JP2020007863A

JP2020007863A - 鉄筋接続構造

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Publication number: JP2020007863A
Application number: JP2018132175A
Authority: JP
Inventors: 顕二郎谷川; Kenjiro Tanigawa; 武信上野山; Takenobu Uenoyama
Original assignee: Raito Kogyo Co Ltd
Current assignee: Raito Kogyo Co Ltd
Priority date: 2018-07-12
Filing date: 2018-07-12
Publication date: 2020-01-16
Anticipated expiration: 2038-07-12
Also published as: JP7195793B2

Abstract

【課題】鉄筋接続の新たな構造、好ましくは簡易な接続構造を提供する。
【解決手段】鉄筋接続構造Ｘは、平行に配された第１鉄筋１ａ及び第２鉄筋１ｂと、平行に配された第３鉄筋１ｃ及び第４鉄筋１ｄとの接続構造であり、第１鉄筋１ａと第３鉄筋１ｃとが、第２鉄筋１ｂ及び第４鉄筋１ｄとがそれぞれ同軸的に配される。また、一端部が第１鉄筋１ａと重なり他端部が第３鉄筋１ｃと重なる第１添筋２ａと、一端部が第２鉄筋１ｂと重なり他端部が第４鉄筋１ｄと重なる第２添筋２ｂと、一端部がラップ部３ａに掛かり、他端部がラップ部３ｃに掛かる第１補助筋４ａと、一端部がラップ部３ｂに掛かり、他端部がラップ部３ｄに掛かる第２補助筋４ｂとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄筋の接続構造に関するものである。

法面を補強する工法としては、例えば、法面上で型枠を組み立て、当該型枠内にコンクリートやモルタル等の硬化材を吹付け又は打設し、もって法枠を形成するフリーフレーム工法が存在する（例えば、特許文献１等参照。）。この工法においては、硬化材の吹付け又は打設に先立って、型枠内に鉄筋を配筋する。この鉄筋は、取り回しの都合等から、２本の鉄筋の端部同士を重ね合わせ、重なり部分をスパイラル筋で螺旋状に巻き回す等して（重ね継手）長尺な１本の鉄筋としている。

この重ね継手は、数々の試験、施工で実績が得られており、強度等の点では何ら問題がないとされている。しかしながら、現在では、より簡易な接続方法が存在しないか、あるいは鉄筋を接続する他の方法が存在しないか等が模索されている。

特開平７−１１６５５号公報

本発明が解決しようとする主たる課題は、鉄筋接続の新たな構造、好ましくは簡易な接続構造を提供することにある。

上記課題を解決するための手段は、次のとおりである。
（請求項１に記載の手段）
平行に配された第１鉄筋及び第２鉄筋と、平行に配された第３鉄筋及び第４鉄筋との接続構造であり、
前記第１鉄筋と前記第３鉄筋とが同軸的に配され、前記第２鉄筋及び前記第４鉄筋とが同軸的に配され、
一端部が前記第１鉄筋と重なり他端部が前記第３鉄筋と重なる第１添筋と、
一端部が前記第２鉄筋と重なり他端部が前記第４鉄筋と重なる第２添筋と、
一端部が前記第１鉄筋と第１添筋とが重なるラップ部に掛かり、他端部が前記第２鉄筋と前記第２添筋とが重なるラップ部に掛かる第１補助筋と、
一端部が前記第３鉄筋と第１添筋とが重なるラップ部に掛かり、他端部が前記第４鉄筋と前記第２添筋とが重なるラップ部に掛かる第２補助筋と、
を有することを特徴とする鉄筋接続構造。

（請求項２に記載の手段）
前記第１補助筋及び前記第２補助筋の前記ラップ部に掛かる部分の少なくともいずれかが、Ｌ字状である、
請求項１に記載の鉄筋接続構造。

（請求項３に記載の手段）
前記第１補助筋及び前記第２補助筋の少なくともいずれか一方は、前記添筋側の一部位のみに配されている、
請求項１又は請求項２に記載の鉄筋接続構造。

（請求項４に記載の手段）
前記第１補助筋及び前記第２補助筋の少なくともいずれか一方は、端縁が前記鉄筋の設置面側を向くように配されている、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の鉄筋接続構造。

（請求項５に記載の手段）
前記第１添筋及び前記第２添筋の少なくともいずれか一方は、前記鉄筋の設置面とは反対側において前記鉄筋に重なっている、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の鉄筋接続構造。

