JPH06102925B2 - 繊維強化合成樹脂製プレストレストコンクリ−ト緊張材の定着部構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の利用分野］ この発明は、プレストレストコンクリート（以下「PC」
という）構造に使用される緊張材に関し、更に詳しく
は、繊維強化合成樹脂（以下「FRP」という）製PC緊張
材の定着部構造に関する。

［従来技術］ 近年、PC構造にガラス繊維等を使用した繊維強化合成樹
脂製のPC緊張材の適用が行われている。

これは、直径数ミクロンのガラス単繊維の集合体を熱硬
化性樹脂で成形したロッドをPC緊張材として使用するも
のであるので、従来のPC鋼材による定着機構、例えば、
PC鋼棒の端部にねじを刻設し該ねじに螺合するナットを
介してコンクリート本体に定着する機構を用いること
は、繊維が切断され緊張材の応力が低下することになり
無理がある。

しかして、該FRP製PC緊張材に対する定着機構は種々提
案されているところであって、特公昭52-25177号公報に
はその一提案が開示されている。すなわち、第１図に示
すように、FRP製PCロッドａの端部において、定着体ｂ
を嵌合させて所要長にわたって合成樹脂接着層ｃにより
両者を固着させるとともに、PCロッドａの端面部には楔
ｄを打ち込んで円錐部を形成し、定着体ｂの一端に形成
された円錐孔ｅに該円錐部を接着させてなる構造を有す
る。しかして、PCロッドａに導入されたプレストレス力
はナットｆ、座金ｇを介して構造体ｈに伝達されるもの
である。

しかしながら、該先行技術においては、PCロッドと定
着体との固着は主として合成樹脂接着層によるものであ
り、該合成樹脂接着層はせん断力に対して弱く、大きな
緊張力を保持することができない、PCロッドの端面部
は楔を打ち込んで円錐状にされるが、該円錐部の勾配は
急角度に形成されるため応力集中が生じ、PCロッドの破
損の原因となる、等の問題点を指摘することができる。

［本発明の目的］ そこで、本発明は上記先行技術の問題点を克服すべくな
されたものであって、該先行技術の特長たる楔作用を活
かしつつ、FRP製PCロッドの機械的かつ物性的特性に着
目してなされたものである。

すなわち、FRP製PCロッドはFRP用繊維が同一方向に配列
されていることから軸方向に比較的簡単に割れ目を入れ
ることができ、しかも、ロッドの断面積の減少にならず
強度の低下はない。そして、該FRP製PCロッドの端面よ
り割れ目を入れることにより該ロッドの端部の外周面に
勾配を形成し、該勾配を適宜の値に選択すること及び固
結樹脂を適宜介在することにより楔作用を高めることが
できることを確認した。

〔本発明の構成〕

本発明のFRP製PC緊張材の定着部構造は上記知見に基づ
くものであり、具体的には次の構成（技術的手段）を採
る。すなわち、繊維強化合成樹脂製プレストレストコ
ンクリート緊張材の端部において、定着長を保持する長
さにわたって、該緊張材の軸方向に沿う割れ目をもって
分割され、該割れ目にスペーサが挿し込まれ、該緊張材
の端部の外周面をその端部に向けて拡径する1/40〜1/50
の緩やかな勾配のテーパ面に形成されてなるとともに、
前記テーパ面に対応する内孔を有する定着体が前記繊
維強化合成樹脂製プレストレストコンクリート緊張材の
端部に嵌装され、前記繊維強化合成樹脂製プレストレ
ストコンクリート緊張材の割れ目及び該プレストレスト
コンクリート緊張材の外周面と定着体の内孔との間隙部
に固結樹脂が充填されてなる、ことを特徴とする。

本発明のFRP製PC緊張材の定着部構造は、ポストテンシ
ョン方式にも、また、プレテンション方式のいずれにも
適用されるものである。

上記構成において、FRP製PC緊張材はその端部を分割さ
れて所定の勾配に形成されるものであるが、該勾配を形
成する手段としては種々の態様があり、本発明において
はその一つに限定されるものではない。そして、該PC緊
張材が所定の勾配を得るには通常、定着体の内孔を所定
の勾配に形成し、PC緊張材を該内孔に押し当てて配する
態様が採られる。

