JP6132132B2

JP6132132B2 - 高性能孔あき鋼板ジベル

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Publication number: JP6132132B2
Application number: JP2012273890A
Authority: JP
Inventors: 輿石　正己; 正己輿石; 賢司仲山; 啓明井上; 吉武　謙二; 謙二吉武
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2032-12-14
Also published as: JP2014118723A

Description

本発明は、土木構造物や建築構造物などのコンクリートと鋼材を接合する構造において用いられ、コンクリートと鋼材との一体化ずれ止め効果（ジベル効果）を得るために使用される孔あき鋼板ジベル（以下、ＰＢＬジベルということがある。）に関するものである。

従来、土木構造物や建築構造物などのコンクリートと鋼材を接合する構造において、コンクリートと鋼材との一体化ずれ止め効果（ジベル効果）を得るために孔あき鋼板ジベルが使用されている（例えば、特許文献１〜６を参照）。

例えば、橋梁や高架道路などを構成する合成桁としては、鋼桁のフランジ上にコンクリートスラブを打設して、鋼桁とコンクリートスラブとからなる合成桁を用いることがある。このような合成桁では、鋼桁とコンクリートスラブとの合成を図るために、鋼桁のフランジ上にずれ止め用の孔あき鋼板ジベルを設置することにより、鋼桁とコンクリートスラブとのずれを防止して、両者を一体化している。

鋼桁とコンクリートを接合するために設ける孔あき鋼板ジベルとしては、図２に示すような構造が多用されている。図２に示される孔あき鋼板ジベル１は、波形鋼板ウェブ橋における波形鋼板２とコンクリートスラブ３の接合部に適用したものであり、波形鋼板２のフランジプレート４（鋼材）の表面に２枚の孔あきのリブ５（形鋼）を橋軸方向Ｘに併設し、対応する孔６どうしに鉄筋７を貫通させた構造である。この孔あき鋼板ジベル１は、橋軸方向Ｘに連続するリブ５にあけられた孔６の中のコンクリートがずれせん断作用に抵抗することによって２面せん断の挙動を呈する。さらに孔６の中に配置された貫通鉄筋７のせん断抵抗作用によって、接合部の橋軸方向水平せん断に対し、高いずれせん断抵抗性を有するとともに、非常に高いずれ剛性を有するものである。

一方、鋼材におけるコンクリート打設箇所にコンクリートを接合するために設けるジベルの他の形式として、例えば頭付きスタッドボルトからなるスタッドジベルが用いられることがある（例えば、特許文献１、５を参照）。上記のＰＢＬジベルは、このスタッドジベルに比べて大きなずれ剛性を有しており、鋼材とコンクリート間に作用するせん断力を着実に伝達することができる。

特開２００９−２４３１３４号公報特開２０１０−２３６２１８号公報特開２０１０−１３８６８５号公報特開２０１１−２１９９８３号公報特許第３９１７８０６号公報特許第４０４５９９４号公報

ところで、上記の従来のＰＢＬジベルには、次の２つの問題があった。

（１）ＰＢＬジベルのせん断耐力に関しては、ジベル周面を十分にコンクリートで拘束した場合における設計式が技術文献（土木学会複合構造標準示方書−２００９年制定、２０１０年１月発行）に示されている。しかしながら、ＰＢＬジベルの周面拘束が小さい断面の小さなＲＣ部材（鉄筋コンクリート部材）と、鋼材（鋼桁）との接合に関しては、明確な設計式が確立されていない。

（２）従来のＰＢＬジベルは主としてせん断力に抵抗することを目的としているが、断面力（軸力、曲げモーメント、せん断力）が同時に作用する場合におけるＰＢＬジベルの性能は必ずしも明らかではない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、軸力、曲げモーメント、せん断力の同時作用下においても所要の性能を発揮可能な高性能孔あき鋼板ジベルを提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る高性能孔あき鋼板ジベルは、所定方向に延在する部材の延在方向とは直角方向に突設され、かつ、コンクリートに埋め込んで、前記部材と前記コンクリートとの結合を図るために使用され、突設方向について孔が一段または所定の間隔をあけて複数段に開けられた鋼板により構成される孔あき鋼板を有する孔あき鋼板ジベルにおいて、前記孔あき鋼板の前記部材に固定される側とは反対側に溶接され、支圧抵抗により軸力および曲げモーメントを伝達するフランジプレートと、前記孔あき鋼板の前記孔を貫通する貫通鉄筋と、前記孔あき鋼板の周囲において、前記孔あき鋼板の突設方向に所定の間隔で複数組配置した帯鉄筋とを備え、前記帯鉄筋は、前記孔あき鋼板の正面視で前記孔と重ならない位置に設けられ、前記部材の延在方向における前記孔あき鋼板の延在長である幅は、同時に作用する軸力、曲げモーメント、せん断力に対応できるように、前記部材の延在方向の延在長よりも短くしてあることを特徴とする。

