JP2004308121A

JP2004308121A - 鋼とコンクリートの接合構造

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Publication number: JP2004308121A
Application number: JP2003098956A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shinpo; 弘新保; Nobuhide Wada; 信秀和田; Kazuo Otsuka; 一雄大塚; Masato Yamamura; 正人山村; Shuichi Kitaguni; 秀一北国; Takeyoshi Hishiki; 剛啓日紫喜; Shinichi Yamanobe; 慎一山野辺; Toshimichi Ichinomiya; 利通一宮
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2003-04-02
Filing date: 2003-04-02
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2023-04-02
Also published as: JP4045994B2

Abstract

【課題】鋼とコンクリートの接合構造において、接合部に複雑な鋼材加工やＰＣ鋼材等を必要とせず、比較的簡単な構成で応力の伝達が明確な構造で良好な接合部耐力が得られ、さらに接合部に補強筋を連続して配置できるようにする。
【解決手段】トラス斜材などの接合する一対の部材２の接合端部にそれぞれ複数の孔開き鋼板１０が間隔をおいて平行に配設された鋼板ジベル１１を取り付け、２組の鋼板ジベル１１を一方の鋼板１０と他方の鋼板１０とが交互に対向して位置するように差し込んで組み合わせ、２組の重なり合った鋼板ジベル１１とトラス弦材などのコンクリート１３が一体化したトラス格点などの接合構造を得る。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は土木や建築構造物における鋼とコンクリートの接合構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼コンクリート複合構造においては、その接合部の構造が重要である。従来においては、金物による方法、ＰＣ構造による方法、ＲＣ構造による方法、ＳＣ構造による方法などが種々考案されている（例えば、特許文献１〜９参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１２１８２２号公報
【特許文献２】
特開２００２−２１３０１７号公報
【特許文献３】
特開２００１−１５９１９３号公報
【特許文献４】
特開２００１−１５９１９５号公報
【特許文献５】
特開２０００−１７０２６３号公報
【特許文献６】
特開２０００−１７０２６４号公報
【特許文献７】
特開２０００−３３６７６９号公報
【特許文献８】
特開平１１−２１９９９号公報
【特許文献９】
特開平１１−２２２８１６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述のような従来の鋼コンクリートの接合構造の場合、次のような問題点がある。
【０００５】
（１）接合部に複雑な鋼材加工を必要とする場合、これにより接合部の製作コストが上がる。
【０００６】
（２）接合部にＰＣ鋼材を必要とする場合、これにより接合部の製作コストが上がる。
【０００７】
（３）接合構造そのものやその補強構造が複雑であるため、施工が難しい場合がある。
【０００８】
（４）コンクリート部材の補強筋が接合部で切断されてしまうため、それを更に補強する必要が出てくる場合がある。
【０００９】
（５）従来の接合構造では応力の伝達が明確でなく、設計が困難な場合がある。
【００１０】
