JPS60258370A - 繊維強化プラスチックロッドの緊張定着方法およびその装置 - 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】 「発明の目的」 本発明は繊維強化プラスチックロッドの緊張定着方法お
よびその装置に係り、一方向に強化された繊維強化プラ
スチックロッドを大きな引張力作用条件下において破断
することなく定着せしめ、コンクリート部体におけるプ
レストレスの導入目的その他に繊維強化プラスチックロ
ッドを有効且つ簡易に利用する方法およびその装置を提
供しようとするものである。

産業上の利用分野。

繊維強化プラスチックロッドの大きな引張力作用条件下
での定着。

従来の技術。

一方向における引張強度を強化した繊維強化プラスチッ
クロッドは従来から知られ、各方向に利用されているが
、このような繊維強化プラスチックロッドを高張力鋼材
の代シにプレストレストコンクリート用緊張材として用
いるならば耐食性において卓越したものとなシ高度の腐
食環境下においてもコンクリートの被覆厚さを特別に太
きくする必要がなく、しかも繊維強化プラスチックの比
重が鋼材の６分の１程度であるため部体の軽量化を図９
得ることになル、更にはそのヤング率が鋼材の４分の１
程度であるため応力損失も著しく小さくて済むなどのメ
リットがある。特に前記腐食破断に関しては常時８０〜
９０Ｋｆ／−のような引張応力が作用していることから
鋼材において認められる応力腐食割れによる破断が複合
して発生するこ−とを避は得る。然してこのような緊張
材として繊維強化プラスチックを用いることについての
研究は、１９５０〜６０年代にわたって米国、英国およ
びソ連などにおいて行われて来たが、このものに引張荷
重を継続して加えた場合に、複合体中の個々のガラス繊
維に生ずる引張応力度が一様でないため時間の経過とと
もに引張荷重が低下する現象、即ち静的疲労が認められ
その研究利用が一時中断状態となっていた。然し近年に
なって等断面の繊維強化プラスチック製品に一定の張力
を加えつつ集束、成形、強化せしめるｐｕｌｔｒｕｓｉ
ｏｎ　法などが開発され、上記した静的疲労による荷重
低下が大幅に改善され、緊張材としての利用が再び注目
されつつある。

発明が解決しようとする問題点。

ところで上記のような繊維強化プラスチックを緊張材と
して利用するには定着および緊張操作が著しく困難であ
る、という問題点がある。

即ち繊維強化プラスチツク材は一方向にのみ強化された
ものであるから、これを従来のチャックを用いて引張る
と、引張応力と同時に横方向の圧縮応力が発生し、又こ
の圧縮応力に伴ってせん断応力が発生することとなシ、
該プラスチック材の途中、特にチャック近接部で破損切
断せしめられる。このため例えば特開昭５４−５０６５
２号公報のような技術も提案されているが、その定着の
ための加工が煩雑であシ、しかもその破損切断防止効果
は強大な引張力作用条件下において必ずしも充分でない
。

なおテーパー面を利用したクサビ構造によって前記した
ような繊維強化プラスチックロッドなどを緊張定着する
場合において、該ロッドは定着手段を介して緊張操作機
構に導かれ、該緊張操作機構による緊張力附与処理し、
この緊張力附与条件下で前記クサビ構造による定着を図
ることになるが、この場合においては第８図に示すよう
ロッド３に緊張力Ｐ１を作用させた条件下でクサビ構造
部材２１をコーン状テーパ面をもった外部コーン部体２
２中に押込力Ｐ２を以て押込むこととなるので、ロッド
３に被処理部体２５内で与えられていた緊張力Ｐ、はこ
のＷ地力Ｐ３分によって減殺されることになる。

又被処理部体２５の外部におけるロッド３は緊張操作手
段２４による前記引張力Ｐ１に加えてこの押込力Ｐ２も
作用することとなるので上記のように引張強度の優れた
繊維強化プラスチックロッドであっても実際の利用上に
あってはそれらの作用力Ｐ、とＰ、による制限を受ける
こととならざるを得ない。

