JP4394045B2 - コンクリート造梁及びその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、貫通孔周囲にせん断補強部材を配置した鉄筋コンクリート造梁あるいは鉄骨鉄筋コンクリート造梁、及びその製造方法に関するものである。

設備配管等をコンクリート造梁を有する建物内に、あるいはその建物内部から外部へ配する場合、その配管が階高設定に影響を与えないようにするため、梁の腹部に配管用貫通孔を設ける手法が一般的である。
梁に貫通孔を設ける場合、そのままでは断面減少、孔周囲への応力集中等により、梁のせん断体力が低下するので、その貫通孔周囲を、鉄筋や溶接金網等のせん断補強部材で補強する手法が一般的に用いられている。
例えば、図８及び図９（ａ）（ｂ）に示すように、梁１に設けた貫通孔４の周囲に四辺形状のせん断補強筋（せん断補強部材）５が配置される。これは、梁１にせん断応力が作用した場合に生じる初期のせん断ひび割れ７，８が、図９（ｃ）（ｄ）に示すように、貫通孔４の中心付近を通る４５度方向のラインに沿って進展するため、そのひび割れ７，８に対して直交する方向に向くせん断補強部材５を配置して、その補強効果を高めるためである（例えば、特許文献１参照）。

また、同一の形状を有する二つのせん断補強部材を重ねて設けて、その二つのせん断補強部材を梁軸方向に偏心させて配置する技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平５−３２１４０４号公報 特開平９−２０３１６１号公報（第７頁第６図）

しかし、構造実験結果によると、図９（ｃ）（ｄ）に示すように、せん断ひび割れ７，８は、梁１の表裏面２，３近くにおいてそれぞれ貫通孔４を始点として４５度方向に進展し、さらに、作用するせん断力が大きくなると、そのひび割れ７，８が、梁１の幅方向（表裏面２，３を結ぶ方向）へも進展して、やがて梁１の幅方向中程で繋がって梁１を貫通するに至る。このひび割れ７，８の貫通により、梁１の強度は一気に低下し、その後、破壊、崩落に至る。

このように、貫通孔を設けたコンクリート造梁において、せん断ひび割れは梁の幅方向へも進展し、その幅方向への貫通により強度が大きく低下する。このため、そのせん断ひび割れを梁の幅方向に貫通しないようにすれば、貫通孔周囲のせん断補強部材による補強効果はさらに高められるといえる。

そこで、この発明は、梁に生じるせん断ひび割れが、その梁の幅方向に貫通し難いようにすることを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、以下のコンクリート造梁の構造を採用し得る。
すなわち、梁に設けた貫通孔周囲に、その貫通孔の長さ方向に並列する複数のせん断補強部材を配置したコンクリート造梁において、前記並列する複数のせん断補強部材を同一の形状、大きさとして上記貫通孔に臨む梁の正面視同一の向きに配置し、且つ上記各せん断補強部材の対応する部材同士を前記貫通孔の中心からの距離が異なる位置に配置したものである。
このようにすれば、梁に生じるせん断ひび割れが、その梁の表裏両面において、貫通孔中心周り異なる位置に生じるので、その両側のせん断ひび割れが幅方向に貫通し難いようになる。このため、梁は、より高いせん断応力にも対応できるようになる。

また、他の手段としては、上記複数のせん断補強部材に、それぞれ、梁にせん断応力が作用した際に生じるせん断ひび割れを誘導するひび割れ誘導手段を設け、その各ひび割れ誘導手段の位置を、上記貫通孔周囲の異なる方位に配置したものを採用し得るとともに、上記並列する複数のせん断補強部材を異なる形状・大きさとしても同様の効果を発揮し得る。

また、上記の課題を解決するために、この発明は、以下のコンクリート造梁の製造方法を採用し得る。
すなわち、梁に設けた貫通孔周囲に、その貫通孔の長さ方向に並列する複数のせん断補強部材を配置するコンクリート造梁の製造方法において、前記並列する複数のせん断補強部材を同一の形状、大きさとして上記貫通孔に臨む梁の正面視同一の向きに配置し、且つ上記各せん断補強部材の対応する部材同士を前記貫通孔の中心からの距離が異なる位置に配置するコンクリート造梁の製造方法である。
このようにすれば、梁に生じるせん断ひび割れが、その梁の表裏両面において、貫通孔中心周り異なる位置に生じるので、そのせん断ひび割れが幅方向に貫通し難いようになる。このため、梁は、より高いせん断応力にも対応できるようになる。

また、他の手段としては、上記複数のせん断補強部材に、それぞれ、梁にせん断応力が作用した際に生じるせん断ひび割れを誘導するひび割れ誘導手段を設け、その各ひび割れ誘導手段の位置を、上記貫通孔周囲の異なる方位に配置するコンクリート造梁の製造方法を採用し得るとともに、上記並列する複数のせん断補強部材を異なる形状・大きさとしても同様の効果を発揮し得る。