本発明は、このような問題点を解消すべくなされたもので、その目的は、鋼とコンクリートの接合構造において、接合部に複雑な鋼材加工やＰＣ鋼材等を必要とせず、比較的簡単な構成で応力の伝達が明確な構造で良好な接合部耐力が得られ、さらに接合部に補強筋を連続して配置することができる鋼とコンクリートの接合構造を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る発明は、接合する一対の部材にそれぞれ複数の孔開き鋼板が間隔をおいて平行に配設され、一方の部材の孔開き鋼板と他方の部材の孔開き鋼板とが交互に対向して位置するように組み合わされ、これら孔開き鋼板がコンクリートにより一体化されていることを特徴とする鋼とコンクリートの接合構造である。即ち、複数枚の孔開き鋼板からなる鋼板ジベルを２組、それぞれの鋼板が交互に位置するように差し込んで組み合わせ、型枠内などにコンクリートやモルタル等を打設あるいは充填することにより、２組の重なり合った鋼板ジベルとコンクリートが一体化した接合構造を得る。
【００１２】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の鋼とコンクリートの接合構造において、交互配置の孔開き鋼板の孔を貫通して補強筋が配設されていることを特徴とする鋼とコンクリートの接合構造である。交互配置の孔開き鋼板の各孔を鋼板直角方向に一致させ、これら各孔に鋼板直角方向の補強筋を挿通配置する。
【００１３】
本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の鋼とコンクリートの接合構造において、交互配置の孔開き鋼板の鋼板間に鋼板に沿って補強筋が配設されていることを特徴とする鋼とコンクリートの接合構造である。鋼板延在方向の補強筋を鋼板間を貫通し、接合部と接合部前後にわたって延在するように配設する。
【００１４】
本発明は、例えば、図１に示すようなトラス構造の格点部や図２に示すような鋼部材の接合部などに適用されるものであり、従来から用いられている孔開き鋼板を荷重の伝達部に複数枚配置すると共に荷重の入力側の孔開き鋼板と受け側の孔開き鋼板が交互に層状に位置するようにしたものである。
【００１５】
一方の部材（斜材など）からその孔開き鋼板に伝達された荷重は、一旦孔開き鋼板の層間に打設されたコンクリートへ伝達される。層間コンクリートに伝達された荷重は、コンクリートまたは補強筋を通じてコンクリート部材（弦材など）へ伝達され、あるいは隣接した孔開き鋼板を通じて、他方の部材（斜材など）へと伝達される。
【００１６】
層間のコンクリートは、孔開き鋼板間のせん断力に対しては隣接した孔開き鋼板へ圧縮ストラットを形成して荷重を伝達することになるため、その強度を十分に発揮することができる。層間コンクリートのせん断破壊に対しては、鋼板直角方向の補強筋、または、コンクリート強度、層間隔と孔間隔、骨材径等を調整することにより、耐力を確保することができる。
【００１７】
以上のような本発明によれば、▲１▼ 部材の端部に複数枚の孔開き鋼板を取り付けるだけで、前述したように良好な接合部耐力が得られ、接合部に複雑な鋼材加工やＰＣ鋼材等を必要としないため、接合部の製作コストを大幅に低減することができる。▲２▼ 複数枚の孔開き鋼板からなる鋼板ジベルを２組差し込んで組み合わせるだけでよく、構造が単純であり、施工が極めて容易となる。▲３▼ コンクリート側の補強筋を孔開き鋼板の孔や鋼板間に配置できるため、接合部及び接合部前後で連続した補強が可能となり、コンクリート部材の補強鉄筋を接合部で切断しなくてもよいため、従来のように補強鉄筋を更に補強する必要がない。▲４▼ 前述したように応力の伝達が明確であり、設計しやすい。▲５▼ ２組の鋼板ジベルの各鋼板を対向させて組み合わせるため、接合部材の位置や角度等の微調整が可能であり、前工程の仮設精度や鋼材製作時の製作精度が緩和でき、製作性・施工性に優れている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。図１は、本発明に係る接合構造をトラス構造の格点部に適用した一例である。図２は、図１の孔開き鋼板の他の例を示したものである。図３は、鋼部材の接合部に適用した例である。図４は、図１において補強鉄筋を配置した例である。
【００１９】
図１の実施形態は、コンクリート製の弦材１に鋼製の斜材２を格点部において接合する場合であり、斜材２の接合端部に複数枚のずれ止め孔開き鋼板１０からなる鋼板ジベル１１が取り付けられている。