本発明によると、鉄筋接続の新たな構造になる。

第１の形態の鉄筋接続構造である。（１）は当該構造の正面図、（２）は（１）のＩＩ−ＩＩ線矢視図、（３）は（１）のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、（４）は（１）のＩＶ−ＩＶ線断面図である。第２の形態の鉄筋接続構造である。（１）は当該構造の正面図、（２）は（１）のＩＩ−ＩＩ線断面図、（３）は（１）のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。第３の形態の鉄筋接続構造である。（１）は当該構造の正面図、（２）は（１）のＩＩ−ＩＩ線断面図、（３）は（１）のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。第４の形態の鉄筋接続構造である。

次に、発明を実施するための形態を説明する。なお、本実施の形態は本発明の一例である。本発明の範囲は、本実施の形態の範囲に限定されない。また、以下では、第１〜第４の形態の鉄筋接続構造を単に「本形態の鉄筋接続構造」ともいい、共通する部分については単に本形態として説明し、異なる部分についてはその都度どの形態であるかを明らかにしつつ説明する。

図１〜図４に示すように、本形態（第１〜第４の形態）の鉄筋接続構造Ｘは、第１鉄筋１ａ及び第２鉄筋１ｂと、第３鉄筋１ｃ及び第４鉄筋１ｄとの接続構造である。第１鉄筋１ａ及び第２鉄筋１ｂは、平行に配（配筋）されている。同様に、第３鉄筋１ｃ及び第４鉄筋１ｄも、平行に配（配筋）されている。なお、各鉄筋１ａ〜１ｄは、同じ長さであっても、異なる長さであってもよい。ただし、通常は、同じ長さである。

本形態において、第１鉄筋１ａ及び第３鉄筋１ｃは、同軸的に配されている。同様に、第２鉄筋１ｂ及び第４鉄筋１ｄも、同軸的に配されている。したがって、第１鉄筋１ａ及び第３鉄筋１ｃ、並びに第２鉄筋１ｂ及び第４鉄筋１ｄは、それぞれ１本の長尺な鉄筋がカットオフされて２本の鉄筋が直列的に並んでいるのと同様の状態になっている。ただし、同軸的とは、厳密に軸が完全一致することのみを意味するものではなく、構造上問題のない範囲での軸ずれは許容される。

本形態の鉄筋接続構造Ｘは、例えば、法面補強工法の法枠等に適用される。法枠に適用される場合は、鉄筋１ａ〜１ｄが法面（設置面Ｇ）側に位置する下側主筋となり、この下側主筋１ａ〜１ｄの上方に当該下側主筋１ａ〜１ｄと平行に上側主筋（鉄筋）１ｅが配される。そして、これらの鉄筋１ａ〜１ｅ等と共に型枠が組み上げられ、この型枠内にモルタルやコンクリート等の硬化材が充填されることで法枠が形成される。

本形態の鉄筋接続構造Ｘには、第１添筋２ａ及び第２添筋２ｂが備わる。第１添筋２ａは、一端部が第１鉄筋１ａと重なり、他端部が第３鉄筋１ｃと重なる。したがって、第１添筋２ａは、第１鉄筋１ａ及び第３鉄筋１ｃに架け渡された状態になっている。同様に、第２添筋２ｂは、一端部が第２鉄筋１ｂと重なり、他端部が第４鉄筋１ｄと重なる。したがって、第２添筋２ｂは、第２鉄筋１ｂ及び第４鉄筋１ｄに架け渡された状態になっている。

なお、以下では、第１添筋２ａと第１鉄筋１ａとが重なる部分を第１ラップ部３ａという。また、第１添筋２ａと第３鉄筋１ｃとが重なる部分を第２ラップ部３ｂという。さらに、第２添筋２ｂと第２鉄筋１ｂとが重なる部分を第３ラップ部３ｃという。そして、第２添筋２ｂと第４鉄筋１ｄとが重なる部分を第４ラップ部３ｄという。

