鉄筋構造及び鉄筋製造方法
【課題】簡単な構成により確実にカプラーの外径寸法を小さくすることができる鉄筋構造を提供する。
【解決手段】棒状の鉄筋本体１０に雄ねじ部１１が設けられた異形鉄筋１と、雄ねじ部１１に螺合されるカプラー２とを備えて鉄筋構造を構成する。雄ねじ部１１の径Ｄ１が鉄筋本体１０の径Ｄ０より小さく形成される。雄ねじ部１１を含む端部側が熱処理して形成される。これにより、剪断補強筋の種類が増えることがなくなり、鉄筋の管理が容易となる。
【解決手段】棒状の鉄筋本体１０に雄ねじ部１１が設けられた異形鉄筋１と、雄ねじ部１１に螺合されるカプラー２とを備えて鉄筋構造を構成する。雄ねじ部１１の径Ｄ１が鉄筋本体１０の径Ｄ０より小さく形成される。雄ねじ部１１を含む端部側が熱処理して形成される。これにより、剪断補強筋の種類が増えることがなくなり、鉄筋の管理が容易となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、棒状の鉄筋本体に雄ねじ部が設けられた鉄筋と、この鉄筋の雄ねじ部に螺合されるカプラーとを備えた鉄筋構造、並びに、鉄筋を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
柱や梁等のコンクリート構造物として、複数本の主筋を固定して主筋群を構成し、この主筋群にフープ筋を巻き付け、主筋群の周囲に型枠を配置し、この型枠の内部にコンクリートを打設して製造されるものがある。
このコンクリート構造物を構成する主筋やフープ筋等の鉄筋は、その１本の長さに限りがあるので、複数本の鉄筋を接続して使用することがある。
【０００３】
鉄筋を接続する構造として、熱間圧延によって全長にわたってねじ状の節が形成された鋼棒を曲折形成し、鋼棒の一端部と他端部とをカプラーで接続する従来例がある（特許文献１）。
また、フープ筋を構成する一方の補強筋の端部に雄ねじ部を設け、他方の補強筋の端部に潰頭部を設け、この潰頭部に雌ねじが形成された接合部材を回転自在に係止し、この接合部材と雄ねじ部とを螺合する剪断補強筋の従来例がある（特許文献２）。
【０００４】
さらに、第一鉄筋及び第二鉄筋と、第一鉄筋の端面に接合された第一雄ねじ部品と、第二鉄筋の端面に接合された第二雄ねじ部品と、第一雄ねじ部品と第二雄ねじ部品とを繋ぐカプラーとを備えた鉄筋継手構造の従来例がある（特許文献３）。この特許文献３の従来例では、第一鉄筋の端面と第一雄ねじ部品の頭部との接合や、第二鉄筋の端面と第二雄ねじ部品の頭部との接合は摩擦圧接で行われる。
また、複数の主筋を、それぞれ間隔を開けて配置し、これらの主筋の外周に複数本の補強筋を巻き付ける鉄筋構造であって、複数の補助筋の端部同士を接続するための鉄筋継手具を、補助筋の一方の端部と他方の端部とが重なり合った部分に螺旋状の銅線を巻き付け、一方の補強筋の端部と他方の補強筋の端部とが向かい合っていない非対向面に対して鉄筋継手具が間隔を開けて圧接して補強筋同士を拘束する従来例がある（特許文献４）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２５０２０４公報
【特許文献２】特開平１１−２２９５６０公報
【特許文献３】特開２０１０−１５０８２９公報
【特許文献４】特開２０１０−２２２８８８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で示される従来例では、カプラーの内部に形成される雌ねじ部と鋼棒の一端部に形成される雄ねじ部とが螺合されるため、カプラーの内径は鋼棒の一端部の外径と同じとなる。カプラーは削りだしや鋳造などによって製造されるものであり、その内径寸法が鋼棒の一端部の外径寸法と同じであると、その外径寸法が大きくならざるを得ない。例えば、カプラーの外径寸法は鉄筋径の約１．５倍である。
鉄筋コンクリート構造物では、コンクリート被り厚が規定されているため、鉄筋を含む鉄筋構造部分が大きくなると、その分だけ構造物の外径が大きくなるという課題がある。
特許文献２で示される従来例では、補強筋の頭部に接続部材が設けられている構成であるため、接続部分が大きな径となり、特許文献１と同様の課題が生じる。
これに対して、特許文献３や特許文献４で示される従来例では、特許文献１や特許文献２で示される課題は回避されるとしても、次の課題が生じることになる。
【０００７】
特許文献３で示される従来例では、第一鉄筋の端面と第一雄ねじ部品の頭部との接合や、第二鉄筋の端面と第二雄ねじ部品の頭部との接合が摩擦圧接で行われるため、接合強度の機械的性質の安定性に欠けるという課題がある。
特許文献４で示される従来例では、補助筋の一方の端部と他方の端部とが重なり合った部分に螺旋状の銅線を巻き付け、一方の補強筋の端部と他方の補強筋の端部とが向かい合っていない非対向面に対して鉄筋継手具が間隔を開けて圧接する構成であるため、接合作業が煩雑だけでなく、銅線で補助筋の端部同士をしっかり巻き付けていないと、接合が不十分となるという課題がある。
【０００８】
本発明の目的は、簡単な構成により確実にカプラーの外径寸法を小さくすることができる鉄筋構造及び鉄筋製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の鉄筋構造は、棒状の鉄筋本体に雄ねじ部が設けられた鉄筋と、前記雄ねじ部に螺合されるカプラーとを備えた鉄筋構造であって、前記雄ねじ部の径は前記鉄筋本体の径より小さく形成され、前記鉄筋は前記雄ねじ部を含む端部側が熱処理されたことを特徴とする。
この構成の本発明では、雄ねじ部の径が鉄筋本体の径より小さく形成されているため、雄ねじ部に螺合するカプラーの内周径を小さなものにすることができる。カプラーの外周径と内周径との差である肉厚の寸法は従来と同じであるとしても、カプラーの内周径を小さくできるから、カプラーの外周径を従来に比べて小さくすることができる。雄ねじ部の外径寸法とカプラーの外径寸法とを小さくすることで、機械式鉄筋継手の存在する部分の剪断補強筋の形状や寸法を、それが存在しない部分の剪断補強筋と同等に抑えることができ、その結果、剪断補強筋の種類が増えなくなり、鉄筋の管理が容易となる。
しかも、鉄筋とカプラーとに力がかかった際に、鉄筋本体に比べて径の小さな雄ねじ部に力が集中したとしても、本発明では、鉄筋本体と雄ねじ部とを有する鉄筋は雄ねじ部を含む端部側が熱処理されているため、熱処理された雄ねじ部が鉄筋本体の熱処理されていない部分に比べて引張強度が大きい（熱処理されていない部分に比べて１．９倍〜２．３倍）ものとなるから、力が細い雄ねじ部に集中することがなく、雄ねじ部が太い鉄筋本体に比べて破損しやすくなることを防止できる。なお、本発明において、「雄ねじ部を含む端部側が熱処理される」とは、雄ねじ部のみが熱処理されることを除く趣旨である。雄ねじ部のみを熱処理すると、雄ねじ部の根元から破断する恐れがあるが、雄ねじ部を含む端部側の所定領域までが熱処理されると雄ねじ部の根元から破断することがない。
【００１０】
本発明の鉄筋製造方法は、棒状の鉄筋本体の端部に設けられた雄ねじ部がカプラーと螺合される鉄筋構造に用いられる鉄筋を製造する方法であって、鉄筋用棒状体の端部側を熱処理する熱処理工程と、この熱処理工程で熱処理された前記鉄筋用棒状体の径を他の部分の径より小さくする細径加工工程と、この細径加工工程で細く加工された前記鉄筋用棒状体の端部に雄ねじ部を形成するねじ形成工程と、を備えたことを特徴とする。
