JP2691236B2 - コンクリート補強部材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、各種コンクリート構造物に埋設される補
強用鉄筋等の代替物として使用される好適なコンクリー
ト補強部材に関するものである。 「従来の技術」 いわゆる繊維補強プラスチック（以下、単に「FRP」
と称する）は、軽量性に富む、比強度が高い、耐蝕性に
優れる、成形性が良く形状の自由度が高い等の特徴を有
し、種々の構造材料等に使用されている。近年、以上の
特徴を活用し、各種コンクリート構造物に埋設される補
強用鉄筋等の代替物として、棒状のFRP部材を鉄筋篭と
同様に組み合げてなるコンクリート補強部材の適用が種
々検討されている。このようなコンクリート補強部材
は、一例として、構築すべきコンクリート構造物の軸方
向に延在する複数本のFRP製軸筋と、これら軸筋に交叉
されて配設されたFRP製剪断補強筋とが一体成形されて
構成される。従って、このコンクリート補強部材によれ
ば、工場での一体成形により品種管理が容易である。軽
量であるため運搬、施工作業が極めて簡易化される、腐
腐蝕・防錆対策を施す必要が皆無となる、等の優れた利
点が得られる。 「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、前述のコンクリート補強部材にも、以
下に挙げるような検討課題が残されている。すなわち、
前記剪断補強筋は前記軸筋との交叉部において急角度に
屈曲されて配設されているので、前記コンクリート補強
部材が埋設されたコンクリート構造物に剪断力が作用す
ることで剪断補強筋に軸方向の引張力が作用すると、前
記軸筋との交叉部（すなわち急曲部）において局部的に
曲げ応力が発生する。従って、この軸筋交叉部における
剪断補強筋の破断は逐次破壊的となり、全断の場合に比
べて遥かに低い耐力しか得られない、つまり、コンクリ
ート構造物の剪断耐力の低下が避けられない状況にあっ
た。 この発明は前記事情に鑑みてなされたもので、剪断補
強筋の急曲部における局部的な曲げ応力の発生を抑制す
ることで剪断耐力の向上を計りうるコンクリート補強部
材の提供を目的としている。 「問題点を解決するための手段」 前記問題点を解決するために、この発明は、コンクリ
ート内に埋設されてこのコンクリートを構造的に補強す
るコンクリート補強部材を構成するにあたって、該補強
部材を、互いに間隔をもって立体的に配設された少なく
とも６本の軸筋と、これら軸筋に交叉されて配設され、
側面視した状態で少なくとも３つの緩やかに湾曲された
コーナー部を持つ環状に成形された剪断補強筋とから構
成し、前記軸筋及び剪断補強筋を、連続繊維が樹脂材料
により固められたもので成形すると共に、これら軸筋
を、コーナー部を避けて剪断補強筋のその他の部位に一
体に取り付けたことを特徴とするものである。 「作用」 この発明では、コンクリート内に埋設されてこのコン
クリートを構造的に補強するコンクリート補強部材を構
成するにあたって、互いに間隔をもって立体的に配設さ
れた軸筋を、側面視した状態で環状に成形された剪断補
強筋のコーナー部を設けて剪断補強筋のその他の部位に
一体に取り付けたので、この軸筋を介して前記コンクリ
ートに対する剪断補強筋の軸方向の付着が強力に図られ
る。すなわち、この発明では、軸筋がコンクリートの軸
方向の補強及び剪断補強筋のコンクリートへの定着とい
う機能を兼備している。これと同時に、剪断補強筋のコ
ーナー部に軸筋が配設されていないので、このコーナー
部を任意の屈曲半径で屈曲成形することが可能となる。 「実施例」 以下、この発明の実施例について図面を参照して説明
する。 第１図ないし第２図は、この発明の第１実施例である
コンクリート補強部材（以下、単に補強部材と称する）
を示す図であって、この実施例は、例えば梁等を構成す
