(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】特表2017-515019(P2017-515019A)
(43)【公表日】2017年6月8日
(54)【発明の名称】平面構成部材、せん断補強筋資材、ならびにせん断補強筋資材を材料にしたせん断補強筋を有する鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材
(51)【国際特許分類】
E04C 5/18 20060101AFI20170512BHJP
E04C 5/06 20060101ALI20170512BHJP
【FI】
E04C5/18
E04C5/18 105
E04C5/06
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】26
(21)【出願番号】特願2016-565489(P2016-565489)
(86)(22)【出願日】2015年4月29日
(85)【翻訳文提出日】2016年12月20日
(86)【国際出願番号】EP2015059366
(87)【国際公開番号】WO2015165982
(87)【国際公開日】20151105
(31)【優先権主張番号】14166745.1
(32)【優先日】2014年4月30日
(33)【優先権主張国】EP
(81)【指定国】
AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US
(71)【出願人】
【識別番号】516323161
【氏名又は名称】テヒニッシェ ホーホシューレ ミッテルヘッセン
(74)【代理人】
【識別番号】100180781
【弁理士】
【氏名又は名称】安達 友和
(74)【代理人】
【識別番号】100181582
【弁理士】
【氏名又は名称】和田 直斗
(72)【発明者】
【氏名】ギュンター,ゲルト
【テーマコード(参考)】
2E164
【Fターム(参考)】
2E164AA02
2E164AA31
2E164CA21
2E164CA39
2E164DA01
(57)【要約】
本発明は、斜め軸方向切り欠き23を備えたL字型金属プレート21ならびに鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材に関するものである。同構成部材は、上部の軸方向鉄筋層を最低でも1つと、下部の軸方向鉄筋層を最低でも1つと、最上部および最下部軸方向鉄筋を超えた寸法をとって通されるせん断補強筋とを備え、同せん断補強筋は、本発明にもとづく複数枚のL字型金属プレート21から形成されており、同金属プレートは、軸方向切り欠き23の中に留められたスターラップ30を備える。本発明にもとづく鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材は、フラットスラブの支柱部における押し抜きせん断強度を向上させる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
スターラップ(30)を保持するのに適しており、鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材における下部軸方向鉄筋との接合に適している下部構成部材が設けられ、留め部(BF)および前記留め部に接合される入口部を擁した上部構成部材が設けられたせん断補強筋資材(Q)用の平面構成部材(21)であって、前記入口部が切抜き部(A)として造られて最低でも10°から120°までの入口角度ζを示し、この場合、前記切抜き部(A)が、前記平面構成部材(21)の横側のへりおよび/または上縁に接合部を有することを特徴とする、せん断補強筋資材(Q)用平面構成部材(21)。
【請求項2】
前記入口角度ζが、10°から110°までの領域、好ましくは10°から80°までの領域および80°から110°までの領域、とりわけ好ましくは40°から50°までの領域を含むことを特徴とする、請求項1に記載の平面構成部材(21)。
【請求項3】
傾斜し上側方向に向かう軸方向切り欠きの形をとりスターラップ湾曲部(34)を嵌めるのに適した開口部(29)を伴う入口経路(S)のところで、前記切抜き部(A)が狭まっていることを特徴とする、請求項1または2に記載の平面構成部材(21)。
【請求項4】
前記入口経路(S)が、前記留め部(BF)と接合して前記平面構成部材(21)の斜め軸方向切り欠き(23)を形成し、この場合、前記入口経路(S)が、直線状または曲線状に形成されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の平面構成部材(21)。
【請求項5】
前記入口経路(S)が、2つの切り欠き(25a)および(26a)によって形成され留め具用金属プレート(24a)を保持するのに適したノッチつき突出部(27a)を有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の平面構成部材(21)。
【請求項6】
前記留め部(BF)が、前記平面構成部材(21)の上縁の方向に、切り欠きを有することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の平面構成部材(21)。
【請求項7】
前記平面構成部材の下部構成部分が、直角の折り曲げ部(40)を有することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の平面構成部材(21)。
【請求項8】
前記入口経路(S)が、傾角γを示し、前記傾角が、最低でも10°から120°までの領域から選択されることを特徴とする、請求項3〜7のいずれか1項に記載の平面構成部材(21) 。
【請求項9】
前記入口経路(S)が、傾角γを示し、前記傾角が、30°から60°までの領域から選択されることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の平面構成部材(21)。
【請求項10】
請求項1〜9のいずれか1項に記載の平面構成部材(21)および前記平面構成部材(21)に留められたスターラップ(30)を最低でも1本擁する、鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材用のせん断補強筋資材(Q)。
【請求項11】
複数本のスターラップ(30)が使用され、前記スターラップにおける長さHBが、最短となる前記スターラップの長さhBと相関して、hB<HB≦1.06・hBの前提条件を満たし、この場合、前記スターラップの長さが、HB=1.06・hB、HB=1.05・hB、HB=1.04・hB、HB=1.03・hB、HB=1.02・hBおよびHB=1.01・hBであることが好ましいことを特徴とする、請求項10に記載のせん断補強筋資材(Q)。
【請求項12】
前記複数本のスターラップ(30)使用され、前記スターラップにおける長さHBが、最短となる前記スターラップの長さhBと同じであることを特徴とする、請求項10に記載のせん断補強筋資材(Q)。
【請求項13】
上部および下部のせん断補強筋を1本伴う鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材で、請求項1〜9のいずれか1項に記載の平面構成部材(21)および前記平面構成部材(21)と接合したスターラップ(30)を最低でも1本伴う、請求項10〜12のいずれか1項に記載のせん断補強筋資材(Q)を最低でも1つ擁し、この場合、 前記せん断補強筋資材(Q)における前記スターラップ(30)が最低でも1本、前記鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材における上部軸方向鉄筋に接合し、前記平面構成部材(21)が、前記鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材における下部軸方向鉄筋に接合する、鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材。
【請求項14】
前記上部軸方向鉄筋が、補強鉄筋網として造られていることを特徴とする、請求項13に記載の鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材。
【請求項15】
フラットスラブの支柱部における、請求項13または14に記載の鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
発明の属する分野
本発明は、鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリートの構造部、特に、鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材のせん断補強筋に関するものである。
【背景技術】
【0002】
先行技術
鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材の場合、支点となる部分、特に端部の連結部においては、支承反力の結果そこに生じる横方向の力を吸収するために、信頼性の高い何らかのせん断補強筋が必要不可欠である。
【0003】
ドイツ特許出願公開公報第102009056826号は、上部および下部の軸方向鉄筋層を最低でも1つ、ならびにせん断補強筋を1つ有する鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材について詳述している。同構成部材は、せん断変形を起こす大きな力および横方向の大きな力を吸収でき、現場打ちコンクリート部材としてコストがかからず、なおかつ半プレキャスト部材としても製造できる。このような好適な性質をもたらすためには、せん断補強筋が最低でも20枚の建築用鋼材製L字型金属プレート20から形成され、各プレートが1本または2本のスターラップ30を水平の長穴として同金属プレート30に1箇所造られている直軸方向切り欠き22の中に、スターラップ湾曲部34によって留める状態で備えており、なおかつ、同せん断補強筋が最上部軸方向鉄筋層Booおよび最下部軸方向鉄筋層Buuを超える寸法をとって同プレートに通されることが求められる。水平の軸方向切り欠き22は、スターラップ湾曲部34を差し込むのに適した開口部28を1箇所伴う入口部Zを1つ、L字型金属プレート20の横側のへりに設けている。さらに、直軸方向切り欠き22は留め部BFを1箇所設けており、同留め部の中には、1本または2本のスターラップ30のスターラップ湾曲部34が固定される。入口部Zも留め部BFも、水平の状態で延在し、互いに組み合わさってなだらかにつながっている。
【0004】
図1(先行技術)で図示されているのは、周知のせん断補強筋資材Qで、1枚のL字型金属プレート20および1本のスターラップ30から成り立っているものである。同せん断補強筋資材Qは、組み込まれている状態で図示されており、この状態において同資材は、鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート建築資材の下部軸方向鉄筋および上部軸方向鉄筋と接合されている。このときL字型金属プレート20は、軸方向鉄筋層Bu、Buuから構成されている下部軸方向鉄筋と接合されており、その一方で、水平の軸方向切り欠き22の中に配筋されているスターラップ30が、軸方向鉄筋層Bo、Booから構成されている上部軸方向鉄筋と接合される状態となっている。それに加えて、同スターラップ30は、図で示されているように、前方ないし後方に向かって突き出るスターラップ末端32によって、最上部軸方向鉄筋層Booの2本の棒鋼に乗っている。その一方で、スターラップ湾曲部34は、水平の軸方向切り欠き22に設けられた留め部BFの中に配置された状態になっている。スターラップ湾曲部34をこのように配置できるのは、同スターラップ30が開口部28を通って入口部Zの中に差し込まれ、同入口部において水平に延在する部分に続き、留め部BFの中に通される場合に限る。スターラップ湾曲部34はこのとき、水平にしか動かせない。水平の軸方向切り欠き22に設けられた留め部BFの中にあるスターラップ30の位置を動かさないようにするために、留め具用金属プレート24が見込まれている。同金属プレートは、スターラップ30の配筋をした後、矢印の方向に向かい、矩形のかたちをとる2箇所の切り欠き25、26によって形成されたノッチつき突出部27に掛けられてかみ合わされる。
【0005】
L字型金属プレート20が下部軸方向鉄筋と接合されるには、L字型金属プレート20に、図面に基づいて突き出ている(L字型に形成された)折り曲げ部40が1つ備えられ、同折り曲げ部が最下部軸方向鉄筋層Buuをしっかりと保持することが必要となる。さらに、折り曲げ部40のすぐ上方には、丸形の切り欠き50が2箇所並んでおり、同切り欠きは、最下部鉄筋層Buuの2本の棒鋼によって貫通されている。この2つの措置をとっているおかげで、L字型金属プレート20と最下部軸方向鉄筋層Buuとの間がしっかりと結合される。
【0006】
末端によって最上部軸方向鉄筋層Booの2本の棒鋼に乗っているスターラップ30は、垂線と対称の傾角αを占め、その傾角は45°にまで達することもある。このとき、H
B=h
B/cosαによって、スターラップの長さH
Bが与えられている。この場合のh
Bは、最短となるスターラップの長さであり、鉛直に向けられ、スターラップ末端32によって最上部軸方向鉄筋層Booの棒鋼に乗っている任意のスターラップ30を指し示すことになる。
【0007】
先行技術の短所
数々の実地試験が示してきたところによると、先行技術によるL字型金属プレート20の直軸方向切り欠き22の中に、1本または2本のスターラップ30を配置するには、同スターラップ30を、水平の長穴として造られている直軸方向切り欠き22の中に手作業で引き込まなければ不可能である。以下、この引き込み作業と関連する短所が認められている:
長いスターラップ30を使用する必要がある。そのスターラップの長さH
Bは、最短となるスターラップの長さh
Bよりも、√2に達することもある因数の分だけ大きい。そのようなスターラップのために使われる材料の消費量は不必要に多い。
同スターラップは、組み込まれている状態ではきわめて傾斜していて、垂線と対称の傾角αで並んでおり、その傾角は45°にまで達する。したがって、同スターラップは、90°になるまで反れて組み込まれることもある。このとき、スターラップ30を終端部位置にもっていってしまう危険がある。最適な位置にあると、同スターラップ30は、プレキャストの鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート資材の中で引張応力を吸収するが、終端部位置では、同スターラップ30は、その最適な位置から大きく傾いている(すなわち圧縮応力がかかり、かくして機能を損なっている)。
作業員が手作業でスターラップ30を引き込む際にかける力が大きい。
縁端部の各種前提条件が幾何学的に好ましくない場合、特に上部軸方向鉄筋層Boにおける1本の(または2本以上の)棒鋼がぶつかる場合は、上部軸方向鉄筋層Boにおけるこのような棒鋼を1本/複数本、一時的に移して、スターラップを引き込むのに十分足りる広さの空きスペースRがつくられなければ、スターラップ30を1本引き込むことさえ不可能である。かくして、上部にある軸方向鉄筋Bo、Booを補強鉄筋網の形に造ることは不可能である。
【0008】
補強鉄筋網は、プレハブ方式の構成要素であり、同構成要素については、軸方向鉄筋層BooおよびBo双方の棒鋼が1本の格子に溶接、すなわち、すでに固定されている。そのような補強鉄筋網であれば、個々の補強鉄筋用棒鋼と比較して、はるかに短時間かつ正確に納めることができる。その使用は、鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート建築資材を効率よく製造するにあたって絶対に必要な条件の1つである。先行技術によってスターラップ30を引き込む場合に生じる諸問題については、以下詳しく明らかにされ、さらに
図1を使って詳しく説明される。
【0009】
それに加えて、
図1では、スターラップ30の終端部位置のほかにも、1から4までの符号で表した位置を別途で4箇所、破線で示している。スターラップ30は、引き込む間は時間の推移に伴ってその位置を占め、その後、最終的に(垂線と対称となる傾角αを伴う)終端部位置5にもっていかれる。加えて、スターラップ30の動く方向は、破線で書かれた矢印によって示されている。終端部位置5にある1本のスターラップ30をL字型金属プレート20の直軸方向切り欠き22の中に配置することは、次のような経過をたどる:
【0010】
最初に、スターラップ30のスターラップ湾曲部34は、上部にある軸方向鉄筋Boo、Boによって傾斜しており、直軸方向切り欠き22の開口部の直前に通されて(位置1)、引張力F
Zを負担する。この引張力F
Zは、直軸方向切り欠き22の軸方向を示す接線のベクトル成分F
IIをとる。このような接線のベクトル成分が成り立つためには、はじめは垂直だったスターラップ30が、角度βの分だけ直軸方向切り欠き22の方向に傾けられなければならない(位置2、3)。引張力F
Zにおける接線のベクトル成分F
II=F
Z・sinβは、スターラップ湾曲部34を直軸方向切り欠き22の中に差し込む(位置3から位置4に向かう動き)。このとき引張力F
Zにおける垂直のベクトル成分F
⊥=F
Z・cosβは、引き込む間ずっと直軸方向切り欠き22の上側に接しているスターラップ湾曲部34において、不都合となる摩擦を招く。角度βが小さいと、望ましい接線のベクトル成分F
IIは小さく、不都合となる垂直のベクトル成分Fは、それとは逆に大きくなる。その結果、作業員は必然的に大きな引張力F
Zをかけなければならず、作業員の急速な疲労を招くことになる。F
II=F
Z・sinβおよびF
⊥=F
Z・cosβの式が示すところによると、スターラップ30の傾角βが引き込む場合に大きくなれば、F
