JP5113886B2

JP5113886B2 - 鉄筋の拘束用金具

Info

Publication number: JP5113886B2
Application number: JP2010162962A
Authority: JP
Inventors: 俊之黒岩; 宏和北沢
Original assignee: Tokyu Construction Co Ltd
Current assignee: Tokyu Construction Co Ltd
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2030-07-20
Also published as: JP2012026092A

Description

本発明は、鉄筋の拘束用金具に関するものである。

鉄筋コンクリートの柱部材では、柱の軸方向鉄筋を、一定間隔で配置した帯鉄筋で囲み、軸方向鉄筋の座屈やコンクリートの横方向のひずみを防ぎせん断力を平均化するように配慮している。
コンクリート柱の補強に際しても、帯鉄筋やそれに相当する補強部材の取り付けが必要となるが、そのような帯鉄筋などの設置として従来は次のような構成が知られている。
＜１＞主筋の周囲にスパイラル筋を巻き付けて補強する方法。
＜２＞分割した鉄筋を柱の周囲に取り付け、溶接して閉合して補強する方法。
＜３＞帯鉄筋の取り付けではないが、鉄筋を内蔵したプレキャスト板を巻き立てて補強する方法。
＜４＞分割した鋼板で柱の周囲を取り囲み、溶接して閉合して補強する方法。
＜５＞分割した鋼板を接着剤で取り付けて補強する方法。
＜６＞繊維シートを接着剤で取り付けて補強する方法など。

前記したような従来の補強方法は次のような問題点を備えている。
＜１＞スパイラル筋を巻き付ける方法は、高強度鉄筋を使用する必要があり、材料費が高価なものである。
＜２＞分割した鉄筋で柱を取り囲む方法は、鉄筋の溶接作業、あるいは特殊な構成の機械式の継手での閉塞作業が必要であり、施工費、材料費とも高価であるという問題がある。
＜３＞その他の方法は、鉄筋の巻き立て以上に施工費、材料費が高価な方法である。

特許第２９２６１２０号公報。特許第２９２６１２２号公報。特開２０００−３５２１１１号公報。

前記したような従来の補強方法問題を解決するために本発明の出願人は先行して特願２００９−２０４６８７号（以下「先行発明」）を出願している。
この先行発明は、配筋用金具１と、隅部２１を有する複数本の鉄筋２とにより構成する。
柱Ａの周囲に配筋する場合には、柱Ａの角に配筋用金具１の稜線１１を突き合わせて配置する。したがって、稜線の裏側１１ａは、外向きに開放状態となる。
その前、あるいはその後に、場合によっては鉄筋２を多少押し広げながら、柱Ａの周囲に配置し、その隅部２１を、配筋用金具１の切り欠き１２内に挿入する。
すると、鉄筋の隅部２１が稜線の裏側１１ａに露出する。
そこで、稜線の裏側１１ａと、鉄筋の隅部２１の曲線部分の内側との間の空間にピン３を挿入する。
柱Ａの４角において、上記の作業を行うことによって、柱Ａの周囲に、柱Ａの表面と多少の間隔をあけて、鉄筋２を配置することができる。
配筋用金具１の切り欠き１２の間隔は、目的とする帯鉄筋２の要求される強度に応じた間隔を与えてあるので、複数段の配筋が可能である。
上記の配筋後に、周囲にコンクリートやモルタルを吹き付け、あるいは打設して硬化させる。

上記の先行発明は多くの利点を備えているが、状況によって次のような問題があることが分かった。
＜１＞地震時に柱の上下が反対方向に水平移動した場合に、柱が膨張する可能性があるが、その場合に図６に示すように隅部２１を有する複数本の鉄筋２の両端が広がるという現象が生じる。
＜２＞すると、図３に示すような断面がＣ字状の金具で拘束していても、一方の鉄筋が外側に押出す力が強いと金具が回転してその押出しを許容してしまう。
＜３＞その結果、最悪の場合にせっかくの補強コンクリートが破壊してしまうことになる。

