JP3994584B2 - Pc鋼材の端部定着構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、主にプレストレストコンクリート(以下「PC」という)構造において、PC鋼線またはPC鋼より線などのPC鋼材の端部を定着するPC鋼材の端部構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
これまで、PC構造におけるPC鋼材の端部を定着する方法として、例えば図3(a),(b)に図示するように、コンクリート構造体(以下「構造体」という)20の端面にPC鋼材21の端部を定着するための凹陥部22を形成し、この凹陥部22内に支圧板23を埋め込み、その前面にアンカーヘッド(定着板)24を支持させる。
【0003】
そして、これらを貫通させて緊張したPC鋼材21の端部をくさび25または圧着グリップ(図省略)をもってアンカーヘッド24に定着し、その後、凹陥部22をモルタル26で埋めるようにしたものが知られている。
【0004】
このような従来のPC構造の端部定着構造は、支圧板23を介して構造体20にプレストレスが導入されるものであり、その応力はプレストレス導入緊張力方向に対してある角度をもった拡がりで構造体20に伝えられる。このとき、従来の定着構造では支圧板23の形状は、図示するように一般に矩形板状に形成され、そのサイズによって構造体20に作用する応力の大きさが変わる。
【0005】
このため、構造体20の許容できる応力度以内となるように、支圧板23のサイズL、ピッチS、端あきWの各寸法などが決められる。
なお、ここで従来の定着工法は、場所打ちPC構造を対象に開発されており、適用コンクリート設計強度は30N/mm2 (300Kg/cm2 )程度までを想定している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成において、上述の装置を配置して、構造体20の部材寸法Rを決めるとすると、強度の割に過大な寸法になる傾向にあり、これに伴って他の部材の寸法も過大になることが多く、特に高層架構の場合には自重の重い構造物になってしまう等の課題があった。
【0007】
一方で、小型化した定着構造を用いて、支圧板23のピッチSおよび端あきWの寸法などを小さくして、構造体20に配置しようとする場合には、装置近くのコンクリート応力は、コンクリートの許容できる応力度を大きく超える傾向にある。
【0008】
こうした場合、図3に図示するように補強鉄筋27を配筋して周囲を補強するとすると、補強鉄筋27の配筋量が多くなる等の課題があった。
また、図示するように、通常PC鋼材21の緊張後は、PC鋼材21が挿通されているシース28内が空洞になっており、PC鋼材21の緊張力は支圧板23を介してシース周囲のコンクリートに伝達される。
【0009】
なお、シース28内はPC鋼材21を緊張した後の数日後にグラウト材にて充填されるのが一般的である。
また、PC鋼材21の緊張力が支圧板23を介して周囲のコンクリートに伝達される際、構造体20にはシース28の外径に相当する断面欠損を有するため、構造体20の支圧強度および割裂強度の点できわめて不利な状況になる等の課題があった。
【0010】
さらに、PC鋼材21の端部は一般に、先にも述べたように鋼製のくさび25でアンカーヘッド24に定着されるが、定着に際して緊張されて伸びたPC鋼材21がアンカーヘッド24にセットされるときに、PC鋼材21の伸びの一部が戻り、緊張力が減少(セットロス)することがあり、その分緊張力が無駄になるだけでなく、緊張力計算や緊張管理を複雑なものとしている。
【0011】
この発明は以上の課題を解決するためになされたもので、定着具の設置間隔、端あき等の寸法を最小限に抑えて、強度上、最適な部材寸法を有するPC構造部材の製造を可能にしたPC鋼材の端部定着構造を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載のPC鋼材の端部定着構造は、コンクリート構造体の端部にPC鋼材の端部を定着するためのPC鋼材の端部定着構造において、前記コンクリート構造体の端部に埋設された定着管およびシース管と、当該定着管およびシース管に挿通されたPC鋼材の端部を前記定着管の端部に定着する定着部材とから構成され、前記定着管は前記シース管と略同径の円筒形に形成され、軸方向の両端部に周方向に連続する複数の突起が形成され、当該突起に前記定着管に連通する小孔が形成され、当該小孔から前記定着管内にグラウト材が充填され、かつ前記定着部材は定着ナットまたはくさびからなることを特徴とするものである。
【0013】
請求項2記載のPC鋼材の端部定着構造は、請求項1記載のPC鋼材の端部定着構造において、突起は断面略矩形状または台形状に形成されてなることを特徴とするものである。
請求項3記載のPC鋼材の端部定着構造は、請求項1または2記載のPC鋼材の端部定着構造において、定着管の周囲に複数段の拘束筋が配筋されてなることを特徴とするものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態1.
