JPS62280418A - 高曲げ、超高曲げ靭性遠心力成形プレストレストコンクリ−トくい体 - Google Patents

高曲げ、超高曲げ靭性遠心力成形プレストレストコンクリ−トくい体

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JPS62280418A
JPS62280418A JP12346586A JP12346586A JPS62280418A JP S62280418 A JPS62280418 A JP S62280418A JP 12346586 A JP12346586 A JP 12346586A JP 12346586 A JP12346586 A JP 12346586A JP S62280418 A JPS62280418 A JP S62280418A
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JP
Japan
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bending
concrete
pile
outer periphery
prestressed concrete
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Application number
JP12346586A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiromu Rokushiya
六車 煕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dainichi Concrete Kogyo Kk
KANSAI ASANO PAUL KK
Nippon High Strength Concrete Co Ltd
Maeta Concrete Industry Ltd
NIPPON PRESSED CONCRETE CO Ltd
Mitani Sekisan Co Ltd
Original Assignee
Dainichi Concrete Kogyo Kk
KANSAI ASANO PAUL KK
Nippon High Strength Concrete Co Ltd
Maeta Concrete Industry Ltd
NIPPON PRESSED CONCRETE CO Ltd
Mitani Sekisan Co Ltd
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Publication date
Application filed by Dainichi Concrete Kogyo Kk, KANSAI ASANO PAUL KK, Nippon High Strength Concrete Co Ltd, Maeta Concrete Industry Ltd, NIPPON PRESSED CONCRETE CO Ltd, Mitani Sekisan Co Ltd filed Critical Dainichi Concrete Kogyo Kk
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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】 3、発明の詳細な説明 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トコンク
リートくい体に於いて、第1図ta+、山)、(c+に
示すようにPC鋼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!す
ることにより、通常のくい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、くい体の曲げ破壊に至るまでの曲げ変形
能力(曲率)を通常のくい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トコン
クリート(い体、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pcB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
い一様伸びを示すPC鋼材を用いることにより、くい体
の曲げ破壊に至るまでの曲げ変形能力(曲率)を、通常
のくい体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レストコンクリートくい体
に関するものである。
本発明を第1図〜第4図を引用しつつ以下詳細に説明す
る。
まず、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。特にプレストレストコンクリート (以
下PC)  <いについては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<いの耐震性能、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、導入プレストレスを
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
るくい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
、特にくい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つの有力な方法としてコン
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<い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
のことからくい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、くい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くい体及び
超高曲げじん性くい体が開発されたが、その基礎となる
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f、’
         D P、−4am /SD:横拘束筋体積比(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) fア  :横拘束筋の降伏点応力度 fcm :横拘束のない普通のコンクリート圧縮強度 a、:筋金束筋一本の断面積 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、 % −& (1+ 990 CC”) −・−−−−−
(21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式で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通用されることが第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=40am中空円筒コンクリート体(D =400
m <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。 筋金束筋φ−5鶴、a 
、−0,1964cd、S−5cm。
f、 −10000kirf/cd、 P、−0,00
3928コンクリートf C’−800bf/c+J、
&=0.3%横拘束係数筋金−4.603xlO−’、
’、  %−0,003x(1+990x4.603x
lO−’)−0,00437鋼0.437% 即ち、D400鶴<い体に外周に降伏点応力度r。
−10000krf/eelのφ5fi横拘束筋金をピ
ッチS−5艶でまき付けることによって、コンクリート
の圧縮破壊ひずみ瓜は横拘束筋のない場合の値−aO,
3%の1.46倍の一−0.437%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Ccについてである。C
cは横拘束筋の降伏点応力度fアの関数であって同じピ