るコンクリート内に埋設されて好適な四角柱状の補強部
材に適用した例を示すものである。これら図において、
全体として符号１で示されるこの補強部材は、互いに所
定間隔をもって平行な状態でかつ立体的に配設された８
本の軸筋２と、これら軸筋２のそれぞれに交叉部C1を介
して略直角に交叉されて配設された複数の剪断補強筋３
とから概略構成されている。剪断補強筋３は、前記軸筋
２の軸方向に所定間隔をもって互いに配設されている。 より具体的に言えば、前記剪断補強筋23は、側面視し
た状態で緩やかな弧をを描くように湾曲されたコーナー
部４が４個所形成された四角環状の部材に成形されてい
ると共に、前記軸筋２はこれらコーナー部４を避けてそ
の両側に配設され、剪断補強筋３に一体に取り付けられ
ている。従って、これら８本の軸筋２は、建て込まれた
状態で梁の上面あるいは下面に位置する４本の軸筋2a
と、建て込まれた状態で梁の側面に位置する４本の軸筋
2bとに区別される。 そして、これら軸筋２及び剪断補強筋３は、それぞれ
第３図及び第４図に示すように、樹脂材料10にて結束さ
れた複数本の連続繊維11よりなる繊維束Ｔを素材とし
て、これを固めて成形された構成となっている。さらに
具体的に説明すれば、引き揃えられた複数本の連続繊維
11よりなる繊維束Ｔが立体的に配置されて軸筋２が構成
され、かつ、これら軸筋２を構成する繊維束Ｔに別の繊
維束Ｔが交叉されることで、交叉部C1において軸筋２に
交叉される剪断補強筋３が構成され、そしてこれら繊維
束Ｔの各連続繊維11が樹脂材料10により結束されて一体
化されている。なお、前記繊維束Ｔどうしの交叉部（す
なわち前記交叉部C1）は、一方向に延在する繊維群とこ
れに直行する方向に延在する繊維群とが、第３図に示す
ように、交互に三層以上に積層された断面形状とされて
いる。 軸筋２及び剪断補強筋３の主体をなす連続繊維11とし
ては、軽量でしかも高い強度を備えるガラス繊維やカー
ボン繊維等が好適であるが、必要ならばその他の繊維、
例えば合成樹脂繊維、セラミック繊維、金属繊維等を用
いても良い。また、これらの繊維を適当に組み合わせて
も良い。 また、前記繊維束Ｔの各連続繊維11を結束する樹脂材
料10としては、これら連続繊維11に対する接着性が良好
で、かつそれ自体も充分な強度を持つ樹脂、例えばビニ
ルエステル樹脂等が好適であるが、使用する連続繊維11
の種類に対応させて他の樹脂材料を用いても良い。他の
樹脂材料としては、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ
樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。 そして、前記樹脂材料10と連続繊維11との割合につい
ては、連続繊維11の種類や強度、さらには前記補強部材
１の使用形態等を考慮して適宜決定されるが、例えば繊
維11がガラス繊維、樹脂材料10がビニルエステル樹脂の
場合、繊維11が体積比で30〜70％程度となるように、ま
た、繊維11が例えばカーボン繊維の場合、20〜60％程度
となるように考慮することが好ましい。すなわち、連続
繊維11の割合が前記以下であると、補強部材１の強度が
著しく低下し、一方、連続繊維11の割合を高くすれば、
それだけ高強度の補強部材１が得られるが、あまりに高
い割合にすると、カーボン繊維のように比較的高価なも
のでは経済性の面から好ましくない。 このような補強部材１を成形する方法は任意である
が、例えば、樹脂（常温硬化型の流動性樹脂等）が含浸
された連続繊維11を、軸筋２の上下端に対応する位置に
それぞれ設けられたピン等にいわゆる一筆書きの要領で
引っ掛けてゆき、次に剪断補強筋３に対応する位置に前
記樹脂が含浸された連続繊維11を巻回してゆく。この
際、前記交叉部では、必ず繊維群が交互に少なくとも三
