JPS59213816A - 高強度pcパイル - Google Patents

高強度pcパイル

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JPS59213816A
JPS59213816A JP8811883A JP8811883A JPS59213816A JP S59213816 A JPS59213816 A JP S59213816A JP 8811883 A JP8811883 A JP 8811883A JP 8811883 A JP8811883 A JP 8811883A JP S59213816 A JPS59213816 A JP S59213816A
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JP
Japan
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steel
bar
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steel bar
concrete
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JP8811883A
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JPH0331841B2 (ja
Inventor
Hiroto Nakagawa
中川 宏人
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Asahi Kasei Corp
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Asahi Kasei Kogyo KK
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22Piles
    • E02D5/58Prestressed concrete piles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Piles And Underground Anchors (AREA)

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】 (産業上の利用分野) この発明は低しラクセーシコンPC鋼棒を使用し、PC
鋼棒使用量を低減させ、経済的なパイルを生産しうるよ
うにした高強度PCパイルに関するものである。
(発明の解決しようとする問題点) 近年高強度パイルが普及し、その製造法も種々実用化さ
れているが一般的には高温高圧蒸気養生により製造され
るケースが多い。ところでこれらの製品仕様、特にPC
鋼棒の配筋本数を決定するのは次の手段によっている。
すなわち、パイルの製造工程中に発生ずるPC鋼棒のレ
ラクセーションロス、JJi 型RにPC鋼棒の緊張力
をコンクリートに導入する際にコンクリートが弾性変形
することにより起るロス、高温高圧蒸気養生中に発生す
るクリープ、乾燥収縮により起るロス、等当初PC鋼棒
を緊張した状態から最終製品に至る間にこれら緊張力を
減少させるロスがいくつか有り、このことを一般的に応
力損失と称しているが、これら損失を見込んで製品に所
定の有効プレストレスが残るよう必要な初期緊張力を設
定し、これに必要なPC鋼棒の配筋本数を決定しパイル
仕様を決定するのが通常である。
ところで、ここで使用しているPC&¥4棒はその機械
的性質等がJIS  G  3109で規定されている
。そしてその化学成分については表1に示すように不純
物としてのp、s。
Cuの量を規定しているにすぎずその他の成分は機械的
性質等を満足させるために自由に設定している。
(表−1)    化学成分 特にここで使用するpc鋼棒ば通常螺旋鉄筋をスポット
溶接する関係で、C量は0.4%以下、具体的には0.
25〜0.4%が一般的であり、これに機械的性質を満
足させるためにSi、Mn等の量を調整しているのが通
常である。そしてこの合金元素は添加量を押えることが
低コスト線材になることから、単にJIS規格を満足さ
せるためにはSi量065%以下、Mn量1.0%以下
にしているのが一般的である。
このようなP(Jll棒を使用し、前記製品仕様を決定
するに当り、全応力損失を測定してみると表2の次のよ
うな数値となる。
(表−2) (※)種別 JIS  A  5337による有効プレ
ストレス量 A種 約 40 kg / cnl B種 約 80 kg / ca C種 約100kg/cn! ここで0種を例に取ると当初の緊張力に対し35%の全
応力損失が生じ、このために最終的に有効プレストレス
量100kg/cn!を確保するためには損失に見合う
分だけの割増しをしてPC鋼棒の量を設定する必要があ
り、この全応力損失をできる限り少くし、経済的なパイ
ルを作る必要があった。
この発明はこれらに着目し、全応力損失の中で特にウェ
ートの高いPC鋼棒のレラクセーションロスを減少させ
た鋼棒を使用することにより改善しようとしたものであ
る。
ところでこの発明に使用するPC鋼棒の条件としてはま
ず第一に螺旋鉄筋をスポット溶接し使用することが前提
であるからclO14%以下の従来の考え方はそのまま
