JP2000192661A - プレストレスト・コンクリ―ト構造物 - Google Patents
プレストレスト・コンクリ―ト構造物Info
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Abstract
物において、PC鋼材等の緊張材に緊張力を付与する際
に、緊張材のレラクセーションやコンクリートのクリー
プ,乾燥収縮に左右されず、常に一定の緊張力を保持す
る手段を有し、かつ廉価に容易に製作,施工可能とする
PC構造物を提供する。 【解決手段】 PC構造物1の緊張材5に緊張力を付与
する手段として、設定緊張力付与時の撓み変形に対する
弾発力変動が小さい非線形ばね7を、コンクリート構造
物3と緊張材5端部との係止部13aに介在させる。
Description
コンクリート構造物(以下、PC構造物と略記)におい
て、PC鋼材等の緊張材に緊張力を付与する際に、緊張
材およびコンクリートの伸縮によらず、常に一定の緊張
力を保持する手段を有したPC構造物に関する。
設,硬化後に、コンクリート内に摺動自在に挿通した緊
張材に緊張力を付与し、ネジやくさび等の係止部材によ
り緊張材端部をコンクリートに定着させプレストレスを
付与し、コンクリート構造物に予め圧縮応力を付加して
おいて、耐引張り強度を向上する方法である。
材の緊張力によりその引張耐力が確保されており、長年
の使用により緊張力が所定値より低下すると十分な強度
が得られなくなる。この要因としては緊張材のレラクセ
ーションやコンクリートのクリープ,乾燥収縮等があ
る。これは、緊張材に作用する緊張力、またこの反力と
して前記コンクリートに作用する圧縮力を長期に亘り持
続させると、緊張材については引張歪みが、またコンク
リートについては圧縮歪みが経時的に増大する現象であ
り、この結果として、前記緊張材の引張歪みによる伸び
変形と前記コンクリートの圧縮歪みによる縮変形の伸縮
差だけ、緊張材の緊張力やコンクリートの圧縮力が減少
してしまうことになる。
の例として、図9に示すようなプレストレスト・コンク
リート梁(以下PC梁と略記)がある。図示するように
このPC梁は、梁本体であるコンクリート直方体3と、
このコンクリート直方体3に両側面から圧縮力をプレス
トレスする一対のアンカープレート9a,9bと、この
アンカープレート9a,9bと前記コンクリート直方体
3を貫通する緊張材5と、この緊張材5の一方端に螺合
されて前記アンカープレート9bを前記コンクリート直
方体側面に締め付けるナット13bと、前記緊張材5の
他端に螺合されるナット13aと、このナット13aと
前記アンカープレート9aとの間に介装され、前記ナッ
ト13aの締め付けにより生じる緊張材5の緊張力をア
ンカープレート9aに伝達するコイルばね8とで構成さ
れており、コイルばね8のばね定数は緊張材やコンクリ
ートに比して極小さいものとなっている。
コンクリート直方体3と緊張材5とに緊張材軸方向の伸
縮差が生じた場合、コイルばね8の撓み変形により前記
伸縮差が吸収され、この際コイルばね8のばね定数は緊
張材やコンクリートに比して極めて小さいため、前記伸
縮差を吸収しても弾発力の低下は小さく、よって緊張材
5の緊張力やコンクリート直方体3に作用する圧縮力の
低下が抑制される。
して、コンクリート構造物の緊張材の両端部に油圧ジャ
ッキを備え付け、緊張材の緊張力を油圧ジャッキの圧力
検出器により計測して、その計測値を一定に保つように
して、前記油圧ジャッキの作動を制御するようにしたP
C構造物の自動緊張管理システム装置(特開平9−21
7493号公報参照)等も提案されている。
イルばねを介装するようにしたプレストレスト・コンク
リート構造物にあっては、前記コイルばね8は、あくま
で撓み変形に対して弾発力が線形に変化する線形ばねで
あるため、吸収した伸縮差の撓み変形分に相応して緊張
力が変化してしまうことは否めず、プレストレスを一定
