JP2010018990A - Concrete member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンクリート部材に関する。 The present invention relates to a concrete member.
繊維補強コンクリートは、引張力Pが作用した際(図5(a)参照)に繊維の架橋作用によりひび割れ面で引張力Pが伝達される(図5(b)参照)ため、一般コンクリート(図5(c)参照)と比較して、コンクリートの引張強度とじん性を向上させる特性を有している。
そのため、図5(d)に示すひび割れ開口変位ωと引張り力Pの関係のように、繊維補強コンクリート201a,201b,201cのじん性は、繊維の材質、混入量、長さ、形状により変化するものの、一般コンクリート202と比較してじん性が向上する。つまり、引張力Pに対して、大きなひび割れ開口変位ωに対応することが可能である。
Since the fiber reinforced concrete has a tensile force P (see FIG. 5 (a)), the tensile force P is transmitted on the cracked surface by the fiber bridging action (see FIG. 5 (b)). Compared to 5 (c)), it has the property of improving the tensile strength and toughness of concrete.
Therefore, the toughness of the fiber reinforced
そのため、近年、トンネル覆工、ボックスカルバート、橋桁、舗装、法面保護工等、あらゆるコンクリート構造物に対して繊維補強コンクリートが採用されている。 Therefore, in recent years, fiber reinforced concrete has been adopted for all concrete structures such as tunnel lining, box culvert, bridge girder, pavement, slope protection work and the like.
例えば、本出願人は、特許文献1に示すように、トンネルのセグメントに繊維補強コンクリートを採用することで、引張強度やじん性を向上させて、部材の薄肉化を図っている。
For example, as shown in
また、繊維補強コンクリートによれば、部材の薄肉化や鉄筋の省略を行うことが可能となるため、費用の削減や施工性の向上を図ることが可能となる。 Further, according to the fiber reinforced concrete, it is possible to reduce the thickness of the member and omit the reinforcing bars, so that it is possible to reduce costs and improve workability.
このような繊維補強コンクリートにより構成されるコンクリート部材は、部材厚h(図6(a)参照)が小さくなるにしたがって、繊維の架橋作用による効果が大きくなる(図6(b)参照)。 The concrete member constituted by such fiber reinforced concrete has a greater effect due to the cross-linking action of the fibers as the member thickness h (see FIG. 6A) becomes smaller (see FIG. 6B).
つまり、コンクリート部材に生じたたわみδによる変形角は、部材厚hが小さくなるにしたがって大きくなる。 That is, the deformation angle due to the deflection δ generated in the concrete member increases as the member thickness h decreases.
一方、部材厚が大きい(厚い)コンクリート部材は、ひび割れ発生時に繊維の架橋作用が十分に生かされないため、引張強度を高める効果およびじん性を向上させる効果が相対的に小さくなる。 On the other hand, a concrete member having a large thickness (thickness) has a relatively small effect of increasing the tensile strength and improving the toughness because the cross-linking action of the fibers is not fully utilized when cracking occurs.
そのため、部材厚が大きい(厚い)コンクリート部材について繊維補強コンクリートを採用する場合には、鉄筋を配筋するなどの処置が必要となる場合があった。 For this reason, when adopting fiber reinforced concrete for a concrete member having a large (thick) member thickness, it may be necessary to take measures such as arranging reinforcing bars.
本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、繊維補強コンクリートを用いたコンクリート部材であって、部材厚を大きくした場合であっても、架橋作用を十分に享受することが可能なコンクリート部材を提供することを課題とする。 The present invention aims to solve the above-mentioned problems, and is a concrete member using fiber reinforced concrete, and even when the thickness of the member is increased, the bridging action is sufficiently enjoyed. It is an object of the present invention to provide a concrete member that can be used.
