(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心線とその周囲を密に取り囲むように撚られた中心線よりも細い複数本の２層目線とで形成された芯線と、芯線の周囲を密に取り囲むように撚られた中心線と同径の複数本の側線とからなる３層構造のＰＣストランドを用いてプレテンション方式によりコンクリートにプレストレスを導入する方法であって、３層構造のＰＣストランドを構成する中心線、２層目線、側線の夫々をＰＣ鋼の素線とし、プレストレス導入後における芯線の側線に対するすべりに起因するプレストレス量の減少を考慮して、設計導入プレストレス量を算定することを特徴とするプレテンション方式によるプレストレス導入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＣストランド（ＰＣ鋼より線）を用いてプレテンション方式によりコンクリートにプレストレスを導入する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレテンション方式によるプレストレス導入方法に使用されるＰＣストランドとしては、図１に示すように、中心線１ａとその周囲を密に取り囲むように撚られた中心線と同径の６本の側線２とからなる７本撚り２層構造のものが知られている。
【０００３】
しかしながら、従来使用されている７本撚り２層構造のＰＣストランドでは、最も太いもので、φ１５．２ストランドであり、表面積および緊張力が小さいため、コンクリートに導入できるプレストレス量も自ずと限定されている。
【０００４】
コンクリートに導入するプレストレス量を増大させる手法としては、２層構造のＰＣストランドにおける中心線１ａおよび側線２として太いＰＣ鋼線を使用して、２層構造のＰＣストランドを太径にすることも考えられるが、これによる場合は、ＰＣストランドの剛性が増し、製造工程において、小径のドラムにコイル状に巻き取ることが困難で、巻径が大きくなり、運搬に支障があり、施工現場においても、コイルからの繰出し作業、限られたスペースでの型枠内への挿入作業等が困難になる。従って、２層構造のＰＣストランドでは、φ１５．２ストランドが実用上の限界とされていたのである。
【０００５】
ところで、ポストテンション方式のプレストレス導入方法に使用するためのＰＣストランドとしては、図２に示すように、中心線１ａとその周囲を密に取り囲むように撚られた前記中心線１ａよりも細い９本の２層目線１ｂとで形成された芯線１と、芯線１の周囲を密に取り囲むように撚られた前記中心線１ａと同径の９本の側線２とからなり、中心線１ａ、２層目線１ｂ、側線２の夫々がＰＣ鋼の素線とされている３層構造のＰＣストランド（φ２１．８ストランド）Ａが知られている。
【０００６】
このφ２１．８ストランドＡをプレテンション方式によるプレストレス導入方法に使用できれば、コンクリートに導入するプレストレス量の増大が可能であり、ＰＣストランドの剛性が大きいこと（柔軟性の欠如）による不都合も回避できる筈であるが、これまでに全く実績がなく、後述するとおり、多くの実験結果から、プレテンション方式の場合、３層構造のＰＣストランドＡでは、幾つかの問題点のあることが判明した。
【０００７】
最も重要な問題点は、プレストレス導入後、つまり、３層構造のＰＣストランドＡを埋設したコンクリートの硬化後、ジャッキによるＰＣストランドＡへの緊張力を開放した時点から安定するまでの間に、ＰＣストランドＡの両端側がコンクリート内に引き込まれる際、側線２とその内側にある２層構造の芯線１とが一体に挙動せず、芯線１が側線２よりも長い距離、引き込まれることである。
【０００８】
これは、図１に示した２層構造のＰＣストランドの場合、その断面形状から明らかなように、コンクリートと接触しない１本の中心線（芯線）１ａが周囲の側線２と６点で接しているのに対し、３層構造のＰＣストランドＡでは、芯線１の外層を形成している２層目線１ｂの各々が側線２と２点で接しているだけであるため、側線２による押付けが弱く、２層目線１ｂが側線２に対してすべるためであると考えられる。そして、この側線２に対する芯線１のすべりは、コンクリートに導入したプレストレスを減少させることになる。