IIを上昇させ、F
⊥を減少させることができる。それは、長いスターラップ30を使えば達成できる。同スターラップは、傾角β≒25°...40°で引っ張られることがあり、なおかつ、終端部位置では、垂線と対称の傾角α=30°...45°を占める。そのようなスターラップのために最大限許容しうるスターラップの長さH
Bは、H
B=h
B・√2(傾角α=45°とする)の数値に達するため、H
Bの値は、最短となるスターラップの長さh
Bよりも40%を超えた分だけ大きくなることとなり、材料についてそれ相応の過剰消費につながる。
【0011】
スターラップ湾曲部34が留め部BF内の目標位置に到達すると、最上部軸方向鉄筋層Booの2本の棒鋼に乗っているスターラップ末端は移される。スターラップ30はこのとき、終端部位置(位置5)に到達し、スターラップ30は同位置において垂線と対称となり傾角αの位置を占める。
【0012】
(F
Z、F
II、F
⊥、およびβの関係は、
図1でいう位置3において図示されている。位置5においては、終端部位置にあるスターラップの傾角αが描かれている。)
【0013】
図1では、引き込み作業におけるさらにもう1つの短所が明確になっており、この短所は実際上最も重要なものであると判明した:
【0014】
スターラップ30におけるスターラップ軸部(これは対になっているスターラップ構成部分で、対になっているスターラップ末端32をスターラップ湾曲部34で接合するものである)は、引き込む間は最上部軸方向鉄筋層Booの棒鋼に対して平行に移動し、きわめて長くフラットな空きスペースRを横切って動かせるものでなければならない。
図1では、このような空きスペースRが最低でもL字型金属プレート20の2倍の幅となるよう適合しなければならないことを示している。これは、楽で短時間に引き込ませ、かくして建築現場において効率がよく経済的な作業を確実に進めるためである。
【0015】
このフラットな空きスペースRを確保するためには、その領域内に、最上部軸方向鉄筋層Booに対して直角に延在している上部軸方向鉄筋層Boの棒鋼が1本もないことが必要である。
図1では、上部軸方向鉄筋層Boの棒鋼が3本図示されている。このとき、中央に位置し破線で描かれた縁端部によって表されている棒鋼は、空きスペースRの範囲内にある任意の位置に存在しており、そのおかげでスターラップ30を引き込むことができなくなる。スターラップ30を引き込みできるようにするには、この棒鋼は一時的に移されなければならない。補強鉄筋用棒鋼をこのように一時的に移すことは、全くの不経済であり、通常の場合はまったく不可能である。というのも、通常ならば補強鉄筋網が使用され、同鉄筋網においては、対になっている軸方向鉄筋層BooおよびBoの棒鋼が格子のところに溶接、すなわち、すでに固定されているからである。
【0016】
L字型金属プレート20を複数枚配置して、あらゆるL字型金属プレート20の上方に、
図1で示されているきわめて長くフラットな空きスペースRが、スターラップ30を引き込むために備えられるようにすることは、きわめて費用がかかり、なおかつ建築現場において、時間の面およびコストの面で余裕がない状況では不可能である。そのうえ、個々のせん断補強筋資材Qにおいては一定の間隔が保たれるので、その結果、同L字型金属プレート20の位置は、現場打ちコンクリート部材の場合、上部軸方向鉄筋に適合させる目的で制限なく変えることができない。半プレキャスト部材の場合は、同L字型金属プレート20の下部構成部分がすでにコンクリートを用いて打設されているため、間隔を保つことはどの道不可能である。
【0017】
かくして、スターラップ30の留められているL字型金属プレート20は、補強鉄筋網によって造られる上部の軸方向鉄筋Boo、Boと接合した状態では挿入することができず、それにより、せん断補強筋資材として同金属プレートを効率よく経済的に使用する方法をとることができない。
【0018】
スターラップ30は、その終端部位置では、組み込まれている状態で鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材の中で生じる引張応力の方向に向かい、同引張応力を吸収すべきものとなっている。この引張応力は、垂線と対称の傾きをもつが、このときの傾角は、個々のせん断補強筋資材Qに応じて差があるため、通例では正確に知られていない。故に、折り合いをつける好適な案として、実際には、鉛直、またはほぼ鉛直に並んだスターラップが使用される。このようなスターラップは、L字型金属プレート20と上部にある軸方向鉄筋Bo、Booとの間を(ほぼ)最短経路で接合するため、スターラップの長さH
Bは、ほんの少し、特に6%を超えなければ最短となるスターラップの長さh
Bを上回ってもよい。しかし、引き込む手段を使ってスターラップ30を配筋すると、短いスターラップ30が入らなくなる。というのも、短いスターラップ30は、プレキャストの鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材の中で、鉛直(α=0)または少なくともほぼ鉛直の(α<20°)終端部位置を占めるからである。故に、複数のL字型金属プレート20から構成されているせん断補強筋であり、(ほぼ)鉛直に立っているスターラップ30を何本も伴うもの、という望ましい実施形態は、おおよそ実行さえできない。
【0019】
かくして、先行技術においては、引き込む場合に作業員がかける力を減らす目的で長いスターラップを使用することと、効果的なせん断補強筋となるため無条件に好まれる短いスターラップを使用することとの間で、両立しがたい状況になることがわかる。
【0020】
発明の課題
本発明の課題は、先行技術において述べられているこのような短所を無くすことにある。
【発明の概要】
【0021】
本課題の解決
今回の課題は、請求項1による平面構成部材21であり、切抜き部Aとして造られた入口部を設けるもの、請求項10によるせん断補強筋資材Q、請求項13による鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材および請求項15によるその使用方法、ならびに下記の各請求項に記載されている好適な各態様によって、本発明に基づき解決されている。同構成部材21は、平面で、特に矩形をしており、同平面構成部材21と接合しうるスターラップ30を最低でも1本伴って、せん断補強筋資材Qを形成する。平面構成部材21(例えば下部構成部分)の説明に関し後述で使用される技術的思想は、鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材の中に組み込んだ後の同構成部材21の向きと関係がある。平面に造られている構成部材21には、下部構成部分に、保持部が最低でも1つ備えられており、鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材の下部軸方向鉄筋に留めるのに用いられる。この保持部は、最下部軸方向鉄筋層Buuの棒鋼に平面構成部材21を留めるのに十分達する大きさの切り欠き50を擁しており、および1つ(もしくは2つ以上)の切り欠き50の真下には、任意の折り曲げ部40を1つ擁している。任意の折り曲げ部40は直角に造られており、切り欠き50の中に配置される最下部鉄筋層Buuの棒鋼の下側に直に隣接して、平面構成部材21をさらに安定させる役割を果たす。このように、安定性を増す機能があるため、折り曲げ部40を1つ有する平面構成部材21を造るほうが無条件に好ましい。
【0022】
平面構成部材21には、切り欠きとして造られている留め部BFが1つ設けられている。同留め部BFは、平面構成部材21の中心線Mの周辺域内に存在しており、1本または2本のスターラップ30に設けられたスターラップ湾曲部34を配置するのに適している。本発明に基づいて、この平面構成部材にはさらに、切抜き部Aとして造られ留め部BFと接合している入口部が1つ設けられており、同入口部があるおかげでスターラップ湾曲部34を留め部BFのところに大きな角度の域で嵌めることができる。このとき、水平線を出発点としてはかった入口角度ζは、最低でも10°および120°の間で変化するようになっており、そのおかげでスターラップをもっと簡単に嵌めることができるようになる。切抜き部Aは狭くすることもあり、そうすればスターラップ湾曲部34を好ましい角度の域または好ましい入口角度ζで嵌めることができる。
【0023】
本発明の鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材は、軸方向鉄筋を上部および下部に1本ずつ設けている。このとき、上部軸方向鉄筋は、個々の補強鉄筋用棒鋼の形にも、好適な態様によって補強鉄筋網の形にも造ることができ、なおかつ、せん断補強筋を1つ備えている。同せん断補強筋は、本発明に基づき平面構成部材21から構成されているせん断補強筋資材Qが適当な数だけ集まってできたものであり、同資材に留められたスターラップ30を備え、最上部軸方向鉄筋層Booおよび最下部軸方向鉄筋層Buuを超えた寸法をとって通されている。数々の実地試験および模擬実験がこれまで示してきたところによると、そのようなせん断補強筋で、好ましくは最低でも20のせん断補強筋資材Qから構成されるものであれば、鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材において必要となる耐荷力を確保できる。
