JPS62215717A - 高曲げ靭性プレストレストコンクリート杭 - 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） 本発明はプレテンション方式、又はポストテンション方
式による工法で、予め遠心力成形される中空円筒コンク
リート体に横拘束筋を配設して、曲げ破壊に至るまでの
曲げ変形能力（曲率）を向上せしめ、従来の横拘束筋を
設けてない抗体より少なくとも２倍以上の曲げに対する
耐力を有する高曲げ、超高曲げ靭性ＰＣ抗体に関するも
のである。

即ち本発明は高曲げ靭性杭に於いて、従来慣用のＰＣ鋼
材の一様伸びが１．５〜２％程度であるのに対し、一様
伸びが少なくとも３％以上の高一様伸びＰＣ鋼材を用い
ることによって、横拘束によるコンクリートの圧縮変形
改善と相俟って、抗体の曲げ破壊に至るまでの曲げ変形
能力（曲率）を、通常の杭のそれの少なくとも３倍以′
上に改善した、超高曲げ靭性遠心力成形プレストコンク
リート抗体である。

（従来の技術） 従来コンクリート製品として中空円筒状の成品としてコ
ンクリート電柱或いはコンクリート建築に於ける基礎杭
として縦方向に鉄筋を内在せしめたものが有る。

又セメント製品の製造においてプレテンション方式、又
はポストテンション方式によるコンクリート製品を製造
する工法は例えば商品大辞典４６２頁に説明されている
。

（発明が解決しようとする問題点） まず、従来問題となった点につき本発明がなされた背景
について述べる。

１９６８年十勝沖地震において鉄筋コンクリート構造物
が数多く被災し、我国における構造物の耐震設計の根本
的な見直しの契機となり、今日では大地震時の構造物の
エネルギー吸収能力を高めるためには、塑性変形能力の
大きい高曲げ靭性を示す構造部材の開発が重要視される
に至っている。特にプレストコンクリート（以下ＰＣ）
杭については１９７８年宮城県沖地震によって被害を受
けたことが明らかにされ、その破壊の状況が極めて粘り
のないぜい性的様相を示したことから、ｐｃ杭の耐震性
能、特に曲げモーメントに対する塑性変形能力のほとん
ど期待出来ない点が重要視され、その改善なくしては地
震国であるわが国での使用さえも危ぶまれている。耐震
性を向上するには、その曲げ破壊耐力の増大と同時に塑
性変形能力の増大をはかることが大切である。前者につ
いては導入するプレストレスの大きさを大きくすること
によって解決されるが、後者についてはプレストレスが
大きくなると塑性変形能力はますます小さくなるという
逆の方向となり、４人プレストレスを大きくすることが
かえって耐震性能を劣化させるといったことにもなりか
ねない。このようなコンクリート系曲げ材の一般的性質
を踏まえて、プレストレスの増大による抗体の曲げ耐力
増大をはかると同時に、別の手段によって曲げ破壊時の
塑性変形能力の増大をはかることが、特に抗体の耐震性
向上にとって欠くことの出来ない急務である。発明者は
その１つのを力の方法としてコンクリートの横拘束によ
るコンクリートそのものの圧縮変形能力の増大に°着目
し、長年にわたって横拘束コンクリートの圧縮変形特性
及びこれを一般のコンクリート系部材に利用したときの
効果について研究を重ねてきたが、遠心力成形ＰＣ抗体
のようにコンクリート体そのものが中空円筒の場合には
、横拘束効果が激減するという推論が長年にわたって専
門家の間の定説となっており、このことがら抗体への横
拘束の適用については論外とされてきた。しかし、発明
者はコンクリートの横拘束効果は、横拘束筋が降伏しな
い限りどのようなコンクリート断面形状であっても期待
できることを実験及び理論の裏付けによって見出し、抗
体への横拘束の適用によってその曲げ靭性を大幅に改善
できる可能性を見出したものである。

このような背景のもとに本発明の高曲げ靭性杭体及び超
高曲げ靭性抗体が開発されたものである。

゛（問題点を解決するための手段） 本発明はプレテンション工法、又はポストテンション工
法により成形した中空円筒コンクリート体の縦方向に、
複数のＰＣ＠製縦筋を間隔をあけて設け、縦筋に接触、
又は接触せず、あるいは中空円筒コンクリート体の外周
に円環状又はスパイラル状の横拘束筋を設けたことを特
徴とする高曲げ、超高曲げ靭性ｐｃ抗体である。