【０００９】
尚、本発明では、図３に示すように、プレストレス導入によりＰＣストランドＡがコンクリートＣ内に引き込まれる量を引き込み量とし、図４に示すように、芯線１が側線２以上に引き込まれる量（側線２とその内側に位置する２層構造の芯線１との引き込み量の差）をすべり量と称している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の新知見に基づいてなされたものであって、３層構造のＰＣストランドをプレテンション方式によるプレストレス導入方法に使用した際に生じる芯線が側線に対してすべるという問題点を解決し、コンクリートに導入するプレストレス量の増大を可能とし、且つ、ＰＣストランドの剛性が大きいこと（柔軟性の欠如）による不都合を回避できるようにすることを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明が講じた技術的手段は、次のとおりである。即ち、本発明は、在来の３層構造のＰＣストランドを使用した際の引き込み量の時間経過を調べ、側線の引き込みが止まるまでの時間と芯線のすべりが止まるまでの時間に、さほど差がないことを実験により確認し、芯線のすべり量からプレストレスの減少量を算出する一方、側線に対する芯線のすべりが生じない新規な３層構造のＰＣストランドを試作し、芯線のすべりがあるＰＣストランドと、すべりがないＰＣストランドとを使用した供試体の夫々に付いて、プレストレス導入によるコンクリートひずみの測定、載荷試験等を行い、
付着限界荷重以内であれば、いずれもプレテンション用ＰＣストランドとして使用可能であることを実験結果により確認したものであって、請求項１に記載の発明は、中心線とその周囲を密に取り囲むように撚られた中心線よりも細い複数本の２層目線とで形成された芯線と、芯線の周囲を密に取り囲むように撚られた中心線と同径の複数本の側線とからなる３層構造のＰＣストランドを用いてプレテンション方式によりコンクリートにプレストレスを導入する方法であって、３層構造のＰＣストランドを構成する中心線、２層目線、側線の夫々をＰＣ鋼の素線とし、プレストレス導入後における芯線の側線に対するすべりに起因するプレストレス量の減少を考慮して、設計導入プレストレス量を算定することを特徴としている。
【００１２】
【００１３】
上記の構成によれば、請求項１に記載の発明のように、芯線にすべりがある３層構造のＰＣストランドの場合、すべり量に対応するプレストレス量の減少量を減じて、設計導入プレストレス量を算定し、芯線にすべりがない３層構造のＰＣストランドの場合には減じずに、設計導入プレストレス量を算定すればよく、付着限界荷重以内であれば、いずれもプレテンション用ＰＣストランドとして使用可能である
【００１４】
【発明の実施の形態】
先ず、第１の発明（請求項１に記載の発明）に係るプレテンション方式によるプレストレス導入方法の一例を図面に基づいて説明する。このプレストレス導入方法は、図２で示した在来のφ２１．８ストランドＡ、つまり、中心線１ａとその周囲を密に取り囲むように撚られた前記中心線１ａよりも細い９本の２層目線１ｂとで形成された芯線１と、芯線１の周囲を密に取り囲むように撚られた前記中心線１ａと同径の９本の側線２とからなり、中心線１ａ、２層目線１ｂ、側線２の夫々をＰＣ鋼の素線とした有効直径が２１．８ｍｍの３層構造のＰＣストランド（φ２１．８ストランド）Ａを用いてプレテンション方式によりコンクリートにプレストレスを導入する方法である。
【００１５】
即ち、図５の（Ａ）に示すように、前記ＰＣストランドＡを型枠Ｂ内に、その両端が型枠Ｂ外に突出した状態に配置し、一端を固定し、他端をジャッキ３で引っ張って緊張した状態で、図５の（Ｂ）に示すように、型枠Ｂ内にコンクリートＣを打設する。そして、コンクリートＣの硬化後、ジャッキ３によるＰＣストランドＡへの緊張力を開放すると共に、図５の（Ｃ）に示すように、脱型して、コンクリートＣにプレストレスを導入する。
【００１６】