更に、該FRP製PC緊張材の端部は一般には、定着長にわ
たって勾配が付されるものであるが、ここに「定着長」
とはPC緊張材に導入されるプレストレス力をPC構造物に
持続的に伝達するに必要かつ十分な長さをいう。

定着体の内孔には通常は１本のPC緊張材が配されるが、
２以上のPC緊張材を配することを妨げるものではない。

本発明に適用される素材は次のようである。

FRP製PC緊張材は、無機質長繊維（ガラス繊維、炭素繊
維など）あるいは有機質長繊維（芳香族ポリアミド繊
維：商品名「ケブラー」）を硬化剤を配合したエポキシ
樹脂等の熱硬化性樹脂で含浸し、該長繊維を繊維方向に
引き揃えながら成形用ダイスを通して引抜いて成形硬化
したものであって、いわゆる繊維が一方向配列となり、
軸方向の分割が容易となる。

FRPに使用される熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂の
ほか、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹
脂等がある。

定着体の内孔に充填される固結樹脂は、常温で硬化し強
度の大きな合成樹脂接着剤が使用される。そのような固
結樹脂としてポリエステル系、エポキシ系、あるいはポ
リウレタン系の接着剤が好適である。

〔本発明の作用効果〕

本発明の上記構成よりなるFRP製PC緊張材の定着部構造
は、以下の特有の作用効果を有する。

テーパ面は定着長にわたって1/40〜1/50の緩い勾配を
採ることにより、PC緊張材の端部は緩い勾配で曲げられ
て定着体と係合することになり、該部に応力集中が生ぜ
ず、そのためFRP用繊維の破断がなく、緊張材は大きな
強度を発揮することができる。

更に、該勾配を採ることにより、PC緊張材の端部と定着
体の内孔との楔効果はより良好に発揮されることにな
る。

スペーサの使用によりFRP製PC緊張材の端部は所定の
緩勾配のテーパ面に正確に形成保持することができる。

FRP製PC緊張材の端部の外面と定着体の内孔の内面と
は、所定長さにわたって直接に及びまたは固結樹脂の薄
層を介して、緩い勾配でのテーパ係合をなすので、緊張
時（いわゆるプレストレッシング中）に端部での応力集
中が生ぜず、両者すなわち、PC緊張材の端部と定着体と
は楔効果を発揮し、PC緊張材の定着体からの抜出しがな
いのみならず、緊張力は定着体からPC緊張材に有効に伝
達されプレストレス力の減少はない。また、プレストレ
ッシング中にPC緊張材がひずみを受けて縮径されたとし
ても該PC緊張材と定着体とはテーパ係合をなすので良好
に追従することができる。

緊張材の割れ目及び該緊張材の外周面と定着体の内孔
との間隙に充填される固結樹脂は耐圧縮性を示し、緊張
材の端部の楔作用を高める。

定着体の内孔に充填される固結樹脂は、PC緊張材の割
れ目に流入して固結することにより、PC緊張材端部の楔
体を良好に保形する。

固結樹脂はPC緊張材の端部の外面と定着体の内孔の内
面とに薄く介在することにより高応力下にあっても流動
変形を起こすことが少なく、プレストレス力は良好に保
持できる。

FRP製PC緊張材の端部の楔体加工は既製のFRPロッドを
分割することにより容易に形成することができ、そのた
めの特別の製作設備は不要である。

［本発明の実施例］ 第２図ないし第５図は本発明の一実施例としての単一の
PC緊張材の定着部の構造を示す。

ここに、１はロッド状のFRP製PC緊張材（以下「FRPロッ
ド」という）である。

1Aは該FRPロッド１の両端部に形成された端部である。
該ロッド端部1Aは軸方向に十字状に割れ目を入れられて
その断面を四分円に分割されている。1a、1b、1c,1dは
ロッド端部1Aの四分円に分割されたそれぞれ分割端片で
ある。該ロッド端部1Aはその割れ目に後記するスペーサ
が挿し込まれてその外周面を所要の勾配に形成する。

