JP2005083122A - 鉄筋コンクリート梁のシングル配筋構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 シングル配筋された鉄筋コンクリート梁における上面割裂ひび割れの発生および進行を抑制して、脆性破壊することを回避できるようにすること。
【解決手段】 鉄筋コンクリート梁１は、コンクリート部分２と、この中に配置された組立鉄筋ユニット３と、補強筋４を有している。組立鉄筋ユニット３は、上下の梁主筋１１、１２と、複数本のあばら筋１３を備えている。あばら筋１３は、主筋軸線方向に一定のピッチで配列され、上下の端部分１３ａ、１３ｂが主筋１１、１２にスポット溶接されている。補強筋４は上側の梁主筋１１を中心として螺旋状に配置された細い鉄筋であり、この補強筋４によって、曲げ降伏後の上面割裂ひび割れの発生および進行を抑制できるので、梁１の靭性能を高めることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、住宅建築等におけるシングル配筋された鉄筋コンクリート梁に関するものであり、さらに詳しくは、靭性能の高い鉄筋コンクリート梁を構築するためのシングル配筋構造に関するものである。

住宅建築等に用いられる鉄筋コンクリート製の梁、基礎梁などとしては、上下一対の梁主筋に一定のピッチであばら筋を取り付けた構造のシングル配筋されたものが知られている。また、シングル配筋用の鉄筋として、上下の梁主筋にあばら筋の上下の端部側面をスポット溶接した構造の組立鉄筋ユニットが知られている。組立鉄筋ユニットは工場生産され、建築現場に搬入した後に所定場所に設置して相互に繋ぐことにより所定長さの梁筋を構築できる。このような組立鉄筋ユニットは下記の特許文献１に開示されている。

さらに、本願人等は、上記の組立鉄筋ユニットを用いた鉄筋コンクリート梁のせん断補強の手法として、下記の特許文献２、３において、従来とは全く異なる手法を提案している。これらの文献に開示の手法では、梁主筋とあばら筋の溶接強度をその鉄筋母材の規格降伏点強度以上とし、格子状の鉄筋枠ユニット自体の剛性を高めることにより、鉄筋コンクリート梁のせん断耐力を向上させるようにしている。

ここで、本願人等はシングル配筋された鉄筋コンクリート梁について各種の試験を行い、その降伏前および降伏後における挙動およびせん断耐力を、一般的に用いられている１８０°のフックを付けてあばら筋の両端をコンクリートに定着させた構成のシングル配筋による鉄筋コンクリート梁の場合、およびダブル配筋された鉄筋コンクリート梁の場合と比較した。この結果、ダブル配筋された鉄筋コンクリート梁の場合には曲げ降伏後は最終的にせん断破壊するのに対して、シングル配筋された鉄筋コンクリート梁の場合には、降伏後において梁上面あるいは梁下面に梁主筋に沿ったひび割れ口が開き、これが伸展して急激な耐力低下を伴い最終破壊に至ることが分かった。特に、梁主筋にあばら筋を溶接した構成の組立鉄筋ユニットを用いた鉄筋コンクリート梁の場合には、このような上面割裂ひび割れ、あるいは下面割裂ひび割れが主因となった破壊に支配され、曲げ降伏後の靭性能が小さいことが確認された。従って、既往の靭性能の評価方法を用いた設計手法を用いることができない。
実用新案登録第２１２５０２４号公報 特開２００２−２８５６７８号公報 特開２００２−３３６９７０号公報

本発明の課題は、本願人等により確認された上記のシングル配筋された鉄筋コンクリート梁の曲げ降伏後の挙動に着目し、シングル配筋された鉄筋コンクリート梁における靭性能を高めて、脆性破壊を回避できるようにすることにある。

本発明の鉄筋コンクリート梁のシングル配筋構造は、
所定間隔で平行に延びる上側の梁主筋および下側の梁主筋と、
前記上側および下側の梁主筋の軸線方向に所定のピッチで配列され、これらに上下の端部がそれぞれ溶接されている複数本のあばら筋と、
前記上側の梁主筋および／または前記下側の梁主筋に沿って、当該梁主筋の軸線方向に連続して延びる補強筋とを有している。

