【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、プレストレストコンクリート部材等に用いられる緊張材の緊張定着構造に係り、特に緊張材としてカーボン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等の非金属の連続繊維又はこれらの連続繊維を束ねて合成樹脂で棒状又はストランド状に成形したＦＲＰ緊張材を用いるときの緊張定着構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンクリートにプレストレスを導入するための緊張材としては、従来からＰＣ鋼棒、ＰＣ鋼線又はＰＣ鋼より線が広く用いられている。 これらの緊張材の定着は一般に、ＰＣ鋼棒では端部にねじ山を形成し、
これにナットを螺合して、アンカープレートを介して定着する。 また、ＰＣ鋼線又はＰＣ鋼より線ではくさびを用いて端部を把持し、緊張力の導入及び定着が行われる。

【０００３】これに対し、近年プレストレストコンクリート用の緊張材として使用されるようになった非金属の連続繊維又は連続繊維を合成樹脂でロッド状に形成したＦＲＰ緊張材では、上記のような従来の定着構造をそのまま適用することは難しい。 つまり、ＰＣ鋼棒のようにＦＲＰ緊張材に直接ねじ山を設けることはできないし、
くさびを用いて連続繊維又はＦＲＰ緊張材を強く把持すると、連続繊維は引張強度に比べてせん断強度が著しく小さいために、定着部分で破断し易くなる。 このため、
連続繊維やＦＲＰ緊張材の定着は、合成樹脂又はモルタル等の付着力を利用したものが提案されており、例えば図４に示すような構造がある。

【０００４】この緊張定着構造では、ＦＲＰ緊張材１０
１の端部を鋼の筒状部材１０２に挿入し、これらの間に無収縮モルタル又は合成繊維等を充填して硬化させ一体化する。 上記鋼の筒状部材１０２の外周面には、図４
（ａ）に示すように、ねじ山が形成されており、これにナット１０３を螺合し、アンカープレート１０４を介してコンクリート部材等に定着される。 また、図４（ｂ）
に示すように、上記筒状部材１０２の先端部の内側には雌ねじが形成されており、緊張用ロッド１０５を挿入・
螺合し、この緊張用ロッド１０５を介してジャッキ１０
６により緊張力を導入する。 なお、上記筒状部材の外側に筒状の緊張用部材を螺合し、これを介して緊張してもよい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のような従来の緊張定着構造では、次のような問題点がある。 緊張材の端部に設けられる緊張定着構造は、構造物の完成までに撤去され、永久構造として用いられないものがある。 特にＦＲＰ緊張材は周面に凹凸を設けるのが容易であり、コンクリート又はグラウトとの付着力を大きくすることができるので、いわゆるポストテンション方式でも緊張材に張力を導入した後、グラウトによってコンクリート構造体と一体化し、緊張定着部を撤去することが行われる。 つまり、シース内に挿通した緊張材に張力を導入し、定着具によってコンクリート部材に一旦定着した後、グラウトの充填を行い、硬化後に定着具を撤去する。 そうすると、緊張材とグラウトとの付着力により、緊張材の張力がコンクリートに伝達され、プレテンション方式でプレストレスが導入された部材と同様のメカニズムでコンクリートにプレストレスが導入されることになる。

【０００６】このようにしてプレストレスが導入されると、緊張材のコンクリート部材外に突き出した部分が切除される。 そして、図４に示す従来の定着構造では、緊張及び定着のために緊張材１０１に固着された鋼の筒状部材１０２も不要となる。 このような筒状部材１０２
は、外周面に精密なねじ加工が施されており、製作費も多く必要となるものであるが、合成樹脂又はモルタル等で緊張材と強固に一体化されており、この筒状部材を再利用することは難しい。 このため、高価な筒状部材１０
２を一回限りで廃棄することになり、プレストレス導入のための費用が高くなるという問題がある。 また、緊張材を仮設材として用いる場合も同様に、緊張材そのものが撤去され、筒状部材は転用できず廃棄されることが多い。

【０００７】一方、プレテンション方式でコンクリートにプレストレスを導入する場合には、プレストレスコンクリート部材の製作ヤードに設けられたケーブル緊張用のアンカーブロックに反力を受けさせて緊張材に張力を導入し、定着が行われる。 しかし、緊張材を埋め込むように打設したコンクリートが硬化した後は、定着端で張力を緩め、コンクリートの部材端で緊張材は切断される。 したがって、切除された緊張材及びこの端部に固着された筒状部材は廃棄され、上記と同様に精密なねじ加工が施された部材の転用ができないという問題がある。

