JP5118594B2 - 脚柱の段落し部の構造 - Google Patents
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Description
そして、このような力が働くことによって、軸方向鉄筋の周囲のコンクリートにひび割れが発生し、段落し部における軸方向鉄筋とコンクリートとの付着が失われ、その結果、脚柱の損壊が更に進行し易くなるという現象が発生する。
この技術は、脚柱の軸方向鉄筋が段落しされた段落し部を有する鉄筋コンクリート製の脚柱の構造において、脚柱本体の外側面に、段落し部における軸方向鉄筋の途中定着部の位置に沿って軸方向鉄筋の配列方向に延在する補強部材が固定されていることを特徴とするものである。
このような脚柱の構造では、脚柱本体の外側面に固定された補強部材が、その外側面を押さえることで、鉄筋が被りコンクリートを外側に押すような力や前記のようなはらみ出す力に対抗することができる。したがって、軸方向鉄筋の周囲のコンクリートのひび割れが抑制され、軸方向鉄筋とコンクリートとの付着の喪失を抑制することができ、その結果、脚柱の耐震強度を向上することができる。
しかしながら、脚柱基部は地中に埋まっているために、地震発生後の脚柱基部の損傷の有無を土を掘らなければ確認できないことや、脚柱基部に損傷が発生した場合の復旧工事も土を掘りながらの工事となるため、復旧するのに手間がかかる問題があった。
そこで、大地震の際に、脚柱基部ではなく、段落し部で損傷を発生させるようにすれば、その後の脚柱の損傷の有無や、復旧工事を容易に行えるが、段落し部で損傷(ひび割れ、コンクリートの剥落、軸方向鉄筋の座屈等)が発生した場合、段落し部で耐力が急激に低下して、脚柱が大きな変形に追随できないという問題がある。
前記段落し部とその近傍には、前記軸方向鉄筋をその外側から補強する第1補強手段が設けられるとともに、前記軸方向鉄筋の内側においてコンクリートを内側に拘束する第2補強手段が設けられていることを特徴とする。
また、段落し部で損傷(ひび割れ、コンクリートの剥落、軸方向鉄筋の座屈等)が発生した場合でも、コンクリートを内側に拘束する第2補強手段によって、内側のコンクリートを逃がさないように拘束できるため、段落し部での変形性能を確保でき、脚柱が大きな変形に追随できるようになる。
そして、段落し部での変形性能を確保できるため、大地震等の際に、脚柱基部ではなく、段落し部で損傷を発生させるように脚柱を設計でき、その後の脚柱の損傷の有無の検査や、復旧工事を容易に行える。
さらに、図7〜図9に示すように、前記軸方向鉄筋5の外側を囲むようにして複数設けられた鋼材17を、被りコンクリートを外側から拘束するようにして設けてもよい。
また、図19〜図22に示すように、前記軸方向鉄筋5bを、前記脚柱1の下端部から前記段落し部6まで延びる第1軸方向鉄筋30aと、この第1軸方向鉄筋30aから上方に間隔をあけて該第1軸方向鉄筋30aと同軸に配置され、前記脚柱1の上端部まで延びる第2軸方向鉄筋30bと、前記第1軸方向鉄筋30aおよび第2軸方向鉄筋30bより内側に配置され、下端部が前記第1軸方向鉄筋30aの上端部と上下方向同位置に配置され、上端部が前記第2軸方向鉄筋30bの下端部と上下方向同位置に配置された繋ぎ軸方向鉄筋30cとで構成し、前記第1補強手段10(17)を、前記第1軸方向鉄筋30aの上端部と前記第2軸方向鉄筋30bの下端部とに配置してもよい。
そして、段落し部での変形性能を確保できるため、大地震等の際に、脚柱基部ではなく、段落し部で損傷を発生させるように脚柱を設計でき、その後の脚柱の損傷の有無の検査または確認や、復旧工事を容易に行える。したがって、復旧工事の工期短縮、コストダウンを図ることができる。
(第1の実施の形態)
図1〜図3は第1の実施の形態を示すもので、図1は脚柱の正断面図、図2は脚柱の側断面図、図3は脚柱の段落し部における平断面図である。
