JP4373392B2 - ＰＣａ部材 - Google Patents

Description

本発明は、鉄筋コンクリート柱用のＰＣａ（プレキャスト）部材の構造に関し、特に、他のコンクリート部材の柱主筋との接続技術に関するものである。

ＰＣａ部材を用いて鉄筋コンクリート柱を施工する場合には、ＰＣａ部材と他のコンクリート部材（現場打ちのコンクリート部材又はＰＣａ部材）とで主筋間を接続する必要がある。主筋間の接続構造としては、特許文献１に記載のように、スプライススリーブを用いたものが提案されている。また、特許文献２のように、ＰＣａ部材を貫通したシース管を用いると共に、主筋間に跨る添筋を重ね合わせて添筋重ね継手としたものが提案されている。更に、特許文献３では、ＰＣａ部材に接続される他のコンクリート部材の柱主筋が挿入される異型鋼管を用い、ＰＣａ部材の柱主筋を異型鋼管に挿入される柱主筋に沿わせて相互重ね継手としたものが提案されている。

特公平４−５２８１５号公報 特許第２８８３８９８号公報 特開平７−２９２８６０号公報 「プレキャスト部材におけるシース管内鉄筋の付着性状」，日本建築学会大会学術講演梗概集Ｃ−２，２００５年９月，２７〜３２頁

特許文献１に記載されるようにスプライススリーブを用いた場合は、スプライススリーブが比較的高価であると共に、柱主筋に対してスプライススリーブの径が大きいために、スプライススリーブ周囲のかぶり厚が不足し易い。かぶり厚を確保しようとするとスプライススリーブ周囲以外の部位においてかぶり厚が過剰となり、無駄が生じる。

特許文献３に記載のように異型鋼管を用いた場合も同様である。また、特許文献３のものは接続される柱主筋が互いに同軸上に配設されない。従って、異型鋼管と柱主筋の配設位置が反転した少なくとも２種類のＰＣａ部材を用意しておく必要があり、単一のＰＣａ部材で鉄筋コンクリート柱を施工することができない。なお、特許文献３では肉厚の薄いシース管を用いた場合には柱鉄筋とコンクリートの付着性が不十分となると述べられているが（段落０００７）、最近の研究ではシース管を用いた場合であっても、柱鉄筋とコンクリートの付着性を確保できることが明らかになっている（非特許文献１）。

従って、特許文献２のようにシース管を用いるとコスト面で有利であると共に柱主筋との径の差も小さいためにかぶり厚不足の問題も解消し得るが、シース管がＰＣａ部材を貫通していると、シース管及びこれに充填されるグラウト材の使用量が多くなる。グラウト材は一般に高価な材料であるため、コスト増の要因となる。また、特許文献２のものは添筋重ね継手としているため、ＰＣａ部材の製造にあたり添筋の配設作業の手間が係る。

本発明の目的は、より低コストで、鉄筋コンクリート柱の施工性に優れたＰＣａ部材を提供することにある。

本発明によれば、柱主筋を有する、鉄筋コンクリート柱用のＰＣａ部材において、一端が前記ＰＣａ部材の端面に開口し、他端が前記ＰＣａ部材内に位置するよう前記ＰＣａ部材に埋設され、前記ＰＣａ部材と接続されるコンクリート部材の柱主筋が挿入されると共にグラウト材が充填されるシース管を備え、前記ＰＣａ部材の前記柱主筋が、前記シース管と同軸上に位置する第１直線状部分と、前記シース管に沿って配され、前記シース管に挿入される前記コンクリート部材の前記柱主筋と重ね継手を構成する第２直線状部分と、前記第１及び第２直線状部分間を連結する曲折部分と、を有することを特徴とするＰＣａ部材が提供される。

