JP4394048B2 - Concrete beam and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
この発明は、貫通孔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。 The present invention relates to a reinforced concrete beam or a steel reinforced concrete beam having a through hole, and a method for manufacturing the same.
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、梁のせん断耐力が低下するので、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が、図中に示すように、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。せん断補強部材5は、コンクリートとの付着力により、せん断ひび割れ7の進展を抑制する。
When installing equipment piping in a building with concrete beams or from the inside of the building to the outside, a piping through hole is provided in the abdomen of the beam so that the piping does not affect the floor height setting. The method is common.
When a through-hole is provided in a beam, the shear strength of the beam decreases due to a decrease in cross-section, stress concentration around the hole, etc. Is generally used.
For example, as shown in FIG. 8, a quadrilateral shear reinforcing bar (shear reinforcing member) 5 is disposed around a through hole 4 provided in the beam 1. This is because the
また、そのせん断補強部材を円形、矩形等に加工して配置する技術も開示されている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、構造実験結果によると、初期のせん断ひび割れは上記のように45度方向に進展するが、その後、せん断補強部材の補強効果が発揮されて、ひび割れは、その部分を避けて通るように進展することが解っている。図8に示す例では、最終的に、せん断補強部材5の補強効果が小さい箇所、すなわち貫通孔4の上部及び下部で別のせん断ひび割れ8が拡大し、一気にせん断破壊に至る。すなわち、別のせん断ひび割れ8は、せん断補強部材5の補強効果の低い部分より進行し、それに伴いせん断補強部材とコンクリートとの付着力が低下する。
このため、大地震等が発生した場合、せん断補強部材5の補強効果が100%発揮されない段階で、梁1が終局状態(破壊)に至ってしまうという問題がある。
せん断補強部材は、せん断ひび割れに対してその補強効果を最大限発揮することが、梁の経済設計上望ましく、また、梁の耐力を算定する上でも構造計算が容易になるので望ましい。
However, according to the results of the structural experiment, the initial shear crack propagates in the 45 degree direction as described above, but after that, the reinforcing effect of the shear reinforcing member is exhibited, and the crack propagates so as to avoid that portion. I know what to do. In the example shown in FIG. 8, finally, another
For this reason, when a big earthquake etc. generate | occur | produce, there exists a problem that the beam 1 will reach a final state (destruction) in the stage where the reinforcement effect of the
It is desirable for the shear reinforcement member to exert its maximum reinforcement effect against shear cracks from the viewpoint of economic design of the beam, and also from the viewpoint of facilitating structural calculation for calculating the proof stress of the beam.
そこで、このような貫通孔上部及び下部でのひび割れ進行、及び破壊を防止するため、その貫通孔上部及び下部に別のせん断補強部材を配置する手法も設計上は可能である。
しかし、ひび割れ発生が予測される複数の部位に合わせて幾つものせん断補強部材を配置することは、施工が煩わしく、また、配筋が複雑になるので好ましくない。また、梁せいが小さい場合には、そのような多くのせん断補強部材を配置できない場合も生じ得る。
Therefore, in order to prevent the cracks from progressing and breaking at the upper and lower portions of the through hole, a method of arranging another shear reinforcement member at the upper and lower portions of the through hole can be designed.
However, it is not preferable to arrange a number of shear reinforcement members according to a plurality of sites where cracks are expected to occur because the construction is troublesome and the bar arrangement becomes complicated. In addition, when the length of the beam is small, there may be a case where many such shear reinforcement members cannot be arranged.
さらに、貫通孔周囲に、特に、図8に示すようなせん断補強部材5を配置しない場合には、梁のあばら筋が上記せん断ひび割れに対抗することとなる。しかし、その際、せん断ひび割れはあばら筋に交差することなく、前述のごとく貫通孔上部及び下部で進行してしまうという問題がある。
Furthermore, especially when the
そこで、この発明は、貫通孔周囲に配置したあばら筋又はせん断補強部材に対し、せん断ひび割れへの補強効果を最大限発揮させることを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to demonstrate the reinforcement effect with respect to a shear crack to the stirrup or the shear reinforcement member arrange | positioned around a through-hole to the maximum.
