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技術 鉄筋コンクリート壁柱の補強構造、及び鉄筋コンクリート梁部材の補強構造

出願人 大成建設株式会社
発明者 是永健好河本慎一郎小室努篠崎洋三宮原貴昭渡辺英義杉山智昭
出願日 2017年8月29日 (3年5ヶ月経過) 出願番号 2017-164091
公開日 2017年11月16日 (3年2ヶ月経過) 公開番号 2017-203378
状態 特許登録済
技術分野 建築物の補強部材
主要キーワード 破壊線 釣合条件 公称径 破壊形式 開口周り 断面外周 棒状鉄筋 開口補強筋
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年11月16日)のものです。
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図面 (9)

課題

かぶりを確保するとともに施工性を悪化させることなく、応力条件が厳しい部位へ、より太径鉄筋を利用してそのせん断補強を行うこと。

解決手段

鉄筋コンクリート部材補強構造であって、前記鉄筋コンクリート部材の主筋の外周側に配設された第1のせん断補強筋と、前記主筋の内周側において、互いに対向する前記主筋の列を横断するように直線的に延設された第2のせん断補強筋と、を備え、前記第2のせん断補強筋は、前記第1のせん断補強筋よりも太径であり、かつ、その両端部に、前記主筋の外周側に位置するプレート型定着部を備えることを特徴とする。

概要

背景

鉄筋コンクリート部材(以下、RC部材ともいう)のせん断補強技術としては様々な方式が提案されている。例えば、特許文献1には開口部(貫通孔)を有する梁のせん断補強技術が開示されている。特許文献2には、壁柱(扁平柱)内にせん断補強筋を交差させたものが開示されている。また、特許文献3には中子筋を用いたものが開示されている。

RC部材のせん断補強は、一般にD10〜D16の細径鉄筋を使って主筋を囲むようになされている(フープスターラップ)。また、超高強度鉄筋(例えばSBPD1275/1420)を使用する場合には、せん断補強筋の径が更に小さくなる場合(公称径7.1mm、9.0mm)もある。長方形断面のRC部材のせん断補強としては、せん断応力条件が厳しい部材端付近に、せん断補強筋を密に配筋することも知られている。

一方、このような長方形断面部材、特に断面の長辺/短辺比が大きい扁平な壁柱や壁梁ウォールガーダー)では、主筋による曲げ抵抗力に対して圧縮部コンクリートの幅が狭い。このため、例えば図7(A)に示すような最終ひび割れ状態となり、正方形断面の部材などに比べて部材端圧縮部コンクリートの圧壊が生じやすい。また、開口部(貫通孔)を有する梁部材では、開口補強がない場合には図7(B)に示すように開口部から伸びせん断ひび割れが拡大する破壊形式となり、十分な開口補強を施していても図7(C)に示すように開口部上下でせん断ひび割れが拡大する破壊形式となりえる。

概要

かぶりを確保するとともに施工性を悪化させることなく、応力条件が厳しい部位へ、より太径の鉄筋を利用してそのせん断補強を行うこと。鉄筋コンクリート部材の補強構造であって、前記鉄筋コンクリート部材の主筋の外周側に配設された第1のせん断補強筋と、前記主筋の内周側において、互いに対向する前記主筋の列を横断するように直線的に延設された第2のせん断補強筋と、を備え、前記第2のせん断補強筋は、前記第1のせん断補強筋よりも太径であり、かつ、その両端部に、前記主筋の外周側に位置するプレート型定着部を備えることを特徴とする。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

鉄筋コンクリート部材補強構造であって、前記鉄筋コンクリート部材の主筋の外周側に配設された第1のせん断補強筋と、前記主筋の内周側において、互いに対向する前記主筋の列を横断するように直線的に延設された第2のせん断補強筋と、を備え、前記第2のせん断補強筋は、前記第1のせん断補強筋よりも太径であり、かつ、その両端部に、前記主筋の外周側に位置するプレート型定着部を備えることを特徴とする補強構造。