上記のような課題を解決するために本件発明の鉄筋の拘束用金具は、上下で二重に重なった長い鉄筋と短い鉄筋を一体となるように拘束するための拘束用金具であって、結束リングとストッパとより構成し、前記の結束リングは、断面Ｃ字状であって、開放部の間隔は鉄筋１本の外径とほぼ等しく、内部空間の寸法は鉄筋２本の外径の合計にほぼ等しい鋼製部材であり、前記のストッパは２本の鉄筋の間と結束リングの間に挿入する、断面矩形の鋼材の棒や板である鉄筋の拘束用金具である。

本発明の鉄筋の拘束用金具は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜１＞溶接作業を必要とせずに柱の周囲に、柱を包囲する状態で配筋をすることができるから、熟練工が不要であり、品質の信頼性も高い。
＜２＞特別の継手や高強度鉄筋を使用せずに、配筋用金具に鉄筋の隅部を挿入するだけの簡単な作業で柱を包囲する状態で配筋をすることができるから、経済的であり、工期を短縮することができる。
＜３＞地震時のコンクリートの膨張によって、隅部を有する鉄筋の端部においてそれが外側へ飛び出す方向への力が作用しても、ストッパの存在によって結束リングがコンクリート部材側へ押し返されてその回転が阻止され、鉄筋の飛び出しとそれによるコンクリート部分の損傷や剥離を阻止することができる。そのためにコンクリート柱や橋脚が破壊することがない。

本発明の拘束用金具の使用状態の説明図。ストッパの機能の説明図。ストッパが存在しない場合の比較説明図。ストッパの他の実施例の説明図。本発明の拘束用金具の他の実施例の説明図。鉄筋が開いてしまう状態の説明図。鉄筋と金具の配置の説明図。鉄筋と金具の配置の説明図。鉄筋と金具の配置の説明図。配筋用金具の説明図。配筋用金具の他の実施例の説明図。

以下図面を参照にしながら本発明の拘束用金具の好適な実施の形態を詳細に説明する。

まず本発明の拘束用金具の使用するための前提となる配筋構造について説明する。

＜１＞前提条件。
本発明の配筋用金具１は、たとえば既成のコンクリート製の柱Ａの耐震補強のために、その周囲を取り囲む状態で、帯鉄筋２を水平に、あるいは角度を付して巻き付ける場合に使用するものである。
ただし、既成柱Ａの補強についての実施例は、本発明のイメージを分かりやすく説明するためのものであって、その他の各種の用途に使用することができる。

＜２＞配筋用金具。
本発明の配筋用金具１は、鋼板を折り曲げた形状の部材である。
この配筋用金具１は、後述するような、隅部を備えた鉄筋の隅部２１を挿入して柱Ａの周りに固定するための金具である。
その際に、鉄筋は長い鉄筋と、短い鉄筋とを重ねた状態を呈するので、便宜上長い側の鉄筋を２Ａとし、短い側の鉄筋を２Ｂとして説明する。（図７）

＜２−１＞稜線。
この配筋用金具１を構成する鋼板は、平板ではなく、その一部に折り曲げ部を、山脈の稜線１１の状態で備えている。
一本の稜線１１を備えた形状としては、図１０の実施例のように、断面がＶ字状、Ｌ字状の金具を利用することができる。
あるいは図１１の実施例のように、断面がＵ字状、半円状のような、円弧状、弧状の金具を利用することができる。
あるいは断面が角柱のような、中空の矩形の金具も利用できる。
あるいは断面が中空の円柱状パイプを利用することもできる。
このように、１本の稜線１１を備えた金具であれば、広く利用することができる。
この稜線１１の谷折り側を、説明の便宜上、稜線の裏側１１ａと称する。