連続して配置した補強筋の代わりに、前記上側の梁主筋および／または前記下側の梁主筋に沿って、当該梁主筋の軸線方向に所定のピッチで配置された補強筋を用いてもよい。

また、補強筋を梁主筋の軸線方向の全体に亘って配置する代わりに、当該梁主筋の軸線方向の所定の部位にのみ部分的に補強筋を配置してもよい。

ここで、前記補強筋を前記梁主筋に沿って連続して配置する場合には、当該補強筋として、前記梁主筋を取り囲む状態で螺旋状に配置されたものを用いることができる。螺旋状の補強筋の代わりに、梁主筋に沿って所定のピッチで矩形状に巻いたものを用いることもできる。さらに、前記補強筋を、前記梁主筋の外側を取り囲む状態に配置したワイヤーメッシュとしてもよい。ワイヤーメッシュの代わりに、円弧状、コの字状あるいはＵ字状に折り曲げた折り曲げ筋を所定のピッチで平行に配列し、これらに直交する方向に配置した繋ぎ筋をこれらに溶接した構造の組立鉄筋枠を用いることもできる。

前記補強筋を前記梁主筋に沿って所定のピッチで配置する場合には、当該補強筋として、前記上側および下側の梁主筋の間に架け渡される直線状の本体部分と、この本体部分の上端あるいは下端からほぼ半円形に湾曲して一方の前記梁主筋に取り付け可能なフックと、前記本体部分の他方の端から前記フックと同一の側に直角に折れ曲がって直線状に延びている折り曲げ部とを備えた形状のものを用いればよい。

また、前記補強筋を前記梁主筋の軸線方向に沿って部分的に配置する場合には、当該補強筋として、螺旋状のもの、ワイヤーメッシュ、あるいはフックおよび折り曲げ部を備えた上記形状のものを用いることができる。

次に、本発明において、鉄筋コンクリート梁の剛性、強度および靭性を更に高めるためには、前記上側および下側の梁主筋と前記あばら筋の溶接強度を、鉄筋母材の規格降伏点強度以上とすればよい。

一方、本発明はシングル配筋された鉄筋コンクリート梁に関するものであり、上記構成のシングル配筋構造を備えていることを特徴としている。

本発明によれば、シングル配筋された鉄筋コンクリート梁の曲げ降伏後において梁上面あるいは下面の割裂ひび割れの発生およびその進行を抑制でき、その靭性能を高め、脆性破壊強度が高くなることが確認された。この理由としては、鉄筋コンクリート梁における上側の梁主筋の上側の梁上面部分、あるいは下側の梁主筋の下側の梁下面部分におけるコンクリート部分が、螺旋状、ワイヤーメッシュ状などの補強筋との定着によって拘束され、割裂ひび割れが抑制されるためであると考えられる。従って、本発明によれば、靭性能評価方法として既往の評価方法を用いた設計が可能になる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したシングル配筋による鉄筋コンクリート梁の実施の形態を説明する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る鉄筋コンクリート梁を示す説明図である。鉄筋コンクリート梁１は、縦長の矩形断面形状をしたコンクリート部分２と、このコンクリート部分２の内部に配置されている組立鉄筋ユニット３と、螺旋状に配置した補強筋４とを有している。

組立鉄筋ユニット３は、一定の間隔で平行に配置した上側の梁主筋１１および下側の梁主筋１２と、これらの主筋１１、１２の軸線方向に沿って一定のピッチで垂直に配列したあばら筋１３とを備えている。主筋１１、１２は例えばＤ１９（ＳＤ３４５）である。あばら筋１３は、主筋１１、１２の一方の側に配置されており、その上端部分１３ａおよび下端部分１３ｂがそれぞれ主筋１１および主筋１２にスポット溶接されている。あばら筋１３は例えばＤ１０（ＳＤ２９５Ａ）である。組立鉄筋ユニット３は工場生産されたものである。なお、梁丈が高い場合には中間位置に、梁主筋１１、１２に平行となるように腹筋が配置される場合がある。また、上側の梁主筋１１、下側の梁主筋１２として、それぞれ複数本の主筋が配置される場合もある。本例では、主筋１１、１２に対するあばら筋１３の溶接強度が、これらの鉄筋母材の規格降伏点強度以上の値となるように設定されている。