前記課題を解決するために、本発明は、複数の繊維補強コンクリート版材を部材厚方向で積層してなるコンクリート部材であって、隣り合う前記繊維補強コンクリート版材同士が、両繊維補強コンクリート版材に埋設された棒材を介して連結されているとともに、前記両繊維補強コンクリート版材の間に滑材層が介設されていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the present invention is a concrete member formed by laminating a plurality of fiber reinforced concrete plate materials in the member thickness direction, and the adjacent fiber reinforced concrete plate materials are both fiber reinforced concrete plates. It is connected through a bar embedded in the material, and a sliding material layer is interposed between the two fiber-reinforced concrete plates.
かかるコンクリート部材によれば、各繊維補強コンクリート版材において繊維の架橋作用が十分に機能するため、コンクリート部材の部材厚が大きい場合であっても、コンクリート部材の引張強度とじん性を向上させることが可能となる。 According to such a concrete member, since the fiber cross-linking action sufficiently functions in each fiber-reinforced concrete plate material, the tensile strength and toughness of the concrete member can be improved even when the thickness of the concrete member is large. Is possible.
前記コンクリート部材の棒材が、軸部と、前記軸部の両端に形成された該軸部の直径よりも大きな幅寸法を有する突起部とを備えていれば、繊維補強コンクリート版材同士の離間防止に効果的である。 If the rod member of the concrete member includes a shaft portion and protrusions having a width dimension larger than the diameter of the shaft portion formed at both ends of the shaft portion, the fiber-reinforced concrete plate materials are separated from each other. It is effective for prevention.
また、前記棒材のうちの少なくとも前記滑材層と交差する部分に緩衝材が巻設されていれば、緩衝材により棒材の周囲に可動域が形成されることになるので、繊維補強コンクリート版材同士のすべり変形を棒材が阻害することを防止することが可能となる。 Further, if a cushioning material is wound around at least a portion of the bar material that intersects the sliding material layer, a movable range is formed around the rod material by the cushioning material. It is possible to prevent the bar from inhibiting the slip deformation between the printing plates.
本発明によれば、所望の強度を有した部材厚が大きいコンクリート部材を簡易かつ安価に構成することができる。 According to the present invention, a concrete member having desired strength and a large member thickness can be configured easily and inexpensively.
本発明のコンクリート部材の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態では、図1に示すように、コンクリート部材がシールドトンネルのセグメントである場合について説明する。
A preferred embodiment of a concrete member of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a case where the concrete member is a segment of a shield tunnel will be described.
コンクリート部材1は、図1に示すように、円筒状に形成されて、トンネル軸方向に連続して地中に埋設されることによりトンネル覆工を構成するセグメントリングであって、 トンネルの外周側と内周側とに部材厚方向で積層された2枚の繊維補強コンクリート版2,2により構成されている。
なお、コンクリート部材1は、複数のセグメントを組み合わせることにより形成されていても良いし、予め円筒状に形成された部材であってもよい。
As shown in FIG. 1, the
The
繊維補強コンクリート版材2は、繊維補強コンクリートの硬化体であって、10〜30cmの厚みに形成されている。
なお、繊維補強コンクリート版材2の形状寸法は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。また、繊維補強コンクリート版材2を構成する繊維補強コンクリートの配合は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
The fiber reinforced
In addition, the shape dimension of the fiber reinforced
繊維補強コンクリート版材2同士は、両繊維補強コンクリート版材2,2に埋設された複数の棒材3,3,…を介して連結されている。また、両繊維補強コンクリート版材2,2の間には滑材層4が介設されている。
The fiber reinforced