上記の課題を解決するために、この発明は、あばら筋又はせん断補強部材がその補強効果を最大限発揮し得る位置、及び向きに、敢えてせん断ひび割れの発生を誘導したのである。
このようにすれば、せん断ひび割れは必ずその位置で進展するよう誘導されるので、その誘導された部分に係るあばら筋又はせん断補強部材は、ひび割れ初期から終局状態に至るまで、その補強効果を最大限発揮することができる。
供用中の梁にせん断ひび割れが発生することは、通常は好ましいこととはいえない。そのため、構造物の耐力に影響しない箇所へのひび割れを誘導する従来技術もある。しかし、本発明では、地震力などで発生する初期せん断ひび割れを進展させることによりせん断補強部材の効果を最大限発揮させて梁の耐力を向上させるものである。すなわち、ひび割れの発生を前提として、そのひび割れを敢えて所定の部位に誘導することにより、配置したあばら筋又はせん断補強部材がその補強効果を最大限発揮し得る箇所以外の部分にひび割れが生じることを抑制するのである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention dares to induce the occurrence of shear cracks at the position and orientation in which the stirrup or shear reinforcing member can exert its reinforcing effect to the maximum.
In this way, since the shear crack is always induced to propagate at the position, the stirrup or the shear reinforcement member related to the induced portion maximizes the reinforcement effect from the initial stage of the crack to the ultimate state. It can be used as much as possible.
The occurrence of shear cracks in a beam in service is usually not preferable. For this reason, there is also a conventional technique for inducing cracking to a location that does not affect the yield strength of the structure. However, in the present invention, the initial shear crack generated by seismic force or the like is advanced to maximize the effect of the shear reinforcing member and improve the beam proof stress. That is, on the premise of the occurrence of cracks, by intentionally guiding the cracks to a predetermined part, it is confirmed that cracks are generated in parts other than the part where the arranged stirrup or shear reinforcement member can exert its reinforcement effect to the maximum. It suppresses.
上記手段の具体的な構成として、梁に設けた貫通孔に隣接するあばら筋の梁高さ方向中程に、前記梁にせん断応力が作用した際に生じるせん断ひび割れの進展を、その梁の梁軸方向へ誘導するひび割れ誘導手段を設けたものである。
また、他の手段としては、梁に設けた貫通孔の周囲に、前記梁にせん断応力が作用した際に生じる初期せん断ひび割れに交差するせん断補強部材を配置したコンクリート造梁において、そのせん断補強部材に、前記初期せん断ひび割れの進展を誘導するひび割れ誘導手段を設けたものである。
このようにすれば、せん断ひび割れによってあばら筋又はせん断補強部材には引張応力が生じ、その引張応力が、ひび割れ初期から終局状態に至るまで常にあばら筋又は補強部材の中程を境に相反する方向に生じるので、あばら筋又はせん断補強部材は、その補強効果を最大限発揮することができる。
なお、ひび割れ誘導手段は、そのあばら筋又はせん断補強部材に取り付けた状態で設けても良いし、そのあばら筋又はせん断補強部材とは別にコンクリート内に設けてもその効果を発揮し得る。
As a specific configuration of the above means, the progress of shear cracks that occur when shear stress is applied to the beam in the middle of the height direction of the stirrup adjacent to the through-hole provided in the beam is measured. A crack guiding means for guiding in the axial direction is provided.
Further, as another means, in a concrete beam in which a shear reinforcement member that intersects an initial shear crack generated when a shear stress is applied to the beam is arranged around a through hole provided in the beam, the shear reinforcement member Further, a crack guiding means for guiding the progress of the initial shear crack is provided.
In this way, tensile stress is generated in the stirrup or shear reinforcement member due to the shear crack, and the tensile stress always contradicts the middle of the stirrup or reinforcement member from the initial stage of the crack to the ultimate state. Therefore, the stirrup or shear reinforcing member can exert its reinforcing effect to the maximum.
The crack guiding means may be provided in a state of being attached to the stirrup or shear reinforcing member, or the effect can be exhibited even if it is provided in the concrete separately from the stirrup or shear reinforcing member.