「発明の構成」 問題点を解決するための手段。

本発明は上記したような従来のものの問題点を解決する
ように創案されたもので方法としては、繊維強化プラス
チックロッドの一端側を第１係着手段によって被処理部
体の一側に係着させると共に該繊維強化プラスチックロ
ッドの他端側を前記被処理部体の他側に係着する第２係
着手段を介して緊張操作手段に導き、緊張定着させるに
当り、前記第２係着手段として截頭円錐状に内部をくり
抜いた外部コーンと該外部コーンの内装され中心部で上
記繊維強化プラスチックロッドを挿通把持する分割内部
コーンによって形成すると共に該内部コーンにおける第
１係着手段側に前記繊維強化プラスチックロッド径の１
．５倍以上の範囲に亘る応力遷移部を形成し、しかも前
記外部コーンを外部シ刃ンダーと上記截頭円錐状のくり
抜き部分を有する中間コーンで形成し、該中間コーンに
は前記外部シリンダーの外端面から突出した抑圧操作部
を設けたものとして準備し、前記した緊圧操作手段で上
記繊維強化プラスチックロッドに緊張力を附与し、該緊
張力附与条件下で上記中間コーン、を外部シリンダーと
内部コーンとの間に押入することにより該内部コーンに
よシ繊維強化プラスチックロμドを定着することを特徴
とし、次いで前記緊張操作手段の緊張力を弛緩して被処
理部体にプレストレスを与えると共に該緊張操作手段を
取外すことより成る繊維強化プラスチックロッドの緊張
定着方法である。

又装置と°しては、繊維強化プラスチックロッドの一端
側を係着手段によって被処理部体に係着すると共に該繊
維強化プラスチックロッドの他端側にも別の係着手段を
設けて引張力をカロえた状態で係着させるようにしたも
のにおいて、前記した各係着手段が截頭円錐状に内部を
くり抜かれた一体の外部コーンと、該外部コーンの内部
に装着され且つその中心部に前記繊維強化プラスチック
ロッドを挿通把持する挿嵌溝を形成し軸方向にそって複
数個に分割された内部コーンとで形成され、それら内部
コーンには上記外部コーンに内装され且つ挿嵌溝内に繊
維強イしプラスチックロッドを挾持した状態で該外部コ
ーンの端面部分から前記繊維強化プラスチツクロッド径
の１．５倍以上の長さ範囲に亘る応力遷移部を形成した
ことを特徴とする繊維強化プラスチックロッドの緊張定
着機構である。

作用。

上記のような本発明によるときは、方法として繊維強化
プラスチックロッドの他端側か第２係着手段を介して緊
張操作手段に導かれて緊張操作を受ける場合において、
その第２係着手段として截頭円錐状に内部を〈シ抜い窺
外部コーンと該外部コーンの内部に、中心部でロッドを
挿通把持するように複数個に分割された内部コーンによ
って形成され、又該外部コーンが外部シリンダーと中間
コーンで形成され、しかも該中間コーンには前記外部シ
リンダーの外端面から突出した抑圧操作部を設けたもの
として準備されているので、上記緊張操作手段で繊維強
化プラスチックロッドに緊張力を附与した条件下で上記
中間コーンを外部シリンダーと内部コーンとの間に押入
することができ、それによってロッドの何れの部分にお
いても中間コーン押込みによる影響を与えることなしに
、しかもバランスした係着力を内部コーンの挟着面全般
で作用させる。

