【考案の詳細な説明】[Detailed explanation of the idea]
産業上の利用分野
本考案はアンボンド・フラツト・スラブに関
し、さらに詳細には、柱頭部周辺が剪断補強構造
とされたアンボンド・フラツト・スラブに関する
ものである。
従来の技術
柱の間に梁を架設することなく、床版を四隅の
柱で支持する形式の構造はフラツト・スラブ工法
として知られ、梁下高さの制限を受ける建築物、
特に柱間隔の大きな建築物に採用され、アンボン
ド形式またはボンド形式のプレストレス・ケーブ
ル（以下PC・ケーブルという）を配したプレス
トレス・コンクリート造とされる。この形式の構
造において、フラツト・スラブの柱支持部の構造
では剪断強度が検討されねばならず、その対象項
目にはスラブの版厚と、使用コンクリートの強度
と、コンクリート内の補強鉄筋との３項目に限ら
れている。このうち、版厚については柱で支持さ
れるスラブの厚さに比例して改善されるものであ
り、スラブ自体の重量も直接対応することになつ
て効果が少い。コンクリートの強度は通常180
Kg／cm2であり、調合設計によつて240Kg／cm2ない
し350Kg／cm2のものが得られ、それに比例した剪
断強度を持たすことができる。補強鉄筋にあつて
は使用鋼材の太さを大きくし、または配筋本数を
増やして鉄筋コンクリートとしての強度が得ら
れ、上記のようにプレストレスも有効に適用され
る。これらの事項はそれぞれに有効であり、剪断
に関するコンクリートの品質が向上させられる。
以上の剪断対策を総合して表にまとめ、その効
果を検討してみると下表のようになる。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to an unbonded flat slab, and more particularly to an unbonded flat slab having a shear reinforcement structure around the column head. Conventional technology A structure in which the floor slab is supported by pillars at the four corners without installing beams between the pillars is known as the flat slab construction method, and is used in buildings where the height under the beams is limited.
It is especially used for buildings with large column spacing, and is a prestressed concrete construction with unbonded or bonded prestressed cables (hereinafter referred to as PC cables). In this type of structure, the shear strength of the flat slab column support structure must be considered, and the three items to be considered are the thickness of the slab, the strength of the concrete used, and the reinforcing steel in the concrete. limited to items. Among these, the plate thickness is improved in proportion to the thickness of the slab supported by the pillars, and the weight of the slab itself is also directly affected, so the effect is small. The strength of concrete is usually 180
Kg/cm 2 , and 240 Kg/cm 2 to 350 Kg/cm 2 can be obtained depending on the formulation design, and a shear strength proportional to this can be obtained. For reinforcing reinforcing bars, the strength of reinforced concrete can be obtained by increasing the thickness of the steel used or by increasing the number of bars arranged, and prestressing can also be effectively applied as described above. Each of these items is effective and improves the quality of concrete regarding shear. The table below summarizes the above shearing measures and examines their effects.
