JP5744582B2

JP5744582B2 - 鋼管併用孔あき鋼板ジベル

Info

Publication number: JP5744582B2
Application number: JP2011063696A
Authority: JP
Inventors: 尚樹青山
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2031-03-23
Also published as: JP2012197643A

Description

この発明は、コンクリートと鋼材の接合箇所のせん断補強に用いられる鋼管併用孔あき鋼板ジベルに関し、特に建築物に適用される鋼管併用孔あき鋼板ジベルに関する。

特許文献１には、土木構造物における鋼材とコンクリートとを結合させた複合桁に孔あき鋼板ジベル使用した例が記載されている。特許文献２には、集中応力の緩和を目的したシアコッターに孔あき鋼板ジベルを併用した例が記載されている。特許文献３および特許文献４には、互いに結合される鋼材とコンクリートとのずれ止めにプラスチック製のジベルを使用した例が記載されている。

従来、孔あき鋼板ジベル等のジベルは主に土木分野で用いられており、建築分野に用いることは少なかった。その理由は、土木分野と建築分野とでは、定着するコンクリート容量が違うことにある。すなわち、土木分野では、マスコンクリートのような大きなものに定着できるため、数多くの孔あき鋼板ジベルを配置することができるが、建築分野では、定着するコンクリート容量に限りがあり、孔あき鋼板ジベルを多数配置することが困難である。したがって、建築構造物に孔あき鋼板ジベルを使用するには、孔あき鋼板ジベル１個当たりの耐力を向上させる必要がある。

特開２００７−２５４９７５号公報特許第３９１７８０６号公報特開２００６−１８３３０６号公報特開２００５−３６４９８号公報

孔あき鋼板ジベル１個当たりの耐力を向上させるには、以下の方法が考えられる。（１）コンクリート強度を高くする。（２）孔径を大きくする。（３）孔に挿入鉄筋を入れる。（４）コンクリートの拘束力を向上させる。

しかし、孔あき鋼板ジベルを建築構造物で使用する場合、上記各方法には以下の問題がある。すなわち、（１）については、コストが高くなる。（２）については、孔あき鋼板ジベルの設置個所によっては孔径が制限される。また、孔径を大きくした場合、孔あき鋼板ジベル１個当たりの耐力が２面せん断ではなく孔内部のコンクリート支圧耐力で決まってしまうため、コンクリート強度を高くする必要がある。（３）については、一般的で有効な方法であるが、挿入鉄筋の保持方法および挿入鉄筋の定着長さの確保が問題となる。つまり、現場での施工に手間がかかる。（４）については、建築部材の過密配筋状態では無理が生じる。
このような事から、高耐力を必要とする場合、または孔あき鋼板ジベルの配置に制限が掛かるような場所では、最少数の配置を考慮して、高耐力の孔あき鋼板ジベルが必要となる。

この発明の目的は、コンクリート強度を特に高くしなくても、せん断に対して高耐力が得られ、比較的安価に製作できる鋼管併用孔あき鋼板ジベルを提供することである。

この発明の鋼管併用孔あき鋼板ジベルは、両面に貫通する孔が形成された鋼板と、この鋼板の孔を貫通して突出し、前記鋼板と一体に形成された鋼管とを有する。

この構成の鋼管併用孔あき鋼板ジベルは、構造物の鋼材に鋼板が溶接等で固定され、鋼材および鋼管併用孔あき鋼板ジベルの周囲にコンクリートが打設される。打設されたコンクリートが鋼管の内部にも充填されることで、鋼材とコンクリートとが一体化される。

この構成とすると、鋼管を有しない従来の孔あき鋼板ジベルと比べて、応力伝達の形態が異なる。すなわち、従来の孔あき鋼板ジベルは、鋼板の孔の内部に充填されたコンクリートからの支圧力としての応力を伝達していたのに対し、鋼管併用孔あき鋼板ジベルは、鋼管を介して応力を伝達する。鋼管の内部に充填された鋼管内コンクリートは、せん断に対する耐力を向上させるコンクリートボルトとして機能する。それにより、コンクリートからの支圧力に対する耐力が増し、靱性が向上する。例えば、コンクリートの２面せん断の様な急激な耐力低下がなく、靱性が飛躍的に向上する。その結果、孔に挿入鉄筋を入れなくても、靱性を確保できる。
また、この構成の鋼管併用孔あき鋼板ジベルは、簡素な構造であるため、比較的安価に製作できる。

この発明の鋼管併用孔あき鋼板ジベルは、さらに、前記鋼板は前記孔が１本の直線上に複数個並び、これら孔の並び方向が、前記鋼板とこの鋼板が固定される鋼材との固定面に対して垂直であり、かつ前記孔の並びは１列のみであり、各孔に前記鋼管が貫通して設けられ、前記鋼材に対して引っ張り型として使用されるものである。
この発明の鋼管併用孔あき鋼板ジベルにおいて、前記鋼板は、長方形であり、その長手方向に沿って前記孔および鋼管が複数個並んで配置されていても良い。