必要である。
(発明の構成およびその実施例) この発明の要旨とする構成は前記特許請求の範囲の欄に
記載の通りである。すなわち炭素量0.4%以下でSi
が1.5〜2.0%を含有する線材を熱間圧延後、所定
の製造工程を経て、最終工程である焼戻し中に温間矯正
を施した鋼棒を軸筋とし、その軸筋螺旋鉄筋をスボ7ト
溶接し、かつ前記軸筋を緊張状態でコンクリート中に埋
設し、高温高圧蒸気養生した有効プレストレス量50 
kg / cta以上の高強度PCパイルに係り、パイ
ルの応力損失を少なからしめたものである。
以下その詳細について説明する。そしてここで必要なP
C鋼捧は次のような製造法を取るのが良い。すなわち、
PC6M棒に発生するレラクセーションである結晶の塑
性変形機構として全転位密度を変化させるのではなく、
その内の可動転位密度だけを下げるものである。この可
動転位密度を低減させる機構としては、 i 溶質原子のドラッギングによる運動転位の律速 11  時効による転位の固着 iii  運動転位の合体消滅 1■  可動転位の集積ともつれによる不動化が考えら
れる。このための方法として、a ブルーイング  g
luing b 焼入・焼戻 Cボットストレッチング d 合金元素 が考えられる。ここで前記aおよびCは主に高炭素鋼で
用いられる方法であり、本件のような場合すやdが採用
でき、現にbは焼入マルテンサイトを加熱時効して焼戻
すものであり通常の製造方法として採用されているもの
である。一方dは機構的にみてa −Cによる以上の大
巾な特性改善向上は困難であるが改善する方法として重
要である。これらを前提に低しラクセーションPC鋼棒
化への方法として次のようにした。
■ マルテンサイトを焼戻すとマルテンサイト結晶内に
析出する微妙なセメンタイト粒子によって極めて強固に
転位が固着されて可動転位密度が大巾に減少するためレ
ラクセ〜ジョン特性が向上するが、さらにこのマルテン
サイトの温間矯正による動的歪時効を適用することで大
巾なレラクセーション改善になり、具体的には塑性加工
を適性な歪量、歪速度および温度域で付与することで可
能とすること。
実験例として付加歪量を1.0%前後付与することでレ
ラクセーション値は約6%改善されている。
■ もう一つの手段である合金元素の添加においてSi
を添加することでレラクセーション改善をおこなう。ま
た具体的実験例としては次のような結果を得ている。
(表−3) このように、0.2%が従来通常品であるのに比べ1.
6%添加で約7%のレラクセーション改善がなされてい
る。
以上2つの項目を同時採用したPC鋼棒が第1図に示す
レラクセーション特性を持つPC鋼棒として得られる。
このようにして得られた高温レラクセーションコスを8
%以下に押えた鋼棒を使用すると次のようなことになる
通常、鋼材量決定等に使う初期緊張力はpc鋼棒のJI
Sの規格値の0.7倍で使用し、この状態を持続し高温
高圧蒸気養生の条件下に置くと第1図に図示したように
8%を切った値を示しているがこれを8%級レしクセー
ション鋼棒と称している。この鋼棒が実際に高温高圧蒸
気養生下に置かれるのは工程的に脱型された応力を導入
した後であり、この時にコンクリートが弾性収縮して応
力損失がこの段階で発生しており、PC鋼棒に掛る荷重
状態としては第1図中の0.6倍程度の所で高温高圧蒸
気養生の条件下に置かれる。従ってこの場合のレラクセ
ーションは6%を切った5%位になることが判る。従っ
て前記各種別での全応力損失測定に示された従来鋼棒の
ロス18%に比べ実に12〜13%改善された鋼棒であ
り、これを使用したPCパイルの配筋使用決定では次の
ようになる。
例 くい径 500iiφ コンクリート断面積A c = 1055c漬C種 有
効プレストレス量σCe = 100 kg/ cl最
終的にくいに残らなければなら ないカ ー有効プレストレス量×コンク リート断面積 = 1055 X 100 = 105500kg■従
来設計 全応力損失35%として初期緊張力 105500÷(1−0,35) −162308kg
#162.3 t on ・・A 線径 11酊φPC鋼棒初期緊張荷重 −9,135t o n /本−−B 必要鉄筋量 A/B=17.8本#18本■本件発明 同様の計算。ただし全応力損失は12%改善されたとし
て35−12 = 23%とする。
105500÷(L −0,23) !;137.Ot
 o n ・−CC/B=15.0本 このように3本のPC鋼棒を減少させることができる。
ここでさらに重要なことはPC鋼棒のレラクセーション
が高温高圧蒸気養生の条件下で6%以下の数値であるこ
とが別の意味をも持っている。
すなわち、合理的設計を行いPC鋼棒の本数等を減少さ
せても現実的には製造に関する全ての治具類を変更させ
なくては使えないようでは設備投資も新たに発生させる
ことで効果は半減する。従って製造関連に影響を与えな
いで経済的なパイルへ移行することが望ましい。これば
前述のように現C種の仕様から鉄筋量を減少させる方法
でなく、現在のB種の配筋をそのまま利用し0種の能力
を出させることに利用する方法である。すなわちBft
配筋で初期緊張力も従来通りB種条件で緊張するが従来
のような32%の全応力損失を発生させないで最低12
%改善できる低しラクセーションPC鋼棒を使用するこ
とで全応力損失を20%程度に減少できるがこれで残留
の力を大きく残しC置皿の有効プレストレスを確保しよ