即ち本発明はプレテンション工法、又はポストテンショ
ン工法によって製造される遠心力成形プレストレスコン
クリート抗体に於いて、第１図（ａｌ、ｔｂ＞、１０）
に示すようにＰＣＭ材である縦筋群の外周に接して、ま
たは縦筋群と中空円筒コンクリート体外周との間、或い
は中空円筒コンクリート体外周の内側に外周と接して、
円環状又はスパイラル状のコンクリート横拘束筋を配置
することにより、通常の杭に於ける曲げ破壊の直接原因
である圧縮側コンクリートの曲げ圧縮破壊の発生を横拘
束筋の内部にあるコンクリートには及ばないようにする
ことによって、抗体の曲げ破壊に至るまでの曲げ変形能
力（曲率）を通常の抗体の場合の少なくとも２倍以上に
改善した高曲げ靭性遠心力成形プレストレスコンクリー
ト抗体、及び上記のコンクリート横拘束筋及び横拘束効
果に加えて、使用するｐｃ鋼材の一様伸びが３％以上で
従来慣用のものと比べて１．５〜２倍以上の高い一様な
伸びを示すｐｃ鋼材を用いることにより、抗体の曲げ破
壊に至るまでの曲げ変形能力（曲率）を、通常の杭のそ
れの少なくとも３倍以上に改善した、超高曲げ靭性遠心
力成形プレストコンクリート抗体でに関するものである
。

（作用） 本発明の基礎となる中空円筒コンクリート体の横拘束効
果を実験した一例を第２図に示す。この図は中空円筒コ
ンクリート体を種々の量の横拘束筋によって横拘束した
場合の、圧縮破壊時のコンクリート圧縮ひずみを測定し
た結果であって、横拘束筋の横拘束効果を表す指標であ
る横拘束係数ｆｃ’　　　　　　　　　Ｄ Ｐ、−４ａ、／３［）：横拘束筋体積化（中空円筒部も
コンクリートが充填されているものとして計算） ｆｙ　　：横拘束筋の降伏点応力度 ｆｃ’　　：横拘束のない普通のコンクリート圧縮強度 ａ５　：束部束筋一本の断面積 Ｓ　　：横拘束筋の配置ピッチ Ｄ　　：中空円筒コンクリート体の外径（横拘束筋の巻
付は径） が大きくなると、圧縮破壊時のコンクリート圧縮ひずみ
が大きくなることを明確にあられしている。

横拘束コンクリートとしての圧縮破壊時ひずみ−と横拘
束のない普通のコンクリートの値ムとの関係の一例をあ
げると、 ％＝Ｅ、　　（１＋９９０Ｃｃ）　　−−１２１となり
、図中に点線で示しである。（２）式は中空部のない円
筒コンクリート体を横拘束したときの関係式であって、
＋１１式を横拘束効果を評価する限り。

中空円筒コンクリート体にも適用されることが第２図か
られかる。−例として上の各式を用いて横拘束した場合
のＤ＝４０ｃｍ中空円筒コンクリート体（Ｄ　＝４００
ｕ　＜い体にあたる）についての圧縮破壊時ひずみ−を
計算すると次のようになる。　横拘束筋φ＝５−１ｘａ
　、　＝０．１９６４ａｊ、　Ｓ　＝　５　ｔｓ。

ｒ、　＝１００００ｋｇｆ／ａｊ、　Ｐ、−０，００３
９２８：Ｉ７　り’Ｊ−）　ｒ　ｃ’＝８００ｋｇｆ／
ｃｄ、＆＝０．３％横拘束係数束部Ｃ＝　４．６０３　
Ｘ　１０−　’；、　　％＝０．００３ｘ（１＋９９０
ｘ４．６０３ｘｌＯ−’）＝０．００４３７＝０．４３
７％ 即ち、Ｄ　４００　ｍ−抗体に外周に降伏点応力度ｒ、
＝１００００ｋｇｆ／ａｊのφ−５龍横拘束筋をピッチ
５＝５０でまき付けることによって、コンクリートの圧
縮破壊ひずみ−は横拘束筋のない場合の値ム・０．３％
の１．４６倍の一一０．４３７％まで改善できることに
なる。