このような脚柱本体3は、橋桁からの荷重を考慮し、橋桁の延在方向に直交する方向の幅(図1において左右の幅)が、橋桁の延在方向の幅(図2において左右の幅)よりも広く形成されている。すなわち、脚柱本体3は、図3に示すように、長方形の水平断面をもつ形状をなしており、鉛直平面をなす2対の外側面3a,3a、3b,3bを有している。そして、一対の外側面3a,3aは、前記水平断面の長方形の長辺に対応しており、長方形の短辺に対応する一対の外側面3b,3bに比較して広い水平幅を有している。
前記脚柱本体3の途中の高さの位置には、図1および図2に示すように、段落し部6が設けられており、前記多数の軸方向鉄筋5のうち約半数の軸方向鉄筋5aは、段落し部6において上端部が途中定着され、残りの約半数の軸方向鉄筋5bは、さらに上方に向かって柱脚本体3の上端部まで延びている。なお、軸方向鉄筋5(5a,5b)には、コンクリートとの確実な付着を図るため、等間隔に節部(図示略)が設けられている。また、軸方向鉄筋5(5a,5b)の下端部はフーチング部2の下部まで延びている。
そして、前記のような力が働くことによって、軸方向鉄筋5aの周囲のコンクリートにひび割れが発生し、段落し部6における軸方向鉄筋5aとコンクリートとの付着が失われる。また、このとき、被りコンクリートが脚柱本体3から剥離する場合もある。そして、その結果、脚柱本体3の損壊がさらに進行し易くなるという現象が発生する。
鋼材12は、6本または8本の軸方向鉄筋5を一組として、各一組の6本または8本の軸方向鉄筋5の外側をそれぞれ囲むように、かつ6本または8本の軸方向鉄筋5に外側から接触するようにして、段落し部6の平断面において合計5つ設けられている。8本の軸方向鉄筋5を囲むようにして設けられた鋼材12は、段落し部6の平断面の右端部に設けられており、6本の軸方向鉄筋5を囲むようにして設けられた鋼材12は、段落し部6の平断面の左端部と、中間部に合計4つ設けられている。
また、第1補強手段10を構成する上下に配置された(軸方向鉄筋5の軸方向に配置された)3つの鋼材12のうち、最上段に位置する鋼材12は、途中定着された軸方向鉄筋5aの上端部に配置されており、残り2つの鋼材12は、最上段に位置する鋼材12から下方に一定間隔で配置されている。
スパイラル鋼材15は、図3に示すように、段落し部6の平断面において、左右に所定間隔で4つ、軸方向鉄筋5・・・の内側に設けられている。また、スパイラル鋼材15は段落し部6の平断面において、前記矩形リング状の鋼材12の長辺と交差している。なお、5つの鋼材12のうち、左右両側に位置する鋼材12の外側の長辺には、スパイラル鋼材15は交差していない。
また、スパイラル鋼材15は、図1および図2に示すように、段落し部6において、途中定着された軸方向鉄筋5aの上端より所定長さだけ上下に離れた位置間において設けられている。つまり、スパイラル鋼材15は、段落し部6とその上下近傍に亙って設けられている。
なお、図1および図2においては、鋼材12を図面上見せるために、スパイラル鋼材15の一部を破断しているが、実際はスパイラル鋼材15は上下に連続して形成されたものである。
また、段落し部6で損傷(ひび割れ、コンクリートの剥落、軸方向鉄筋5の座屈等)が発生した場合でも、コンクリートを内側に拘束する第2補強手段11を構成するスパイラル鋼材15によって、内側のコンクリートを逃がさないように拘束できるため、段落し部6での変形性能を確保でき、脚柱1が大きな変形に追随できるようになる。
そして、段落し部6での変形性能を確保できるため、大地震等の際に、脚柱基部ではなく、段落し部6で損傷を発生させるように脚柱1を設計でき、その後の脚柱1の損傷の有無の検査または確認や、復旧工事を容易に行える。
図4〜図6は第2の実施の形態を示すもので、図4は脚柱の正断面図、図5は脚柱の側断面図、図6は脚柱の段落し部における平断面図である。
これらの図に示す第2の実施の形態が、前記第1の実施の形態と異なる点は、第1補強手段10の構成であるので、以下ではこの第1補強手段10の構成について説明し、第1の実施の形態と共通構成部分には、同一符号を付してその説明を簡略化もしくは省略する。