この構成の本発明では、まず、熱処理工程において、鉄筋用棒状体の端部側を高周波焼入れ等によって熱処理し、その後、細径加工工程において、研削その他の手段によって、熱処理された鉄筋用棒状体の端部の径を他の部分の径より小さくし、その後実施されるねじ形成工程では、通常のねじ加工によって、細く加工された鉄筋用棒状体の端部に雄ねじ部を形成する。そのため、本発明では、簡単な方法により前述の鉄筋を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる鉄筋構造の断面図。
【図２】（Ａ）はカプラーの一部を破断した正面図、（Ｂ）はカプラーの端面図。
【図３】（Ａ）から（Ｃ）は異形鉄筋を製造する方法を説明する概略図。
【図４】（Ａ）から（Ｃ）は異形鉄筋を接続する方法を説明する概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には本実施形態にかかる鉄筋構造の断面が示されている。
図１において、鉄筋構造は、直列に配置された複数本（図では２本）の棒状の異形鉄筋１と、これらの異形鉄筋１の端部同士を接続するカプラー２と、このカプラー２を締め付けるとともに一方の異形鉄筋１に設けられたナット部材３とを備えている。
異形鉄筋１は、鉄筋本体１０と、この鉄筋本体１０の端部に設けられた雄ねじ部１１とが一体に形成されたものであり、異形鉄筋の母材を加工して形成される。この異形鉄筋の母材は、所定の規格降伏点、例えば、ＳＤ３９０（規格降伏点が３９０Ｎ／ｍｍ２）のものを用い、ＪＩＳで規定される呼び名がＤ２２、Ｄ２５、Ｄ３２、Ｄ３８のものを用いる。
雄ねじ部１１は鉄筋本体１０側にねじが形成されていない細径部１１０と、この細径部１１０に一体形成されたねじ部本体１１１とを備え、このねじ部本体１１１の径Ｄ１は鉄筋本体１０の径Ｄ０より小さく形成されている。ねじ部本体１１１の先端部分は円錐台状に形成される。
【００１３】
本実施形態では、鉄筋１は雄ねじ部１１を含む端部側の部分Ａが熱処理されて熱処理されていない他の部位Ｂより引張強度が大きいものとなっている。熱処理される部分Ａは、雄ねじ部１１の全長長さＭに応力の広がりを考慮し、境界部分Ｈより雄ねじ部１１から離れる方向に寸法Ｎだけ離れた位置、つまり、寸法Ｌ（＝Ｍ＋Ｎ）となる。寸法Ｎは鉄筋本体１０の直径や長さ等によって適宜設定されるものであるが、鉄筋本体１０の全長ではない。また、寸法Ｎは０ではなく、雄ねじ部１１のみを熱処理するものではない。雄ねじ部１１のみを熱処理すると、雄ねじ部１１の根元から破断する恐れがあるからである。なお、本実施形態では、同じ鉄筋１であっても、その一端部に形成された雄ねじ部１１が他端部に形成された雄ねじ部１１とは全長長さＭや寸法Ｎが相違する。例えば、図１の右側に図示される異形鉄筋１では、雄ねじ部１１は、Ｍ２０であって、寸法Ｌが１０２ｍｍであり、寸法Ｍが８８ｍｍである。図１の左側に図示される異形鉄筋１では、雄ねじ部１１は、Ｍ２０であって、寸法Ｌが４４ｍｍであり、寸法Ｍが３０ｍｍである。
また、鉄筋本体１０と細径部１１０との間は所定の円弧状（例えば、Ｒ１）とされる。
【００１４】
図２にはカプラーの具体的な構造が示されている。図２（Ａ）はカプラーの一部を破断した正面図であり、図２（Ｂ）は、カプラーの端面図である。
図２において、カプラー２は、異形鉄筋１よりも引張強度が大きい略円筒状の部材である。カプラー２の内部には、ねじ部１１と螺合する雌ねじ部２０が形成されており、かつ、その軸方向の一端側は雌ねじ部２０の径より大きな内径を有する大径部２１とされる。例えば、カプラー２は、その軸方向の長さが７６ｍｍであり、その外径寸法が３０ｍｍであり、大径部２１は、その軸方向長さが１２ｍｍであり、その内径寸法が２１．５ｍｍである。
ナット部材３は、鉄筋１の雄ねじ部１１に螺合されるものであり、ＪＩＳで規格されたものを用いることができる。
【００１５】
このような構成の異形鉄筋１を製造する方法を図３に基づいて説明する。
［熱処理工程］
雄ねじ部１１が形成される前の鉄筋用棒状体１Ａを用意し、この鉄筋用棒状体１Ａの端部側を熱処理する。
この熱処理は高周波加熱で行う。つまり、図３（Ａ）で示される通り、鉄筋用棒状体１Ａの端部を高周波加熱コイルＣに挿入し、この高周波加熱コイルＣに通電して鉄筋用棒状体１Ａをその端部から寸法Ｌまで行う。高周波加熱コイルＣに交流電流を流すと、交番磁束がコイル内の鉄筋用棒状体１Ａに集中し、電磁誘導作用によって渦電流が誘起され、その結果、ジュール熱が発生して加熱される。この高周波誘導加熱により、加熱部分の機械的な強度が増すことになる。この熱処理は所定の強度、例えば、焼入れ硬さＨＲＣが３４〜３６となるまで実施する。
なお、カプラー２も高周波誘導加熱等の熱処理により強度を大きくする。
【００１６】
［細径加工工程］
図３（Ｂ）で示される通り、熱処理工程で熱処理された鉄筋用棒状体１Ａの端部の径を他の部分の径より小さくする。そのため、バイトＰを鉄筋用棒状体１Ａの端部に押し当てながら鉄筋用棒状体１Ａを回転する。この細径加工処理は鉄筋用棒状体１Ａの端部から寸法Ｍ、つまり、雄ねじ部１１の長さに相当する長さまで実施する。まず、鉄筋用棒状体１Ａの端面から所定長さまで細径部１１Ｂを形成し、この細径部１１Ｂより直径の小さな直径Ｄ１の細径部１１０を形成する（図１参照）。
［ねじ形成工程］
図３（Ｃ）で示される通り、細径加工工程で細く加工された鉄筋用棒状体１Ａの端部の細径部１１Ｂに雄ねじを形成する。
図３（Ｃ）では、ＮＳ旋盤用のバイトＴが図示されており、このバイトＴを鉄筋用棒状体１Ａの細径部１１Ｂに押し当てながら鉄筋用棒状体１Ａを回転することで異形鉄筋１の雄ねじ部１１が製造される。なお、雄ねじを形成する方法はこれに限定されるものではなく、例えば、内周部に刃が形成されたダイスを用いてもよく、転造盤を用いてもよい。
【００１７】
このように製造された異形鉄筋１を接続する方法を図４に基づいて説明する。
まず、図４（Ａ）で示される通り、異形鉄筋１、カプラー２、ナット部材３及び異形鉄筋１を用意し、図４（Ｂ）で示される通り、一方の異形鉄筋１の雄ねじ部１１にナット部材３とカプラー２とを螺合する。ナット部材３を雄ねじ部１１の基端側に配置し、カプラー２を雄ねじ部１１の中心から先端側にかけて配置する。この際、カプラー２は、その端部から雄ねじ部１１の先端が露出するようにしておく。そして、ナット部材３及びカプラー２が雄ねじ部１１に螺合された一方の異形鉄筋１を他方の異形鉄筋１に近接させる。
その後、図４（Ｃ）で示される通り、一方の異形鉄筋１の雄ねじ部１１と他方の異形鉄筋１の雄ねじ部１１との先端同士を当接させ、カプラー２を他方の異形鉄筋１の雄ねじ部１１に回転させながら移動させ、その端部を他方の異形鉄筋１の鉄筋本体１０の端面に当接させ、さらに、ナット部材３を同様に回転させながら移動させ、その端部をカプラー２の他端側に当接させる。これにより、カプラー２で双方の異形鉄筋１の雄ねじ部１１同士を連結し、このカプラー２の回り止めをナット部材３で行う。
【００１８】
従って、本実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
