JP2007009460A - Rc structure and plastic hinge section thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plastic hinge structure of an RC structure, which has high earthquake resistance, and is excellent in construction performance and economical efficiency. <P>SOLUTION: Precast forms 5 are arranged in plastic hinges of column members, and precast forms 6 are installed in sections except the plastic hinges. The precast form 5 is formed of ultrahigh-strength fiber-reinforced concrete or mortar. A main reinforcement 7 and a shear reinforcement 8 are arranged in the precast forms 5 and 6, and concrete 9 is placed therein. An unbonded core material 4 is inserted into the precast form 5 in such a manner as to continue in the axial direction of the precast form 5. A plastic hinge structure is constituted in the precast form 5, and a joint thereof functions as a crack inducing joint 12. The main reinforcement 7 and the shear reinforcement 8 are arranged inside the core material 4, and the concrete 9 is placed therein. The core material 4 is inserted into a through-hole 5b which is formed in such a manner as to continue in the axial direction of the precast form 5. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、高い耐震性と施工性を有するRC構造体およびその塑性ヒンジ部に関し、例えば、単柱式RC構造の橋脚やRCラーメン構造の橋脚、さらにはRC地下構造物の中央に設けられる中柱の柱頭および柱脚部などに適用される。   The present invention relates to an RC structure having high seismic resistance and workability and its plastic hinge part, for example, a single-column RC structure pier, an RC rigid frame pier, or a center provided in the center of an RC underground structure. Applies to column heads and column bases.

例えば、図1に図示するような、単柱式RC構造の橋脚では、大地震時に橋脚基部が大きく変形し、損傷の大部分が集中する塑性ヒンジ区間が形成される。すなわち、橋脚構造全体の耐震性は、橋脚基部における塑性ヒンジ部分に大きく依存することになる。   For example, in a pier having a single-column RC structure as shown in FIG. 1, a pier base is greatly deformed during a large earthquake, and a plastic hinge section is formed in which most of the damage is concentrated. That is, the earthquake resistance of the entire pier structure greatly depends on the plastic hinge portion at the pier base.

先の兵庫県南部地震においても、都市内における道路、鉄道などの高架橋橋脚に多くの損傷が見られ、その原因として塑性ヒンジ区間に大きな曲げ変形が集中し、その大きさがRC部材の性能を超えるものであったことが指摘されている。   In the previous Hyogoken-Nanbu Earthquake, many damages were seen on viaducts such as roads and railroads in the city. As a cause of this, large bending deformation was concentrated in the plastic hinge section, and the magnitude of the damage caused the RC member performance. It has been pointed out that it was over.

一般に、上述するようなRC構造の場合、地震時には、図6に図示するように、上部構造の慣性力の大きさに伴う変形を示し、特に地震による慣性力に伴う曲げモーメントが最大となる橋脚基部などの位置に大きな曲げ曲率が発生する。   In general, in the case of an RC structure as described above, during an earthquake, as shown in FIG. 6, a bridge pier that exhibits deformation due to the magnitude of the inertial force of the superstructure, and in particular, the bending moment associated with the inertial force due to the earthquake is maximized. A large bending curvature is generated at a position such as the base.

その結果、橋脚基部のRC部材が曲げ破壊することにより、橋脚全体が崩壊、若しくは、崩壊に至らなくとも過大な残留変形が発生し、地震直後の供用を妨げる。社会基盤の中枢を担うRC構造物が地震による損傷のためにその使用性を失うことは、地震直後の早期における復旧、救援活動を困難にするばかりでなく、修復費用の増大にも繋がる。   As a result, the RC member at the base of the pier is bent and broken, so that the entire pier collapses or excessive residual deformation occurs even if it does not collapse, preventing the service immediately after the earthquake. Losing the usability of RC structures that play a central role in social infrastructure due to damage caused by earthquakes not only makes recovery and rescue activities early after an earthquake difficult, but also increases repair costs.

このため、上述するようなRC構造物の耐震性を向上させるためには、地震時に曲げ変形が集中する部分の耐震性を向上させる、すなわち、高耐震性を有する塑性ヒンジ構造の開発が不可欠であり、大規模な地震の発生が予測されるわが国において、大地震直後でも供用可能な耐震性能を有するRC構造物を経済的に実現できる構造形式の出現が強く望まれている。   Therefore, in order to improve the earthquake resistance of the RC structure as described above, it is indispensable to improve the earthquake resistance of the portion where bending deformation is concentrated during an earthquake, that is, to develop a plastic hinge structure having high earthquake resistance. In Japan, where large-scale earthquakes are expected to occur, the emergence of structural types that can economically realize RC structures with seismic performance that can be used even immediately after a large earthquake is strongly desired.

近年、耐震性能を高めた構造形式として繊維を補強材として利用したRC構造が開発されている。例えば、特許文献1には、補強用短繊維を混入して成形されたプレキャストコンクリート部材と、このプレキャスト部材を型枠として打設されたコンクリートとからなるコンクリート構造体が開示されている。   In recent years, RC structures using fibers as reinforcing materials have been developed as structural types with improved seismic performance. For example, Patent Document 1 discloses a concrete structure including a precast concrete member formed by mixing reinforcing short fibers and concrete cast using the precast member as a mold.

また、特許文献2には、コンクリート躯体にその軸方向に延在するように埋設された構造用主筋を備えるとともに、当該構造用主筋の内側に当該構造用主筋より高強度の芯材としてアンボンド芯材を挿入してなる鉄筋コンクリート橋脚が開示されている。   Patent Document 2 includes a structural main bar embedded in a concrete frame so as to extend in the axial direction thereof, and an unbonded core as a core material having higher strength than the structural main bar inside the structural main bar. A reinforced concrete bridge pier formed by inserting a material is disclosed.

