プレストレストコンクリート

梁にかかる力とそれによるたわみを示す6つの図 — 荷重がかかった状態の非プレストレスト梁（上）とプレストレストコンクリート梁（下）の比較：
荷重のない非プレストレスト梁
荷重がかかった非プレストレスト梁
コンクリートが固まる前に、コンクリートに埋め込まれた腱が張られる
コンクリートが固まった後、腱がコンクリートに圧縮応力を加える。
プレストレスト梁（無荷重）
プレストレスト梁（荷重あり）

プレストレストコンクリートは、建設に使用されるコンクリートの一種です。製造時に実質的に「プレストレスト」（圧縮）され、使用時に発生する引張力に対して強度が増します。^[1]^[2]^{: 3–5}^[3] 1928年にウジェーヌ・フレシネによって特許を取得しました。^[4]

この圧縮は、コンクリートの内部またはコンクリートに隣接した高強度の「緊張材」の張力によって生み出され、使用中のコンクリートの性能を向上させるために行われます。 ^{[5]緊張材は、}単線、多線撚線、またはネジ付きバーで構成され、最も一般的には高張力鋼、炭素繊維、またはアラミド繊維で作られています。^[1]^：52〜59プレストレストコンクリートの本質は、最初の圧縮が適用されると、結果として生じる材料は、その後の圧縮力を受ける場合は高強度コンクリートの特性を持ち、引張力を受ける場合は延性高強度鋼の特性を持つことです。これにより、多くの状況で従来の鉄筋コンクリートと比較して構造容量や実用性が向上します。 ^[6]^[2]^：6プレストレストコンクリート部材では、内部応力が計画的に導入されるため、課せられた荷重から生じる応力が所望の程度まで相殺されます。

プレストレストコンクリートは、幅広い建築物や土木構造物に使用されており、その性能向上により、単純な鉄筋コンクリートに比べてスパンが長くなったり、構造の厚さが薄くなったり、材料を節約したりできます。代表的な用途としては、高層ビル、住宅用コンクリートスラブ、基礎システム、橋梁やダム構造物、サイロやタンク、工業用舗装、原子力格納容器構造物などがあります。^[7]

19世紀後半に初めて使用された^[1]プレストレストコンクリートは、プレテンションを超えて、コンクリートを打設した後に行われるポストテンションを含むように発展しました。テンションシステムは、各テンドンのストランドまたはワイヤが個別にストレスを受ける「モノストランド」と、テンドン内のすべてのストランドまたはワイヤが同時にストレスを受ける「マルチストランド」のいずれかに分類できます。 ^[6]テンドンは、コンクリートの体積内（内部プレストレス）または完全にコンクリートの体積外（外部プレストレス）に配置できます。プレテンションコンクリートはコンクリートに直接結合されたテンドンを使用しますが、ポストテンションコンクリートは結合または非結合のテンドンを使用できます。

プレテンションコンクリート

3つの図。濃い緑色のスラブは、薄い緑色の鋳造ベッドでプレテンションされています。 — プレテンションプロセス

プレテンションコンクリートはプレストレストコンクリートの一種で、コンクリートを打設する前に緊張材を張力をかけます。 ^[1]^{: 25}コンクリートは硬化するにつれて緊張材と結合し、その後緊張材の端部の固定が解除され、緊張材の張力が静的摩擦による圧縮力としてコンクリートに伝達されます。^[6]^{: 7}

プレテンションは一般的なプレファブリケーション技術であり、コンクリート要素は最終的な構造物の場所から離れた場所で製造され、硬化後に現場に輸送されます。この技術には、テンドンが張られる強固で安定した端部アンカーポイントが必要です。これらのアンカーは、製造されるコンクリート要素の長さの何倍にもなる「鋳造ベッド」の端部を形成します。これにより、1 回のプレテンション操作で複数の要素を端から端まで構築できるため、生産性の大幅な向上と規模の経済を実現できます。^[6]^[8]

プレテンションプロセスでは、打ちたてのコンクリートと緊張材表面の間の結合（または接着）の量が重要であり、緊張材の固定を安全に解除できるタイミングを決定します。若齢コンクリートの結合強度が高ければ、生産がスピードアップし、より経済的な製造が可能になります。これを促進するために、プレテンション緊張材は通常、独立した単一のワイヤまたはストランドで構成されており、束ねられたストランド緊張材よりも結合のための表面積が大きくなっています。 ^[6]