【０００８】本願発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、緊張材に張力を導入し、定着を行うための緊張定着構造において、精密な加工が施された部材の転用を可能とし、プレストレスの導入のための費用を低減することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、 非金属の連続繊維を主材料とする緊張材の端部に筒状部材を外挿し、合成樹脂又はモルタルで該緊張材と一体化して形成された付着定着体と、 前記緊張材を囲むように設けられ、該緊張材が抜け出さないように前記付着定着体と係止され、外周面にねじ山が切られた緊張定着治具と、 該緊張定着治具に螺合され、前記緊張材の周囲にある構造体に緊張力を伝達する定着ナットと、 前記付着定着体が内側に挿入され、一方の先端部が前記緊張定着治具に螺合されるとともに、他方の端部は、前記緊張材に張力を導入するためのジャッキに係止される緊張管と、を備えるものとする。

【００１０】このような緊張定着構造では、緊張材の端部に付着定着体が形成されており、これが緊張定着治具に係止されて、緊張材が緊張定着治具から抜け出さない。 そして、この緊張定着治具の外周面のねじ山に螺合されたナットを介してコンクリート部材等の構造体に緊張材の張力が伝達されることになる。

【００１１】また、緊張材に張力を導入するときには、
上記付着定着体の外径より内径が大きい緊張管を、上記付着定着体の外側に装着し、一方の端部を緊張定着治具と螺合する。 そして他方の端部はジャッキに係止し、ジャッキを作動させることによって緊張管及び緊張定着治具を介して緊張材を引っ張る。 これにより緊張材には張力が導入され、伸びが生じて緊張材は周囲にある構造体から徐々に抜け出てくる。 これにともなってナットと構造体の間には隙間が生じ、ナットを回転させてこのナットを締めてゆく。 このようにして、緊張材には張力が導入され、ジャッキの作動を停止させることにより、ナットが構造体に係止されて緊張材の端部が定着される。

【００１２】緊張材が付着力等によって構造体と一体化されるか又は緊張力が不要となる等、緊張材を定着しておく必要がなくなったときには、定着具が撤去される。
このとき、付着定着体を形成する筒状部材は、合成樹脂又はモルタルで緊張材と一体化されており、分離することは難しいが、ねじ山が形成された緊張定着治具は付着定着体に係止されているだけで、容易に取りはずすことができ、再利用が可能となる。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の緊張定着構造において、 前記緊張定着治具は、最小内径が前記付着定着体の軸線と直角方向の最大寸法より大きくなっており、 前記緊張材の周囲から装着し、前記付着定着体を前記緊張定着治具に係止する係止金具を有するものとする。

【００１４】緊張材を囲むように設けられた緊張定着治具が直接に付着定着体と係止されるためには、緊張定着治具の内径よりも付着定着体の軸線と直角方向の最大寸法が大きくなっている必要がある。 そして、このように付着定着体の寸法が緊張定着治具の内径より大きいと、
付着定着体を緊張材の端部に形成した後に緊張定着治具を装着することができず、付着定着体の形成前に緊張材に装着しておかなければならない。

【００１５】しかし、請求項２に係る緊張定着構造では、緊張定着治具の最小内径は付着定着体の軸線と直角方向の最大寸法より大きくなっているので、付着定着体を緊張材の端部に形成した後にも、緊張定着治具の内側に付着定着体を挿通し、この緊張定着治具を装着することができる。 そして、係止金具を緊張定着治具と付着定着体との間に介挿してこれらを係止することにより、請求項１に記載の緊張定着構造と同様に緊張材の張力の導入及び定着を行うことができる。

【００１６】上記係止金具は、請求項３に記載のように、リング状又は筒状の部材を軸線方向の切断面で複数に分割したものとすることができる。

【００１７】このような係止金具は、複数に分割されているので、緊張定着治具に付着定着体及び緊張材の端部を挿入した後に、緊張材の周囲で組み合わせ、付着定着体と緊張定着治具の間に介挿することができる。 そして、付着定着体は係止金具に係止され、この係止金具の外径が緊張定着治具の最小内径より大きくなっているので、緊張定着治具に係止される。 したがって、付着定着体は緊張定着治具から抜け出さないように係止されることになる。

【００１８】また、上記係止金具は、請求項４に記載のように、外径が変化する筒体を軸線方向の切断面によって複数に分割したくさび状部材とし、緊張定着治具の内側に貫入して係止されるものとすることができる。