層以上に積層されるようにする。また、連続繊維11には
直線性を保つのに充分な張力を与えておく必要がある。 ここで、連続繊維11の供給は、勿論手作業によっても
可能であるが、通過順序を予め設定したプログラムに基
づいて作動する機械的手段により自動的に実行させても
良い。 次に、以上のように構成された補強部材１の作用につ
いて、第５図を参照して説明する。 第５図のように、コンクリート５内に補強部材１が埋
設されて構成された梁（コンクリート構造物）６に、図
中矢印Ａで示すような荷重が作用すると、梁６の上面は
圧縮、下面は引張の状態となる。従って、補強部材１の
剪断力が作用する区画の剪断補強筋３側部には、軸方向
の引張力が加えられる。しかし、この剪断補強筋３に
は、そのコーナー部４の手前に、剪断補強筋３の軸方向
に直交する方向に延在する軸筋2bが設けられていること
により、この軸筋2bを介して前記コンクリート５に対す
る剪断補強筋３の軸方向の付着が強力に図られている。
従って、前記剪断補強筋３の軸方向に働く引張力は、軸
筋2bを介してコンクリート５に伝達され、剪断補強筋３
のコーナー部４（すなわち急曲部）へ殆ど伝達されなく
なる。これにより、剪断補強筋３のコーナー部４付近に
おいて従来発生していた逐次破壊的な破断が極力抑制さ
れることで、剪断補強筋３が本来有している引張強度を
遺憾なく発揮でき、よって、梁６の剪断耐力を著しく増
強することができる。 また、この補強部材１は、軸筋２を剪断補強筋３のコ
ーナー部４を避けてその両側に配置することで、コンク
リート５に対する剪断補強筋３の軸方向の定着を図って
いるので、この軸筋２が梁（コンクリート構造物、柱）
６の軸方向の補強及び剪断補強筋３のコンクリート５に
対する定着という二つの機能を兼備する構成となり、そ
の設計が非常に合理的となる。 更に言えば、この補強部材１は、従来において剪断補
強筋３のコーナー部４に配設されていた軸筋２を省略し
たような構成である。すなわち、従来のコンクリート補
強部材は、軸筋がFRP製であれ鉄筋からなるものであ
れ、軸筋に剪断補強筋を交叉するかまたは軸筋の周囲に
剪断補強筋を巻回して構成されるので、剪断補強筋はそ
のコーナー部において屈曲されている。従って、剪断補
強筋のコーナー部の屈曲半径が大変小さく成形されてお
り、このため、前述の剪断補強筋のコーナー部での逐次
破壊的な破断を招く一要因ともなっている。しかしなが
ら、この発明の補強部材１においては、剪断補強筋３の
コーナー部４には軸筋２を配設せずにこのコーナー部４
を緩やかに屈曲させ、しかも、屈曲部外の直近に軸筋２
を配設しているので、軸筋２によるコーナー部４への引
張力伝達抑止と相俟って、梁（コンクリート構造物、
柱）６の剪断耐力をより増強することができる。 そして、この補強部材１は、これを構成する軸筋２及
び剪断補強筋３が全て一体化された構成となっているの
で、運搬、設置等の作業が極めて容易であると共に、施
工精度が抜群に良好である等の優れた利点を具備してい
ることは言うまでもない。 なお、この発明のコンクリート補強部材は、その細部
が前記実施例に限定されず、種々の変形例が可能であ
る。すなわち、軸筋２及び剪断補強筋３の全長、材径、
あるいはこれら相互の距離等は、構築するコンクリート
構造物の大きさ、必要な強度等に応じて適宜決定されれ
ば良い。すなわち、このコンクリート補強部材を前記実
施例の如く梁用の補強部材として使用する際に、建て込
まれた状態で梁６側面に位置する軸筋2bに軸方向の補強
を大きく期待しない場合には、この軸筋2bの径を若干小
さくすることで経済的な補強部材１を作製することも可
能である。 また、軸筋２等の材質、形状についても同様であり、
第６図に示すように、一本の剪断補強筋３をいわゆるス
パイラル筋の如く軸筋２の螺旋状に交叉したような構成
であっても良い。なお、当然のことであるが、このよう