上記のような本発明による装置は外部コーンが引張られ
ることにより内部コーンに対してクサビ作用を与え、ロ
ッドの把持されている部分を挟圧締着してロッドに対し
好ましい引張力を与え得るが、この場合において前記し
たような応゛力遷移部が外部コーン部体の端面からロッ
ド径の１．５倍以上の長さ範囲に亘って形成されている
のでロッドに作用している横圧力が急激に変化して内部
コーンの先端部附近で破断することを有効に防止するっ 実施例 本発明によるものの具体的な実施態様を添附図面に示す
ものについて説明すると、本発明による定着装置は、繊
維強化プラスチツクロッド３の端部に対して第１図に示
すような係着手段Ａが用いられ、被処理部体に対して適
宜に定着される。なお場合によってはこのようにしてロ
ッド３に係着された前記係着手段Ａに引張機構を作用さ
せることによってロッド３に引張力を附与することもで
きる。然してこのような係着手段Ａは截頭円錐状に内部
をくり抜いた一体の外部コーン１と、該外部コーン１の
内部に装着されその内部係接面１ａに接合す慝テーバ状
接合面２ａを外面に形成すると共に中心部に前記繊維強
化プラスチツクロッド３を挿通把持する挿嵌溝２ｂを形
成し、しかも軸方向にそって複数個に分割された内部コ
ーン２．２より成り、それらの内部コーン２．２にはそ
れが上記外部コーン１に内装され且つその挿嵌溝２ｂ、
２ｂ内に前記ロッド３を挾持し、該ロッド３に対し実質
的に引張力を作用せしめない状態で、ｉ外部コーン１の
固定部側端面１ｅよシ前記ロッド３の直径゛に対し少く
とも１．５倍以上、好ましく゛は２〜５倍の長さｔだけ
突出した応力遷移部２ｃ、２ｃを形成したものである。

前記し次外部コーン１の他端側には係止段１ｄを形成し
座金などを介して被処理部体の一側に係止定着し、或い
はジヤツキその他の引張機構による引張作用を与え得る
ように成っている。応力遷移部２ｃは一後述する第４．
５図のようにテーパ状に内側に凹入した切入部として形
−成してもよい。

父上記のような本発明のものが具体的にコンクリート部
体のようなプレストレスの１ｌｆｔＪされる被処理部体
４に適用される態様の１例は第６図に示す通りであって
、コンクリート部体４０両側に係着手段ＡとＢを対設し
、一方の係着手段Ａによって一端部を定着されたロッド
３の他端部を他方の係着手段Ｂを介して導出し緊張機構
８を作用させて引張フカを与え他方の係着手段でコンク
リート部体４の他側面に定着することとなるが、この場
合において単にクサビ機構を利用した従来からの係着手
段であると前記し次第８図のような不利がある。そこで
前記したような本発明の技術を用い、しかも第７図のよ
うな不利を的確に回避することについて本発明者等は検
討を重ね、別に第２図に示すような係着手段Ｂをも得た
。即ちこの第２図に示すものは前記した緊張機構８によ
るロッド３への引張力は殆んど抵抗なしにコンクリート
部体４内のロッドに４え、斯うして充分な緊張状態が与
えられた後において、そのロッド３に与えられた緊張力
を実質的に減殺することなしに、又ロッド３を損傷しな
いで定着させるようにしたものであって、その構成関係
について説明すると１第１図に示したものにおける外部
コーン１をこの場合においては外部シリンダー５と中間
コ−ン１１としたものである。つまり前記したコンクリ
ート部体の如きである被処理部体４の他側面に対して設
けられた外部シリンダｆ５内に截頭円錐状に内部が〈シ
抜かれた部体の中間コーン部体１１と、該中間コーン部
体１１の内部に装着され、その内部係接面１１に接合す
るテーバ状接合面１２ａを外面に形成すると共忙中心部
に前記ロッド３を挿通把持する挿嵌溝１２ｂを形成し、
しかも軸方向にそって複数個に分割された内部コーン部
体１２．１２よ列構成され、前記内部コーン部体１２　
、’１２には上記中間コーン部体１１の係着手段Ａ側端
面１１ａよシ該係着手段Ａ方向に前記ロッド３の直径に
対し１、５倍以上、好ましくは２〜５倍突出した応力遷
移部１２ｃ、　１２ｃを形成したもので、前記外部シリ
ンダー５には鍔部５ｂを形成すると共に被処理部体４に
座金部材６を添設して係止するように成っている。

