JP4759288B2 - 低層住宅用シングル配筋基礎の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は低層住宅用シングル配筋基礎の構築方法に係り、詳しくは、シングル配筋のＲＣ基礎を構築するにあたり、基礎に作用した剪断力が原因して基礎上面に発生する割裂を防止できるようにしたシングル配筋基礎の構築方法に関するものである。

建物の基礎を補強する鉄筋構造は、大きく分けるとダブル配筋とシングル配筋がある。前者の一例としては、図８に示すごとく、上下方向に間隔をおいて二垂直面内に位置しつつ長手方向へ延びる例えば各４本の主筋２１，２２と、その主筋を矩形で囲むようにつなぐ長手方向に間隔をおいて並ぶスターラップ筋２３とによって形成される。後者は、図９のように、上下方向に間隔をおいて一垂直面内に位置しつつ長手方向へ延びる例えば４本の主筋２４と、その主筋をつなぐため長手方向に間隔をおいて並ぶ縦筋２５とによって形成される。

このようなＲＣ基礎２６，２７においては、主筋２１，２２，２４が曲げに対抗し、ダブル配筋ではスターラップ筋２３の縦部分、シングル配筋では縦筋２５が剪断力に対抗するが、実質的に上下方向および長手方向に延びる筋が多いダブル配筋の方が、シングル配筋よりも曲げ耐力ならびに剪断耐力は大きい。その反面、前者は後者に比べて鉄筋の消費量が格段に多くなり、中層住宅や高層建物の梁や柱では不可欠であっても、木造の三階建てまでや軽量鉄骨の三階建てまでといった低層住宅における基礎としては過剰品質となることが往々にして起こる。

シングル配筋基礎２６を採用しても曲げと剪断に所定の耐力が得られれば、工事費が増大するダブル配筋を採用しなくてもよいわけであるが、地震などにより曲げや剪断を繰り返し受けまたその荷重が大きいと、基礎は損壊する。すなわち、図１０中の影の施された矢印２８により基礎が降伏するまで荷重を加え、降伏後に白い矢印２９により逆方向の荷重を与えると、基礎の立ち上がり面に入る斜めのひび割れ３０のほかに、上面に基礎を左右へ二分するような割裂３１が発生する。

このような割裂とひび割れはよほど酷い地震に遭遇し大きな突き上げを受けないかぎり発生しないが、そのような大地震に耐えるべく割裂等の発生を予防しておきたい場合がある。また、三階建て住宅としたい場合、従前の基礎構造を採用しただけでは低層住宅とはいえ、ひとたび地震に見舞われると損壊しかねず、家屋を危険にさらすことになる。

基礎上面に入る割裂は補強筋とコンクリートとの一体性が弱いことに基づくが、とりわけ上記したシングル配筋補強の場合、突き上げを受けたとき補強筋自体がコンクリートの左半部と右半部とを分断する作用をしてそれらの繋がりを弱める。例えば、図８に示したダブル配筋の場合には、左半部と右半部のそれぞれがダブルのうちの一方の側の配筋によって補強されるうえに、スターラップ筋が基礎の幅方向の連結を保っており、割裂の発生は極めて少ない。

いずれにしても、鉄筋がコンクリートから剥離するようになると割裂は避けがたい。例えば特開平６−２２９０１８号公報には、鉄筋のコンクリート定着性向上を図る策が開示されている。主筋の随所に鍔状物を固定し、その張り出し鍔を利用してコンクリートとの密着性を改善しようとする。その鍔には胴部が一体化されており、その中にねじを切って主筋に形成したねじとかみ合わせたり、接着剤を胴内面と鉄筋表面の間に充填するといった要領で固定される。

その鍔の外径は鉄筋径の２ないし３倍程度であり、その取付けピッチは例えば３００ミリメートル程度となることから、主筋に通して所定位置に配置する作業は手間を要することこの上ない。しかも、コンクリートに対する定着は基礎の幅に対して部分的とならざるを得ないから、シングル配筋では依然として基礎の中心部位にとどまる。径を大きくすれば鍔面はコンクリートどうしの連続性を阻害することになり、割裂の抑制には有効に働かなくなる。