な構成であっても、前述の軸筋２のもたらす作用効果に
何等変化の無いことは言うまでもない。 そして、前記実施例では四角柱状応の補強部材につい
て述べたが、この発明のコンクリート補強部材はこれに
何等限定されず、必要とする補強部材の配筋状態に応じ
て、例えば交叉部のピッチが一部異なるもの、周方向を
含む他の成分が入るもの、さらには全ての角柱、角錐、
円柱、円錐などその形状については任意であることは言
うまでもない。同様に、この発明のコンクリート補強部
材が適用されるコンクリート構造物も、前記実施例の如
く梁に限定されず、柱等他の建築・土木用構造部材に好
適に用いられる。この際、この発明のコンクリート補強
部材をを柱に適用する場合、柱には多方向から剪断力が
作用する場合があるので、前記８本の軸筋２は全て同一
形状であることが好ましい。なお、前記連続繊維11は、
ここでは撚紐や組紐等も含まれる。 「発明の効果」 以上詳細に説明したように、この発明によれば、コン
クリート内に埋設されてこのコンクリートを構造的に補
強するコンクリート補強部材を構成するにあたって、互
いに間隔をもって立体的に配設された軸筋を側面視した
状態で環状に成形された剪断補強筋のコーナー部を避け
て剪断補強筋のその他の部位に一体に取り付けたので、
この軸筋を介して前記コンクリートに対する剪断補強筋
の軸方向の付着が強力に図られる。従って、前記コンク
リート構造物に剪断力が作用した際に剪断補強筋の軸方
向に働く引張力が軸筋を介してコンクリートに伝達さ
れ、剪断補強筋の弱点であるコーナー部へ殆ど伝達され
なくなる。これにより、剪断補強筋のコーナー部付近に
おいて従来発生していた逐次破壊的な破断が極力抑制さ
れることで、剪断補強筋が本来有している引張強度を遺
憾なく発揮でき、コンクリート構造物の剪断耐力を著し
く向上することができる。 また、この発明のコンクリート補強部材は、前記軸筋
がコンクリート構造物の軸方向の補強及び剪断補強筋の
コンクリートに対する定着という二つの機能を兼備する
構成となり、その設計が非常に合理的となる。更に、こ
の補強部材は、従来において剪断補強筋のコーナー部に
配設されていた軸筋を省略したような構成であるので、
このコーナー部を緩やかに湾曲させることが可能とな
り、前記軸筋によるコーナー部への引張力伝達抑止と相
俟って、コンクリート構造物の剪断耐力をより増強する
ことができる、という優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図ないし第２図はこの発明の第１実施例であるコン
クリート補強部材を示す図であって、第１図はその全体
を示す斜視図、第２図は同側面図、第３図は繊維束の交
叉部における断面図、第４図は繊維束の断面図、第５図
はこの発明の作用を説明するための図、第６図はこの発
明の第２実施例であるコンクリート補強部材を示す斜視
図である。 １……コンクリート補強部材、２……軸筋、３……剪断
補強筋、４……コーナー部、５……コンクリート、６…
…梁（コンクリート構造物、柱）。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．コンクリート内に埋設されてこのコンクリートを構
   造的に補強するコンクリート補強部材であって、該補強
   部材は、互いに間隔をもって立体的に配設された少なく
   とも６本の軸筋と、これら軸筋に交叉されて配設され、
   側面視した状態で少なくとも３つの緩かに湾曲されたコ
   ーナー部を持つ環状に成形された剪断補強筋とから構成
   され、前記軸筋及び剪断補強筋は共に連続繊維が樹脂材
   料により固められて成形されていると共に、これら軸筋
   は前記コーナー部を避けて剪断補強筋のその他の部位に
   一体に取り付けられていることを特徴とするコンクリー
   ト補強部材。