JP2002356953A - 鉄筋コンクリート柱又は梁部材の補強構造及びその接合部の補強構造 - Google Patents
鉄筋コンクリート柱又は梁部材の補強構造及びその接合部の補強構造Info
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Abstract
とにより、従来の全量均等間隔配置の場合以上の補強効
果が得られるRC軸部材の補強に関するものである。 【解決手段】 RC軸部材に埋設されたスリーブ継手の
両端部に位置する主筋の基端部に、せん断補強筋を集中
配置したことを特徴とする鉄筋コンクリート柱又は梁部
材或いは当該部材相互の接合部の補強構造。
Description
梁部材の補強構造及びその接合部の補強構造に関するも
ので、RC軸部材の軸方向に対し略直角方向に配置する
補強材による補強構造を特徴とするものである。
C軸部材という。)の構築又は製造は、型枠内に所定構
成の鉄筋群を配置した後、コンクリートを打設すること
により行われるが、この鉄筋群の構成については建築基
準法等の諸規定に従って行わなければならない。上記鉄
筋群のうち最も重要なことは、RC軸部材の軸方向に複
数本の鉄筋を組として配置される主鉄筋群であるが、上
記諸規定によれば、主として部材のせん断補強のため主
鉄筋群の外周に、該RC軸部材の軸方向に対して略直角
方向に補強筋(柱部材の場合は帯鉄筋、梁部材の場合は
あばら鉄筋という。)の所定量を配置しなければなら
ず、またこの配置は原則として部材全長にわたり均等間
隔で配置しなければならないことが定められている。
様々な手段があるが、その一つとしてスリーブ継手を使
用することがある。鉄筋の端部相互を公知(特公昭53
−12732号、特開昭61−200246号公報参
照)のスリーブ継手によって連結するものである。該ス
リーブ継手は、両端に開口部を有する細長い中空管状体
よりなる鉄筋用継手で、その開口部の一端部はRC軸部
材の各主鉄筋の端部に結合され、他端部は連結される他
の主鉄筋の端部に結合され、コンクリート部材中に埋設
される。
RC軸部材の構築又は製造に於いて、各主鉄筋相互の連
結が簡易迅速に実施できるという利点がある。主鉄筋相
互の連結にあたって、接合対をなす主鉄筋の軸線方向が
高精度で一線上とならなければならないが、スリーブ継
手を使用する場合、相手方主鉄筋は管状体である継手の
他の開口部から挿入することにより接合できるので、両
者の主鉄筋の軸線に少々の狂いがあっても支障なく接合
することが可能なものである。これがスリーブ継手を使
用するRC軸部材の構築又は製造の最大の利点である。
た構造のRC軸部材に於いても、一般の軸部材における
構造と同様、RC部材軸の軸方向全長にわたり上記した
ように主鉄筋の略直角方向に補強材となる補強筋が配置
される。この補強筋の配置は主鉄筋群のみならず埋設ス
リーブ継手群の外周においても均等間隔で配置される
が、埋設スリーブ継手群外周には主鉄筋群外周における
よりも割り増しした量の補強筋の配置が推奨されてい
る。従来のスリーブ継手を埋設したRC軸部材の構築又
は製造には、以下に述べる問題点があつた。
強筋を配置する作業には困難性があった。それはスリー
ブ継手が埋設されている主鉄筋群(主として端部)は、
スリーブ継手が主鉄筋径より太くなっており、更に注入
口等の突起物が突出している場合があり、これらにより
鉄筋間の間隙空間が狭くなっており、この空間内に所定
量、特に割り増し量の補強筋を配置する作業には大きな
困難性があり、割り増し量の補強筋を配置できない場合
がしばしば生じる。
に補強筋を所定間隔毎に配置する作業工程が煩雑であっ
た。該補強筋は、通常、主鉄筋群の配置後、所定間隔毎
に該主鉄筋群の周囲に配設することになるので、その所
定位置毎に補強筋を取り付ける作業となり、上記のとお
り、鉄筋間の間隙空間が狭くなっており、その分設作業
は煩雑であった。