この発明の鋼管併用孔あき鋼板ジベルは、両面に貫通する孔が形成された鋼板と、この鋼板の孔を貫通して突出し、前記鋼板と一体に形成された鋼管とを有し、前記鋼板は前記孔が１本の直線上に複数個並び、これら孔の並び方向が、前記鋼板とこの鋼板が固定される鋼材との固定面に対して垂直であり、かつ前記孔の並びは１列のみであり、各孔に前記鋼管が貫通して設けられ、前記鋼材に対して引っ張り型として使用されるため、コンクリート強度を特に高くしなくても、せん断に対して高耐力が得られ、比較的安価に製作できる。

（Ａ）はこの発明の基礎となる提案例にかかる鋼管併用孔あき鋼板ジベルの正面図、（Ｂ）はその側面図である。同鋼管併用孔あき鋼板ジベルに作用する力を示す図である。（Ａ）は同鋼管併用孔あき鋼板ジベルの使用例を示す正面図、（ｂ）はその斜視図である。同鋼管併用孔あき鋼板ジベルの異なる使用例を示す正面図である。この発明の一実施形態に係る鋼管併用孔あき鋼板ジベルの使用例を示す正面図である。（Ａ）は従来の孔あき鋼板ジベルの正面図、（Ｂ）はその側面図である。スタッドジベルに作用する力を示す図である。

この発明の基礎となる提案例を図１に示す。この鋼管併用孔あき鋼板ジベル１は、両面に貫通する孔２ａが形成された鋼板２と、この鋼板２の孔２ａを貫通して両側に突出する鋼管３とでなる。鋼管３は、鋼板２に対して片側だけに突出したものであってもよい。上記鋼管３は、鋼板２と隅肉溶接等で溶接されて一体に形成されている。なお、鋼管３は、溶接等で鋼板２に接合せずに、単に圧入としてもよく、また仮止め程度の接合をしてもよい。この例では、鋼板２は長方形で、その長手方向に沿って孔２ａおよび鋼管３が３つ並んで配置されている。この鋼管併用孔あき鋼板ジベル１は、簡素な構造であるため、比較的安価に製作できる。

この鋼管併用孔あき鋼板ジベル１は、例えば建築構造物の梁や柱となる鋼材（図示せず）に鋼板２が溶接等で固定され、図２に示すように、鋼材および鋼管併用孔あき鋼板ジベル１の周囲にコンクリート５が打設される。打設されたコンクリート５が鋼管３の内部にも充填されることで、鋼材とコンクリート５とが一体化される。鋼管３の内部に充填された鋼管内コンクリート５ａは、せん断に対する耐力を向上させるコンクリートボルトとして機能する。

コンクリート５から鋼管併用孔あき鋼板ジベル１に作用する支圧力Ｆのうち、黒色矢印で示す力成分Ｆ_１は、直接鋼板２に伝達される。直接伝達されるため、剛性が高い。また、鋼管３があるため、実際の鋼板２の断面積（幅ａ）よりも見かけの支圧面積（幅ｂ）が広くなり、鋼管内コンクリート５ａの応力分散が図れる。すなわち、一般的に、コンクリート５の破壊は、支圧範囲である鋼板２の断面（幅ａ）との境界を起点として４５°の方向に延びる破壊ラインＬで示すコーン状破壊となる。鋼管３があると、鋼管３の内面と破壊ラインＬとの交点（幅ｂ）まで、見かけの支圧面積が広がる。その結果、強度の低いコンクリート５を使用することが可能になる。

コンクリート５から鋼管併用孔あき鋼板ジベル１に作用する支圧力Ｆのうち、白抜き矢印で示す力成分Ｆ_２は、鋼管内コンクリート５ａを介して鋼板２に伝達される。直接伝達に比べ曲げの影響が大きいため、剛性が低くなる傾向があるが、コンクリートボルトとしての鋼管内コンクリート５ａの曲げ耐力により、耐力向上に貢献する。

この提案例の鋼管併用孔あき鋼板ジベル１は、図６に示す鋼管を有しない従来の孔あき鋼板ジベル１Ａと比べて、応力伝達の形態が異なる。すなわち、従来の孔あき鋼板ジベル１Ａの場合、コンクリート５からの支圧力としての応力を、鋼板２の孔２ａの内部に充填されたコンクリート（図示せず）のせん断耐力を利用して鋼板２に伝達する。このため、コンクリートの２面せん断のような急激な耐力低下が起きることがあった。これに対し、この提案例の鋼管併用孔あき鋼鈑ジベル１は、コンクリート５からの支圧力を、鋼管３を介して鋼板２に伝達する。このため、鋼管内コンクリート５ａが耐力の高いコンクリートボルトとして機能することで、急激な耐力低下が生じず、靱性が飛躍的に向上する。よって、鋼管内コンクリート５ａに鉄筋を挿入しなくても、靱性を確保できる。

