JPH0247407A - 合成構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、建築構造物における床版、橋梁、その他ケー
ソン、沈埋トンネル等の港湾構造物等に使用される、鋼
板とコンクリートの合成構造に関するものである。

（従来の技術） 道路橋、都市高速道路高架橋などに、従来より鉄筋コン
クリート床版が多用されている。しかし、車両の大重量
化や交通量の増大により床版の損傷が著しく、その補修
に膨大な費用がかけられている。

この鉄筋コンクリート床版の損傷は、コンクリートの乾
燥収縮や、交通荷重によって発生したひび割れが、繰り
返し荷重により進展、拡大して鉄筋のかぶりコンクリー
トの剥離・脱落等の損傷となったものである。

この種の破壊は鉄筋コンクリート固有の性質であり、こ
の種の損傷防止のため、コンクリート床版厚の増加によ
る鉄筋への付加応力の緩和等の対策をとっているが、抜
本的な解決策となっていない。

このような中で近年注目を集めているのが、鋼板とコン
クリートを一体構造とした合成床版であり、一部では実
用に供され始めている。

そのような合成床版を構成する鋼板とコンクリートの合
成構造は、コンクリート硬化前には、鋼板が型枠の役割
をし、硬化後には鋼板とコンクリートとが一体化して複
合構造を実現する。この構造を得るためには、コンクリ
ート打設時に、コンクリートの重量に耐えるよう板剛性
を確保しておくことと、コンクリート硬化後、鋼板とコ
ンクリ−トとが一体となるよう、鋼板とコンクリートと
のずれ防止作用を付加しておく必要がある。

この方法として次の２つの方法が主に行われている。

（ｉ）鋼板上にスタンド、あるいは鉄筋を接合すること
により鋼板上に凹凸を形成し、鋼板とコンクリートとの
付着強度を向上させる方法。

（１１）鋼板上にアングルあるいはＴ形鋼等の形鋼を複
数溶接することにより鋼板とコンクリートとの付着強度
を向上させる方法。

これにより、鉄筋コンクリート床版と比較して軽量化を
図ることができ、さらに耐荷力にも優れていることから
、コンクリートのひび割れによる床版の劣化を防止する
ことができ、道路橋床版、ケーソン、トンネルなどの大
型土木構造部材に利用され始めている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上述した合成構造には次のような問題点がある
。

い）鋼板とコンクリートとの一体化を図るため、スタッ
ドを用いる場合、鋼板全面に多数のスタッドを打つこと
は経済性の面で問題があること、スタンドを打っても鋼
板の剛性を高くすることができないこと。さらに、コン
クリート硬化時の型枠として使用する場合には、面外変
形防止のため別途梁材等の補強が必要なことなどがあり
、現状工法では合理性に欠けている。

（ｉｉ　）鋼板とコンクリートとの一体化を図るため、
形鋼を用いる場合、鋼板とコンクリートとの界面にずれ
力が生じた時に、コンクリート内あるいはコンクリート
と形鋼との界面にひび割れが生じ、使用時の繰り返し応
力により割れが拡大し、損傷となることがある。その防
止対策として、形鋼の設置数を増すことも考えられるが
、鋼材費用や溶接工数の増加等の問題、およびコンクリ
ート中の形鋼が異物として作用し、コンクリート充填時
の欠陥となる確率が増加する等の問題がある。

（課題を解決するための手段） 本発明は上述した課題を解決するために、連続凹凸部を
表面に形成した鋼板、例えば菱目状の連続突起を存する
鋼板に、形鋼部材を例えば一定の方向に所定の間隔を設
けて複数接合し、前記形鋼部材をコンクリート中に埋没
することにより、鋼板とコンクリートを一体化させた合
成構造を採用している。

ここに、連続凹凸部とは、凹部または凸部が連続したあ
るいは凹凸部が繰り返えして形成された表面構造をいい
、例えば菱目状の連続突起を設ける場合、連続突起を曲
線状の網目模様に設ける場合、まｒ−１工τれらと吐合
℃に４金てあべしよい・なお、憂目状の連続突起とは、
一定の高さ以上で隆起した突条が直線状に連続してその
面上を延び、突条が互いに交差した小区画の面部分を菱
目状にしている突起をいう。