鋼材17は、図6に示すように、平面視においてコ字型に形成されており、段落し部6の平断面において、平断面長方形の長辺方向に所定間隔で5つ並列して設けられ、短辺方向に対向して2つ対向して設けられ、合計で10個設けられている。また、長辺方向に並列して設けられた5つの鋼材17うち、右端部に位置する鋼材17は、他の鋼材に比べて左右方向の長さが長くなっている。
また、図4および図5に示すように、第1補強手段10を構成する上下に配置された(軸方向鉄筋5の軸方向に配置された)3つの鋼材17のうち、最上段に位置する鋼材17は、途中定着された軸方向鉄筋5aの上端部に配置されており、残り2つの鋼材17は、最上段に位置する鋼材17から下方に一定間隔で配置されている。
また、本実施の形態では、鋼材17,17を、6本または8本の軸方向鉄筋5を一組として、各一組の6本または8本の軸方向鉄筋5の外側をそれぞれ囲むようにして設けたが、鋼材17,17によって囲む軸方向鉄筋5の本数は任意に設定してもよい。また、前記せん断補強筋のように、脚柱本体3の水平断面の縁部を囲むようにして配置された軸方方向鉄筋5の外側を囲むようにして設けてもよい。この場合、鋼材17,17は上下に隣り合うせん断補強筋間に配置すればよい。
また、第1補強手段10を構成する鋼材17がコ字型に形成されているので、第1の実施の形態の矩形リング状の鋼材12に比して材料費を削減することができ、また、鋼材17を柱脚1の外側面3a側から軸方向鉄筋5に組み付けることができるので、鋼材12に比して組み付けが容易となる。
図7〜図9は第3の実施の形態を示すもので、図7は脚柱の正断面図、図8は脚柱の側断面図、図9は脚柱の段落し部における平断面図である。
これらの図に示す第3の実施の形態が、前記第2の実施の形態と異なる点は、第1補強手段10の構成であるので、以下ではこの第1補強手段10の構成について説明し、第3の実施の形態と共通構成部分には、同一符号を付してその説明を簡略化もしくは省略する。
また、段落し部6の平断面において、平断面長方形の短辺方向に対向する2つの鋼材17,17は、6本または8本の軸方向鉄筋5を一組として、各一組の軸方向鉄筋5の外側をそれぞれ囲むようにして設けられている。対向する鋼材17,17の先端部間には所定の隙間が設けられている。
そして、第3の実施の形態では、前記鋼材17が、被りコンクリートを外側から拘束するようにして設けられている。
また、本実施の形態では、鋼材17,17を、6本または8本の軸方向鉄筋5を一組として、各一組の6本または8本の軸方向鉄筋5の外側をそれぞれ囲むようにして設けたが、鋼材17,17によって囲む軸方向鉄筋5の本数は任意に設定してもよい。
また、段落し部6において、鋼材17が被りコンクリートを外側から拘束するようにして設けられているので、軸方向鉄筋5が被りコンクリートを外側に押すような力や、途中定着された軸方向鉄筋5aが、脚柱1の撓みに追随できずに、この軸方向鉄筋5の先端が脚柱からはらみ出すような力に、被りコンクリートを介して鋼材17によって対抗することができるとともに、被りコンクリートの剥落を防止できる。
図10〜図13は第4の実施の形態を示すもので、図10は脚柱の正断面図、図11は脚柱の側断面図、図12は脚柱の段落し部における平断面図、図13は脚柱の正面図である。
これらの図に示す第4の実施の形態が、前記第1の実施の形態と異なる点は、第1補強手段の構成であるので、以下ではこの第1補強手段の構成について説明し、第1の実施の形態と共通構成部分には、同一符号を付してその説明を簡略化もしくは省略する。
補強板21は、図13に示すように、帯板状の鉄板で形成されたものであり、脚柱1の脚柱本体3の幅(図13において左右幅)と等しい長さを有している。
補強板21の鉛直方向の幅は、軸方向鉄筋5の直径の5〜25倍の寸法に設定されており、補強板21の上端は、軸方向鉄筋15a上端の途中定着部と同じ高さに位置している。
すなわちまず、固定手段22は、前記脚柱本体3に、その厚さ方向に貫通して設けられた5本のPC鋼棒23を備えている。各PC鋼棒23の両端部は、それぞれ支圧板24を貫通し、ナット25に螺合されている。なお、PC鋼棒23の両端部にはそれぞれ雄ねじが形成されており、この雄ねじが前記ナット25に螺合されている。このように固定手段22は、PC鋼棒23、支圧板24,24、ナット25,25によって構成されている。
