JPS621963A - ネジフシ鉄筋の接続法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鉄筋の接続法のうち、ネジフシ鉄筋の接続法
に関する。

〔従来の技術とその問題点〕

一般に鉄筋の接続には、ガス加熱圧接による方法を初め
として、カプラー及びロックナツトによって締付は固定
する方法や、スプライススリーブやカドウェル工法にみ
られるように、カプラー内に接着剤を注入する方法、若
しくはカプラーを外側から締付けかしめる方法などがあ
り、このうちネジフシ鉄筋を用いてのカプラー及びロッ
クナツトによって締付は固定する方法が簡便なものとし
て、最も広く使われている。

一方、鉄筋コンクリート構造物の大形化、あるいは原子
炉建屋等特殊構造物において強度的信頼性を高めるため
、直径５０ｍｍをこえる大径鉄筋が密に配筋される場合
が多くなった。そして、今まで用いられていた中小径の
ネジフシ鉄筋の接続と同じ方法によってかかる大径ネジ
フシ鉄筋を接続しようとすると、■接続に用いる治工具
が大形になり、密に配筋された鉄筋の間に入りにくい、
■大形化するのに伴って重量がふえるため作業性が低下
する、■大径ネジフシ鉄筋の接続に必要な締付は力が与
えにくくなるため接続部の強度的信頼性が低下する、な
どの不都合が生ずる。

このうち、■の太径ネジフシ鉄筋に必要な締（＝Ｊけ力
が与えにくい理由を更に詳細に述べる。

第７図〜第９図は従来のカプラー及びロックナツトによ
るネジフシ鉄筋の締付は接続する手順を示すもので、第
１に、ロックナツト２およびカプラー３を接続しようと
するネジフシ鉄筋の片側１にねじ込み、今一つの接続し
ようとするネジフシ鉄筋１′に、ロックナツト２′をね
じ込む（第７図参照）。そして、ネジフシ鉄筋の接続す
る当り面からＩ、ｏ　／２　（Ｌｏ　　：カプラーの長
さ）の個所に印４をつ番Ｊ、カプラー３の端が印４に合
致するまでねしもどし、接続する鉄筋１および１′の当
り部１ａがカプラー３のほぼ中央にくるようにする（第
８図参照）。

次いで、ロックナツト２および２′を専用の治具によっ
て締付は緊張する（第９図参照）。

一方、普ｊｌボルトには次式（１）であられされる初期
締付は力Ｆｆを与える。

Ｆｆ−−・π・ｄ２２　・　（０，７・δｙ　）　−−
−−（１）ｄ２　：ねじの有効径 δｙ：材料の降伏点 ボルトの断面積当り０．７　・δｙの初期締付は力を与
えるには、次式（２）であられされる締付りトルクＴが
必要である。

Ｔ＝に−ｄ１　・Ｆｆ ■ ＝−Ｋ・π・ｄｌ３　・　（０，７・δｙ　）　−−−
−（２）に：トルク係数 ｄｌ　：ねじの外径 ｄｎ：ボルト頭部座面またはナツト座 面の平均径 β　：ねじのリード角 Φ′：ねじ山接触面の換算摩擦係数 μｍ　：ボルト頭部座面またはナット座面と被締付は物
との摩擦係数 上記式（２）から明らかなように、締付はトルクはねじ
部の直径の３乗に比例して大きくなるため、ネジフシ鉄
筋の直径が大きくなると、従来行っているようなナツト
の回転締付けによって所望の締付は力を与えることはむ
ずかしくなる。