なお前記したような本発明によるものは前記係着機構Ｂ
に関して別に第４図と第５図に示す゛ような構造を採用
することができる。即ち内部コーン部体１２に関してそ
のロッド３の導入側にテーバ隙間である応力遷移部Ｔを
形成するもので、該応力遷移部７についてはその開口端
側がロッド３の径ｄに対して０．０５ｄ−０゜１ｄの幅
であシ、又その長さとしては２ｄ〜５ｄ程度が好ましい
。又前記した係接面１１＆と接合面１２ａのロッド３周
面に対する角度につｂてはａ５〜６．５°が好ましく、
このような角度については係接面１ａと接合面２ａの場
合においても同じである。更に内部コーン２が中間コー
ン１１内に完全に引込まれ、或いは内部コーン部体１２
が中間コーン部体１１と共に外部シリンダー１５内に完
全に引込まれた状態における前記応力遷移部２ｃ又は１
２ｃの外部コーンＩＩ又は中間コーン１１の端面１ｅ又
は１１ｅからの突出長さｔ′については１ｄ〜２ｄ程度
に選ぶことが好ましい。前記した緊張操作機構８として
は任意のものを採用し得るが、好ましい機構°としては
油圧式のセンターホールｆ、　ジヤツキがある。

即ちこのようなセンターホール式ジヤツキとして本発明
者等の開発したものは第７＠の如くであって、中心部に
前記したようなロッド３を挿通する通孔３１が形成され
た本体３０に対してロッド締着部体４０が連結され、゛
本体３０には曲端側に発条３４を介して定着スライド部
体３２を内装すると共にそのロッド締着部体４０側には
緊張用スライド部体３３が内装され、それら両スライド
部体３２．３３閣の内側にはガイド部体３４が設けられ
ていて油圧によるスライド作用を案内するようになって
いる。本体３０の中間部には緊張用接手部３６ｍを有す
る第１油圧室３６が形成され、又その先端側には定着用
接手部３７＆を有する第２油圧室３７が設けられ、更に
そのロッド締着部体４０側には弛緩用接手部３８ｍを有
する！！３油圧室３８が形成されている。又前記したロ
ッド締着部体４０には締着スライド４１の両側に固定用
接手部４２ｍを有する第４油圧室４２と開放用接手部４
３ｍを有する第５油圧室４３とが形成され、締着スライ
ド４１の尾端部には連繋部材４４を介して挟着部体４５
が連結され、該挟着部体４５の先端部はテーバ面４５＆
を形成し、係接部体４６の傾斜接合面４６ａと接合され
ている。

即ちその操作について説明すると、第４油圧室４２に圧
油が送り込まれることによって締着スライド４１および
挟着部体４５を図示左方にスライドして通孔３１から挿
通されたロッド３１を挟着固定し、この状態で第１油圧
室３６に圧油が送り込まれるとスライド部体３３および
締着部体４０が一体として図示左方にスライドして挟着
固定されているロッド３に引張力を与え得る。斯うして
所定の引張力が与えられたならば第２油圧Ｍ３７に圧油
を送カ込んだ定着スライド部体３２を図示左方に押進し
前記した中間コーン１１の端面１１ｅを押し係着機構Ｂ
をロッドに係着すると共に該係着機構Ｂを介してコンク
リート部体などの被処理部体４にプレストレスを与える
。以上のようにしてブレストレスを与えた後において第
３油圧室３８に圧油を作用させるとスライド部体３３が
復動して係着機構Ｂより外部側におけるロッドに作用し
ていた緊張力を弛緩することができ、次いで第５油圧室
４３に圧油を送り込んでロッド３に対する挟着部体４５
の挟着を解放する。

上記したような本発明によるものについて具体的な使用
結果について説明すると、第１図に示すものの場合にお
いて前記した繊維強化プラスチツクロッド３として炭素
繊維強化プラスチックロッドを用い０、即ちロッド３の
直径としては６ｍで繊維混入率（Ｖｆ）は６３％のもの
であり、又使用した炭素繊維としてはＰＡＮ系（ポリア
クリロニトリル系］のものでありて、その引張強度は３
００１１１！／−でちゃ、マトリックスはアクリルエポ
キシ樹脂であった。又前記した応力遷移部２ｃ、２ｃの
突出長さについては２５ｍ＋とじ、９本のロッドについ
て引張試験した結果は平均値は１８Ｚ８Ｋｆ／−であっ
て±４．３Ｋｆ／−の誤差範囲Ｒであり、設計強度とし
ては１７８　Ｋｙ／−程度を採り得る。一方このような
一方向強化のプラスチックロッドに関する引張強度に関
しては混合側を用いて理論的にその引張強度を推定する
ことが可能であって、これによってめた理論値は１８９
．７Ｋｆ／−であった。