【0024】
しかも、この発明の課題は、スターラップ30を平面構成部材21の中に押し込んで配筋する方法を開示すれば解決される。終端部位置にある場合、スターラップ30は小さな傾角αを占め、その傾角はα<20°、好ましくはα<10°の領域となる。理想的な場合、このスターラップ30は終端部位置に並べられている(α=0)。この小さな傾角αとなるには、短いスターラップ30を使用すれば確実である。この短いスターラップ30のスターラップの長さH
Bは、最短となるスターラップの長さh
Bを、≦6%の分だけ数値が上回る。そのようなスターラップ30は、終端部位置では傾角α<20°を占める。とりわけ好ましくは、スターラップの長さがH
B=1.02・h
BおよびH
B=h
Bとなる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【
図1】先行技術によるL字型金属プレート20が組み込まれている状態を図示したもの、およびL字型金属プレート20の直軸方向切り欠き22の中にスターラップ30を引き込む過程を図示したもの
【
図2a】切抜き部Aを有する平面構成部材21を図示したもの
【
図2b】斜め軸方向切り欠き23をもつL字型金属プレートとして造られた平面構成部材21において、好適な一態様を前面図で図示したもの
【
図2c】L字型金属プレート21の具体的な実施形態を前面図、側面図および俯瞰図で示したもの
【
図3】上部の補強鉄筋層Boの棒鋼による支障が存在しない場合において、L字型金属プレート21に設けられた斜め軸方向切り欠き23の中に、スターラップ30を押し込む過程を図示したもの
【
図4】上部の補強鉄筋層Boの棒鋼による支障が存在する場合において、L字型金属プレート21に設けられた斜め軸方向切り欠き23の中に、スターラップ30を押し込む過程を図示したもの(同棒鋼について3種類の異なる位置I、II、IIIを示したもので、このとき、位置IIについては先行技術と比較している)
【0026】
注:スターラップ湾曲部34の円形は、
図4では、図面及び技術をわかりやすくするために図示していない。切り欠き25aは、
図2b〜
図4では、実用的見地から外れて、幅を広くして図示されている。同切り欠きは、実用上、およそ半分の幅に縮めるものであり、そうなると平面構成部材21の横側のへりに隣接する同切り欠きのへりの位置は、平面構成部材21の内側にずれ込む。
【発明を実施するための形態】
【0027】
発明の詳細な説明
解決策その1:本発明に基づく平面構成部材21、せん断補強筋資材Qおよび同資材を備える鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材
【0028】
異なる形の軸方向切り欠きを設けた平面構成部材をいろいろ試した結果、本発明の課題が最適に解決されるのは、平面で、好ましくは矩形の構成部材21を1つ、および平面構成部材21と接合しうるスターラップ30を最低でも1本用いる場合であると示された。平面に造られているこの構成部材21には、その下部構成部分に、保持部が最低でも1つ備えられており、下部軸方向鉄筋に鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材を留めるのに用いられる。この保持部は、最下部軸方向鉄筋層Buuの棒鋼に平面構成部材21を留めるのに十分達する大きさの切り欠き50を擁しており、なおかつ、1つ(もしくは2つ以上)の切り欠き50の真下には、任意の折り曲げ部40を1つ擁している。同切り欠き50は、全部そろって平面構成部材21の内側に並ぶこともあり、そうなると、最下部鉄筋層Buuの鋼棒がそれぞれ1本ずつ、切り欠き50を通り抜けられるようになる。平面構成部材21には、そのような棒鋼を軸にして回転する可能性があり、それを防ぐため、同平面構成部材21には、好適な切り欠き50が2箇所設けられている。同切り欠きはそのような棒鋼を配置し、平面構成部材21をしっかりと固定する。切り欠き50については、平面構成部材21において完全に内側の部分に設ける代わりに、開口状態または半開口状態でも、平面構成部材21の横側のへりのところに造られることも考えられる。この場合、最下部鉄筋層Buuの鋼棒がその都度、その横側から平面構成部材21の切り欠き50の中に差し込まれることもある。任意の折り曲げ部40が直角に造られ、平面構成部材21を安定させることができるようにするためには、同折り曲げ部が、切り欠き50の中に配置されている最下部鉄筋層Buuの棒鋼の下側に、じかに隣接することが求められる。好適なのは、折り曲げ部40に、複数の切り欠きを追加して備えることであり(
図2c下に示されている)、同切り欠きがあれば固定用のワイヤを通すことができ、同ワイヤを用いると折り曲げ部40が最下部鉄筋層Buuの棒鋼に引き寄せられる。その結果、平面構成部材21はぐらつかず、位置がずれることなく固定される(いわゆる締めつけ)。この安定させる機能が付け加わるため、折り曲げ部40を1つ有する平面構成部材21を造ることは無条件に好ましい。
【0029】
平面構成部材21は、切り欠きとして造られた留め部BFを1つ設けている。同留め部は、平面構成部材21の中心線Mの近辺に存在し、なおかつ、1本または2本のスターラップ30に設けられたスターラップ湾曲部34を配置するのに適している。留め部BFは、鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材に平面構成部材21を組み込んだ後、上部軸方向鉄筋について、ある決まった間隔を設けるように造られている。故に、留め部BFは、特に水平の長穴として造られている。スターラップ30をもっとしっかり固定できるようにするため、留め部BFもわずかに傾いて造られていること、または、スターラップ湾曲部34を受けるために付加された切り欠きが、留め部BFの上側(平面構成部材21の上縁の方向)に設けられることが考えられる。
【0030】
平面構成部材21は、さらに、切抜き部 Aとして造られ留め部BFと接合している入口部を、本発明に基づき1箇所設けている。同入口部があるため、留め部BFのところにスターラップ湾曲部34を大きな角度の域で嵌めることができる。このとき、水平線を出発点としてはかった入口角度ζは、最低でも10°から120°までの間で変化するようになっている。この大きな角度の域を許容する切抜き部Aは、横側のへりに設けられた上部構成部分および平面構成部材21の上縁の一部によって区切られ
図2a中の破線によって示される領域にわたっている。
図2aは、スターラップ湾曲部34がきわめて様々な角度で嵌められることもあると示している。例えば、10°、30°、45°、60°、90°および120°の角度で嵌められるが、これについては、aからfまでの順番で示された矢印によって詳しく説明される。
【0031】
本発明における好適な態様では、切抜き部Aが狭められるため、スターラップ湾曲部34は、適した角度の域でしか嵌めることができない。このときの角度の域は、10°≦ζ≦120°の領域から選び出すことができる。適した角度の域は、10°≦ζ≦110°、好ましくは80°≦ζ≦110°(これによって作業員は、入口部を上から見ることができ、スターラップをもっと短時間でしっかりと配置できる)および10°≦ζ≦80°(これによって、スターラップ湾曲部34は、漏斗の形をした切抜き部Aの下縁のそばをうまく通ることができる)ならびに、とりわけ好ましくは40°≦ζ≦50°である(これによって、作業員が力をかければスターラップがうまく通るようになり、折り合いとなる最適な案を実現することになる)。
【0032】
本発明におけるまた別の好適な態様では、切抜き部Aが狭められるため、スターラップ湾曲部34が選び出された入口角度でしか嵌めることができない。このときの入口角度も、同様に10°≦ζ≦120°の領域から選び出すことができる。好ましい入口角度はζ=30°、ζ=45°、ζ=60°、とりわけ好ましい角度はζ=45°である。このような場合、切抜き部Aによって形成された入口部は狭まって、傾斜し上側方向に向かっている長穴の形をとった入口経路Sとなる。同入口経路は、外側のスペースへと通じる開口部29を備え、同開口部は、スターラップ湾曲部34を嵌めるのに適している。そのような入口経路Sは、留め部BFとともに斜め軸方向切り欠き23を形成する。
【0033】
入口経路Sが傾斜して延在しているため、(鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材の中に平面構成部材21を組み込んだあと)開口部29と上部軸方向鉄筋との間隔は、留め部BFと上部軸方向鉄筋との間隔と比べてわずかである。この特徴は、短いスターラップ30の使用方法には、決定打となる必要条件のひとつである。入口経路Sは、特に一直線に造られるが、円形に造られていることもある。このとき、円の半径は、留め部BFと上部軸方向鉄筋との間隔に適合していなければならない。