２は中空筒状の定着体であって、通常は金属素材により
形成される。2Aは定着体の外周の所要長にわたってに刻
設されたねじ、2Bは定着体を貫通する内孔である。該内
孔2Bは内面が所定の勾配（1/40〜1/50）を有するテーパ
に形成されている。2Cは後記するスペーサ用ピンを保持
する垂直ピン孔、2Dは水平ピン孔である。2Eは定着体２
の内端面側に形成された凹溝である。

３はスペーサ用の垂直ピンであって、定着体２の垂直ピ
ン孔2Cに挿通される。

４はスペーサ用の水平ピンであって、定着体２の水平ピ
ン孔2Dに挿通される。

５は定着体２の内孔2B内に充填される固結樹脂である。
該固結樹脂５はスペーサ３、４で押し拡げられたFRPロ
ッド端部1Aの割れ目内、及びFRPロッド端部1Aの外周面
と定着体２の内孔2Bの内面との間隙内に充填されて固結
することにより該FRPロッド端部1Aのテーパ形状を有効
に保形する。該固結樹脂５は、エポキシ系接着剤が好適
なものとして適用される。

６は密封部材であって、定着体２の端部の凹溝2Eに装着
され、固結樹脂５の充填時の漏れを阻止するとともに、
FRPロッドの緊張時の応力集中を防止するものである。

本実施例において、定着体２は十分に長く、FRPロッド
の端部1Aは所要の定着長にわたって定着体に固着される
ものである。

本実施例のFRPロッドの定着部の組付けは例えば次のよ
うにして行われる。

すなわち、FRPロッド１の端部1Aを所要長さ（すなわち
定着長）にわたって割れ目を入れる。ピン３、４を組み
込んだ定着体２を用意し、該定着体２の内孔2B内にFRP
ロッド１を押し込んでゆく。このとき、ピン３、４をFR
Pロッド１の割れ目に押し込むことによりPCロッド１の
端部1Aの外周は所定の勾配に設置されることになる。こ
の状態で定着体２の内孔2B内に接着樹脂５を充填しその
固結を待って定着部の組付けは完成する。なお、叙上の
接着樹脂５の充填は所定の圧力のもとに行われるもので
ある。

本実施例のFRPロッドによるコンクリート構造物への緊
張力の導入は次のようにしてなされる（第６図参照）。

第６図（イ）はポストテンション方式による態様を示
す。すなわち、コンクリート構造物Ｈ中にシースＩをも
って該コンクリート構造物Ｈとの付着を切られたFRPロ
ッド１を挿通する。該FRPロッド１の両端部に上記組付
け方法により定着体２を取り付ける。定着体２はFRPロ
ッド１の両端に予め工場等において取り付けておいても
よい。コンクリート構造物Ｈが所定の強度を有すると
き、座金Ｊを介してコンクリート構造物Ｈに反力をとる
とともに、定着体２を介して引張りジャッキ（図示せ
ず）によりFRPロッド１を矢印α方向に引張る。所要の
引張力が付与されたとき、ナットＫを座金Ｊ面にまで螺
入し固定する。しかる後、ジャッキの引張り力を緩める
と、所要のプレストレス力はナットＫを介してコンクリ
ート構造物Ｈに導入されることになる。

第６図（ロ）はプレテンション方式による態様を示す。
すなわち、FRPロッド１の端部には所要の方法により定
着体２が取り付けられ、更に、該定着体２のねじ2Aを利
用してカプラＭおよび引張りジャッキ（図示せず）に連
なるテンションロッドＮが装着される。しかして、引張
りジャッキは反力部材Ｏに反力を取って、テンションロ
ッドＮを引張ることにより、FRPロッド１に引張力を導
入する。次いで、コンクリート構造物（例えばコンクリ
ート枕木）Ｌの型枠内にコンクリートを打設し、コンク
リートの固化を待つ。コンクリートが固化し、コンクリ
ート構造物とFRPロッド１との付着が十分になれば、ジ
ャッキを緩めることによりコンクリート構造物Ｌにプレ
ストレスを導入する。この場合、FRPロッド１には適宜
の付着手段が採られる。