また、上記ひび割れ誘導手段としては、その誘導方向に長い梁表面の切欠き、梁内部の空隙、又は梁内部への埋込部材とした構成を採用し得る。このようにすれば、せん断ひび割れは、ひび割れ初期から終局状態に至るまで、その誘導方向に沿って誘導されやすくなる。
また、上記せん断補強部材を配置した構成において、上記ひび割れ誘導手段の誘導方向を、上記せん断補強部材に直交する向きに設ければ、せん断補強部材の効果はさらに効率的に発揮されるようになる。
Further, as the crack guiding means, it is possible to adopt a configuration in which a notch on the beam surface that is long in the guiding direction, a gap inside the beam, or a member embedded in the beam. If it does in this way, it will become easy to guide a shear crack along the induction direction from the crack initial stage to the final state.
Further, in the configuration in which the shear reinforcement member is disposed, the effect of the shear reinforcement member can be exhibited more efficiently if the guide direction of the crack guiding means is provided in a direction orthogonal to the shear reinforcement member. .
さらに、上記手段によるコンクリート造梁の製造方法として、以下の具体的構成を採用することができる。
すなわち、梁に設ける貫通孔に隣接するあばら筋の梁高さ方向中程に、前記梁にせん断応力が作用した際に生じるせん断ひび割れの進展を、その梁の梁軸方向へ誘導するひび割れ誘導手段を設け、その状態でコンクリートを打設する製造方法である。
また、他の手段としては、梁に設ける貫通孔の周囲に、前記梁にせん断応力が作用した際に生じる初期せん断ひび割れに交差する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、そのせん断補強部材に、前記初期せん断ひび割れの進展を誘導するひび割れ誘導手段を設けてコンクリートを打設してもよい。
このようにすれば、せん断ひび割れによってあばら筋又はせん断補強部材には引張応力が生じ、その応力が、ひび割れ初期から終局状態に至るまで常にあばら筋又はせん断補強部材の中程を境に相反する方向に生じるので、そのあばら筋又はせん断補強部材は、その補強効果を最大限発揮することができる。
なお、ひび割れ誘導手段は、そのあばら筋又はせん断補強部材に取り付けた状態で設けても良いし、そのあばら筋又はせん断補強部材とは別にコンクリート内に設けてもその効果を発揮し得る。
Furthermore, the following specific configurations can be adopted as a method for producing a concrete beam by the above means.
In other words, in the middle of the height direction of the stirrup adjacent to the through hole provided in the beam, the crack induction means for guiding the progress of the shear crack generated when the shear stress is applied to the beam in the beam axis direction of the beam. Is provided, and concrete is cast in that state.
As another means, in a method of manufacturing a concrete beam, a shear reinforcement member that intersects an initial shear crack generated when a shear stress is applied to the beam is disposed around a through hole provided in the beam. The reinforcing member may be provided with a crack guiding means for inducing the progress of the initial shear crack and the concrete may be cast.
In this way, tensile stress is generated in the stirrup or the shear reinforcement member due to the shear crack, and the stress always contradicts the middle of the stirrup or shear reinforcement member from the initial stage of the crack to the ultimate state. Therefore, the stirrup or the shear reinforcing member can exert its reinforcing effect to the maximum.
The crack guiding means may be provided in a state of being attached to the stirrup or shear reinforcing member, or the effect can be exhibited even if it is provided in the concrete separately from the stirrup or shear reinforcing member.
また、上記コンクリート造梁の製造方法において、ひび割れ誘導手段としては、その誘導方向に長い梁表面の切欠き、梁内部の空隙、又は梁内部への埋込部材とした構成を採用し得る。このようにすれば、せん断ひび割れは、ひび割れ初期から終局状態に至るまで、その誘導方向に沿って誘導されやすくなる。
また、上記せん断補強部材を配置した構成において、上記ひび割れ誘導手段の誘導方向を、上記せん断補強部材に直交する向きに設ければ、せん断補強部材の効果はさらに効率的に発揮されるようになる。
In the concrete beam manufacturing method described above, as the crack guiding means, it is possible to adopt a structure in which a notch on the beam surface that is long in the guiding direction, a gap inside the beam, or an embedded member in the beam. If it does in this way, it will become easy to guide a shear crack along the induction direction from the crack initial stage to the final state.