【００１９】このような係止金具でも複数に分割された部材を緊張材の周囲で組み合わせ、付着定着体と緊張定着治具の間に介挿してこれらを係止することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。 図１は、請求項１に記載の発明の一実施形態である緊張定着構造を示す概略断面図である。 この緊張定着構造は、ＦＲＰ緊張材１を用いてコンクリート部材１０にプレストレスを導入するものであり、図１（ａ）に示すように、ＦＲＰ緊張材１の端部に外挿される筒状部材をモルタル等で緊張材１と一体化して形成した付着定着体２と、ＦＲＰ緊張材１が挿通される円筒管からなり、端部に付着定着体２が係止される緊張定着治具３とを備えている。 この緊張定着治具３
は、内径が付着定着体２の外径より小さくなっており、
ＦＲＰ緊張材１が抜け出さないように付着定着体２が端部に係止されている。 緊張定着治具３の外周面にはねじ山が切られており、このねじ山には定着ナット４が螺合されている。 この定着ナット４は、支圧面が定着プレート５に当接し、支圧ブロック９を介してコンクリート部材１０にＦＲＰ緊張材１の張力を伝達するようになっている。

【００２１】上記ＦＲＰ緊張材１は、カーボン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等の非金属の連続繊維を束ねて合成樹脂でストランド状又は棒状に成形したものである。 そして、周面に節状の凸部を設けることによって、
グラウトとの付着力が大きくなるようにされている。 このＦＲＰ緊張材１は、コンクリート部材に筒状のシースを埋め込んでおくことによって形成されたダクト内に配置され、緊張及び定着を行う端部がコンクリート部材外に突き出している。 上記のようなＦＲＰ緊張材１は、Ｐ
Ｃ鋼線などの金属材料に比べて軽量で、耐腐食性などに優れているという利点を持つ。 また、非磁性であり、磁界を制御する必要がある構造物に使用することもできる。

【００２２】上記付着定着体２は、金属製あるいはＦＲ
Ｐ製の筒状部材をＦＲＰ緊張材１の端部に外挿し、これらの間にモルタル又は合成樹脂を充填したものであり、
硬化したモルタル等の付着力によって筒状部材とＦＲＰ
緊張材１とが強固に一体化され、大きな緊張力が作用したときにも筒状部材がＦＲＰ緊張材１から抜け落ちないようになっている。 なお、この付着定着体２の筒状部材には、ねじ加工が施されていない。

【００２３】上記緊張定着治具３は、精密なねじ加工が施された金属製の円筒管であり、ＦＲＰ緊張材１とは一体化せずに該緊張材１が内側に挿通され、付着定着体２
が抜け出さないように係止される。 このとき、両者の接触部分は支圧に充分耐えられる寸法となっている。 緊張定着治具には先付けタイプと後付けタイプとがあるが、
上記緊張定着治具３は先付けタイプであり、付着定着体２の取り付け時にあらかじめＦＲＰ緊張材１に装着しておく。 したがって、このタイプの緊張定着治具は、現場でＦＲＰ緊張材１に付着定着体２を取り付ける作業を順次行う場合に有効である。

【００２４】上記支圧ブロック９は、鋼の型材を補強したものであり、この支圧ブロック９を定着プレート５とコンクリート部材１０との間に介挿して、ＦＲＰ緊張材１に張力を導入する。

【００２５】次に、上記緊張定着治具３を用いてＦＲＰ
緊張材１の緊張及び定着を行う方法について説明する。
図１（ａ）に示すように、付着定着体２が形成されたＦ
ＲＰ緊張材１の端部に、支圧ブロック９、定着プレート５、ナット４、緊張定着治具３を装着した後、付着定着体２の外側から緊張定着治具３の先端側に緊張管６を接合する。 この緊張管６は、内側に緊張定着治具３と螺合される雌ねじが形成されており、緊張定着治具３の先端部外側にねじ込むことによって容易に接合することができる。 さらに、この緊張管６は外周面にもねじ山が切られている。

【００２６】上記緊張管６の周囲には、センターホールジャッキ７を取り付け、先端部を定着プレート５に突き当てるとともに、ナット８を緊張管６の後部外側に螺合して該緊張管６をセンターホールジャッキ７に係止する。 その後、センターホールジャッキ７を油圧等により作動し、緊張管６および緊張定着治具３を介して付着定着体２を引っ張る。 これによりＦＲＰ緊張材１に張力が導入され、伸びが生じてＦＲＰ緊張材１はコンクリート部材１０から徐々に抜け出てくる。 これにともなって定着ナット４のコンクリート部材側に隙間が生じ、定着ナット４を定着プレート５と密着させるように締め込む。
このようにして、ＦＲＰ緊張材１には張力が導入され、
センターホールジャッキによる引張力を緩めたときにも、定着ナット４が定着プレート５、支圧ブロック９を介してコンクリート部材１０に係止され、ＦＲＰ緊張材１の端部が定着される。