本形態においては、以上の鉄筋１ａ〜１ｄ及び添筋２ａ及び２ｂに加えて、第１補助筋４ａ及び第２補助筋４ｂが備わる。第１補助筋４ａは、一端部が第１ラップ部３ａに掛かり、他端部が第３ラップ部３ｃに掛かる。また、第２補助筋４ｂは、一端部が第２ラップ部３ｂに掛かり、他端部が第４ラップ部３ｄに掛かる。この補助筋４ａ，４ｂの存在によって、鉄筋１ａ〜１ｄにかかる力が分散され、本形態の鉄筋接続構造Ｘが極めて強固なものとなる。

補助筋４ａ，４ｂをどのよう形状とすることでラップ部３ａ〜３ｄに掛かるものとするかは、特に限定されない。ただし、図１の（３）中に拡大して示すように、補助筋４ａ，４ｂの先端部４ｘが直角に折れ曲がることでＬ字状になった形態を推奨する。この形態によると、補助筋４ａ，４ｂの設置（配筋）が極めて簡易なものになる。しかも、補助筋４ａ，４ｂが鉄筋１ａ〜１ｄに確実に引っ掛かり、鉄筋１ａ〜１ｄと補助筋４ａ、４ｂとの間での力の伝達、鉄筋１ａ〜１ｄと添筋２ａ，２ｂとの間での力の伝達が確実に行われるようになる。結果、補助筋４ａ、４ｂの補強効果が、確実に発揮される。

補助筋４ａ，４ｂを配する部位は、図１及び図３に示すように、それぞれ一部位（一箇所）のみであっても、図２及び図４に示すように、それぞれ二部位又は三部位以上の複数部位（複数箇所）であってもよい（図示例は、二部位の場合を示す。）。ただし、補助筋４ａ，４ｂは、図１及び図３に示すように、それぞれ一部位のみに配筋されているのが好ましい。また、この場合、その配筋部位は、鉄筋１ａ〜１ｄ側ではなく添筋２ａ, ２ｂ側であるのが好ましい。

以上に関して、本発明者等は、当初、補助筋４ａ，４ｂを配する部位は多い方が鉄筋接続構造の補強効果に優れるものと想定していた。しかしながら、後述する実施例からも明らかなように、補助筋４ａ，４ｂを配する部位は一部位のみとする方が好ましいことが知見された。これは、補助筋４ａ，４ｂを配する部位をそれぞれ一部位のみにすると、鉄筋１ａ〜１ｄと添筋２ａ，２ｂとの間での力の伝達に緩衝効果が生まれ、一箇所にのみ大きな力が加わるといったことがなくなるためであると考えられる。つまり、補助筋４ａ，４ｂの主たる機能は、鉄筋１ａ〜１ｄと添筋２ａ，２ｂとを付着（一体化）ことにあるのではないと考えられる。

以上の説明から理解することができるように、問題となるのは補助筋の数ではなく、補助筋を配する部位の数である。したがって、１つの部位に２以上の複数の補助筋を配した場合は、補強効果が弱まるのではなく、逆に強くなる。複数の補助筋を配した場合は、径の太い補助筋を配したのと同様である。

添筋２ａ, ２ｂ側（水平方向中央側）に配する補助筋４ａ，４ｂの鉄筋１ａ〜１ｄの端縁（添筋２ａ，２ｂ側の端縁）からの距離Ｌ１（図１参照）は、例えば、０〜１００ｍｍ、好ましくは０〜５０ｍｍである。施工の効率性という点で問題が無いようであれば、距離Ｌ１を０ｍｍとすることもできる。他方、距離Ｌ１が長すぎると、鉄筋１ａ〜１ｄと添筋２ａ，２ｂとの間での力の伝達に緩衝効果が生まれにくくなる可能性がある。

なお、図２及び図４に示すように、補助筋４ａ、４ｂを二部位に配する場合、添筋２ａ，２ｂ側（水平方向中央側）の補助筋４ａ，４ｂから他の補助筋４ａ、４ｂまでの離間距離は、例えば、２００ｍｍ以下とすることができる。

鉄筋１ａ〜１ｄと添筋２ａ，２ｂとの重なり長さ（ラップ部３ａ〜３ｄの長さ）Ｌ２はそれぞれ、例えば、３００〜７００ｍｍ、好ましくは３５０〜６７０ｍｍである。重なり長さＬ２が短すぎると、鉄筋接続構造Ｘの強度が不足する可能性がある。他方、重なり長さＬ２が長すぎても、鉄筋接続構造Ｘの強度が頭打ちになり、材料コストの浪費になる可能性がある。