に維持することはできない。
は、これを設置するのに莫大な設備費を必要とすること
から、コスト面で導入上の大きな課題がある。
で、PC構造物において、PC鋼材等の緊張材に緊張力
を付与する際に、緊張材のレラクセーションやコンクリ
ートのクリープ,乾燥収縮等によらず、常に一定の緊張
力を保持する手段を有し、かつ廉価に容易に製作,施工
可能なPC構造物の提供を目的としている。
めの手段として、本発明のうち、請求項1記載の発明
は、PC構造物の緊張材に緊張力を付与する手段とし
て、設定緊張力付与時の撓み変形に対する弾発力変動が
小さい非線形ばねを、コンクリート構造物と緊張材端部
との係止部に介在させたことを特徴とする。
生した、緊張材のレラクセーションやコンクリート構造
物のクリープ,乾燥収縮等による緊張材とコンクリート
との緊張材軸方向の伸縮差は、前記コンクリート構造物
と緊張材端部との係止部に介在させた非線形ばねの撓み
変形で吸収され、かつこの非線形ばねは、前記設定緊張
力において撓み変形に対する弾発力変動が小さくなるよ
うに設定されているため、撓み変形が生じても弾発力変
動が生じず、これ故緊張材の設定緊張力は変化しない。
このため、設定緊張力付与後のプレストレスを所期値に
維持でき、PC構造物の安全性が著く向上する。
載の非線形ばねが皿ばねであることを特徴とする。
ねを使用するため、この皿ばねの板厚tとその最大撓み
量である高さHの比をH/t=1.2〜1.6、望まし
くはH/t=1.4にすることにより、容易に撓み変形
に対する弾発力変動が小さい領域を有する特性に設定で
きる。
るいは請求項2記載のPC構造物が梁部材あるいは床版
部材あるいは橋梁部材であることを特徴とする。
ョンやコンクリート構造物のクリープ,乾燥収縮等によ
る緊張材とコンクリート構造物の緊張材軸方向伸縮差
を、前記コンクリート構造物と緊張材端部との係止部に
介在させた非線形ばねの弾発力変動が小さい領域の撓み
変形で吸収するので、設定緊張力付与後のプレストレス
を所期値に維持でき、PC梁部材、PC床版部材、PC
橋梁部材の安全性が著く向上する。
いは請求項2記載のPC構造物がタンク、原子炉圧力容
器あるいは原子炉格納容器または卵型消化槽等の容器構
造物であることを特徴とする。
ョンや、コンクリート構造物のクリープ,乾燥収縮等に
よる緊張材とコンクリート構造物の緊張材軸方向伸縮差
を、前記コンクリート構造物と緊張材端部との係止部に
介在させた非線形ばねの弾発力変動が小さい領域の撓み
変形で吸収するので、設定緊張力付与後のプレストレス
を所期値に維持でき、タンク、原子炉圧力容器、原子炉
格納容器、卵型消化槽等の容器構造物の安全性が著く向
上する。特に原子炉圧力容器については、中性子照射と
40〜50゜の微高温による緊張材のレラクセーション
にかかわらず、プレストレスを一定に維持できるので非
常に有用である。
態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。
施形態の概略構成を示す梁の長手方向断面図である。図
示するように、PC梁1は、梁本体であるコンクリート
直方体3と、このコンクリート直方体3に両側面から圧
縮力をプレストレスする一対のアンカープレート9a,
9bと、このアンカープレート9a,9bと前記コンク
リート直方体3とを貫通して挿通される複数の緊張材5
と、この緊張材5の一方端に螺合されて前記アンカープ
レート9bを前記コンクリート直方体側面に締め付ける
係止部たるナット13bと、前記緊張材5の他端に螺合
されるもう一つの係止部たるナット13aと、このナッ
ト13aと前記アンカープレート9aとの間に介装さ
れ、ナット13aの締め付けによる緊張材5の緊張力を
アンカープレート9aに伝達する非線形ばねである皿ば
ね部7とで構成されている。
り、前記ナット9a,9bと螺合するようにその両端に
雄ネジが切られ、またコンクリート直方体3内を自在に