【００２７】緊張および定着が終了した後、コンクリート部材１０のダクト入口を粘土などの充填剤で塞ぎ、ダクト内部にチューブを差し込んでグラウトを注入し、Ｆ
ＲＰ緊張材１とコンクリート部材１０とを一体化する。
グラウトが硬化した後、支圧ブロック９の間でＦＲＰ緊張材１が露出している部分に、のこぎり等を差し入れてＦＲＰ緊張材１を切断し、定着プレート５、定着ナット４、緊張定着治具３等を撤去する。 このとき、付着定着体２の筒状部材はモルタル等でＦＲＰ緊張材１と一体化されており、分離することは難しいが、精密なねじ加工が施された緊張定着治具３は付着定着体２に係止されているだけなので、容易に取りはずすことができる。 このため、緊張定着治具３を再利用することができる。

【００２８】また、上記緊張定着構造を用い、プレテンション方式でコンクリート部材にプレストレスを導入する場合は、製作ヤードに固定して設けられたアンカーブロックに反力を受けさせ、上記緊張管６および緊張定着治具３を介してＦＲＰ緊張材を張架し、定着する。 その後、張架された緊張材を囲い込むように型枠を組み立て、型枠内にコンクリートを打設してＦＲＰ緊張材と躯体とを一体化する。 コンクリートが硬化した後、緊張材の定着端で張力を解放し、コンクリート部材の端面に合わせてＦＲＰ緊張材を切断する。 このようにしてプレストレストを導入する場合においても、コンクリート部材に埋め込まれなかったＦＲＰ緊張材の端部及びこれに固着された付着定着体は廃棄されることになるが、緊張定着治具は再利用することができる。

【００２９】また、ＦＲＰ緊張材を仮設材として用いる場合は、緊張材が不要となった後にＦＲＰ緊張材及びその定着具を撤去する。 この場合はＦＲＰ緊張材も再利用できることもあるが、一般に長さを調整して付着定着体を新たなものに付け替えなければならない。 このときにも緊張定着治具は再利用が可能となる。

【００３０】図２（ａ）は、請求項２又は請求項３に記載の発明の一実施形態である緊張定着構造を示す概略断面図である。 この緊張定着構造は、図１に示す緊張定着構造で用いられた緊張定着治具３に代えて、付着定着体１２の外径よりも最小内径が大きくなるように形成された緊張定着治具１３と、この緊張定着治具１３の内側に嵌め入れられ、付着定着体１２を緊張定着治具１３に係止する係止金具１７とを備えている。

【００３１】上記緊張定着治具１３は、図２（ｂ）に示すように、後端部付近に内側が張り出して内径が縮小された縮径部１３ａを有しており、緊張定着治具１３内に挿入された係止金具１７がこの縮径部１３ａに係止されるようになっている。 また、この緊張定着治具１３の内周面と外周面にはねじ加工が施されている。 上記係止金具１７は、内径が大きい部分と小さい部分とを有するリング状部材を軸線方向の切断面で二つに分割したものであり、内径が大きい部分１７ａに付着定着体１２が挿入され、内径が小さい部分１７ｂに付着定着体１２の緊張材と接合される側の端面が突き当って係止される。

【００３２】このような緊張定着治具１３は後付けタイプであり、内径が付着定着体１２の外径より大きいので、ＦＲＰ緊張材１１に付着定着体１２を取り付けた後でも挿着することができる。 このため、付着定着体１２
を工場などで一括して製作し、現場で緊張定着治具１３
を装着する場合に有効である。

【００３３】次に、上記緊張定着治具１３および係止金具１７を用いてＦＲＰ緊張材１１の緊張及び定着を行う工程について説明する。 付着定着体１２は工場などであらかじめＦＲＰ緊張材１１に取り付けておく。 施工現場では、付着定着体１２及びこれが取りつけられたＦＲＰ
緊張材１１を緊張定着治具１３の後方からを挿入する。
そして、二つに分割された係止金具１７を付着定着体１
２の後方でＦＲＰ緊張材１１の周囲に組み合わせ、付着定着体１２と緊張定着治具１３の間に介挿する。 これにより、付着定着体１２は係止金具１７を介して緊張定着治具１３に係止される。