ポストテンションコンクリートの緊張材（下記参照）とは異なり、プレテンションコンクリート要素の緊張材は、一般的に端部アンカーの間で直線を形成します。「プロファイル」または「ハープ」緊張材^[9]が必要な場合、緊張材の両端の間に 1 つ以上の中間偏向材を配置して、緊張時に緊張材を望ましい非線形配置に保ちます。^[1]^{: 68–73}^[6]^{: 11}このような偏向材は通常、大きな力に対抗して作用するため、堅牢な鋳造ベッド基礎システムが必要です。直線緊張材は、浅い梁、中空スラブなどの「線形」プレキャストコンクリート要素で一般的に使用されます。一方、プロファイル緊張材は、より深いプレキャスト橋梁の梁や桁でより一般的に使用されています。

プレテンションコンクリートは、構造梁、床スラブ、中空スラブ、バルコニー、まぐさ、打ち込み杭、貯水槽、コンクリートパイプの製造に最も一般的に使用されます。

ポストテンションコンクリート

ポストテンションコンクリートはプレストレストコンクリートの一種で、周囲のコンクリート構造物を鋳造した後に緊張材に張力をかけるものである。 ^[1]^{: 25}

テンドンはコンクリートに直接接触してはおらず、コンクリート構造物に鋳込まれるか、またはコンクリート構造物に隣接して設置される保護スリーブまたはダクト内に封入されている。テンドンの両端には、周囲のコンクリートにしっかりと固定されたアンカーアセンブリがある。コンクリートが鋳込まれて固まると、コンクリートに押し付けながらアンカーを通してテンドンの端を引っ張ることで、テンドンに張力（「ストレス」）がかかる。テンドンを張るのに必要な大きな力により、アンカーでテンドンが「ロックオフ」されると、コンクリートにかなりの永久圧縮がかかる。^[1]^{: 25}^[6]^{: 7}テンドンの端をアンカーに固定する方法は、テンドンの構成によって異なり、最も一般的なシステムは「ボタンヘッド」アンカー（ワイヤテンドンの場合）、スプリットウェッジアンカー（ストランドテンドンの場合）、およびねじアンカー（バーテンドンの場合）である。^[1]^{: 79–84}

テンドンカプセル化システムはプラスチックまたは亜鉛メッキ鋼材から構築され、主に2つのタイプに分類されます。1つは、緊張後にダクトの内部グラウトによってテンドン要素が周囲のコンクリートに結合されるタイプ（結合型ポストテンション）で、もう1つは、通常はテンドンストランドの上にグリースを塗布したシースを使用して、テンドン要素が周囲のコンクリートから永久に分離されるタイプ（非結合型ポストテンション）です。 ^[1]^{: 26}^[6]^{: 10}

緊張力が発生する前にテンドンダクト/スリーブをコンクリートに鋳造することで、垂直および/または水平の曲率を組み込むなど、任意の形状に簡単に「成形」できます。テンドンが緊張すると、この成形により硬化したコンクリートに反力が与えられ、その後構造物に適用される荷重に対抗するために有効に使用できます。^[2]^{: 5–6}^[6]^{: 48}^{: 9–10}

接着ポストテンション

接着ポストテンションでは、テンドンは、その内部を包むダクトの現場グラウトによって（テンドンの張力をかけた後）、周囲のコンクリートに永久的に接着されます。このグラウトは、主に次の 3 つの目的で行われます。テンドンを腐食から保護すること、テンドンのプレテンションを永久に「固定」して、端部アンカーシステムへの長期的な依存をなくすこと、および最終的なコンクリート構造の特定の構造挙動を改善することです。^[10]

接着式ポストテンション方式の特徴は、単一のテンドンダクト内に配置された要素（ストランドまたはワイヤなど）の束で構成されるテンドンを使用することです。ただし、ほとんどの場合、束ねられていない状態で使用されるバーは例外です。この束ね方により、テンドンの設置とグラウト処理がより効率的になります。これは、完成したテンドン 1 つにつき、端部アンカーセットとグラウト処理が 1 回のみ必要となるためです。ダクトは、プラスチック（ポリエチレンなど）や亜鉛メッキ鋼などの耐久性と耐腐食性に優れた材料で作られ、断面は円形または長方形/楕円形にすることができます。^[2]^{: 7}使用されるテンドンのサイズは用途に大きく依存し、通常テンドン 1 つにつき 2～6 本のストランドを使用する建築工事から、テンドン 1 つにつき最大 91 本のストランドを使用する特殊なダム工事まで多岐にわたります。