補強筋４は、上側の梁主筋１１を中心として螺旋状に巻いた状態に配置した鉄筋であり、例えば、直径が３．２ｍｍ程度の細い鉄筋である。

この構成の鉄筋コンクリート梁１について曲げ実験を行ったところ、螺旋状の補強筋４が無い場合に比べて、曲げ降伏後における上面割裂ひび割れの発生およびその進行が抑制され、側面にせん断ひび割れにより最終破壊に至ることが確認された。従って、本発明によれば、鉄筋コンクリート梁の靭性能を高めることができる。

（実施の形態２）
図２は、実施の形態２に係る鉄筋コンクリート梁を示す説明図である。鉄筋コンクリート梁１Ａの基本的な構成は上記の鉄筋コンクリート梁１と同一であり、コンクリート部分２と、このコンクリート部分２の内部に配置されている組立鉄筋ユニット３とを有している。しかるに、補強筋４Ａとしてワイヤーメッシュを用いている。ワイヤーメッシュからなる補強筋４Ａは、上側の梁主筋１１の上側および左右の側を取り囲む溝形（図２（ｂ））あるいは逆Ｕ形（図２（ｃ））の断面形状をしており、針主筋１１の軸線方向に延びている。

この構成の鉄筋コンクリート梁１Ａにおいても、曲げ実験を行ったところ、螺旋状の補強筋４Ａが無い場合に比べて、曲げ降伏後における上面割裂ひび割れの発生およびその進行が抑制され、側面にせん断ひび割れにより最終破壊に至ることが確認された。従って、本発明によれば、鉄筋コンクリート梁の靭性能を高めることができる。

（実施の形態３）
図３（ａ）および（ｂ）は実施の形態３に係る鉄筋コンクリート梁を示す斜視図および断面図である。鉄筋コンクリート梁１Ｃの基本的な構成は上記の鉄筋コンクリート梁１と同一であり、コンクリート部分２と、このコンクリート部分２の内部に配置されている組立鉄筋ユニット３とを有している。しかるに、補強筋４Ｂとして図３（ｃ）に示す形状のものを採用している。すなわち、補強筋４Ｂは、直線状に延びる本体部分４１と、その上端に形成されたほぼ半円形のフック４２と、本体部分４１の下端に形成されたほぼ９０度に折れ曲がって半円形フック４２と同一方向に延びている９０度げフック４３とを備えている。上下のフック４２、４３の間に、上下の主筋１１、１２を嵌め込むことができるように、本体部分４１の長さが定められている。

この形状の補強筋４Ｂを組立鉄筋ユニット３に取り付けるためには、図３（ｄ）に示すように、上側の半円形フック４２を上側の梁主筋１１に吊り掛け、点線で示す状態から、当該フック４２を中心として当該補強筋４Ｂを旋回させて、下側の９０度フック４３を下側の梁主筋１２の下側に通せばよい。この補強筋４Ｂの下側の９０度フック４３の長さを所定の長さにしておくことにより、鉄筋コンクリート梁１Ｃにおける下面割裂ひび割れの発生を防止あるいは抑制できる。

また、この形状の補強筋４Ｂは現場での取り付け作業が簡単である。勿論、半円形フック４２を下側の梁主筋１２に掛け、９０度フック４３を上側の梁主筋１２に掛けるように、当該補強筋４Ｂを取り付けることもできる。このようにすれば、鉄筋コンクリート梁１Ｃにおける上面割裂ひび割れの発生を防止あるいは抑制できる。

さらに、本例では、この形状の補強筋４Ｂが一定のピッチ、例えばあばら筋１３と同一のピッチで、半ピッチずれた状態に梁主筋１１、１２に沿って配置されているが、ピッチを応力の程度に応じて変更してもよい。

（その他の実施の形態）
上記の実施の形態１、２では補強筋４、４Ａを上側の梁主筋１１に沿って配置してある。これと共に、あるいはこの代わりに、補強筋４、４Ａを下側の梁主筋１２に沿って配置してもよい。

また、上記の各実施の形態１〜３では補強筋４、４Ａ、４Ｂを梁主筋の軸線方向に沿って連続、あるいは一定のピッチで配置してある。この代わりに、補強筋を梁主筋の軸線方向における所定部位のみに配置してもよい。この場合には、上面割列ひび割れや下面割列ひび割れが最初に現れる部位にのみ配置すればよい。