特開平10−147976号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-147976 特開2001−295220号公報JP 2001-295220 A

しかし、特許文献1に開示されたコンクリート構造体は、プレキャスト型枠の利用により施工性の向上や変形性能の増加は期待されるものの、外力に対する強度増加は少ないという課題があった。変形性能が増加した場合、コンクリート構造体のねばりに期待した耐震設計を行うことができるが、過度に変形性能に期待した耐震設計を行った場合、地震時におけるRC構造体の応答が大きくなり、地震直後の供用が不可能になる大きさの残留変位が発生する可能性がある。   However, although the concrete structure disclosed in Patent Document 1 is expected to improve workability and increase deformation performance by using a precast formwork, there is a problem that strength increase against external force is small. When the deformation performance increases, the seismic design expected for the stickiness of the concrete structure can be performed, but when the seismic design expected for the excessive deformation performance is performed, the response of the RC structure at the time of the earthquake increases, There is a possibility that residual displacement of a magnitude that would make it impossible to operate immediately after the earthquake occurs.

一方、特許文献2に開示された鉄筋コンクリート橋脚は、アンボンド芯材の利用により、地震時の挙動の安定化、特に残留変位の低減効果が大きく期待できるが、コンクリートの圧壊が早期化し、変形性能が低下する可能性がある等の課題があった。   On the other hand, the reinforced concrete bridge pier disclosed in Patent Document 2 can be expected to stabilize the behavior during earthquakes, especially the effect of reducing residual displacement, by using unbonded core material. There were problems such as the possibility of a decrease.

本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、高い変形性能と安定した二次剛性により高い耐震性を有し、かつ施工性および経済性に非常にすぐれたRC構造体およびその塑性ヒンジ部を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made to solve the above problems, and has an RC structure having high seismic resistance due to high deformation performance and stable secondary rigidity, and excellent in workability and economy, and its The object is to provide a plastic hinge.

請求項1記載のRC構造体の塑性ヒンジ部は、外力に対して一定の割合で強度を増加しつつ変形するように構成してなるRC構造体の塑性ヒンジ部であって、超高強度繊維補強コンクリート、または、モルタルからなるプレキャスト型枠と当該プレキャスト型枠内に打設されたコンクリートと前記プレキャスト型枠に当該プレキャスト型枠の軸方向に挿通されたアンボント芯材とから構成してなることを特徴とするものである。   The plastic hinge part of the RC structure according to claim 1, wherein the plastic hinge part of the RC structure is configured to be deformed while increasing its strength at a constant rate with respect to an external force, and is an ultrahigh strength fiber. It consists of precast formwork made of reinforced concrete or mortar, concrete placed in the precast formwork, and an unboned core material inserted through the precast formwork in the axial direction of the precast formwork. It is characterized by.

本発明は、超高強度繊維補強コンクリート、または、モルタルからなるプレキャスト型枠とアンボンド芯材をRC構造体の塑性ヒンジ区間に適用することにより、高い変形性能と安定した二次剛性を有するRC構造物の実現を可能にしたものである。なお、この場合の超高強度繊維補強コンクリート、または、モルタルとは、圧縮強度が高いコンクリート、または、モルタル内に鋼繊維や炭素繊維、あるいはガラス繊維などが混入された材料であり、圧縮強度が100〜250N/mm2、曲げ引張強度が10〜40N/mm2、ひび割れ発生時引張強度が5〜15N/mm2のものをいう。 The present invention is an ultra-high-strength fiber reinforced concrete, or an RC structure having high deformation performance and stable secondary rigidity by applying a precast mold made of mortar and an unbonded core material to a plastic hinge section of the RC structure. Realization of things is possible. The ultra high strength fiber reinforced concrete or mortar in this case is a concrete having a high compressive strength or a material in which steel fiber, carbon fiber, glass fiber or the like is mixed in the mortar and has a compressive strength. 100 to 250 N / mm 2 , bending tensile strength is 10 to 40 N / mm 2 , and tensile strength when cracking is 5 to 15 N / mm 2 .

この場合のプレキャスト型枠によれば、塑性ヒンジ区間を超高強度繊維補強コンクリート、または、モルタルなどの高い圧縮強度と引張強度を有する材料で拘束することにより、コアコンクリートの圧壊と主鉄筋の座屈開始を遅延化し、高い変形性能を実現することができる。   According to the precast formwork in this case, by crushing the plastic hinge section with ultra-high-strength fiber reinforced concrete or a material having high compressive strength and tensile strength such as mortar, the collapse of the core concrete and the main rebar seat The bending start can be delayed and high deformation performance can be realized.

また、プレキャスト型枠の形状は、超高強度繊維補強コンクリート、または、モルタルの使用量を最小限に抑えながら、RC構造物の耐震性能を向上させ得る形状とすることで、経済性を追求している。ただし、本構造で想定する超高強度繊維補強コンクリート、または、モルタルは、繊維の混入により引張り強度が、普通コンクリートに比べ高い。そのため、後述するように、塑性ヒンジ区間のみに当該型枠を一体として用いた場合、引張強度が相対的に小さくなる当該型枠と普通コンクリートからなる部材との接合部に曲げ変形が集中し、当該型枠が塑性ヒンジとして機能しない可能性がある。   In addition, the shape of the precast formwork is ultra-high-strength fiber reinforced concrete or a shape that can improve the seismic performance of RC structures while minimizing the amount of mortar used. ing. However, the ultra-high-strength fiber reinforced concrete or mortar assumed in this structure has a higher tensile strength than ordinary concrete due to fiber mixing. Therefore, as will be described later, when the mold is used only in the plastic hinge section, bending deformation concentrates on the joint between the mold and the member made of ordinary concrete, which has a relatively low tensile strength. The formwork may not function as a plastic hinge.