特にここで強調しておくべきことは、＋１１式で示され
る横拘束効果を表す横拘束係数Ｃ６についてである。Ｃ
６は横拘束筋の降伏点応力度ｆ、の関数であって同じピ
ンチで横拘束筋を配置したとしてもｆ、の値が小さいも
のを用いるとそれだけで横向、東効果が減少する。

従来、円筒中空コンクリート体では横拘束を行ってもそ
の効果が期待できないであろうといわれていた理由の１
つは、降伏点応力度がｆ、−３０００に＋ｒｆ／−程度
の横拘束筋を用いていたためと考えらレル。チナミニ、
上記計算例をｆ　ｙ　＝３０００ｋｒｆ／ｃ＋Ｊとして
行うと、ＣＣ＝２．８５７Ｘ１０−’、％＝０．３８５
％となって、Ｓ＝５ｃｍというかなり狭いピッチで横拘
束筋を配置した場合でも圧縮破壊的ひずみの改善は半減
する。従って、使用する横拘束筋としては、横拘束効果
を高めるために高降伏点応力度のものを用いるのが望ま
しい。発明者の研究によるとｒ、≧６０００ｋｇｆ／ｃ
＋Ｊ、通常ｆ　、　＝８０００〜１００００ｋｒｆ／−
のものが最も効果的である。

次に、このような横拘束筋を配置したＰＣ杭について、
如何に曲げ靭性が改善されるかを、実験によってえられ
た結果を用いて説明する。

実験は第３図に示すＤ　４００■ｍｃｉｌＰｃ杭を用い
て行った。供試抗の種類は横拘束筋を配置していない通
常の遠心力成形超高強度ｐｃ杭（記号ＰＨＣ）２本、杭
外周内側に接して降伏点応力度が１００００ｋｇ　ｆ　
／　ｃ＋Ｊ、直径がφ５、φ６またはφ７−横拘束部　
　　　　゛をピッチ５ａｌで配置した杭（記号ＰＣＰＥ
Ｘ）が各々２本、ｐｃ鋼材外周に接して上記拘束強筋を
配置した杭（記号ＰＣＰＩＮ）が各々１本、これに加え
て降伏点応力度が３０００に＋ｒｆ／ｃｄ、φ５龍横束
部筋をＰＣ鋼材外周に接してとフチ５ｃＩｌで配置した
抗（記号Ｐ　ＣＰ　Ｉ　Ｎ５００２）が１本である。

実験の結果は第４図に示すように横拘束筋のない通常の
ｐｃ杭（記号ＰＨＣ）に比べて横拘束筋を配置した抗（
記号ＰＣＰＥＸ及びＰＣＰＩＮ）では何れも曲げ破壊時
の中央たわみ、コンクリート圧縮縁ひずみ、曲げ破壊時
引っ張り側最外＠ＰＣ＠材伸びひずみ、曲げスパン内断
面の曲率は著しく大きくなっており、高曲げ靭性を示す
ことが明らかにわかる。

上記の実験では降伏点応力度が３０００ｋｇｆ／ｃａｌ
の横拘束筋を用いた杭ではほとんど曲げ靭性の改善効果
が認められず、横拘束筋のない通常の杭とかわらない性
能しか発揮されていない。これは（１）式の横拘束係数
Ｃｃの値が前記計算例でもしめしたように不足しており
、十分な横拘束効果を期待出来なかったためである。

また、上記実験例において横拘束筋のない通常のｐｃ杭
（記号ＰＨＣ）の曲げ破壊は、曲げスパン内圧縮コンク
リートの圧壊はによっておこっているのに対し、Ｐ　Ｃ
Ｐ　Ｉ　Ｎ５００２杭を除く横拘束筋を配置した抗（記
号ＰＣＰＥＸ及びＰＣＰＩＮ）では何れも引っ張り側に
ＰＣ鋼材の破断によって曲げ破壊に至っている。これは
コンクリートの横拘束によって圧縮破壊に至るまでのコ
ンクリートの圧縮変形能力が著しく改善され、圧縮側コ
ンクリートがその圧縮変形限界に達して圧壊をおこす以
前に、引っ張り側ｐｃ鋼材の伸びひずみが破断限界ひず
みに達したことによるものであり、この実験的事実は抗
体曲げ靭性をさらに改善するのにＰＣＭ材の引っ張り破
断限界伸びひずみのさらに大きいものを用いることによ
って可能となることを示唆している。更にＰＣ鋼材の引
っ張り破断限界伸びひずみは、上記実験では平均値で２
．０３１％であり、ＰＣ鋼材そのものの引っ張り試験か
ら得られる破断伸び規格値５％とくらべ著しく小さい。