【００３４】緊張定着治具１３には、外周面に定着ナット１４を螺合し、この定着ナット１４の支圧面を定着プレート１５に突き当てる。 定着プレート１５とコンクリート部材２０との間には支圧ブロック１９を介挿しておく。 また、緊張定着治具１３の後方の内側には、外周面にねじが切られた緊張管１６をねじ込んで接続する。 この緊張管１６を、図１に示す実施形態と同様にセンターホールジャッキ（図示せず）に係止し、緊張管１６および緊張定着治具１３を介して付着定着体１２を牽引する。 そして、定着ナット１４を定着プレート１５側に締め込んで定着する。

【００３５】緊張及び定着が終了した後、緊張材が挿通されたシース内にグラウトを注入してＦＲＰ緊張材１１
とをコンクリート部材２０と一体化し、グラウトが硬化した後、ＦＲＰ緊張材１１を切断し、定着具を撤去する。 このような緊張定着構造においても、緊張定着治具１３の再利用が可能である。

【００３６】図３（ａ）は、請求項２又は請求項４に記載の発明の一実施形態である緊張定着構造を示す概略断面図である。 この緊張定着構造は、図１に示す緊張定着構造で用いられた緊張定着治具３に代えて、付着定着体２２の外径よりも最小内径が大きく、コンクリート部材３０の方向に向かって内径が縮小される部分を備えた緊張定着治具２３と、外径が変化する筒体を二つに分割したくさび状の部材であって上記緊張定着治具２３の内側に嵌め入れられる係止金具２７とを備えている。 上記緊張定着治具２３は、図３（ｂ）に示すように、内径が徐々に縮小される部分２３ａと内径が変化しない部分２３
ｂとを有し、内径が縮小される部分２３ａに、図３
（ｃ）に示す係止金具２７が嵌め入れられ、くさび作用によって係止されるようになっている。 また、緊張定着治具２３の外周面と、内周面の径が変化しない部分にはねじ加工が施されており、内周面の雌ねじが設けられた部分に緊張管２６が螺合される。 そして、緊張定着治具２３の外側には定着ナット２４が螺合され、定着プレート２５に係止される。

【００３７】このような緊張定着治具２３も後付けタイプであり、図２に示す緊張定着治具と同様に、ＦＲＰ緊張材２１に付着定着体２２を取り付けた後でも装着することができる。 そして、二つに分割された係止金具２７
をＦＲＰ緊張材２１の周囲に組み合わせ、付着定着体２
２と緊張定着治具２３の間に介挿して付着定着体２２を緊張定着治具２３に係止し、緊張材への張力の導入及び定着を行うことができる。 また、緊張定着構造が不要になった場合には、緊張定着治具２３を再利用することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本願に係る発明の緊張定着構造では、構造体にプレストレスを導入した後、又は緊張材を仮設材として使用した後、定着端部の緊張定着構造が不要となったときに、精密なねじ加工が施された緊張定着治具を回収して再利用することが可能であり、プレストレス導入のためのコストを低減することができる。 また付着定着体と緊張定着治具との間に係止金具を用いることによって、付着定着体をＦＲＰ緊張材に取り付けた後でも緊張定着治具を装着することが可能となり、施工作業及び管理が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載の発明の一実施形態である緊張定着構造を示す概略断面図である。

【図２】請求項２又は請求項３に記載の発明の一実施形態である緊張定着構造を示す概略断面図、及びこの緊張定着構造で用いられる緊張定着治具、係止金具を示す側面図、正面図である。

【図３】請求項２又は請求項４に記載の発明の一実施形態である緊張定着構造を示す概略断面図、及びこの緊張定着構造で用いられる緊張定着治具、係止金具を示す側面図、正面図である。

【図４】従来の緊張定着構造を示す概略断面図、及び緊張材を緊張する状態を示す図である。

【符号の説明】

１、１１、２１ ＦＲＰ緊張材 ２、１２、２２ 付着定着体 ３、１３ ２３ 緊張定着治具 ４、１４ ２４ 定着ナット ５、１５、２５ 定着プレート ６、１６、２６ 緊張管 ７ センターホールジャッキ ８ ナット ９、１９、２９ 支圧ブロック １０、２０、３０ コンクリート部材 １７、２７ 係止金具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松元 香保里 栃木県河内郡南河内町仁良川1726 住友建 設株式会社内 (72)発明者 熊岡 禎二 東京都新宿区荒木町13番地 ライベストビ ル 株式会社四谷エンジニアリング内 Ｆターム(参考） 2E164 AA05 BA06 BA12 DA14 DA25 4G058 GA01 GB04 GF12 GF17 GF26 GF30