ところで、ダブル配筋が上面割裂に対してシングル配筋よりは強いことを考慮すると、図１１のように、水平部分３２の左右に脚３３，３３を形成した金具３４を百足のように幾つも並べ、それらを予め一体にした百足形筋３５を上段の主筋２１に被せることが考えられる。また、必要に応じて、下の主筋２１にも逆姿勢にして取りつけると、基礎の幅方向補強にかなりの期待を持たせる。結果的には靱性に若干の改善が見られたものの、ダブル配筋には到底及ばず、割裂防止の効果はほど遠いものであった。
特開平６−２２９０１８号公報

本発明は上記した問題に鑑みなされたもので、その目的は、シングル配筋ＲＣ基礎に生じる上面割裂の発生程度をダブル配筋ＲＣ基礎により一層近づけられるようにすること、ダブル配筋のように鉄筋の消費量が多くならず、繋ぎ筋の使用量を抑えられ、工事の迅速化や低廉化が図られるだけでなく基礎としての高い品質を発揮させることができる低層住宅用シングル配筋基礎の構築方法を提供することである。

本発明は、長手方向へ延びる主筋と、その主筋を上下に間隔をおいて一垂直面内に位置するように繋ぎ長手方向に間隔をおいて並ぶ垂直な剪断補強筋とからなる補強筋組立体で強化されたシングル配筋ＲＣ基礎の構築方法に適用される。その特徴とするところは、図１を参照して、補強筋組立体を施工現場にて組み立てるとき、閉ループを形成する補強輪としてのコイル筋５Ａを主筋１のうち最上段に位置するものの全長もしくは部分長を囲むように配置し、そのコイル筋５Ａの直径は基礎４の幅の７０％までにおよびその線径は主筋１の半分までに選定し、溶接しないで主筋１に吊るされて偏心状態にあるコイル筋５Ａをコンクリート打設により補強筋組立体３と共に被覆して基礎を構築し、コイル筋による補強により基礎上面に発生する割裂を抑止できるようにしたことである。

本発明によれば、閉ループを形成するコイル筋が主筋の全部もしくは一部を囲むように配置され、このコイル筋を主筋に溶接しない状態でコンクリート打設により補強筋組立体と共に被覆して基礎を構築するようにしたので、基礎上面に近い部位においては、コイル筋、主筋、剪断補強筋からなる鉄筋群の、その部位におけるコンクリートとの付着による一体化が飛躍的に高まる。基礎の上部に着目すれば、スターラップ筋が入れられたのと同じような補強構造となり、従って、その部分での剪断力に対する靱性は大きく改善され、上面割裂が発生するにしても、それをおおいに遅らせることができる。

すなわち、コイル筋を溶接しないで主筋に吊るして主筋とは偏心状態に配置するようにしているから、主筋から基礎上面までとコイル筋から基礎上面までの距離とはほぼ等しくなる。主筋による基礎の上部位の強化効果は維持されるうえに、コイル筋による補強により基礎上面に発生する割裂を抑止することができる。コイル筋を採用するから、螺旋方向に回転させるだけで剪断補強筋をかわしながら主筋に巻き付けることができる。従って、巻き付けた位置をずらせることも容易である。

コイル筋の導入で鉄筋の消費は増えるが、補強筋組立体はシングル配筋構造のままでよいから、全体の鉄筋投入量はダブル配筋構造に比べれば格段に少なくて済む。また、シングル配筋構造を維持することになるから、基礎を平面的に見てＴ形に配置するときの補強筋組立体の繋ぎ筋の消費量もシングル配筋のときと変わらず、ダブル配筋を接続する場合のように多くの繋ぎ筋を必要とすることはない。総じて、工事の手間はダブル配筋構造よりは著しく軽減され、工期の短縮やコストの低減を図りながら、ダブル配筋構造に匹敵するほどの剪断耐力や靱性を保有した低層住宅用基礎梁が実現される。

以下に、本発明に係る低層住宅用シングル配筋基礎の構築方法を、その実施の態様を表した幾つかの図面をもとにして、詳細に説明する。図１は主筋１と縦筋２とからなる補強筋組立体３によって補強された低層住宅用のシングル配筋ＲＣ基礎４に適用した場合を示し、補強輪５を導入することによって基礎の剪断耐力を向上させ、その靱性をダブル配筋構造に近づけ、上面割裂の抑制を図ると共に、施工の簡便化や工期の短縮化を促進できるようにしたものである。