請求項2

前記第1のせん断補強筋と前記第2のせん断補強筋とが、前記主筋の列方向と平行な方向で互いに重なるように配置されていることを特徴とする請求項1に記載の補強構造。

請求項3

前記鉄筋コンクリート部材が、水平方向に開口した開口部を有する梁部材であり、前記第2のせん断補強筋が、前記開口部の左右側部にそれぞれ上下方向に配置され、前記補強構造は、更に、前記開口部の上部及び下部にそれぞれ配置され、左右方向に直線的に延設された開口補強筋を備え、前記開口補強筋は、前記第1のせん断補強筋よりも太径の鉄筋であり、かつ、その両端部に、プレート型定着部を備えることを特徴とする請求項1に記載の補強構造。

請求項4

前記第2のせん断補強筋は、前記第1のせん断補強筋よりも2倍以上太径であることを特徴とする請求項1に記載の補強構造。

技術分野

0001

本発明は鉄筋コンクリート部材せん断補強技術に関する。

背景技術

0002

鉄筋コンクリート部材(以下、RC部材ともいう)のせん断補強技術としては様々な方式が提案されている。例えば、特許文献1には開口部(貫通孔)を有する梁のせん断補強技術が開示されている。特許文献2には、壁柱(扁平柱)内にせん断補強筋を交差させたものが開示されている。また、特許文献3には中子筋を用いたものが開示されている。

0003

RC部材のせん断補強は、一般にD10〜D16の細径鉄筋を使って主筋を囲むようになされている(フープスターラップ)。また、超高強度鉄筋(例えばSBPD1275/1420)を使用する場合には、せん断補強筋の径が更に小さくなる場合(公称径7.1mm、9.0mm)もある。長方形断面のRC部材のせん断補強としては、せん断応力条件が厳しい部材端付近に、せん断補強筋を密に配筋することも知られている。

0004

一方、このような長方形断面部材、特に断面の長辺/短辺比が大きい扁平な壁柱や壁梁ウォールガーダー)では、主筋による曲げ抵抗力に対して圧縮部コンクリートの幅が狭い。このため、例えば図7(A)に示すような最終ひび割れ状態となり、正方形断面の部材などに比べて部材端圧縮部コンクリートの圧壊が生じやすい。また、開口部(貫通孔)を有する梁部材では、開口補強がない場合には図7(B)に示すように開口部から伸びせん断ひび割れが拡大する破壊形式となり、十分な開口補強を施していても図7(C)に示すように開口部上下でせん断ひび割れが拡大する破壊形式となりえる。

先行技術

0005

特開2011−256658号公報
特開2002−4411号公報
特開平8−260565号公報

発明が解決しようとする課題

0006

図7(A)〜(C)に示したような、部材の曲げ補強部の主筋位置近傍におけるひび割れの拡大を抑止する方策として、例えば、外周のせん断補強筋とは別に、太径の鉄筋を使った中子筋を設けることが考えられる。しかし、図8(A)に示すように、鉄筋の曲げ半径およびフック部の余長に関する配筋規定により、曲げ加工されたフック部における鉄筋の曲げ半径や余長が大きくなり、配筋困難な場合がある。なお、同図のような135°フックではなく、180°フックを採用すると余長が短くなって施工は煩雑であるが配筋が可能となる場合が増える。しかし、同図に示すように中子筋の直線部(S2)では引張力が有効に働くものの、それ以外の部分(S1)では引張力の利きが悪くなる。よって、主筋近傍の破壊を誘発するひび割れの伸展・拡大を効率的に拘束できない。

0007

また、フープ、スターラップに太径の鉄筋を使用することや、一般的な細径鉄筋(D10〜D16)を使ってせん断補強筋(フープ、スターラップ)を密に配筋することも考えられる。しかし、いずれの方策も施工面での困難性や限界がある。また、一般論として、柱、梁や壁等のせん断補強筋量を増やしても、その効果には限界があると言われている。