＜２−２＞切り欠き。
この配筋用金具１には、その稜線１１の方向に直交する方向に、所定の幅ｗと深さｄを備えた切り欠き１２が刻設してある。
この切り欠き１２の幅ｗは、配筋する予定の隅部を有する鉄筋２の直径の２倍程度の幅を備えている。
この切り欠き１２内に２本の鉄筋の隅部２１を挿入できる必要があるから、その幅ｗは、２本の鉄筋２の直径の２倍以上であることが必要である。
またこの切り欠き１２の深さｄは、前記の鉄筋の隅部２１を配筋用金具１の稜線の裏側１１ａへ露出させることができ、かつ稜線の裏側１１ａへ露出した隅部の内側、すなわち曲線状の隅部の内側にピン３を挿入できるだけの深さｄを備えた配筋用金具１である。
この切り欠き１２は１本に限らず、図の例のように複数本の切り欠き１２を形成することができる。

＜２−３＞ピン。
ピン３とは、鉄筋の隅部２１を配筋用金具１に固定するために、その隅部２１の内側へ挿入する棒状体である。
このピン３は、単なる鋼製の円柱体、あるいは円柱体の上部に直径の大きい頭部を形成した部材、あるいは円錐柱を使用することができる。
円錐柱や、水平断面を扇状に形成した場合には、クサビとして利用することができる。

＜２−４＞位置決め片。
上記の配筋用金具１には、稜線１１の部分に、稜線１１から外側へ向けて突設した位置決め片１３を取り付ける。（図１０）
この位置決め片１３は、たとえばアングルピースのようなＬ字状の金具である。
この位置決め片１３は、その１片が補強対象のたとえば柱Ａの表面に接することによって、配筋用金具１の位置がずれない程度の目的に使用する。
したがってこの位置決め片１３で、配筋用金具１を柱Ａに固定することもできるが、固定せずに表面に接触させるだけでもその用途を達成できる。

＜３＞鉄筋。
本発明の対象とする鉄筋２は、柱Ａの主筋の周囲に位置する帯鉄筋２であるが、完全な矩形に加工したものではなく、矩形を複数に分割した形状を呈する。
その場合に、隣り合う鉄筋２には重ね代が必要であるから、本発明の配筋の対象とする鉄筋２は、両端部や複数個所に直角方向に折り曲げた曲線状の隅部２１を形成してある。
本来、矩形である鉄筋２を複数本に分割した形状の例を、図に示すが、このような形状に限らず、隅部２１を形成した鉄筋２なら本発明の配筋用金具１を使用して配筋の対象として扱うことができる。

＜４＞配筋作業。
本発明の配筋構造は、前記の配筋用金具１と、隅部２１を有する複数本の鉄筋２とにより構成する。
柱Ａの周囲に配筋する場合には、柱Ａの角に配筋用金具１の稜線１１を突き合わせて配置する。したがって、稜線の裏側１１ａは、外向きに開放状態となる。
その前、あるいはその後に、場合によっては鉄筋２を多少押し広げながら、柱Ａの周囲に配置し、その隅部２１を、配筋用金具１の切り欠き１２内に挿入する。
すると、鉄筋の隅部２１が稜線の裏側１１ａに露出する。
そこで、稜線の裏側１１ａと、鉄筋の隅部２１の曲線部分の内側との間の空間にピン３を挿入する。
柱Ａの４角において、上記の作業を行うことによって、柱Ａの周囲に、柱Ａの表面と多少の間隔をあけて、鉄筋２を配置することができる。
配筋用金具１の切り欠き１２の間隔は、目的とする帯鉄筋２の要求される強度に応じた間隔を与えてあるので、複数段の配筋が可能である。
ただしこの状態のままでは、柱Ａの角と配筋用金具１の稜線１１とは、凸状のＶ字とＶ字の鋭角部を突き合わせた状態であるから、位置関係は不安定である。
しかし配筋用金具１の稜線１１の外側には位置決め片１３が突設しているので、配筋用金具１の位置のずれを阻止することができる。
位置決め片１３を接着剤やボルトで柱Ａに固定することもできる。