また、本発明に係る他の高性能孔あき鋼板ジベルは、上述した発明において、前記帯鉄筋を、前記孔あき鋼板を拘束する効果を発揮できる間隔で密に配置したことを特徴とする。

本発明によれば、部材に突設され、かつ、コンクリートに埋め込んで、前記部材と前記コンクリートとの結合を図るために使用され、孔が一段または複数段に開けられた鋼板により構成される孔あき鋼板を有する孔あき鋼板ジベルにおいて、前記孔あき鋼板の前記部材に固定される側とは反対側に溶接したフランジプレートと、前記孔あき鋼板の周囲に配置した帯鉄筋とを備えるので、作用する軸力（引抜力）、曲げモーメントに対して、フランジプレート前面のコンクリート支圧抵抗により大きな抵抗力を発揮することができる。また、作用するせん断力に対して、フランジプレートが孔あき鋼板の曲げ変形を防止し、残留ずれ変位を低減することが可能である。したがって、軸力、曲げモーメント、せん断力の同時作用下においても所要の性能を発揮可能な孔あき鋼板ジベルを提供することができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る高性能孔あき鋼板ジベルの実施例を示す斜視図である。図２は、従来の孔あき鋼板ジベルを示す斜視図である。

以下に、本発明に係る高性能孔あき鋼板ジベルの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下においては橋梁や高架道路などを構成する合成桁、すなわち鋼桁とコンクリート部材とを接合してなる合成桁に使用される高性能孔あき鋼板ジベルの場合について説明するが、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１に示すように、本発明に係る高性能孔あき鋼板ジベル１０は、鋼桁フランジプレート１２（部材）に溶接により突設され、かつ、コンクリート部材１４（コンクリート）に埋め込んで、鋼桁フランジプレート１２とコンクリート部材１４との結合を図るために使用されるものである。この孔あき鋼板ジベル１０は、孔あき鋼板１６と、フランジプレート２０と、孔あき鋼板１６の周囲に配置した帯鉄筋２２（スターラップ）とを備えている。

フランジプレート２０は、孔あき鋼板１６の鋼桁フランジプレート１２に固定される側１６ａとは反対側１６ｂに溶接してある。また、孔あき鋼板１６には複数の孔１８が開けてある。孔１８は、鋼桁フランジプレート１２の橋軸方向Ｘおよび直角方向Ｙ（突設方向）についてそれぞれ所定間隔をあけて複数設けられる。また、各孔１８には貫通鉄筋２４が貫通配置してある。なお、図の例では孔１８を方向Ｘに３個、方向Ｙに２個設けた場合を示しているが、これに限るものではなく、例えば孔１８を方向Ｙに１個（一段）、あるいは３個以上（複数段）に設けるようにしても構わない。

孔あき鋼板１６の形状は、軸力（引抜力）、曲げモーメント、せん断力に対応できるように、従来のＰＢＬジベルに比べて幅（橋軸方向Ｘの延在長Ｌ）を狭く、かつ、コンクリート部材１４に対する埋込長Ｈを長くしてある。

また、帯鉄筋２２は、孔あき鋼板１６の突設方向Ｙに所定の間隔Ｄで複数組配置してあるが（図の例では３組配置）、孔あき鋼板１６を拘束する効果を十分に発揮できる最小の間隔で密に配置することが好ましい。

上記のように構成した本発明の高性能孔あき鋼板ジベル１０によれば、作用する軸力（引抜力）、曲げモーメントに対して、フランジプレート２０前面のコンクリート支圧抵抗により大きな抵抗力を発揮することができる。また、作用するせん断力に対して、フランジプレート２０が孔あき鋼板１６の曲げ変形を防止し、残留ずれ変位を低減することが可能である。

