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中空コアのプレキャスト コンクリート スラブは、工場で鋳造された床パネルと屋根パネルで、その深さを通る連続的な長手方向の空隙があり、通常はパネルの重量を軽減します。 30~50パーセント 同じ厚さの無垢スラブと比較して、同等の曲げ強度を維持します。これらのパネルは、製造中に高張力鋼より線でプレストレスがかけられ、制御された条件下で硬化され、すぐに設置できる状態で出荷されるため、構造物は明確なスパンを実現できます。 6~18メートル 中間サポートなし。倉庫、駐車場、高層住宅、または商業ビルの床システムを評価する建設業者にとって、中空コア スラブは、現場打ちコンクリートではほとんど実現できない速度、構造効率、およびコスト管理の組み合わせを実現します。
中空コアスラブと中実プレキャストパネルの違いは何ですか
中空コアスラブの特徴は、パネルの全長に広がる一連の円形、楕円形、または涙滴型の空隙です。これらのコアは、中空コア成形機を使用した押出成形またはスリップフォーム鋳造中に形成され、コンクリートが固まるにつれて引き出され、連続したチャネルが残ります。標準的な厚さ 200 mm の中空コア パネルには、それぞれ直径約 150 mm のコアが 5 ~ 7 個含まれており、これにより、曲げ耐力に意味のある影響を与えずに自重を追加することになる大量のコンクリートが除去されます。
コアは、コンクリートが曲げ抵抗に最も寄与しないパネルの中立軸領域に配置されるため、この材料を除去しても構造性能への影響は最小限に抑えられます。プレストレスストランドは、通常、直径 9.5 mm ~ 15.2 mm の 7 本のワイヤ ストランドで、使用負荷中に張力が最も高まる下部フランジに配置されます。このボイド断面と戦略的に配置されたプレストレス鋼の組み合わせにより、中空コア スラブを長距離に張り巡らせながら、同等の中実スラブよりも少ない材料を使用することが可能になります。
| スラブの厚さ | 中空コアウェイト | 固体スラブの重量 | 軽量化 |
|---|---|---|---|
| 150mm | 220kg/㎡ | 360kg/㎡ | 39パーセント |
| 200mm | 280kg/㎡ | 480kg/㎡ | 42パーセント |
| 300mm | 380kg/㎡ | 720kg/㎡ | 47パーセント |
| 400mm | 490kg/㎡ | 960kg/㎡ | 49パーセント |
鋳造ベッドから完成したパネルまでの製造プロセス
中空コアスラブは、乾式鋳造押出法または湿式鋳造スリップ成形法のいずれかを使用して、長さ 100 ~ 150 メートルの長い鋳造床で製造されます。押出成形では、機械がベッドに沿って移動し、振動とオーガ動作によってチューブを圧縮しながら、コア形成チューブの周囲に非常にスランプの少ないコンクリートを堆積させます。スリップフォーミングでは、わずかに湿った混合物と、機械が前進するにつれて抽出される膨張可能なコアまたは剛性のコアを使用します。どちらの方法でも連続パネルが製造され、コンクリートが十分な強度に達したら、後でダイヤモンドソーを使用して必要な長さに切断されます。
プレストレスとテンションのシーケンス
コンクリートを打設する前に、プレストレストランドを鋳造ベッドの全長に沿って通し、油圧ジャッキを使用して、ストランドのサイズと設計要件に応じて、ストランドあたり通常 100 ~ 200 キロニュートンの範囲の力で張力を加えます。コンクリートが打設され硬化している間、ストランドは張力下にあります。コンクリートがおよその剥離強度に達すると、 28~35MPa 、蒸気硬化を使用する場合、通常 12 ~ 18 時間以内にストランドが切断または解放されます。これにより、張力がコンクリートに伝達され、使用荷重によって発生する引張応力に対抗する内部圧縮応力が生成されます。
硬化および切断作業
蒸気硬化チャンバーまたは加熱されたカバーにより強度の向上が促進されるため、鋳造ベッドを毎日のサイクルで再利用できます。ストランドをリリースした後、パネルは指定の長さと幅に切断され、この段階でノコギリ切断または鋳造前のブロックアウトの挿入によってノッチ、穴、面取りが追加されます。この時点での品質管理チェックには、パネルが積み込みのために保管ヤードに移動する前に、反り測定、表面仕上げ検査、プロジェクト図面に対する寸法検証が含まれます。
スパンと負荷容量の参考データ
スパン性能は中空コアスラブの最も重要な選択要素であり、スラブの深さ、ストランドパターン、コンクリート強度、および適用される荷重によって決まります。次の図は、オフィスや住宅の占有に一般的な範囲の重畳荷重を伴う床用途で使用される標準的な中空コアセクションの一般的に公表されている耐荷重を表しています。
| スラブの深さ | ストランド数 | 最大スパン | 一般的な使用方法 |
|---|---|---|---|
| 150mm | 4本 | 6.5メートル | 住宅フロア |
| 200mm | 6ストランド | 8.8m | オフィスフロア |
| 250mm | 8本 | 11.2m | 小売店と駐車場デッキ |
