるねじ加工を行い、後記試験に供した。

第　　　４　　　表 （２）荷重−伸び試験 ａ　試験方失 供試体イの平行部（再焼戻し部）から 試験体イー（１）を、ねじ部から試験体イー（■）を切
り出し、また供試体口の平行部（再焼戻し部）から試験
体ロー（Ｉ）を、ねじ部から試験体ロ一体）を切り出し
、それぞれの試験体を規定の試験方法に 従って引張り試験に付した。試験体イ ー（Ｉ）および（Ｉ［）については第４図（、）に、ま
た試験体ロー（ｉ）およびＤＩ）については（３）第４
図（ｂ）にそれぞれの荷重−伸び曲線　　ａを得た。

ｂ　試験結果 第４図（、）からは試験体イー（Ｉ）および試験体イー
＠）のそれぞれの降伏点荷重は１７゜５５０　Ｋｌｆ＞
よび１７．２２０Ｋｔｆ、引張り荷　　ｂ重は１８．２
８０に９ｆ　オよび１９，５００に４人伸びは９．３％
および８．３％であることが読み取られ、また第４図（
ｂ）からは試験体ロー（Ｉ）および試験体ロー（ＩＩ）
のそれぞれの降伏点荷重は１４，８２０Ｋｇｆおよび１
５．６００Ｋｏｆ、引張り荷重は１５，９２０Ｋｔｚｆ
　′＆よび１７，９００Ｋｆｆ、伸びは１０．３チおよ
びｑ、５チであることが読み取られ、供試体イおよび口
それぞれにおいでねじ部 である試験体イー（］ＩＩ・ロー（Ｉ［）の最大荷重が
平行部である試験体イー（Ｉ）・ロー（Ｉ）のそれより
十分であることが明確にされた。

機械的性質試験 試験方法 前記引張り試験および規定に従った試 験方法゛にもとすいて試験体イー（Ｉ）・づ−ＩＩ）・
ロー（Ｉ）・（ロ）−（ＩＦ）それぞれについて機械的
性質を求めた。

試験結果 試験結果は第５表に示すとおりであっ た。第５表により供試体イおよび口は それぞれＪＩＳ規格のＰＣ鋼棒のＤ種および０種として
要求される諸機械的性 質をはるかに上廻る性質を具備してい ることが証明された。

第　　　５　　表 注）※破断伸びのＧ、Ｌ、は 母材部：　８　ｄ　（１０４關） ねじ部：ねじ６９山（１〜０３．５調）※※母材部に対
するねじ部の強度比 （４）破断試験 亭　試験方法 供試体イおよび口それぞれをねじ部と 平行部とを含む試験体とし、引張り試 験機によって緊張し、破断試験を行っ た。第５図は引張り試験開始時の状態 ケ示すものであって、図中の記号αは 把持部材、Ｃｕは当該試験に用いた補 助部材ａ３と試験体のねじ部Ｓとを接 続するカップラーであり、ねじ部Ｓお よび平行部Ｐそれぞれの長さは図示の とおりであった。

ｂ　試験結果 供試体イおよび口それぞれは、平行部 Ｐの長さのほぼ中間部分で破断し、本 発明ＰＣ＠材のねじ部での破断が回避 可能であることが実証された。

上記実験によって本発明の製造方法２よび当該製造方法
に従って得られたＰＣ鋼材は期待されたとおり、平−打
部の伸びを１００　％生がしうる変形能のすぐれたプレ
ストレストコンクリート用鋼棒およびその製造方法であ
ることが証明された。

尚、本発明はｐｃ銅桿に関するものであるので、平行部
の引張り強さが少くともＪＩＳ規格Ａ種の９５Ｋｙｆ／
−以上に仕上けられなければならない。

【図面の簡単な説明】

第１図はＪＩＳ規格り種１３瓢φ異形ｐｃ鋼棒と当該Ｐ
Ｃ鋼棒にねじ転造加工を施して得たものとを試験体とし
て衛重−伸び曲線を求めた線図、第２図は本発明の技術
思想を説明するための模式的な荷重−伸び特性曲線、第
３図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明製造方法にお
ける再焼戻しの具体的手段を説明するための正面図、第
４図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明製造方法を冥
加して得た供試体イおよび口を用いて行った荷重−伸び
試験結果を示す荷重−伸び曲線図、第５図は不発明にか
＼るｐｃ鋼材の破断試験方法を説明するための引張り試
験機への装着状態を示す正面図である。 特許出願人 高周波熱錬株式会社 代理人　弁理士　小　林　　傅 第４図（Ｑ） 第４図（ｂ） 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ねじ定着によってコンクリート部材に応力を導入す
   る鋼棒において、ねじ部の引張り強さを平行部のそれよ
   り大に設定することによって、当該ねじ部での破断を回
   避させ、ねじ部が最大荷重に達するまでの上記平行部の
   伸びを大きくしてコンクリート部材の変形に追随させる
   ようにしたことを特徴とする変形能のすぐれたプレスト
   レスコンクリート用鋼棒。 ２）ねじ定着によってコンクリート部材に応力を導入す
   る鋼棒を製造する場合において、予め焼入れ焼戻しを施
   して全長にわたってねじ部に要求される引張り強さを与
   えた所定長さの鋼棒を、当該鋼棒の所定長さ範囲の両端
   部を除く部分に上記焼戻し温度より高い所定温度での再
   焼戻し処理を施して、当該部分を所望の引張り強さに仕
   上げ、ついで上記両端部にねじ加工を施すか、あるいは
   当該鋼棒の両端部に所定範囲にわたるねじ加工を施した
   のち、当該ねじ部を除く部分に上記の再焼戻し処理を施
   して上記と同様の引張り強さに仕上げることを特徴とす
   る変形能のすぐれたプレストレストコンクリート用鋼棒
   の製造方法。 ３）ねじ部に要求される引張り強さが、ねじ加工による
   低下する分を見越した引張り強さである特許請求の範囲
   第２項記載の変形能のすぐれたプレストレストコングー
   リート用鋼棒の製造方法。 ４）再焼戻し処理を施した部分の引張り強さが、ｇｓＫ
   ｆｆ／ｊ以上である特許請求の範囲第２項記載の変形能
   やすぐれたプレストレストコンクリート用鋼棒の製造方
   法。