【表】
考案が解決しようとする問題点
上表から判るように、従来の剪断対策では品質
としての向上に対していずれも工費の上昇が避け
られない。版厚が大きくなるとコンクリート量が
増大し、重量の増加は架溝ひいては基礎工事にま
で直接影響し、工事量の増大で施工期間も延引す
る。コンクリート強度は主として使用セメント量
の影響であり、高強度のものほど品質管理が重要
であるが全般に他への影響が少く有効といつてよ
い。補強鋼材による方法では鋼材使用量の増大は
直接コストを上昇させ、配筋が交錯して施工性が
低下する。この場合とくに安全性について難点を
挙げたのは高所作業となる点と落下物の危害を考
慮したものである。また、鋼材による補強の一面
でPC・ケーブルを使用するプレストレス・コン
クリートのフラツト・スラブでは、薄い版厚の範
囲で大きな柱スパンに対処できるが、版厚の決定
要素は剪断対策であつて、フラツト・スラブの柱
頭部に補強のためのキヤピタル（支版）を設ける
ことが必至となり、フラツト・スラブの利点に対
して、柱頭部周辺の施工において、段部の形成や
角錐体の形成などは省略化に逆行する形となる。
問題点を解決するための手段
本考案は、アンボンド・フラツト・スラブの構
造に関するものであり、フラツト・スラブ工法に
よるときのフラツト・スラブの柱頭部の構造をと
くに剪断補強の面から検討した結果、効果的でし
かもコストの上昇に煩わされないフラツト・スラ
ブの柱頭部における新しい構造を開発したもので
ある。本考案において、アンボンド・フラツト・
スラブとは、アンボンド形式のプレストレス・ケ
ーブルを配したプレストレス・コンクリート造の
フラツト・スラブと定義される。本考案のフラツ
ト・スラブは、PC・ケーブルを使用するアンボ
ンド・フラツト・スラブを補強するために柱頭部
にキヤピタルを設ける従来の構造に替えて、アン
ボンド・フラツト・スラブの内部に配設された
PC・ケーブルの柱頭部周辺の部分に、その外周
に螺旋形の鉄筋を配置することによつて剪断補強
とし、その結果、キヤピタルを省略するものであ
る。そして、この螺旋状鉄筋は、スラブ厚内に所
定の強度上必要なかぶり厚さを保持しておさまる
直径で螺旋状に巻いた鋼材である。これを柱頭部
周辺に配されるPC・ケーブルの外周に装着して
配置し、コンクリート中に埋設することを特徴と
しており、補強鉄筋の増量に準じてはいるが、螺
旋の特性によつて配置が楽であり、併せて柱頭部
分の剪断補強となるとともに、この部分のコンク
リートに靱性をも加えるものになつている。
フラツト・スラブ内には縦横に交叉する複数本
のPC・ケーブルが配設され、これらのうち、或
るものはフラツト・スラブの柱頭部（柱の水平断
面に相当する、以下同様）を通過し、また、他の
ものは柱頭部を通過することなく柱頭部の側面を
通過している。これらのPC・ケーブルの外周に
配設される螺旋状鉄筋の配置範囲は、前者の
PC・ケーブルにおいては一端を柱の側面に部分
的に重ね合せ、その他端は柱頭部のスラブの剪断
補強に有効な周辺までとし、後者のPC・ケーブ
ルにおいては、フラツト・スラブの柱頭部周辺の
軸中心に相当する位置から柱頭部のスラブの剪断
補強に有効な両周辺までとする。
本考案では、このような構造とすることにより
柱頭部のスラブの剪断強度が増大せしめられたこ
とにより、キヤピタル（支版）を除いている。
実施例
本考案のフラツト・スラブの柱頭部の構造の実
施例を図面にもとづいて詳細に説明する。
第１図は柱１とフラツト・スラブ２との接続を
示し、１図は（透視）平面図（平面図では、
PC・ケーブルおよび螺旋状鉄筋は実際には表わ
れないので透視図として表わした。）。２図および
３図は１図で示された構造のそれぞれのＡ−Ａ断
面図およびＢ−Ｂ断面図である。第２図は４本の
柱１とフラツト・スラブ２の全体を示し、１図は
平面図、２図は１図における構造のＣ−Ｃ断面図
である。第２図において、両方向の柱スパンは
8mであり、柱１の水平断面は55cm角である。
第１図の詳細では、フラツト・スラブ２の版厚
は25cmである。フラツト・スラブ２内にはプレス
トレス導入用のPC・ケーブルが縦横に配置して
ある。
PC・ケーブルには柱頭部の側面を通過する
PC・ケーブル４１および柱頭部を通過するPC・
ケーブル４２がある。これらのケーブル４１，４
２はともにフラツト・スラブ２の柱頭部周辺では
フラツト・スラブ２の表層部に配置されて、
PC・ケーブルのライズすなわち配設高さが確保
され、フラツト・スラブの柱頭部周辺３を経由し
てフラツト・スラブの柱頭部から遠去かるに伴つ
てフラツト・スラブ２の下面近くに配置されてお
り、所要のプレストレスを導入する。PC・ケー
ブル同士の間隔は50cmに定めてあり、フラツト・
スラブの柱頭部周辺３にはPC・ケーブルが縦横
にそれぞれ５列づつ配置してある。