（１）棒状の鉄筋本体１０に雄ねじ部１１が設けられた異形鉄筋１と、雄ねじ部１１に螺合されるカプラー２とを備えた鉄筋構造において、雄ねじ部１１の径Ｄ１が鉄筋本体１０の径Ｄ０より小さく形成されているので、雄ねじ部１１に螺合するカプラー２の内周径を小さなものにすることができる。そのため、カプラー２の内周径を小さくできることから、カプラー２の外周径も小さくすることができ、これにより、コンクリート構造物の外径を小さくすることができる。その上、隣合う異形鉄筋１の雄ねじ部１１同士がカプラー２で大きな強度をもって連結されることになる。
【００１９】
（２）異形鉄筋１は雄ねじ部１１を含む端部側が熱処理されているので、異形鉄筋１とカプラー２とに湾曲、引っ張り、あるいは、圧縮の力がかかって鉄筋本体１０に比べて径の小さな雄ねじ部１１に力が集中したとしても、雄ねじ部１１を含む熱処理された部分Ａが鉄筋本体１０の熱処理されていない部分Ｂに比べて引張強度が大きいものとなるから、細い雄ねじ部１１が太い鉄筋本体１０に比べて破損しやすくなることを防止できる。つまり、雄ねじ部１１の鉄筋本体１０に対する相対的な強度を大きなものにすることで、雄ねじ部１１の径の細いことに伴う不都合を回避することができる。
【００２０】
（３）異形鉄筋１の鉄筋本体１０とナット部材３との間で、カプラー２を挟持する構成としているので、設置したカプラー２が緩むことを防止することができる。
【００２１】
（４）鉄筋用棒状体１Ａの端部側を熱処理し、この熱処理された鉄筋用棒状体１Ａの端部の径を他の部分の径より小さくし、この小さくした鉄筋用棒状体１Ａの端部に雄ねじ部１１を形成して異形鉄筋１を製造した。そのため、鉄筋用棒状体１Ａ自体に熱処理を施すことは従来のＰＣ鋼棒等の高強度鉄筋の製造でも実施されるので、従来のＰＣ鋼棒等の高強度鉄筋の製造方法と工程を共通化することになり、簡単に前述の効果を奏する異形鉄筋１を製造することができる。
【実施例】
【００２２】
次に、本実施形態の効果を確認するための実施例について説明する。
異形鉄筋１の雄ねじ部１１にカプラー２の一端側を螺合し、このカプラー２の他端側をカプラー２の内径と同じ寸法の外径を有するＰＣ用鋼棒を螺合した試験体を異形鉄筋、カプラー、ＰＣ鋼棒のサイズの異なる３種類を用意し、３種類の試験体について、それぞれ２個ずつ、合計６個の実施例を用意した。これらの６個の実施例１〜６について、一方向の引っ張り試験（試験体を０から規格降伏点になるまで引っ張り、破断させる）を実施した。さらに、前述の３種類の試験体の実施例７〜９に対して一方向の繰り返し試験（規格降伏点の０．０２倍から０．９５倍までの荷重を３０回繰り返して破断させる）を実施した。異形鉄筋１は、その母材がＳＤ３９０（規格降伏点が３９０Ｎ／ｍｍ２）のものを用いる。なお、異形鉄筋１の焼入れ硬さＨＲＣは３４〜３６である。
【００２３】
引張試験は、「2007年版建築物の構造関係技術基準解説書（7）鉄筋継手性能判定基準1 の1 機械式 継手及び圧着継手性能判定基準」を参考に行った。
この試験で用いられる引張試験機は、上下のヘッドと、これらのヘッドの間に設けられる変位計とを備え、上ヘッドにＰＣ鋼棒を固定し、下ヘッドに異形鉄筋を固定し、カプラー２の表裏面にそれぞれ歪みゲージを設け、この状態で、上下のヘッドを離隔した際に試験体が破断した際の引張強度、引張強さを求めた。
これに対して、比較例として、異形鉄筋の母材を実施例のサイズに合わせてそれぞれ２個ずつ、合計９個用意し、これらの比較例１〜９について、一方向引っ張り試験を実施した。この試験は前述の試験機を用いるもので、上下のヘッドに異形鉄筋部材の両端部を固定し、実施例１〜６と同様の試験を行った。
【００２４】
［実施例１］
異形鉄筋１の鉄筋本体１０の呼び名がＤ２５、公称断面積が５０６．７ｍｍ２、雄ねじ部１１の呼び名がＭ２２（Ｐ２．０）、有効断面積が３１１．６５ｍｍ２、平行部断面積が３３０．０６ｍｍ２である。異形鉄筋１の雄ねじ部１１の長さは
４７ｍｍであり、このうち、ねじ部本体１１１の長さは３８ｍｍである。雄ねじ部１１がカプラー２に螺合される長さは３５ｍｍであり、ＰＣ用鋼棒のねじ部がカプラー２に螺合される長さは３５ｍｍである。カプラー２は、その外径寸法が３１．５ｍｍであり、その軸方向長さが７０ｍｍである。
一方向引っ張り試験を実施し、その試験結果は、雄ねじ部１１が破断し、この破断時の試験体の引張強度ｊＰｂが３７５ｋＮであり、引張強さｊσｂが１２０３．３Ｎ／ｍｍ２であった。なお、ｊσｂ＝ｊＰｂ／（雄ねじ部の有効断面積）である。
［実施例２］
実施例１と同じ試験体であり、試験結果は、雄ねじ部１１が破断し、この破断時の試験体の引張強度ｊＰｂが３８１ｋＮであり、引張強さｊσｂが１２２２．５Ｎ／ｍｍ２であった。なお、ｊσｂ＝ｊＰｂ／（雄ねじ部の有効断面積）である。
【００２５】
［実施例３］
異形鉄筋１の鉄筋本体１０の呼び名がＤ３２、公称断面積が７９４．２ｍｍ２、雄ねじ部１１の呼び名がＭ２７（Ｐ２．０）、有効断面積が４８７．３ｍｍ２、平行部断面積が５１０．７０ｍｍ２である。異形鉄筋１の雄ねじ部１１の長さは５２ｍｍであり、このうち、ねじ部本体１１１の長さは４３ｍｍである。雄ねじ部１１がカプラー２に螺合される長さは４０ｍｍであり、ＰＣ用鋼棒のねじ部がカプラー２に螺合される長さは４０ｍｍである。カプラー２は、その外径寸法が３９．５ｍｍであり、その軸方向長さが８０ｍｍである。
一方向の引っ張り試験を実施し、その試験結果は、雄ねじ部１１の首下部が破断し、この破断時の試験体の引張強度ｊＰｂが５６８ｋＮであり、引張強さｊσｂが１１１２．２Ｎ／ｍｍ２であった。ｊσｂ＝ｊＰｂ／（雄ねじ部の平行部断面積）である。
［実施例４］
実施例３と同じ試験体であり、試験結果は、雄ねじ部１１の首下部が破断し、この破断時の試験体の引張強度ｊＰｂが５７３ｋＮであり、引張強さｊσｂが１１２２．０Ｎ／ｍｍ２であった。ｊσｂ＝ｊＰｂ／（雄ねじ部の平行部断面積）である。
【００２６】
［実施例５］
異形鉄筋１の鉄筋本体１０の呼び名がＤ３８、公称断面積が１１４０ｍｍ２、雄ねじ部１１の呼び名がＭ３３（Ｐ２．０）、有効断面積が７５０．３５ｍｍ２、平行部断面積が７７９．３１ｍｍ２である。異形鉄筋１の雄ねじ部１１の長さは６３ｍｍであり、このうち、ねじ部本体１１１の長さは５４ｍｍである。雄ねじ部１１がカプラー２に螺合される長さは５１ｍｍであり、ＰＣ用鋼棒のねじ部がカプラー２に螺合される長さは５１ｍｍである。カプラー２は、その外径寸法が４８ｍｍであり、その軸方向長さが１０２ｍｍである。
一方向の引っ張り試験を実施し、その試験結果は、雄ねじ部１１の首下部が破断し、この破断時の試験体の引張強度ｊＰｂが８６３ｋＮであり、引張強さｊσｂが１１０７．４Ｎ／ｍｍ２であった。ｊσｂ＝ｊＰｂ／（雄ねじ部の平行部断面積）である。
［実施例６］
実施例５と同じ試験体であり、試験結果は、雄ねじ部１１の首下部が破断し、この破断時の試験体の引張強度ｊＰｂが８６３ｋＮであり、引張強さｊσｂが１１０７．４Ｎ／ｍｍ２であった。ｊσｂ＝ｊＰｂ／（雄ねじ部の平行部断面積）である。
【００２７】
［実施例７］
実施例１と同じ試験体であり、一方向繰り返し試験を実施した。その試験結果は、雄ねじ部１１が破断し、この破断時の試験体の引張強度ｊＰｂが３７０ｋＮであり、引張強さｊσｂが１１８７．２Ｎ／ｍｍ２であった。ｊσｂ＝ｊＰｂ／（雄ねじ部の有効断面積）である。
［実施例８］
実施例２と同じ試験体であり、試験結果は、雄ねじ部１１の首下部が破断し、この破断時の試験体の引張強度ｊＰｂが５７１ｋＮであり、引張強さｊσｂが１１１８．１Ｎ／ｍｍ２であった。ｊσｂ＝ｊＰｂ／（雄ねじ部の平行部断面積）である。
［実施例９］
