JP3750850B2

JP3750850B2 - 鉄筋コンクリート部材の補強方法

Info

Publication number: JP3750850B2
Application number: JP2001353599A
Authority: JP
Inventors: 忠良石橋; 伸一郎野澤; 俊幸山内
Original assignee: East Japan Railway Co
Current assignee: East Japan Railway Co
Priority date: 2001-11-19
Filing date: 2001-11-19
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2021-11-19
Also published as: JP2003155777A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉄筋コンクリート部材の鉄筋継手部の補強方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄筋コンクリート部材の耐震性能が問題となる部位において、鉄筋の重ね継手を一断面に集中して設けることは禁止されてきた。このように、耐震性能が問題となる場合、その部位の鉄筋は機械式継手、ガス圧接継手、溶接継手等鉄筋同士を物理的に直接接合する技術を採用していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような機械式継手、ガス圧接継手、溶接継手等鉄筋同士を物理的に直接接合する方法は施工に長時間を必要とし、施工に要する費用がかかるという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、鉄筋コンクリート部材において、鉄筋を単に重ね合わせるだけの簡易な接合方法をとり、その部分を鋼板により包囲することによって耐震上も充分な強度を発揮できるようにしようとするものである。
請求項１の発明は、一断面に集中して設けられた鉄筋の重ね継手部を鋼板で包囲する鉄筋コンクリート部材の補強方法において、
鋼板の径厚比を１７９以下とし、前記重ね継手部の長さは、鉄筋コンクリート部材が繰り返し荷重を支えきれなくなった時点の変位を、前記部材の主鉄筋が降伏した時点の変位で除した値である靱性率が１０以上となる長さとするとともに、前記鋼板で包囲する部材軸方向の長さを、重ね継手部の長さに、重ね継手をなす主鉄筋のコンクリート表面からのかぶり厚さを重ね継手部の両端に加えた長さ以上としたことを特徴とする。
請求項２の発明は、前記重ね継手部が、コンクリート強度が１０．５Ｎ／ｍｍ²以上のとき、重ね継手をなす主鉄筋直径の２５倍の長さ以上であることを特徴とする。
請求項３の発明は、前記重ね継手部が、コンクリート強度が３３．１Ｎ／ｍｍ²以上のとき、重ね継手を成す主鉄筋直径の１８．８倍の長さ以上であることを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明のコンクリート部材の補強方法の一実施形態を説明する図で、鉄筋の重ね継手を鋼板で包囲することにより補強する構成を示しており、図では斜め上方から見た補強部分を示し、鉄筋コンクリート部材の右手前、約１／４部分はコンクリートと鋼板とを透過した内部の鉄筋重ね継手が直接見えるように示してあり、鉄筋コンクリート部材の上方についても同様にコンクリートを透過して内部の鉄筋が直接見えるように示したものである。
【０００６】
鉄筋コンクリート部材４は鉄筋コンクリート部材５と鉄筋の重ね継手により接合される部材であり、特定の形状を示す必要がないため、その表面を概念的に示してあり、例えば、フーチング、コンクリート柱、或いは他の任意のコンクリート構造体である。鉄筋コンクリート部材５の主鉄筋である鉄筋２の上端部と、鉄筋コンクリート部材４の主鉄筋である鉄筋１とを、図中、鉄筋の重ね継手と表示した範囲で重なり合わせ、重ね継手を構成する。なお、ここでは帯鉄筋は図示を省略している。この重ね継手部分の部材周囲を鋼板３により包囲して型枠とし、さらに鉄筋１を建て込んだ部分に型枠を施工してコンクリートを打設する。こうして、鉄筋コンクリート部材の重ね継手部分を鋼板３で包囲して補強する。なお、図では円形断面のコンクリート部材を鋼板で包囲するようにしているが、角型断面のコンクリート部材であってもよいことは言うまでもない。
【０００７】
鉄筋の重ね継手は、鉄筋同士は物理的に接合されている必要はなく、継手周囲のコンクリートを介して鉄筋によるコンクリート部材の補強効果を連続的、すなわち、継手のない１本ものの鉄筋と同様に得られるようにしたものである。従って、重ね継手に引張り力または圧縮力が作用した場合、重ね継手周囲のコンクリートがこの力を伝達せしめる程度に健全である必要がある。そのために、本実施形態においては、重ね継手コンクリートの周囲を鋼板で包囲し、閉合してコンクリートの変形を拘束している。その結果、鉄筋の引張力および圧縮力の伝達に必要な鉄筋−コンクリート間の付着力を確保することができる。
【０００８】
次に本実施形態における具体的仕様を決定するために行った実験結果について説明する。
表１は、実物の約１／２程度の鉄筋コンクリート部材模型試験体を作成し、これに油圧ジャッキによって耐震時に想定される繰り返し荷重を実際に与え、試験体番号１〜１４の各試験体について強度を確認したものである。
【０００９】
図２は荷重と変位の関係を示す図である。
試験方法は、試験体の根元部分の主鉄筋が降伏するまで、荷重制御で正負１回ずつの裁荷とし、以後は降伏変位をの整数倍の変位を変位制御で正負１回ずつ裁荷し、最大荷重が降伏荷重を下回った時点で試験終了とした。
図において主鉄筋が降伏する荷重Ｐｙで、このときの変位をδｙとし、以後は降伏変位をδｙとしてその整数倍の変位を正負１回ずつ裁荷し、最大荷重が降伏荷重Ｐｙを下回った時点で試験終了であり、このときの変位がδｕであり、後述する靱性率はδｕ／δｙである。
【００１０】
【表１】