部分は、該主筋鉄筋より太くなり、当該箇所の外側にせ
ん断補強筋を配設することになるので、コンクリートの
被り厚等の関係上、部材断面が大きくなり、当該部材に
使用するコンクリート使用量も多くなるので部材重量は
増加し、この増加した重量を支えるために鉄筋量を多く
する必要が生じていた。これらはコストを増大させる原
因となり、部材重量増大に伴う建物全体の重量増大、部
材断面増大に伴う有効床面積の減少等多くの問題点を有
していた。
は、コンクリートとの付着が期待できず、設計上主鉄筋
の定着長を確保することが困難な場合があった。軸組工
法のプレキャスト柱のように、継手が部材端部の有効せ
いの範囲に納まれば該主鉄筋の定着長さを、部材端部か
ら有効せいだけ離れた位置から算定するので問題が生じ
ることはないが、鉄筋先組み工法に於いては、部材端部
から断面せい程度離れた位置にスリーブ継手を設ける場
合、或いはプレキャスト工法でも、梁主鉄筋の継手を接
合部内に設ける場合等は、継手部の付着力が期待できな
いと定着長さを確保することが困難となる。
有するRC軸部材に於ける補強筋の配置方法について種
々実験を重ねた結果、補強筋を部材全長にわたり均等間
隔に配置することなく、同量の補強筋に於いてスリーブ
継手の端部となる主鉄筋側に集約配置すること等によ
り、従来の全量均等間隔配置の場合以上の補強効果が得
られることを見い出した。更に、RC軸部材に於いて、
補強筋を主鉄筋群外周に配置すること及びその一部を埋
設継手群付近に集約配置することにより、所定の効果が
得られることを見い出した。本発明は、上記考えに基づ
いてなされたものである。
ート柱又は梁部材の補強構造であって、RC軸部材に埋
設されたスリーブ継手の両端部に位置する主筋の基端部
に、せん断補強筋を集中配置した鉄筋コンクリート柱又
は梁部材の補強構造を特徴とする。
部材の構築物の梁又は柱の端部に位置する鉄筋コンクリ
ート柱又は梁部材の補強構造を特徴とする。
部材の接合部の補強構造であって、該梁の主筋を柱との
接合部内でスリーブ継手を介して接合し、該スリーブ継
手の両端部に位置する主筋の基端部に、せん断補強筋を
集中配置した鉄筋コンクリート柱と梁部材の接合部の補
強構造を特徴とする。
する仕口部に於いて、該主筋の先端部に固定された定着
金物の内側部分にせん断補強筋を集中配置した鉄筋コン
クリート柱と梁部材の接合部の補強構造を特徴とする。
ト柱又は梁部材の補強構造及びその接合部の補強構造に
ついて詳述する。
又は梁部材のRC軸部材途中に、付着力の期待できない
スリーブ継手がある場合の実施例を示している。本実施
例では、本発明の補強構造を従来例と比較しながら、そ
の有効性について説明する。
ん断ひび割れにより、テンションシフトが起こり、更に
継手部に付着力が期待できないと、上端主筋2の引張力
は図1(a)のように変化し、定着長さが短くなる。ス
リーブ継手3に於いては主筋2の径に比較してスリーブ
径が太くなるので、図2のようにスリーブ継手3の小口
面でコンクリート5からの反力が得られ、スリーブ継手
3両端の主筋2の引張力に差(T1ーT2)が生じてもよ
いことになる。部材端部では、曲げひび割れのためにR
1の反力は得られないので、R2からの反力の鉛直成分に
釣り合う力が必要となる。せん断補強筋6がこの力を負
担すればよいが、量的に不十分で、上記スリーブ継手3
の両端部に位置する主筋2の基端部にせん断補強筋を集
中配置することによりスリーブ継手3の両端に於ける主
筋2の引張力の差(T1ーT2)に見合う大きな引張力を
負担できることになる。
(T1ーT2)を、集約せん断補強筋7により生じさせれ
ば、図3に示すように、見かけ上、継手区間も含めて定
着長さを算定することが可能となる。上記補強筋の材料
としては、主として鉄筋が用いられるが鉄筋に限らず平
帯鋼、線材等も使用される。補強材の配置態様として
は、通常、主筋群外周にこれに接し、これを螺旋状に囲