【0034】
留め部BFにおける垂直の配置および平面構成部材21の高さについては、以下のことを考慮した結果、次のように判明している:平面構成部材21に設けられた下部側、特に折り曲げられた側を起点とした留め部BFの間隔は、大きいものでなくてはならない。その結果、平面構成部材21が半プレキャスト部材として造られている鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材の中に組み込まれ、同平面構成部材の下部がすでにコンクリートを用いて打設されているとしても、留め部BFは、なおも自由にものを通すことができる。グラウトの高さは、実際には4cmから6cmまで下部軸方向鉄筋よりも上に達するため、留め部BFは、平面構成部材21の下部面から最低でも7cm隔たっていなければならない。平面構成部材21は、斜め軸方向切り欠きに設けられた領域においてもしっかりと安定している必要があるため、それを実現するためには、留め部BFの上方にある平面のうち、最低でも3分の1が動かないようになっていなければならない。他方では、鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材に組み込まれる平面構成部材21は、鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材がわずかな厚みをもつ(最小となる厚み18cmと近似または同じ)場合であっても、同平面構成部材の上部軸方向鉄筋から十分達するような間隔を必ず設けなければならない。平面構成部材21が11cmから12cmの高さをもち、平面構成部材21の下部面から7cmから8cmにわたって隔たっている留め部BFを備えたものであれば、本発明に基づく課題を解決する。
【0035】
平面構成部材21およびスターラップ30は、引張強度の比較的高い材料から構成されていなければならない。引張強度が高いことを、簡単に加工できることと両立させるのに適した材料とは、建築用鋼材および鉄筋である。このとき、平面構成部材21には建築用鋼材、それに対して、スターラップ30には鉄筋が好ましいものとなる。建築用鋼材から製造する場合であれば、平面構成部材21は最低でも1mmの厚みでなければならず、好ましい厚みは3mmおよび5mmである。スターラップ30には、リブのついた呼び径6mmのコンクリート用棒鋼が使用されるのが好ましい。引張強度のあるその他各種の材料も同様に使用でき、このときに生じるずれは、場合によって当業者らによって調整される。
図2bが図示しているのは、本発明に基づく平面構成部材21における好適な一態様で、この部材には斜め軸方向切り欠き23が1つ備えられている。同平面構成部材は、建築用鋼材から好適に製造されており、なおかつ、任意ではあるが無条件に推奨されうる折り曲げ部40を1つ設け、L字型の横断面を1つ与えられているため、後述する実施例ではいずれもL字型金属プレート21として示される。留め部BFの中には、1本または2本のスターラップ30(
図2bでは図示せず)を配筋することができる。
【0036】
斜め軸方向切り欠き23に設けられた入口経路Sの下縁、およびL字型金属プレート21の横側のへりのそばには、切り欠き25aおよび26aの2箇所が存在し、ノッチつき突出部27aを形成する。同切り欠きには、留め具用金属プレート24aが接しており、同金属プレートは、
図2bで図示されている矢印の方向に掛けられると、かみ合ってスターラップ30を固定し、位置を動かさないようになっている。留め具用金属プレート24aをしっかりとかみ合わせるために、切り欠き25aは、矩形に造られることが好ましい。切り欠き26aの形は、大幅に自由な選択をすることができる。切り欠き26aは、特に三角形として造られ、それが非常に大きいと留め具用金属プレート24aを取り付けることができる。切り欠き26aがあるため、かくしてL字型金属プレート21の耐荷力が損なわれない。スターラップ湾曲部34を嵌めることができる入口角度ζは、本態様では、留め部BFと対称となる入口経路Sの傾角γによって、一定となる(ζ=γ)。傾角γは、ζと同じ領域から選び出すことができる。好ましくは同領域が30°≦γ≦60°で、この領域内であれば短いスターラップ30も確実に嵌めることができる。とりわけ好ましくは、このときの角度γ=30°、γ=45°およびγ=60°である。これはすなわち、ζにとっても好ましい角度である。入口経路Sの長さL
Sおよび留め部BFの長さL
BFは、比較的相対して変化するようになっている。このときの方程式は、L
S・cosγ+L
BF=Tとなる。このときのTは、軸方向切り欠き23の深さをもつ(L字型金属プレートの横側のへりを出発点としている)。斜め軸方向切り欠き23における深さTは、スターラップ径の分だけ、L字型金属プレート21の中心線Mを超えて及んでいることが好ましい。その結果、留め部BFはちょうど中心線Mの部分に並び、なおかつ、L字型金属プレート21は、かくして一様に負荷をかけられる。L字型金属プレート21の耐荷力を向上させるため、
図2bで図示されているように、わずかな深さのTがかえって選択されることもある。留め部BFの長さL
BFが選択され、なおかつ切り欠き25a、26aの位置が留め具用金属プレート24aを留めるために配置されると、1つ、さもなければ2つのスターラップ湾曲部34を留め部BFの中に差し込むことができ、留め具用金属プレート24aがかみ合うと円の位置が動かなくなる。
【0037】
スターラップ30の配筋にとって基本となる必要条件とは、斜め軸方向切り欠き23に設けられた開口部29が留め部BFよりも高い位置にあることである。これは、留め部BFから傾斜し上側方向に開口部29の方へと延在している入口経路Sによって確保される。ここでは、開口部29と留め部BFとの高さの差HDが、入口経路Sの突出部L
S・sinγによって、L字型金属プレート21の横側のへりに与えられている。短いスターラップをもしっかりと配筋することができるようにするには、高さの差HDが1cmから2cmまでであれば十分足りる。
【0038】
スターラップ湾曲部30が軸方向切り欠き23内を自由に動くようにするためには、スターラップ30の呼び径、すなわちスターラップ30を製造するために使用される棒鋼の材料(コンクリート用棒鋼が好ましい)の呼び径よりも、軸方向切り欠き23の高さを多少増やさなければならない。スターラップの表面には、特にリブがついており、そのおかげでスターラップ30の外径がその呼び径よりも大きくなる。軸方向切り欠き23の高さがスターラップ30の呼び径よりも3分の1だけ大きければ、軸方向切り欠き23内にあるスターラップ湾曲部30は、いかなる場合も自由に動くようになっている。リブのついたスターラップの表面のおかげで、プレキャストの鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート資材の中で、まわりのコンクリートと安定して付着し、かくして鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート建築資材の耐荷力を向上させる。
【0039】
斜め軸方向切り欠き23については、様々な方法で変更されることもあり得る:入口経路Sは、円形に造られることもある。重要なのは、入口経路が円形に造られた場合であっても、上で開示されている高さの差HDが確保されることである。スターラップ30をしっかり固定するため、留め部BFは、中心線Mの方向にわずかに上側方向に傾いていることもある。好ましいのは、留め部が水平の状態で延在していることである。それは、同留め部が鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート建築資材の中にL字型金属プレート21を組み込んだ後、同金属プレートの上部軸方向鉄筋に決まった間隔を設けるからである。留め部BFの上側に切り欠きを1つ備え、同切り欠きがスターラップ湾曲部34をしっかり固定することもあり得る。同切り欠きであれば、1mmの範囲というわずかな高さを設けなければならない。それに伴って、上部軸方向鉄筋の間隔は、ほんの少ししか広がらない。わずかに傾いた留め部BFが選択されると、同留め部は、その長さに沿って同様に1mmの範囲というほんのわずかな数値しか中心線Mの方向に延びないはずである。
【0040】
終端部位置にあるスターラップ30が、小さな傾角α(α<20°、好ましくはα<10°、最適にはα=0)を実際にとるという発明の課題については、スターラップの長さH
Bの選択をするために以下を考慮することが有益である:
【0041】
最短となるスターラップの長さh
Bが、
図3で示すとおり、斜め軸方向切り欠き23に設けられた留め部BFの上縁から最上部軸方向鉄筋層Booの上縁の方までの間隔によって、スターラップ30の呼び径2つ分を含めて与えられている。終端部位置にあるスターラップの傾角αは、cosα=h