形鋼部材は、単なる板状部材でない趣旨であり、コンク
リートに対し一種の押圧作用をすれば具体的形状は問わ
ない、その配置は鋼板表面に平行して並らべても、ある
程度不規則的に並らべてもよいが、作業性の点からは一
定方向に平行に並べるのが好ましい。その間隔等は適宜
設定できる。

本発明の合成構造により、従来の構造で問題となってい
た工数の増加、あるいはひび割れの発生といった課題を
解決することが出来る。

（作用） 以下、本発明の概要を実施例に対応する図面により説明
する。

本発明は第１図に示すように菱目状の連続突起６から成
る連続凹凸部８を有する鋼板１の片面に、所定の間隔を
おいて、一定の方向に形鋼部材２を溶接等により複数接
合し、前記形鋼部材２を第２図に示すように、コンクリ
ート３中に埋没させることにより、鋼板１とコンクリー
ト３とを一体化させた合成構造である。

菱目状の連続突起６を有する鋼板１は、第３図に示すよ
うな表面形状を有しており、菱目状の連続突起６とは、
一定の高さ以上で隆起した突条１１が直線状に連続して
その面上を延び、突条が互いに交差して小区画の面部分
１２を菱目状に画定している突起をいう。

この菱目状突起を有する鋼板１の製造方法としては、溝
を彫ったロールを用いた連続熱間圧延法により、圧延さ
れる鋼板に突起を転写する方法が生産性も高く有効であ
る。憂目の形状のうち、菱目の大きさ、突起の高さは特
には限定されないが、コンクリートの現場打設を考慮す
ると、コンクリートとの付着強度の信転性の点より２１
以上あるのが望ましい。

また、菱目状の区画の内角θは１００以上とするのが望
ましい、これは、コンクリートとの付着強度に関係し、
菱目状の区画の内角θが１０°より小さくなると、憂目
の区画内の面部分１２へのコンクリートの充填が阻害さ
れ、付着強度が急激に低下するためである。

第４図は、予備試験として形鋼部材を用いない場合につ
いて菱目状区画の内角と、鋼板とコンクリートの付着強
度との関係を示したものである。

異形鉄筋の付着試験に常用される引き抜き試験方法に従
い試験した結果、憂目状区画の内角が１０″未満になる
と付着強度が急激に低下している。なお、コンクリート
は第１表に示すものを一定厚さで打設した。菱目状の突
起の高さは４．５　ｖｓＯものを用いた。

この合成構造により、従来技術として上述したスタッド
を用いる場合と比較して、スタンドを打つ工程を省略出
来、さらに菱目状の連続突起は鋼板の面外剛性をも向上
させる効果をもつため、コンクリート打設時のはらみ出
しを防止することが出来る。

第１表　試験に用いたコンクリート 一方、従来の突起のない鋼板と形鋼部材を接合し、コン
クリート打設した構造と比較して、鋼板とコンクリート
との界面のずれ力が発生しても、菱目状の連続突起によ
り十分な付着強度を有しているため、ずれによりコンク
リートにひび割れが発生することを防止することが出来
る。

（実施例） 次に図面に従って実施例について説明する。

第１図は、第３図に示す菱目状の連続突起６を有する鋼
板ｌの上にＴ塑形鋼部材２を溶接によってその全長に亘
うて接合したものであり、それを第２図に示すように形
鋼部材２をコンクリート３に埋没させることにより鋼板
とコンクリートとが一体化した合成構造となっている。

また、形鋼部材２は第１図および第２図に示したＴ型で
はなく、ｒ型、ｉ型等の形鋼から成るものであってよい
。

さらに、形鋼部材２のウェブ部４についても第１図で示
す光層形ではなく、第５図（ａｌ、伽）に略式側面図で
示すようなウェブ部４が部分的にカフ）された非充腹形
や第５図ｆｃｌに同じく略式側面図で示すようなウェブ
部４が折板あるいは鉄筋７で構成されたトラス形等でも
よい、非充腹形あるいはトラス形の場合、ウェブ部４の
カット部よりコンクリートが流れるため光層形と比較し
、形鋼部材のまわりのコンクリートの充填がより確実と
なり施工性の面、および耐ひび割れ性の面での向上効果
も得られる。