この提案例の鋼管併用孔あき鋼板ジベル１を、図７に示すスタッドジベル１１と比較する。スタッドジベル１１は、鋼板１２の両面に外向きに突出するスタッド１３を固定して設けたものである。スタッドジベル１１では、スタッド１３が変形するまで抵抗力を発揮しない。また、スタッド１３の局部支圧力ＦＡ、スタッド１３の曲げ耐力ＦＢ、およびスタッドヘッド１３ａの引き抜き抵抗力ＦＣにより抵抗するため、初期の剛性が低くばらつく問題がある。鋼管併用孔あき鋼板ジベル１には、上記問題が無い。

まとめると、鋼管併用孔あき鋼板ジベル１は、次の各利点が得られる。
・スタッドジベル１１は、スタッド１３が変形するまで抵抗力を発揮しないが、鋼管併用孔あき鋼板ジベル１は、コンクリート５からの支圧力Ｆが直接鋼板２に伝達されるため、鋼管の無い孔あき鋼板ジベル１Ａと同様に剛性が高い。
・鋼管３が有るため、見かけの支圧面積（幅ｂ）が広くなり、鋼管内コンクリート５ａの応力分散が図れる。よって、コンクリート５の強度の低減が可能である。
・鋼管３に作用した支圧力Ｆのうち鋼板２に直接伝達される力成分Ｆ_１以外の力成分Ｆ_２は、コンクリートボルトとして機能する鋼管内コンクリート５ａの曲げ耐力により鋼板２に伝達される。直接伝達に比べ曲げの影響が大きいため、剛性が低くなる傾向があるが、耐力向上に貢献する。
・従来の孔あき鋼板ジベル１の考え方は、鋼板２の孔２ａの内部に充填された孔内コンクリートのせん断耐力を利用するものであるが、鋼管併用孔あき鋼板ジベル１は、鋼管内コンクリート５ａが、上記孔内コンクリートよりもさらに耐力の高いコンクリートボルトとして機能する。
・鋼管内コンクリート５ａがコンクリートボルトとして機能することで、コンクリート５の２面せん断の様な急激な耐力低下が無く、靱性が飛躍的に向上する。
・鋼管内コンクリート５ａがコンクリートボルトとして機能することで、鋼管３内に挿入鉄筋を入れなくても靱性を確保できる。

図１の鋼管併用孔あき鋼板ジベル１の使用例を、図３ないし図５に示す。図３は、鋼板２の長手方向に沿う側端を建築構造物の横向きの鋼材６、例えば鉄骨梁のフランジやブレース接合用等の鋼板に固定した例である。図４は、鋼板２の長手方向に沿う側端を縦向きの鋼材６、例えば鉄骨柱のフランジや鋼板に固定した例である。これら図３および図４の使用例では、鋼材６に対してせん断型とされる。図５は、この発明の一実施形態に係り、鋼板２の短手方向に沿う側端を鋼材６に固定した例である。この鋼材６は、例えば鉄骨梁のフランジや鋼板等である。図５の実施形態では、鋼材６に対して引っ張り型とされる。

上記実施形態および提案例の鋼管併用孔あき鋼板ジベル１は、長方形をした鋼板２の長手方向に沿って孔２ａおよび鋼管３が３つ並んで配置された構成であるが、孔２ａおよび鋼管３の数は限定しない。また、鋼板２の形状も限定しない。

１…鋼管併用孔あき鋼板ジベル
２…鋼板
２ａ…孔
３…鋼管
５…コンクリート
５ａ…鋼管内コンクリート

Claims

両面に貫通する孔が形成された鋼板と、この鋼板の孔を貫通して突出し、前記鋼板と一体に形成された鋼管とを有し、前記鋼板は前記孔が１本の直線上に複数個並び、これら孔の並び方向が、前記鋼板とこの鋼板が固定される鋼材との固定面に対して垂直であり、かつ前記孔の並びは１列のみであり、各孔に前記鋼管が貫通して設けられ、前記鋼材に対して引っ張り型として使用される鋼管併用孔あき鋼板ジベル。
請求項１に記載の鋼管併用孔あき鋼板ジベルにおいて、前記鋼板は、長方形であり、その長手方向に沿って前記孔および鋼管が複数個並んで配置されている鋼管併用孔あき鋼板ジベル。