【００２０】
この孔開き鋼板１０は、縦横に配列された多数の孔１０ａが穿設された長方形状の鋼板であり、弦材１の長手方向（鋼板延在方向）と平行な鉛直面内に位置するように、かつ、弦材１の幅方向（鋼板直角方向）には所定の間隔をおいて互いに平行に配設され、その上端面が斜材２の端部の取付板１２の表面に隅肉溶接等で固定される。
【００２１】
この取付板１２は斜材２のエンドプレートを利用し、ここに孔開き鋼板１０を取り付けてもよいし、取付板１２と孔開き鋼板１０を一体的に製作して鋼板ジベル１１とし、取付板１２を斜材２に取り付けるようにしてもよい。なお、斜材２は、鋼管等の鋼材でもよいし、プレキャストコンクリート等のコンクリート部材でもよい。
【００２２】
また、孔開き鋼板１０は、片側半分が突出するように斜材２の接合端部に取り付けられ、後述するように組み合わせたときに２本の斜材２に跨がる長さの格点金物が構成されるようにし、さらに一方の片側半分が斜材２の取付板１２の下方に潜り込めるように上面に切欠段部１０ｂを形成し、位置や角度を調整できるようにしておくのが好ましい（図１（ａ），（ｃ）参照）。また、組み合わせたときに、弦材１の幅方向に多数の孔開き鋼板１０が所定の間隔をおいて配列されるように（図１（ｄ）参照）、一対の鋼板ジベル１１で勝手違いとなるように孔開き鋼板１０を配設する。
【００２３】
このような鋼板ジベル１１を２組、型枠内においてそれぞれの鋼板１０が交互に対向して位置するように差し込んで組み合わせ、次いで型枠内にコンクリート１３を打設し、２組の鋼板ジベル１１とコンクリート１３で一体化したトラスの格点部を形成する。
【００２４】
また、図２に示すように、入力したせん断力が効率的に伝達されるためには、２本の斜材２の軸線交点上に孔開き鋼板１０が存在する方がよいので、孔開き鋼板１０の形状を例えばホームベース形として、組み合わせたときに、２本の斜材２の軸線交点と孔開き鋼板１０の中央部が一致するようにする。
【００２５】
図３の実施形態は、鋼部材３同士をコンクリートで接合する場合であり、鋼部材３は、基板３ａと、この基板３ａの反接合側の表面に縦方向に間隔をおいて複数配設された横方向に沿うリブ３ｂからなり、基板３ａの接合側の表面に複数枚のずれ止め孔開き鋼板１０からなる鋼板ジベル１１が取り付けられている。
【００２６】
孔開き鋼板１０は、縦方向に平行に、横方向に所定の間隔をおいて配設されており、隅肉溶接等により基板３ａに取り付けられている。このような鋼板ジベル１１を２組、それぞれの鋼板１０が交互に対向して位置するように差し込んで組み合わせ、次いで基板３ａ，３ａ間にコンクリート１３を打設し、２組の鋼板ジベル１１とコンクリート１３で一体化した鋼部材の接合部を形成する。
【００２７】
図４の実施形態は、図１の実施形態においてコンクリート部材の補強鉄筋２０、２１を配置した場合である。組み合わされた鋼板ジベル１１の各鋼板１０の孔１０ａは弦材１の横方向から見て一致しており、一致した各孔１０ａに弦材幅方向（鋼板直角方向）の補強鉄筋２０を挿通配置する。また、各鋼板１０間に弦材長手方向（鋼板延在方向）の補強鉄筋２１を鋼板ジベル１１を貫通するように配設し、上下方向には、上下の孔１０ａ間に位置するように配設する。各鋼板１０の孔１０ａと各鋼板１０の空間を利用することにより、接合部と接合部前後において鋼板延在方向と鋼板直角方向に連続した補強が可能となる。
【００２８】
一般に、孔開き鋼板の耐力評価法として、以下の提案式を適用することが多い。
【００２９】
Ｐ_Ｓ＝１．４４・Ａ_Ｓ・σ_Ｓｙ …（１）
Ｐ_Ｃ＝２（π・ｄ^２）／４×０．９ β_ｎ…（２）
Ａ_Ｓ：孔と孔の間の鋼板断面積
σ_Ｓｙ：鋼板の降伏強度
ｄ：孔開き鋼板の孔径
β_ｎ：コンクリートの立方体圧縮強度
これらの式は、１枚の孔開き鋼板について、▲１▼ 鋼板が孔と孔の間の最も断面積が小さくなる部分で降伏するモード、▲２▼ コンクリートが鋼板の裏表の２面でせん断破壊する破壊モードを想定して耐力を算出している。
【００３０】
孔開き鋼板をせん断キーとして複数枚用いる場合、２枚が一体となって破壊するモード（挟まれたコンクリートが健全なまま全体が一体となってずれる）では、コンクリートのせん断破壊耐力は１枚の場合と変わらないことになるため、２枚の孔開き鋼板は相当の間隔を空けて配置する必要がある。