実施例３と同じ試験体であり、試験結果は、雄ねじ部１１の首下部が破断し、この破断時の試験体の引張強度ｊＰｂが８５９ｋＮであり、引張強さｊσｂが１１０２．３Ｎ／ｍｍ２であった。ｊσｂ＝ｊＰｂ／（雄ねじ部の平行部断面積）である。
【００２８】
［比較例１］
異形鉄筋母材の呼び名がＤ２５、公称断面積が５０６．７ｍｍ２である。
一方向引っ張り試験を実施し、その試験結果は、母材の途中位置が破断し、この破断時の引張強度Ｐｂが３０３ｋＮであり、引張強さσｂが５９８．０Ｎ／ｍｍ２であった。なお、σｂ＝Ｐｂ／（異形鉄筋母材の公称断面積）である。
［比較例２］
比較例１と同じ試験体であり、試験結果は、母材の途中位置が破断し、この破断時の引張強度Ｐｂが３０２ｋＮであり、引張強さσｂが５９６．０Ｎ／ｍｍ２であった。なお、σｂ＝Ｐｂ／（異形鉄筋母材の公称断面積）である。
［比較例３］
比較例１と同じ試験体であり、試験結果は、母材の途中位置が破断し、この破断時の引張強度Ｐｂが３０３ｋＮであり、引張強さσｂが５９８．０Ｎ／ｍｍ２であった。なお、σｂ＝Ｐｂ／（異形鉄筋母材の公称断面積）である。
【００２９】
［比較例４］
異形鉄筋母材の呼び名がＤ３２、公称断面積が７９４．２ｍｍ２である。
一方向引っ張り試験を実施し、その試験結果は、母材の途中位置が破断し、この破断時の引張強度Ｐｂが４９７ｋＮであり、引張強さσｂが６２５．８Ｎ／ｍｍ２であった。なお、σｂ＝Ｐｂ／（異形鉄筋母材の公称断面積）である。
［比較例５］
比較例４と同じ試験体であり、試験結果は、母材の途中位置が破断し、この破断時の引張強度Ｐｂが４９８ｋＮであり、引張強さσｂが６２７．０Ｎ／ｍｍ２であった。なお、σｂ＝Ｐｂ／（異形鉄筋母材の公称断面積）である。
［比較例６］
比較例４と同じ試験体であり、試験結果は、母材の途中位置が破断し、この破断時の引張強度Ｐｂが４９６ｋＮであり、引張強さσｂが６２４．５Ｎ／ｍｍ２であった。なお、σｂ＝Ｐｂ／（異形鉄筋母材の公称断面積）である。
【００３０】
［比較例７］
異形鉄筋母材の呼び名がＤ３８、公称断面積が１１４０ｍｍ２である。
一方向引っ張り試験を実施し、その試験結果は、母材の途中位置が破断し、この破断時の引張強度Ｐｂが７３４ｋＮであり、引張強さσｂが６４３．９Ｎ／ｍｍ２であった。なお、σｂ＝Ｐｂ／（異形鉄筋母材の公称断面積）である。
［比較例８］
比較例７と同じ試験体であり、試験結果は、母材の途中位置が破断し、この破断時の引張強度Ｐｂが７３４ｋＮであり、引張強さσｂが６４３．９Ｎ／ｍｍ２であった。なお、σｂ＝Ｐｂ／（異形鉄筋母材の公称断面積）である。
［比較例９］
比較例７と同じ試験体であり、試験結果は、母材の途中位置が破断し、この破断時の引張強度Ｐｂが７３３ｋＮであり、引張強さσｂが６４３．０Ｎ／ｍｍ２であった。なお、σｂ＝Ｐｂ／（異形鉄筋母材の公称断面積）である。
【００３１】
実施例１〜９の試験結果を検討すると、いずれの実施例１〜９においても、破断がカプラー２ではなく異形鉄筋である。さらに、カプラー２の外径寸法の異形鉄筋１の母材の呼び径に対する比は１．３倍以内である。なお、実施例において、雄ねじ部１１と鉄筋本体１０とにＲ加工（湾曲加工）を施していない。そのため、異形鉄筋１の雄ねじ部１１の根本（首下部）で破断したものと推測できるので、Ｒ加工を施していれば、強度が大きくなると推測できる。
実施例１〜６と比較例１〜９とを対比すると、破断時の引張強度が実施例１〜６が比較例１〜９に比べて大きいことがわかる（実施例１〜９では、雄ねじ部１１で破断しても、その引張強度が比較例の異形鉄筋の母材に比べて高い）。
【００３２】
異形鉄筋の母材として、呼び名がＤ２５である実施例１，２と比較例１〜３とを比較すると、実施例１の引張強度ｊＰｂが３７５ｋＮ、実施例２の引張強度ｊＰｂが３８１ｋＮであるのに対して、比較例１，３の引張強度Ｐｂが３０３ｋＮ、比較例２の引張強度Ｐｂが３０２ｋＮと低いため、実施例１，２が比較例１〜３に対して機械的強度が大きい。例えば、実施例１の引張強度ｉＰｂの比較例１〜３の引張強度Ｐｂに対する比率（ｉＰｂ／Ｐｂ）は１．２４であり、実施例２の引張強度ｉＰｂの比較例１〜３の引張強度Ｐｂに対する比率（ｉＰｂ／Ｐｂ）は１．２６である。
同様に、呼び名がＤ３２である実施例３，４と比較例４〜６とを比較すると、実施例１の引張強度ｊＰｂが５６８ｋＮ、実施例４の引張強度ｊＰｂが５７３ｋＮであるのに対して、比較例４の引張強度Ｐｂが４９７ｋＮ、比較例５の引張強度Ｐｂが４９８ｋＮ、比較例６の引張強度Ｐｂが４９６ｋＮと低いため、実施例３，４が比較例４〜６に対して機械的強度が大きい。実施例３の引張強度ｉＰｂの比較例４〜６の引張強度Ｐｂに対する比率（ｉＰｂ／Ｐｂ）は１．１４であり、実施例４の引張強度ｉＰｂの比較例４〜６の引張強度Ｐｂに対する比率（ｉＰｂ／Ｐｂ）は１．１５である。呼び名がＤ３８である実施例５，６と比較例７〜９とを比較すると、実施例５，６の引張強度ｊＰｂが８６３ｋＮであるのに対して、比較例７，８の引張強度Ｐｂが６４３．９ｋＮ、比較例９の引張強度Ｐｂが６４３．０ｋＮと低いため、実施例５，６が比較例７〜９に対して機械的強度が大きい。実施例５，６の引張強度ｉＰｂの比較例７〜９の引張強度Ｐｂに対する比率（ｉＰｂ／Ｐｂ）は１．１８である。
【００３３】
なお、本発明は、前述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で以下に示される変形をも含むものである。
例えば、前記実施形態では、鉄筋を異形鉄筋１としたが、本発明では、丸鋼棒の鉄筋でもよい。また、本発明では、ナット部材３を省略してもよい。さらに、異形鉄筋１は直線状のものを例示したが、複数の主筋の周りに設けられるフープ筋として使用するために、平面矩形状や平面円形とした形状であってもよい。
【００３４】
さらに、鉄筋１を製造するために、鉄筋用棒状体１Ａの端部側を熱処理し、この熱処理された鉄筋用棒状体１Ａの端部の径を他の部分の径より小さくし、この小さくした鉄筋用棒状体１Ａの端部に雄ねじ部１１を形成して異形鉄筋１を製造したが、本発明では、鉄筋用棒状体１Ａの端部側に雄ねじ部１１を形成し、その後、この雄ねじ部１１を含む鉄筋用棒状体１Ａの端部に熱処理をしてもよい。そして、熱処理も高周波加熱によるものに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、鉄筋を用いたコンクリート構造物に利用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１…異形鉄筋、１Ａ…鉄筋用棒状体、２…カプラー、３…ナット部材、１０…鉄筋本体、１１…雄ねじ部、Ａ…熱処理された部分、Ｂ…熱処理されない部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、棒状の鉄筋本体に雄ねじ部が設けられた鉄筋と、この鉄筋の雄ねじ部に螺合されるカプラーとを備えた鉄筋構造、並びに、鉄筋を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
柱や梁等のコンクリート構造物として、複数本の主筋を固定して主筋群を構成し、この主筋群にフープ筋を巻き付け、主筋群の周囲に型枠を配置し、この型枠の内部にコンクリートを打設して製造されるものがある。
このコンクリート構造物を構成する主筋やフープ筋等の鉄筋は、その１本の長さに限りがあるので、複数本の鉄筋を接続して使用することがある。
【０００３】