ッチで横拘束筋を配!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拘束効果が減少する。
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、−3000kgf/−程度の
横拘束筋を用いていたためと考えられる。ちなみに、上
記計算例をf y −3000kf/cjとして行うと
、CC−2,857X 10− ’、%−0,385%
となって、S=5m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時ひずみの改善は半減する
。したがって、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0発明者の研究によるとf、≧6000kgf/j
、通常f、−8000〜100100O0/−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くいについて
、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D400mCflIPC<いを用い
て行った。供試くい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くい(記号PHC)2本
、くい外周内側に接して降伏点応力度が10000瞳f
/j、直径がφ5、φ6またはφ7鶴横筋金筋をピッチ
5C11で配置したくい(記号PCPEX)が各々2本
、PCaC外材に接して上記拘束筋を配置したくい(記
号PCPIN)が各々1本、これに加えて降伏点応力度
が3000krf/cd、φ5fi横拘束筋金pc鋼材
外周に接してピッチ5cmで配置したくい(記号P C
P I N5002)が1本である。
実験の結果は第し図に示すように横拘束筋のない通常の
PC(い(記号PHC)に比べて横拘束筋を配置したく
い(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mmひすみ、曲げ破
壊時引っ張り側層外端pc鋼材伸びひずみ、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3000krf/cdの
横拘束筋を用いたくい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くいとかわらない
性能しか発揮されていない、これは(1)式の横拘束係
数C6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<
いく記号PHC)の曲げ破壊は、曲げスパン内圧縮側コ
ンクリートの圧壊によっておこっているのに対し、p 
c p [N5002<いを除く横拘束筋を配置したく
い(記号PCPEX及びPCPIN)では何れも引っ張
り側のpcm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!II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
的事実はくい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、PIJ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@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
ことからくい体曲げ靭性の更なる改善には一様伸びの更
に大きいPC鋼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<い体の発明が行われたのであ
る。
従来PCl3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りいの曲げ破壊がPC鋼材の破断によって誘発され
るようなケースが、従来のPC<い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くいを試作し、
実験を行った。実験に用いたpc<いは前記実験と全く
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。
麦  横拘束筋と高−罹伸びPC@材使用によ4曲げ靭
性改善実験時果の一例f04001jc種PC<い)麦
の′X驕結果から一1i11向東訪と高−橋伸びPC調
材の併用によってさらに曲げ靭性の改善が進み、通常の
PC<いと比較して、曲げ破壊時の中央′たわみは2.
9倍、曲率では3.55倍に達し、著しく曲げ靭性が改
善されることが実証されている。これをエネルギー吸収
能力で表すと、通常のPCりいのそれの約5〜6倍に相
当し、大地震時の基礎くいとしての十分なエネルギー吸
収量をそなえているといえる。
本発明により高曲げ靭性を備えたPC<いが簡単にえら
れ、激震時にうける地震エネルギーを十分に吸収して安
全に上部構造を支えろる超高強度遠心力成形pc<い体
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<い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。
【図面の簡単な説明】
第1図(al (bl (C1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 ポール株式会社X皿ザ止狂立
へ ・°カバー:Iシク(〜h elm   o (@
 yf囚撒;レクリーーE相ぺひプみt’/a。)各物
理−i CHI 4 図 之箱釆の上表Δ・1 手 続 主甫 正 書(方式) 昭和61年8月1日 特許庁長官 黒 1)明 雄 殿 1、事件の表示  特願昭61〜123465号2、発
明の名称  高曲げ、超高曲げ靭性遠心力成形プレスト
レストコンクリートくい体 3、補正をする者 事件との関係  出 願 人 関西アサノポール株式会社 (他5名) 4、代理人 東京都港区虎ノ門−丁目1番18号 5、補正命令の日付 昭和61年7月2日(発送日昭和61年7月29日)6
、補正の対象 図面 7、補正の内容 願書に最初に添付した図面の浄書・別紙の通り。(内容
に変更なし)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)プレテンション工法、またはポストテンション工
    法によって、予め遠心力成形された中空円筒コンクリー
    ト体にプレストレスを導入するプレストレストコンクリ
    ートくい体において、PC鋼材である縦筋群の外周に接
    して、または、縦筋群の外周と中空円筒コンクリート体
    の外周との間に縦筋群および中空円筒コンクリート体の
    外周とは接触しない状態で、あるいは、中空円筒コンク
    リート体の外周の内側に外周と接して、円環状またはス
    パイラル状のコンクリート横拘束筋を配置し、曲げモー
    メント、または、軸力と曲げモーメントとを同時に受け
    て曲げ破壊に至るまでの曲げ変形能力(曲率)を、横拘
    束筋を配置しない通常の遠心力成形プレストレストコン
    クリートくいのそれの少なくとも2倍以上に改善したこ
    とを特徴とする高曲げ、超高曲げ靭性遠心力成形プレス
    トレストコンクリートくい体。
  2. (2)上記高曲げ、超高曲げ靭性遠心力成形プレストレ
    ストコンクリートくい体において、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
    善と相做って、くい体の曲げ破壊に至るまでの曲げ変形
    能力(曲率)を、通常のくいのそれの少なくとも3倍以
    上に改善したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の高曲げ、超高曲げ靭性遠心力成形プレストレストコ
    ンクリートくい体。
JP12346586A 1986-05-30 1986-05-30 高曲げ、超高曲げ靭性遠心力成形プレストレストコンクリ−トくい体 Pending JPS62280418A (ja)

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