補助筋４ａ，４ｂは、図１及び図２に示すように、端縁が（先端部４ｘが）鉄筋１ａ〜１ｄの設置面Ｇと反対側を向くように、つまり上方を向くように配されるよりも、図３及び図４に示すように、端縁が鉄筋１ａ〜１ｄの設置面Ｇ側を向くように、つまり下方を向くように配されるのが好ましい。補助筋４ａ，４ｂが設置面Ｇ側を向くように配されると、後述する実施例からも明らかなように、鉄筋１ａ〜１ｄの接続強度が向上する。また、設置面Ｇ側を向くように配する方が、施工も容易である。

本形態において、鉄筋１ａ〜１ｄと添筋２ａ，２ｂとの断面方向（軸方向に直交する方向）に関する位置関係は、特に限定されない。例えば、図１の（３）中に例示するように、鉄筋１ａ〜１ｄの一方側方又は他方側方に添筋２ａ，２ｂを配することもできる。ただし、図１〜図４に示すように、添筋２ａ，２ｂは、鉄筋１ａ〜１ｄの設置面Ｇとは反対側において、つまり鉄筋１ａ〜１ｄの上方において当該鉄筋１ａ〜１ｄと重なるように配するのが好ましい。鉄筋１ａ〜１ｄに対して補助筋４ａ、４ｂを上方又は下方から掛ける本形態においては、上記後者の方法によると、鉄筋１ａ〜１ｄの接続補強効果がより大きなものとなる。

本形態においては、必要により、下側鉄筋１ａ〜１ｄ及び上側鉄筋１ｅをラップ筋５によって拘束することができる（スターラップ）。このラップ筋５は、図１の（４）等に示すように、断面方向に関して４本で一組である主筋１ａ〜１ｅの周りに巻き付けられている。この巻き付けは、例えば、螺旋状に行っても、図示例のように適宜の間隔をおいて複数のラップ筋５を巻き付けるという形態で行ってもよい。

鉄筋１ａ〜１ｄ、添筋２ａ，２ｂ、補助筋４ａ、４ｂ、及びラップ筋５の材質や径（太さ）等は、特に限定されない。従来公知のＪＩＳ規格の鋼材等を使用することができる。

次に、補助筋の作用効果を明らかにする実施例を説明する。
本発明者等は、補助筋の配筋形態と鉄筋の接続強度との関係を明らかにするために、梁曲げ試験を行った。

（試験概要）
表１に示す５種類の試験体（供試体１〜５）を使用して試験を行った。供試体２は図１に示す形態例（カットオフ有）に、供試体３は図２に示す形態例（カットオフ有）に、供試体４は図３に示す形態例（カットオフ有）に、供試体５は図４に示す形態例（カットオフ有）に、それぞれ対応する。他方、供試体１は長尺の鉄筋を使用した例であり、鉄筋の接続を行っていない（カットオフ無）。

主筋（下側鉄筋及び上側鉄筋）の長さは、２３００ｍｍ未満とした。また、下側鉄筋と上側鉄筋との断面方向の間隔は、１９８ｍｍとした。接続する下側鉄筋同士の離間距離は、９０ｍｍとした。添筋の長さは、１０１０ｍｍとした。添筋側に配した補助筋の鉄筋の端縁からの距離（Ｌ１）は、５０ｍｍとした。鉄筋と添筋との重なり長さ（Ｌ２）はそれぞれ、４５５ｍｍとした。

以上のような構造の鉄筋を使用して、鉄筋で補強されたモルタルからなる供試体を作成した。供試体の大きさは、幅２３００ｍｍ、縦２３５ｍｍ、横（奥行）３００ｍｍとした。モルタルの水セメント比は、５５．０％とした。配合比は、水４００ｋｇ／ｍ³：セメント２２０ｋｇ／ｍ³、細骨材１５９４ｋｇ／ｍ³とした。モルタルのセメントとしては、普通ポルトランドセメント（ＪＩＳＲ５２１０）を使用した。設計基準強度は、１８Ｎ／ｍｍ²以上とした。モルタルの荷重及び圧縮強度は、それぞれ２３４．２ｋＮ、２９．７ｋＮ／ｍｍ²であった。この値は、３日間にわたり、それぞれ（各日）３回試験を行った結果の平均値である。なお、変動係数は、３．３７％であった。