また、ネジフシ鉄筋の外側のねじは圧延によって形成さ
れ、第７図〜第９図に示した従来行われているカプラー
とロックナツトによる接続法においては、圧延成形され
たネジフシ鉄筋のねじに、機械加工されたロックナツト
のねじがねじ込まれる。そのため、ロックナツトとネジ
フシ鉄筋のねじが喰合うねじ部の摩擦係数は０．４０〜
０，７５の範囲に分布し、摩擦係数は大きく、かつばら
つきも大きい。このため、継手部に所望の緊張力を与え
るには摩擦力のばらつきが大きいため、最大摩擦力を考
慮した大きいトルクをロックナツトに与えなければ、接
続部の強度的信頼性をうろことはむずかしかった。この
ことが、従来用いられていたカプラーとロックナツトに
よる締付は接続法の大きな欠点であった。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、手持ちス
パナなどの小型で簡易な道具でも大径のネジフシ鉄筋に
大きな緊張力を与えて確実に締付は固定できる接続法を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前記目的を達成するため、内側に接続すべきネ
ジフシ鉄筋のねじピンチと同一のねじが切られたカプラ
ー１個と、内側をネジフシ鉄筋のねじ市外径よりわずか
に大きい非ねじ切り部とし、外側に機械加工された普通
のメートル細目ねじを設けた補助ナツトと内側の一方に
はネジフシ鉄筋のねじピンチと同一のねじを、他方には
前記補助ナットの螺入部を形成した主ナットとの組合せ
による主ナツトブロック体を２個使用し、主ナツトブロ
ック体とカプラーを接続しようとするネジフシ鉄筋の片
方に該カプラーからその鉄筋端が突出するまでねじ込み
、今一つのネジフシ鉄筋に他の主ナツトブロック体を補
助ナツトから該鉄筋管が所定長が突出するまでねじ込み
、両ネジフシ鉄筋を突き合わせた後、カプラーをねじ戻
し、鉄筋接合端をその中央に位置させ、これに伴い、一
方の主ナツトブロック体もカプラーにつけるようにねし
戻し、両主ナットブロック体を回転させてかに軽く締め
つけた後、手持ちのスパナあるいは従来使われているロ
ックナツト締付け治具によって補助ナツトをまわして締
付けることを要旨とするものである。

〔作用〕

本発明によれば、補助ナツトは主ナツトに機械加工され
たねじによってねし込まれており、摩擦力を低めるとと
もにばらつきを小さくでき、補助ナットを主ナツトにね
じ込むねしは鉄筋組作業に支障がない範囲でピッチが小
さいメートル細目ねじを用いたので、ネジフシ鉄筋を接
続する際、補助ナットに必要なねじ戻し距離はごくわず
かとなり、ピンチを小さくすることによって、補助ナツ
トに与えるトルクを有効に緊張力に変換できる。

また、ネジフシ鉄筋の緊張力をうける主ナットとカプラ
ーとの間にねし喰合い部がない個所を補助ナット部に設
けていて、この非噛合い部によってねじ締付は部にゆる
み止めの効果を与える。

〔実施例〕

以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図〜第５図は本発明のネジフシ鉄筋の接続法の各工
程を示す説明図で、図中１，１′はネジフシ鉄筋、５は
カプラー、６．６′は主ナツト、７．７′は補助ナット
を示し、ネジフシ鉄筋１゜１′の締付は接続はカプラー
５と補助ナツト７又は７′を組み込んだ主ナツト６及び
６′によって行う。

このうち、カプラー５は内側に接続するネジフシ鉄筋１
および１′の外側のねじに喰合うピンチのねじが削り出
されており、該カプラー５の全長Ｌｃはネジフシ鉄筋１
，１′のねじ底径ｄ３の３倍程度以上にする必要がある
。

補助ナット７．７’は、その外側に主ナツト６゜６′へ
のねじ込み用のねじ７−１．７’−１が設けられている
が、このねじ？−１，７”ｌは普通のメートル細目ねし
でよい。補助ナツト７．７′の内側は接続するネジフシ
鉄筋１、あるいは１′のねじ山外径よりわずか大きい内
径に加工し、ねしは設けられていない。このねじが設け
られていない非ねじ切り部７−２の長さＬＢは極力長く
するのが有利であるが、実用的にはネジフシ鉄筋の有効
径をｄ２とすると、Ｌ日〜０．５〜１．Ｏｄ２あればよ
い。補助ナツト７．７′は原則としてリン酸塩皮膜処理
を施し、接触部の摩擦係数を低めて、小さいトルクによ
って大きな締付は力が得られるようにする。

主ナツト６．６′は内側の一端に補助ナツト７゜７′を
ねじ込むメートル細目ねじを設けた螺入部が設けられて
おり、内側の他方で接続するネジフシ鉄筋に接する部分
にはネジフシ鉄筋１．１′の外側に設けられたねじに喰
合うピンチのねじが削り出されている。

次にかかるカプラー５と主ナツト６．６′及び補助ナラ
）７．７’を用いて行う本発明の接続法を述べる。

１）まず、接続するネジフシ鉄筋１．１′の相接する端
部からＬ　ｃ　／　２はなれた個所に印４−１および４
−１′をつける（Ｌｃ：カプラー５の長さ）。次いで、
補助ナツト７を組込んだ主ナツト６とカプラー５を接続
しようとするネジフシ鉄筋の片方１に、該カプラー５の
端がネジフシ鉄筋１の端から入り、ネジフシ鉄筋１が少
し突出するまでねじ込む。次いで、今一つのネジフシ鉄
筋１′に補助ナット７′を組込んだ主ナツト６′をねじ
込み、補助ナツト７′の端が先につけた印４−１′をこ
えるまで移動させる（第１図参照）。