摺動可能となすためにその表面にグリース等の潤滑剤,
防錆剤が塗布されている。
緊張材を直接配設しているが、緊張材にチューブをかぶ
せ、その緊張材とチューブの隙間に防錆剤や潤滑剤を詰
めたシースストランドを用いても良い。
円錐状ばね鋼の皿ばね単体7aを同じ向きに複数枚重ね
た並列重ねの一組の皿ばね積層体からなる。前記皿ばね
単体7aは、図2に示すように皿ばねの撓み変形に対す
る弾発力変動が小さい領域(以下、「弾発力変動不感帯
領域」と記す。)を有するもので、ばねの板厚tとその
最大撓みHの比がH/t=1.2〜1.6が望ましく、
より望ましくはH/t=1.4である。
発力変動不感帯に設定するにあたっては、プレストレス
付与時の緊張材の緊張力設定値と一致するように、皿ば
ね積層体一組当たりの皿ばね単体枚数を変更することで
調整する。また、図2に示す弾発力変動不感帯幅は、前
記緊張材と前記コンクリート直方体との最大伸縮差を吸
収可能なように、複数組の皿ばね積層体を互いに逆向き
に交互に付き合わせる等して調整し得るが、本実施例で
は、皿ばね積層体は一組としている。
3aと皿ばね部7の間にはワッシャーを介装しても良
い。
する。
ストレス付与は、緊張材5の両端に螺合しているナット
13a,13bを締め付けることで行う。即ち、この締
め付けにより緊張材5が伸張して緊張力が生じると、こ
の緊張力と釣り合う弾発力になるまで皿ばね7が撓み、
この弾発力がアンカープレート9a,9bを経由してコ
ンクリート直方体3に圧縮力として伝達されることにな
る。
ラクセーションやコンクリート直方体3のクリープ,乾
燥収縮等により、緊張材5とコンクリート直方体3とに
緊張材軸方向の伸縮差が発生すると、その伸縮差は前記
皿ばねの撓み変形で吸収される。このとき、この皿ばね
7は、前記緊張力の設定値と弾発力変動不感帯が一致す
るように設定されているため、撓み変形が生じても弾発
力には変動が生じず、結果緊張材5の設定緊張力、すな
わちコンクリート直方体3に伝達される圧縮力は一定に
維持される。また、コンクリート直方体3と緊張材5の
線膨張係数差等に起因した温度変化による温度収縮差が
生じても、上記と同様に設定緊張力を一定に維持でき
る。
スを長期に亘って所期値に維持でき、PC梁に代表され
るPC構造物1の強度を著く安定的に向上させ得る。
リート構造物1と緊張材5端部との係止部13aに介在
させるというシンプルなものであるため、設置スペース
も大きくとらず廉価に容易に実施できる。
しては、皿ばね撓み量測定で緊張力を認識して容易に異
常検知ができ、またその緊張力は、皿ばねの撓み量調整
により容易に再設定可能である。
付与後のレラクセーション等による緊張材5とコンクリ
ート構造物3の緊張材の軸方向伸縮差が予測できる場合
は、その伸縮差以上の弾発力変動不感帯幅に設定するこ
とにより、以降の調整を不要とし、メンテナンスフリー
化できる。
したが、本発明はかかる第1実施形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可
能である。
造物3と緊張材5端部との係止構造としてナット13
a,13bを使用しているが、非線形ばねを前記緊張材
と前記コンクリート直方体間に介装できるとともに、前
記コンクリート直方体側面に緊張材端部を係止できれば
これに限らない。例えば、コンクリート構造物に固定し
た雌コーン内に、緊張材端部を固定した雄コーンを食い
込ませ係止するくさび式等であれば、雄コーンと雌コー
ンの間に皿ばねを介装することが可能であるため適用可
能である。
皿ばねを適用した例を開示したが、ばねの撓み変形に対
する弾発力変動が小さい弾発力変動不感帯を有するばね
であれば使用可能であり、これに限るものではない。
断面形状が矩形の場合について説明したが、これに限る
ものではなく、梁の幅方向中心にリブを有した断面T型
形状や断面I型形状でも良い。
て説明しているが、プレストレスト・コンクリート床版