繞する態様、主筋群外周に接する大きさの輪状に成形し
た補強材リングを間隔を置いて多数段状に配置する態
様、4枚程度の板材を互いにその端で連結して閉環を形
成したものを段状に配置する態様等の各種態様がとられ
ている。
8を示している。図4(a)は、比較用の基準試験体8
で、RC軸部材1にスリーブ継手3の無い通常のRC軸
部材1の試験体8で、付着割裂破壊が先行するように設
計している。図4(b)は、上記図1の部材に相当する
もので、RC軸部材1に端部からおよそ有効せいと同じ
だけ離れた位置に、主筋2の連結手段としてモルタル充
填式のスリーブ継手3を設けたもので、他の条件は同図
(a)の基準試験体8と同一である。図4(c)は、図
3の部材の状態となることを意図した試験体8で、RC
軸部材1のスリーブ継手3の両端部に位置する主筋2の
基端部に集約せん断補強筋7を配設したものである。丸
鋼のφ16を2本束ねて集約せん断補強筋7としてい
る。
ブ継手3の長手方向の断面形状を示している。主筋径φ
19用のものを連結する継手で、外径40mm、長さ2
60mmの筒形状のものを示している。筒状体の空間部
9は、その内壁にモルタル等の注入材との付着力を高め
るために適宜凹凸部10が形成されている。空間部の両
端は、解放された開口部11とされ、当該開口部11か
ら上記主筋2を挿入し、その先端は長手方向の略中央部
に至ることになる。該開口部11の端部と主筋2との隙
間には、シール材12が配設される。該スリーブ継手3
の周壁部13には、上記挿入された主筋2を押さえる固
定ボルト14を挿入するための孔15と、該空間部9に
流動性モルタル等を注入するグラウト注入孔16及び、
該注入材を充填したときに押し出されてくる空気の逃げ
道及び注入材が充填されたことを確認することが可能な
グラウト排出孔17とが形成されている。該固定ボルト
14による圧接固定及びグラウト注入孔16からのモル
タル等の充填材の注入により、主筋2を固定することが
可能となる。上記試験体8では、スリーブ継手3の付着
力をなくすため、グラウト注入孔16やグラウト排出孔
17等の突出部を削り取り、表面にパラフィンワックス
を塗布した後、ビニールテープを巻き付けている。
部分が逆対称モーメント状態となるように、連続梁形式
で、部材角で制御し、変形漸増の正負繰り返し載荷試験
を行った。主筋2、せん断補強筋6及び集約せん断補強
筋7のひずみは、ひずみゲージで測定した。図7は、各
試験体8を上記加力装置18による載荷試験の結果を測
定した主筋2のひずみ分布を示している。上記試験体8
は全て付着割裂破壊したため、主筋2は降伏していな
い。従って、ひずみ分布は、引張力分布と同一形とな
る。主筋2の降伏以前でもあり、どの試験体8の端部区
間でも完全なテンションシフトは起こっていない。曲げ
及び曲げせん断ひび割れは生じているが、ひび割れ間の
付着があるので、図8のように、端部のせん断補強筋6
の引張力が主筋2の引張力と釣り合えば、主筋2の左右
で引張力の差が生じても良いことになる。
・(ixーx/2)となる釣り合い式の左辺と右辺をひ
ずみ測定結果に基づいて、図4(a)の試験体8につい
て示したもので、ほぼ図8の釣り合い状態を示してい
る。
継手3を配置し、集約せん断補強筋7を配置しなかった
ものの下端主鉄筋2のひずみ分布を示し、スリーブ継手
3の両端部のひずみがほぼ同じとなり、図1に示した継
手部の付着力が無い場合の主筋引張力分布を示してい
る。これに対して図7(c)は、集約せん断補強筋7を
配置したもので、スリーブ継手3の両端部にひずみ差が
生じ、図7(a)のスリーブ継手3のない試験体8と同
様の分布形で、図3に示した集約せん断補強筋7を配置
した場合の主筋引張力分布を示している。
を拡大した図である。A点とB点との引張力の差(△
T)、集約せん断補強筋7の引張力(TISR)及びコン
クリートストラットの圧縮力(C)が釣り合うものとす