２）カプラー５をねじ戻し、両端をほぼ先につけた印４
−１および４−２に合わせる。このことにより、接続す
るネジフシ鉄筋の端面ばほぼカプラー５の中央にくる。

また、補助ナツト７を組込んだ主ナツト６もカプラー５
に伴って移動させる（第２図）。

３）カプラー５と補助ナット７．７′の接合部に合い印
４−２．４−２’および４−３．４−３’をつける（第
３図）。

４）補助ナット７．７’を組込んだ主ナツト６゜６′の
ブロック８，８′をカプラー５から充分離し、電気ヒー
タまたはガス焔によってカプラーねじ込み肩付近１．ｂ
、ｌｂ’のネジフシ鉄筋を２００〜４００°Ｃに加熱す
る。加熱部の長さＬＨは主ナツトブロック８，８′の長
さＬＦ程度にする（第４図）。

この際、主ナツトブロック８および８′は前記ねじ込み
肩付近１ｂ、ｌｂ’から充分離しておき、主ナツトブロ
ック８．８′が加熱されることによって起こる火傷など
の事故を防ぐ（第４図）。

また、従来用いられていた締付け治具によって、本発明
になる締付は力増大効果を利用することによって締付は
可能なときは、必ずしもこの加熱操作は必要としないが
、この場合も１００〜２００°Ｃの低温加熱を行うこと
により、締付は接続の確実さを期すことができる。

５）主ナツトブロック８および８′を回転させてカプラ
ー５に軽く締付けた後、手持ちスパナあるいは従来使わ
れているロックナット締付は治具によって補助ナットの
頭部７−３をまわして締付け、締付は作業後、合い印４
−２．４−２’および４−３．４−３’の移動長さＬＭ
を測定し、締付けが確実に行われたことを確かめる（第
５図）。

次に、前記接続工程における要点を更に説明する。

まず、補助ナット７．７′による締付はトルクの有効利
用について述べると、補助ナラ）７．７’を用いてネジ
フシ鉄筋１．１′を締付は接続するときの締付はトルク
Ｔｆと締付は方Ｆの関係は、締付は部に生ずる応力が降
伏点以下の場合式（１）％式％ Ｋ：トルク係数 〕 ｄｌ、ｄ２：補助ナラトク（側のねじの外径および有効
径 ｄｎ　＋　　μｍ　：補助ナツトとカプラー当り面の平
均直径および摩擦係数 β　：ねじのリード角 Φ′：ねじ山接触面の換算摩擦係数 （＝ｊａｎ−”　μ／ｃｏｓα／２） μ　：ねじ山接触面の摩擦係数 α　：ねじ山の角 前記式（１）において、次のように変換すると、’１．
　＋　　ｄ２　　：ネジフシ鉄筋外側ねじの外径および
有効径、’　ｎ　＋　　μｍ　：ロックナットとカプラ
ー当り面の平均直径および摩擦係数とすると、従来形の
カプラーおよびロックナットによる接続方式における締
付はトルクＴｆと締付は力Ｆの関係をあられす式になる
。

上述の締付はトルクＴｆに対しねじをゆるませるに要す
るトルクＴｉは式（２）であられされる。

ＴＪｌ＝に’・ｄ２　・Ｆ　　　　（２）ここで に′：ゆるみのトルク係数 ところで、上記ねじをゆるませるトルクＴｊＬは座面の
摩擦係数μｍが大きく影響する。

一方、本発明では、摩擦力の低減と均一化の効果をより
高めるため、および締付は接続時にねじ部の焼付き事故
が生じないようにするため、補助ナツト７．７′にはリ
ン酸塩皮膜処理とステアリン酸ソーダ処理を組合せたボ
ンデライトボンダリウベ処理などを施し、ねじ喰合い部
などのすべり面の摩擦係数を０．１程度に均一に低める
ことが行われるが、このことは反面ねじをゆるませるト
ルりＴｆを小さく危険がある。そこで、表１１に示す実
際に使われている大径ネジフシ鉄筋について締イ１けト
ルクＴｆと締付は力ＦおよびゆるませるトルクＴ皇の関
係について検討を加えた。

表１　締付けトルクＴと締付は力Ｆ の関係を求めるための試算に 用いた条件 下記の表２にこの検討結果を示す。

注）Ｔｆ：締イ」け接続時に与えたトルク本発明になる
方式によると従来方式によると、締イ１け方式に比べて
、締付は力Ｆにおいて２．５倍以上大きく、ゆるませる
トルクＴ４においても２０％以上大きいことがわかる。