そして、PC・ケーブル４１，４２のフラツ
ト・スラブの柱頭部周辺３内に存在する部分には
その外周に螺旋状鉄筋５１，５２が配置されてい
る。この螺旋状鉄筋５１，５２は13mm径の異形鉄
筋を外径18cm、ピツチ15cmとなるように螺旋形に
巻いたものでその配置範囲は柱の側面を通過する
PC・ケーブル４１の外周に配設される螺旋状鉄
筋５１では3.6mである。一方、フラツト・スラ
ブの柱頭部を通過するPC・ケーブル４２の外周
に配設された螺旋状鉄筋５２の一端５３は柱の側
面に部分的に重ね合わされており、他端は柱頭部
のスラブの剪断力を有効に補強する両周辺までの
1.5mの範囲である。それらの両端ではコンクリ
ート下面、上面にコンクリート被覆厚をとつて納
められている。
作 用
本考案のフラツト・スラブの柱頭部の構造の作
用をその施工方法と応力の解析によつて説明す
る。
螺旋状鉄筋５１，５２はPC・ケーブル４１，
４２のフラツト・スラブの柱頭部周辺３に存在す
る部分へ装着することによつて施工される。この
装着は螺旋状鉄筋５１，５２を予めケーブル４
１，４２のそれぞれに挿通しておけばその移動だ
けで容易に行うことができる。また、円形の螺旋
に形成されたこの螺旋状鉄筋は、その一端をケー
ブル４１，４２に係着してその円形中心部に抱き
込み、全体を順次に回転させれば、ケーブル４
１，４２のそれぞれの側方から装着することがで
き、いわゆる後付けによつても装着することがで
きる。そしてこの螺旋状鉄筋は、一般のスラブ筋
との関連においても、すべてその一端の係着と回
転によつて順次螺進させることによつて行えるも
のであり、平行する螺旋状鉄筋と円形が重なり合
うような配置でも、先行して装着された螺旋状鉄
筋と交差する場合にでも、同様に、回転と螺進の
みによつて所定の配置を行うことができる。こう
して第１図１のように、螺旋状鉄筋をPC・ケー
ブルごとにそのフラツト・スラブの柱頭部周辺３
に装着して配置することができる。
次の工程はコンクリートの打設であり、PC・
ケーブル４１，４２と螺旋状鉄筋５１，５２とは
スラブ・コンクリート中に埋設される。このとき
螺旋状鉄筋５１，５２内のコンクリートは、周囲
を拘束されていて極めて強固であり、PC・ケー
ブル４１，４２の定着効果を向上させ、同時にフ
ラツト・スラブの柱頭部および柱頭部周辺３のコ
ンクリートに靱性を与え、ひび割れの対策ともな
つている。
次にこの螺旋状鉄筋５１，５２が剪断補強筋と
して作用するときの応力をその断面について解析
してみる。まず異形鉄筋の有効コンクリート断面
に対する鉄筋比を求めると、
Ｄ−13の断面積、a1≒1.3×1.3×0.75≒1.27cm2螺
旋状鉄筋５１，５２の支配幅Ｂ、螺旋円形の傾斜
45°に対する有効支配高さｘとすると、
鉄筋比Pw＝２×a1／Ｂ×ｘ≒２×1.27／18×15×100
＝0.94％
鉄筋の剪断耐力QA＝ｂ×ｊ×0.5wft×Pw
ｂ＝18cm、ｊ＝実効せい18×√２／２cm≒13cm、
wft＝2.000Kg／cm2、Pw＝0.94％から
QA＝18×13×0.5×2000×0.0094＝2199.6Kg
≒2.2トン
終局耐力 uQA＝2.2×1.5＝3.3トン
図のようにフラツト・スラブの柱頭部周辺にお
いて一方向あたり５本を使用すると、柱頭部での
耐力は3.3×５＝16.5トン
柱まわりには、前記のような設計条件におい
て、計算機による応力解析の結果、柱の１面当り
では、終局剪断としてΣQu＝49トンが生じてい
る。従つて、このうちの16.5トンを螺旋状鉄筋群
に負担させることができ、このときの減少率は
16.5／49×100＝33.6となつて、30％以上の減少
ができる。しかも上記の解析中にはフラツト・ス
ラブの柱頭部においてキヤピタルの厚さの要素を
含んでいないから、本考案ではキヤピタルが省略
できる。
考案の効果
本考案のフラツト・スラブでは、PC・ケーブ
ルの外周に螺旋状鉄筋を配設するこによつて鋼材
による剪断対策が可能であり、この鋼材は市販品
として得られる螺旋状鉄筋をスラブ版厚に納めて
PC・ケーブルのフラツト・スラブの柱頭部周辺
内に存在する部分のみに配することで達成され、
用材費としても労務費としてもコストの上昇は微
小であり、安全性にも全く影響がない。従つて、
作用で示されたような剪断力の減少がはかられ、
PC・ケーブルを使用するフラツト・スラブ工法
において効果的で安価な剪断対策の品質向上が達
成される。中でも柱頭部にキヤピタルを設ける複
雑な構造を省略できることは建築物全般の構造に