接着緊張材の製造は、通常、現場で行われ、型枠への端部アンカーの取り付け、必要な曲率プロファイルへの緊張材ダクトの配置、ダクトにストランドまたはワイヤを通す（または通す）ことから始まります。コンクリート打設と緊張に続いて、ダクトに圧力グラウトを充填し、緊張材の端部を腐食防止のために密封します。^[6]^{: 2}

非接着ポストテンション

非結合スラブのポストテンション。(上) 設置されたストランドとエッジアンカー、および次の注入用にプレファブリケーションされたコイルストランドが見えます。(下) 型枠を剥がした後のスラブの端面図。個々のストランドとストレスアンカーの凹部が見えます。

非結合型ポストテンションは、コンクリートに対してテンドンが縦方向に永久的に自由に動くことができる点で結合型ポストテンションと異なります。これは、通常リチウムベースの腐食防止グリースを充填したプラスチックシース内に各テンドン要素を包むことによって実現されます。テンドンの両端のアンカーは、張力をコンクリートに伝達し、構造物の寿命にわたってこの役割を確実に果たす必要があります。^[10]^{: 1}

非結合ポストテンションは次のような形式を取ることができます。

コンクリート構造物（建物、地面スラブなど）に直接設置された個々のストランド緊張材
束ねられたストランドは、個別にグリースを塗られ、シースで覆われ、コンクリートの内部またはコンクリートに隣接して配置されたカプセル化ダクト内で単一のテンドンを形成します（例：再応力アンカー、外部ポストテンション）

個々のストランド緊張材の場合、接着ポストテンションとは異なり、追加の緊張材ダクトは使用されず、ポストストレスグラウト作業も必要ありません。グリース、プラスチックシース、および周囲のコンクリートの複合層によって、ストランドの永久的な腐食保護が提供されます。ストランドが束ねられて単一の非接着緊張材を形成する場合、プラスチックまたは亜鉛メッキ鋼の包み込むダクトが使用され、その内部の自由空間はストレス後にグラウトされます。このようにして、グリース、プラスチックシース、グラウト、外部シース、および周囲のコンクリート層によって追加の腐食保護が提供されます。^[10]^{: 1}

個別にグリースを塗布して被覆した緊張材は、通常、押し出し加工によって現場外で製造されます。むき出しの鋼鉄ストランドはグリース塗布室に送り込まれ、次に押し出しユニットに送られ、そこで溶融プラスチックが連続した外側コーティングを形成します。完成したストランドは、プロジェクトの必要に応じて長さに合わせて切断し、「デッドエンド」アンカーアセンブリを取り付けることができます。

接着ポストテンションと非接着ポストテンションの比較

接着式および非接着式のポストテンション技術は世界中で広く使用されており、システムの選択は地域の好み、請負業者の経験、または代替システムの可用性によって決まることが多い。どちらも、設計者の構造強度と保守性の要件を満たす、コードに準拠した耐久性のある構造を提供することができます。^[10]^{: 2}

接着ポストテンションが非接着システムに比べて提供できる利点は次のとおりです。

端部アンカーの完全性への依存度が低減。張力調整とグラウト充填の後、接着された緊張材は、高強度グラウトによってその全長にわたって周囲のコンクリートに接続されます。硬化すると、このグラウトは、非常に短い距離（約1メートル）内で緊張材の張力全体をコンクリートに伝達できます。その結果、緊張材が誤って切断されたり、端部アンカーが破損したりしても、緊張材の性能には非常に局所的な影響しか及ぼさず、アンカーから緊張材が外れることはほとんどありません。^[2]^{: 18}^[10]^{: 7}
曲げにおける極限強度の向上。接着ポストテンションでは、構造物の曲げは同じ場所での腱のひずみによって直接抵抗されます（つまり、ひずみの再分配は発生しません）。これにより、腱の引張ひずみは接着していない場合よりも大幅に高くなり、完全な降伏強度が実現され、極限荷重容量が向上します。^[2]^{: 16–17}^[6]^{: 10}
ひび割れ制御の改善。コンクリートにひび割れがある場合、接着緊張材は従来の補強材（鉄筋）と同様に反応します。ひび割れの両側でコンクリートに固定された緊張材により、非接着緊張材よりもひび割れの拡大に対する抵抗力が向上し、多くの設計コードで接着ポストテンションの補強要件の緩和が規定されています。^[10]^{: 4}^[11]^{: 1}
耐火性能の向上。接着された緊張材ではひずみの再分配が行われないため、局所的な過熱が構造全体に及ぼす影響が制限される可能性があります。その結果、接着構造は非接着構造よりも高い耐火性能を発揮する可能性があります。^[12]

