(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼桁に設けられるずれ止めの回り、および鋼桁とコンクリートとの接触面に、硬化時間の長い遅延硬化性樹脂を被覆もしくは塗布して、鋼とコンクリートとの合成効果が発揮される時期を遅延制御することで、ＰＣ鋼材によりプレストレスを導入する時に、樹脂硬化前は鋼桁の拘束がなくプレストレスを導入でき、樹脂硬化後はコンクリートと鋼桁とが一体となって挙動できる合成桁において、
鋼とコンクリートとの結合用ずれ止めの回り、および鋼桁とコンクリートとの接触面に設けられる遅延硬化性樹脂として、未硬化時はゲル状であるが、硬化すると圧縮強度がコンクリートの圧縮強度以上に変化する遅延硬化性樹脂とケイ砂との配合からなる遅延硬化性樹脂モルタルを使用する合成桁。
【請求項２】
ずれ止めの回りには、樹脂重量に対しケイ砂重量の割合の多い高粘度タイプの遅延硬化性樹脂モルタルが設けられ、鋼桁とコンクリートとの接触面には、樹脂重量に対しケイ砂重量の割合の少ない低粘度タイプの遅延硬化性樹脂モルタルが設けられる請求項１の合成桁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築、橋梁などの構造物に用いられる合成桁構造に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】
異種材料の組み合わせからなる合成桁構造は、合成の程度により、完全合成、弾性合成、非合成などに分けられる。主な構成材料である鋼とコンクリートは、その材料特性として、鋼は材料強度が高く塑性変形に優れており、一方、コンクリートは圧縮に対しては強いが圧縮強度に比べて引張強度が極端に弱いという性質を有している。
【０００３】
鋼とコンクリートからなる構造物のうち、古くから知られる合成桁は、このような鋼とコンクリートとの特性を合理的に組み合わせることにより構成され、断面力に対して鋼とコンクリートが一体となって抵抗する構造である。
【０００４】
合成桁構造は、前記のような鋼とコンクリートの材料的特性を組み合わせた構造であるが、コンクリートには引張強度が著しく小さいことであるとか、クリープ・乾燥による収縮など特有の現象がある。さらに、外力が作用するため、コンクリートにひび割れが発生する引張応力が生じる場合がある。
【０００５】
これらの対処法のひとつとして、必要に応じて引張域にプレストレスを導入して、コンクリート構造部のひび割れを防止あるいは制限している方法がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の合成桁構造においては、図９に示すように、時間の経過にかかわらず、鋼とコンクリートの合成の程度は変化することがない。
【０００７】
このため、完全合成桁構造のコンクリートにプレストレスを導入する方法では、コンクリートと鋼桁とが頭付スタッドや馬蹄形ジベルにより完全に合成されている状態でＰＣ鋼材によりプレストレスを導入しようとすると、図１０に示すように、ＰＣ鋼材による圧縮力はコンクリートばかりではなく鋼材にも導入されることになり、また、クリープでコンクリートが塑性変形する現象により鋼桁とコンクリート間の応力の移転が生じ、コンクリートに導入した圧縮力に応力緩和を生じるという問題が発生する。
【０００８】
また、クリープによる影響は鋼桁による拘束が大きいほど大きくなる。従って、ＰＣ鋼材を用いてコンクリートに導入するプレストレスは、この応力緩和分を付加して多めに導入する必要があり、場合によっては、導入すべきプレストレス量に対して物理的にＰＣ鋼材が配置できないという問題がある。
【０００９】
一方、従来でも、特開昭６３−１９３５３号や、特開平１０−３１７３２４号のように、ずれ止め自体の剛性を柔らかくした弾性合成桁構造としてコンクリートにプレストレスを導入する方法も知られているが、これらの方法では、コンクリートにプレストレスを効率的に導入できる反面、鋼桁が力を負担する割合が大きくなるため、必要な鋼桁断面が完全合成桁に比べて大きくなるなどの欠点が指摘される。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような従来における合成桁の問題点に鑑み、コンクリートが打設された直後から所定の時間を経過するまでの間は、鋼がコンクリートを拘束しないようにして、コンクリートにプレストレスが導入されることによる変形や、コンクリート特有の現象である時間依存性のクリープ・乾燥収縮によって生ずる変形、あるいはコンクリートの硬化熱に伴って鋼材との温度差によって生ずるコンクリートの変形に対して、鋼材によるコンクリートの変形拘束の影響をできるだけ小さくして、プレストレスを有効に導入できるようにした鋼とコンクリートの合成桁を提供しようとするものである。