(以下PC床版と略記)やプレストレスト・コンクリー
ト橋梁(以下PC橋梁と略記)にも本発明は適用可能で
ある。ここで、当該PC床版やPC橋梁については、前
記PC梁のコンクリート直方体3とその長さや幅が異な
るだけであり、前記PC梁と主構造は同じであるためそ
の説明を省略する。
してのプレストレスト・コンクリートタンク(以下PC
タンクと略記)の概略構成を示す水平方向断面図で、図
4は、IV−IV線矢視の鉛直方向断面図である。
は、基礎49上に固設された上面周縁部に円環状の窪み
を有する円盤状の底版47と、この底版47の周縁部窪
みに嵌合して立設された円筒シェルからなる側壁43
と、この側壁43の上部内周面に沿って径方向内側に張
り出して突出形成された係止部上に載置された球形シェ
ル状のドーム屋根45とからなる。PCタンク内部に液
体を貯蔵すると、側壁43には半径方向に外向きに液圧
が作用して円周方向に引張力が作用する。このため、前
記底版47とドーム屋根45は鉄筋コンクリート製であ
るが、側壁43はプレストレスト・コンクリート製とし
ている。
には矩形状の定着柱44a,44b,44cが円周方向
120゜刻みに3柱配設されており、前記側壁43内に
円周方向に摺動自在に挿通配設された円周方向緊張材5
は、その両端が相隣接する定着柱44a,44bにて定
着部材14a,14bにより定着されている。前記円周
方向緊張材5の一方端の定着部材14bは、係止部たる
ナット13bとアンカープレート9bとからなり、他端
の定着部材14aは係止部たるナット13aと皿ばね部
7とアンカープレート9aとからなる。ここで当該係止
部の構成は第1実施形態と同じため、同一部材には同一
の符号をつけてその詳しい説明は省略する。
在に挿通配設された鉛直方向緊張材105は、その一端
が、側壁43と底板47の仕口部126を経由し底版4
7内に達し、この底版47内でナット等の定着部材11
4bと螺合して底版47内に埋設されることで定着され
る。また、緊張材105の他端は、側壁43の上端面か
ら上方に突出し、この上端面に載置された定着部材14
aにより定着される。この定着部材14aは、緊張材1
05が挿通されたアンカープレート9aと、他端に螺合
する係止部たるナット13aと、このナット13aとア
ンカープレート9aの間に介装された皿ばね部7からな
る。
する。
は、定着柱44a,44bのナット13a,13bを締
め付けることで行う。この締め付けにより円周方向緊張
材5が伸張して緊張力が生じると、この緊張力と釣り合
う弾発力になるまで皿ばね7が撓み、この弾発力がアン
カープレート9a,9bを経由して定着柱44a,44
bに圧縮力として伝達される。また鉛直方向のプレスト
レス付与は、側壁43の上端面のナット13aを締め付
けることで行う。鉛直方向緊張材105が伸張して緊張
力が生じると、この緊張力と釣り合う弾発力になるまで
皿ばね7が撓み、この弾発力がアンカープレート9aを
経由して側壁43に圧縮力として伝達される。
ラクセーションや側壁43のクリープ,乾燥収縮等によ
り、緊張材5と側壁43との円周方向の伸縮差および緊
張材105と側壁43との鉛直方向の伸縮差が発生して
も、その伸縮差は各々前記皿ばね7の撓み変形で吸収さ
れる。この撓みは前記弾発力変動不感帯幅内で変動する
ため、弾発力が小さくなることはなく一定に保たれ、結
果緊張材5,105の緊張力すなわち側壁43の円周方
向および鉛直方向に伝達する圧縮力を一定に維持でき
る。
緊張力を所期値に維持でき、PCタンク41の強度及び
耐力を長期に亘って安定して確保することが可能とな
る。
物として、原子炉圧力容器(以下PCPVと略記)、原
子炉格納容器(以下PCCVと略記)、卵型消化槽への
適用も可能であるが、作用、効果は同じであり、かつ本
発明に係る構成も総じて同じであるため、同一部材には
同一の符号をつけてその詳しい説明は省略し、主に緊張
材の配設ルートと非線形ばねおよび定着部材の設置位置