うとするものである。実例で示す。
現在B種 全応力損失32% くい径 500隨φ A c = 1055c++1σ
 −80kg / ci 1055 x 80÷(1−0,32) #124.1
 t o n ・・DD/B−13,6本#14本 全応力損失20%(前述)とした場合、上記配筋で残留
する有効プレストレス量の計算14本XBX (10,
20) # 102.3t o n ・・EE/ A 
c =97.0kg/cn+= C種100 kg /
 ct従って従来の配筋そのまま、換言すると治具類も
不変でB種のパイルが0種に変更できる。
なお、全応力損失がここで示した20%程度、このため
のPC鋼棒のレラクセーションも6%位に設定しないと
、有効プレストレスがJISで規定された0種100 
kglctd±5%の範囲を越えてしまい、この意味で
PC鋼棒のレラクセーション値6%が重要となる。また
、前記のような製法により初めて可能となった低しラク
セーションPC鋼棒の利用は前述の経済設計が前提とな
るが、パイルの種別毎でその利用方法が異る。すなわち
全応力損失の減少に見合う分だけのpc鋼棒使用量の減
少を考えたいが、A種(有効プレストレス量的40kg
/c+a)への応力は危険で採用できない。これは、J
IS  A  5337で規定されている如く、ひびわ
れ曲げモーメントと破壊曲げモーメントとの比がA量約
1.5倍、8量約1.8倍、0種約2.0倍になるよう
規定されている。この発明によるものは有効プレストレ
ス量の確保に主眼があり、これが関係するのはひびわれ
曲げモーメントのみであり、破壊曲げモーメントの改善
には役立たない。従って鉄筋を減す方向の考え方は破壊
曲げモーメントを低下させる方向であり、上記規格とも
照らし合せて十分注意する必要がある。事実実験でも破
壊状態を見るとA種の場合PCJI棒の破断とコンクリ
ートの圧壊がほぼ同時に起りB、C種ともなると全てコ
ンクリ−1への圧壊で破壊している。このことはA種パ
イルはPC鋼棒の使用量が極限状態と言える程少なく、
実験値的にも145倍ぎりぎりの状態である。従ってこ
の発明のように鋼棒使用量を減少させる方向には無理が
有る。
ただし、A種の場合鉄筋使用量は変えないが本発明を採
用すると残留する有効プレストレス量が増大し約50 
kg / cntの有効プレストレス量が確保できる。
ところでJIS規格にはA、B、C種の規定しかないが
現実にはA種とBfffiの中間の有効プレストレスの
ものが生産されるケースが多い。例えば軟弱地盤の長尺
パイルの施工の際ディーゼルハンマーで打撃を与えると
パイルには引張力が働き丁度玉突き現象と同じ状況がパ
イルに起り破断するケースがをる。この対応としてを効
プレストレス量を少しでも高くすること、具体的には5
0〜60kg/cnlのストレスのものを採用するとこ
の破断のケースは激減している。従ってJIS規格とは
関係なく採用されるケースがあるが単に施工のための高
ストレス化であり、あくまでも取扱いはA種と言うこと
になっている。一方、B、C種ともなるとPC鋼棒の使
用量も十分をり、多少の低減でも十分規定の1.8倍、
2,0倍をクリアーすることが実験傾向からしてうかが
え、換言するとA種そのものでの鉄筋使用量減少方法へ
の応用は無理だが、高ストレス化したA種やそれ以上の
B、  C種、具体的には50 kg / cn1以上
の有効プレストレスのものがこの発明の対象となり得る
。このことはA〜C種以外のD種(120kg/C11
) 、 E種(140kg/cn+) 。
F種(160kg/cnりのものが市販されるに至り、
これら製品は建物の設計に於いて耐震設計等を実施する
場合、パイルに相当の曲げ力が作用する設計となるがこ
れらに高曲げ耐力のあるパイルとして供給されているも
のである。これらには正にこの発明を採用すれば効果の
大きいものとなるものである。
(発明の効果) 以上述べた通り、Si元素を1.5〜2.0%添加し温
間矯正を施したpc鋼棒で高温高圧蒸気養生条件下で8
%以下の低しラクセーションとなる鋼棒を使用すること
で鋼材使用量の低減や、性能アンプが期待できるパイル
を提供しようとするものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は低しラクセーション鋼棒のレラクセーション特
性を示す、説明図。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 炭素量0.4%以下でSiが1.5〜2.0%を含有す
    る線材を熱間圧延後、所定の製造工程を経て、最終工程
    である焼戻し中に温間矯正を施した鋼棒を軸筋とし、そ
    の軸筋に螺旋鉄筋をスポット溶接し、かつ前記軸筋を緊
    張状態でコンクリート中に埋設し、高温高圧蒸気養生し
    、有効プレストレス量50kg/cJ以上であることを
    特徴とする高強度PCパイル。
JP8811883A 1983-05-19 1983-05-19 高強度pcパイル Granted JPS59213816A (ja)

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JPH0331841B2 JPH0331841B2 (ja) 1991-05-08

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