| 320mm | 10ストランド | 14.6m | ロングスパン倉庫屋根 |
| 400mm | 12ストランド | 18.0m | 産業構造 |
実際のスパン定格はメーカーの特定の断面形状、使用されるコンクリートの圧縮強度 (中空コアの製造では通常 40 ~ 50 MPa)、および用途に必要なたわみ制限によって異なるため、これらの数値は開始基準点として扱う必要があります。多くの製造業者は、重畳された死荷重と活荷重の両方の組み合わせを個別に考慮した詳細な荷重スパン表を発行しており、構造設計者は通常、極限モーメント耐力の確認に加えて、保守性条件下でのたわみを検証します。
現場での設置手順
中空コア パネルは現場に到着し、硬化済みで設置の準備ができています。これが、プロジェクトが現場打ちの代替品ではなくこのシステムを選択する主な理由の 1 つです。一般的な組立作業員は、次の範囲に配置できます。 300平方メートルと500平方メートル クレーンの能力、パネルのサイズ、現場へのアクセス条件に応じて、1 日あたりの床材の使用量が異なります。
- 座面が水平で正しい高さにあることを確認し、必要に応じてシムを調整してパネルの座面を一貫して維持します。
- 適切なリギング角度を維持しながら、パネルの端にキャストされたリフティング ループまたはストランド リフティング デバイスを使用してパネルを持ち上げます。
- パネルをベアリング ストリップ (通常はネオプレンまたは同様のエラストマー パッド) にセットし、両端のベアリングの長さが一定になるようにします。
- 隣接するパネル間の縦方向のキー溝を注入する前に、パネルの端を揃えて間隔を調整します。
- 必要に応じてキー溝に補強材を配置し、グラウトを注入して隣接するパネルを連続ダイヤフラムに接着します。
- 指定されている場合は、構造上のトッピングを取り付けます。通常は 50 ~ 75 mm の鉄筋コンクリートで、表面を平らにし、ダイヤフラムの動作を改善します。
- プロジェクトの構造図に従って、周囲の梁と耐震壁の接続を完了します。
ベアリングの長さは重要な詳細事項ですが、過小評価されがちです。ほとんどのコードでは、最小ベアリング長さが必要です。 75mm 鋼またはコンクリート支持体の中空コアスラブの場合、多くの設計者は追加の安全マージンと公差の調整のために 100mm 以上を指定します。ベアリングが不十分であると、特に設置後にパネルが反りの成長や熱移動を経験した場合に、パネルの端で局所的な亀裂や剥離が発生する可能性があります。
プレキャストコンクリート付属品 中空コアシステムで使用
中空コア床システムが単なるスラブとグラウトであることはほとんどありません。完全な設置は、接続、耐候性、サポート、仕上げの詳細を処理するさまざまなプレキャスト コンクリート アクセサリに依存します。適切なアクセサリを選択することは、設置速度と床または屋根アセンブリの長期的なパフォーマンスの両方に直接影響します。
ベアリングパッドとサポートストリップ
ベアリング パッドは、中空のコア スラブの下面と支持ビーム、壁、または棚の間に配置されます。これらのエラストマー ストリップは通常ネオプレンで作られており、反力荷重を均等に分散し、点荷重をコンクリートに伝達することなく小さな回転や動きに対応します。標準の厚さの範囲は 3 mm ~ 10 mm で、硬度の評価は予想される支持応力に基づいて選択されます。
リフティングおよび勃起ハードウェア
吊り上げループ、ストランドリフター、および凹型吊り上げアンカーは、クレーンの安全な取り扱いを可能にするために、生産中にパネルに鋳造されます。設置後、埋め込みアンカーポケットは通常、非収縮グラウトで充填され、面一を維持します。エッジフォームとエンドキャップは、生産中にパネル端の中空コアを閉じるために使用され、トッピング配置中にコンクリートやグラウトが空隙に侵入するのを防ぎます。
目地充填材およびグラウト材
キーウェイグラウトは、通常、非収縮セメント質またはポリマー改質混合物であり、パネル間の縦方向の接合部を充填し、隣接するユニット間の荷重分散に不可欠です。熱の移動を許容しながら耐候性を維持するために、バッカーロッドとシーラントが周囲接合部と伸縮接合部に使用されます。屋根用途の場合、追加の水切りアクセサリと排水コンポーネントがパネルの端と貫通部に組み込まれています。
| アクセサリ | 機能 | 代表的な材質 |
|---|---|---|
| ベアリングパッド | サポートでの反力荷重を分散する | ネオプレンエラストマー |
| エンドキャップ | パネル端の中空コアをシールします。 | プラスチックまたはプレキャストコンクリート |
| キー溝グラウト | 隣接するパネルを接着して荷重を伝達します | 無収縮セメント混合物 |
| アンカーの吊り上げ | 組立中のクレーンハンドリングを可能にする | 高張力鋼 |
| ジョイントシーラント | 耐候性外周および伸縮継手 | ポリウレタンまたはシリコン |
コストの考慮事項とプロジェクトの経済性