この発明は、以上のようにしたので、梁に生じるせん断ひび割れが、その梁の幅方向に貫通しないようになり、梁は、より高いせん断応力にも対応できるようになる。

一実施形態を図１乃至図３及び図４（ａ)に基づいて説明する。図１は、柱１１，１１間を結ぶコンクリート造梁１０に設けた貫通孔１４に、それぞれ配管１４ａを挿通した状態を示している。
また、図２は、その柱１１及び梁１０の配筋状態を示したものである。図２で示す符号２１は梁１０の主筋を、符号２２はあばら筋を示している。

梁１０の貫通孔１４は、その梁１０の梁軸方向に直交して設けられており、その貫通孔１４周囲には、その貫通孔１４の長さ方向（梁１０の幅方向）に並列する二つのせん断補強筋（せん断補強部材）１５，１６が配置されている。
この並列する二つのせん断補強筋１５，１６は、その素材はもとより、形状・大きさ（例えば、鉄筋部材の径、寸法等）は同一のものとなっており、図２（ｂ）に示すように、梁１０の表裏面１２，１３から所定の被りＷを確保して配置されており、それぞれ対応する側のあばら筋２２に固定されている。

一方のせん断補強筋１５は、貫通孔１４を囲む部材１５ａ，１５ｂ，１５ａ，１５ｂで四辺形状に形成されており、他方のせん断補強筋１６も、同じく貫通孔１４を囲む部材１６ａ，１６ｂ，１６ａ，１６ｂで四辺形に形成されて、いずれも梁軸方向及び上下方向に対称となっている。
なお、両せん断補強筋１５，１６を構成する前記各部材１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂは、図示するように、それぞれ各部に複数本ずつ設けてその補強の効果を高めてもよい。

この両せん断補強筋１５，１６は、前記貫通孔１４に臨む梁１０の正面視、すなわち表裏面１２，１３に臨む側から見て同一の向きになるように配置されており、また、その位置は、図３（ａ）に示すように、両せん断補強筋１５，１６の位置が正面視一致した位置を基準に、貫通孔１４を夾んで梁軸方向へ相反する方向へ同一距離移動させて配置している。したがって、貫通孔１４に臨む梁１０の表面１２側からの正面視によると、表裏面１２，１３の対応する部材１５ａと部材１６ａ、及び部材１５ｂと部材１６ｂとは、それぞれ前記貫通孔１４中心からの距離が異なる位置となっている。
なお、その両せん断補強筋１５，１６の前記相反する方向への各移動距離は、前記正面視一致した位置からそれぞれ梁軸方向へ１０ｍｍよりも大きくすることが望ましい。また、配置した各せん断補強筋１５，１６は、その閉鎖形状内に貫通孔１４が位置し、且つ各せん断補強筋１５，１６と貫通孔１４の内壁との間に所定の離隔を有するように設定することが望ましい。

この梁１０にせん断応力が作用すると、図３（ｃ）（ｄ）に示すように、梁１０の表裏面１２，１３付近においてそれぞれ、せん断ひび割れ１７，１８が梁軸方向に対して４５度方向に発生する。この両せん断ひび割れ１７，１８は、せん断補強筋１５，１６を直角に横断して、その後も４５度方向へ進展していく。
また、両せん断ひび割れ１７，１８は、同時に梁幅方向、すなわち、貫通孔１４の長さ方向にも進展していくが、図３（ｃ）（ｄ）に示すように、両せん断ひび割れ１７，１８の位置は、梁軸方向に異なった位置となっているので、両せん断ひび割れ１７，１８は繋がらず、すなわち、梁１０を梁幅方向には貫通することなくさらに進展する。このため、梁１０は、より高いせん断応力に対しても耐え得るようになる。

なお、上記実施形態では、図４（ａ）に示すように、両せん断補強筋１５，１６を、梁１０の表裏面１２，１３に沿って相反する梁軸方向へ移動させて、両せん断補強筋１５，１６の梁軸方向位置が異なるように配置したが、例えば、図４（ｂ）に示すように、両せん断補強筋１５，１６の上下方向位置が異なるように設定した実施形態も採用し得る。
また、そのほか、せん断補強筋１５，１６の一方、又は両方を、梁１０の表裏面１２，１３に対して傾斜させる手法も考えられる。

また、他の実施形態として、図５及び図６に示す構成も考えられる。図５及び図６に示す各実施形態は、図１乃至図４に示す各実施形態において、せん断補強筋（せん断補強部材）１５，１６として異なる形態のものを採用したものである。