0008

その要因の一つが、日本建築学会編「(旧)鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説」(以下、旧RC規準)の耐震壁に関する解説に示されている。図8(B)は同規準で示される模式図である。同解説では、せん断ひび割れ面に対して45°にせん断補強筋が横切っているため、図に示すようにひび割れ幅の拡大(またはひび割れ面でのずれ)によってせん断補強筋が曲がろうとし、その屈曲部のコンクリートが圧縮され、かぶり厚に対して太い径の鉄筋を使用した場合や、細径鉄筋で補強筋量を増やした場合には、屈曲部のコンクリートが局所的に破壊し、せん断補強筋の引張力があまり増大せず、補強効果が十分期待できないことが指摘されている。

0009

したがって、太径鉄筋に対して十分なかぶりを確保した補強方法が肝要と考えられる。この点は、一般のRC部材のせん断補強において、前述した中子筋を除き、せん断補強筋は断面外周に施されてかぶりが少ないこと、コンクリート強度が大きくなるとせん断補強筋の効果が増大するという既往研究事例とも関係する。

0010

一方、別の要因として、RC部材のせん断抵抗機構として現行の設計で普及しているトラス機構では、せん断補強筋の引張力、斜め方向に形成されるコンクリート圧縮束の圧縮力、および主筋の付着力の3つの内力釣合条件により、せん断抵抗力が決まり、せん断補強量が多いとコンクリート圧縮束がクリティカルせん断圧縮破壊)となり、せん断補強筋が降伏せずにせん断抵抗力が頭打ちとなることがよく知られている。ただし、図8(B)で示したひび割れ幅の拡大を抑止する効果は、十分なかぶりを有する太径鉄筋の方が鉄筋の曲げ剛性(鉄筋の断面2次モーメント)が大きくひび割れ面で変形しづらく、少なくともトラス機構で想定さるせん断補強筋の効果に比べて抵抗力が増大すると考えられる。

0011

本発明の目的は、かぶりを確保するとともに施工性を悪化させることなく、応力条件が厳しい部位へ、より太径の鉄筋を利用してそのせん断補強を行うことにある。

課題を解決するための手段

0012

本発明によれば、鉄筋コンクリート部材の補強構造であって、前記鉄筋コンクリート部材の主筋の外周側に配設された第1のせん断補強筋と、前記主筋の内周側において、互いに対向する前記主筋の列を横断するように直線的に延設された第2のせん断補強筋と、を備え、前記第2のせん断補強筋は、前記第1のせん断補強筋よりも太径であり、かつ、その両端部に、前記主筋の外周側に位置するプレート型定着部を備えることを特徴とする補強構造が提供される。

発明の効果

0013

本発明によれば、かぶりを確保するとともに施工性を悪化させることなく、応力条件が厳しい部位へ、より太径の鉄筋を利用してそのせん断補強を行うことができる。

図面の簡単な説明

0014

(A)は本発明の一実施形態に係る補強構造を適用した扁平柱の垂直断面図、(B)は水平断面図。
(A)は別例の補強構造を適用した扁平柱の垂直断面図、(B)は水平断面図、(C)は図2(A)の線I−Iに沿う断面図。
(A)及び(B)は、それぞれ別例の補強構造を適用した扁平柱の水平断面図。
(A)は本発明の一実施形態に係る補強構造を適用した梁の水平断面図、(B)は垂直断面図、(C)は図4(B)の線II−IIに沿う断面図。
別例の補強構造を適用した梁の垂直断面図。
ひび割れ集中率と断面欠損率とを示す図。
(A)は扁平柱におけるひび割れ状態の説明図、(B)及び(C)は開口部を有する梁におけるひび割れ状態の説明図。
(A)は中子筋の問題点の説明図、(B)は従来のせん断補強の問題点の説明図。

実施例

0015

<第1実施形態>
図1(A)は本発明の一実施形態に係る補強構造を適用したRC部材である、扁平柱(壁柱)1の垂直断面図であり、扁平柱1の立面図を示している。図1(B)は扁平柱1の水平断面図である。なお、各図に示す矢印X、Yは互いに直交する水平方向を示し、矢印Zは上下方向(垂直方向)を示している。