この場合、中心線１ａ、２層目線１ｂ、側線２の夫々をＰＣ鋼の素線とした３層構造のＰＣストランドＡを使用しているため、図３で説明示したとおり、ジャッキ３によるＰＣストランドＡへの緊張力を開放した時点から安定するまでの間に、ＰＣストランドＡがコンクリートＣ内に引き込まれ、且つ、図４で説明したとおり、芯線１が側線２よりもさらにコンクリートＣ内に引き込まれることになる。
【００１７】
この側線２に対する芯線１のすべりよって、プレストレス量が減少するため、プレストレス導入後における芯線１の側線２に対するすべりに起因するプレストレス量の減少を考慮して、設計導入プレストレス量を算定することになる。実験によれば、ＰＣストランドＡの引き込みは、４０時間程度で止まり、その後は進行しない。芯線１のすべりによるプレストレス減少量は約５％である。従って、具体的には、安全のために、導入プレストレス量を８％程度減じて計算すればよい。
【００１８】
第２の発明に係るプレテンション方式によるプレストレス導入方法は、図６に示すように、中心線１ａとその周囲を密に取り囲むように撚られた前記中心線１ａよりも細い９本の２層目線１ｂとで形成された芯線１と、芯線１の周囲を密に取り囲むように撚られた前記中心線１ａと同径の９本の側線２とからなり、中心線１ａ、２層目線１ｂ、側線２の夫々をＰＣ鋼のインデント加工線ａとした有効直径が２１．８ｍｍの３層構造のＰＣストランド（φ２１．８ストランド）Ａを用いてプレテンション方式によりコンクリートにプレストレスを導入する方法である。
【００１９】
この場合、施工手順は、図５で説明した第１の発明と同じであるが、中心線１ａ、２層目線１ｂ、側線２の夫々が、図６に示すように、ＰＣ鋼のインデント加工線ａであるため、ＰＣ鋼の表面に刻印された無数の凹凸部ｂが互いに係合して、プレストレス導入後における芯線１の側線２に対するすべりが阻止されることになり、つまり、側線２と芯線１とが一体に挙動することになり、芯線１のすべりがない。
【００２０】
従って、プレストレス導入後における芯線１の側線２に対するすべりに起因するプレストレス量の減少を考慮する必要がなく、プレストレス量を減じることなく計算して、設計導入プレストレス量を算定することになる。
【００２１】
〔実験例〕
以下、中心線１ａ、２層目線１ｂ、側線２の夫々をＰＣ鋼の素線とした芯線１のすべりが有る３層構造のφ２１．８ストランドＡと、中心線１ａ、２層目線１ｂ、側線２の夫々をＰＣ鋼のインデント加工線ａとした３層構造で且つ芯線１のすべりが無いφ２１．８ストランドＡとを用いた実験例を示す。
【００２２】
図７は、プレストレス導入試験概要図である。図中の５は供試体（Ｔ−１〜Ｔ−８、Ｒ−１〜Ｒ−６）、Ａはφ２１．８ストランド、６は緊張用ベンチであり、固定側の反力台６ａ、緊張側の反力台６ｂ、両者６ａ，６ｂを連結するＨ形鋼６ｃとで構成されている。φ２１．８ストランドＡの一端は、固定側の反力台６ａにアンカープレート（座金）７と定着グリップ８を使用して固定され、他端は、ジャッキ３で牽引されるようになっている。ジャッキ３による緊張力は、ジャッキ３と緊張側の反力台６ｂとの間に配置したロードセル９で管理されるようになっている。
【００２３】
図８は、前記供試体５の断面を示す。供試体５は、長さ５０００ｍｍ、高さと幅が２５０ｍｍで、中央にφ２１．８ストランドＡが配置され、上段には、Ｄ１３の鉄筋１０ａが２５０ｍｍピッチで配筋され、下段には、Ｄ１９の鉄筋１０ｂが１２５ｍｍピッチで配筋され、ひずみゲージを１２５ｍｍピッチで付設した鉄筋１１がφ２１．８ストランドＡに近接し位置に配置されている。
【００２４】
表１は、芯線にすべりが有る供試体５（Ｔ−１〜Ｔ−８）の試験条件を示し、表２は、芯線にすべりが無い供試体５（Ｒ−１〜Ｒ−６）の試験条件を示す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
【表２】
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【００２７】
尚、芯線にすべりが無い供試体（Ｒ−１〜Ｒ−６）のうち、Ｒ−１は、エポキシ樹脂でＰＣ鋼線どうしを接着してすべりを阻止したφ２１．８ストランドＡを使用したものであり、Ｒ−３は、一端に圧着グリップを、他端にカップラーを取り付けてすべりを阻止したφ２１．８ストランドＡを使用したものである。圧着グリップおよびカップラーは、コンクリートから突出した部位に取り付けられ、コンクリート内に埋め込まれない。Ｒ−２，Ｒ−４，Ｒ−５，Ｒ−６が、インデント加工によりすべりを阻止したφ２１．８ストランドＡを使用したものである。