即ち上記した試験値はその最低値をとっても理論値の約
９５チとなるものであって、本発明によるものが頗る好
ましい結果を得しめていることは明かである。

然してこのような本発明のものに対し比較例として前記
したところと同じ繊維強化プラスチツクロッド３を従来
法に従い応力遷移部２ｃの全くないもので緊張係着させ
た場合は、同じく９本平均で１６１゜５Ｋｆ／Ｍｊであ
るが、Ｒ＝１５．４Ｋｆ／−であって、設計強度として
は１４５Ｋｇ／ｄ程度とせざるを得す、この程度では引
張強度的にランクの低い素材を用いた場合と同じであっ
て、折角の１９０Ｋｐ／−級ロッド材を意義が大きく失
われる。又この応力遷移部２ｃが８ｍとさｈた場合には
同じく９本平均で１７０．８Ｋｆ／−１Ｒ＝１０．３）
１／ｄ　であって、その設計強度としては１６０　Ｋｙ
／−となり、本発明のものに比すれば折角応力遷移部を
形成しても設計強度では１０％程度低く、その効果を有
効に得ることができない。

更に上記した繊維強化プラスチックロッドを用い、従来
のような応力遷移部のない、単なるサビ型係着手段を用
いて第６図のように緊張機構８で′２８ｔの引張力を附
与し、この状態で係着手段の内部コーンを押入し定着さ
せたところ内部コーン押入時の摩擦によってそのコンク
リート部体４内のロッドにおける引張力は１．２ｔに減
少していることが確認された。又このような試験く関し
て係着手段に関する内部コーンの押入をより強く行うな
らばコンクリート部体外部における係着手段と引張機構
との開において２．８ｔの引張力に加えて内部コーン部
体押込みによる引張り力が作用してロッドの破断荷重に
達することが知られた。

然してこのような従来法のものに対しコンクリート部体
４の一側に第１図の係着手段Ａを用いてロッドを定着す
ると共に該コンクリート部体４の他側においては第４図
に示したような係着手段Ｂを用いて緊張機構８による引
張力を同じく２８を附与し、次いで係着手段Ｂにおける
中間コーン１１を圧入して定着させコンクリート部体４
にプレストレスを与えた場合においてコンクリート部体
４中におけるロッドの引張力は２７３ｔであ夛、この引
張力は油圧ジヤツキである緊張機構８の弛緩を完了し、
取外した後においても維持されており、コンクリート部
体内外の何れであるを問わずロッド破断は全くないもの
で６つ九。

なお上記したところは炭素繊維による強化プラスチック
ロッドであるが、その他のガラス繊維やアラシド繊維を
用いた場合においても具体的数値が変動する程度で、同
様の結果が得られた。

・「発明の効果」 上記したような本発明方法によるときは緊張機構による
引張力の附与が円消且つ安定に附与されると共にロット
に対するこの引張力附与状態での被処理部体に対するロ
ットの定着が初期引張力に対する損失の殆んどない状態
で円滑に達成され、又このような定着に当って該定着の
ための係着手段と緊張機構との間のロット″に対し異常
に高い引張力を作用せしめることなしに有効に達成され
、倒れにしてもロットの破断損傷を見ることの殆んどな
い関係でこの種ロッドの緊張定着を簡易且つ有効に実施
し得るものであるから工業的効果の大きい発明である。