0016

扁平柱1は長方形断面のRC部材であり、その長辺方向がX方向であり、その短辺方向がY方向となっている。長辺方向を左右方向と呼び、短辺方向を奥行方向と呼ぶ場合がある。扁平柱1は主筋2a及び2b(総称するときは主筋2という)、補助筋3、拘束筋4、中子筋5、せん断補強筋6及びせん断補強筋7を備える。せん断補強筋6及びせん断補強筋7は本発明の一実施形態に係る補強構造を構成している。

0017

曲げ補強筋となる主筋2は、面内方向(X方向)に対して働く比較的太径の集約主筋としており、配置上、左隅部の主筋2aと、右隅部の主筋2bとに大別される。図1(B)に示すように、全主筋2を囲む包絡線Lの内側を内周側、外側を外周側と呼ぶ。主筋2はZ方向に延設されており、左隅部の主筋2a及び右隅部の主筋2bのいずれも、Y方向を列方向として1列2本の構成であり、2列で4本、総計で8本とされている。左隅部の主筋2aと、右隅部の主筋2bとは、互いに対向する主筋の列を構成している。

0018

補助筋3はZ方向に延設され、扁平柱1の部材周縁に沿って複数本(ここでは20本)配筋されている。拘束筋4は、左隅部の主筋2aと、右隅部の主筋2bとに区分けされてその周辺の補助筋3を囲むように配設されている。中子筋5は扁平柱1のX方向中央部において、両端部が補助筋3に係止されて配筋されている。

0019

せん断補強筋6は、主筋2の外周側に配置され、本実施形態の場合、補助筋3を囲むように環状を有して配置されたフープを構成している。せん断補強筋6としては、例えば、D10〜D16の細径鉄筋を採用できる。

0020

せん断補強筋7は、主筋2の内周側において、互いに対向する主筋2aの列と主筋2bの列とを横断するようにX方向に直線的に延設されている。せん断補強筋7は、せん断補強筋6よりも太径とした棒状鉄筋であり、Z方向でみるとせん断補強筋6と交互に配置されている。本実施形態の場合、せん断補強筋7はY方向中央部において1列配置された構成としている。しかし、複数列配置(例えば部材幅に応じて最大4列程度)でもよい。

0021

せん断補強筋7の両端部にはプレート型定着部7a、7aが設けられている。プレート型定着部7aは、せん断補強筋7の径方向に突出してせん断補強筋7端部の定着性を向上できる構成であればどのような構成でもよい。例えば、せん断補強筋7の途中部に対して拡径したもの、鋼板を固定したもの、定着板を有するナットを装着したもの等とすることができる。鋼板を用いる場合は、例えば、せん断補強筋7を構成する鉄筋端部に摩擦圧接で固着してもよい。プレート型定着部7aは主筋2の外周側に配置されている。

0022

本実施形態の場合、プレート型定着部7aを補助筋3に引っ掛けるように配置している。この構成はせん断補強筋7に引っ張り力が作用した場合にせん断補強筋7の定着性を向上させる。引っ掛ける対象は主筋2であってもよい。

0023

係る構成からなる扁平柱1では、せん断力が同図矢印方向に作用した場合に、圧縮部となる柱脚部1aにおいて、太径のせん断補強筋7が圧壊を誘発する主筋位置のひび割れ(破線L1)の拡大を直接拘束する配筋となっており、ひび割れの拡大・伸展を十分抑止できる。

0024

太径のせん断補強筋7を採用することにより、多量の細径補強筋で同程度のせん断補強を行った場合に比べて、太径鉄筋の曲げ剛性が大きいため、それを横切るせん断ひび割れの伸展・拡大を抑止できる。例えば、1本の太径鉄筋D29に対して、細径鉄筋D10で鉄筋の総断面積を等しくするためには9本必要(6.42cm2)となる。鉄筋の曲げ剛性、すなわち断面2次モーメント(I=πd4/64、d:鉄筋径)のみで考えると、1本のD29鉄筋は、断面積が等しい9本のD10鉄筋の7.9倍となり、両者の鉄筋屈曲部のコンクリート支圧面の複雑な応力条件の違い等を考慮しても、太径鉄筋を使用することによって、鉄筋の曲げ剛性は確実に大きくなる。