鉄筋を接続する構造として、熱間圧延によって全長にわたってねじ状の節が形成された鋼棒を曲折形成し、鋼棒の一端部と他端部とをカプラーで接続する従来例がある（特許文献１）。
また、フープ筋を構成する一方の補強筋の端部に雄ねじ部を設け、他方の補強筋の端部に潰頭部を設け、この潰頭部に雌ねじが形成された接合部材を回転自在に係止し、この接合部材と雄ねじ部とを螺合する剪断補強筋の従来例がある（特許文献２）。
【０００４】
さらに、第一鉄筋及び第二鉄筋と、第一鉄筋の端面に接合された第一雄ねじ部品と、第二鉄筋の端面に接合された第二雄ねじ部品と、第一雄ねじ部品と第二雄ねじ部品とを繋ぐカプラーとを備えた鉄筋継手構造の従来例がある（特許文献３）。この特許文献３の従来例では、第一鉄筋の端面と第一雄ねじ部品の頭部との接合や、第二鉄筋の端面と第二雄ねじ部品の頭部との接合は摩擦圧接で行われる。
また、複数の主筋を、それぞれ間隔を開けて配置し、これらの主筋の外周に複数本の補強筋を巻き付ける鉄筋構造であって、複数の補助筋の端部同士を接続するための鉄筋継手具を、補助筋の一方の端部と他方の端部とが重なり合った部分に螺旋状の銅線を巻き付け、一方の補強筋の端部と他方の補強筋の端部とが向かい合っていない非対向面に対して鉄筋継手具が間隔を開けて圧接して補強筋同士を拘束する従来例がある（特許文献４）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２５０２０４公報
【特許文献２】特開平１１−２２９５６０公報
【特許文献３】特開２０１０−１５０８２９公報
【特許文献４】特開２０１０−２２２８８８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で示される従来例では、カプラーの内部に形成される雌ねじ部と鋼棒の一端部に形成される雄ねじ部とが螺合されるため、カプラーの内径は鋼棒の一端部の外径と同じとなる。カプラーは削りだしや鋳造などによって製造されるものであり、その内径寸法が鋼棒の一端部の外径寸法と同じであると、その外径寸法が大きくならざるを得ない。例えば、カプラーの外径寸法は鉄筋径の約１．５倍である。
鉄筋コンクリート構造物では、コンクリート被り厚が規定されているため、鉄筋を含む鉄筋構造部分が大きくなると、その分だけ構造物の外径が大きくなるという課題がある。
特許文献２で示される従来例では、補強筋の頭部に接続部材が設けられている構成であるため、接続部分が大きな径となり、特許文献１と同様の課題が生じる。
これに対して、特許文献３や特許文献４で示される従来例では、特許文献１や特許文献２で示される課題は回避されるとしても、次の課題が生じることになる。
【０００７】
特許文献３で示される従来例では、第一鉄筋の端面と第一雄ねじ部品の頭部との接合や、第二鉄筋の端面と第二雄ねじ部品の頭部との接合が摩擦圧接で行われるため、接合強度の機械的性質の安定性に欠けるという課題がある。
特許文献４で示される従来例では、補助筋の一方の端部と他方の端部とが重なり合った部分に螺旋状の銅線を巻き付け、一方の補強筋の端部と他方の補強筋の端部とが向かい合っていない非対向面に対して鉄筋継手具が間隔を開けて圧接する構成であるため、接合作業が煩雑だけでなく、銅線で補助筋の端部同士をしっかり巻き付けていないと、接合が不十分となるという課題がある。
【０００８】
本発明の目的は、簡単な構成により確実にカプラーの外径寸法を小さくすることができる鉄筋構造及び鉄筋製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の鉄筋構造は、棒状の鉄筋本体に雄ねじ部が設けられた鉄筋と、前記雄ねじ部に螺合されるカプラーとを備えた鉄筋構造であって、前記雄ねじ部の径は前記鉄筋本体の径より小さく形成され、前記鉄筋は前記雄ねじ部を含む端部側が熱処理されたことを特徴とする。
この構成の本発明では、雄ねじ部の径が鉄筋本体の径より小さく形成されているため、雄ねじ部に螺合するカプラーの内周径を小さなものにすることができる。カプラーの外周径と内周径との差である肉厚の寸法は従来と同じであるとしても、カプラーの内周径を小さくできるから、カプラーの外周径を従来に比べて小さくすることができる。雄ねじ部の外径寸法とカプラーの外径寸法とを小さくすることで、機械式鉄筋継手の存在する部分の剪断補強筋の形状や寸法を、それが存在しない部分の剪断補強筋と同等に抑えることができ、その結果、剪断補強筋の種類が増えなくなり、鉄筋の管理が容易となる。
しかも、鉄筋とカプラーとに力がかかった際に、鉄筋本体に比べて径の小さな雄ねじ部に力が集中したとしても、本発明では、鉄筋本体と雄ねじ部とを有する鉄筋は雄ねじ部を含む端部側が熱処理されているため、熱処理された雄ねじ部が鉄筋本体の熱処理されていない部分に比べて引張強度が大きい（熱処理されていない部分に比べて１．９倍〜２．３倍）ものとなるから、力が細い雄ねじ部に集中することがなく、雄ねじ部が太い鉄筋本体に比べて破損しやすくなることを防止できる。なお、本発明において、「雄ねじ部を含む端部側が熱処理される」とは、雄ねじ部のみが熱処理されることを除く趣旨である。雄ねじ部のみを熱処理すると、雄ねじ部の根元から破断する恐れがあるが、雄ねじ部を含む端部側の所定領域までが熱処理されると雄ねじ部の根元から破断することがない。
【００１０】
本発明の鉄筋製造方法は、棒状の鉄筋本体の端部に設けられた雄ねじ部がカプラーと螺合される鉄筋構造に用いられる鉄筋を製造する方法であって、鉄筋用棒状体の端部側を熱処理する熱処理工程と、この熱処理工程で熱処理された前記鉄筋用棒状体の径を他の部分の径より小さくする細径加工工程と、この細径加工工程で細く加工された前記鉄筋用棒状体の端部に雄ねじ部を形成するねじ形成工程と、を備えたことを特徴とする。
この構成の本発明では、まず、熱処理工程において、鉄筋用棒状体の端部側を高周波焼入れ等によって熱処理し、その後、細径加工工程において、研削その他の手段によって、熱処理された鉄筋用棒状体の端部の径を他の部分の径より小さくし、その後実施されるねじ形成工程では、通常のねじ加工によって、細く加工された鉄筋用棒状体の端部に雄ねじ部を形成する。そのため、本発明では、簡単な方法により前述の鉄筋を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる鉄筋構造の断面図。
【図２】（Ａ）はカプラーの一部を破断した正面図、（Ｂ）はカプラーの端面図。
【図３】（Ａ）から（Ｃ）は異形鉄筋を製造する方法を説明する概略図。
【図４】（Ａ）から（Ｃ）は異形鉄筋を接続する方法を説明する概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には本実施形態にかかる鉄筋構造の断面が示されている。
図１において、鉄筋構造は、直列に配置された複数本（図では２本）の棒状の異形鉄筋１と、これらの異形鉄筋１の端部同士を接続するカプラー２と、このカプラー２を締め付けるとともに一方の異形鉄筋１に設けられたナット部材３とを備えている。
異形鉄筋１は、鉄筋本体１０と、この鉄筋本体１０の端部に設けられた雄ねじ部１１とが一体に形成されたものであり、異形鉄筋の母材を加工して形成される。この異形鉄筋の母材は、所定の規格降伏点、例えば、ＳＤ３９０（規格降伏点が３９０Ｎ／ｍｍ２）のものを用い、ＪＩＳで規定される呼び名がＤ２２、Ｄ２５、Ｄ３２、Ｄ３８のものを用いる。