またこの検問の結果、このように本発明方式によると、
ねじをゆるませるトルクＴＩは従来方式のものに比べて
大きいわけであるが、さらに第５図に示したカプラー５
と主ナツト６．６′のねじ部との間に設けられた長さし
日のネジフシ鉄筋と喰合うねじが切られていない個所非
喰合部９も、ねじのゆるみ止めに大きく寄与している。

次に、かかるカプラー５と主ナツト６．６′のねじ噛合
部９によるゆるみ止め効果について述べる。

ネジフシ鉄筋１．１′の接続において、カプラー５とこ
れを締付けるナツトの間の応力状態が弾性状態にあれば
締付けの目的は達せられる。そのため、ネジフシ鉄筋１
，１′に作用する外荷重がボルトの締付は刃具上に達し
、締付は部かはなれるとナット締付は部は容易にゆるむ
。また、締付は部が塑性変形しても締付は力は低下する
ためナットはゆるみやすくなる。このようにカプラーと
ロックナツトによるネジフシ鉄筋の接続方式においては
カプラーとロックナツトの接合部が弾性状態に保たれ、
かつ両者を引きはなす離間荷重Ｐ　ｓｅｐが大きくなく
てはならない。このＰ　ｓａｐを大きくする上において
カプラーと主ナツトのねじ噛合部との間に設けられた非
喰合部９は重要な役割をもっている。

本発明になる締付は接続部の離間荷重Ｐ　ｓｅｐは式（
３）であられされる。

Ｋｂ：ネジフシ鉄筋のばね常数 Ｋｃ：補助ナットのばね定数 ただし、 Ａｂ、Ａｃ：ネジフシ鉄筋および補助ナツトの有効断面
積 ＬＢ：非喰合部９の長さ Ｅ　：ヤング率 ｌｅ：ねじ込み部の弾性変形部の長さ Ｂｉ：初期締付は力 いま、（ｔ　ｅ＝０．５−　ｄ２．Ａｂ＝Ａｃとすると
、ただし、ｄ２　：ネジフシ鉄筋の有効径、Ｐ　ｓｅｐ
は次式（４）であられされる。

従来方式によった場合、ＬＲ＝０であるからる外侮■が
付餌されると離間が生ずる。これに対し、本発明になる
方法によって、Ｌｅ’ｄ２とすめ次に述べるカプラー全
長の短縮も可能になった。

カプラー全長の短縮の効果について述べると、従来用い
られていたネジフシ鉄筋接続用カプラーの長さ／ネジフ
シ鉄筋のねじ底径の比：　Ｌ　ｃ　／　ｄは第６図に示
したごと＜４．５〜５６８であった。この比率をそのま
ま大径ネジフシ鉄筋に適用すると、カプラーが長大化し
て作業性が低下する。比：Ｌｃ　／　ｄがこのように大
きくとられていたのは強度上の配慮もあったが、前述の
離間荷重が小さかったことも１つの理由になっている。

本発明になる継手方式によると、離間荷重が大きく、ま
た補助ナットには圧縮荷重が負荷されているため、強度
的信頼性も高く、Ｌ　ｃ　／　ｄ比を３．０程度にまで
低めることができる。Ｌｃ／ｄ＝３．０とすると、ねじ
底径６０ｍｍのネジフシ鉄筋の接続に用いられるカプラ
ーの長さは１８０　ｍｍあればよい。ねじ底径４０ｍｍ
のネジフシ鉄筋の接続に用いられるカプラーの長さは前
記第６図から約１８０　ｍｍであるから、両者は長さ的
にほぼ一致する。

前述のごとく、本発明になる接続方式によると従来用い
られていた締付は接続治具によって、同一トルクで２．
５倍大きい締付は力をネジフシ鉄筋に与えることができ
る。また締付けに要するトルクは曲成（］）に示したご
とく、ネジフシ鉄筋の径の３乗に比例して大きくなるた
め、予備的加熱を行わなくても、４０ｍｍネジフシ鉄筋
用締付は治具によって容量的には５４ｍｍ　（＝　４０
ｍｍｘ　”ｑ　）のネジフシ鉄筋まで締付は接続が可能
である。このとき用いる治具はカプラー長さ１８０ｍｍ
に適するよう設計されているため、本発明になる接続方
式によると、長さ的にも容量的にも従来用いられている
締付は接続用の治具によって大径ネジフシ鉄筋を加熱す
ることなしに接続することができる。

〔発明の効果〕

以上述べたような本発明のネジフシ鉄筋の接続法は、手
持ちスパナによってでも大径ネジフシ鉄筋の締付は接続
を可能にし、また、大きい締付け１−ルクを必要とする
大径ネジフシ鉄筋の締付は接続を小形、軽量な締付は治
具によっても可能にしたものであるが、さらに下記の効
果を発揮するものである。