0025

このせん断ひび割れ伸展・拡大を抑止する効果は、せん断補強筋7の径ができるだけ大きい方が効果的であり、併用するせん断補強筋6の径より2倍以上太径であることが好ましく、特に、D19以上の鉄筋であることが好ましい。

0026

せん断補強筋7は直線の棒状鉄筋であり、曲げ加工を要しないので太径としても施工性を悪化させない。更に、その両端部にプレート型定着部7aを設けたので、定着性を向上できるだけでなく、かぶりがプレート型定着部7aの厚みには影響されるものの、せん断補強筋7の径に影響されず、より太径の鉄筋を利用した場合であっても、かぶりを確保しやすくなっている。

0027

こうして本実施形態の補強構造では、かぶりを確保するとともに施工性を悪化させることなく、応力条件が厳しい部位(ここでは柱脚部1a)へ、より太径の鉄筋を利用してそのせん断補強を行うことができる。また、配筋方法簡易かつ合理的なため、終局耐力等の設計法明快かつ簡便なものとなる。

0028

なお、本実施形態では、Z方向全域にわたってせん断補強筋7を配置しているが、応力条件が相対的に厳しくない部位(例えば扁平柱1のZ方向中間部位)ではプレート型定着部7aを省略してもよく、あるいは、せん断補強筋7の本数を減らしたり、なくしたりしてもよい。

0029

<第2実施形態>
図2(A)は本発明の別実施形態に係る補強構造を適用したRC部材である、扁平柱(壁柱)1Aの垂直断面図であり、扁平柱1の立面図を示している。図2(B)は扁平柱1Aの水平断面図、図2(C)は図2(A)の線II−IIに沿う断面図である。扁平柱1Aは、上記第1実施形態の扁平柱1の変形例であり、同様の構成については同じ符号を付して説明を省略し、異なる点について以下に説明する。

0030

本実施形態は、上記第1実施形態のせん断補強筋6に対応するせん断補強筋6’を有している。せん断補強筋6’は、主筋2の外周側に配置されているが、直線棒状の鉄筋であり、1段の同一水平面上にY方向に離間して互いに平行に2本設けられている。

0031

せん断補強筋7は上記第1実施形態と同様であるが、せん断補強筋6’と、せん断補強筋7との配設位置を高さ方向(Z方向)で近接させている。換言すると、せん断補強筋6’とせん断補強筋7とが、主筋2の列方向と平行な方向(Y方向)で互いに重なるように配置されている。本実施形態では、特に、せん断補強筋6’の中心軸の高さとせん断補強筋7の中心軸とを同一水平面(破線L2)上に位置させており、両者のZ方向の位置を揃えた構成としている。そして、せん断補強筋6’とせん断補強筋7の組と、拘束筋4とをZ方向に交互に配置して、両者の干渉を回避する配筋としている。

0032

せん断補強筋6’と、せん断補強筋7との配設位置を高さ方向(Z方向)で近接させると、その断面(破線L2)でコンクリート面積が鉄筋によって欠損することになり、作用せん断力によって発生する曲げひび割れが破線L2に沿って伸展しやすくなる。

0033

一方、せん断補強筋7が太径であればあるほど曲げ剛性が高くなり、せん断補強筋7を横切るせん断ひび割れ(破線L3)の伸展を抑止できる。実際には、地震時にせん断力が正負繰り返し作用するため、比較的初期段階で曲げひび割れ(破線L2)が水平断面全体に貫通して拡がり、その後生じるせん断ひび割れ(破線L3)の伸展は、一般的な配筋(細径鉄筋のフープ)に比べて抑えることができる。