また、ひび割れ間を繊維が架橋した場合、発生したひび割れが圧縮力を受けた時に、ひび割れ断面において抜け出した繊維がひび割れが閉じるのを阻害する可能性があり、塑性ヒンジ部の復元性に悪影響を与えることが考えられる。   In addition, when fibers are cross-linked between cracks, when the cracks that are generated are subjected to compressive force, the fibers that have come out in the crack cross section may inhibit the cracks from closing, which adversely affects the resilience of the plastic hinge. It is possible to give.

そのため、当該塑性ヒンジ構造では、塑性ヒンジ区間におけるプレキャスト型枠の一個当りの高さを調節し、繊維が混入しないことにより引張強度が普通コンクリートの大きさまで低減された目地部分を設け、複数のプレキャスト型枠からなる構造とすることにより、ひび割れを確実に塑性ヒンジ区間に分散させて誘導発生させるようにする(図5)。   Therefore, in the plastic hinge structure, the height per piece of the precast formwork in the plastic hinge section is adjusted, and a joint portion in which the tensile strength is reduced to the size of ordinary concrete by providing no fiber is provided. By using a structure made of a mold, cracks are surely dispersed in the plastic hinge section to be induced (FIG. 5).

目地部におけるひび割れは、塑性ヒンジ区間が正負に変形し、圧縮側を受けた時でもひび割れが閉じることにより圧縮力を伝達するため、ひび割れ誘導目地の有無により、塑性ヒンジ区間の性能は変化しない。   The crack in the joint portion is deformed positively or negatively in the plastic hinge section, and the compression force is transmitted by closing the crack even when receiving the compression side. Therefore, the performance of the plastic hinge section does not change depending on the presence or absence of the crack induction joint.

また、当該型枠同士の継ぎ目である目地の数を調節することにより、ひび割れの発生箇所、数についても制御することができる。ひび割れの発生箇所や数を制御することは、塑性ヒンジ区間が変形し損傷した後の補修箇所が限定されるため、その修復、復旧作業が容易となる。   In addition, by controlling the number of joints that are the joints between the molds, it is also possible to control the location and number of cracks. Controlling the occurrence location and number of cracks limits repair locations after the plastic hinge section is deformed and damaged, so that repair and recovery operations are facilitated.

ひび割れ誘導目地部分には、プレキャスト型枠を構成する高強度材料と同じ圧縮強度を有し、かつ、繊維が混入されていないモルタルを目地モルタルとして用いることや、ゴム、若しくは、シリコンなどにより目地部を被覆することにより、止水性を高め、耐久性の向上を図る。また、塑性ヒンジ区間の断面が小規模で、一つのプレキャスト型枠とする方が施工性が良い場合も、型枠表面、若しくは、内側に切欠きを設けること(図4)により、ひび割れの発生を誘導することができる。   For crack-inducing joints, use a mortar that has the same compressive strength as the high-strength material that makes up the precast form and is not mixed with fiber as joint mortar, or joints with rubber, silicon, etc. By covering the surface, the water-stopping property is improved and the durability is improved. In addition, even when the cross section of the plastic hinge section is small and workability is better with a single precast formwork, it is possible to generate cracks by providing a notch on the surface or inside of the formwork (Fig. 4). Can be induced.

また、塑性ヒンジ区間で弾性挙動を示すアンボンド芯材を併用することにより繊維補強コンクリートからなるプレキャスト型枠のみでは実現することができない復元力特性における二次剛性をRC構造物に付与することができる。さらに付与できる二次剛性の大きさは、アンボンド芯材の配置(断面内における位置、量など)により制御することができる。   In addition, by using an unbonded core material that exhibits elastic behavior in the plastic hinge section, it is possible to impart secondary rigidity to the RC structure in terms of restoring force characteristics that cannot be realized only with a precast formwork made of fiber-reinforced concrete. . Furthermore, the magnitude of the secondary rigidity that can be imparted can be controlled by the arrangement (position, amount, etc. in the cross section) of the unbonded core material.

二次剛性の付与は、RC構造物の地震時における最大応答変位、残留変位の低減に有効であり、その効果を利用することにより、経済的な耐震設計を行うことができる。   The provision of secondary rigidity is effective in reducing the maximum response displacement and residual displacement of an RC structure during an earthquake, and an economical seismic design can be performed by utilizing the effect.

請求項2記載のRC構造体の塑性ヒンジ部は、請求項1記載のRC構造体の塑性ヒンジ部において、プレキャスト型枠に当該プレキャスト型枠の軸方向に連続する貫通孔が設けられ、当該貫通孔にアンボンド芯材を挿通してなることを特徴とするものである。   The plastic hinge portion of the RC structure according to claim 2 is the plastic hinge portion of the RC structure according to claim 1, wherein the precast mold is provided with a through hole continuous in the axial direction of the precast mold, An unbonded core material is inserted into the hole.

本発明は特に、施工時に有効であり、上記のような貫通孔を設けたことで、アンボンド芯材がプレキャスト型枠を設置する際のガイドの役割を果たすため、RC構造物の構築における施工性を著しく向上させることができる。なお、アンボンド芯材が通る貫通孔は、プレキャスト型枠の製造時にあらかじめシース管を埋設する等して簡単に設けることができる。   The present invention is particularly effective at the time of construction, and by providing the above-described through holes, the unbonded core material serves as a guide when installing the precast formwork. Can be significantly improved. The through-hole through which the unbonded core material passes can be easily provided by, for example, embedding a sheath tube in advance at the time of manufacturing the precast formwork.