棒材3は、軸部31の中間部における隣接する他の棒材3との間隔が、コンクリート部材1の部材厚さHの1〜3倍となるように配置されている。なお、棒材3の配置ピッチや本数等は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
The
棒材3は、図2(a)に示すように、ボルト30とボルト30の軸部31の先端に取り付けられたナット33により構成されている。すなわち、棒材3において、ボルト30の頭部32およびナット33が、軸部31の直径よりも大きな幅寸法(外径)を有する突起部を構成している。
As shown in FIG. 2A, the
なお、棒材3の構成は前記の構成に限定されるものではなく、例えば、図2(b)に示す棒材3’のように、鉄筋や鋼線等からなる軸部31の両端に軸部31の直径(幅寸法)よりも大きな幅寸法からなる鋼板などの板材を、溶接、摩擦圧着、フラッシュ溶接等により一体に固定することで突起部34,34が形成されたものであっても良い。
The configuration of the
軸部31には、緩衝材5が巻設されている。緩衝材5は、軸部31のうち、少なくとも滑材層4と交差する部分に巻設する。本実施形態では、棒材3の全長に対して1/3程度の範囲に緩衝材5が巻設されている。
A buffer material 5 is wound around the
緩衝材5は、数mm〜1cm程度の厚みからなり、ゴムや発泡スチロール等のコンクリートよりも柔らかい材料により構成されている。本実施形態に係る緩衝材5は、地震時等の大きな荷重が作用した際に変形する耐力を備えている。つまり、コンクリート部材1は、地震時等の大きな荷重が作用した際に、緩衝材5が伸縮することで、繊維補強コンクリート版材2の滑り変形が許容される。一方、通常の荷重状態では、緩衝材5は変形することがなく、繊維補強コンクリート版材2の滑り変形は抑止される。なお、緩衝材5の厚みや緩衝材5を構成する材料は限定されるものではない。また、緩衝材5を巻設する範囲は限定されるものでなく、適宜設定することが可能である。
The buffer material 5 has a thickness of about several mm to 1 cm, and is made of a material softer than concrete such as rubber or polystyrene foam. The shock-absorbing material 5 according to the present embodiment has a proof stress that deforms when a large load is applied during an earthquake or the like. That is, the
滑材層4は、エポキシ樹脂やフッ素樹脂等の樹脂系被覆材、油脂、脂質等を繊維補強コンクリート版材2,2の間に介在させることにより形成されている。
なお、滑材層4を構成する材料は、繊維補強コンクリート版材2同士の重合面における摩擦抵抗を低減させて、滑りやすくする材料であれば限定されるものではなく、適宜公知の材料から選定して採用することが可能である。
The
In addition, the material which comprises the
本実施形態のコンクリート部材1は、繊維補強コンクリート版材2,2の間に滑材層4が介在しているため、繊維補強コンクリート版材2,2が相互に滑り、互いに摺動することが可能に構成されている。そのため、地震等の大きな外力が作用して、コンクリート部材1にたわみが生じた際に、各繊維補強コンクリート版材2が個別に変形することが可能となる。
In the
また、滑材層4を跨ぐように棒材3が配置されており、かつ、棒材3の両端が繊維補強コンクリート版材2に埋設されているため、重ねられた繊維補強コンクリート版材2が一体性を保ったまま外力に抵抗することが可能となっている。
Further, since the
また、棒材3には、緩衝材5が巻設されているため、棒材3が繊維補強コンクリート版材2同士の滑り変形を阻害することがない。
また、繊維補強コンクリート版材2同士は、両繊維補強コンクリート版材2,2に跨って棒材3が配設されているため、互いに引き離されることがなく、また、通常の荷重状態では、繊維補強コンクリート版材2,2が互いに摺動することがない。
Further, since the buffer material 5 is wound around the
Further, the fiber reinforced
したがって、本実施形態かかるコンクリート部材1によれば、図3(a)に示すように、繊維補強コンクリート版材2,2間のずれが許容されるため、コンクリート部材1に大きな外力(限界荷重等)が作用すると、重ね合わせた各繊維補強コンクリート版材2の上面に圧縮応力C1、下面に引張応力P1が作用する。
一方、部材厚の大きい繊維補強コンクリート版材からなる従来のコンクリート部材101は、図3(b)に示すように、コンクリート部材101の上面で圧縮応力C2、下面で引張応力P2が作用する。
Therefore, according to the
On the other hand, as shown in FIG. 3B, the conventional
図3(a)および(b)に示すように、同じたわみ状態にある本実施形態のコンクリート部材1と、従来のコンクリート部材101とを比較すると、コンクリート部材1のひび割れの開口wは、従来のコンクリート部材101のひび割れ開口wよりも小さくなる。つまり、コンクリート部材1によれば、繊維による架橋作用が効果的に発現し、図3(c)に示すように、急激な荷重低下を示すことがなく、外力に対して安定した挙動を示す。
一方、図3(b)に示すように、従来のコンクリート部材101は、荷重作用により生じたひび割れの開口wが大きく、繊維による架橋作用が十分に生かされず、作用荷重を支持できなくなるため、図3(c)に示すように、急激な荷重低下が生じる。
As shown in FIGS. 3A and 3B, when the
On the other hand, as shown in FIG. 3 (b), the conventional
以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜設計変更が可能であることはいうまでもない。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that the above-described constituent elements can be appropriately changed in design without departing from the spirit of the present invention.