本発明のＰＣａ部材では、比較的安価な前記シース管を用いることで、低コスト化を図ると共に、当該シース管回りのかぶり厚不足の問題も解消される。前記シース管の全長は、前記重ね継手に必要な長さ（柱主筋径の２０乃至３０倍程度）で足りるので、当該シース管及びこれに充填されるグラウト材の使用量をより少なくできる。また、柱主筋間を重ね継手による接続構造とすることで、添筋重ね継手の場合と比べてより低コスト・簡易に製造できる。従って、ＰＣａ部材の製造及び鉄筋コンクリート柱の施工のコストを低減することができる。

また、前記柱主筋の前記第１直線状部分と前記シース管とが同軸上に位置するので、当該第１直線状部分と、前記コンクリート部材の柱主筋とが同軸上に位置する。従って、単一のＰＣａ部材で鉄筋コンクリート柱を施工することができ、複数種類のＰＣａ部材を要する場合に比べてより低コストにかつ簡易に鉄筋コンクリート柱を施工ができる。

本発明においては、前記第２直線状部分は前記シース管よりも前記ＰＣａ部材の内方側に配設されている構成を採用できる。この構成によれば、柱主筋間の隙間部分へのコンクリートの充填性を向上できる。

また、本発明においては、更に、前記ＰＣａ部材の側面に開口すると共に前記シース管内に前記グラウト材を注入するための注入通路が形成されている構成を採用できる。この構成によれば、前記注入通路を形成することで、鉄筋コンクリート柱の施工時におけるグラウト材の注入作業を容易化することができる。

本発明によれば、より低コストで、鉄筋コンクリート柱の施工性に優れたＰＣａ部材を提供することができる。

図１（ａ）は本発明の一実施形態に係るＰＣａ部材Ａの構造説明図、図１（ｂ）は図１（ａ）の線Ｘ−Ｘに沿う断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）の線Ｙ−Ｙに沿う断面図である。本実施形態におけるＰＣａ部材Ａは施工済みのコンクリート部材１００上に立設されてコンクリート部材１００に接続される。コンクリート部材１００は柱・梁接合部材であり、柱主筋１０１がその上端面から上方へ突出している。

図１（ａ）においてＰＣａ部材Ａの上方には上層階を構成する未施工のコンクリート部材２００が破線にて図示されている。ＰＣａ部材Ａはコンクリート部材１００とコンクリート部材２００との間の階層の鉄筋コンクリート柱を構成することになる。なお、図示しないがＰＣａ部材Ａを複数連続して接続し、鉄筋コンクリート柱を構成することも勿論可能である。

ＰＣａ部材Ａは直方体形状のコンクリート部１０と複数の柱主筋２０とを有する。コンクリート部１０内には柱主筋２０と同数のシース管３０が埋設されている。シース管３０は両端が開口した薄肉の円筒管であり、その長手方向が上下方向を向くように埋設されている。シース管３０としてはコンクリート部１０の付着性向上のため、その外周面に螺旋状の起伏が形成されたスパイラルシース管が望ましい。

シース管３０の下端はコンクリート部１０の下端面に開口しており、上端はコンクリート部１０内に位置するように埋設されている。鉄筋コンクリート柱の施工時に、このシース管３０には柱主筋１０１が挿入され、後述するように柱主筋１０１と柱主筋２０とは重ね継手を構成する。シース管３０はこの重ね継手が十分な接合力を発揮する程度の全長を有しておれば足り、柱主筋２０、１０１の直径の２０乃至３０倍程度の長さで足りる。

シース管３０には鉄筋コンクリート柱の施工時にグラウト材としてモルタルが充填される。このため、コンクリート部１０にはモルタルを注入するための注入通路１０ａが形成されている。注入通路１０ａはコンクリート部１０の側面に開口すると共に、１又は複数のシース管３０の上端開口に連通している。注入通路１０ａから注入されたモルタルはシース管３０内に充填されると共に、その一部はシース管３０を通過してコンクリート部１０の下端面とコンクリート部材１００の上端面との間の目地材１０ｂとなる。このような注入通路１０ａを形成しておくことで鉄筋コンクリート柱の施工時におけるモルタルの注入作業を容易化することができる。