雄ねじ部１１は鉄筋本体１０側にねじが形成されていない細径部１１０と、この細径部１１０に一体形成されたねじ部本体１１１とを備え、このねじ部本体１１１の径Ｄ１は鉄筋本体１０の径Ｄ０より小さく形成されている。ねじ部本体１１１の先端部分は円錐台状に形成される。
【００１３】
本実施形態では、鉄筋１は雄ねじ部１１を含む端部側の部分Ａが熱処理されて熱処理されていない他の部位Ｂより引張強度が大きいものとなっている。熱処理される部分Ａは、雄ねじ部１１の全長長さＭに応力の広がりを考慮し、境界部分Ｈより雄ねじ部１１から離れる方向に寸法Ｎだけ離れた位置、つまり、寸法Ｌ（＝Ｍ＋Ｎ）となる。寸法Ｎは鉄筋本体１０の直径や長さ等によって適宜設定されるものであるが、鉄筋本体１０の全長ではない。また、寸法Ｎは０ではなく、雄ねじ部１１のみを熱処理するものではない。雄ねじ部１１のみを熱処理すると、雄ねじ部１１の根元から破断する恐れがあるからである。なお、本実施形態では、同じ鉄筋１であっても、その一端部に形成された雄ねじ部１１が他端部に形成された雄ねじ部１１とは全長長さＭや寸法Ｎが相違する。例えば、図１の右側に図示される異形鉄筋１では、雄ねじ部１１は、Ｍ２０であって、寸法Ｌが１０２ｍｍであり、寸法Ｍが８８ｍｍである。図１の左側に図示される異形鉄筋１では、雄ねじ部１１は、Ｍ２０であって、寸法Ｌが４４ｍｍであり、寸法Ｍが３０ｍｍである。
また、鉄筋本体１０と細径部１１０との間は所定の円弧状（例えば、Ｒ１）とされる。
【００１４】
図２にはカプラーの具体的な構造が示されている。図２（Ａ）はカプラーの一部を破断した正面図であり、図２（Ｂ）は、カプラーの端面図である。
図２において、カプラー２は、異形鉄筋１よりも引張強度が大きい略円筒状の部材である。カプラー２の内部には、ねじ部１１と螺合する雌ねじ部２０が形成されており、かつ、その軸方向の一端側は雌ねじ部２０の径より大きな内径を有する大径部２１とされる。例えば、カプラー２は、その軸方向の長さが７６ｍｍであり、その外径寸法が３０ｍｍであり、大径部２１は、その軸方向長さが１２ｍｍであり、その内径寸法が２１．５ｍｍである。
ナット部材３は、鉄筋１の雄ねじ部１１に螺合されるものであり、ＪＩＳで規格されたものを用いることができる。
【００１５】
このような構成の異形鉄筋１を製造する方法を図３に基づいて説明する。
［熱処理工程］
雄ねじ部１１が形成される前の鉄筋用棒状体１Ａを用意し、この鉄筋用棒状体１Ａの端部側を熱処理する。
この熱処理は高周波加熱で行う。つまり、図３（Ａ）で示される通り、鉄筋用棒状体１Ａの端部を高周波加熱コイルＣに挿入し、この高周波加熱コイルＣに通電して鉄筋用棒状体１Ａをその端部から寸法Ｌまで行う。高周波加熱コイルＣに交流電流を流すと、交番磁束がコイル内の鉄筋用棒状体１Ａに集中し、電磁誘導作用によって渦電流が誘起され、その結果、ジュール熱が発生して加熱される。この高周波誘導加熱により、加熱部分の機械的な強度が増すことになる。この熱処理は所定の強度、例えば、焼入れ硬さＨＲＣが３４〜３６となるまで実施する。
なお、カプラー２も高周波誘導加熱等の熱処理により強度を大きくする。
【００１６】
［細径加工工程］
図３（Ｂ）で示される通り、熱処理工程で熱処理された鉄筋用棒状体１Ａの端部の径を他の部分の径より小さくする。そのため、バイトＰを鉄筋用棒状体１Ａの端部に押し当てながら鉄筋用棒状体１Ａを回転する。この細径加工処理は鉄筋用棒状体１Ａの端部から寸法Ｍ、つまり、雄ねじ部１１の長さに相当する長さまで実施する。まず、鉄筋用棒状体１Ａの端面から所定長さまで細径部１１Ｂを形成し、この細径部１１Ｂより直径の小さな直径Ｄ１の細径部１１０を形成する（図１参照）。
［ねじ形成工程］
図３（Ｃ）で示される通り、細径加工工程で細く加工された鉄筋用棒状体１Ａの端部の細径部１１Ｂに雄ねじを形成する。
図３（Ｃ）では、ＮＳ旋盤用のバイトＴが図示されており、このバイトＴを鉄筋用棒状体１Ａの細径部１１Ｂに押し当てながら鉄筋用棒状体１Ａを回転することで異形鉄筋１の雄ねじ部１１が製造される。なお、雄ねじを形成する方法はこれに限定されるものではなく、例えば、内周部に刃が形成されたダイスを用いてもよく、転造盤を用いてもよい。
【００１７】
このように製造された異形鉄筋１を接続する方法を図４に基づいて説明する。
まず、図４（Ａ）で示される通り、異形鉄筋１、カプラー２、ナット部材３及び異形鉄筋１を用意し、図４（Ｂ）で示される通り、一方の異形鉄筋１の雄ねじ部１１にナット部材３とカプラー２とを螺合する。ナット部材３を雄ねじ部１１の基端側に配置し、カプラー２を雄ねじ部１１の中心から先端側にかけて配置する。この際、カプラー２は、その端部から雄ねじ部１１の先端が露出するようにしておく。そして、ナット部材３及びカプラー２が雄ねじ部１１に螺合された一方の異形鉄筋１を他方の異形鉄筋１に近接させる。
その後、図４（Ｃ）で示される通り、一方の異形鉄筋１の雄ねじ部１１と他方の異形鉄筋１の雄ねじ部１１との先端同士を当接させ、カプラー２を他方の異形鉄筋１の雄ねじ部１１に回転させながら移動させ、その端部を他方の異形鉄筋１の鉄筋本体１０の端面に当接させ、さらに、ナット部材３を同様に回転させながら移動させ、その端部をカプラー２の他端側に当接させる。これにより、カプラー２で双方の異形鉄筋１の雄ねじ部１１同士を連結し、このカプラー２の回り止めをナット部材３で行う。
【００１８】
従って、本実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
（１）棒状の鉄筋本体１０に雄ねじ部１１が設けられた異形鉄筋１と、雄ねじ部１１に螺合されるカプラー２とを備えた鉄筋構造において、雄ねじ部１１の径Ｄ１が鉄筋本体１０の径Ｄ０より小さく形成されているので、雄ねじ部１１に螺合するカプラー２の内周径を小さなものにすることができる。そのため、カプラー２の内周径を小さくできることから、カプラー２の外周径も小さくすることができ、これにより、コンクリート構造物の外径を小さくすることができる。その上、隣合う異形鉄筋１の雄ねじ部１１同士がカプラー２で大きな強度をもって連結されることになる。
【００１９】
（２）異形鉄筋１は雄ねじ部１１を含む端部側が熱処理されているので、異形鉄筋１とカプラー２とに湾曲、引っ張り、あるいは、圧縮の力がかかって鉄筋本体１０に比べて径の小さな雄ねじ部１１に力が集中したとしても、雄ねじ部１１を含む熱処理された部分Ａが鉄筋本体１０の熱処理されていない部分Ｂに比べて引張強度が大きいものとなるから、細い雄ねじ部１１が太い鉄筋本体１０に比べて破損しやすくなることを防止できる。つまり、雄ねじ部１１の鉄筋本体１０に対する相対的な強度を大きなものにすることで、雄ねじ部１１の径の細いことに伴う不都合を回避することができる。
【００２０】
（３）異形鉄筋１の鉄筋本体１０とナット部材３との間で、カプラー２を挟持する構成としているので、設置したカプラー２が緩むことを防止することができる。
【００２１】
（４）鉄筋用棒状体１Ａの端部側を熱処理し、この熱処理された鉄筋用棒状体１Ａの端部の径を他の部分の径より小さくし、この小さくした鉄筋用棒状体１Ａの端部に雄ねじ部１１を形成して異形鉄筋１を製造した。そのため、鉄筋用棒状体１Ａ自体に熱処理を施すことは従来のＰＣ鋼棒等の高強度鉄筋の製造でも実施されるので、従来のＰＣ鋼棒等の高強度鉄筋の製造方法と工程を共通化することになり、簡単に前述の効果を奏する異形鉄筋１を製造することができる。