【００１１】
本発明は、そのための具体的手段として、鋼とコンクリートから構成される合成桁であって、鋼桁に設けられるずれ止めの回りに硬化時間の長い遅延硬化性樹脂を被覆し、鋼とコンクリートとの合成効果が発揮される時期を遅延制御することで、ＰＣ鋼材によりプレストレスを導入する時に、樹脂硬化前は鋼桁の拘束がなくプレストレスを導入でき、樹脂硬化後はコンクリートと鋼桁とが一体となって挙動できるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の合成桁においては、鋼桁に設けられるずれ止めの回りに硬化時間の長い遅延硬化性樹脂を被覆することを基本的要件とするが、ずれ止めにだけでなく、鋼桁とコンクリートとの接触面にも同様な遅延硬化性樹脂を塗布して、鋼とコンクリートとの合成効果が発揮される時期の遅延制御を効果的に行えるようにすることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の合成桁においては、鋼とコンクリートとの結合用ずれ止めの回りに設けられる遅延硬化性樹脂、および鋼桁とコンクリートとの接触面に設けられる遅延硬化性樹脂として、未硬化時はゲル状であるが、硬化すると圧縮強度がコンクリートの圧縮強度以上に変化する遅延硬化性樹脂とケイ砂との配合からなる遅延硬化性樹脂モルタルを使用することが好ましい。
【００１４】
上記の遅延硬化性樹脂モルタルを使用する場合、ずれ止めの回りには、樹脂重量に対しケイ砂重量の割合の多い高粘度タイプの遅延硬化性樹脂モルタルを使用し、鋼桁とコンクリートとの接触面には、樹脂重量に対しケイ砂重量の割合の少ない低粘度タイプの遅延硬化性樹脂モルタルを使用することが好ましい。
【００１５】
さらに、本発明に係る合成桁のずれ止めの回りに設けられる遅延硬化性樹脂モルタル及び鋼桁とコンクリートとの接触面に設けられる遅延硬化性樹脂モルタルは、樹脂成分が常温硬化型のエポキシ樹脂からなり、硬化剤の添加量により硬化時間を１週間乃至１年間の範囲に調整できるものであることことが好ましい。
【００１６】
【作用】
本発明の合成桁は、鋼桁に設けられるずれ止めの回り及び鋼桁とコンクリートとの接触面に、硬化時間の長い遅延硬化性樹脂を被覆したので、コンクリートが打設された直後から所定の時間を経過するまでの間のコンクリート材齢が若い時期に、コンクリートにプレストレスが導入されることによる変形や、コンクリート特有の現象である時間依存性のクリープ・乾燥収縮によって生ずる変形、あるいはコンクリートの硬化熱に伴って鋼材との温度差によって生ずるコンクリートの変形に対し遅延硬化性樹脂が効率的に適応し、鋼材によるコンクリートの変形拘束の影響をできるだけ小さくして、プレストレスを有効に導入することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る合成桁の構成を、図面に示す実施例について説明すると、本発明の合成桁は、図１に示すように、鋼桁１とこの鋼桁に沿って設けられたコンクリート２とからなり、鋼桁１に設けられるコンクリート２に対するずれ止め３の外周に硬化時間の長い遅延硬化性樹脂モルタル４が被覆され、また、前記鋼桁１と前記コンクリート２との接触面にも同様な遅延硬化性樹脂モルタル５が塗布されることにより構成される。
【００１８】
図１に示す合成桁では、鋼桁１に設けられるずれ止め３として、頭付きスタッドを用いたが、ずれ止め３としてはスタッドに限定されることはなく、例えば馬蹄形ジベルなど、従来よりずれ止めとして知られる各種のものを用いることができる。なお、図１では、スタッドからなるずれ止め３が鋼桁１の下面に下向きに突設された状態を示しているが、これらのずれ止め３は、図３に示すように、予め鋼桁１の表面に溶接されるように突設されて、後に鋼桁１を反転することにより下向きに突設されたものである。
