特開 2024-99359 座屈回避鋼棒

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024099359

(43)【公開日】2024-07-25

(54)【発明の名称】座屈回避鋼棒

(51)【国際特許分類】

   E01D 1/00 20060101AFI20240718BHJP

   E04C 5/02 20060101ALI20240718BHJP

   E01D 19/02 20060101ALI20240718BHJP

【ＦＩ】

E01D1/00 C

E04C5/02

E01D19/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023003250

(22)【出願日】2023-01-12

(71)【出願人】

【識別番号】000001317

【氏名又は名称】株式会社熊谷組

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100070024

【弁理士】

【氏名又は名称】松永 宣行

(72)【発明者】

【氏名】大越 靖広

【テーマコード（参考）】

2D059

2E164

【Ｆターム（参考）】

2D059AA03

2D059BB37

2D059GG40

2D059GG55

2E164BA02

2E164BA48

(57)【要約】

【課題】コンクリートの打設を妨げることを抑制しつつ、軸方向鉄筋の座屈を抑制できる座屈回避鋼棒を提供する。
【解決手段】筒体４は、可動板５の一端が第１鋼棒２から遠ざかる方向に移動して可動板５が傾くことを許容するように可動板５を保持している。可動板５は、第２鋼棒３が第１鋼棒２に近づく方向の力を受けた場合における第２鋼棒３の第１鋼棒２側への移動を許容し、第２鋼棒３が第１鋼棒２から遠ざかる方向の力を受けた場合において、一端が他端より第１鋼棒２から遠くなるように傾いた状態で貫通穴５ａの周縁において第２鋼棒３に接触して第２鋼棒３の第１鋼棒２から遠ざかる方向への移動を阻止する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１鋼棒と、
前記第１鋼棒の端部が挿入された筒体と、
前記筒体の中心軸を横切るように前記筒体に挿入され、貫通穴が形成された可動板と、
前記第１鋼棒が挿入されている側とは逆側において前記筒体に端部が挿入され、前記可動板の前記貫通穴に挿通された第２鋼棒とを備え、
前記筒体は、前記可動板の一端が前記第１鋼棒から遠ざかる方向に移動して前記可動板が傾くことを許容するように前記可動板を保持し、
前記可動板は、
前記第２鋼棒が前記第１鋼棒に近づく方向の力を受けた場合における前記第２鋼棒の前記第１鋼棒側への移動を許容し、
前記第２鋼棒が前記第１鋼棒から遠ざかる方向の力を受けた場合において、前記一端が他端より前記第１鋼棒から遠くなるように傾いた状態で前記貫通穴の周縁において前記第２鋼棒に接触して前記第２鋼棒の前記第１鋼棒から遠ざかる方向への移動を阻止することを特徴とする座屈回避鋼棒。

【請求項2】

前記可動板と前記第１鋼棒との間に配置され、前記可動板を押すばね部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の座屈回避鋼棒。

【請求項3】

前記第２鋼棒は、前記可動板の前記貫通穴から前記第２鋼棒が抜けることを防止するためのストッパを有することを特徴とする請求項１または２に記載の座屈回避鋼棒。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＲＣ橋脚等の軸方向鉄筋に適用される座屈回避鋼棒に関する。

【背景技術】

【0002】

ＲＣ橋脚等のＲＣ柱の耐震性能を向上させるには、軸方向鉄筋の座屈を回避することが１つの方法である。

【0003】

ＲＣ柱において、載荷に伴って軸方向鉄筋がはらみ出し、柱基部の被りコンクリートを破壊して柱の耐力が低下し、最終的には軸方向鉄筋の座屈により被りコンクリートが剥落して終局に至ることはよく知られている。

【0004】

軸方向鉄筋は、地震動による正負の交番載荷を受ける。圧縮力と引張力とを交互に受けることになるが、引張力が鉄筋の降伏耐力よりも大きくなり非線形となった後は、圧縮時に縮むことができず、コアコンクリートが存在する柱中心部ではなく変形しやすい柱外側に変形し、最終的には座屈に至る。

【0005】

従来、軸方向鉄筋の座屈を抑えるために、座屈の力に抵抗できるように軸方向鉄筋に鋼管を被せる技術が知られている（非特許文献１参照）。

【0006】

また、柱内側から軸方向鉄筋を固定して座屈を制御する技術が知られている（非特許文献２参照）。

【0007】

また、軸方向鉄筋の座屈を遅らせるために帯鉄筋を多く配置する技術が知られている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】武田篤史、「座屈拘束鉄筋を用いた柱構造の正負交番載荷実験」、コンクリート工学年次論文集、２０２１年、Ｖｏｌ．４３、Ｎｏ．２、ｐｐ．４８７－４９２