図１において、基礎を補強する鉄筋構造は従前のシングル配筋のままとされており、この例では最上段の主筋１ａ，１ｂを取り巻くようにコイル筋５Ａが絡められる。それは図のように長手方向の全部であったり、図示しないがある間隔をおいて部分的に長手方向に並べられたりする。コイル筋５Ａの直径はそのＲＣ基礎４に都合のよいものを与えておけばよく、基礎の幅の例えば７０％が選定される。なお、その線径は主筋の例えば半分程度の細いものでもよい。

このコイル筋５Ａは閉ループをなすので、以後型枠（図示せず）を立ててコンクリートモルタルを打てば、そのコイル筋を包含するＲＣ基礎の上部位はコイル筋５Ａのあばら作用が発揮されて、補強度が格段に向上する。すなわち、閉ループをなすためコンクリートとの付着がよくなり、従って一体性が飛躍的に高く、コイル筋５Ａの持つ靱性がコンクリートの崩壊抑制に大きく寄与する。これによって上面に割裂が生じることはなくなるか、さらに大きい剪断力が作用しないと発生しないように、ＲＣ基礎の改質がなされる。

コイル筋５Ａは補強筋組立体３をなす主筋１にも剪断補強筋２にも何ら物理的な影響を及ぼさないから、主筋１による曲げ耐力や剪断補強筋２による剪断耐力も損なわれることはない。従って、コイル筋５Ａは補強筋組立体３に弊害をもたらすことがないうえに、それ自体は基礎の表層部をも補強することにもなるので、上面のみならず立ち上がり面４ａにひび割れが発生するのさえ抑え、またその進行も予防する。

そのコイル筋５Ａは上面割裂の防止のためには可及的に高い部位に配置されることになるが、それにかぎらず、図２に示すように中段に設けた主筋１ｅに吊るすこともできる。基礎の背丈や幅寸法などを勘案して適宜な位置を選定すればよい。従って、言うまでもないが、コイル筋５Ａを図３のように、下の主筋１ｃ，１ｄにも掛けて多段状に配置することも差し支えない。いずれにしても、螺旋方向に回転させるだけで剪断補強筋２をかわしながら主筋に巻き付けることができる。巻き付けた後は敢えて補強筋組立体３にずれ止めする程度の結束で所定の位置をとらせることができる。

図４は意図的に半径を小さくしたコイル筋５Ｂを使用した例であるが、従来の技術の項で触れた定着金物に代替させることができる程度のものである。しかし、その定着金物のように間隔をおいて取りつけるのとは違って連続するから定着作用は強大となる。大きな突き上げを受けても、主筋１ａとコイル筋５Ｂとからなる広い面での伝達となり、基礎の上面に局部的な圧力を及ぼすことが和らげられる。

いずれにしても、コイル筋のある場合の剪断試験によれば、ない場合の基礎に比べて靱性は大いに改善された。ダブル配筋構造のように鉄筋を多量に消費することなく、基礎上面に発生する割裂を防止できることが確認できた。コイル筋が主筋、剪断補強筋と共に鉄筋群をなして、その部位のコンクリートと一体となることにより、ダブル配筋相当の補強構造を形成するからと考えられる。それのみならず、コイル筋はその長手方向に対してはコイルばねとしての伸びも許容するから、これが靱性増大に大きく寄与し、上面割裂の抑止もしくは発生遅延を促す。

ところで、鉄筋組立て作業において、図５に示すように、基礎を平面的に見てＴ形に配置して接続することはしばしば行われる。基礎がダブル配筋構造であると、（ｂ）のごとく、一つの交差部において３つの繋ぎ筋（単なる棒材の場合があれば、梯子状のものもある）を必要とする。すなわちダブル配筋６と左横のシングル配筋７を接続する繋ぎ筋８、ダブル配筋６と右横のシングル配筋９を接続する繋ぎ筋１０、左右のシングル配筋７，９を接続する繋ぎ筋１１である。