も大きく寄与して改善の効果が著しい。[Table] Problems to be solved by the invention As can be seen from the table above, conventional shear countermeasures inevitably increase construction costs despite the improvement in quality. As the plate thickness increases, the amount of concrete increases, and the increase in weight directly affects the trench and even the foundation work, and the increased amount of work also extends the construction period. Concrete strength is mainly affected by the amount of cement used, and the higher the strength, the more important quality control is, but overall it can be said to be effective as it has less influence on other things. In the method using reinforcing steel, an increase in the amount of steel used directly increases costs, and the reinforcement arrangement becomes intertwined, reducing workability. In this case, there were particular safety concerns due to the work being done at heights and the risk of falling objects. In addition, prestressed concrete flat slabs that use PC/cables as part of their steel reinforcement can handle large column spans with a thin plate thickness, but the determining factor for plate thickness is shear countermeasures. It is inevitable to install a capital (support plate) at the column head of a flat slab for reinforcement.In contrast to the advantages of a flat slab, it is difficult to form a step or a pyramid when constructing around the column head. This goes against the grain of abbreviation. Means for Solving Problems The present invention relates to the structure of unbonded flat slabs, and as a result of examining the structure of the column head of a flat slab when using the flat slab construction method, especially from the perspective of shear reinforcement. We have developed a new structure for the column head of flat slabs that is effective and does not suffer from increased costs. In this invention, unbonded, flat,
Slab is defined as a flat slab of prestressed concrete with unbonded prestressed cables. The flat slab of the present invention has a capital installed inside the unbonded flat slab, instead of the conventional structure in which a capital is installed at the column head to reinforce the unbonded flat slab that uses PC cables.