即ち２．０３１％という限界伸びひずみは使用ＰＣ鋼材
の一様伸び（工学的には応力ひずみ曲線におけるピーク
応力に到達するときのひずみ）に略一致しており、この
ことから抗体曲げ靭性の更なる改善には一様伸びの更に
大きいＰＣ８材の使用によって可能となり、破断伸びが
大きいことだけではその目的・を達し得ないという重要
な示唆をあたえている。

以上に述べた実験的示唆に基づき高一様伸びＰＣ鋼材を
用いた超高曲げ靭性ｐｃ抗体の発明が行われたので与る
。

従来ＰＣｗ４材の品質として、降伏後の破断に至るまで
の伸び及び絞りの出来るだけ大きいものが望ましいとさ
れ、このことは一様伸びが小さく押さえられることにつ
ながり、一様伸びの曲げ靭性改善に対するすぐれた効果
が知られないままに今日に至っているが、むしろこれは
ＰＣ杭の曲げ破壊がｐｃｍ材の破断によって誘発される
ようなケースが、従来のＰＣ抗ではおこり得なかったた
めである０発明者は前述の実験結果から得られた一様伸
びの重要性に着目し、破断伸びは規格値５％以上を満足
し、かつ一様伸びが従来慣用品では１．５〜２％程度で
あるのに対して３％以上の値を示すＰＣ鋼材を試作し、
横拘束筋と組み合わせることによって前記実験よりも更
に曲げ靭性を改善した超高曲げ靭性杭を試作し、実験を
行った。実験に用いたＰＣ杭は前記実験と全く同じもの
で、使用ＰＣ鋼材の一様伸びひずみが前記実験では２％
であったのに対して、この実験では４％のものを用いて
いる。実験結果の一例を表に示す。

えられ、激震時にうける地震エネルギー十分に吸収して
安全に上部構造を支えうる超高強度遠心力成形ｐｃ抗体
の実現が可能となった。

なお本発明を上部構造における２０部材に応用すること
によって、ＰＣ抗体の場合と同様の高曲げ靭性及び超高
曲げ靭性部材を実現し得ることも付記する。

（実施例１） 本発明はプレテンション方式、又はボストテンシコン方
式による方式により成形しに中空円筒コンクリート体ｌ
の縦方向に適宜の間隔をおいて複数のｐｃ鋼材２を設け
、該鋼材２に接して円環状またはスパイラル状の横拘束
筋３を設けたものである（第１図（ａｌ）。

（実施例２） 本発明は実施例１に於いてｐｃＷ４材２の外方にｐｃ鋼
材２に接触せず横拘束筋３を設けたものである（第１図
（ｂ））。

（実施例３） 本発明は実施例１に於いて中空円筒コンクリート体の外
周に喰込ませ又は喰込ませずに横拘束筋３を設けたもの
である（第１図（Ｃ１）。

（発明の効果） 本発明によれば横拘束による抗体の曲げに対する耐久力
が増大し、曲げ変形能力（曲率）を通常の杭より少なく
とも３倍以上に改善し、大地震にも耐え得るコンクリー
ト製の杭を経済的に得られる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　（ｂｌ　（ｃｌは本発明の実施例を示す
製品の断面図、第２図はひずみに対する横拘束係数の影
響説明図、第３図は横拘束筋の配置説明図、第４図は各
物理量測定結果の説明図である。 １は中空円筒コンクリート体、２は縦方向のＰＣ鋼材、
３は円環状またはスパイラル状の横拘束筋。 特許出願人　関西アサノ　ボール株式会社（他５名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プレテンション工法、又はポストテンション工法により
   成形した中空円筒コンクリート体の縦方向に、複数のＰ
   Ｃ鋼製縦筋を間隔をあけて設け、縦筋に接触、又は接触
   せず、あるいは中空円筒コンクリート体の外周に円環状
   又はスパイラル状の横拘束筋を設けたことを特徴とする
   高曲げ、超高曲げ靭性ＰＣ抗体。