一方、（ａ）のように、補強輪５を備えるとはいえシングル配筋１２と例えば右横のシングル配筋９を接続する繋ぎ筋１０と、左右のシングル配筋７，９を接続する繋ぎ筋１１の２つがあれば十分である。これから分かるように、コーナ部での繋ぎ筋の使用量が大きく減少し、工事の手間はダブル配筋構造より著しく軽減される。工期の短縮やコストの低減も図りつつ、ダブル配筋構造に匹敵した靱性を発揮する低層住宅用ＲＣ基礎が実現される。

図６は、補強輪として上下に対面して閉ループを形成する百足形鉄筋組立体５Ｃとした例である。これは、従来の技術の図１１のところで述べた百足形筋と同じものであるが、注目すべきは、それら２つを上下に位置して対面させ、前記したコイル筋５Ａと同様に百足形筋１３Ａと百足形筋１３Ｂとで閉ループを形成させるようにしたことである。百足形筋はある一定の長さを持ち、主筋１ａ，１ｂの上からと下から挟むようにして配置されると、結束線１４で縛りつけるだけの作業で取りつけることができる。単体のスターラップ筋を次から次へと取りつけなければならないダブル配筋の場合とは問題にならない軽作業となる。

図７は、その手順の詳細を示すが、主筋等よりなるシングル配筋は省略して描かれている。（ａ）に示す上ユニットである百足形筋１３Ａと下ユニットをなす百足形筋１３Ｂとは同じものであり、長手方向に延びる線材１５を溶接して一体を保っている。（ｂ）のように上下のユニットをラップさせて一つの補強輪を形成する。各金具の曲げ形状はコ字状でなければならないというものではないが、基礎の上部位補強と上下ユニットの結束性等を勘案して決めればよい。この補強輪によって取り囲まれる主筋の数は１つまたは２つとシングル配筋構造の構成を勘案して定め、（ｃ）のように、上下の延びる脚部を相互に沿わせ、幾つかおきに結束線１４で固定する。

このように上下２つのユニットによれば、閉ループをなす補強輪は簡単に形成できるにもかかわらず、従来の技術で述べた開ループ筋とは、その剪断耐力も靱性も格段に改善される。閉ループとすることによりコンクリートとの一体性が飛躍的に向上し、これが基礎の靱性を大きく発揮させるところとなる。なお、百足形鉄筋組立体の取りつけ位置、大きさ、個数は、その都度の状況を考慮して決めればよい。図５で説明した接続形態において鉄筋の使用量を少なくできることも変わりがない。

本発明に係る低層住宅用シングル配筋基礎の構築方法を表した斜視図。 コイル筋の位置を変えた場合の斜視図。 コイル筋を多段状に配置した場合の斜視図。 径の小さなコイル筋とした場合の斜視図。 基礎をＴ字形に接続する要領を説明する平面図。 百足形筋によって形成された補強輪の取付状態斜視図。 二つの百足形筋により補強輪を形成する手順図。 ダブル配筋とした基礎の斜視図。 シングル配筋基礎の斜視図。 シングル配筋により補強されたＲＣ基礎を剪断試験により割裂を生じさせた斜視図。 開ループとなる百足筋による基礎の補強状態斜視図。

１，１ａ〜１ｅ…主筋、２…縦筋（剪断補強筋）、３…補強筋組立体、４…ＲＣ基礎、５…補強輪、５Ａ，５Ｂ…コイル筋。

Claims (1)

1. 長手方向へ延びる主筋と、該主筋を上下に間隔をおいて一垂直面内に位置するように繋ぎ長手方向に間隔をおいて並ぶ垂直な剪断補強筋とからなる補強筋組立体で強化されたシングル配筋ＲＣ基礎の構築方法において、
   上記補強筋組立体を施工現場にて組み立てる時点で、閉ループを形成する補強輪としてのコイル筋を前記主筋のうち最上段に位置するものの全長もしくは部分長を囲むように配置し、該コイル筋の直径は基礎の幅の７０％までにおよびその線径は主筋の半分までに選定し、溶接しないで主筋に吊るされ主筋とは偏心状態にあるコイル筋をコンクリート打設により補強筋組立体と共に被覆して基礎を構築し、コイル筋による補強により基礎上面に発生する割裂を抑止できるようにしたことを特徴とする低層住宅用シングル配筋基礎の構築方法。