Shear reinforcement is achieved by placing spiral reinforcing bars around the outer periphery of the PC/cable column heads, and as a result, the capital is omitted. The helical reinforcing bar is a steel material spirally wound with a diameter that fits within the thickness of the slab while maintaining a cover thickness necessary for a predetermined strength. It is characterized by being attached to the outer periphery of the PC/cable placed around the column head and buried in concrete, and although it corresponds to increasing the amount of reinforcing steel, it is placed depending on the characteristics of the spiral. It also serves as shear reinforcement for the column capital and adds toughness to the concrete in this area. Inside the flat slab, there are multiple PC cables that intersect vertically and horizontally, and some of these cables pass through the column head (corresponding to the horizontal cross section of the column, the same shall apply hereinafter) of the flat slab. , and others pass through the side of the column head without passing through it. The placement range of the spiral reinforcing bars placed around the outer periphery of these PCs and cables is
In the case of PC/cables, one end is partially overlapped with the side of the column, and the other end is extended to the area effective for shear reinforcement of the column head slab; From the position corresponding to the shaft center to both peripheries that are effective for shear reinforcement of the column head slab. In the present invention, the capital (support plate) is excluded because such a structure increases the shear strength of the column head slab. Embodiment An embodiment of the structure of the column head of a flat slab according to the present invention will be described in detail based on the drawings. Figure 1 shows the connection between the column 1 and the flat slab 2, and Figure 1 is a (perspective) plan view (in the plan view,
PC/cables and spiral reinforcing bars are not actually visible, so they are shown as perspective views. ). 2 and 3 are AA and BB sectional views of the structure shown in FIG. 1, respectively. FIG. 2 shows the four pillars 1 and the flat slab 2 as a whole, with FIG. 1 being a plan view and FIG. 2 being a sectional view taken along the line CC of the structure in FIG. 1. In Figure 2, the column span in both directions is
8m, and the horizontal cross section of Column 1 is 55cm square. In the detail shown in Figure 1, the plate thickness of the flat slab 2 is 25 cm. Inside flat slab 2, PCs and cables for introducing prestress are arranged vertically and horizontally. The PC/cable passes through the side of the column head.
PC/cable 41 and the PC/cable passing through the column head
There is a cable 42. These cables 41,4
2 are both arranged on the surface layer of the flat slab 2 around the column head of the flat slab 2,
The rise, or installation height, of the PC/cable is ensured, and as it moves away from the column head of the flat slab via the column head periphery 3 of the flat slab, it is placed near the bottom surface of the flat slab 2. and introduce the required prestress. The spacing between PCs and cables is set at 50cm, and flat
Around the column head 3 of the slab, PCs and cables are arranged in five rows in each direction. Further, spiral reinforcing bars 51 and 52 are arranged around the outer periphery of the portions of the PC cables 41 and 42 that exist within the periphery 3 of the column head of the flat slab. These spiral reinforcing bars 51 and 52 are made by winding deformed reinforcing bars with a diameter of 13 mm in a spiral shape with an outer diameter of 18 cm and a pitch of 15 cm, and their arrangement range passes through the side of the column.
The length of the spiral reinforcing bar 51 arranged around the outer circumference of the PC/cable 41 is 3.6 m. On the other hand, one end 53 of a spiral reinforcing bar 52 placed around the outer periphery of the PC cable 42 passing through the column head of the flat slab is partially overlapped with the side surface of the column, and the other end is attached to the column head slab. to both peripheries to effectively reinforce shearing force.
The range is 1.5m. At both ends, the concrete is covered with a thick concrete cover on the lower and upper surfaces. Function The function of the column head structure of the flat slab of the present invention will be explained by its construction method and stress analysis. The spiral reinforcing bars 51 and 52 are the PC/cable 41,
It is constructed by attaching it to the part around the column head 3 of the 42 flat slab. For this installation, the spiral reinforcing bars 51 and 52 are attached to the cable 4 in advance.
If it is inserted into each of 1 and 42, it can be easily done just by moving it. In addition, this spiral reinforcing bar formed in a circular spiral can be attached to the cables 41 and 42 at one end and held in the center of the circle, and if the whole is sequentially rotated, the cable 41, 42 can be
It can be attached from each side of 1 and 42, and it can also be attached by so-called retrofitting. Even in relation to general slab reinforcement, this spiral reinforcing bar can be made by sequentially threading it through the engagement and rotation of one end, and the circular shape overlaps with the parallel spiral reinforcing bar. Even in such an arrangement, even if it intersects with a previously installed spiral reinforcing bar, the predetermined arrangement can be similarly achieved only by rotation and spiral advancement. In this way, as shown in Fig.