Further, in the configuration in which the shear reinforcement member is disposed, the effect of the shear reinforcement member can be exhibited more efficiently if the guide direction of the crack guiding means is provided in a direction orthogonal to the shear reinforcement member. .
この発明は、以上のようにしたので、貫通孔周囲に配置したあばら筋又はせん断補強部材に対し、せん断ひび割れへの補強効果を最大限発揮させることができる。 Since the present invention is configured as described above, the stiffening effect on the shear crack can be exhibited to the maximum with respect to the stirrup or the shear reinforcing member arranged around the through hole.
一実施形態を図1乃至図4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16は梁10の主筋を、符号17はあばら筋を示している。
An embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a state in which
FIG. 2 shows a bar arrangement state of the
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)15,15が配置されている(図2(b)参照)。
この並列する二つのせん断補強筋15,15は、図2(a)に示すように、貫通孔14を囲む四辺形状に形成されており、いずれも梁軸方向及び上下方向に対称となっている。また、図2(b)に示すように、梁10の表裏面12,13から所定の被り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17に固定されている。なお、両補強筋15,15は、図2(a)に示すように、各部に複数本ずつ並列して設けてその補強の効果を高めてもよい。
The through
As shown in FIG. 2 (a), the two parallel
また、貫通孔14周囲には、ひび割れ誘導手段20が設けられている。ひび割れ誘導手段20は、その部分にせん断ひび割れを優先させて生じさせることを目的として設けられ、両せん断補強筋15,15の中程に設けられる。ひび割れ誘導手段20を設けるせん断補強筋15の中程とは、せん断補強筋15に対して接触する位置であってもよいし、梁10の幅方向にやや距離をおいて相互に接触していない位置であってもよい。
In addition, crack guiding means 20 is provided around the through
このひび割れ誘導手段20の具体的構成としては、例えば、図3(a)に示すように、その誘導方向に向く面状の金網やラス網、あるいは鉄板を採用することができる。
この金網やラス網、あるいは鉄板は、貫通孔14を形成するために梁10に埋設されるスリーブ等に取り付けてもよいし、せん断補強筋15に取り付けても良い。
また、ひび割れ誘導手段20は、図3(b)に示すように、前記誘導方向に長い梁表裏面12,13の切欠きとしてもよい。この切欠きは、梁10のコンクリートを打設する際に、型枠内にその切欠きを形成するためのスペーサを埋め込んで、梁10の完成後、そのスペーサを取り除けばよい。
さらに、ひび割れ誘導手段20は、図3(c)に示すように、梁内部への棒状の埋込部材としてもよい。埋込部材は、貫通孔14を形成するための上記スリーブに取り付けてもよいし、せん断補強筋15に取り付けても良い。
また、上記埋込部材を、コンクリート中で溶解性のある素材とすることで、ひび割れ誘導手段20を、梁内部の空隙とすることも可能である。なお、図3(a)(b)において、せん断補強筋15は、図示省略している。
As a specific configuration of the crack guiding means 20, for example, as shown in FIG. 3A, a planar wire mesh or lath mesh or an iron plate facing the guiding direction can be adopted.
This wire net, lath net, or iron plate may be attached to a sleeve or the like embedded in the
Further, as shown in FIG. 3B, the crack guiding means 20 may be a notch in the beam front and back surfaces 12, 13 that is long in the guiding direction. The notch is formed by embedding a spacer for forming the notch in the mold when placing the concrete of the
Furthermore, the crack guiding means 20 may be a rod-like embedded member inside the beam as shown in FIG. The embedding member may be attached to the sleeve for forming the through
Moreover, the crack induction means 20 can also be made into the space | gap inside a beam by making the said embedded member into a raw material soluble in concrete. 3A and 3B, the
この梁10にせん断応力が作用した場合について説明すると、図4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(初期せん断ひび割れ)18,18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18,18は、その後、作用するせん断力が増加しても、ひび割れ誘導手段20の効果により、その後も前記誘導方向へ進展していくので、梁が終局状態に至るまで、梁10の破断に影響する大きなせん断ひび割れを他の部分に生じさせない。
The case where shear stress acts on the
These shear cracks 18 and 18 will continue to propagate in the guiding direction due to the effect of the crack guiding means 20 even if the acting shear force increases thereafter, so that the beam reaches the final state. Large shear cracks that affect 10 breaks are not produced elsewhere.