0034

鉄筋によるコンクリートの断面欠損率に関して、日本建築学会編「鉄筋コンクリート造のひび割れ対策指針・同解説」において、ひび割れ誘発目地のひび割れ集中率に関する検討によれば、図6に示す結果となっており、コンクリート断面に対して20%の欠損率でひび割れが60%以上の集中率と、22%の欠損率で80%の集中率となっている。この指針では、コンクリートの乾燥収縮によるひび割れを誘発目地に集中させることを目的としているが、ひび割れ発生の外的要因が乾燥収縮か、作用せん断力かの違いであり、この考え方は本実施形態にも整合すると考えられる。

0035

したがって、以上のような効果を達成するためには、外周側のせん断補強筋6’と内周側のせん断補強筋7の径の総和が部材幅に対して20%以上が望ましい。例えば、本実施形態でいえば、柱幅250mmに対して、せん断補強筋6’:2本-D13+せん断補強筋7:1本-D25で、欠損率20.4%とすることができる。せん断補強筋6’と、せん断補強筋7との配設位置は高さ方向(Z方向)で完全に一致していなくても近接していれば同様の効果が期待できる。

0036

なお、せん断補強筋6’と、せん断補強筋7とがZ方向に離れていても、曲げひび割れを誘発する方法として、例えば、せん断補強筋7として部材幅に対して10%以上の径の太径鉄筋を2本使用することや、あるいは、部材幅に対して20%以上の径の太径鉄筋を1本使用することが挙げられる。これにより、せん断補強筋7のみで欠損率を20%以上にでき、曲げひび割れの集中化を効果的に促進し、せん断ひび割れの伸展をせん断補強筋7の曲げ剛性によって抑えることができる。

0037

さらに、せん断補強筋7によるコンクリート断面欠損率が20%以下でも、せん断補強筋7の径が、併用するせん断補強筋6’の2倍以上かつD19以上であれば、通常配筋(細径補強筋のフープのみ)に比べてせん断補強筋7の配設位置において曲げひび割れが先行して生じやすくなる。いずれにしろ、正負繰り返しの地震荷重によって断面を貫通する複数の曲げひび割れが発生した状態では、それらを横切るせん断ひび割れが生じづらくなるというRC部材の力学原理を応用している点が本実施形態の特徴の一つである。

0038

<第3実施形態>
図3(A)は本発明の別実施形態に係る補強構造を適用したRC部材である、扁平柱(壁柱)1Bの水平断面図である。扁平柱1Bは、上記第1実施形態の扁平柱1の変形例であり、同様の構成については同じ符号を付して説明を省略し、異なる点について以下に説明する。

0039

本実施形態では、扁平柱1Bを高配筋・高耐力とするために、主筋2を上記第1実施形態より増やし、それに伴いせん断補強筋7も増やしている。

0040

上記第1および第2実施形態では、かぶり厚を大きくする目的で、拘束筋4に主筋2が接しないように配置した場合について説明した。しかし、より一般的な扁平柱における主筋は、図3(A)の例のように、主筋2が拘束筋4に接するように配筋されることが多い。そのような場合、図7(A)で示したように、主筋に沿ったひび割れを生じやすくなるが、せん断補強筋7を断面に対して複数列(図3(A)の例では2列)にすることで、曲げ補強筋に沿ったひび割れの防止と、高耐力で変形性能の優れた高靱性の扁平柱とすることができる。

0041

図3(B)は、本発明の別実施形態に係る補強構造を適用したRC部材である、扁平柱(壁柱)1Cの水平断面図であり、上述した扁平柱1Bと同様に、主筋2が拘束筋4に接する配筋としている。扁平柱1Cでは、より施工を合理化する目的で、せん断補強筋6の代わりにメッシュ筋8を扁平柱1Cの両側面から設置した事例である。メッシュ筋8は、上記第2実施形態におけるせん断補強筋6’に相当する鉄筋と、上述した補強筋3に相当する鉄筋とを網目状に交差させたものに相当する。このようなメッシュ筋8は上記第1実施形態や上記第2実施形態においても採用可能である。