例えば、前記実施形態では、円筒状のコンクリート部材について、本発明に係るコンクリート部材を採用する場合について説明したが、本発明が適用可能なコンクリート部材の構成は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、図4に示すように、平面版状の部材であっても良い。また、コンクリート部材の形状は、この他角型状、直線梁、曲線梁、曲面版状であっても良い。 For example, in the above-described embodiment, the case where the concrete member according to the present invention is employed for the cylindrical concrete member has been described, but the configuration of the concrete member to which the present invention is applicable is limited to the configuration of the above-described embodiment. For example, as shown in FIG. 4, a flat plate-like member may be used. The shape of the concrete member may be other square shape, straight beam, curved beam, or curved plate shape.
また、コンクリート部材は、トンネルに限定されるものではなく、その他の地下埋設管、地中カルバートの頂版、底版、側壁や、舗装など、あらゆるコンクリート部材に採用することが可能である。 In addition, the concrete member is not limited to a tunnel, and can be used for any concrete member such as other underground pipes, top plates, bottom plates, side walls, and pavements of underground culverts.
また、コンクリート部材1は、2枚の繊維補強コンクリート版により構成されたものに限定されるものではなく、図4に示すコンクリート部材1’のように3枚以上の繊維補強コンクリート版材2,2,…を部材厚方向で積層して構成してもよい。
この場合において、棒材3は、総ての繊維補強コンクリート版2,2,…に跨って配設されていても良いし、隣り合う2枚の繊維補強コンクリート版2,2に配設されていてもよい。
In addition, the
In this case, the
また、前記実施形態では、棒材3として、軸部31の両端部に突起部を備えたものを使用するものとしたが、軸部31の定着長を十分に確保することが可能であれば、突起部は必ずしも備えていなくてもよい。
In the above embodiment, the
また、前記実施形態では、棒材3に緩衝材5を巻設するものとしたが、緩衝材5を省略することも可能である。なお、緩衝材5が省略される場合は、地震時等の大きな荷重がコンクリート部材1の作用した際に、棒材3が変形することにより繊維補強コンクリート版材2同士のすべりを許容する。
Moreover, in the said embodiment, although the buffer material 5 shall be wound around the
1 コンクリート部材
2 繊維補強コンクリート版材
3 棒材
30 ボルト
31 軸部
32 頭部(突起部)
33 ナット(突起部)
34 突起部
4 滑材層
5 緩衝材
1
33 Nuts (protrusions)
34
Claims (3)
隣り合う前記繊維補強コンクリート版材同士が、両繊維補強コンクリート版材に埋設された棒材を介して連結されているとともに、前記両繊維補強コンクリート版材の間に滑材層が介設されていることを特徴とするコンクリート部材。 A concrete member formed by laminating a plurality of fiber reinforced concrete plate materials in the member thickness direction,
The adjacent fiber reinforced concrete plate materials are connected to each other through a bar material embedded in both fiber reinforced concrete plate materials, and a lubricant layer is interposed between the two fiber reinforced concrete plate materials. A concrete member characterized by being.
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