主筋（下側鉄筋及び上側鉄筋）としては、鉄筋コンクリート用棒鋼（ＪＩＳＧ３１１２）、材質：ＳＤ３４５、サイズ：Ｄ１３を使用した。添筋及び補助筋としても、同材質のものを使用した。主筋の引張試験結果（３回試験）を表２に示した。

試験の加力装置としては、長柱試験機（１０００ｋＮ）を使用した。この長柱試験機に２点曲げ冶具を取り付けた。荷重及び変位は、静歪み測定器（ＴＤＳ−５２０：東京測器製）を介して記録した。加力位置（支点）は、供試体の下側２点（離間距離２０００ｍｍ）、及び上側２点（離間距離１０００ｍｍ）とした。載荷は、初期荷重１０ｋＮとし、以後１０ｋＮ刻みで載荷し、終局破壊に至るまで荷重測定した。載荷は、単サイクルとした。

供試体の長手方向中央部と各支点（加力位置）付近にアングルフレームを取り付け、また、変位計（ＣＤＰ−５０：東京測器製）を取り付けた。この取付け位置は、供試体の片側側面５箇所の合計１０箇所とした。

（試験結果）
試験は、供試体１については１回、供試体２〜５については各３回行った。結果を表３に示した。なお、変動係数は、５．２２％であった。

（考察）
まず、モルタル強度の影響についてであるが、モルタル圧縮強度の変動係数が３．７５％であり、バラツキが小さかったことからすると、試験日による強度の影響はほとんど無いと考えられる。

供試体２〜５については、供試体１とほとんど差がなく、同程度であると考えられる。また、供試体２及び供試体３よりも供試体４及び供試体５の方が卓越しており、補助筋は下向き配置が好ましいと考えられる。当初は、補助筋に主筋（鉄筋）と添筋との付着強度向上を期待しており、前述したように補助筋を各２箇所（合計４箇所）配筋する方が、各１箇所（合計２箇所）配筋するよりも卓越するものと考えていた。しかしながら、結果は逆となった。これは、付着強度より鉄筋の降伏が卓越したため，圧縮部の圧壊が先行して発生したためと推測される。

本発明は、鉄筋の接続構造として利用可能である。

１ａ第１鉄筋
１ｂ第２鉄筋
１ｃ第３鉄筋
１ｄ第４鉄筋
１ｅ上側鉄筋
２ａ第１添筋
２ｂ第２添筋
３ａ第１ラップ部
３ｂ第２ラップ部
３ｃ第３ラップ部
３ｄ第４ラップ部
４ａ第１補助筋
４ｂ第２補助筋
４ｘ（補助筋）先端部
５ラップ筋
Ｘ鉄筋補強構造
Ｇ設置面（法面）

Claims

平行に配された第１鉄筋及び第２鉄筋と、平行に配された第３鉄筋及び第４鉄筋との接続構造であり、
前記第１鉄筋と前記第３鉄筋とが同軸的に配され、前記第２鉄筋及び前記第４鉄筋とが同軸的に配され、
一端部が前記第１鉄筋と重なり他端部が前記第３鉄筋と重なる第１添筋と、
一端部が前記第２鉄筋と重なり他端部が前記第４鉄筋と重なる第２添筋と、
一端部が前記第１鉄筋と第１添筋とが重なるラップ部に掛かり、他端部が前記第２鉄筋と前記第２添筋とが重なるラップ部に掛かる第１補助筋と、
一端部が前記第３鉄筋と第１添筋とが重なるラップ部に掛かり、他端部が前記第４鉄筋と前記第２添筋とが重なるラップ部に掛かる第２補助筋と、
を有することを特徴とする鉄筋接続構造。
前記第１補助筋及び前記第２補助筋の前記ラップ部に掛かる部分の少なくともいずれかが、Ｌ字状である、
請求項１に記載の鉄筋接続構造。
前記第１補助筋及び前記第２補助筋の少なくともいずれか一方は、前記添筋側の一部位のみに配されている、
請求項１又は請求項２に記載の鉄筋接続構造。
前記第１補助筋及び前記第２補助筋の少なくともいずれか一方は、端縁が前記鉄筋の設置面側を向くように配されている、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の鉄筋接続構造。
前記第１添筋及び前記第２添筋の少なくともいずれか一方は、前記鉄筋の設置面とは反対側において前記鉄筋に重なっている、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の鉄筋接続構造。