請求項3記載のRC構造体の塑性ヒンジ部は、請求項1または2記載のRC構造体の塑性ヒンジ部において、プレキャスト型枠内に普通コンクリートを打設してなることを特徴とするものである。   The plastic hinge part of the RC structure according to claim 3 is characterized in that in the plastic hinge part of the RC structure according to claim 1 or 2, ordinary concrete is placed in a precast formwork. is there.

本発明は、超高強度繊維補強コンクリート、または、モルタルからなるプレキャスト型枠の拘束効果により可能であり、品質管理の容易な普通コンクリートを使用することで施工の簡略化と経済性を高めることができる。この時、後述する請求項4記載のように塑性ヒンジ区間には当該型枠の接合部によるひび割れ誘発目地を設置し、確実に塑性ヒンジ区間にひび割れを発生させるとともに、ひび割れの発生箇所と数を制御することにより、地震後の復旧を容易にする。   The present invention is possible due to the restraining effect of ultra-high-strength fiber reinforced concrete or precast formwork made of mortar, and can improve construction simplification and economy by using ordinary concrete with easy quality control. it can. At this time, as described in claim 4 described later, the plastic hinge section is provided with a crack-inducing joint by the joint portion of the mold, so that the plastic hinge section is reliably cracked, and the number and the number of cracks generated are determined. Control to facilitate post-earthquake recovery.

請求項4記載のRC構造体の塑性ヒンジ部は、請求項1〜3のいずれか1に記載のRC構造体の塑性ヒンジ部において、複数のプレキャスト型枠とその内部に打設される普通コンクリート、および、鉄筋からなり、それぞれの型枠の目地部分がひび割れ誘導目地として機能することにより、ひび割れ発生箇所と本数を制御することができるように構成されてなることを特徴とするものである。   The plastic hinge portion of the RC structure according to claim 4 is the plastic hinge portion of the RC structure according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of precast molds and ordinary concrete placed therein. And, it is composed of reinforcing bars, and the joint portion of each formwork functions as a crack-inducing joint so that the location and number of cracks can be controlled.

請求項5記載のRC構造体は、外力に対して一定の割合で強度を増加しつつ変形するように構成された塑性ヒンジ部を有するRC構造体であって、前記塑性ヒンジ部は超高強度繊維補強コンクリート、または、モルタルからなるプレキャスト型枠と当該プレキャスト型枠内に打設されたコンクリートと前記プレキャスト型枠に当該プレキャスト型枠の軸方向に挿通されたアンボント芯材とから構成され、前記塑性ヒンジ部を除く部分は普通コンクリートからなるプレキャスト型枠内にコンクリートを打設してなること、若しくは、通常のRC柱部材を施工するように普通コンクリートを場所打ちすることによりなることを、特徴とするものである。   The RC structure according to claim 5 is an RC structure having a plastic hinge portion configured to be deformed while increasing its strength at a constant rate with respect to an external force, and the plastic hinge portion has an ultra-high strength. Fiber reinforced concrete, or a precast formwork made of mortar, concrete placed in the precast formwork, and an unbonded core material inserted in the precast formwork in the axial direction of the precast formwork, The part excluding the plastic hinge part is formed by placing concrete in a precast formwork made of ordinary concrete, or by placing ordinary concrete in place to construct a normal RC column member, It is what.

本発明の適用可能な構造形式としては、特に地震時に塑性ヒンジが発生し、その性能が構造物全体の耐震性能に大きく影響するものに適し、例えば、単柱式RC橋脚の塑性ヒンジ部分に本発明を適用することにより、橋脚部の耐震性を著しく向上させることができ、橋脚部の経済的な耐震設計とプレキャスト型枠の利用による施工性の向上も期待できる。   The structural type to which the present invention can be applied is particularly suitable for a case where a plastic hinge is generated during an earthquake and its performance greatly affects the seismic performance of the entire structure. For example, the present invention is applied to the plastic hinge portion of a single-column RC pier. By applying the invention, the earthquake resistance of the bridge pier can be remarkably improved, and an improvement in workability can be expected by using an economical earthquake resistant design of the pier and using a precast formwork.

また、RCラーメン橋脚の場合にあっては、地震時に柱頭、柱脚および梁端部に塑性ヒンジが発生するが、これらの塑性ヒンジ区間に本発明の構造形式を適用することにより、高い変形性能と安定した二次剛性を付与することができる。   In the case of RC rigid frame piers, plastic hinges are generated at the stigma, column base and beam ends during an earthquake. By applying the structural form of the present invention to these plastic hinge sections, high deformation performance is achieved. And stable secondary rigidity can be imparted.

なお、塑性ヒンジ部を除く部分は普通コンクリートによるプレキャスト型枠を用いるか、コンクリートを場所打ちすることにより構成しても良い。なお、普通コンクリートによるプレキャスト型枠を用いる場合は、可能であれば、型枠内に、必要最小限の補強筋が用いることによりさらなる施工性の向上を図ることができる。   In addition, you may comprise the part except a plastic hinge part by using the precast formwork by a normal concrete, or cast-in concrete. In addition, when using the precast formwork made from ordinary concrete, if possible, the workability can be further improved by using the minimum necessary reinforcing bars in the formwork.

本発明は、超高強度繊維補強コンクリート、または、モルタルからなるプレキャスト型枠とアンボンド芯材をRC構造体の塑性ヒンジ区間に適用することにより、高い変形性能と安定した二次剛性を有するRC構造物を構築することができる等の効果を有する。   The present invention is an ultra-high-strength fiber reinforced concrete, or an RC structure having high deformation performance and stable secondary rigidity by applying a precast mold made of mortar and an unbonded core material to a plastic hinge section of the RC structure. It has the effect of being able to construct things.