非結合ポストテンションが結合システムに比べて提供できる利点は次のとおりです。

プレファブリケーションが可能。非接着緊張材は、端部アンカーを完備した状態で現場外でプレファブリケーションできるため、建設中の設置が迅速化します。この製造プロセスには、追加のリードタイムが必要になる場合があります。
現場生産性の向上。接着構造で必要なポストストレスグラウト工程がなくなるため、非接着ポストテンションの現場労働生産性が向上します。^[10]^{: 5}
設置の柔軟性の向上。非接着単線緊張材は接着ダクトよりも設置時の取り扱いの柔軟性が高く、サービス貫通部や障害物の周りを迂回する能力が向上します。^[10]^{: 5}
コンクリート被りの減少。非結合緊張材はサイズが小さく、腐食保護が強化されているため、コンクリート表面の近くに配置できるため、コンクリート要素の厚さをいくらか減らすことができます。^[2]^{: 8}
交換や調整が簡単。非結合緊張材はコンクリートから永久的に分離されているため、損傷した場合や使用中に力のレベルを変更する必要がある場合には、容易に応力を除去し、再度応力を加えたり、交換したりすることができます。^[10]^{: 6}
優れた過負荷性能。非接着腱は接着腱よりも極限強度は低いものの、全長にわたってひずみを再分配する能力があるため、優れた崩壊前延性が得られます。極端な場合、非接着腱は純粋な曲げではなく懸垂線型の作用に頼ることができ、構造破損前に大幅に大きな変形が可能になります。^[13]

腱の耐久性と腐食防止

プレストレストコンクリートは広く使用されているため、長期耐久性は必須の要件です。使用中のプレストレスト構造物の耐久性能に関する研究は1960年代から行われており^[14]、最も初期のシステムが開発されて以来、緊張材保護のための防食技術は継続的に改良されてきました^{[15] 。}

プレストレストコンクリートの耐久性は、主にプレストレスト緊張材内の高強度鋼要素に施される腐食保護のレベルによって決まります。また、非接着緊張材またはケーブルステーシステムの端部アンカーアセンブリに施される保護も重要です。これは、これらの両方のアンカーがプレストレス力を保持することが必要なためです。これらのコンポーネントのいずれかが故障すると、プレストレス力が解放されたり、ストレステンドンが物理的に破断したりする可能性があります。

最新のプレストレスシステムは、次の領域に対応することで長期的な耐久性を実現します。

テンドングラウト (結合テンドン)結合テンドンは、周囲のコンクリート内にあるダクト内に配置された束ねられたストランドで構成されています。束ねられたストランドを完全に保護するには、ストランドを張った後、空隙を残さずに、ダクトに腐食防止
グラウトを圧力充填する必要があります。
腱コーティング (非接着腱)
非接着腱は、耐腐食性グリースまたはワックスでコーティングされた個々のストランドで構成され、耐久性のあるプラスチックベースの全長スリーブまたはシースが取り付けられています。スリーブは腱の長さ全体にわたって損傷がなく、腱の両端のアンカーフィッティングまで完全に伸びている必要があります。
二重層カプセル化ステーケーブルや再応力が加わるダムアンカーなど、恒久的な監視や力の調整
を必要とするプレストレステンドンには、通常、二重層の腐食防止が施されます。このようなテンドンは、グリースでコーティングされスリーブが付けられた個々のストランドで構成され、ストランドバンドルに集められ、カプセル化されたポリエチレンの外側ダクト内に配置されます。ダクト内の残りの空隙は圧力グラウトで充填され、各ストランドに多層ポリエチレングラウトプラスチックグリース保護バリアシステムを提供します。
アンカー保護
すべてのポストテンション設備において、端部アンカーの腐食に対する保護は不可欠であり、非接着システムでは特に重要です。