父上記したような本発明の定着装置によるときは、一方
向に強化されたこの種繊維強化プラスチックロットを大
きな引張力作用条件下において破断することなく、安定
且つ的確に定着し得るものであることは明かであ夛、そ
れによって従来一般の鋼材によるものに比し軽量性と耐
食性とを充分に利用せしめ繊維強化プラスチックロット
の有する優れた引張強度性と相俟って配筋量を大幅に減
少せしめ、父上記したような軽量性などが相俟って頗る
有利なプレストレストコンクリートを提供し得るもので
あるから工業的効果の大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を示すものであって、第１図は
本発明による係着手段の１例についての縦へ図、第２図
はその止着機構についての図はその部分的な構成関係説
明図、第６図は被処理部体に対する緊張操作のための装
置構成説明図、第７図は本発明者等の開発した緊張操作
機構の部分切入側面図、第８図はその緊張機構側での従
来のものの操作関係説明図である。 然してこれらの図面において、１は外部コーーイ、１ａ
はその内部係接面、１ｄはその係止段ｌ：） ′２ｃはその応力遷移部、３は繊維強化ブラスチツ゛ク
ロット、４は被処理部体、５は固定シリンダーを示すも
のであ、る。 特許出願人　小　林　−補 完　明　者　古　屋　七　部 用　趙　カ　未 開　小　林　−補 備　／　園 ／１ 第　、２　岡 一−−−−−−−−ｊ〈−一−ノ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、繊維強化プラスチックミツドの一端側を第端側を前
   記被処理部体の他側に係着する第２係着手段を介して緊
   張操作手段に導き、緊張定着させるに当シ、前記第２係
   着手段として截頭円錐状に内部をくシ抜いた外部コーン
   と該外部コーンの内装され中心部で上記繊維強化プラス
   チツクロッドを挿通把持する分割内部コーンによって形
   成すると共に該内部コーンにおける第１係着手段側に前
   記繊維強化プラスチックミツド径の１．５倍以上の範囲
   に亘る応力遷移部を形成し、しかも前記外部コーンを外
   部シリンダーと上記截頭円錐状のくり抜き部分を有する
   中間コ」ンで形成し、該中間コーンには前記外部シリン
   ダーの外端面から突出した抑圧操作部を設けたものとし
   て準備し、前記した緊圧操作手段で上記繊維強化プラス
   チックミツドに緊張力を附与し、該緊張力附与条件下で
   上記中間コーンを外部シリンダーと内部コーンとの間に
   挿入することにより、該内部コーンにより繊維強化プラ
   スチックミツドを定着することを４！ｌＦ徴とし、次い
   で前記緊張操作手段の緊張力を弛緩して被処理部体にプ
   レストレスを与えると共に該緊張操作手段を取外すこと
   より成る繊維強化プラスチックミツドの緊張定着方法。 Ｚ　繊維強化プラスチックミツドの一端側ヲ係着手段に
   よって被処理部体に係着すると共に該繊維強化プラスチ
   ックミツドの他端側にも別の係着手段を設けて引張力を
   加えた状態で係着させるようにしたものにおいて、前記
   した各係着手段が截頭円錐状に内部をくり抜がれた一体
   の外部コーンと、該外部コーンの内部に装着され且つそ
   の中心部に前記繊維強化プラスチックミツドを挿通把持
   する挿嵌溝を形成し軸方向にそつて複数個に分割された
   内部コーンとで形成され、それら内部コーンには上記外
   部コーンに内装され且つ挿嵌溝内に繊維強化プラスチッ
   クロッドを挾持した状態で該外部コーンの端面部分から
   前記繊維強化プラスチックロンド径の１．５倍以上の長
   さ範囲に亘る応力遷移部を形成したことを特徴とする繊
   維強化プラスチックロッドの緊張定着装置。 ３、　コンクリート部体のようなプレストレスの附与さ
   れる被処理部体の一側面に第１の係着手段を取付けると
   共に該被処理部体の他側面に第２の係着手段を設け、該
   第２係着手段における外部コーンを外部シリンダーと該
   外部シリンダーに内装され且つ截頭円錐状に内部をくり
   抜がれた中間コーンで形成し、該中間コーンの内部に内
   部コーンを装着せしめ、該内部コーンにおける繊維強化
   プラスチックロッド挿嵌溝面と前記した外部コーンの外
   面とを平行状態とした特許請求の範囲第１項に記載の繊
   維強化ブラスチッ°クロットの緊張定着機構。 ４、応力遷移部が外部コーンの端内部分から内部コーン
   部体と一体の延出部分として形成された特許請求の範囲
   第１項に記載の繊維強化プラスチックロッドの緊張定着
   機構。 ５、応力遷移部が外部コーンの端面部分から凹入し友内
   部コーン部体の切欠部として形成され７’（特許請求の
   範囲第１項に記載の繊維強化プラスチックロッドの緊張
   定着機構。