0042

なお、断面両側の応力条件が厳しい部位で、拘束筋4とせん断補強筋7の協働効果が期待できるため、せん断補強筋7の補強量が多い場合には、断面両側の拘束域以外の中間部分では、メッシュ筋8がなくてもせん断補強筋7のみで十分なせん断補強効果が期待できる。

0043

<第4実施形態>
本実施形態では、RC梁の開口部の補強に本発明の補強構造を適用したものである。図4(A)は本発明の一実施形態に係る補強構造を適用した梁11の水平断面図、(B)は垂直断面図、(C)は図4(B)の線II−IIに沿う断面図である。

0044

一般的な開口部補強では、開口部上下の上弦材下弦材にせん断補強(小径のスターラップ)に加えて、開口周りに、斜め補強筋(X型等)や既製品開口補強金物等で補強される。本実施形態ではこのような補強は採用せず、開口部上下の上弦材と下弦材の補強と、せん断応力が厳しい開口際(開口左右)の補強とを行っている。

0045

梁11は長方形断面のRC部材であり、その軸方向がX方向、梁せい方向がZ方向、梁幅方向がY方向となっている。軸方向を左右方向と呼び、梁せい方向を上下方向と呼ぶ場合がある。梁11は、その軸方向中央部に水平方向に開口した貫通孔である開口部11aを有している。また、梁11は主筋12a及び12b(総称するときは主筋12という)、せん断補強筋16、せん断補強筋17、開口補強筋18及び拘束筋19を備える。せん断補強筋16、せん断補強筋17及び開口補強筋18は本発明の一実施形態に係る補強構造を構成している。

0046

主筋12は、配置上、上側の主筋12aと、下側の主筋12bとに大別される。主筋12はX方向に延設されており、主筋12a及び主筋12bのいずれも、Y方向を列方向として1列4本の構成であり、総計で8本とされている。上側の主筋2aと、下側の主筋2bとは、互いに対向する主筋の列を構成している。

0047

せん断補強筋16は、主筋12の外周側に配置され、本実施形態の場合、主筋12を囲むように環状を有して配置されたスターラップを構成している。せん断補強筋16としては、例えば、D10〜D16の細径鉄筋を採用できる。

0048

せん断補強筋17は、主筋12の内周側において、互いに対向する主筋12aの列と主筋12bの列とを横断するようにZ方向に直線的に延設されている。せん断補強筋17は、せん断補強筋16よりも太径とした棒状鉄筋である。本実施形態の場合、せん断補強筋17は、開口部11aの左右側部にそれぞれ上下方向に配置され、片側で2×2=4本で、両側で総計8本としている。しかし、せん断補強筋17の数は適宜選択できる。

0049

せん断補強筋17の両端部にはプレート型定着部17a、17aが設けられている。プレート型定着部17aは、上記第1実施形態と同様、せん断補強筋17の径方向に突出してせん断補強筋7端部の定着性を向上できる構成であればどのような構成でもよい。プレート型定着部17aは主筋12の外周側に配置されている。本実施形態の場合、プレート型定着部17aを主筋12に引っ掛けるように配置している。この構成はせん断補強筋17に引っ張り力が作用した場合にせん断補強筋17の定着性を向上させる。

0050

本実施形態では、梁11の上側および下側において、主筋2がそれぞれ1段配筋のため、開口部11a上下の開口に近接した部位に開口補強筋18を施している。なお、主筋2が多段配筋の場合等の構成の場合、開口補強筋18を省略することができる。

0051

開口補強筋18は、開口部11aの上部及び下部にそれぞれ配置され、左右方向に直線的に延設された直線棒状の鉄筋である。開口補強筋18の両端部にはプレート型定着部18aが設けられている。プレート型定着部18aは、上記第1実施形態のプレート型定着部7aと同様、開口補強筋18の径方向に突出して開口補強筋18端部の定着性を向上できる構成であればどのような構成でもよい。プレート型定着部18aは必須ではないが、本実施形態では破壊を誘発するひび割れを効率的かつ強制的に拘束することを目的として、あえて設けている。拘束筋19は主筋2と開口補強筋18とを囲むように配筋されている。