図1は、この発明に係るPC鋼材の端部定着構造および定着具の一例を示し、図において、符号1はコンクリート構造体2(以下「構造体2」という)の端部に定着具として埋設された定着管、3は定着管1の周囲に配筋された拘束筋、4は構造体2に定着管1と隣接して埋設されたシース管、5は定着管1とシース管4に連続して挿通されたPC鋼材、そして符号6はPC鋼材5の端部5aを構造体2の端部に定着する、定着部材としての定着ナットである。
【0015】
定着管1は円筒形に形成され、その軸方向の両端部に突起1aと1bが、この突起1aと1b間の外周面に複数の突起1cがそれぞれ突設されている。
突起1a,1bおよび1cはいずれも定着管1の円周方向に連続して、または所定間隔に複数形成され、またいずれも断面略矩形状または台形状(各側面部に末広がりのテーパを有する)に形成されている。
【0016】
また、突起1cは定着管1の長さに応じて定着管1の軸方向に所定間隔に形成されている。さらに、突起1aまたは1b、あるいはその両方にグラウト注入用またはグラウト注入時のエア抜き用の小孔1dが定着管1に連通して形成されている。
【0017】
なお、定着管1は原則として、突起1a,1bおよび突起1cとともに鋳造などで一体成形されており、可能であれば所定の長さに切断した鋼管の外周面に突起1a,1bおよび突起1cに相当する部材を後から溶着する等して形成することもできる。
【0018】
拘束筋3は、定着管1の周囲に打設されたコンクリートを強く拘束することで、主に定着管周囲のコンクリートの割裂を防止する目的で配筋され、例えばグリット筋(閉鎖形)またはスパイラル筋(渦巻き状)が拘束筋として定着管1の軸方向に連続して配筋されている。
【0019】
また、拘束筋3は原則として一段配筋され、特に割裂応力が大きくなる傾向にある緊張端側(突起1a側)の第一番目の支圧面付近では、鉄筋間隔を密にし、さらにその外側に二段目が配筋されている。
【0020】
なお、拘束筋3はコンクリート強度、PC鋼材5の緊張力などから、本数、段数、鉄筋径などが決められている。
PC鋼材5の端部5aには、いわゆるマンション加工によってスリーブ7が取り付けられている。スリーブ7は定着管1に突起1b側から挿入され、かつ突起1a側の端部から所定長さ突出している。
【0021】
そして、PC鋼材5に所定大の緊張力が導入された後、スリーブ7の端部に形成された雄ねじ7aに定着ナット6が螺合されている。定着ナット6は定着管1の突起1aの端面に当接している。また、小孔1dから定着管1内にグラウト材が充填されている。
【0022】
こうして、PC鋼材5の端部5aは構造体2の端部に定着され、また構造体2にPC鋼材5に導入された緊張力に相当するプレストレスが導入されている。
このような構成において、PC鋼材5の緊張力は、定着ナット6を介して定着管1に伝達される。
【0023】
そして、定着管1が構造体2のコンクリート中に埋設され、かつ定着管1が突起1a,1bおよび複数の突起1cを有することから、緊張材5の緊張力は支圧力として周囲のコンクリートに伝達される。
【0024】
その際、突起の支圧面に対して垂線方向に支圧力が作用することから、支圧力を周囲のコンクリートに広く分散させることができる。特に突起1a,1bおよび1cが台形状を成している場合、支圧力を分散させる効果は大きい。
【0025】
また、定着管周囲のコンクリートに割裂応力が発生するが、定着管1の周囲に拘束筋3が密に配筋されていることで、コンクリートの割裂応力を緩和させることができる。
【0026】
さらに定着管1は、PC鋼材5の定着部においてシース管4を兼ねているため、PC鋼材5を緊張する際の定着部の断面欠損(定着部が中空になっている)に対し、定着部の補強部材になっている。
【0027】
また特に、PC鋼材5の端部5aが定着ナット6で定着されていることで、緊張力の一部が失われるセットロスを防止できる。
なお、ここでマンション加工とは、PC鋼材5の端部5aにスリーブ7(マンション)を挿入し、その状態で圧着装置(図省略)を用いて冷間押し出し加工する方法で、この方法によりスリーブ7が塑性変形してPC鋼材5と一体になる。
発明の実施の形態2.