【実施例】
【００２２】
次に、本実施形態の効果を確認するための実施例について説明する。
異形鉄筋１の雄ねじ部１１にカプラー２の一端側を螺合し、このカプラー２の他端側をカプラー２の内径と同じ寸法の外径を有するＰＣ用鋼棒を螺合した試験体を異形鉄筋、カプラー、ＰＣ鋼棒のサイズの異なる３種類を用意し、３種類の試験体について、それぞれ２個ずつ、合計６個の実施例を用意した。これらの６個の実施例１〜６について、一方向の引っ張り試験（試験体を０から規格降伏点になるまで引っ張り、破断させる）を実施した。さらに、前述の３種類の試験体の実施例７〜９に対して一方向の繰り返し試験（規格降伏点の０．０２倍から０．９５倍までの荷重を３０回繰り返して破断させる）を実施した。異形鉄筋１は、その母材がＳＤ３９０（規格降伏点が３９０Ｎ／ｍｍ２）のものを用いる。なお、異形鉄筋１の焼入れ硬さＨＲＣは３４〜３６である。
【００２３】
引張試験は、「2007年版建築物の構造関係技術基準解説書（7）鉄筋継手性能判定基準1 の1 機械式 継手及び圧着継手性能判定基準」を参考に行った。
この試験で用いられる引張試験機は、上下のヘッドと、これらのヘッドの間に設けられる変位計とを備え、上ヘッドにＰＣ鋼棒を固定し、下ヘッドに異形鉄筋を固定し、カプラー２の表裏面にそれぞれ歪みゲージを設け、この状態で、上下のヘッドを離隔した際に試験体が破断した際の引張強度、引張強さを求めた。
これに対して、比較例として、異形鉄筋の母材を実施例のサイズに合わせてそれぞれ２個ずつ、合計９個用意し、これらの比較例１〜９について、一方向引っ張り試験を実施した。この試験は前述の試験機を用いるもので、上下のヘッドに異形鉄筋部材の両端部を固定し、実施例１〜６と同様の試験を行った。
【００２４】
［実施例１］
異形鉄筋１の鉄筋本体１０の呼び名がＤ２５、公称断面積が５０６．７ｍｍ２、雄ねじ部１１の呼び名がＭ２２（Ｐ２．０）、有効断面積が３１１．６５ｍｍ２、平行部断面積が３３０．０６ｍｍ２である。異形鉄筋１の雄ねじ部１１の長さは
４７ｍｍであり、このうち、ねじ部本体１１１の長さは３８ｍｍである。雄ねじ部１１がカプラー２に螺合される長さは３５ｍｍであり、ＰＣ用鋼棒のねじ部がカプラー２に螺合される長さは３５ｍｍである。カプラー２は、その外径寸法が３１．５ｍｍであり、その軸方向長さが７０ｍｍである。
一方向引っ張り試験を実施し、その試験結果は、雄ねじ部１１が破断し、この破断時の試験体の引張強度ｊＰｂが３７５ｋＮであり、引張強さｊσｂが１２０３．３Ｎ／ｍｍ２であった。なお、ｊσｂ＝ｊＰｂ／（雄ねじ部の有効断面積）である。
［実施例２］
実施例１と同じ試験体であり、試験結果は、雄ねじ部１１が破断し、この破断時の試験体の引張強度ｊＰｂが３８１ｋＮであり、引張強さｊσｂが１２２２．５Ｎ／ｍｍ２であった。なお、ｊσｂ＝ｊＰｂ／（雄ねじ部の有効断面積）である。
【００２５】
［実施例３］
異形鉄筋１の鉄筋本体１０の呼び名がＤ３２、公称断面積が７９４．２ｍｍ２、雄ねじ部１１の呼び名がＭ２７（Ｐ２．０）、有効断面積が４８７．３ｍｍ２、平行部断面積が５１０．７０ｍｍ２である。異形鉄筋１の雄ねじ部１１の長さは５２ｍｍであり、このうち、ねじ部本体１１１の長さは４３ｍｍである。雄ねじ部１１がカプラー２に螺合される長さは４０ｍｍであり、ＰＣ用鋼棒のねじ部がカプラー２に螺合される長さは４０ｍｍである。カプラー２は、その外径寸法が３９．５ｍｍであり、その軸方向長さが８０ｍｍである。
一方向の引っ張り試験を実施し、その試験結果は、雄ねじ部１１の首下部が破断し、この破断時の試験体の引張強度ｊＰｂが５６８ｋＮであり、引張強さｊσｂが１１１２．２Ｎ／ｍｍ２であった。ｊσｂ＝ｊＰｂ／（雄ねじ部の平行部断面積）である。
［実施例４］
実施例３と同じ試験体であり、試験結果は、雄ねじ部１１の首下部が破断し、この破断時の試験体の引張強度ｊＰｂが５７３ｋＮであり、引張強さｊσｂが１１２２．０Ｎ／ｍｍ２であった。ｊσｂ＝ｊＰｂ／（雄ねじ部の平行部断面積）である。
【００２６】
［実施例５］
異形鉄筋１の鉄筋本体１０の呼び名がＤ３８、公称断面積が１１４０ｍｍ２、雄ねじ部１１の呼び名がＭ３３（Ｐ２．０）、有効断面積が７５０．３５ｍｍ２、平行部断面積が７７９．３１ｍｍ２である。異形鉄筋１の雄ねじ部１１の長さは６３ｍｍであり、このうち、ねじ部本体１１１の長さは５４ｍｍである。雄ねじ部１１がカプラー２に螺合される長さは５１ｍｍであり、ＰＣ用鋼棒のねじ部がカプラー２に螺合される長さは５１ｍｍである。カプラー２は、その外径寸法が４８ｍｍであり、その軸方向長さが１０２ｍｍである。
一方向の引っ張り試験を実施し、その試験結果は、雄ねじ部１１の首下部が破断し、この破断時の試験体の引張強度ｊＰｂが８６３ｋＮであり、引張強さｊσｂが１１０７．４Ｎ／ｍｍ２であった。ｊσｂ＝ｊＰｂ／（雄ねじ部の平行部断面積）である。
［実施例６］
実施例５と同じ試験体であり、試験結果は、雄ねじ部１１の首下部が破断し、この破断時の試験体の引張強度ｊＰｂが８６３ｋＮであり、引張強さｊσｂが１１０７．４Ｎ／ｍｍ２であった。ｊσｂ＝ｊＰｂ／（雄ねじ部の平行部断面積）である。
【００２７】
［実施例７］
実施例１と同じ試験体であり、一方向繰り返し試験を実施した。その試験結果は、雄ねじ部１１が破断し、この破断時の試験体の引張強度ｊＰｂが３７０ｋＮであり、引張強さｊσｂが１１８７．２Ｎ／ｍｍ２であった。ｊσｂ＝ｊＰｂ／（雄ねじ部の有効断面積）である。
［実施例８］
実施例２と同じ試験体であり、試験結果は、雄ねじ部１１の首下部が破断し、この破断時の試験体の引張強度ｊＰｂが５７１ｋＮであり、引張強さｊσｂが１１１８．１Ｎ／ｍｍ２であった。ｊσｂ＝ｊＰｂ／（雄ねじ部の平行部断面積）である。
［実施例９］
実施例３と同じ試験体であり、試験結果は、雄ねじ部１１の首下部が破断し、この破断時の試験体の引張強度ｊＰｂが８５９ｋＮであり、引張強さｊσｂが１１０２．３Ｎ／ｍｍ２であった。ｊσｂ＝ｊＰｂ／（雄ねじ部の平行部断面積）である。
【００２８】
［比較例１］
異形鉄筋母材の呼び名がＤ２５、公称断面積が５０６．７ｍｍ２である。
一方向引っ張り試験を実施し、その試験結果は、母材の途中位置が破断し、この破断時の引張強度Ｐｂが３０３ｋＮであり、引張強さσｂが５９８．０Ｎ／ｍｍ２であった。なお、σｂ＝Ｐｂ／（異形鉄筋母材の公称断面積）である。
［比較例２］
比較例１と同じ試験体であり、試験結果は、母材の途中位置が破断し、この破断時の引張強度Ｐｂが３０２ｋＮであり、引張強さσｂが５９６．０Ｎ／ｍｍ２であった。なお、σｂ＝Ｐｂ／（異形鉄筋母材の公称断面積）である。
［比較例３］
比較例１と同じ試験体であり、試験結果は、母材の途中位置が破断し、この破断時の引張強度Ｐｂが３０３ｋＮであり、引張強さσｂが５９８．０Ｎ／ｍｍ２であった。なお、σｂ＝Ｐｂ／（異形鉄筋母材の公称断面積）である。
【００２９】
［比較例４］
異形鉄筋母材の呼び名がＤ３２、公称断面積が７９４．２ｍｍ２である。
一方向引っ張り試験を実施し、その試験結果は、母材の途中位置が破断し、この破断時の引張強度Ｐｂが４９７ｋＮであり、引張強さσｂが６２５．８Ｎ／ｍｍ２であった。なお、σｂ＝Ｐｂ／（異形鉄筋母材の公称断面積）である。
［比較例５］
比較例４と同じ試験体であり、試験結果は、母材の途中位置が破断し、この破断時の引張強度Ｐｂが４９８ｋＮであり、引張強さσｂが６２７．０Ｎ／ｍｍ２であった。なお、σｂ＝Ｐｂ／（異形鉄筋母材の公称断面積）である。