B/H
Bであるため、最短となるスターラップの長さh
Bに対するスターラップの長さH
Bの割合によって一定となる。斜めスターラップの場合は、スターラップ湾曲部と対称となるスターラップ末端が水平方向のシフト量Vを示す(
図3を参照)。
【0042】
量に関し、これに加えて例示された開示内容は、以下の表から読み取ることができる:
【表1】
【0043】
終端部位置で傾角α<20°を伴うスターラップ30を短いスターラップとする上記の定義に従うと、上記の表において、1.00・h
B≦H
B≦1.06・h
Bのスターラップの長さをもつスターラップ30を短いスターラップに分類し、H
B=1.07・h
B、1.15・h
B、1.41・h
Bのスターラップの長さをもつスターラップを長いスターラップに分類しなければならない。
【0044】
鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート建築資材の上部軸方向鉄筋として補強鉄筋網を使用する場合にも、スターラップ30をきちんと組み込むことができるようにするには、水平方向に働く同スターラップのシフト量Vが補強鉄筋網における鉄筋間隔の半分未満でなければならない。通例の鉄筋間隔は15cmに達する。上の表が示すところによると、最短となるスターラップの長さh
B=12cmとなる場合(およそ24cmの厚みをもつ鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材に適している)は、長さH
B=1.06・h
Bのスターラップであればしっかりと組み込むことができる。最短となるスターラップの長さh
B=30cmとなってしまうと(およそ42cmの厚みをもつ鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材が適している)、スターラップの長さH
B=1.06・h
Bのスターラップにおける水平方向のシフト量Vは、すでに大きすぎることになる。スターラップには、スターラップの長さ(H
B≦1.03・h
B)が必要となる。最短となるスターラップの長さh
Bのスターラップ30を選択することは理論上可能であり、このようなスターラップであれば、終端部位置で鉛直に立つ(α=0)。しかし実際には、製造上の公差を常に考慮に入れなければならない。公差があるとスターラップの長さの誤差を招くおそれがあるためである。故に、最短となるスターラップの長さh
Bをもつスターラップ30を使用するというのは意義を持たない。このスターラップの部材は短すぎであり、結局は組み込みできないからである。スターラップの長さH
B=1.02・h
Bをもつスターラップ30であれば、適した折衷案を表す。同スターラップは、終端部位置では、わずかな傾角を有し(スターラップの長さを正確に守った場合は、α=11.4°)、製造上の公差があるために組み込みのできなくなるおそれがない。本発明のラーメン構造においては、スターラップ30で、最短となるスターラップの長さh
Bを含める比較的短いスターラップの長さ(1.01・h
B)であるものが求められる。というのも、製造上の公差が小さくなってきているため、そのようなスターラップが将来、実施上重要なものとして通用するようになるからである。短いスターラップ30の使用における好適な副次的効果として、棒鋼の材料の削減が挙げられる。
【0045】
せん断補強筋資材Qにおける利点の1つは、スターラップの長さH
Bのばらつきがあるため、様々な厚みの鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材に適合するという点にある。かくして、同一のL字型金属プレート21が、様々な厚みの鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材用に使用されうる。
【0046】
実施例1(L字型金属プレート21に関するもの)
図2cは、前面図(左上)、側面図(右上)および俯瞰図(下)において、本発明によるL字型金属プレート21の具体的な一実施形態を、実際に使用するとおりに示したものである。符号については、
図2bからじかに転用できるため省略されており、あらゆる誤差および公差を(常にミリメートル単位で)明示できるようになっている。スナップ式留め具用金属プレート24aだけは、位置を動かさないようにする機能があることをはっきりさせるために、符号と共に図示されている。
【0047】
L字型金属プレート21は、厚み3mmまたは5mmの建築用鋼材から構成され、なおかつ、容易に製造できる型抜き部材として適正価格でプレキャストされている。同金属プレートは、116mmまたは118mmの高さ(様々な厚みがあることから)、69mmの幅を指し示している。この幅が選択されたのは、実際に用いられるL字型金属プレートのかみ合う条件がいくつもあるためである:複数のL字型金属プレートは、(切り欠き50を通った棒鋼を通り抜けて)最下部鉄筋層Buuの棒鋼に数珠つなぎとなっている。その結果、列をなした1つの資材となり、既存の最下部軸方向鉄筋層Buuの棒鋼の間にある用心鉄筋として、鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート建築資材の基礎(コンクリートを用いて打設する前の補強鉄筋の配列)中に据えつけられる。既存の軸方向鉄筋層Buuの棒鋼には、通常ならば10cmまたは15cmのスペースが間に空いている。69mm幅を選択されたL字型金属プレート21により列をなした資材であれば、スペースの大きさがいずれの場合でも、間に空いたこのスペース内に楽に据えることができる。このとき、最下部軸方向鉄筋層Buuの棒鋼が全体的に配列され、棒鋼の間におおよそ等間隔に空いているスペースをいくつも作り出している。もちろん、L字型金属プレート21の幅は、挿入の具体的諸条件を考慮して最適なものにしてもよい。斜め軸方向切り欠き23は、深さT=(30±1)mmである。斜め軸方向切り欠き23の入口経路Sは、水平の状態で延在している留め部BFとγ=45°の分だけ対称になっている。同入口領域は、(16±1)mmの長さで傾いており、その結果、入口角度ζ=45°に達する。L字型構成部材21に設けられた開口部29と斜め軸方向切り欠き23の留め部BFとの高さの差HDは、14mmで実施される。この入口経路Sを経由して、1本または2本のスターラップ30のスターラップ湾曲部34(図示せず)は、留め部BFの中に押し込むことができる。斜め軸方向切り欠き23は、8mmの高さをもつ。その結果、呼び径6mmのコンクリート用棒鋼から構成されているスターラップ30を、斜め軸方向切り欠き23の中で自由に動かすことができる。
【0048】
解決策その2:L字型金属プレート21に設けられている斜め軸方向切り欠き23の中に、スターラップ30を、本発明に基づいて押し込む
【0049】
押し込み前における当初の状態:
鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材用には、基礎が1つ用意される。同基礎には、本発明に基づき斜め軸方向切り欠き23を備えるL字型金属プレート21が必要な数だけ備えられている。同L字型金属プレート21は、上述の方法によって、下部の軸方向鉄筋Buu、Buと接合している。同鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材は、半プレキャスト部材または現場打ちコンクリート部材として造ることができる。半プレキャスト部材として造る際には、基礎における下部の部材は、すでに工場の側でコンクリートを用いて打設されている。このとき、斜め軸方向切り欠き23のほうはスターラップ30を配筋するため、切り欠き25a、26aのほうは留め具用金属プレート24aを取り付けるため、それらがまだ拘束されないようにグラウトの高さが選択される。同構成部材は、グラウトの高さによって4cmから6cmまで、いずれの場合も確保される。現場打ちコンクリート部材として造る際には、コンクリートを用いた打設は全部揃って建築現場で行われる。軸方向鉄筋層BooおよびBoから構成されている上部の軸方向鉄筋は、双方の実施形態においてすでに乗せられている。上部の軸方向鉄筋は、斜め軸方向切り欠き23をもつL字型金属プレート21を本発明に基づいて備えているため、補強鉄筋網として造ることができる。同軸方向鉄筋の場合、対になっている軸方向鉄筋層BoおよびBooは一緒に溶接されており、かくして、スターラップ30を配筋するために自由に使えるフラットな空きスペースRは、もはや変化しないようになっている。このように、上部の補強鉄筋を補強鉄筋網として造るほうが無条件に好まれる。というのも、補強鉄筋網のほうが、個々の補強鉄筋用棒鋼と比較してめざましく短時間で正確、かつコスト面で有利に納められるからである。
【0050】
押し込みの起こる過程:
押し込むため、プレハブ方式のスターラップ30におけるスターラップ軸部は、上述したとおり長さH