図2(a),(b)は、特にPC鋼材5が複数のPC鋼より線5bを束ねて形成されている場合の定着構造を示し、図において符号8と9はPC鋼材5の端部を定着するための定着板とくさびである。
【0028】
定着板8は定着管1の外径と略同形の円形板状に形成され、かつPC鋼より線5bのそれぞれをくさび9とともに挿通するためのくさび孔8aが蜂の巣状に形成されている。くさび孔8aは円錐形状に形成されている。
【0029】
こうして形成された定着板8は、定着管1の端部に添え付けられ、またPC鋼材5は定着管1の中で各PC鋼より線5bに解きほごされ、各PC鋼より線5bは定着板8の小孔8aにそれぞれ挿通されている。
【0030】
そして、各PC鋼材5に所定大の緊張力が導入された後、くさび孔8aにくさび9を挿入することにより各PC鋼より線5bが定着されている。こうして、複数のPC鋼より線5bからなるPC鋼材5が構造体2の端部に定着されている。
【0031】
このような構成において、定着部における力の流れは、PC鋼材5の緊張力が定着板8を介して定着管1に伝達される以外は、図1に図示する例と略同じである。
【0032】
【発明の効果】
この発明は以上説明した通りであり、特に定着具としての定着管がPC鋼材を挿通するシース管と略同径の円筒形(ストレート管)をなしていることから、その設置間隔(ピッチ)、端あき等の寸法を最小限に抑えることができるため、PC構造部材の部材寸法(主に断面寸法)を強度上、最適な寸法とすることができる。
【0033】
また、定着管の外周面に断面略矩形状または台形状の突起を複数有することから、PC鋼材の緊張力は突起を介して周囲のコンクリートに確実に伝達できるため、PC鋼材の端部を構造体に確実に定着できる。
【0034】
さらに、定着管の周囲に複数の拘束筋が配筋されているので、定着管周囲のコンクリートの割裂応力を緩和させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】PC鋼材の端部定着構造の一例を示す縦断面図である。
【図2】PC鋼材の端部定着構造の他の例を示し、(a)はその縦断面図、(b)は横断面図である。
【図3】PC鋼材の端部定着構造の従来例を示し、(a)はその縦断面図、(b)は横断面図である。
【符号の説明】
1 定着管(定着金具)
1a 突起
1b 突起
1c 突起
1d 小孔
2 構造体(コンクリート構造体)
3 拘束筋
4 シース管
5 PC鋼材
5a PC鋼材の端部
5b PC鋼より線
6 定着ナット(定着部材)
7 スリーブ
7a 雄ねじ
8 定着板
8a くさび孔
9 くさび(定着部材)
Claims (3)
- コンクリート構造体の端部にPC鋼材の端部を定着するためのPC鋼材の端部定着構造において、前記コンクリート構造体の端部に埋設された定着管およびシース管と、当該定着管およびシース管に挿通されたPC鋼材の端部を前記定着管の端部に定着する定着部材とから構成され、前記定着管は前記シース管と略同径の円筒形に形成され、軸方向の両端部に周方向に連続する複数の突起が形成され、当該突起に前記定着管に連通する小孔が形成され、当該小孔から前記定着管内にグラウト材が充填され、かつ前記定着部材は定着ナットまたはくさびからなることを特徴とするPC鋼材の端部定着構造。
- 突起は断面略矩形状または台形状に形成されてなることを特徴とする請求項1記載のPC鋼材の端部定着構造。
- 定着管の周囲に複数段の拘束筋が配筋されてなることを特徴とする請求項1または2記載のPC鋼材の端部定着構造。
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