耐久性に関連するいくつかのイベントを以下に示します。

イニス・イ・グワス橋、ウェストグラモーガン、ウェールズ、1985年 1953年に建設された、縦方向と横方向のポストテンション方式を採用した
単径間プレキャストセグメント構造。セグメント間の現場接合部を横切る保護が不十分な緊張材が腐食し、突然の崩壊につながった。^[15]^{: 40}
スヘルデ川橋、メレ、ベルギー、1991年 1950年代に建設された
3スパンのプレストレストカンチレバー構造。側面橋台のコンクリート被覆が不十分だったため、タイダウンケーブルが腐食し、主橋桁が徐々に崩壊して1人が死亡した。^[16]
英国道路庁、1992年
イングランドのいくつかの橋でテンドンの腐食が発見された後、道路庁は内部にグラウトを充填したポストテンション橋の新規建設の一時停止を発令し、既存のポストテンション橋の5年間の検査プログラムに着手した。この一時停止は1996年に解除された。^[17]^[18]
歩道橋、シャーロット・モーター・スピードウェイ、ノースカロライナ州、米国、2000
年 1995年に建設された多スパンの鉄筋コンクリート構造物。建設をスピードアップするためにテンドングラウトに無許可の化学物質が添加されたため、プレストレスストランドが腐食し、1スパンが突然崩壊して多くの観客が負傷した。^[19]
ハマースミス高架橋ロンドン、イングランド、2011年
1961年に建設された16スパンのプレストレスト構造。プレストレスト鋼材の一部に道路凍結防止塩による腐食が検出されたため、追加調査を行う間、当初は道路を閉鎖する必要がありました。その後、外部ポストテンションを使用した修理と補強が行われ、2015年に完了しました。^[20]^[21]
ペトルッラ高架橋（「ヴィアドット・ペトルッラ」）、イタリア、シチリア島、2014年
2014年7月7日、12スパンの高架橋のうち1スパンが崩壊し、4人が負傷した。 ^[22]これはポストテンション用緊張材の腐食が原因でした。
ジェノバ橋崩落、2018年。ポンテ・モランディは斜張橋で、橋脚、支柱、デッキはプレストレストコンクリート構造で、支柱は1スパンあたり2本と少なく、支柱は鋼製ケーブルにプレストレストコンクリートのシェルを流し込んだハイブリッドシステムでした。コンクリートは10MPaまでしかプレストレスがかかっていなかったため、ひび割れや浸水が発生しやすく、埋め込まれた鋼鉄の腐食を引き起こしました。
チャーチルウェイ高架橋、リバプール、イングランド
高架橋は、検査の結果、コンクリートの品質不良、腱の腐食、構造的損傷の兆候が明らかになったため、2018年9月に閉鎖されました。2019年に解体されました。^[23]

アプリケーション

プレストレストコンクリートは、高強度鋼と現代のコンクリートの2つの主要構成要素のほぼ理想的な組み合わせであるため、非常に用途の広い建築材料です。プレストレストコンクリートは、高強度鋼と現代のコンクリートの2つの主要構成要素の理想的な組み合わせであり、引張力によるひび割れを最小限に抑えます。^[1]^{: 12}建物、橋、ダム、基礎、舗装、杭、スタジアム、サイロ、タンクなど、構造および土木工学のほとんどの分野をカバーする主要な設計コードに組み込まれていることからも、その幅広い用途が反映されています。^[7]

建物構造

建物の構造は、通常、構造的、美的、経済的要件の幅広い範囲を満たす必要があります。これらの要件の中でも重要なものとしては、最小限の数の（邪魔になる）支持壁または柱、サービス用のスペースや高層建築物の追加階のための構造厚さ（奥行き）の薄さ、特に複数階建ての建物での迅速な建設サイクル、建物所有者の投資収益率を最大化するための単位面積あたりのコストの低さなどがあります。

コンクリートにプレストレスをかけると、構造物に「荷重バランス」力を導入して、使用中の荷重に対抗できるようになります。これにより、建物構造に多くの利点がもたらされます。