また、プレキャスト型枠構造とすることにより、型枠の設置、撤去作業を省略し、施工性と経済性、さらに工期短縮等を図ることができる。   Moreover, by setting it as a precast formwork structure, installation and removal work of a formwork can be abbreviate | omitted, and workability, economical efficiency, and a construction period shortening can be aimed at.

また、塑性ヒンジ区間における断面縁部を超高強度繊維補強コンクリート、または、モルタルとし、同部分の圧縮強度、引張強度を向上させることにより、地震動入力下におけるコンクリートの圧壊、軸方向鉄筋の座屈などの破壊開始を遅延化し、塑性ヒンジ区間、RC構造物の変形性能を確保することができる。   In addition, the cross-section edge in the plastic hinge section is made of ultra-high-strength fiber reinforced concrete or mortar. It is possible to delay the start of fracture such as the plastic hinge section and the deformation performance of the RC structure.

また、超高強度繊維補強コンクリート、または、モルタルからなるプレキャスト型枠内に配置されるアンボンド芯材(弾性部材)により、地震動入力下における塑性ヒンジ、RC構造物の挙動を安定化させること、特に、大規模地震後における柱部材の残留変位の低減を期待することができる。   Also, by stabilizing the behavior of plastic hinges and RC structures under the input of seismic motion by unbonded core material (elastic member) placed in precast formwork made of ultra high strength fiber reinforced concrete or mortar, especially It can be expected to reduce the residual displacement of the column members after a large-scale earthquake.

また、地震動の入力方向とRC構造物の応答の方向を考慮して、プレキャスト型枠の形状やアンボンド芯材の配置を決定することにより、一方向からの地震動のみで決定している従来のRC構造物に比べて、耐震性を向上させることができる。   In addition, by considering the input direction of the earthquake motion and the response direction of the RC structure, by determining the shape of the precast formwork and the arrangement of the unbonded core material, the conventional RC determined only by the earthquake motion from one direction Compared to structures, it is possible to improve earthquake resistance.

本発明により、安定した二次剛性と高い変形性能を有するRC構造物を急速施工により実現できるようになる。また、本発明によるRC構造物の性能向上を有効に利用することにより、RC構造物の耐震設計を省力化することができ、経済性においても有利となる。さらに、プレキャスト型枠に用いる超高強度繊維補強コンクリート、または、モルタルの耐久性を向上させることにより、RC部材全体の耐久性も向上させることができる。   According to the present invention, an RC structure having stable secondary rigidity and high deformation performance can be realized by rapid construction. Further, by effectively utilizing the performance improvement of the RC structure according to the present invention, it is possible to save the earthquake-resistant design of the RC structure, which is advantageous in terms of economy. Furthermore, the durability of the entire RC member can also be improved by improving the durability of the ultra-high-strength fiber reinforced concrete or mortar used for the precast formwork.

図1(a),(b)は、橋脚構造などのRC柱部材の一部を示し、図において、符号1は柱部材の基部、符号2と3はそれぞれ、柱部材とフーチングであり、いずれもRC構造によって構築され、特に柱部材2の基部1、及び、柱部材2には、それぞれ、外力に対して一定の割合で強度を増加しつつ変形するように、複数のアンボンド芯材4が挿通されている。変形に対する強度の増加率は、アンボンド芯材4の配置(断面内位置、量)を調節することにより制御することができる。   FIGS. 1A and 1B show a part of an RC column member such as a pier structure. In the figure, reference numeral 1 denotes a base part of the column member, reference numerals 2 and 3 denote a column member and a footing, respectively. Also, the base member 1 and the pillar member 2 of the column member 2 are constructed by RC structure, and a plurality of unbonded core members 4 are formed so as to be deformed while increasing the strength at a constant rate with respect to the external force. It is inserted. The rate of increase in strength against deformation can be controlled by adjusting the arrangement (position in the cross section, amount) of the unbonded core material 4.

柱部材2の基部1にプレキャスト型枠5が設置され、当該基部1以外の柱部材2にはプレキャスト型枠6が設置され、当該プレキャスト型枠5とプレキャスト型枠6との各接合部には、互いに嵌合し合う凹凸継手などの継手(図省略)が設けられ、型枠5、6間の一体性が確保されている。   A precast formwork 5 is installed at the base 1 of the column member 2, a precast formwork 6 is installed at the column member 2 other than the base 1, and each joint portion between the precast formwork 5 and the precast formwork 6 is installed at each joint portion. A joint (not shown) such as a concave and convex joint that fits with each other is provided, and the integrity between the molds 5 and 6 is ensured.

若しくは、当該基部1以外の柱部材2は、従来のRC部材の施工法と同様にコンクリートを場所打ちコンクリートとすることにより構成してもよい。また、基部1の塑性ヒンジ区間Lを、複数の高さの小さいプレキャスト型枠5で構成し、当該型枠5、5間同士の接合部を引張り強度の低いひび割れ誘発目地12とすることにより、確実に塑性ヒンジ区間Lに曲げひび割れを発生させる。その際、目地の設置間隔、すなわち、プレキャスト型枠5の高さを調節することにより、ひび割れの発生箇所、数を制御することができる。   Alternatively, the column member 2 other than the base portion 1 may be configured by using cast-in-place concrete as in the conventional RC member construction method. Further, by configuring the plastic hinge section L of the base 1 with a plurality of precast molds 5 having a small height, the joint between the molds 5 and 5 is used as a crack-inducing joint 12 having a low tensile strength. A bending crack is reliably generated in the plastic hinge section L. In that case, the location and number of cracks can be controlled by adjusting the joint installation interval, that is, the height of the precast mold 5.