【００１９】
図３に示すように、前記ずれ止め３は、軸部６の一端が鋼桁１のフランジ１ａに溶接された状態で、頭部７を除く軸部６の外周に、常温下での硬化が比較的長い時間の経過とともに徐々に進行する稠度約３００程度のゲル状の前記硬化遅延型合成樹脂モルタル４が所定の厚さｔを保持するように設けられており、この硬化遅延型合成樹脂モルタル４が外側に設けたプラスチック、金属、厚紙などからなる筒体８により保護されている。
【００２０】
内部に樹脂モルタル４を充填するための筒体８は、スタッド軸部６の外周に嵌合された状態において、筒体８が軸部６と同軸状に保持されるようにするため、予め筒体８の下端にスタッド軸部６が貫通する穴９を開設した比較的柔軟で筒体８を拘束することのないような底板１０が設けられていて、この底板１０が鋼桁フランジ１ａと離れないように接着剤１１などで固定されている。また、筒体８の上端には、後に鋼桁１の上にコンクリート２が打設されたときに、コンクリート２の一部が筒体８内に混じり込まないようにするため、筒体８の上端に筒体８とは自由に動くことのできる薄い蓋板１２が設けられている。
【００２１】
上記のように、前記筒体８は樹脂モルタル４をスタッド軸部６の回りに同軸状に保持するための手段として、下端に底板１０及び上端に蓋板１２を備えているが、この筒体８は、あくまで内部に充填する前記樹脂モルタル４を軸部６の外周に所定の厚さｔで保持しておくためのものであり、後にコンクリート２が打設された際とか、コンクリート２が硬化などにより収縮変形したときに、内部の樹脂モルタル４がコンクリート２の動きや変形に自由に追従して変形できるようにしなければならないので、筒体８自体と底板１０及び蓋板１２は、その硬さや鋼桁フランジ１ａに対する接着剤１１による固定強度などにより、内部の樹脂モルタル４の動きを拘束するようなものであってはならない。
【００２２】
図３に示すように、コンクリート２の打設に先立って、コンクリート２と接する鋼桁フランジ１ａの表面全体にも硬化遅延型合成樹脂モルタル５が１〜５ｍｍ程度の厚さの膜状となるように塗布される。
【００２３】
前記遅延硬化性樹脂モルタル４，５は、いずれも常温硬化型のエポキシ樹脂と、この樹脂にケイ砂を配合することにより構成されている。また、前記エポキシ樹脂には、予めアミン系硬化剤を所定量添加することによって、硬化期間を１週間乃至１年程度の長い時間に調整できるようになっており、未硬化時にはゲル状でずれ性状に対して拘束力を示さず、硬化後は圧縮強度が発現するため、ずれに対して拘束力を発揮する。しかし、アミン系硬化剤を添加したエポキシ樹脂だけでは、樹脂であるがためにヤング率がコンクリートに比べて小さいことが懸念される。そこで、前記アミン系硬化剤を添加したエポキシ樹脂にケイ砂を配合して樹脂の粘度を調整した樹脂モルタルとし、これによりヤング率を向上させ、かつ施工性が高めるられるようになっている。
【００２４】
前記遅延硬化性樹脂モルタルのうち、ずれ止め３の外周に設けられるものは、樹脂重量に対しケイ砂重量の配合量を多くした高粘度タイプの遅延硬化性樹脂モルタル４が用いられ、一方、鋼桁１とコンクリート２との接触面に設けられるものは、樹脂重量に対しケイ砂重量の配合量を少なくした低粘度タイプの遅延硬化性樹脂モルタル５が膜状に塗布される。
【００２５】
本発明の合成桁では、図１に示すように、鋼桁１の長さ方向にコンクリート２が打設されると、コンクリート２が打設された直後から所定の時間を経過するまでの間のコンクリート材齢の若い時期に、そのコンクリート２に、例えば、プレストレスが導入されることによる変形などが生ずると、ずれ止め３の回りの遅延硬化性樹脂モルタル４および鋼桁１とコンクリート２との接触面に設けられた遅延硬化性樹脂モルタル５が、そのコンクリート２の変形に適切に対応することになり、鋼桁１によるコンクリート２の変形拘束の影響をできるだけ小さくして、プレストレスを有効に導入することができる。しかもコンクリート２および遅延硬化性樹脂モルタル４，５が時間の経過に伴って硬化した後は、コンクリート２以上の強度を発揮して、コンクリート２と鋼桁１とが一体となって挙動できる状態をつくる。
【００２６】