についてのみ説明する。また、以下の説明用の図につい
ても、緊張材の配設ルート、非線形ばねと定着部材の設
置位置がわかる程度に線図により略記する。
す。
上下端面開口部を、屋根である円盤状上版55と、基礎
49上に固設された円盤状底版57で密閉した一体構造
であり、前記側壁53,上版55,底版57ともプレス
トレスト・コンクリート製である。前記側壁53は前述
したPCタンクと同様の構成であり、緊張材5,105
が円周方向と鉛直方向とに配設されている。上版55と
底版57とには、径方向に摺動自在に複数の緊張材20
5が放射状に挿通され、その緊張材205の両端は、前
記PCPVの外側円周面にて定着部材14a,14bに
より定着され、プレストレスが付与される。前記定着部
材14a,14bは、第1実施形態と同様で一方がナッ
ト13bとアンカープレート9b、他方がナット13a
と皿ばね部7とアンカープレート9aとからなる。
す。
上下端面開口部を、球型シェルのドーム屋根65と、基
礎49上に固設された円盤状底版67で密閉した一体構
造であり、前記側壁63,ドーム屋根65,底版67と
もプレストレスト・コンクリート製である。側壁67の
円周方向緊張材5と、底版67の緊張材の配列は前記P
CPVと同様である。
は、同一の緊張材305で、底版67と側壁63とドー
ム屋根65の三者をプレストレス付与している。すなわ
ち、一方端を底版67の下面に定着部材14bにより定
着された緊張材305は、PCCVの中心線を通る縦断
面に沿って逆Uの字状に、底版67と側壁63とドーム
屋根65とを挿通配列されて多数設けられており、底版
67の下面の定着部材14aにより他方端を定着されて
いる。
II−VIII線矢視の断面図である。卵型消化槽71は基礎
49の上部にリング状基礎部79aを介して、消化槽本
体72が支持された構成となっている。前記リング状基
礎部79a上には、卵型シェルの側壁73が支持され、
前記リング状基礎部79aの下方には逆円錐状の底版7
7が形成され、これらが一体化されて消化槽本体72を
形成している。そして、その全体がプレストレスト・コ
ンクリート製であり、前記底版77についても緊張材が
ヘリカル状に配設されている。ただし、この底版77に
は本発明を適用しないので、その配設ルートの説明は省
略し図示はしない。
壁73の外周面には、図8に示すように矩形状の定着柱
74が円周方向に90゜刻みに4柱配設されている。そ
して、前記側壁73内を円周方向に摺動自在に挿通配設
された円周方向緊張材5の両端部は、互いの位置関係が
円周方向180゜の位置にある定着柱(例えば74aと
74b)に定着部材14a,14bを介して定着され
る。
通配列された鉛直方向緊張材405の一端は、底版77
にナット等の定着部材114bに螺合して埋設されるこ
とで定着され、他端は側壁の上端面81、および上端面
とリング状基礎部との間の側壁外周に付設されたリング
状張り出し部上面83にて、各々定着部材14aにより
定着される。
の発明は、PC構造物において、設定緊張力付与時の撓
み変形に対する弾発力変動が小さい非線形ばねを、コン
クリート構造物と緊張材端部との係止部に介在させ、緊
張材のレラクセーションやコンクリート構造物のクリー
プ,乾燥収縮等による緊張材とコンクリート構造物との
緊張材軸方向の伸縮差、およびコンクリート構造物と緊
張材との緊張材軸方向の温度収縮差を吸収するようにし
たので、プレストレスを所期値に維持でき、PC構造物
の強度及び耐力を著く向上させて安定化できる。
ート構造物と緊張材端部との係止部に介在させるという
シンプルなものであるため、廉価に容易に実施可能であ
り、更には非線形ばねの撓み量測定で緊張力が認識でき
るため容易に異常検知ができ、またその緊張力は、非線
形ばねの撓み量調整により容易に再設定可能である。
付与後のレラクセーション等による緊張材とコンクリー