さらに、プレキャスト型枠5および6内には主筋7とせん断補強筋(フープ筋)8がこれら型枠の軸方向に連続して配筋され、かつ普通コンクリート9が連続して打設されている。こうして、RC柱部材2が構築されている。   Further, main bars 7 and shear reinforcement bars (hoop bars) 8 are continuously arranged in the axial direction of these molds, and ordinary concrete 9 is continuously placed in the precast molds 5 and 6. . Thus, the RC column member 2 is constructed.

プレキャスト型枠5は超高強度繊維補強コンクリート、または、モルタルから形成され、特に隅角部5aは地震時に最も損傷を受けやすいことから、隅角部5aの破壊先行を抑制可能なように厚く(最小限の使用量で耐震性能的に有利な形状)形成され、また、地震動の入力方向を考慮して、その断面形状が適宜決定され、塑性ヒンジ区間Lにおける想定するひび割れ分布によりその高さが決定される。さらに、各隅角部5aにはアンボンド芯材4が挿通された貫通孔5bがそれぞれ形成されている。   The precast form 5 is made of ultra-high-strength fiber reinforced concrete or mortar, and the corner portion 5a is particularly susceptible to damage during an earthquake, so that it is thick enough to suppress the failure leading of the corner portion 5a ( Shape that is advantageous in terms of seismic performance with a minimum amount of use), and the cross-sectional shape is appropriately determined in consideration of the input direction of the ground motion, and the height is determined by the assumed crack distribution in the plastic hinge section L. It is determined. Furthermore, a through hole 5b through which the unbonded core material 4 is inserted is formed in each corner 5a.

図2と図3は、プレキャスト型枠5の一例を示し、例えば図2(a),(b)に図示したプレキャスト型枠5は、正方形断面形に形成され、その断面内にアンボンド芯材4を通すための貫通孔5bが形成され、そしてその内側がコンクリートを打設するための空間(空洞)5cになっている。   2 and 3 show an example of the precast mold 5, for example, the precast mold 5 shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b) is formed in a square cross section, and the unbonded core material 4 is formed in the cross section. A through-hole 5b for passing through is formed, and the inside thereof is a space (cavity) 5c for placing concrete.

一方、図3(a),(b)に図示したプレキャスト型枠5は、長方形断面形に形成され、その断面内に複数の貫通孔5bが形成され、そしてその内側が楕円形または長方形の空間5cになっている。型枠内における貫通孔5bは、プレキャスト型枠5の厚さが小さい場合には、隅角部5aに設けることを想定するが、型枠5の厚さが大きい場合、また、アンボンド芯材4の配置箇所が多くなる場合は、隅角部5aに限らず、型枠断面内に設けても良い。   On the other hand, the precast mold 5 shown in FIGS. 3A and 3B is formed in a rectangular cross-section, a plurality of through holes 5b are formed in the cross-section, and the inside is an oval or rectangular space. It is 5c. The through-hole 5b in the mold is assumed to be provided at the corner 5a when the thickness of the precast mold 5 is small. However, when the thickness of the mold 5 is large, the unbonded core 4 When the number of arrangement locations increases, it may be provided not only in the corner 5a but also in the cross section of the mold.

なお、この場合の超高強度繊維補強コンクリート、または、モルタルとは、圧縮強度が高いコンクリート、または、モルタル内に鋼繊維や炭素繊維、あるいはガラス繊維などが混入された材料であり、圧縮強度が100〜250N/mm2、曲げ引張強度が10〜40N/mm2、ひび割れ発生時引張強度が5〜15N/mm2のものをいう。 The ultra high strength fiber reinforced concrete or mortar in this case is a concrete having a high compressive strength or a material in which steel fiber, carbon fiber, glass fiber or the like is mixed in the mortar and has a compressive strength. 100 to 250 N / mm 2 , bending tensile strength is 10 to 40 N / mm 2 , and tensile strength when cracking is 5 to 15 N / mm 2 .

プレキャスト型枠6は普通コンクリートから形成され、コスト低減と施工性の向上が図られている。また、プレキャスト型枠5と同様に、各隅角部6aは厚く形成され、また各隅角部6aにアンボンド芯材4が挿通された貫通孔6bが形成され、そしてその内側がコンクリートを打設するための空間(空洞)6cになっている。ただし、塑性ヒンジ区間Lより上部については、施工性が良い場合は、コンクリートを場所打ちすることにより建設してもよい。   The precast form 6 is made of ordinary concrete, and costs are reduced and workability is improved. Similarly to the precast mold 5, each corner 6a is formed thick, and each corner 6a is formed with a through-hole 6b through which the unbonded core material 4 is inserted. This is a space (cavity) 6c. However, the upper part of the plastic hinge section L may be constructed by placing the concrete in place if the workability is good.

アンボンド芯材4は、施工時はプレキャスト型枠5および6を設置する際のガイドの役目を果たし、施工後は、特に地震時に弾性挙動を示すことにより、地震時における塑性ヒンジ区間Lの挙動を安定化させ、最大応答変形と残留変形を抑制する働きを有するものである。   The unbonded core material 4 serves as a guide when installing the precast molds 5 and 6 during construction, and after the construction, the behavior of the plastic hinge section L during the earthquake is shown by exhibiting elastic behavior especially during an earthquake. It has the function of stabilizing and suppressing the maximum response deformation and residual deformation.

アンボンド芯材4には高強度鋼材が用いられ、当該アンボンド芯材4はプレキャスト型枠5の各貫通孔5bとプレキャスト型枠6の各貫通孔6bに連続して挿通されることにより周囲のコンクリートとの付着が切れている。   A high-strength steel material is used for the unbonded core material 4, and the unbonded core material 4 is continuously inserted into the through holes 5 b of the precast mold 5 and the through holes 6 b of the precast mold 6, thereby surrounding concrete. And the adhesion is broken.