さらに、補強筋としては、図４（ａ）に示すように、梁主筋の軸線方向に沿って所定のピッチで当該梁主筋を取り囲む状態で矩形状に巻いた構成の補強筋４Ｃを用いることができる。また、図４（ｂ）に示すように、Ｕ字状あるいはコの字状に折り曲げた折り曲げ筋２１を所定ピッチで平行に配列し、これらに、直交する方向に架け渡した繋ぎ筋２２を溶接して得られる組立鉄筋枠４Ｄを補強筋として用いることもできる。折り曲げ筋の代わりに円弧状に曲げた湾曲筋を用いても良い。繋ぎ筋２２は図示の例では両側に配置してあるが、片側のみであってもよい。

本発明を適用した鉄筋コンクリート梁を示す図であり、（ａ）はその部分斜視図であり、（ｂ）はその断面図である。 本発明を適用した鉄筋コンクリート梁を示す図であり、（ａ）はその部分斜視図であり、（ｂ）および（ｃ）はその断面図である。 （ａ）および（ｂ）は本発明を適用した鉄筋コンクリート梁を示す部分斜視図および断面図であり、（ｃ）は補強筋を示す説明図であり、（ｄ）は補強筋の取り付け作業を示す説明図である。 補強筋の別の例を示す説明図である。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ 鉄筋コンクリート梁
２ コンクリート部分
３ 組立鉄筋ユニット
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 補強筋
４Ｄ 組立鉄筋枠
１１ 上側の梁主筋
１２ 下側の梁主筋
１３ あばら筋
１３ａ あばら筋の上端部分
１３ｂ あばら筋の下端部分

Claims (8)

1. 所定間隔で平行に延びる上側の梁主筋および下側の梁主筋と、
   前記上側および下側の梁主筋の軸線方向に所定のピッチで配列され、これらに上下の端部がそれぞれ溶接されている複数本のあばら筋と、
   前記上側の梁主筋および／または前記下側の梁主筋に沿って、当該梁主筋の軸線方向に連続して延びる補強筋とを有している鉄筋コンクリート梁のシングル配筋構造。
2. 所定間隔で平行に延びる上側の梁主筋および下側の梁主筋と、
   前記上側および下側の梁主筋の軸線方向に所定のピッチで配列され、これらに上下の端部がそれぞれ溶接されている複数本のあばら筋と、
   前記上側の梁主筋および／または前記下側の梁主筋に沿って、当該梁主筋の軸線方向に所定のピッチで配置された補強筋とを有している鉄筋コンクリート梁のシングル配筋構造。
3. 所定間隔で平行に延びる上側の梁主筋および下側の梁主筋と、
   前記上側および下側の梁主筋の軸線方向に所定のピッチで配列され、これらに上下の端部がそれぞれ溶接されている複数本のあばら筋と、
   前記上側の梁主筋および／または前記下側の梁主筋に沿って、当該梁主筋の軸線方向の所定の部位に部分的に配置された補強筋とを有している鉄筋コンクリート梁のシングル配筋構造。
4. 請求項１または３において、
   前記補強筋は一方あるいは双方の前記梁主筋を取り囲む状態で、当該梁主筋に沿って所定のピッチで螺旋状あるいは多角形状に巻かれたものである鉄筋コンクリート梁のシングル配筋構造。
5. 請求項１または３において、
   前記補強筋は一方或いは双方の前記梁主筋の外側を取り囲む状態に配置したワイヤーメッシュ、あるいは組立鉄筋枠である鉄筋コンクリート梁のシングル配筋構造。
6. 請求項２または３において、
   前記補強筋は、前記上側および下側の梁主筋の間に架け渡される直線状の本体部分と、この本体部分の上端あるいは下端からほぼ半円形に湾曲して一方の前記梁主筋に取り付け可能なフックと、前記本体部分の他方の端から前記フックと同一の側に直角に折れ曲がって直線状に延びている折り曲げ部とを備えている鉄筋コンクリート梁のシングル配筋構造。
7. 請求項１ないし６のうちのいずれかの項において、
   前記上側および下側の梁主筋と前記あばら筋の溶接強度が、鉄筋母材の規格降伏点強度以上とされている鉄筋コンクリート梁のシングル配筋構造。
8. 請求項１ないし７のうちのいずれかの項に記載のシングル配筋構造を備えた鉄筋コンクリート梁。

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