同じ構造深さでスパンが長くなる
負荷分散により、使用中のたわみが少なくなり、構造深さを増やすことなくスパンを増やす（およびサポートの数を減らす）ことができます。
構造厚さの低減一定
のスパンで、使用中のたわみが小さいと、より薄い構造セクションを使用できるため、階間の高さが低くなり、建物の設備のためのスペースが増えます。
剥離時間の短縮
通常、プレストレストコンクリートの建物要素は 5 日以内に完全に応力がかかり、自立します。この時点で、型枠を剥離して建物の次のセクションに再配置できるため、建設の「サイクルタイム」が短縮されます。
材料コストの削減
構造厚さの低減、従来の補強量の削減、および迅速な施工の組み合わせにより、プレストレストコンクリートは、他の構造材料と比較して、建築構造において大幅なコスト上の利点を示すことがよくあります。

プレストレストコンクリートで建設された著名な建築物としては、シドニーオペラハウス^[24]とワールドタワー（シドニー）、^[25] セントジョージワーフタワー（ロンドン）、^[26] CNタワー（トロント）、^[27] 啓徳クルーズターミナル^[28]と香港国際商業センター、 ^[29] オーシャンハイツ2（ドバイ）、^[30] ユーレカタワー（メルボルン）、^[31] トーレエスパシオ（マドリード）、^[32]グオコタワー（タンジョンパガーセンター）（シンガポール）、^[33] ザグレブ国際空港（クロアチア）、^[34]キャピタルゲート（アラブ首長国連邦アブダビ） ^[35]などがある。

ICCタワー、香港
484m 2010
グオコタワー、シンガポール
290m 2016
シドニーオペラハウス
1973
啓徳ターミナル
香港2013
ワールドタワー、シドニー
230m 2004
オーシャンハイツ2、ドバイ
335m 2016
ユーレカタワー、メルボルン
297m 2006
トーレ・エスパシオ、マドリッド
230m 2008
キャピタルゲート、アブダビ
18° 傾斜 2010

土木構造物

橋

コンクリートは橋梁の最も一般的な構造材料であり、プレストレストコンクリートが頻繁に採用されています。^[36]^[37] 1940年代に大型橋梁への使用が調査されたとき、このタイプの橋は従来の設計に比べて設置が速く、経済的で、橋の振動が少なく長持ちするという利点がありました。^[38]^[39]この方法で建設された最初の橋の1つは、1946年に英国で建設された鉄道橋のアダム高架橋です。^[40] 1960年代までには、英国ではプレストレストコンクリートが鉄筋コンクリート橋に大きく取って代わり、箱桁が主流になりました。^[41]

10～40メートル（30～130フィート）程度の短スパン橋では、プレキャストプレテンション桁や板の形でプレストレスが一般的に採用されています。^[42] 40～200メートル（150～650フィート）程度の中規模構造物では、通常、プレキャストセグメント、現場バランスカンチレバー、段階的に立ち上げられた設計が使用されます。^{[43]最長の橋では、プレストレストコンクリートの床版構造が}斜張橋設計の不可欠な部分を形成することがよくあります。^[44]

ダム

コンクリートダムは1930年代半ばから、隆起に対抗し、全体的な安定性を高めるためにプレストレスを使用しています。^[45]^[46]また、プレストレスは、構造強化や堤防の頂部や放水路の高さを上げる場合など、ダムの修復工事の一環として後付けされることも頻繁にあります。^[47]^[48]

最も一般的なダムのプレストレスは、ダムのコンクリート構造物やその下の岩層に掘削されたポストテンションアンカーの形をとる。このようなアンカーは、通常、高張力の束ねられた鋼のストランドまたは個々のねじ付きバーのテンドンで構成される。テンドンは、遠端（内側）でコンクリートまたは岩にグラウトで固定され、外側の端には「接着されていない」自由長がかなりあるため、張力をかけている間にテンドンが伸びることができる。テンドンは、張力をかけると、周囲のコンクリートまたは岩に全長が接着されるか、または（より一般的には）自由長にわたってストランドが腐食防止グリースに永久的に封入され、長期的な負荷監視と再ストレスを可能にする。^[49]

サイロとタンク

サイロやタンクなどの円形貯蔵構造物では、貯蔵されている液体やバルク固体によって発生する外向きの圧力に直接抵抗するためにプレストレス力を使用できます。水平に曲がったテンドンがコンクリート壁内に設置され、構造物の垂直方向に間隔を空けて一連のフープを形成します。張力がかかると、これらのテンドンは構造物に軸方向（圧縮）および半径方向（内向き）の力の両方を及ぼし、その後の貯蔵荷重に直接対抗することができます。プレストレスの大きさが荷重によって生じる引張応力を常に超えるように設計されている場合、壁のコンクリートに永久的な残留圧縮が存在し、水密でひび割れのない構造を維持するのに役立ちます。^[50]^[51]^[52]^{: 61}