It can be attached and placed on the The next process is concrete pouring,
Cables 41, 42 and spiral reinforcing bars 51, 52 are buried in slab concrete. At this time, the concrete within the spiral reinforcing bars 51, 52 is restrained around the circumference and is extremely strong, improving the anchoring effect of the PC/cables 41, 42, and at the same time, the concrete within the column head and the periphery 3 of the column head of the flat slab. It gives toughness to concrete and helps prevent cracks. Next, the stress caused when the helical reinforcing bars 51 and 52 act as shear reinforcing bars will be analyzed for their cross sections. First, the ratio of reinforcing bars to the effective concrete cross section of deformed reinforcing bars is determined as follows: Cross-sectional area of D-13, a 1 ≒ 1.3 x 1.3 x 0.75 ≒ 1.27 cm 2 Dominant width B of spiral reinforcing bars 51 and 52, slope of spiral circular shape
Assuming the effective control height x for 45°, reinforcing bar ratio Pw = 2 x a 1 / B x x ≒ 2 x 1.27 / 18 x 15 x 100 = 0.94% Shear strength of reinforcing bar QA = b x j x 0.5 wft x Pw b=18cm, j=effective weight 18×√2/2cm≒13cm, wft=2.000Kg/cm 2 , Pw=0.94% QA=18×13×0.5×2000×0.0094=2199.6Kg ≒2.2 tons Ultimate strength uQA = 2.2 x 1.5 = 3.3 tons If 5 rods are used in each direction around the column head of a flat slab as shown in the figure, the bearing capacity at the column head is 3.3 x 5 = 16.5 tons. Under these conditions, as a result of stress analysis using a computer, an ultimate shear of ΣQu = 49 tons is generated per column surface. Therefore, 16.5 tons of this load can be placed on the spiral reinforcing bars, and the reduction rate at this time is
16.5/49×100=33.6, which is a reduction of more than 30%. Moreover, since the above analysis does not include the element of thickness of the capital at the column head of the flat slab, the capital can be omitted in the present invention. Effects of the invention In the flat slab of this invention, by arranging spiral reinforcing bars around the outer periphery of the PC/cable, it is possible to take measures against shearing with the steel material. Fill it in to the thickness of the plate
This is achieved by placing the PC/cable only in the area around the column head of the flat slab.
The increase in costs for materials and labor is minimal, and there is no impact on safety at all. Therefore,
The reduction in shear force as shown in the action is achieved,
An effective and inexpensive quality improvement of shear countermeasures is achieved in the flat slab construction method using PC and cables. Among other things, the ability to omit the complicated structure of installing a capital on the head of a column greatly contributes to the overall structure of the building and is a significant improvement.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
図面は本考案の螺旋状鉄筋が配設されたPC・
ケーブルを使用したフラツト・スラブの柱頭部の
構造を説明するものであり、第１図１はフラツ
ト・スラブの（透視）平面図、２および３はそれ
ぞれそのＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図であ
り、第２図はフラツト・スラブの全体を示す全体
図で、１は平面図、２は１のＣ−Ｃ断面図を示
す。
１……柱、２……フラツト・スラブ、３……フ
ラツト・スラブの柱頭部周辺、４１，４２……
PC・ケーブル、５１，５２……螺旋状鉄筋、５
３……螺旋状鉄筋５２の一端。
The drawing shows a PC/PC equipped with the spiral reinforcing bars of this invention.
This is to explain the structure of the column head of a flat slab using cables. Fig. 1 is a (perspective) plan view of the flat slab, 2 and 3 are its A-A cross section and B-B cross section, respectively. FIG. 2 is an overall view showing the entire flat slab, with reference numeral 1 a plan view and reference numeral 2 a CC sectional view of 1. 1... Column, 2... Flat slab, 3... Around the column head of flat slab, 41, 42...
PC/cable, 51, 52...Spiral reinforcing bar, 5
3... One end of the spiral reinforcing bar 52.