柱主筋２０は、シース管３０と同軸（線Ｌ１）上に位置し、コンクリート部１０の上端面から上方へ突出した第１直線状部分２１と、シース管３０の軸線（線Ｌ１）と平行に延びてシース管３０に沿って配され、シース管３０を介して柱主筋１０１と重ね継手を構成する第２直線状部分２２と、第１直線状部分２１及び第２直線状部分２２間を連結する曲折部分２３と、を有する。柱主筋２０は、例えば、従来用いられている直線状の柱主筋を曲折することで、第１直線状部分２１と第２直線状部分２２と曲折部分２３とを有するように一体に形成される。

第２直線状部分２２はその下端がコンクリート部１０の下端面近傍に位置している。また、第２直線状部分２２はシース管３０に挿入される柱主筋１０１とシース管３０を介して重ね継手を構成するので、第２直線状部分２２とシース管３０とは予め鉄筋を巻き回しておき、両者を相互に拘束した状態でコンクリート部１０に埋設されるよう、ＰＣａ部材Ａを製造することが望ましい。

図１（ｃ）に示されるように本実施形態では第２直線状部分２２がシース管３０よりもコンクリート部１０の内方側に位置している。本実施形態の場合、特に、コンクリート部材１０の４つの側面のうち、最も隣接する側面と直交する方向に第２直線状部分２２がシース管３０よりもコンクリート部１０の内方側に位置している。また、コンクリート部１０の４隅に位置する第２直線状部分２２は、コンクリート部１０の４隅の対角線方向にシース管３０よりもコンクリート部１０の内方側に位置している。

このように第２直線状部分２２を配することで、隣接するシース管３０間及び柱主筋２０間により大きなスペースが確保され、ＰＣａ部材Ａの製造時にコンクリート部１０を構成するコンクリートが当該スペースに充填され易くなり、充填不足の発生が防止される。

各シース管３０回りにはフープ筋４０が巻き回されている。また、各柱主筋２０の第１直線状部分２１、曲折部分２３回りにもフープ筋４０が巻き回されている。フープ筋４０は例えば直径１０ｍｍ又は１３ｍｍのものを、１００ｍｍ程度のピッチで配設することができる。各シース管３０、各第１直線状部分２１、及び、各曲折部分２３回りの周長はそれぞれ異なるため、フープ筋４０はその配設部位に応じて異なる周長のものを用いることが望ましいが、シース管３０が薄肉であれば各シース管３０及び各第１直線状部分２１回りの周長については略同じとなるため、同じ周長のフープ筋４０を用いて差し支えない。

ここで、隣接するシース管３０間及び柱主筋２０間の距離が元々大きく、コンクリートの充填不足が発生しないような場合には、図２（ｂ）に示すように第２直線状部分２２を配置することができる。図２（ｂ）及び（ｃ）は直線状部分２２の配設位置を変えた場合の断面図（図２（ｂ）は図１（ａ）の線Ｙ−Ｙ相当、図２（ｃ）は図１（ａ）の線Ｘ−Ｘ相当）である。

図２（ｂ）に示す例の場合、第２直線状部分２２は、シース管３０を囲う仮想的な包絡線（換言すればフープ筋４０の輪郭線）に内側から接するように配置されている。この場合、シース管３０及び第２直線状部分２２の各組間の距離が近接することになるが、各第１直線状部分２１、及び、各曲折部分２３回りの周長は略同じとなるためフープ筋４０をその配設部位に応じて異なる周長のものを用いる必要がない。従って、同じ周長のフープ筋４０を用いることができる。

次に、図２（ａ）に示すように、曲折部分２３はその両端部においてそれぞれ曲折されており、第１直線状部分２１、第２直線状部分２２がこれに続いている。ＰＣａ部材Ａが用いられた建築物に対して地震等が作用すると、柱主筋２０には図中Ｆで示す引張荷重が作用する。この引張荷重Ｆの分力として、曲折点には荷重Ｆ１がそれぞれ作用することになる。この荷重Ｆ１が大きい場合にはＰＣａ部材Ａが構成する鉄筋コンクリート柱の構造性能が損なわれる場合も懸念される。