一方、上記の形鋼部材の配置間隔については、第６図に
示すように、フランジ部５による鋼材が、鋼板ｌとコン
クリート３との肌離れを抑える効果として作用している
。そのフランジ部５による支圧反力６の広がり角αが概
ね３０″の広がりをもって期待できることから、フラン
ジ部端から隣接のフランジ部端迄の距離ｌはウェブ部の
高さをｈとすると、ｋ≦３ｈであることが望ましい。

本発明の合成構造による効果を確認するために、第７図
（ａ）、山）に示すような形状、寸法（１１１１）の試
験用部材を作成した。鋼板の材料はＪＩＳ　Ｇ３１０１
の５Ｓ４１で厚さ５ｍ５Ｘ幅３００ＩＩｌｌで菱目状の
突起は高さ４゜５ｆｉｌｌ、菱目状区画の内角θは４０
”である。Ｔ塑形鋼部材はＪＩＳ　Ｇ３１０６のＳＭ　
５０でフランジ幅１５０１Ｘ厚さ９ｍｍ５ウェブ高さ３
００ｍｌ１１×厚さ６．５−のものを用いた。なお、コ
ンクリートは第１表に示すものであった。試験方法は第
７図ｆａ＋、（ｂ）に示すような粱試験であり、支点間
１２００＋ｕｉの上に試験部材を置き、中央より１００
−　　ずつ離れた二つの位置で上から荷重を加え、連続
して曲げ変位δと曲げ荷重Ｐを測定し、記録した。なお
テストには、本発明の菱目状の連続突起を有する鋼板を
用いた合成構造部材と比較するため、従来技術の突起を
有しない鋼板を用いた比較部材についても同様に形鋼部
材を接合して試験した。

第８図に試験結果をグラフで示すが、比較部材と比べ本
発明部材は著しく高い荷重を示し、目標値を十分に満足
する値であった。

このことから、菱目状の突起は（ｉ）形鋼部板と共に鋼
板全体の面外剛性を高める効果があること、　（ｉｉ）
コンクリートのずれ防止用として作用した時、形鋼部材
が突起の反作用としてコンクリートに生じる浮き上がり
力を抑える効果と相まって、鋼板とコンクリートとを一
体化させる効果があることが確認できた。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明の菱目状の突起を有する鋼板
を用いた合成構造を用いることにより、（ｉ）コンクリ
ート打設時に従来使用されていた型枠はらみ出し防止用
の梁材が不用になること。

（ｉｉ）！１１板とコンクリートとの一体化が確実なも
のとなり、繰り返し荷重によるひび割れの発生を防止で
きること。

（ｉｉｉ　）さらには曲げに対する剛性が向上すること
により、道路橋床版の他に、ケーソンおよび沈埋トンネ
ルなどの面部材としても用いることが出来、大型土木構
造物の軽量化を図ることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる合成構造用の鋼板と形鋼の組
み立て図； 第２図は、本発明の合成構造の断面図；第３図は、菱目
状突起の斜視図７ 第４図は、憂目状区画の内角による付着強度への影響を
示すグラフ； 第５図ｆａｔないし第５図（Ｃ１は、形鋼の形状の略式
第６図は、形鋼フランジ部が鋼板とコンクリートとの付
着力へ与える作用を示す説明図；第７図ｆａ＋および第
７図（′ｂ）は、合成構造の梁試験方法を示す略式説明
図；および 第８図は、その試験結果を示すグラフである。 １：菱目状の突起を有する鋼板 ２：形鋼　　　　　３：コンクリート ４．４１，４２．４３　：　ウェブ部 ５：フランジ部　　６：支圧反力 １１：突条　　　　　１２：菱目状の面区画奉１図 纂２石

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 連続凹凸部を表面に形成した鋼板上に、形鋼部材を複数
   接合し、前記形鋼部材をコンクリート中に埋没させるこ
   とにより、鋼板とコンクリートとを一体化させたことを
   特徴とする合成構造。