［比較例６］
比較例４と同じ試験体であり、試験結果は、母材の途中位置が破断し、この破断時の引張強度Ｐｂが４９６ｋＮであり、引張強さσｂが６２４．５Ｎ／ｍｍ２であった。なお、σｂ＝Ｐｂ／（異形鉄筋母材の公称断面積）である。
【００３０】
［比較例７］
異形鉄筋母材の呼び名がＤ３８、公称断面積が１１４０ｍｍ２である。
一方向引っ張り試験を実施し、その試験結果は、母材の途中位置が破断し、この破断時の引張強度Ｐｂが７３４ｋＮであり、引張強さσｂが６４３．９Ｎ／ｍｍ２であった。なお、σｂ＝Ｐｂ／（異形鉄筋母材の公称断面積）である。
［比較例８］
比較例７と同じ試験体であり、試験結果は、母材の途中位置が破断し、この破断時の引張強度Ｐｂが７３４ｋＮであり、引張強さσｂが６４３．９Ｎ／ｍｍ２であった。なお、σｂ＝Ｐｂ／（異形鉄筋母材の公称断面積）である。
［比較例９］
比較例７と同じ試験体であり、試験結果は、母材の途中位置が破断し、この破断時の引張強度Ｐｂが７３３ｋＮであり、引張強さσｂが６４３．０Ｎ／ｍｍ２であった。なお、σｂ＝Ｐｂ／（異形鉄筋母材の公称断面積）である。
【００３１】
実施例１〜９の試験結果を検討すると、いずれの実施例１〜９においても、破断がカプラー２ではなく異形鉄筋である。さらに、カプラー２の外径寸法の異形鉄筋１の母材の呼び径に対する比は１．３倍以内である。なお、実施例において、雄ねじ部１１と鉄筋本体１０とにＲ加工（湾曲加工）を施していない。そのため、異形鉄筋１の雄ねじ部１１の根本（首下部）で破断したものと推測できるので、Ｒ加工を施していれば、強度が大きくなると推測できる。
実施例１〜６と比較例１〜９とを対比すると、破断時の引張強度が実施例１〜６が比較例１〜９に比べて大きいことがわかる（実施例１〜９では、雄ねじ部１１で破断しても、その引張強度が比較例の異形鉄筋の母材に比べて高い）。
【００３２】
異形鉄筋の母材として、呼び名がＤ２５である実施例１，２と比較例１〜３とを比較すると、実施例１の引張強度ｊＰｂが３７５ｋＮ、実施例２の引張強度ｊＰｂが３８１ｋＮであるのに対して、比較例１，３の引張強度Ｐｂが３０３ｋＮ、比較例２の引張強度Ｐｂが３０２ｋＮと低いため、実施例１，２が比較例１〜３に対して機械的強度が大きい。例えば、実施例１の引張強度ｉＰｂの比較例１〜３の引張強度Ｐｂに対する比率（ｉＰｂ／Ｐｂ）は１．２４であり、実施例２の引張強度ｉＰｂの比較例１〜３の引張強度Ｐｂに対する比率（ｉＰｂ／Ｐｂ）は１．２６である。
同様に、呼び名がＤ３２である実施例３，４と比較例４〜６とを比較すると、実施例１の引張強度ｊＰｂが５６８ｋＮ、実施例４の引張強度ｊＰｂが５７３ｋＮであるのに対して、比較例４の引張強度Ｐｂが４９７ｋＮ、比較例５の引張強度Ｐｂが４９８ｋＮ、比較例６の引張強度Ｐｂが４９６ｋＮと低いため、実施例３，４が比較例４〜６に対して機械的強度が大きい。実施例３の引張強度ｉＰｂの比較例４〜６の引張強度Ｐｂに対する比率（ｉＰｂ／Ｐｂ）は１．１４であり、実施例４の引張強度ｉＰｂの比較例４〜６の引張強度Ｐｂに対する比率（ｉＰｂ／Ｐｂ）は１．１５である。呼び名がＤ３８である実施例５，６と比較例７〜９とを比較すると、実施例５，６の引張強度ｊＰｂが８６３ｋＮであるのに対して、比較例７，８の引張強度Ｐｂが６４３．９ｋＮ、比較例９の引張強度Ｐｂが６４３．０ｋＮと低いため、実施例５，６が比較例７〜９に対して機械的強度が大きい。実施例５，６の引張強度ｉＰｂの比較例７〜９の引張強度Ｐｂに対する比率（ｉＰｂ／Ｐｂ）は１．１８である。
【００３３】
なお、本発明は、前述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で以下に示される変形をも含むものである。
例えば、前記実施形態では、鉄筋を異形鉄筋１としたが、本発明では、丸鋼棒の鉄筋でもよい。また、本発明では、ナット部材３を省略してもよい。さらに、異形鉄筋１は直線状のものを例示したが、複数の主筋の周りに設けられるフープ筋として使用するために、平面矩形状や平面円形とした形状であってもよい。
【００３４】
さらに、鉄筋１を製造するために、鉄筋用棒状体１Ａの端部側を熱処理し、この熱処理された鉄筋用棒状体１Ａの端部の径を他の部分の径より小さくし、この小さくした鉄筋用棒状体１Ａの端部に雄ねじ部１１を形成して異形鉄筋１を製造したが、本発明では、鉄筋用棒状体１Ａの端部側に雄ねじ部１１を形成し、その後、この雄ねじ部１１を含む鉄筋用棒状体１Ａの端部に熱処理をしてもよい。そして、熱処理も高周波加熱によるものに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、鉄筋を用いたコンクリート構造物に利用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１…異形鉄筋、１Ａ…鉄筋用棒状体、２…カプラー、３…ナット部材、１０…鉄筋本体、１１…雄ねじ部、Ａ…熱処理された部分、Ｂ…熱処理されない部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状の鉄筋本体に雄ねじ部が設けられた鉄筋と、前記雄ねじ部に螺合されるカプラーとを備えた鉄筋構造であって、
前記雄ねじ部の径は前記鉄筋本体の径より小さく形成され、前記鉄筋は前記雄ねじ部を含む端部側が熱処理されたことを特徴とする鉄筋構造。
【請求項２】
棒状の鉄筋本体の端部に設けられた雄ねじ部がカプラーと螺合される鉄筋構造に用いられる鉄筋を製造する方法であって、
鉄筋用棒状体の端部側を熱処理する熱処理工程と、
この熱処理工程で熱処理された前記鉄筋用棒状体の径を他の部分の径より小さくする細径加工工程と、
この細径加工工程で細く加工された前記鉄筋用棒状体の端部に雄ねじ部を形成するねじ形成工程と、
を備えたことを特徴とする鉄筋製造方法。
【請求項１】
棒状の鉄筋本体に雄ねじ部が設けられた鉄筋と、前記雄ねじ部に螺合されるカプラーとを備えた鉄筋構造であって、
前記雄ねじ部の径は前記鉄筋本体の径より小さく形成され、前記鉄筋は前記雄ねじ部を含む端部側が熱処理されたことを特徴とする鉄筋構造。
【請求項２】
棒状の鉄筋本体の端部に設けられた雄ねじ部がカプラーと螺合される鉄筋構造に用いられる鉄筋を製造する方法であって、
鉄筋用棒状体の端部側を熱処理する熱処理工程と、
この熱処理工程で熱処理された前記鉄筋用棒状体の径を他の部分の径より小さくする細径加工工程と、
この細径加工工程で細く加工された前記鉄筋用棒状体の端部に雄ねじ部を形成するねじ形成工程と、
を備えたことを特徴とする鉄筋製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１１３０１４（Ｐ２０１３−１１３０１４Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６０７８５（Ｐ２０１１−２６０７８５）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（３９００２９０８９）高周波熱錬株式会社 (288)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（３９００２９０８９）高周波熱錬株式会社 (288)
【Ｆターム（参考）】
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