このとき、上記いずれのひび割れ誘導手段20においても、その誘導方向は、上記せん断補強筋15に直交する向きとすることが望ましい。これは、せん断補強筋15と誘導方向とを直交させることにより、そのせん断補強筋5には相反する方向に均等な引張力が生じ、また、コンクリートとの付着力により、せん断補強筋5は、その補強効果を最大限発揮することができるからである。
At this time, in any of the crack guiding means 20, the guiding direction is preferably a direction orthogonal to the
また、他の実施形態として、図5に示す態様も採用し得る。この実施形態のコンクリート梁10は、貫通孔14に隣接するあばら筋17の梁高さ方向中程において、梁軸方向に長いひび割れ誘導手段20を設けて、その梁10にせん断応力が作用した際に生じるせん断ひび割れ18の進展を、梁軸方向へ誘導したものである。
この誘導により、せん断ひび割れは、あばら筋17に直交する方向に進行し、あばら筋17には引張応力が生じる。その応力は、ひび割れ初期から終局状態に至るまで常にあばら筋の中程を境に相反する方向に生じるので、あばら筋17は、その補強効果を最大限発揮することができる。
なお、ひび割れ誘導手段20は、あばら筋17に取り付けた状態で設けても良いし、あばら筋17とは別に梁10のコンクリート内に設けてもその効果を発揮し得る。
このとき、図5に示すように、せん断補強筋15を貫通孔14周囲に併せて配置してもよい。
Moreover, the aspect shown in FIG. 5 can also be employ | adopted as other embodiment. The
By this induction, the shear crack proceeds in a direction perpendicular to the
It should be noted that the crack guiding means 20 may be provided in a state of being attached to the
At this time, as shown in FIG. 5, the
さらに、他の実施形態として、図6及び図7に示す各態様も採用し得る。図6及び図7に示す各実施形態は、図1乃至図5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として異なる形態のものを採用したものである。
図6は、正面視円形のせん断補強部材15を貫通孔14周囲に設けたものであり、ひび割れ誘導部材20は、そのせん断補強部材15に交差するように、図示する45度方向に設けている。
図7は、梁10に設けた貫通孔14周囲に嵌る板状のせん断補強部材15において、ひび割れ誘導部材20を、同じく図示する45度方向に設けたものである。この板状のせん断補強部材15には、前記貫通孔14周囲を囲むリブ15’が設けられており、ひび割れ誘導手段20は、このリブ15’に直交して設けられる。
Furthermore, as another embodiment, each aspect shown in FIGS. 6 and 7 may be employed. Each embodiment shown in FIGS. 6 and 7 employs a different form as a shear reinforcement (shear reinforcement member) 15 in each embodiment shown in FIGS.
In FIG. 6, a
FIG. 7 shows a plate-like
1,10 梁(コンクリート造梁)
4,14 貫通孔
5,15 せん断補強筋(せん断補強部材)
7,8,18 せん断ひび割れ
11 柱
12 表面
13 裏面
16 主筋
17 あばら筋
20 誘導手段
1,10 beams (concrete beams)
4,14 Through
7, 8, 18
Claims (4)
上記貫通孔14の周囲に、前記初期せん断ひび割れ18の進展を誘導するひび割れ誘導手段20を設けたことを特徴とするコンクリート造梁。 In a concrete beam in which a shear reinforcement member 15 that intersects an initial shear crack 18 generated when a shear stress is applied to the beam 10 is disposed around a through hole 14 provided in the beam 10.
A concrete beam characterized in that a crack guiding means 20 for guiding the progress of the initial shear crack 18 is provided around the through hole 14.
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