そこで、図中の曲折角度θはｔａｎθが１／６以下となるようにすることが望ましい。ｔａｎθが１／６を超える場合には、各曲折部分２３回りに巻き回されるフープ筋４０として、より太径（例えば、１６ｍｍ、１９ｍｍ）のものを用いるか、或いは、フープ筋４０の配設ピッチをより密に（例えば５０ｍｍ程度）することで、曲折部分２３を補強することが望ましい。なお、図１（ａ）に示すように曲折点にフープ筋４０を配設することで、曲折部分２３の拘束力を高めることができる。

係る構成からなるＰＣａ部材Ａでは、比較的安価なシース管３０を用いることで低コスト化を図る。シース管３０回りのかぶり厚は第１直線状部分２１回りのかぶり厚と略同じなので、かぶり厚不足の問題も解消される。

シース管３０の全長は、第２直線状部分２２と柱主筋１０１との重ね継手に必要な長さ（柱主筋径の２０乃至３０倍程度）で足りるので、シース管３０及びこれに充填されるグラウト材（モルタル）の使用量をより少なくできる。また、柱主筋間を重ね継手による接続構造とすることで、添筋重ね継手の場合と比べてより低コスト・簡易に製造できる。従って、ＰＣａ部材Ａの製造及び鉄筋コンクリート柱の施工のコストを低減することができる。

また、柱主筋２０の第１直線状部分２１とシース管３０とが同軸上に位置するので、第１直線状部分２１と、コンクリート部材１００の柱主筋１０１とが同軸上に位置する。従って、単一のＰＣａ部材Ａで鉄筋コンクリート柱を施工することができ、複数種類のＰＣａ部材を要する場合に比べてより低コストにかつ簡易に鉄筋コンクリート柱を施工ができる。

（ａ）は本発明の一実施形態に係るＰＣａ部材Ａの構造説明図、（ｂ）は図１（ａ）の線Ｘ−Ｘに沿う断面図、（ｃ）は図１（ａ）の線Ｙ−Ｙに沿う断面図である。 （ａ）は曲折部分２３の拡大図、（ｂ）は他の実施形態の場合の断面図（図１（ａ）の線Ｙ−Ｙ相当）、（ｃ）は他の実施形態の場合の断面図（図１（ａ）の線Ｘ−Ｘ相当）である。

符号の説明

Ａ ＰＣａ部材
１０ コンクリート部
２０ 柱主筋
２１ 第１直線状部分
２２ 第２直線状部分
２３ 曲折部分
３０ シース管
１００、２００ コンクリート部材
１０１ 柱主筋

Claims (3)

1. 柱主筋を有する、鉄筋コンクリート柱用のＰＣａ部材において、
   一端が前記ＰＣａ部材の端面に開口し、他端が前記ＰＣａ部材内に位置するよう前記ＰＣａ部材に埋設され、前記ＰＣａ部材と接続されるコンクリート部材の柱主筋が挿入されると共にグラウト材が充填されるシース管を備え、
   前記ＰＣａ部材の前記柱主筋が、
   前記シース管と同軸上に位置する第１直線状部分と、
   前記シース管に沿って配され、前記シース管に挿入される前記コンクリート部材の前記柱主筋と重ね継手を構成する第２直線状部分と、
   前記第１及び第２直線状部分間を連結する曲折部分と、
   を有することを特徴とするＰＣａ部材。
2. 前記第２直線状部分は前記シース管よりも前記ＰＣａ部材の内方側に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のＰＣａ部材。
3. 更に、
   前記ＰＣａ部材の側面に開口すると共に前記シース管内に前記グラウト材を注入するための注入通路が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＰＣａ部材。

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