本実施例ではFRPロッド端部1Aの割れ目の間隙を保持す
るためのスペンサーとして、垂直ピン３、水平ピン４を
用いたが、該スペーサはこの態様に限らず他の手段を採
ることができる。第７図にその一例を示す。（イ）は十
字形のスペーサ10を示し、１又はそれ以上の該スペーサ
10を割れ目に挿入して断面四分円に分割されたFRPロッ
ドの分割端片を所要の勾配に保持する。（ロ）はＹ字形
のスペーサ11を示し、１又はそれ以上の該スペーサ11を
割れ目に挿入して、断面三分円に分割されたFRPロッド
の分割端片を所要の勾配に保持する。（ハ）はＴ字形の
スペーサ12を示し、１又はそれ以上の該スペーサ12を割
れ目に挿入して、四分円と二分円とに分割されたFRPロ
ッドの分割端片を所要の勾配に保持する。

次に、複数のFRP製PC緊張材の定着部構造の実施例を示
す。

第８図は２本のFRPロッド端部の定着構造を示す端面図
である。

ここに、FRPロッド15、16は定着体17内においてその端
部を三分円に分割され、その割れ目にＹ字形のスペーサ
18、19が挿入され、該定着体17内に押し当てられてい
る。20は定着体13内に充填された固結樹脂である。定着
体17の内面は所定の勾配（1/40〜1/50）に形成されてい
ることにより、FRPロッド15、16の端部は全体として円
錐状の楔体に形成されることになる。

第９図は３本のFRPロッド端部の定着構造を示す。

ここに、FRPロッド30、31、32は定着体33内において三
分円に分割され、その割れ目にＹ字形のスペーサ34、3
5、36が挿入され、該定着体33内に押し当てられてい
る。37は定着体20内に充填された固結樹脂である。

第10図及び第11図は４本のFRPロッド端部の定着部構造
を示す。

ここに、FRPロッド40、41、42、43のそれぞれは定着体4
4内において四分円及び二分円に分割され、その割れ目
に一括してリング状のスペーサ45を挿入することによ
り、外側に配置された四分円の分割端片を定着体44の内
面に押し当て、所定の勾配に形成する。46は定着体44内
に充填される固結樹脂、47は密封部材である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術のFRP製PC緊張材の定着部の構造を示
す一部断面図である。第２図以下は本発明の実施例を示
し、第２図は本発明の単一のFRP製PC緊張材の定着部構
造の一実施例の一部断面立体図、第３図はその端面図、
第４図は第３図のX-X線断面図、第５図は第３図のY-Y線
断面図でる。第６図（イ）（ロ）はプレストレッシング
の要領説明図である。第７図（イ）（ロ）（ハ）は他の
態様のスペーサを示す斜視図である。第８図は２本のFR
P製PC緊張材の定着部構造を示す他の実施例の端面図、
第９図は３本のFRP製PC緊張材の定着部構造を示す更に
他の実施例の端面図、第10図は４本のFRP製PC緊張材の
定着部構造を示す更に他の実施例の端面図、第11図は第
10図のZ-Z線断面図である。 １……FRP製PC緊張材（FRPロッド）、1A……端部、２…
…定着体、2A……ねじ部、2B……内孔、3,4,10,11,12…
…スペーサ、５……充填固結樹脂

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】繊維強化合成樹脂製プレストレストコンク
   リート緊張材の端部において、定着長を保持する長さに
   わたって、該緊張材の軸方向に沿う割れ目をもって分割
   され、該割れ目にスペーサが挿し込まれ、該緊張材の端
   部の外周面をその端部に向けて拡径する1/40〜1/50の緩
   やかな勾配のテーパ面に形成されてなるとともに、 前記テーパ面に対応する内孔を有する定着体が前記繊維
   強化合成樹脂製プレストレストコンクリート緊張材の端
   部に嵌装され、 前記繊維強化合成樹脂製プレストレストコンクリート緊
   張材の割れ目及び該プレストレストコンクリート緊張材
   の外周面と定着体の内孔との間隙部に固結樹脂が充填さ
   れてなる、 ことを特徴とする繊維強化合成樹脂製プレストレストコ
   ンクリート緊張材の定着部構造。