れば、コンクリートストラットの角度をφとすると、上
記TISRと△Tの比はtanφとなる。図11は、図4
(c)に示した試験体8について、上記△Tを継手両端
部の主筋ひずみ測定値の差から計算し、TISRを集約せ
ん断補強筋7のひずみ測定値から計算したものをグラフ
として示したものである。図中の斜線部分は、コンクリ
ートストラットの方向が、部材端部の圧縮主筋位置を向
いているとした場合のTISRと△Tの比を表すものであ
る。この実験結果は、ほぼこの線に近く、TISRに集約
せん断補強筋7近傍のせん断補強筋6の引張力を加えれ
ば、さらにこの線に近づくことから、図10に示す釣り
合いが生じていることがわかる。
張力(△T)を求めれば、図10に示した釣り合いよ
り、これに釣り合う集約せん断補強筋量を算定すること
ができる。図12の主筋引張力分布を保証するために
は、 TISR=△T・tanφ △T =2σy・ar・ls/(lーd) aISR;集約せん断補強筋の断面積 σISR;集約せん断補強筋に許容する応力度 とすると aISR=2σy・ar・ls・tanφ/(lーd)/σ
ISR となる。
縮ストラットの水平分力を期待し、その強度に依存す
る。△Tの反力をコンクリートの支圧力に期待するとす
れば、 △T≦ALC・fLC ALC;スリーブ端部の支圧面積 fLC;支圧強度 となり、上記fLCを、PC規準を参考に最大2.0Fc
(Fc;コンクリートの設計基準強度)程度期待できる
と考えると、 TISR≦ALC・2.0Fc・tanφ aISR≦ALC・fLC・tanφ/σISR となる。上記式より、集約せん断補強筋量の上限値を求
めることができることになる。
きても、集約せん断補強筋7を高強度化して断面積を小
さくできるという保証にはならない。それは、集約せん
断補強筋7の伸びが大きくなり、図10に示すメカニズ
ムが保証されない可能性が高くなるからである。
験体8と、該試験体8の最大耐力時のひび割れ状況を示
した図である。試験体8の最終破壊モードは付着割裂破
壊であるが、集約せん断補強筋7を配置したものは、主
筋2に沿うひび割れが少ないことがわかる。最大せん断
力も10%程度大きくなった。集約せん断補強筋7を配
置することは、付着割裂耐力を大きくする効果があるこ
とが認められた。
に示した試験体8のせん断力相対変位曲線を示してい
る。図14(b)に示すように、スリーブ継手3に付着
力がなくとも、せん断力には殆ど差異はなかった。ま
た、図14(c)に示すように、集約せん断補強筋7が
ある場合は、せん断力が高くなった。
施例1と同様、部材端部のd(有効せい)の範囲に納ま
っていれば、付着設計上問題はない。継手の両端部に集
約せん断補強筋7を配置することで、この集約せん断補
強筋7が大きな引張力を負担し、スリーブ継手3部も含
めて主筋2をコアコンクリートに押しつける力が大きく
なり、摩擦力も増大し、付着割裂強度が大きくなる。
1との接合部内で継ぐ仕口部での実施例を示している。
左側の梁19に配筋された梁主筋2と右側の梁20に配
筋された梁主筋2とを柱21の上部に於いて、スリーブ
継手3を介して継いでいる状態を示している。スリーブ
継手3の長さに比較して接合部幅が十分であれば、上記
で説明した考え方が適用できることになる。接合部内で
は、圧縮ストラットの角度が大きくなり易いので、集約
せん断補強筋量は多くなる。しかし、柱主筋が集約せん
断補強筋7に替わって引張力を負担できれば、集約せん
断補強筋7が全ての引張力を負担する必要はない。接合
部内は複雑であるが、上記考え方を適用することができ
る。
の接合部内で一体化する仕口部での連結状態の他の実施
例を示し、定着金物の内側部分に集約せん断補強筋7を
配設した例を示している。定着プレート24を先端に螺
合したネジ節鉄筋を定着筋25とし、これを定着する部
材内に所定の長さをのみ込ませ、定着プレート24の支
圧強度と定着筋25の付着強度によって定着するもので