Bが選択され、作業員の手によって上部の補強鉄筋を通り傾斜した状態になる。その結果、対になっているスターラップ軸部と接合するスターラップ湾曲部34は、斜め軸方向切り欠き23に設けられた開口部29の直前に配置される。特にスターラップ30は、傾斜している間ずっと、わずかな傾角β(β<10°)で垂線と対称、またはむしろ鉛直のままとなる。実施例3でさらに詳しく解説するが、必要となる場合、特に上部軸方向鉄筋層Boの棒鋼とぶつかることを防ぐために、スターラップ30をはるかに大きく傾ける可能性もありうる。斜め軸方向切り欠き23の入口経路Sが傾斜して上側方向に向かっているため、同切り欠きの開口部29は、上側方向にスタート位置がずれる。その結果、さらに角度のついている斜めスターラップ30のスターラップ湾曲部34であっても、開口部29の前に配置することができる。かくしてスターラップ30の傾角βは、押し込みをする間ずっと、スターラップ30が終端部位置で占める傾角αよりも大きくなる場合がある。
【0051】
スターラップ湾曲部34が、斜め軸方向切り欠き23に設けられた開口部の直前に配置されるとすぐに、作業員の手によってスターラップ30に圧縮力F
Dが加えられる。同圧縮力は、スターラップ湾曲部34を、斜め軸方向切り欠き23に設けられた開口部29経由で同切り欠きの入口経路S内に動かし、さらに入口経路Sを経由して斜め軸方向切り欠きに設けられた留め部BFの中に通す。意外にも、この作業には、ほとんどわずかな圧縮力F
Dで足り、同圧縮力は、先行技術にしたがって引き込む場合に必要となる引張力F
Zよりもはるかに小さくなることが明らかになった。押し込む際には、軸方向切り欠き23の上縁に、スターラップ湾曲部34において不都合となる摩擦の生じないことが、この好適な効果をもたらす要因として認められた。スターラップ湾曲部34は、ほぼ摩擦を起こさずに留め部BFの中に滑り込む。スターラップ30のスターラップ末端32は、そのあと続いて、最上部軸方向鉄筋層Booの2本の棒鋼の上に移される。このとき、スターラップ30は、この終端部位置でスターラップの長さH
Bによって決まる傾角αをとる。
【0052】
押し込みの起こる全経過の間はずっと、スターラップ末端32によって形成されるスターラップ30の上部は、きわめて短くフラットな空きスペースR内で動かせばよい。楽に作業をするためには、斜め軸方向切り欠き23の深さTに適合する空きスペースRが常にあれば十分である。空きスペースRがもっと小さく、スターラップ30の外径よりもわずか数ミリメートルしか上回らない長さをもつ場合であっても、その長さがあれば、上部軸方向鉄筋層Boの2本の棒鋼がきわめて狭い間隔で並んでいる間に通して、スターラップ30をかろうじて貫通させることができ、なおかつ、このときに45°にまで達することになっている角度βの分だけ、同スターラップを傾けることができるので、押し込むには十分足りる。例えば、スターラップの外径が8mm(実際には通例の値)に達する場合、長さ8mm×√2≒12mmの空きスペースRがあれば、45°の斜めスターラップ30を上部の軸方向鉄筋に通して貫通させることができる。しかし実際には、任意で定めることのできる空きスペースRは、常にこれよりも大きくなるのは確実である。というのも、商用で使える補強鉄筋網において、2本の補強鉄筋用棒鋼がとる間隔は、規格に基づけば、10cmまたは15cmに達するからである。かくして、スターラップ湾曲部34は、L字型金属プレート21に設けられている斜め軸方向切り欠き23の中に、常に問題なく押し込むことができる。スターラップの長さH
Bを短いものに選択すると、スターラップ30は、最上部軸方向鉄筋層Booの2本の棒鋼上にその末端を移した後、わずかな傾角αを確実にとることになる。その結果、スターラップ末端32は、わずかに働く水平方向のシフト量V、特にV<5cmを指し示す。かくして、空きスペースR≦5cmであれば、スターラップ30をその終端部位置にもっていくのには十分である。この空きスペースRは、垂線を出発点とし、スターラップ末端32を移すのに考えられる両方向のうち、少なくとも一方の向きに常に与えられる。
【0053】
全L字型金属プレート21についてスターラップ30を配筋し終えると、鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材は、コンクリートを用いて打設して仕上げられる。
【0054】
スターラップ30を押し込む際における個々のL字型金属プレート21に関しては、上部軸方向鉄筋層Boの棒鋼がその都度位置を占めるという条件があるため、はるかに違う状態がいくつも考えられる。同状態については、以下の各実施例で詳述される。
【0055】
実施例2:L字型金属プレート21に設けられている斜め軸方向切り欠き23の上方に、上部の補強鉄筋層Boの棒鋼が存在しない
図3で図示されている状態では、必要となるフラットな空きスペースRが最適な状態で配置されており、したがって、即座に使うことができる。ある簡単な統計的見積もりが示すところでは、この好適な状態の見られるL字型金属プレート21は、70%を超える。
図3で示されているL字型金属プレート21には、
図2c中に開示されている誤差がある。スターラップの長さH
B=1.03・h
Bをもつスターラップ30が1本使用されるが、この長さはすなわち、最短となるスターラップの長さh
Bと比べて3%大きいことになる。スターラップの長さh
Bは、ここでは16cmに達するので、スターラップの長さH
Bは16.5cmほどである。押し込む場合、スターラップ湾曲部34は、スターラップ30にかける圧縮力F
Dによって、位置1および2を経て斜め軸方向切り欠き23に設けられた留め部BFの中に通される。スターラップはその後、左方向に向かい、終端部位置3に傾けられる。このとき、同スターラップは、傾角α≒14°となる。スターラップ30を押し込み、なおかつそのスターラップ末端32を最上部軸方向鉄筋層Booの2本の棒鋼の上に移すためには、空きスペースRが約3cmで足りることが示されている。
図3の配列においては、スターラップ30を右方向に移すことも可能である。というのも、そのために必要となる空きスペースが同様に使えるためである。全く同様に、2本のスターラップ30が押し込まれることもあり、このときは、1本は右方向に、もう1本は左方向に移される。
【0056】
実施例3:L字型金属プレート21に設けられている斜め軸方向切り欠き23の上方に、上部の補強鉄筋層Boの棒鋼が1本存在する
L字型金属プレート21に設けられている斜め軸方向切り欠き23の上方に、上部の補強鉄筋層Boの棒鋼が1本あると、スターラップ軸部32が平行に動くのに支障となり、最上部軸方向鉄筋層Booの棒鋼の方へと向かうことができない。
図4では、適合した3つの状態(I、II、III)が図示されている。要約すると、この3つの状態が見られるL字型金属プレート21は30%未満である。ここでは、L字型金属プレート21に設けられている斜め軸方向切り欠き23の上方には、最適な状態で配置され長さTをもつフラットな空きスペースは存在しないが、障害物となっている上部の補強鉄筋層Boの棒鋼の両側には、フラットな空きスペースがあり、その長さは長さTよりも確実に大きい。同空きスペースは、任意で配置されているフラットな空きスペースと同じく、スターラップ30を同じ方法で押し込むのに適している。
【0057】
使用されるのは、最短となるスターラップの長さh
Bのスターラップ30で、同スターラップは、終端部位置で鉛直、またはほぼ鉛直に立つ。スターラップ30は、
図4で詳しく説明されるとおりに押し込まれる。ここでは、上部の補強鉄筋層Boの棒鋼がどのように障害物となっているか、その3つの異なる位置について示される。
【0058】
状態Iにおいては、上部の補強鉄筋層Boの棒鋼が1本、鉛直となって、斜め軸方向切り欠き23に設けられた開口部29の上方に存在する。
図4では、最短となるスターラップの長さh
Bをもつスターラップ30がわずかに傾けられるため、問題なく、障害になっている棒鋼のそばを貫通し(スターラップの位置1)、同スターラップのスターラップ湾曲部34が斜め軸方向切り欠き23に設けられた開口部29の中に押し込まれて入口経路Sを通り抜け(スターラップの位置2)、スターラップ30が鉛直の終端部位置にもっていかれる(スターラップの位置3)ことが明確になっている。この終端部位置には、スターラップ湾曲部34が斜め軸方向切り欠き23に設けられた留め部BF内に存在し、その一方では、スターラップ30のスターラップ末端32が最上部軸方向鉄筋層Booの2本の棒鋼に乗っている。したがってこの例では、スターラップ30は、押し込む過程の始め(スターラップの位置1)には傾角β=5°をとっていたのに対して、終端部位置に来ると傾角α=0°をとることになる。
【0059】
状態IIにおいては、入口経路Sから斜め軸方向切り欠き23の留め部BFに入り込む通り道の上方から鉛直のところに、上部の補強鉄筋層Boの棒鋼が1本存在している。
図4では、最短となるスターラップの長さh