【非特許文献2】植村佳大、高橋良和、山本伸也、「軸方向鉄筋の座屈抵抗特性を変化させたＲＣ柱のポストピーク挙動に関する検討」、土木学会論文集Ａ１（構造・地震工学）、２０１８年、Ｖｏｌ．７４、Ｎｏ．４（地震工学論文集第３７巻）、ｐｐ．Ｉ_２２０－Ｉ_２３６

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、上述した従来の技術は、いずれも軸方向鉄筋の座屈を力によって制御するものであるため、座屈の力に抵抗する部材が必要となり大掛かりなものであった。このため、コンクリートの打設を妨げるおそれがあった。

【0010】

本発明は上記に鑑みてなされたもので、コンクリートの打設を妨げることを抑制しつつ、軸方向鉄筋の座屈を抑制できる座屈回避鋼棒を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するため、本発明の座屈回避鋼棒は、第１鋼棒と、前記第１鋼棒の端部が挿入された筒体と、前記筒体の中心軸を横切るように前記筒体に挿入され、貫通穴が形成された可動板と、前記第１鋼棒が挿入されている側とは逆側において前記筒体に端部が挿入され、前記可動板の前記貫通穴に挿通された第２鋼棒とを備え、前記筒体は、前記可動板の一端が前記第１鋼棒から遠ざかる方向に移動して前記可動板が傾くことを許容するように前記可動板を保持し、前記可動板は、前記第２鋼棒が前記第１鋼棒に近づく方向の力を受けた場合における前記第２鋼棒の前記第１鋼棒側への移動を許容し、前記第２鋼棒が前記第１鋼棒から遠ざかる方向の力を受けた場合において、前記一端が他端より前記第１鋼棒から遠くなるように傾いた状態で前記貫通穴の周縁において前記第２鋼棒に接触して前記第２鋼棒の前記第１鋼棒から遠ざかる方向への移動を阻止することを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明の座屈回避鋼棒によれば、コンクリートの打設を妨げることを抑制しつつ、軸方向鉄筋の座屈を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施の形態に係る座屈回避鋼棒の縦断面図である。

【図2】図１のＡ－Ａ線に沿った断面図である。

【図3】図１に示す座屈回避鋼棒が圧縮力を受けた状態を示す図である。

【図4】図１に示す座屈回避鋼棒が引張力を受けた状態を示す図である。

【図5】ＲＣ柱の軸方向鉄筋として一般的な鉄筋を使用した場合の正負交番載荷試験による荷重と変位の関係の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。各図面を通じて同一もしくは同等の部位や構成要素には、同一もしくは同等の符号を付している。

【0015】

以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置等を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

【0016】

図１は、本発明の実施の形態に係る座屈回避鋼棒の縦断面図である。図２は、図１のＡ－Ａ線に沿った断面図である。なお、以下の説明において、図１における紙面の上下左右を上下左右方向とする。

【0017】

図１に示すように、本実施の形態に係る座屈回避鋼棒１は、第１鋼棒２と、第２鋼棒３と、筒体４と、可動板５と、ばね部材６とを備える。座屈回避鋼棒１は、ＲＣ橋脚等のＲＣ柱に軸方向鉄筋として設置される。

【0018】

第１鋼棒２は、上端部が筒体４に挿入されて筒体４に接続されている。本実施の形態では、第１鋼棒２は、ネジ鉄筋からなり、筒体４に螺合されている。

【0019】

第２鋼棒３は、第１鋼棒２が挿入されている側（下側）とは逆側（上側）において筒体４に下端部が挿入されている。また、第２鋼棒３は、筒体４の内部空間１１において、後述する可動板５の貫通穴５ａに挿通されている。第２鋼棒３は、第１鋼棒２との間に所定の間隔を空けて配置されている。本実施の形態では、第２鋼棒３は、丸鋼からなる。第２鋼棒３の外径は、筒体４の内径より小さい。第２鋼棒３は、第１鋼棒２および筒体４と中心軸が一致している。

【0020】

第２鋼棒３は、下端部に配置されたストッパ３ａを有する。ストッパ３ａは、可動板５の貫通穴５ａから第２鋼棒３が抜けることを防止するためのものである。ストッパ３ａの外径は、可動板５の貫通穴５ａの直径より大きい。