ある。鉄筋コンクリート梁部材の定着筋25の上記定着
プレート24の内側に集約せん断補強筋7を配設する。
図16(a)、(b)は、片方側のみの梁22と柱23
との接合部を示し、梁22から延出した定着筋25は、
柱23の主筋間より柱の上部へ挿入され、その先端部
は、定着プレート24により定着される。該定着プレー
ト24の内側には、集約せん断補強筋7が配設され、上
記同様、集約せん断補強筋7が引張力を負担することが
可能となる。
28との接合部を示し、左右の梁26、27から延出し
た定着筋25は、各々柱28の主筋間より柱上部へ挿入
され、その先端部は、定着プレート24により定着され
る。該定着プレート24の内側には、各々集約せん断補
強筋7が配設され、上記同様、集約せん断補強筋7が引
張力を負担することが可能となる。以上鉄筋同士の接合
にスリーブ継手(スリーブ充填法、スリーブ圧着法、ス
リーブねじ締め付け法)を使用した実施例で説明した
が、上記スリーブ継手は、機械式継手の一手段にすぎ
ず、他の機械式継手もある。例えば、カプラーとねじ付
き鉄筋により鉄筋相互を連結する継手である。従って、
上記実施例ではスリーブ継手に沿って説明したが、本願
発明の対象となるのはスリーブ継手に限定されるもので
はなく、他の機械式継手も上記実施例同様の効果を奏す
るものであり、本発明の対象の範囲内のものである。
の補強構造及びその接合部の補強構造は、上記実施態様
に示した構成により、従来のRC軸部材と比較して、以
下の利点を有する。
一部集中配置となったため、その分、作業が容易に遂行
できるようになった。 (2)集約せん断補強筋の所定位置への配置により、主
筋群外周に配置した補強材量を同−条件としたとき、部
材の継手埋設部位のせん断補強及びRC軸部材の接合部
でのせん断補強等の補強効果を一層増大することができ
る。
より太くなり、更に当該箇所の外側に補強筋を配設する
ことになるので、コンクリートの被り厚等の関係上、部
材断面が大きくなり、当該部材に使用するコンクリート
使用量も多くなる。これに対し、本発明は、補強筋の配
置をスリーブ継手の部材周囲に配設するのを止めて、ス
リーブ継手の端部となる主鉄筋側に集約配置したので、
同一量の補強筋で、部材断面を大きくする必要がなく、
部材断面が大きくなることに伴う直接的および間接的不
利益が改善される。 (4)補強材によるせん断補強等の補強効果は従来のも
の以上となった。
でも、継手両端部に配置した集約せん断補強筋がその付
着力を補うことができることとなった。 (6)定着プレートと集約せん断補強筋との組み合わせ
によってもせん断力に対して有効であることがわかっ
た。
RC軸部材の側断面図。
験体の側断面図。
図。
の釣り合い関係を示す説明図。
布図。
図。 (b)梁と柱との接合部の他の実施例の平面図。 (c)梁と柱との接合部の他の実施例の平面図。
Claims (4)
- 【請求項1】RC軸部材に埋設された継手の両端部に位
置する主筋の基端部に、せん断補強筋を集中配置したこ
とを特徴とする鉄筋コンクリート柱又は梁部材の補強構
造。 - 【請求項2】継手の配置が、RC軸部材の構築物の梁又
は柱の端部に位置することを特徴とする請求項1に記載
の鉄筋コンクリート柱又は梁部材の補強構造。 - 【請求項3】梁の主筋を柱との接合部内で継手を介して
接合し、該継手の両端部に位置する主筋の基端部に、せ
ん断補強筋を集中配置したことを特徴とする鉄筋コンク
リート柱と梁部材の接合部の補強構造。 - 【請求項4】梁の主筋を柱との接合部内で一体化する仕
口部に於いて、該主筋の先端部に固定された定着金物の
内側部分にせん断補強筋を集中配置したことを特徴とす
る鉄筋コンクリート柱と梁部材の接合部の補強構造。
Priority Applications (1)
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