１）ねしすべり面の摩擦係数が小さく、そのばらつきも
小さいため、小さいトルクで均一にして大きい締付は力
をネジフシ鉄筋の接続部に与えることができる。また、
ゆるみトルクも大きいため、ネジフシ鉄筋接続部の強度
的信頼性が高い。

２）熱締め方式を採用することにより、手持ちスパナに
よってでも大径ネジフシ鉄筋の締付は接続することがで
きるが、熱締め方式を用いなくても、接続部に与えるこ
とができる締イ１けトクルは締付け・冶具の約２．５倍
になるため、従来行われているカプラーおよびロックナ
ットによる方式に比べて１．２６倍＜−３（”ｚ　’＜
＝　＞太いネジフシ鉄筋を締付けることができる。大径
ネジフシ鉄筋の接続部の長さは１／１．２６倍大きい直
径をもったネジフシ鉄筋の接続部の長さとほぼ等しいた
め、容量的にも寸法的にも従来用いられている中径ネジ
フシ鉄筋の締付は接続治具によって、１．２６倍大きい
直径をもったネジフシ鉄筋を締付は持続することができ
る。

３）補助ナットは主ナットに固く締込まれたまま取扱わ
れるため、従来用いられているカプラーおよびロックナ
ツト形継手と鉄筋組作業現場で取扱う部品の点数は同じ
である。また補助ナットは主ナツトにねじ込まれたまま
取扱われるため、特に輸送中などにねじ部が傷むことも
ない。

）従来用いられているカプラーおよびロックナツト形継
手に比べて外見上の違いが少ないため、鉄筋組み作業者
がなじみやすい。またもし間違えて本発明になる継手を
従来用いていたカプラーおよびロックナツト形継手と同
じ容量で締付は固定したとしても、締付は部のゆるみに
くさなど、本発明になる継手の特長が失われることはな
い。

なお、鉄筋継手の強度に関しては（財）日本建築センタ
ーによって鉄筋継手の性能試験法および性能判定基準が
作成されており、実際に継手として使用するには、この
基準に合格することを確かめなければならないが、本発
明になる鉄筋継手は上記判定基準の内、最もきびしいＳ
Ａ級に合格することはすでに確かめられており、鉄筋継
手として優れた性能を有することが実証されている。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明のネジフシ鉄筋の接続法の各工
程を示す説明図、第６図は従来用いられていたカプラー
の長さ範囲と本発明で可能になっかカプラーの長さ範囲
の説明図、第７図〜第９図は従来の接続法を示す説明図
である。 １．１′・・・ネジフシ鉄筋 １１．１１’・・・ねじ １ａ・・・当り部　　　　２，２′・・・ロックナラＩ
・３・・・カプラー ４−１．、ｌｌ’、４−２．４〜２′。 ４−３．４−３’　　・・・印 ５・・・カプラー ６．６′・・・主ナツト　６−１・・・ねじ７．７′・
・・補助ナット ７−１．７”ｌ・・・ねじ ７−２・・・非ねじ切り部 ７−３・・・頭部　　　　８．８′・・・主ナツトブロ
ック９・・・非喰合部 出願人　　　　株式会社神戸製鋼所 二〇に−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内側に接続すべきネジフシ鉄筋のねじピッチと同一のね
   じが切られたカプラー１個と、内側をネジフシ鉄筋のね
   じ山外径よりわずかに大きい非ねじ切り部とし、外側に
   機械加工された普通のメートル細目ねじを設けた補助ナ
   ットと内側の一方にはネジフシ鉄筋のねじピッチと同一
   のねじを、他方には前記補助ナットの螺入部を形成した
   主ナットとの組合せによる主ナットブロック体を２個使
   用し、主ナットブロック体とカプラーを接続しようとす
   るネジフシ鉄筋の片方に該カプラーからその鉄筋端が突
   出するまでねじ込み、今一つのネジフシ鉄筋に他の主ナ
   ットブロック体を補助ナットから該鉄筋端が所定長が突
   出するまでねじ込み、両ネジフシ鉄筋を突き合わせた後
   、カプラーをねじ戻し、鉄筋接合端をその中央に位置さ
   せ、これに伴い、一方の主ナットブロック体もカプラー
   につけるようにねじ戻し、両主ナットブロック体を回転
   させてから軽く締めつけた後、手持ちのスパナあるいは
   従来使われているロックナット締付け治具によって補助
   ナットをまわして締付けることを特徴とするネジフシ鉄
   筋の接続法。