核と爆発

プレストレストコンクリートは、原子炉容器や格納容器、石油化学タンクの防爆壁などの高圧格納構造物の信頼性の高い建設材料として確立されています。プレストレスを使用してこのような構造物を2軸または3軸圧縮の初期状態にすると、コンクリートのひび割れや漏れに対する耐性が向上し、耐荷重、冗長性、監視可能な圧力封じ込めシステムが提供されます。^[53]^[54]^[55]^{: 585–594}

原子炉と格納容器では、通常、原子炉の炉心を完全に包み込むために、水平または垂直に湾曲した個別のポストテンションテンドンセットが使用されます。液化天然ガス(LNG) タンクなどの爆発格納容器の壁では、通常、格納用に水平に湾曲したフープテンドンの層を使用し、軸方向の壁のプレストレスには垂直ループテンドンを使用します。

ハードスタンドと歩道

大きな荷重がかかるコンクリートの床版や舗装は、ひび割れやそれに続く交通による劣化に敏感です。そのため、プレストレストコンクリートは、プレ圧縮により、使用中の荷重によって発生するひび割れを誘発する引張応力に抵抗する能力をコンクリートに与えるため、このような構造物によく使用されます。このひび割れ抵抗により、個々のスラブセクションを従来の鉄筋コンクリートよりも大きな注入で構築できるため、ジョイント間隔が広くなり、ジョイントコストが削減され、長期的なジョイントメンテナンスの問題が少なくなります。^[55]^{: 594–598}^[56] プレキャストプレストレストコンクリートを道路舗装に使用するための初期研究も成功しており、建設のスピードと品質がこの技術の利点であると指摘されています。^[57]

プレストレストコンクリートを使用して建設された注目すべき土木構造物には、オーストラリアのブリスベンにあるゲートウェイ橋、 ^[58] 韓国の仁川大橋、[ ^59] スーダンのロゼイルダム、^{[60]米国ワシントン州の}ワナパムダム、^[61]ウェールズのサウスフックにあるLNGタンク、ノルウェーのブレビックにあるセメントサイロ、ドイツのイッツバレーにあるアウトバーンA73橋、ロシアのモスクワにあるオスタンキノタワー、カナダのトロントにある CNタワー、スウェーデンのヴィデベリシャムにあるリングハルス原子炉などがある。^[53]^{: 37}

ゲートウェイブリッジ
、ブリスベン、オーストラリア。
仁川大橋
韓国
アウトバーン A73
イッツ渓谷、ドイツ
オスタンキノタワー
モスクワ、ロシア
CNタワートロント
、カナダ
ノルセムサイロ
ブレビク、ノルウェー
ロゼレスダム
アドダマジン、スーダン
ワナパムダム
ワシントン州、米国
LNGタンク
サウスフック、ウェールズ
リンハルス原子力発電所
、スウェーデン、ヴィデベリスハムン

設計事務所と規制

世界中には、プレストレストコンクリート構造物の設計と建設におけるベストプラクティスを推進する専門組織が数多く存在します。米国には、ポストテンション協会（PTI）やプレキャスト/プレストレストコンクリート協会（PCI）などの組織があります。^[62]同様の組織には、カナダプレキャスト/プレストレストコンクリート協会（CPCI）^[63] 、英国のポストテンション協会^[64] 、オーストラリアポストテンション協会^{[65] 、南アフリカポストテンション協会}^[66]などがあります。ヨーロッパにも同様の国別の協会や機関があります。

これらの組織は建築基準法や規格の権威ではなく、プレストレストコンクリートの設計、基準、ベストプラクティスの理解と開発を促進するために存在します。

鉄筋およびプレストレスト緊張材の詳細に関する規則と要件は、次のような各国の規格および基準によって規定されています。

欧州規格EN 1992 -2:2005 –ユーロコード2: コンクリート構造物の設計;
米国規格ACI318 : 鉄筋コンクリートの建築基準法要件
オーストラリア規格AS 3600-2009: コンクリート構造物。

参照

参考文献

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外部リンク

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