コンクリート２が打設された直後から所定の時間を経過するまでの間に、そのコンクリート２に生ずる変形としては、上記のプレストレスの導入による変形以外にも、コンクリート特有の現象である時間依存性のクリープ・乾燥収縮によって生ずる変形、あるいはコンクリートの硬化熱に伴って鋼材との温度差によって生ずるコンクリート２の変形などがある。
【００２７】
例えば、プレストレスの導入による変形など、各種のコンクリート２の変形に対しては、前記ずれ止め３の回りの遅延硬化性樹脂モルタル４だけでも有効に対応することは可能であるが、鋼桁１とコンクリート２との接触面にも、ずれ止め３の回りの遅延硬化性樹脂モルタル４よりも幾分粘度を低くした遅延硬化性樹脂モルタル５を塗布しておくことによって、コンクリート２の変形に対し、一層適切に対応することができ、鋼桁１によるコンクリート２の変形拘束の影響をできるだけ小さくすることに役立つ。
【００２８】
第１の実施例では、図１乃至図４のように、鋼桁１の下フランジにコンクリート２を設けた構造のものを示したが、合成桁としてはこのような形状のものに限られることはなく、図５および図６のように、鋼桁１におけるウエブ両側に遅延硬化性樹脂モルタル４有するずれ止め３を水平に突設して、下フランジと上フランジとの間のウエブ両側にコンクリート２を設けた構造のもの、あるいは、図７および図８のように、鋼桁１の上フランジ上に遅延硬化性樹脂モルタル４有するずれ止め３を上向きに突設して、上フランジ上にコンクリート床版２を設けて、このコンクリート床版２に、鋼桁１の長さ方向と直交する方向のプレストレスを導入する構造のものなど、各種の合成桁に適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係る合成桁では、図１１に示すように、コンクリートが打設された直後から所定の時間を経過するまでの間は、鋼がコンクリートを拘束しないようにして、コンクリートにプレストレスが導入されることによる変形や、コンクリート特有の現象である時間依存性のクリープ・乾燥収縮によって生ずる変形、あるいはコンクリートの硬化熱に伴って鋼材との温度差によって生ずるコンクリートの変形に対して、鋼材によるコンクリートの変形拘束の影響をできるだけ小さくすることができる。
【００３０】
また、この方式の合成桁では、配合により硬化時間を１週間乃至１２ケ月に調整できる遅延硬化性樹脂モルタルとずれ止めとを使用することで、鋼とコンクリートとの合成効果が時間とともに変化するため、硬化前には柔らかく、設定した硬化時期に達するとコンクリート以上の強度を発揮することになるので、これまでにない全く新しい構造を採用できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る合成桁のプレストレスが与えられた状態の概念図。
【図２】図１の合成桁の断面図。
【図３】図１の合成桁におけるずれ止めの構成を示す側面図。
【図４】図１の合成桁の斜視図。
【図５】本発明に係る合成桁の別の実施例を示す斜視図。
【図６】図５の合成桁の断面図。
【図７】本発明に係る合成桁のさらに別の実施例を示す斜視図。
【図８】図７の合成桁の部分断面図。
【図９】従来の合成桁の時間と合成の程度の関係を示す図表
【図１０】図１に示す本発明の合成桁に対応する、従来の合成桁のプレストレスが与えられた状態の概念図。
【図１１】本発明の合成桁の時間と合成の程度の関係を示す図表
【符号の説明】
１：鋼桁
２：コンクリート
３：ずれ止め
４：遅延硬化性樹脂モルタル
５：遅延硬化性樹脂モルタル
６：ずれ止め軸部頭部
７：ずれ止め頭部
８：筒体
９：穴
１０：底板
１１：接着剤
１２：蓋板
【図１】
0003650312.tif 000002
【図２】
0003650312.tif 000003
【図３】
0003650312.tif 000004
【図４】
0003650312.tif 000005
【図５】
0003650312.tif 000006
【図６】
0003650312.tif 000007
【図７】
0003650312.tif 000008
【図８】
0003650312.tif 000009
【図９】
0003650312.tif 000010
【図１０】
0003650312.tif 000011
【図１１】
0003650312.tif 000012