そして、各アンボンド芯材4の上端部4aと下端部4bは、それぞれ、基礎、フーチング3と張り出し梁部11のコンクリート内に深く埋設することにより定着されている。なお、各アンボンド芯材4の上端部4aと下端部4bには定着ナット10がそれぞれ螺合されている。   And the upper end part 4a and the lower end part 4b of each unbonded core material 4 are fixed by being deeply embedded in the concrete of the foundation, the footing 3 and the overhanging beam part 11, respectively. A fixing nut 10 is screwed to the upper end portion 4a and the lower end portion 4b of each unbonded core member 4.

主筋7とせん断補強筋8は、プレキャスト型枠5および6の空間5c、6c内にこれらの軸方向に連続するかご状に配筋され、特に主筋7の下端部7aと上端部7bはそれぞれ、基礎、フーチング3、及び張り出し梁部11のコンクリート内に深く定着されている。   The main reinforcement 7 and the shear reinforcement 8 are arranged in a cage shape continuous in the axial direction in the spaces 5c and 6c of the precast molds 5 and 6, and in particular, the lower end 7a and the upper end 7b of the main reinforcement 7 are respectively It is deeply anchored in the concrete of the foundation, footing 3 and overhanging beam portion 11.

また、主筋7とせん断補強筋8は、特に塑性ヒンジ部1においては、通常のRC構造と同様にこの部分の降伏曲げ耐力の増加とエネルギー吸収性能の確保を目的としている。   Further, the main reinforcement 7 and the shear reinforcement 8 are intended to increase the yield bending proof strength and to secure the energy absorption performance of this portion, particularly in the plastic hinge portion 1, as in the normal RC structure.

また、主筋7はプレキャスト型枠5および6の引張強度、および、せん断補強筋8によって拘束されることにより大変形時における座屈が抑制され、塑性ヒンジ区間Lの変形性能の増加が実現される。   Further, the main bar 7 is restrained by the tensile strength of the precast molds 5 and 6 and the shear reinforcement bar 8 so that buckling during large deformation is suppressed, and the deformation performance of the plastic hinge section L is increased. .

コンクリート9は塑性ヒンジ区間L、及び、柱部材2のコアコンクリートとして、主に常時における軸力保持を目的とし、プレキャスト型枠5と6により拘束されることにより、高い靱性を発揮している。   The concrete 9 is a core concrete of the plastic hinge section L and the column member 2, mainly for the purpose of maintaining axial force at all times, and exhibits high toughness by being restrained by the precast molds 5 and 6.

このように構成されたRC柱部材2は、地震時には、例えば図6に図示するような挙動を示し、この場合特に、プレキャスト型枠5と6内に配置されたアンボンド芯材4は柱部材2の基部1、すなわち、塑性ヒンジ区間Lの挙動を安定化させ、最大応答変形と残留変形を抑制する働きを有し、またプレキャスト型枠5の高い圧縮強度と引張強度に伴う拘束効果により、コアコンクリートの圧壊、主筋7の座屈が抑制され、塑性ヒンジ区間L、柱部材2全体の変形性能を高めることができる。   The RC column member 2 configured in this manner exhibits a behavior as illustrated in FIG. 6, for example, at the time of an earthquake. In this case, in particular, the unbonded core material 4 disposed in the precast molds 5 and 6 is the column member 2. Of the plastic hinge section L is stabilized, the maximum response deformation and the residual deformation are suppressed, and the precast mold 5 has a high compressive strength and a constraining effect associated with the tensile strength. Crushing of concrete and buckling of the main bars 7 are suppressed, and the deformation performance of the plastic hinge section L and the entire column member 2 can be enhanced.

図6は、単柱式RC橋脚構造の基部に本発明の塑性ヒンジ構造が適用された例を示したものであり、本発明の適用により橋脚全体の地震時の挙動が安定化するとともに変形性能が増加する。また、本発明の適用による耐震性能の向上を考慮することにより、柱部材2の断面規模を小規模化することができ、建設コストの低減に繋がる。   FIG. 6 shows an example in which the plastic hinge structure of the present invention is applied to the base of a single-column RC pier structure, and the application of the present invention stabilizes the behavior of the entire pier during an earthquake and provides deformation performance. Will increase. Moreover, by considering the improvement of the seismic performance due to the application of the present invention, the cross-sectional scale of the column member 2 can be reduced, leading to a reduction in construction cost.

図7は、RCラーメン構造の柱脚部Bと梁端部Cに本発明の塑性ヒンジ構造が適用された例を示したものであり、本発明の適用により柱脚部Bおよび梁端部Cのせん断および曲げ破壊を防止することができる。   FIG. 7 shows an example in which the plastic hinge structure of the present invention is applied to the column base B and the beam end C of the RC rigid frame structure. The column base B and the beam end C are applied by applying the present invention. Can be prevented from breaking and bending.

本発明は、RC構造物において地震時に発生する塑性ヒンジ構造を高性能化する技術であり、塑性ヒンジ区間の性能が構造物全体の耐震性能に影響を与えるような構造形式、例えば、RCラーメン橋脚や曲げ破壊が先行するRC柱部材、さらには地下構造物の中柱などの適用を想定することができる。   The present invention is a technique for improving the performance of a plastic hinge structure generated during an earthquake in an RC structure, and a structure type in which the performance of the plastic hinge section affects the seismic performance of the entire structure, for example, an RC rigid frame pier. It is possible to envisage the application of RC pillar members that are preceded by bending fractures, and the middle pillars of underground structures.