さらに、他の実施形態として、図７に示すように、貫通孔１４の長さ方向に並列するよう前記梁１０の正面側と背面側とにそれぞれせん断補強筋１５，１６を配置し、また、梁１０にせん断応力が作用した際に生じるせん断ひび割れを誘導するひび割れ誘導手段２０を前記梁１０の正面側と背面側とに設けて、その正面側と背面側のひび割れ誘導手段２０の位置を、上記貫通孔１４周囲の異なる方位に配置した構成を採用し得る。
このようにすれば、せん断ひび割れ１７，１８は、図７に示すように、梁軸方向に異なった位置に生じるので、その両せん断ひび割れ１７，１８が梁１０を梁幅方向に貫通することなくさらに進展する。このため、梁１０は、より高いせん断応力に対しても耐え得るようになる。

また、さらに他の実施形態として、上記並列する複数のせん断補強筋を、異なる形状・大きさとしてもよい。例えば、左右又は上下非対称な形状のせん断補強筋、又は全く形状の異なるせん断補強筋を複数用意して、その複数のせん断補強筋を、それぞれ梁の表裏面近くにおいて向きを違えて設置してもよい。このような構成においても、梁の表裏面近くにおいてそれぞれ発生するせん断ひび割れは、梁軸方向に異なった位置に生じるので同様の効果を発揮し得る。

貫通孔を有するコンクリート造梁の設置例を示す説明図 一実施形態の配筋状態を示し、（ａ）は柱と梁の切断平面図、（ｂ）は梁の切断側面図 同実施形態のせん断補強筋の詳細図で、（ａ)はひび割れ発生前の透視した正面図、（ｂ）は同切断側面図、（ｃ)はひび割れ発生後の正面近傍を透視した正面図、（ｄ）は同背面近傍を透視した正面図 （ａ）は同実施形態を示す斜視図、（ｂ）は他の実施形態を示す斜視図 他の実施形態の配筋状態を示す正面図 さらに他の実施形態の配筋状態を示す正面図 さらに他の実施形態のせん断補強筋の詳細図で、（ａ)はひび割れ発生前の透視 した正面図、（ｂ）は同切断側面図、（ｃ)はひび割れ発生後の正面近傍を透視した正面図、（ｄ）は同背面近傍を透視した正面図 従来例の斜視図 従来例の配筋状態を示し、（ａ)はひび割れ発生前の正面図、（ｂ）は同切断側面図、（ｃ)はひび割れ発生後の正面図、（ｄ）は同背面図

符号の説明

１，１０ 梁（コンクリート造梁）
２，１２ 表面
３，１３ 裏面
４，１４ 貫通孔
５，６，１５，１６ せん断補強筋（せん断補強部材）
７，８，１７，１８ せん断ひび割れ
１１ 柱
２０ 誘導手段
２１ 主筋
２２ あばら筋

Claims (4)

1. 梁１０に設けた貫通孔１４周囲に、その貫通孔１４の長さ方向に並列するよう前記梁１０の正面側と背面側とにそれぞれせん断補強部材１５，１６を配置したコンクリート造梁１０において、
   上記梁１０にせん断応力が作用した際に生じるせん断ひび割れ１７，１８を誘導するひび割れ誘導手段２０，２０を前記梁１０の正面側と背面側とに設け、その各ひび割れ誘導手段２０，２０の位置を、前記貫通孔１４周囲の異なる方位に配置したことを特徴とするコンクリート造梁。
2. 梁１０に設けた貫通孔１４周囲に、その貫通孔１４の長さ方向に並列する複数のせん断補強部材１５，１６を配置したコンクリート造梁１０において、
   上記並列する複数のせん断補強部材１５，１６を異なる形状又は大きさとしたことを特徴とするコンクリート造梁。
3. 梁１０に設けた貫通孔１４周囲に、その貫通孔１４の長さ方向に並列するよう前記梁１０の正面側と背面側とにそれぞれせん断補強部材１５，１６を配置するコンクリート造梁１０の製造方法において、
   上記梁１０にせん断応力が作用した際に生じるせん断ひび割れ１７，１８を誘導するひび割れ誘導手段２０，２０を前記梁１０の正面側と背面側とに設け、その各ひび割れ誘導手段２０，２０の位置を、前記貫通孔１４周囲の異なる方位に配置することを特徴とするコンクリート造梁の製造方法。
4. 梁１０に設けた貫通孔１４周囲に、その貫通孔１４の長さ方向に並列する複数のせん断補強部材１５，１６を配置するコンクリート造梁１０の製造方法において、
   上記並列する複数のせん断補強部材１５，１６を異なる形状又は大きさとすることを特徴とするコンクリート造梁の製造方法。

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