中空コアスラブは一般に、6 メートルを超えるスパンでは現場打ちコンクリート床よりも設置コストが低くなります。これは主に現場での型枠、支保工、および労働要件が軽減されるためです。中空コアパネルの平方メートルあたりの材料費は、多くの場合、 15 ~ 25% 低い コンクリート、型枠、補強材の合計コスト、および現場打ちシステムに必要な建設スケジュールの延長を考慮すると、同等の現場打ちスラブよりも優れたコストがかかります。
中空コアスラブはその長さと重量のため、輸送コストが重要な要素となります。ほとんどのプロジェクトでは、輸送コストによって材料の節約が損なわれる前に、経済的な輸送距離を生産工場から約 150 ~ 250 キロメートルに制限しています。プレキャストプラントの近くにあるプロジェクトではこのシステムの恩恵が最も大きく受けられますが、遠隔地では中空コアと地元で入手可能な木材根太やコンクリートをトッピングした鋼製デッキなどの代替品を比較検討する必要がある場合があります。
スケジュールへの影響
中空コアパネルは硬化されて搬入の準備ができた状態で届くため、多くの場合、設置後数時間以内に床の上を歩くことができ、取引はほぼ即座に下のレベルでの作業を開始できます。この圧縮されたスケジュールは、高層ビルで場所打ちシステムではなく中空コアを選択する主な要因として頻繁に引用されます。節約された各フロアサイクルは、プロジェクト全体の期間の短縮と建設中の資金調達コストの削減に直接つながります。
建物タイプ間の共通アプリケーション
中空コア スラブは、このシステムが繰り返しの床プレートや標準化されたベイ サイズによく適合するため、幅広い種類の建物で使用されています。次の表は、このシステムが最も頻繁に指定される場所とその理由をまとめたものです。
| 建物の種類 | 一般的なスラブの深さ | 主な利点 |
|---|---|---|
| 住宅用アパート | 150~200mm | 音響質量とユニットの回転速度の速さ |
| オフィスビル | 200~250mm | オープンフロアプランのための長いすっきりとしたスパン |
| 駐車場構造物 | 250~320mm | 耐久性と最小限のメンテナンス |
| 倉庫と物流センター | 300~400mm | ラックと機器用の広いベイ |
| 冷蔵施設 | 250~320mm | コアは輻射加熱または冷却ラインに使用可能 |
注目に値するアプリケーションの 1 つは、中空コア自体をサービス チャネルとして使用することです。一部のプロジェクトでは、電線管、低電圧ケーブル、さらには放射システム用の小さな配管さえも、端部ジョイントにグラウト注入する前にコアを通って配線され、無駄な空きスペースとなる場所を使用可能な建物インフラに変えます。このアプローチでは、パネルを鋳造する前にコア アクセス ポイントを計画する必要があるため、設計段階で慎重な調整が必要です。
耐火性と熱性能
コンクリートの自然な耐火性は中空コア スラブ固有の利点の 1 つであり、一般的な 200 mm パネルは次の耐火性評価を達成しています。 2時間以上 追加の耐火処理なしで、プレストレストストランドへのコンクリートカバーと適用される特定の試験基準に応じて異なります。このため、中空コア システムは、複合用途の建物で占有者を分離したり、駐車場で占有スペースの下に区画を設けたりする場合に特に魅力的です。
熱的には、空隙内に閉じ込められた空気の熱伝導率がコンクリートよりも低いため、中空コアは同じ厚さの中実スラブと比較してある程度の断熱性を提供します。ただし、中空コアスラブだけでは、屋外の屋根や壁の用途における最新の外囲断熱要件を満たしていることはほとんどないため、屋内の床用途ではなく建物外面で使用される場合は、通常、硬質断熱ボード、断熱トッピング、または断熱パネルシステムと組み合わせられます。
納品されたパネルを受け入れる前の品質チェック
現場で検査を受けることは、パネルを設置する前に問題を発見するのに役立ち、修正がはるかに簡単でコストも低くなります。到着時に確認する重要な項目には、工場図面と照らし合わせたパネル全体の寸法、許容公差内のキャンバ (通常、ほとんどの用途ではスパン 1 メートルあたり約 1 mm に制限される)、重大な亀裂や蜂の巣がない表面状態、吊り上げポイント、ブロックアウト、および埋め込みプレートがプロジェクトの要件と一致しているかどうかの確認が含まれます。
キャンバーとディファレンシャルキャンバー
キャンバー、つまりプレストレスによって生じるわずかな上向きの反りは正常であり、中空コア パネルでは予期されます。取り付けに関してより重要なのは、隣接するパネル間のキャンバーの差です。これは、大きな違いにより、トッピングのみで水平にするのが難しい段差のある表面が生じる可能性があるためです。メーカーは通常、隣接するパネル間のキャンバー差を一定範囲内に維持することを目指しています。 10~15mm 同様の長さと読み込み履歴を持つパネルの場合。
文書化とトレーサビリティ
各パネルには通常、製造日、配合設計、建物内の位置を示す識別マークが付いており、組立図と一致する必要があります。このトレーサビリティを維持すると、設置後にパフォーマンスに関する疑問が生じた場合のトラブルシューティングが簡素化され、施設管理のための正確な現況記録がサポートされます。