説明

鋼管併用孔あき鋼板ジベル

【課題】 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。
【解決手段】 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を貫通して突出し、前記鋼板2と一体に形成された鋼管3とを有する。鋼管3の内部に充填された鋼管内コンクリートが、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して耐力が増し、靱性が向上する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2007−254975号公報
【特許文献2】特許第3917806号公報
【特許文献3】特開2006−183306号公報
【特許文献4】特開2005−36498号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
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。
【0006】
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。
【0007】
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。
【課題を解決するための手段】
【0008】
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とを特徴とする。
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
この発明の鋼管併用孔あき鋼板ジベルは、例えば、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、各孔に前記鋼管が貫通して設けられたものとすることができる。
【発明の効果】
【0012】
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。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】(A)はこの発明の一実施形態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。
【図2】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。
【図3】(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。
【図4】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。
【図5】同鋼管併用孔あき鋼板ジベルのさらに異なる使用例を示す正面図である。
【図6】(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。
【図7】スタッドジベルに作用する力を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
この発明の一実施形態を図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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
この実施形態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、この実施形態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。
【0019】
この実施形態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F、スタッド13の曲げ耐力F、およびスタッドヘッド13aの引き抜き抵抗力F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。
【0020】
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以外の力成分F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。
【0021】
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、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の使用例では、鋼材6に対して引っ張り型とされる。
【0022】
上記実施形態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の数および配置は限定しない。また、鋼板2の形状も限定しない。
【符号の説明】
【0023】
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

【特許請求の範囲】
【請求項1】
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とを特徴とする鋼管併用孔あき鋼板ジベル。
【請求項2】
請求項1において、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、各孔に前記鋼管が貫通して設けられた鋼管併用孔あき鋼板ジベル。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2012−197643(P2012−197643A)
【公開日】平成24年10月18日(2012.10.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−63696(P2011−63696)
【出願日】平成23年3月23日(2011.3.23)
【出願人】(390037154)大和ハウス工業株式会社 (946)
【Fターム(参考)】