0052

係る構成からなる梁11では、太径のせん断補強筋17が圧壊を誘発する主筋12や開口補強筋18近傍の位置のひび割れ(破線L4)の拡大を直接拘束する配筋となっており、ひび割れの拡大・伸展を十分抑止できる。また、開口補強筋18も破壊を誘発するひび割れを拘束する。せん断補強筋17は、また、主筋12の付着条件が厳しい場合に生じる主筋12に沿った付着割裂ひび割れの抑止にも効果を発揮する。

0053

せん断補強筋17は直線の棒状鉄筋であり、曲げ加工を要しないので太径としても施工性を悪化させない。更に、その両端部にプレート型定着部17aを設けたので、定着性を向上できるだけでなく、かぶりがプレート型定着部17aの厚みには影響されるものの、せん断補強筋17の径に影響されず、より太径の鉄筋を利用した場合であっても、かぶりを確保しやすくなっている。

0054

こうして本実施形態の補強構造でも、上記第1実施形態の補強構造と同様、かぶりを確保するとともに施工性を悪化させることなく、応力条件が厳しい部位(ここでは開口部11a近傍)へ、より太径の鉄筋を利用してそのせん断補強を行うことができる。また、配筋方法が簡易かつ合理的なため、終局耐力等の設計法が明快かつ簡便なものとなる。

0055

<第5実施形態>
図5は本発明の別実施形態に係る補強構造を適用したRC部材である、梁11’の垂直断面図である。梁11’は、上記第3実施形態の梁11の変形例であり、同様の構成については同じ符号を付して説明を省略し、異なる点について以下に説明する。

0056

本実施形態の場合、主筋2は上下で2段構成とされており、上記第3実施形態の開口補強筋18は省略されて拘束筋19’は上側の主筋2aと、下側の主筋2bとをそれぞれ囲む構成である。

0057

梁11’は開口部11aが複数形成されている。同図の例では、開口部11aの間隔を開口径の2倍としているが、通常は開口径の3倍以上とされている(日本建築学会編:鉄筋コンクリート造配筋指針・同解説)。

0058

このような複数の開口部11aを有するRC梁では、同図に示す開口部11a間の束材と開口部11a上下の弦材の耐力の低い方で梁11’の終局せん断耐力が決まる。図5において、破線L5は上弦材の破壊線を、破線L6は下弦材の破壊線を、破線L7は束材の破壊線を、それぞれ示している。破壊線上の補強量が多いとコンクリートのせん断圧縮破壊が、補強量が少なくなると破壊線上のせん断ひび割れの拡大が最終破壊形式となる。

0059

せん断補強筋17は、各開口部11aの左右両側に配置されている。せん断補強筋17は、開口部11a上下の弦材および束材の破壊防止に有効に働く。なお、束材の補強には、通常、開口部11aの側方を斜めに通過する斜め補強筋が有効であるが、開口部11aの間隔を通常の間隔(開口径の3倍以上)とした場合、束材の破壊線L7が図示の例の傾き(約30°)よりも水平に近くなる。補強筋はひび割れに直交する方が効果的とされる一般論からすると、必ずしも斜め補強筋と効果において大きな差はなく、せん断補強筋17によって、破壊線上での鉄筋の曲げ剛性も高く、せん断ひび割れの伸展・拡大を抑止できるので、施工性を考えると従来工法(斜め補強等)より合理的である。

0060

なお、開口部11aの位置が梁端部に近くなるほど、部材の曲げ応力によりせん断補強筋17に沿って曲げひび割れが生じやすく、有害なせん断ひび割れの伸展・拡大の抑止効果が更に増大する。

0061

<他の実施形態>
上記第1〜第5実施形態では、RC造の柱および梁(開口補強)を対象として示したが、本発明の適用対象はこれらに限られるものでなく、柱型のない耐震壁や壁式構造における耐力壁のせん断補強や開口補強等、各種のRC部材に適用可能であり、特に、長方形断面を有するRC部材の長辺方向のせん断補強に有益である。また、プレストレストコンクリート造部材についても適用可能である。

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