＜５＞拘束用金具。
本発明の拘束用金具は、結束リング４とストッパ５とによって構成する。

＜６＞結束リング。（図１）
上記の工程で配筋が終了した後、上下で二重に重なった長い方の鉄筋２Ａ、短い方の鉄筋２Ｂを一体となるように拘束する。
そのために断面Ｃ字、もしくはコ字状の結束リング４を使用する。
結束リング４の開放部４１は、鉄筋１本の直径より多少大きい程度の寸法で開放する。
結束リング４の内部の空間は、鉄筋２本を並べることができるだけの寸法を備えている。
この結束リング４は、その内部の空間に２本の鉄筋２Ａ、２Ｂを位置させ、結束リング４の開放部４１が柱の外側を向くように位置させて鉄筋２Ａと鉄筋２Ｂの重なり部に配置する。
その後、専用のかしめ具で外周から圧縮して断面を縮小させて２本の鉄筋を外側から拘束することができる。実施例の図では外側から上下に圧着させている状態を示す。

＜７＞拘束時の問題。
地震時に柱Ａの上下に逆方向の移動が生じたときに、コンクリートが膨張すると、図６に示すように短い方の鉄筋２Ｂの端部に対して外側に飛び出す方向の力が作用する。
その際の鉄筋２と結束リング４の作用を検討すると図３に示す通りである。すなわち、長い方の鉄筋２Ａは回転せず、かつその位置もほぼ固定されている。
一方、短い方の鉄筋２Ｂが、柱Ａから離れる方向への力を受けると、結束リング４により鉄筋２Ａと鉄筋２Ｂの間の距離は固定されているため、鉄筋２Ｂはそれ自体は回転せずに、鉄筋２Ａを中心として斜め外側に横滑りすることになる。
その際に鉄筋２Ａ・２Ｂ間と、鉄筋外側とリング内側間とに横滑りが生じている。
そのため鉄筋２Ａを中心に結束リング４が回転してしまうこととなり、鉄筋２Ｂを所定の位置に拘束することが困難となる。
発明者は、この鉄筋２Ａ・２Ｂ間の横滑り、鉄筋外側とリング内側間の横滑りを阻止することで、鉄筋２Ｂを所定の位置に拘束できることを発見した。

＜８＞ストッパの機能。
上記のような鉄筋２Ｂの飛び出しの問題を解決するために、上下の鉄筋２Ａ、２Ｂとの間で、かつ柱Ａ側にストッパ５を挿入する。（図２）
ストッパ５は、例えば図１の実施例で示すように、断面矩形の単純な鋼棒である。
この実施例ではストッパ５は全体にコ字状を呈するが、本来機能するのは鉄筋２間の柱Ａ側に挿入する挿入鋼棒５１であり、開放側に挿入する補助鋼棒５２はストッパ５が落下しないように位置を維持するためのものである。
このストッパ５の機能を図２において説明する。
このストッパ５を上下の鉄筋２Ａ、２Ｂの間に介在させ、結束リング４を締め付けると、結束リング４と鉄筋２Ａ、２Ｂとストッパ５が噛み合って全体が力学的に一体となる。
つまり結束リングの中央内側部と鉄筋の横節部にストッパの角部が相互に引っ掛かり合う状態を呈する。
鉄筋２Ｂに外側へ向けた飛び出し力が働いた場合には、動かない鉄筋２Ａ内に対抗する時計回りの反力を生み出すこととなり、ストッパ５を柱Ａ方向へ押し返す力となる。
この鉄筋２Ａに支持された反力により、鉄筋２Ｂの外側へ向けた飛び出し力が打ち消され、柱Ａ方向への力が結束リング４を柱Ａ側へ押し返すので、結束リング４は回転することがない。
その結果、短い鉄筋２Ｂの飛び出しを拘束することができることになる。