【００３１】
本発明では、図１（ｃ）、図３（ｃ）に示すように、接合部に入力してくる荷重の方向が異なることを利用し、力の作用方向が異なる孔開き鋼板を交互に層状に配置して、コンクリートのせん断破壊モードが多面せん断となるように導くものである。これにより、コンクリートのせん断破壊に対する耐力が増加するため、これに見合う鋼材の耐力を確保することにより、効率的に接合部の耐力を確保することができる。また、コンクリートが孔開き鋼板に挟まれることにより層間のコンクリートは必然的に拘束度が高まるため、拘束効果によるコンクリート強度の増加も期待できる。
【００３２】
さらに、施工においては、型枠内などにコンクリートやモルタルを打設または充填する際に、２組の鋼材は別途仮設支持材等で保持することなるが、コンクリート等を打設するまでは鋼材の位置や角度等の微調整が可能であり、またここで調整が可能なため、前工程の仮設精度や鋼材製作時の製作精度が緩和できることなどにより、製作性・施工性に優れている。
【００３３】
なお、本発明は以上のトラス構造の格点部や鋼部材の接合部あるいは図示例の実施形態に限定されるものでないことは言うまでもない。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、以上のような構成からなるので、次のような効果を奏する。
【００３５】
（１）部材の端部に複数枚の孔開き鋼板を取り付けるだけで、良好な接合部耐力が得られ、接合部に複雑な鋼材加工やＰＣ鋼材等を必要としないため、接合部の製作コストを大幅に低減することができる。
【００３６】
（２）複数枚の孔開き鋼板からなる鋼板ジベルを２組差し込んで組み合わせるだけでよく、構造が単純であり、施工が極めて容易となる。
【００３７】
（３）コンクリート側の補強筋を孔開き鋼板の孔や鋼板間に配置できるため、接合部及び接合部前後で連続した補強が可能となり、コンクリート部材の補強鉄筋を接合部で切断しなくてもよいため、従来のように補強鉄筋を更に補強する必要がない。
【００３８】
（４）応力の伝達が明確であり、設計しやすい。
【００３９】
（５）２組の鋼板ジベルの各鋼板を対向させて組み合わせるため、接合部材の位置や角度等の微調整が可能であり、前工程の仮設精度や鋼材製作時の製作精度が緩和でき、製作性・施工性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る接合構造をトラス構造の格点部に適用した例であり、（ａ）は接合前の正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線視図、（ｃ）は接合後の鉛直断面図、（ｄ）は（ｃ）のｄ−ｄ線断面図、（ｅ）は斜視図、（ｆ）は断面図である。
【図２】図１の孔開き鋼板の他の例であり、（ａ）は接合前の正面図、（ｂ）は接合後の鉛直断面図である。
【図３】本発明に係る接合構造を鋼部材の接合部に適用した例であり、（ａ）は接合前の正面図、（ｂ）はその水平断面図、（ｃ）は接合後の正面図、（ｄ）はその水平断面図である。
【図４】図１において補強鉄筋を配置した例であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。
【符号の説明】
１……弦材
２……斜材
３……鋼部材
３ａ…基板
３ｂ…リブ
１０……孔開き鋼板
１０ａ…孔
１０ｂ…切欠段部
１１……鋼板ジベル
１２……取付板
１３……コンクリート
２０……補強鉄筋
２１……補強鉄筋

Claims

接合する一対の部材にそれぞれ複数の孔開き鋼板が間隔をおいて平行に配設され、一方の部材の孔開き鋼板と他方の部材の孔開き鋼板とが交互に対向して位置するように組み合わされ、これら孔開き鋼板がコンクリートにより一体化されていることを特徴とする鋼とコンクリートの接合構造。
請求項１に記載の鋼とコンクリートの接合構造において、交互配置の孔開き鋼板の孔を貫通して補強筋が配設されていることを特徴とする鋼とコンクリートの接合構造。
請求項１または２に記載の鋼とコンクリートの接合構造において、交互配置の孔開き鋼板の鋼板間に鋼板に沿って補強筋が配設されていることを特徴とする鋼とコンクリートの接合構造。