【００２８】
試験手順は、次のとおりである。
（１）緊張用ベンチ６および型枠Ｂを設置し、鉄筋１０ａ，１０ｂを組み立てる。
（２）φ２１．８ストランドＡに近接した位置に、ひずみゲージ付きの鉄筋１１を配置する。
（３）緊張用ベンチ６にφ２１．８ストランドＡを配置し、５０ｔｆのジャッキ３で所定荷重まで緊張する。
（４）型枠Ｂ内にコンクリートＣを打設する。
（５）コンクリート強度確認後、ジャッキ３を開放して供試体に緊張力を導入し、導入完了後、以下の測定を行う。
（ａ）コンクリートひずみ
（ｂ）供試体端面のφ２１．８ストランドの引き込み量
（ｃ）芯線のすべり量
尚、（ｂ），（ｃ）については、導入直後から４８時間後まで測定する。
【００２９】
図９は、素線によるφ２１．８ストランドＡを用いた供試体５（Ｓ−１，Ｓ−１’）と、インデント加工線によるφ２１．８ストランドＡを用いた供試体５（Ｓ−２，Ｓ−２’，Ｓ−２”）について、２点載荷による繰り返し載荷試験および破壊（付着限界）試験を行った際の載荷試験概要図、図１０は供試体断面図である。供試体５（Ｓ−１，Ｓ−１’，Ｓ−２，Ｓ−２’，Ｓ−２”）中のＡはφ２１．８ストランド、１２はＤ１３の鉄筋である。供試体５（Ｓ−１，Ｓ−１’，Ｓ−２，Ｓ−２’，Ｓ−２”）は、長さ５０００ｍｍ、高さ５００ｍｍ、幅２５０ｍｍであり、支間長４８００ｍｍ、載荷点は中央から等距離であり、載荷点間の長さ１５００ｍｍである。
【００３０】
表３は上述した載荷試験の試験条件を示す。
【００３１】
【表３】
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【００３２】
上述したプレストレス導入試験による結果は、次のとおりであった。
【００３３】
表４と表５は、引き込み量を示す。
【００３４】
【表４】
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【００３５】
【表５】
0003809318.tif 000006
【００３６】
表６は、素線によるφ２１．８ストランドＡを用いた供試体における引き込み量の時間経過を示し、表７は加工線によるφ２１．８ストランドＡを用いた供試体における引き込み量の時間経過を示す。芯線と側線の引き込み量の差がすべりを表す。
【００３７】
【表６】
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【００３８】
【表７】
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【００３９】
上記の表４、表６に示すように、素線によるφ２１．８ストランドＡの場合は、すべりを生じ、３層は一体として挙動しなかったのに対し、加工線によるφ２１．８ストランドＡの場合は、表５、表７に示すように、すべりが無く、３層は一体として挙動していた。また、表６、表７に示すように、素線・加工線共に、引き込み量は導入直後以降も進行したが、４０時間程度で止まり、その後の進行はなかった。
【００４０】
表８は、プレストレス導入直後におけるコンクリートひずみ結果の一例を示す。付着定着長は、φ２１．８ストランドＡが定着に要する長さで、プレストレス導入によるひずみ変化区間長により判定した。
【００４１】
【表８】
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【００４２】
表９は、付着定着長と引き込み量の関係を示す。同程度の引き込み量の場合、素線によるφ２１．８ストランドＡの方が付着定着長は長い。また、素線、加工線共に、引き込み量が大きくなると、付着定着長も長くなる。側線引き込み量は、４０時間程度の間、進行するが、付着定着長もその進行に伴い進行し、引き込み終了時に最終の付着定着長になると考えられる。
【００４３】
【表９】
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【００４４】