＜９＞ストッパの他の例。
以上の説明のとおり、結束リング４と鉄筋２Ａ、２Ｂとストッパ５が噛み合って全体が力学的に一体となるものであれば断面形状は問わない。
したがって、図１の実施例のように棒状のものに限らず、例えば図４に示すようにストッパ５として板状の滑止板５３を採用することもできる。
この滑止板５３は、板体の表面に多数の波状の凹凸を形成した、鋼製の板状の部材である。
この凹部の溝の方向、すなわち凸部の峰の方向は、拘束する対象の鉄筋の軸方向と平行に形成する。
あるいは鉄筋２Ａ、２Ｂ間に防滑性の材料を挟み込んだり、鉄筋２Ａ、２Ｂ間の位置を保持するアレイ状の材料を挟み込むことによっても、鉄筋２Ａ、２Ｂ間の移動や滑りを止めるだけでも同様の効果は得ることができる。

＜１０＞コンクリート等の吹き付け。
上記の配筋が、柱Ａの補強のためであれば、配筋後の周囲にコンクリートやモルタルを吹き付け、あるいは打設する。
その場合に、配筋用金具１を被覆する状態でコンクリートやモルタルを吹き付け、あるいは打設して硬化させる。
なお、上記の実施例は既成の高架橋柱や橋脚、建築物の柱などの耐震補強の場合の説明であるが、新築の柱の帯鉄筋の配置などにも、本発明の配筋用金具１や配筋構造を利用することができる。

＜１０＞他の実施例。（図５）
ストッパ５を使用せず、Ｃ字状の結束リング４の内面に凹凸を形成することによって、結束リング４の回転を阻止することができる。これは鉄筋外側とリング内側間での横滑りを阻止しようとする実施例である。
鉄筋２には、断面に平行に環状の節が形成してあるが、さらに軸方向に平行に２本の縦節２２が形成してある。
この縦節２２を結束リング４の内面の凸部４２に係合させることによって、
結束リング４と鉄筋２Ａ、２Ｂが噛み合って力学的に一体となる。
すなわち、結束リングの内側の凸部、鉄筋の縦節部が相互に引っ掛かり合って力学的に一体となるものである。
このように拘束した状態で、鉄筋２Ｂに外側へ向けた飛び出し力が働いた場合には、動かない鉄筋２Ａ内に対抗する時計回りの反力を、結束リング４を介して生み出すこととなる。
その結果、結束リング４を柱Ａ方向へ押し返す力となる。
このようにして、鉄筋２Ａに支持された反力により、鉄筋２Ｂの外側へ向けた飛び出し力が打ち消されるので、結束リング４は回転することがない。
このようにして鉄筋２Ｂの飛び出しを拘束することができることになる。
なお、図の実施例では凸部４２を上下に２個所に設置した場合を説明したが、リング内側の鉄筋に接する部分を多数の凹凸を形成し、この凹凸を鉄筋に食い込ませるようにするなど、防滑性能を持たせた構成を採用することもできる。

１：配筋用金具
１１：稜線
１２：切り欠き
１３：位置決め片
２：鉄筋
２Ａ：長い方の鉄筋
２Ｂ：短い方の鉄筋
２１：鉄筋の隅部
３：ピン
４：結束リング
５：ストッパ

Claims

上下で二重に重なった長い鉄筋と短い鉄筋を一体となるように拘束するための拘束用金具であって、
結束リングとストッパとより構成し、
前記の結束リングは、断面Ｃ字状であって、開放部の間隔は鉄筋１本の外径とほぼ等しく、内部空間の寸法は鉄筋２本の外径の合計にほぼ等しい鋼製部材であり、
前記のストッパは２本の鉄筋の間と結束リングの間に挿入する、断面矩形の鋼材の棒や板である、
鉄筋の拘束用金具。
請求項１記載の拘束用金具であって、
ストッパは平面形状がコ字状の鋼製の棒状材によって構成した、
鉄筋の拘束用金具。
請求項１記載の拘束用金具であって、
ストッパは表面に凹凸を形成した鋼製の板材によって構成した、
鉄筋の拘束用金具。