Bをもつスターラップ30が1本、この状態でも問題なく、障害になっている棒鋼のそばを通り向けることができることを示している(スターラップの位置1)。このためには、同スターラップは、状態Iと比較して多少大きめの傾角β(ここではβ=17°)にとどめてもっていかれなければならない。すると、同スターラップのスターラップ湾曲部34は、斜め軸方向切り欠き23に設けられた開口部の中に押し込まれて入口経路Sを通り(スターラップの位置2)、斜め軸方向切り欠きに設けられた留め部BFの中に通される。上部の補強鉄筋層Boの鋼棒が入口経路Sから留め部BFの中へと通じる通り道の上方に配置されているため、スターラップ30は、ここではまさに鉛直の終端部位置にもっていかれることはない。しかしながら、同スターラップをほぼ鉛直の終端部位置にもっていくことはできる。
図4によると、この例ではすでに、障害になっている上部の補強鉄筋層Boの棒鋼のそばにスターラップ30を突き通すには、傾角α=1°で足りることが示されている。スターラップ30をこの終端部位置にもっていくには、作業員がスターラップ末端32をほんの少しだけ固定するだけでよい。
【0060】
状態IIにおいては、斜め軸方向切り欠き23をもつ本発明のL字型金属プレート21が、先行技術と比較して明らかな利点をいくつももつことが明らかとなっている。それを明確化するため、
図4には、先行技術によるL字型金属プレート20に関して同じ状態が図示されている。
【0061】
状態IIにおいては、最短となるスターラップの長さh
Bをもつスターラップ30が、問題なく、本発明に基づくL字型金属プレート21の中に配筋されることもある。というのも、傾斜し上側方向に向かっている入口経路Sがあるため、最短となるスターラップの長さh
Bをもつスターラップ30が大きな傾角(ここではβ=17°)をとるような状態になると、斜め軸方向切り欠き23に設けられた開口部29にも、スターラップ湾曲部34が到達することになるからである。それとは逆に、
図4で示すとおり、最短となるスターラップの長さh
Bをもつスターラップ30を1本、先行技術によるL字型金属プレート20の中に配筋することは不可能である。というのも、そのようなスターラップ30(通常は呼び径6mm)は、同スターラップのスターラップ湾曲部34をもってL字型金属プレート20の横側のへりに隣接しているため、水平の状態で延在している軸方向切り欠き22の開口部28には到達し得ず、同開口部の中に差し込むことができないからである。やむを得ず、比較的長いスターラップ30の使用が必要となるが、その場合、同スターラップは、その終端部位置で不都合となる傾きがはるかに大きくなることを示しており、補強鉄筋網をつかって上部にある軸方向鉄筋Bo、Booを造れば、組み込み不可能となる。
【0062】
状態IIIにおいては、上部の補強鉄筋層Boの棒鋼が1本、ちょうど鉛直となって、斜め軸方向切り欠き23に設けられた留め部BFの上方に存在する。
図4は、ここでも、最短となるスターラップの長さh
Bをもつスターラップ30のスターラップ湾曲部34を、状態IIのときよりもはるかに大きく傾けて(ここではスターラップの位置1においてβ=19°)斜め軸方向切り欠き23の開口部29の中に押し込み、そのあとスターラップ30をその終端部位置(スターラップの位置2)にもっていくこともあると示している。上部の補強鉄筋層Boの棒鋼が障害となっているため、スターラップ30は、まさに鉛直の終端部位置にはもっていかれず、ここでは、終端部位置で傾角α=2.5°を占めることもある。1/cos2.5°≒1.001であるため、そのようなスターラップ30であるならば、最短となるスターラップの長さh
Bと比べてスターラップの長さを0.1%長くして設けなければならない。しかし、状態IIで示すとおり、ここでも最短となるスターラップの長さh
Bをもつスターラップ30が使用できる。というのも、作業員がスターラップ30の末端に下部の応力をかければ、スターラップの長さがほんの少しだけ長ければ実施可能となるためである。状態IIIにおいても、最短となるスターラップの長さh
Bをもつ2本目のスターラップ30を配筋することができる。同スターラップは、スターラップの位置1’を出発点とし、終端部位置2’にもっていかれ、その位置で同スターラップは、同様にα=2.5°の傾角をとる(ただし対置の方向に傾けられる)。終端部位置2および2’にあるスターラップ30はいずれも、この例では開口部の角度2α=5°となる。
【0063】
本発明における各課題は、かくして全面的に解決される:
L字型金属プレート21から構成され、最短となるスターラップの長さh
Bをもつスターラップ30を鉛直、またはほぼ鉛直に立った状態で備えているせん断補強筋が、鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材用に用意される。本発明に基づくL字型金属プレート21には斜め軸方向切り欠き23があるため、スターラップ湾曲部34を押し込んで斜め軸方向切り欠き23の中に入れれば、短時間であまり力を使わずに、スターラップ30を確実に配筋できる。このとき、押し込むために必要となる空きスペースRがわずかにあるため、補強鉄筋用棒鋼を手作業でずらす必要がない。かくして、上部の軸方向鉄筋は、補強鉄筋網によって実施可能であり、同補強鉄筋網は、個々の補強鉄筋用棒鋼と比較して、短時間かつコスト面で有利に納めることができる。
【0064】
本発明に基づく鉄筋コンクリート/プレストレストコンクリート構成部材は、本発明に基づきL字型金属プレート21から構成されるせん断補強筋を伴っており、同せん断補強筋と共にスターラップ30を鉛直にまたはほぼ鉛直に立てて備えているため、特に、フラットスラブの支柱部で使用する用途で見込まれている。同構成部材は、そのような支柱部の押し抜きせん断強度を向上させる。
【0065】
量に関して本特許出願で開示された各発明内容、特に、L字型金属プレート21の誤差に関するものについては、例示したものであり、限定して解釈されるものとみなすべきものではない。誤差の変動を伴うL字型金属プレートを量に関して調整することは、当業者にとって問題なく実施できる。このような各種調整に関しても、本発明で保護される請求範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0066】
1〜5:スターラップを引き込む場合ないし押し込む場合において、時間上、順を追って置く位置
20:先行技術によるL字型金属プレート
21:本発明に基づき斜め軸方向切り欠きをもつ平面構成部材で、特にL字型金属プレートとして造られるもの
22:水平の長穴として造られる直軸方向切り欠き
23:斜め軸方向切り欠きで、留め部BFおよび入口経路Sをもつもの
BF:留め部
Z:直軸方向切り欠き22に設けられた入口部
A:切抜き部として造られる入口部
S:入口経路
24:ノッチつき突出部27用の留め具用金属プレート
24a:ノッチつき突出部27a用の留め具用金属プレート
25、26:留め具用金属プレートを掛けるための切り欠き(先行技術によるL字型金属プレートの場合)
25a、26a:留め具用金属プレートを掛けるための切り欠き(本発明によるL字型金属プレートの場合)
27:先行技術によるL字型金属プレート20のノッチつき突出部
27a:本発明によるL字型金属プレート21のノッチつき突出部
28:L字型金属プレート20に設けられた直軸方向切り欠き22の開口部
29:斜め軸方向切り欠き23の開口部
30:スターラップ
32:スターラップ末端
34:スターラップ湾曲部
40:折り曲げ部
50:折り曲げ部40の真上にある切り欠き
Boo:最上部にある補強鉄筋層
Bo:上部にある補強鉄筋層(Booの真下)
Buu:最下部にある補強鉄筋層
Bu:下部にある補強鉄筋層(Buuの真上)
M:平面構成部材21の中心線
Q:1枚のL字型金属プレート20または21、および1本のスターラップ(または2本のスターラップ)30から構成されているせん断補強筋資材
R:スターラップを、軸方向切り欠き22または23の中に引き込みまたは押し込むのに必要となる空きスペース
a〜f:スターラップ湾曲部34を嵌めるときに選び出される入口角度
式の説明
H
B:スターラップの長さ
h
B:最短となるスターラップの長さ
HD:入口経路Sの開口部29と留め部BFとの高さの差
L
BF:軸方向切り欠き23の留め部BFの長さ
L
S:軸方向切り欠き23の入口経路Sの長さ
T:軸方向切り欠き22または23の深さ
α:鉛直の軸に対するスターラップ30の傾角(終端部位置にあるスターラップ)
β:鉛直の軸に対するスターラップ30の傾角(引き込み中または押し込み中)
γ:留め部BFに対称となる入口経路Sの傾角
ζ:切抜き部Aにスターラップ湾曲部34を留め部BFのところに嵌められる入口角度
F
Z:スターラップ30を引き込む際の引張力
F
II:引張力Fzにおける接線のベクトル成分
F
⊥:引張力Fzにおける垂直のベクトル成分
F
D:スターラップ30を押し込む際の圧縮力
V:スターラップ末端32およびスターラップ湾曲部34との間に働く、水平方向のシフト量
【国際調査報告】