また、補強板21,21による圧縮力によって、被りコンクリートが、脚柱本体3から剥離することも抑制することができる。
また、第1の実施の形態と同様に、段落し部6で損傷(ひび割れ、コンクリートの剥落、軸方向鉄筋5の座屈等)が発生した場合でも、コンクリートを内側に拘束する第2補強手段11を構成するスパイラル鋼材15によって、内側のコンクリートを逃がさないように拘束できるため、段落し部6での変形性能を確保でき、脚柱1が大きな変形に追随できるようになる。る。
そして、段落し部6での変形性能を確保できるため、大地震等の際に、脚柱基部ではなく、段落し部6で損傷を発生させるように脚柱1を設計でき、その後の脚柱1の損傷の有無や、復旧工事を容易に行える。
なお、図11においては、PC鋼棒23を図面上見せるために、スパイラル鋼材15の一部を破断しているが、実際はスパイラル鋼材15は上下に連続して形成されたものである。
図14〜図16は第4の実施の形態を示すもので、図14は脚柱の正断面図、図15は脚柱の側断面図、図16は脚柱の段落し部における平断面図である。
これらの図に示す第5の実施の形態が、前記第4の実施の形態と異なる点は、第1補強手段20の補強板21,21を脚柱本体3の外側面3a,3aに固定する固定手段22の構成であるので、以下ではこの固定手段22の構成について説明し、第4の実施の形態と共通構成部分には、同一符号を付してその説明を簡略化もしくは省略する。
アンカー部材26は、図16および図13に示すように、段落し部6の水平断面において左右に所定間隔で5本、外側面3a,3aのそれぞれから段落し部6に形成された孔に挿入され、各アンカー部材26の端部に螺合しているナット25を締め付けることによって、支圧板24を介して、補強板21を脚柱本体3の外側面3a,3aに圧接した状態で固定している。そして、ナット25の締め付けにより、アンカー部材26には引っ張り応力が生じており、その結果、両側の補強板21,21はそれぞれ外側面3a,3aに対して圧縮力を付与している。
なお、図15においては、アンカー部材26を図面上見せるために、スパイラル鋼材15の一部を破断しているが、実際はスパイラル鋼材15は上下に連続して形成されたものである。
また、前記リング状鋼材27に代えて、図18に示すように、円弧状に形成された複数(図18では2つであるが、個数は任意である。)の鋼材28をリング状に配置したものとしてもよい。鋼材28の両端部には折曲げ部27a,27aが形成されており、コンクリートへの定着性を高めている。
前記鋼材28は、段落し部6において軸方向鉄筋5の内側に、複数リング状に配置されるとともに、軸方向鉄筋5の軸方向に所定間隔で複数設けられることになる。
図19〜図21は第4の実施の形態を示すもので、図19は脚柱の正断面図、図20は脚柱の側断面図、図21は脚柱の段落し部における平断面図である。
これらの図に示す第6の実施の形態が、図4〜図6に示す第2の実施の形態と主に異なる点は、軸方向鉄筋5bの構成であるので、以下ではこの軸方向鉄筋5bの構成について説明し、第2の実施の形態と共通構成部分には、同一符号を付してその説明を簡略化もしくは省略する。
第1軸方向鉄筋30aは、脚柱1の下端部から段落し部6まで延びる鉄筋である。第2軸方向鉄筋30bは、第1軸方向鉄筋30aの上端から上方に間隔をあけて該第1軸方向鉄筋30aと同軸に配置され、脚柱1の上端部まで延びる鉄筋である。
繋ぎ軸方向鉄筋30cは、第1軸方向鉄筋30aおよび第2軸方向鉄筋30bより内側に配置され、下端部が第1軸方向鉄筋30aの上端部と上下方向同位置に配置され、上端部が第2軸方向鉄筋30bの下端部と上下方向同位置に配置された鉄筋である。
この繋ぎ軸方向鉄筋30cはその下端部が前記第1軸方向鉄筋30aの上端部と脚柱の厚さ方向において重なっており、上端部が前記第2軸方向鉄筋30bの下端部と脚柱の厚さ方向において重なっている。そして、この重なった部分に第1補強手段10を構成するコ字型の鋼材17が設けられており、これによって、第1軸方向鉄筋30a、第2軸方向鉄筋30b、繋ぎ軸方向鉄筋30cを一体化している。