【0021】

筒体４は、第１鋼棒２と第２鋼棒３とを繋ぐ部材である。筒体４は、上下方向に延びる円筒形状に形成されている。筒体４の内壁面４ａには雌ネジが形成されており、この雌ネジに第１鋼棒２が螺合されている。

【0022】

筒体４は、可動板５を保持する可動板保持部４ｂを有する。可動板保持部４ｂは、筒体４の中心軸に直交する方向（左右方向）に筒体４を貫通する穴により形成されている。可動板保持部４ｂは、支持面４ｃ，４ｄと、傾斜面４ｅ，４ｆとを有する。

【0023】

支持面４ｃ，４ｄは、可動板５の下面を支持するためのものである。支持面４ｃ，４ｄは、筒体４の中心軸に直交する方向に平行な平面である。支持面４ｃ，４ｄは、左右方向において第２鋼棒３を挟んで、上下方向において互いに同じ位置に形成されている。

【0024】

傾斜面４ｅ，４ｆは、それぞれ支持面４ｃ，４ｄに対向して形成されている。傾斜面４ｅ，４ｆは、右側へ向かうほどそれぞれ支持面４ｃ，４ｄとの間隔が広くなるように、左右方向に対して傾斜している平面である。

【0025】

傾斜面４ｅは、支持面４ｃとの間で可動板５の左端（他端）を挟んで保持するとともに、可動板５が右上がりに傾く（可動板５の右端（一端）が左端（他端）より第１鋼棒２から遠くなるように傾く）ことを許容する位置に形成されている。

【0026】

傾斜面４ｆは、後述のように通常時および地震時において可動板５が右上がりに傾いた状態でも可動板５に接触しない位置に形成されている。

【0027】

上述のような可動板保持部４ｂにより、筒体４は、可動板５の左端の移動を許容せず、右端が上方向（第１鋼棒２から遠ざかる方向）に移動して可動板５が右上がりに傾くことを許容するように可動板５を保持している。

【0028】

可動板５は、第２鋼棒３の上方向（第１鋼棒２から遠ざかる方向）への移動を阻止するためのものである。可動板５は、筒体４の中心軸を横切るように、筒体４の可動板保持部４ｂに挿入されている。可動板５には、貫通穴５ａが形成されており、貫通穴５ａに第２鋼棒３が挿通されている。

【0029】

貫通穴５ａの直径は、第２鋼棒３の下方向（第１鋼棒２側）への移動を許容し、かつ、可動板５の右端が傾斜面４ｆに接触するときの可動板５の傾斜角度以下の角度で可動板５が右上がりに傾いた状態において、可動板５が貫通穴５ａの周縁において第２鋼棒３に接触し、第２鋼棒３の上方向への移動を阻止することができる大きさになっている。

【0030】

ばね部材６は、筒体４の内部空間１１において、可動板５と第１鋼棒２との間に配置されている。ばね部材６は、例えば、コイルばねからなる。ばね部材６は、可動板５を下側（第１鋼棒２側）から上方向に押すものである。ばね部材６が可動板５を押していることで、地震のない通常時において、図１のように、可動板５が右上がりに傾き、貫通穴５ａの周縁において第２鋼棒３に接触した状態になっている。具体的には、第２鋼棒３の中心軸より左側において可動板５の下面側の貫通穴５ａの周縁の一部が第２鋼棒３に接触し、第２鋼棒３の中心軸より右側において可動板５の上面側の貫通穴５ａの周縁の一部が第２鋼棒３に接触している状態になっている。

【0031】

次に、座屈回避鋼棒１の作用について説明する。

【0032】

座屈回避鋼棒１は、地震時において、上下方向の圧縮力と引張力とを交互に受ける。

【0033】

座屈回避鋼棒１が圧縮力を受けると、図３に示すように、第２鋼棒３が下方向（第１鋼棒２に近づく方向）の力である外力Ｆａを受ける。これにより、第２鋼棒３が下方向に移動する。

【0034】

ここで、第２鋼棒３が下方向に移動することに伴って図１の状態から可動板５の右端が下降しても、可動板５は支持面４ｃ，４ｄに支持されるため、可動板５が右下がりに傾くことはない。また、図３のように可動板５が支持面４ｃ，４ｄに支持された状態では、第２鋼棒３と貫通穴５ａとの間に隙間があり、第２鋼棒３と貫通穴５ａとは接触していない。このため、第２鋼棒３の下方向への移動が可動板５により阻止されることはなく、第２鋼棒３はスムーズに下方向に移動できる。