単柱式RC橋脚の構造を示し、(a)はその縦断面図、(b)は柱部材のコンクリート型枠として用いられるプレキャスト型枠の一部分解斜視図である。The structure of a single pillar type RC pier is shown, (a) is the longitudinal cross-sectional view, (b) is a partial exploded perspective view of the precast formwork used as a concrete formwork of a pillar member. プレキャスト型枠を示し、(a)、(b)はプレキャスト型枠の横断面図である。A precast formwork is shown, (a), (b) is a cross-sectional view of a precast formwork. プレキャスト型枠を示し、(a)、(b)はプレキャスト型枠の横断面図である。A precast formwork is shown, (a), (b) is a cross-sectional view of a precast formwork. ひび割れ誘導用切欠きを有するプレキャスト型枠を示す一部断面図である。It is a partial cross section figure which shows the precast formwork which has a notch for a crack induction | guidance | derivation. 複数のプレキャスト型枠とアンボンド芯材からなる高性能塑性ヒンジ構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the high performance plastic hinge structure which consists of a some precast formwork and an unbonded core material. 外力を受けた当該塑性ヒンジ構造を有する単柱式RC橋脚の挙動を示すモデル図である。It is a model figure which shows the behavior of the single column type RC bridge pier which has the said plastic hinge structure which received the external force. RCラーメンへの適用例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the example of application to RC ramen. 中央に中柱を有する地下構造物を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the underground structure which has a middle pillar in the center. 中柱を有するRC地下構造物の地震時における挙動を示すモデル図である。It is a model figure which shows the behavior at the time of the earthquake of RC underground structure which has a middle pillar.

符号の説明Explanation of symbols

1 塑性ヒンジ区間
2 上部柱部材
3 基礎、フーチング部
4 アンボンド芯材
5 プレキャスト型枠
5a 隅角部
5b 貫通孔
6 プレキャスト型枠
6a 隅角部
6b 貫通孔
7 主筋
8 せん断補強筋
9 コンクリート
10 定着ナット
11 上部張り出し梁部
12 ひび割れ誘発目地(プレキャスト型枠の境界)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plastic hinge area 2 Upper pillar member 3 Foundation, footing part 4 Unbond core material 5 Precast formwork 5a Corner part 5b Through-hole 6 Precast formwork 6a Corner part 6b Through-hole 7 Main reinforcement 8 Shear reinforcement 9 Concrete 10 Fixing nut 11 Overhanging beam 12 Crack-inducing joint (boundary of precast formwork)

Claims (5)

外力に対して一定の割合で強度を増加しつつ変形するように構成してなるRC構造体の塑性ヒンジ構造であって、超高強度繊維補強コンクリート、または、モルタルからなるプレキャスト型枠と当該プレキャスト型枠内に打設されたコンクリートと前記プレキャスト型枠に当該プレキャスト型枠の軸方向に挿通されたアンボント芯材とから構成してなることを特徴とするRC構造体の塑性ヒンジ部。   A plastic hinge structure of an RC structure configured to be deformed while increasing its strength at a constant rate with respect to an external force, a precast formwork made of ultrahigh strength fiber reinforced concrete or mortar and the precast A plastic hinge part of an RC structure comprising concrete placed in a mold and an unbonded core material inserted through the precast mold in the axial direction of the precast mold. プレキャスト型枠に当該プレキャスト型枠の軸方向に連続する貫通孔が設けられ、当該貫通孔にアンボンド芯材を挿通してなることを特徴とする請求項1記載のRC構造体の塑性ヒンジ部。   2. The plastic hinge part of an RC structure according to claim 1, wherein the precast mold is provided with a through hole continuous in the axial direction of the precast mold, and an unbonded core material is inserted into the through hole. プレキャスト型枠に普通コンクリートを打設してなることを特徴とする請求項1または2記載のRC構造体の塑性ヒンジ部。   The plastic hinge part of the RC structure according to claim 1 or 2, wherein ordinary concrete is cast in a precast formwork. 複数のプレキャスト型枠とその内部に打設される普通コンクリート、および、鉄筋からなり、それぞれの型枠の目地部分がひび割れ誘導目地として機能することにより、ひび割れ発生箇所と本数を制御することができる請求項1〜3のいずれか1に記載のRC構造体の塑性ヒンジ部。   It consists of multiple precast formwork and ordinary concrete placed inside it, and reinforcing bars, and the joints of each formwork function as crack-inducing joints, so the number and number of cracks can be controlled. The plastic hinge part of RC structure of any one of Claims 1-3. 外力に対して一定の割合で強度を増加しつつ変形するように構成された塑性ヒンジ部を有するRC構造体であって、前記塑性ヒンジ部が超高強度繊維補強コンクリート、または、モルタルからなるプレキャスト型枠と当該プレキャスト型枠内に打設されたコンクリートと前記プレキャスト型枠に当該プレキャスト型枠の軸方向に挿通されたアンボンド芯材とから構成され、前記塑性ヒンジ部を除く部分はコンクリートからなるプレキャスト型枠内にコンクリートを打設してなるか、若しくは、コンクリートを場所打ちしてなることを特徴とするRC構造体。
An RC structure having a plastic hinge part configured to be deformed while increasing its strength at a constant rate with respect to an external force, wherein the plastic hinge part is made of ultrahigh strength fiber reinforced concrete or mortar It is composed of a formwork, concrete placed in the precast formwork, and an unbonded core material inserted in the precast formwork in the axial direction of the precast formwork, and a portion excluding the plastic hinge part is made of concrete. An RC structure comprising concrete cast in a precast formwork or cast in place.
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