表１における主鉄筋本数は、使用した鉄筋Ｄ１６（直径１６ｍｍ）を鉄筋コンクリート部材の外側１列に配置した本数を示し、ここで外側とは試験体に荷重を与えた時の引張り側若しくは圧縮側のことである。
継手部コンクリート強度は本実施形態の重ね継手部周囲のコンクリート強度（Ｎ／ｍｍ²）を示す。
重ね継手長は、重ね継手を形成する鉄筋の重ね合わせ長さ（ｃｍ）を示す。
鋼板長は、重ね継手部を円形に包囲した鋼板の部材方向の長さ（ｃｍ）を示す。
鋼板径は、重ね継手部を円形に包囲した鋼板の部材断面における外径（ｃｍ）を示す。
鋼板厚は、重ね継手部を円形に包囲した鋼板の厚さ（ｍｍ）を示す。
径厚比は、鋼板の外径と鋼板の厚さとの比（鋼板外径／鋼板厚）を示す。
靱性率は、主に鉄筋コンクリート部材が地震等により繰り返し応力を受けたときの部材の粘り強さを示す指標値であり、前述したように、部材が荷重を支えきれなくなった時点の部材の変位を部材に配置された鉄筋が降伏に達した時点の変位で除した値であり、耐震設計の上で充分な安全性を確保するためにはほぼ１０以上であり、試験体番号５、６、９、１１、１３、１４が該当する。なお、表１の＞１４は、１４より大きいことを意味している。
【００１１】
表１の結果から、鉄筋の重ね継手の補強形態として好適なものを評価し、具体的な設計仕様を決定する。鉄筋はコンクリートを拘束するに足る強度を有する必要があり、これは鋼板の厚さを一定とした場合に鋼板の外径が増すに従って、拘束の効果が小さくなることから、本実施形態では径厚比の値として表１において１７９以下とした。
【００１２】
以上から定まる必要な鋼板厚さを鉄筋コンクリート部材の直径に応じて表２に示すように決定した。表２は鉄筋コンクリート部材の直径（ｍｍ）と、重ね継手部を包囲する鋼板の厚みとの関係を示したものである。
【００１３】
【表２】

表２に示すように、鉄筋コンクリート部材の直径が大きい、すなわち負っている荷重が大きくなるに応じて鋼板の厚みは厚くする。
【００１４】
また、重ね継手部のコンクリート強度は直接的に重ね継手部の強度に関係し、所要強度よりも大きくする必要がある。この値として本実施形態では、１０．５Ｎ／ｍｍ²以上とする。
【００１５】
また、上記と同様に鉄筋の重ね継手部は所要長さよりを長くする必要がある。この値として本実施形態ではコンクリート強度が１０．５Ｎ／ｍｍ²以上の場合は、重ね継手を成す主鉄筋直径の２５倍（試験体番号１１の重ね継手長４００ｍｍを主鉄筋直径１６ｍｍで除した値）の長さ以上とし、コンクリート強度が３３．１Ｎ／ｍｍ²以上の場合は、重ね継手を成す主鉄筋直径の１８．８倍（試験体番号１３、１４の重ね継手長３００ｍｍを主鉄筋直径１６ｍｍで除した値）の長さ以上とする。
【００１６】
また、上記と同様に鉄筋コンクリート部材軸方向の鋼管長さは所要長さよりも長くする必要がある。この値として、本実施形態では、重ね継手部分を充分に拘束できる長さとして、重ね継手長に重ね継手をなす主鉄筋のコンクリート表面からのかぶり厚さを重ね継手長両端に加えた長さ以上とした。すなわち、図３において、丸型コンクリートの場合（図３（ａ））、角型コンクリートの場合（図３（ｂ））において、鉄筋から鋼板３までの間隔（かぶり）をＣとしたとき、図３（ｃ）に示すように、重ね継手の両端にＣを加えた長さ以上を鋼板長さとした。これは引張り、圧縮時にコンクリート部材軸方向に対して４５°の傾きで主鉄筋に対して荷重が加わると仮定し、重ね継手部全長の主鉄筋に対して鋼板が補強効果をもつようにするためである。
【００１７】
なお、本発明では、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と本質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは如何なるものであっても、本発明の技術的範囲に包含される。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、鉄筋コンクリート部材において、１断面に集中して鉄筋の重ね継手を設けた場合でも、地震に対して充分な強度を得ることができ、安価な材料だけを用いて短時間、かつ容易に鉄筋継手を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の補強方法の一実施形態を説明する図である。
【図２】荷重と変位の関係を示す図である。
【図３】鋼管長さを説明する図である。
【符号の説明】
１、２…鉄筋、３…鋼板、４、５…鉄筋コンクリート部材、。

Claims

一断面に集中して設けられた鉄筋の重ね継手部を鋼板で包囲する鉄筋コンクリート部材の補強方法において、
鋼板の径厚比を１７９以下とし、前記重ね継手部の長さは、鉄筋コンクリート部材が繰り返し荷重を支えきれなくなった時点の変位を、前記部材の主鉄筋が降伏した時点の変位で除した値である靱性率が１０以上となる長さとするとともに、前記鋼板で包囲する部材軸方向の長さを、重ね継手部の長さに、重ね継手をなす主鉄筋のコンクリート表面からのかぶり厚さを重ね継手部の両端に加えた長さ以上としたことを特徴とする鉄筋コンクリート部材の補強方法。
請求項１記載の方法において、前記重ね継手部は、コンクリート強度が１０．５Ｎ／ｍｍ²以上のとき、重ね継手をなす主鉄筋直径の２５倍の長さ以上であることを特徴とする鉄筋コンクリート部材の補強方法。
請求項１記載の方法において、前記重ね継手部は、コンクリート強度が３３．１Ｎ／ｍｍ²以上のとき、重ね継手を成す主鉄筋直径の１８．８倍の長さ以上であることを特徴とする鉄筋コンクリート部材の補強方法。