また、第1軸方向鉄筋30aの上端と第2軸方向鉄筋30bの下端との間においては、第2補強手段11を構成するスパイラル鋼材15が軸方向鉄筋5の内側に設けられている。
また、第1軸方向鉄筋30aの上端と第2軸方向鉄筋30bの下端との間にあるスパイラル鋼材15によって、内側のコンクリートを逃がさないように拘束できるため、この部分での変形性能を確保でき、脚柱1が大きな変形に追随できるようになる。
このように、脚柱1を切欠部32によって断面欠損させることによって、大地震等の際に、脚柱基部ではなく、第1軸方向鉄筋30aの上端と第2軸方向鉄筋30bの下端との間で、確実に損傷を発生させることができる。
3 脚柱本体
5,5a,5b 軸方向鉄筋
6 段落し部
10,20 第1補強手段
11 第2補強手段
12 リング状の鋼材
15 スパイラル鋼材
17 鋼材
21 補強板
22 固定手段
23 PC鋼棒
26 アンカー部材
27 リング状鋼材
28 鋼材
30a 第1軸方向鉄筋
30b 第2軸方向鉄筋
30c 繋ぎ軸方向鉄筋
32 切欠部
Claims (9)
- 脚柱の軸方向に延在する軸方向鉄筋が段落しされた段落し部を有する鉄筋コンクリート製の脚柱の段落し部の構造において、
前記段落し部とその近傍には、前記軸方向鉄筋をその外側から補強する第1補強手段が設けられるとともに、前記軸方向鉄筋の内側においてコンクリートを内側に拘束する第2補強手段が設けられていることを特徴とする脚柱の段落し部の構造。 - 前記第1補強手段は、前記軸方向鉄筋の外側を囲むようにして設けられたリング状の鋼材が、前記軸方向鉄筋の軸方向に所定間隔で複数設けられた構成となっていることを特徴とする請求項1に記載の脚柱の段落し部の構造。
- 前記第1補強手段は、前記軸方向鉄筋の外側を囲むようにして複数設けられた鋼材が、前記軸方向鉄筋の軸方向に所定間隔で複数設けられた構成となっていることを特徴とする請求項1に記載の脚柱の段落し部の構造。
- 前記鋼材は、被りコンクリートを外側から拘束するようにして設けられていることを特徴とする請求項3に記載の脚柱の段落し部の構造。
- 前記軸方向鉄筋が、前記脚柱の下端部から前記段落し部まで延びる第1軸方向鉄筋と、この第1軸方向鉄筋から上方に間隔をあけて該第1軸方向鉄筋と同軸に配置され、前記脚柱の上端部まで延びる第2軸方向鉄筋と、前記第1軸方向鉄筋および第2軸方向鉄筋より内側に配置され、下端部が前記第1軸方向鉄筋の上端部と上下方向同位置に配置され、上端部が前記第2軸方向鉄筋の下端部と上下方向同位置に配置された繋ぎ軸方向鉄筋とで構成され、
前記第1補強手段は、前記第1軸方向鉄筋の上端部と前記第2軸方向鉄筋の下端部とに配置されていることを特徴とする請求項3または4に記載の脚柱の段落し部の構造。 - 前記第1補強手段は、前記段落し部とその近傍における脚柱の対向する外側面にそれぞれ当接された一対の補強板と、これら補強板を前記外側面に固定する固定手段とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の脚柱の段落し部の構造。
- 前記第2補強手段は、前記段落し部とその近傍において前記軸方向鉄筋の内側に設けられたスパイラル鋼材で構成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の脚柱の段落し部の構造。
- 前記第2補強手段は、前記段落し部とその近傍において前記軸方向鉄筋の内側に軸方向に所定間隔で設けられた複数のリング状鋼材で構成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の脚柱の段落し部の構造。
- 前記第2補強手段は、前記段落し部とその近傍において前記軸方向鉄筋の内側に、リング状に配置された複数の鋼材が前記軸方向鉄筋の軸方向に所定間隔で複数設けられた構成となっていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の脚柱の段落し部の構造。
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