素線によるφ２１．８ストランドＡを用いたプレストレス導入試験は、図７で示したように、固定側の反力台６ａ背面に定着グリップ８を使用して行ったので、芯線のすべりは緊張側にのみ生じた。にもかかわらず、緊張側および固定側の付着定着長には殆ど差が無かった。従って、緊張側に生じた芯線のすべりは、供試体全長にまで影響し、ほぼ平均的にプレストレスを低下させているものと考えられる。
【００４５】
表１０は、次式に基づいて芯線のすべり量より算出したプレストレス減少量を示す。
緊張による伸び量  Ｌ＝Ｐ・Ｌ／Ａ・Ｅｐ
Ｐ：緊張力
Ａ：ストランド断面積
Ｌ：供試体長
Ｅｐ：ストランドヤング係数
ストレス減少量＝Ｌ１／Ｌ×Ａ１
Ｌ１：芯線のすべり量
Ｌ：緊張による伸び量
Ａ１：全面積に対する芯線断面積の割合（３１．５％）
【００４６】
【表１０】
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【００４７】
図１１は、以上の実験結果に基づいて得られた設計導入プレストレスの算定フローである。芯線にすべりが有る３層構造のＰＣストランドによる場合は、導入プレストレスを８％減じて計算し、芯線にすべりが無い３層構造のＰＣストランドによる場合には、減じずに計算して、設計導入プレストレス量を決定すればよい。
【００４８】
表１１は、図１０で示した繰り返し載荷試験の結果を示し、表１２は破壊（付着限界）試験の結果を示す。
【００４９】
【表１１】
0003809318.tif 000012
【００５０】
【表１２】
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【００５１】
以上の実験結果から、φ２１．８ストランドの素線および加工線（インデント加工線）は、芯線のすべりの有無に相違はあるものの、付着限界荷重内であれば、何れもプレテンション用ＰＣストランドとして使用可能であることがわかる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明は、上述した構成よりなるから、３層構造のＰＣストランドをプレテンション方式によるプレストレス導入方法に使用した際に生じる芯線が側線に対してすべるという問題点を解決でき、コンクリートに導入するプレストレス量の増大を可能とし、且つ、ＰＣストランドの剛性が大きいこと（柔軟性の欠如）による不都合を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ２層構造のＰＣストランド（φ１５．２ストランド）の断面図である。
【図２】  ３層構造のＰＣストランド（φ２１．８ストランド）の断面図である。
【図３】  引き込み量を説明する図である。
【図４】  すべり量を説明する図である。
【図５】  プレテンション方式によるプレストレス導入方法を説明する図である。
【図６】  インデント加工線による３層構造のＰＣストランド（φ２１．８ストランド）を説明する図である。
【図７】  プレストレス導入試験概要図である。
【図８】  プレストレス導入試験に用いる供試体の断面図である。
【図９】  載荷試験概要図である。
【図１０】  載荷試験に用いる供試体の断面図である。
【図１１】  設計導入プレストレスの算定フローの説明図である。
【符号の説明】
Ａ…３層構造のＰＣストランド（φ２１．８ストランド）、ａ…インデント加工線、１…芯線、１ａ…中心線、１ｂ…２層目線、２…側線。
【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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【図８】
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【図９】
0003809318.tif 000022
【図１０】
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【図１１】
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