ト構造物の緊張材の軸方向伸縮差が予測できる場合は、
その伸縮差以上の弾発力変動が小さい領域の撓み変形量
に設定することにより、以降の調整を不要とし、メンテ
ナンスフリー化できる。
載の非線形ばねとして皿ばねを使用したので、この皿ば
ねの板厚tとその最大撓み量である高さHの比をH/t
=1.2〜1.6、望ましくはH/t=1.4にするこ
とにより、容易に所望の弾発力変動が小さい領域を有す
る特性に設定できる。
るいは請求項2記載のPC構造物が梁部材あるいは床版
部材または橋梁部材であるので、プレストレスを所期値
に維持でき、PC梁部材、PC床版部材、PC橋梁部材
の強度及び耐力が著く向上して安定化される。
いは請求項2記載のPC構造物がPCタンク、PCPV
あるいはPCCVまたは卵型消化槽等の容器構造物であ
るので、プレストレスを所期値に維持でき、これら容器
構造物の強度及び耐力が著く向上して安定化される。特
に原子炉圧力容器については、中性子照射と40〜50
℃の微高温による緊張材のレラクセーションにかかわら
ず、プレストレスを維持できるので非常に有用である。
PC梁,PC床版,PC橋梁の長手方向断面図である。
念図である。
PCタンクの水平方向断面図である。
図である。
器の鉛直方向断面図である。
器の鉛直方向断面図である。
側面図である。
断面図である。
梁の概略構成を示す長手方向断面図である。
c,74d 定着柱 49 基礎 51 原子炉圧力容器(PC構造物) 55 上版(コンクリート構造物) 47,57,67,77 底版(コンクリート構造物) 61 原始炉格納容器(PC構造物) 65 ドーム屋根(コンクリート構造物) 71 卵型消化槽(PC構造物) 72 消化槽本体(コンクリート構造物) 79a リング状基礎部 81 側壁上端面 83 リング状張り出し部上面 126 仕口部
Claims (4)
- 【請求項1】 プレストレスト・コンクリート構造物の
緊張材に緊張力を付与する手段として、設定緊張力付与
時の撓み変形に対する弾発力変動が小さい非線形ばね
を、コンクリート構造物と緊張材端部との係止部に介在
させたことを特徴とするプレストレスト・コンクリート
構造物。 - 【請求項2】 前記非線形ばねが皿ばねであることを特
徴とする請求項1記載のプレストレスト・コンクリート
構造物。 - 【請求項3】 前記プレストレスト・コンクリート構造
物が梁部材あるいは床版部材または橋梁部材であること
を特徴とする請求項1または請求項2記載のプレストレ
スト・コンクリート構造物。 - 【請求項4】 前記プレストレスト・コンクリート構造
物がタンク、原子炉圧力容器あるいは原子炉格納容器ま
たは卵型消化槽等の容器構造物であることを特徴とする
請求項1または請求項2記載のプレストレスト・コンク
リート構造物。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP37098198A JP3683112B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | プレストレスト・コンクリート構造物 |
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---|---|---|---|
JP37098198A JP3683112B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | プレストレスト・コンクリート構造物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2000192661A true JP2000192661A (ja) | 2000-07-11 |
JP3683112B2 JP3683112B2 (ja) | 2005-08-17 |
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