このため、従来のＰＢＬジベルは主としてせん断力に抵抗するものであるが、本発明の高性能孔あき鋼板ジベル１０によれば、軸力、曲げモーメント、せん断力の同時作用下においても所要の性能を発揮することができる。

また、従来のＰＢＬジベルは、孔あき鋼板ジベルの周面を十分に拘束するコンクリートが必要であったが、本発明の高性能孔あき鋼板ジベル１０によれば孔あき鋼板１６の形状寸法を縮小するとともに、孔あき鋼板１６周面を帯鉄筋２２で補強することにより、小さな断面のＲＣ部材と鋼桁との連結が可能になるという効果も期待できる。

また、例えばシールドセグメントとそれに連結するＲＣ構造物を本発明の高性能孔あき鋼板ジベルを用いて連結する場合には、シールド内部における配筋、型枠、コンクリート打ち込み等の作業を省略できるという効果も期待できる。このようにすれば、外面接合工法が可能になる。

また、本発明と従来のＰＢＬジベルの性能を比較すると、本発明のＰＢＬジベルの引抜き耐力は、従来のＰＢＬジベルの概ね２．３倍になると考えられる。また、本発明のＰＢＬジベルの曲げ耐力は、従来のＰＢＬジベルの概ね１．６倍になると考えられる。また、本発明のＰＢＬジベルのせん断特性としては、設計荷重時における残留ずれ変位は従来のＰＢＬジベルの０．５倍になると考えられる。

以上説明したように、本発明によれば、部材に突設され、かつ、コンクリートに埋め込んで、前記部材と前記コンクリートとの結合を図るために使用され、孔が一段または複数段に開けられた鋼板により構成される孔あき鋼板を有する孔あき鋼板ジベルにおいて、前記孔あき鋼板の前記部材に固定される側とは反対側に溶接したフランジプレートと、前記孔あき鋼板の周囲に配置した帯鉄筋とを備えるので、作用する軸力（引抜力）、曲げモーメントに対して、フランジプレート前面のコンクリート支圧抵抗により大きな抵抗力を発揮することができる。また、作用するせん断力に対して、フランジプレートが孔あき鋼板の曲げ変形を防止し、残留ずれ変位を低減することが可能である。したがって、軸力、曲げモーメント、せん断力の同時作用下においても所要の性能を発揮可能な孔あき鋼板ジベルを提供することができる。

以上のように、本発明に係る高性能孔あき鋼板ジベルは、土木構造物や建築構造物などのコンクリートと鋼材を接合する構造において用いられ、コンクリートと鋼材とのずれ止め効果（ジベル効果）を得るために使用される孔あき鋼板ジベルに有用であり、特に、断面力（軸力、曲げモーメント、せん断力）の同時作用下においても所要の性能を発揮するのに適している。

１０高性能孔あき鋼板ジベル
１２鋼桁フランジプレート（部材）
１４コンクリート部材（コンクリート）
１６孔あき鋼板
１６ａ固定される側
１６ｂ反対側
１８孔
２０フランジプレート
２２帯鉄筋
２４貫通鉄筋

Claims

所定方向に延在する部材の延在方向とは直角方向に突設され、かつ、コンクリートに埋め込んで、前記部材と前記コンクリートとの結合を図るために使用され、突設方向について孔が一段または所定の間隔をあけて複数段に開けられた鋼板により構成される孔あき鋼板を有する孔あき鋼板ジベルにおいて、
前記孔あき鋼板の前記部材に固定される側とは反対側に溶接され、支圧抵抗により軸力および曲げモーメントを伝達するフランジプレートと、
前記孔あき鋼板の前記孔を貫通する貫通鉄筋と、
前記孔あき鋼板の周囲において、前記孔あき鋼板の突設方向に所定の間隔で複数組配置した帯鉄筋とを備え、
前記帯鉄筋は、前記孔あき鋼板の正面視で前記孔と重ならない位置に設けられ、
前記部材の延在方向における前記孔あき鋼板の延在長である幅は、同時に作用する軸力、曲げモーメント、せん断力に対応できるように、前記部材の延在方向の延在長よりも短くしてあることを特徴とする高性能孔あき鋼板ジベル。
前記帯鉄筋を、前記孔あき鋼板を拘束する効果を発揮できる間隔で密に配置したことを特徴とする請求項１に記載の高性能孔あき鋼板ジベル。