【0035】

したがって、座屈回避鋼棒１は、圧縮力を受けると、スムーズに縮むことができる。

【0036】

座屈回避鋼棒１が引張力を受けると、図４に示すように、第２鋼棒３が上方向（第１鋼棒２から遠ざかる方向）の力である外力Ｆｂを受ける。

【0037】

ここで、上述のように、通常時において、可動板５は右上がりに傾いて貫通穴５ａの周縁において第２鋼棒３に接触している状態である。この状態では、第２鋼棒３の上方向の移動は可動板５により阻止される。このため、第２鋼棒３が上方向の外力Ｆｂを受けても、第２鋼棒３は移動しない。

【0038】

したがって、座屈回避鋼棒１は、引張力に即座に抵抗することができる。

【0039】

以上説明したように、座屈回避鋼棒１では、可動板５が、第２鋼棒３の下方向への移動を許容し、第２鋼棒３の上方向への移動を阻止する。これにより、座屈回避鋼棒１は、圧縮力を受けるとスムーズに縮むことができ、引張力には即座に抵抗することができる。このため、座屈回避鋼棒１によれば、軸方向鉄筋の座屈を抑制できる。

【0040】

また、座屈回避鋼棒１では、軸方向鉄筋に被せる鋼管や、柱内側から軸方向鉄筋を固定する部材のような、座屈の力に抵抗する部材は不要であるため、大掛かりな構造になることが抑えられる。このため、コンクリートの打設を妨げることを抑制できる。

【0041】

したがって、座屈回避鋼棒１によれば、コンクリートの打設を妨げることを抑制しつつ、軸方向鉄筋の座屈を抑制できる。

【0042】

また、座屈回避鋼棒１は、上述のように、圧縮力を受けるとスムーズに縮むことができ、引張力には即座に抵抗できるので、終局まで座屈を制御することが可能である。また、座屈回避鋼棒１を設置した場所とは異なる場所で軸方向鉄筋の座屈を発生させることを抑えることができる。

【0043】

ここで、ＲＣ柱の軸方向鉄筋として一般的な鉄筋を使用した場合の正負交番載荷試験による荷重と変位の関係の一例を図５に示す。図５中の矢印のタイミングで軸方向鉄筋の座屈による被りコンクリートが剥落して水平耐力が大きく低下している。

【0044】

これに対し、本実施の形態の座屈回避鋼棒１を用いることで、軸方向鉄筋の座屈を回避することにより、上述した水平耐力の低下を遅らせることが可能であり、変形性能が向上する。なお、耐力の低下は、圧縮側のコンクリートの圧壊により生じると予想される。

【0045】

また、座屈回避鋼棒１では、可動板５と第１鋼棒２との間にばね部材６を配置しているので、通常時でも可動板５が右上がりに傾いて貫通穴５ａの周縁において第２鋼棒３に接触した状態とすることができる。これにより、座屈回避鋼棒１は、より即座に引張力に抵抗することができる。

【0046】

また、座屈回避鋼棒１では、第２鋼棒３がストッパ３ａを有するので、座屈回避鋼棒１が引張力を受けた際に万が一、可動板５が第２鋼棒３の上方向への移動を阻止できない場合でも、貫通穴５ａから第２鋼棒３が抜けることを防止し、通常の鋼棒としての機能を保持できる。

【0047】

なお、座屈回避鋼棒１のばね部材６を省略してもよい。この場合、地震のない通常時において、可動板５は傾いておらず、可動板５は支持面４ｃ，４ｄに支持された水平な状態である。この場合でも、第２鋼棒３が上方向の外力Ｆｂを受けると、即座に可動板５が右上がりに傾いて貫通穴５ａの周縁において第２鋼棒３に接触した状態となり、第２鋼棒３の上方向への移動を阻止することができる。

【0048】

また、第２鋼棒３のストッパ３ａを省略してもよい。

【0049】

また、上述した実施の形態では、第１鋼棒２がネジ鉄筋からなり、筒体４の内壁面４ａに第１鋼棒２が螺合される雌ネジが形成されているものとした。しかし、これに限らず、第１鋼棒２が丸鋼等からなり、筒体４の内壁面４ａに雌ネジが形成されていないものであってもよい。

【0050】

本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合せてもよい。

【符号の説明】

【0051】

１ 座屈回避鋼棒
２ 第１鋼棒
３ 第２鋼棒
４ 筒体
４ａ 内壁面
４ｂ 可動板保持部
４ｃ，４ｄ 支持面
４ｅ，４ｆ 傾斜面
５ 可動板
５ａ 貫通穴
６ ばね部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】