JP5196644B2 - 鉄骨鉄筋コンクリート構造用貫通孔補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄骨鉄筋コンクリート構造の建築物において配管などのために形成される貫通孔に対する補強構造に関する。

この種の鉄骨鉄筋コンクリート構造用貫通孔補強構造においては、鋼管からなる開孔用のスリーブを鉄骨のウェブの部分に形成した貫通孔に挿通させ、その挿通部分においてスリーブをウェブ側に溶接するという形態のものが従来から知られている（特許文献１中の従来技術参照）。この従来技術の場合には、開孔用のスリーブをウェブ側へ溶接するため、溶接箇所が増えて作業性がよくないという問題があった。そこで、溶接箇所を少なくして作業性を向上すべく、鉄骨のウェブに設置される鉄骨用貫通孔補強部材に形成した貫通孔に対して紙管等からなる開孔用のスリーブを嵌合設置する形態のものや、前記鉄骨用貫通孔補強部材に位置決め用の係合部を形成し、その位置決め用係合部に対して両側から紙管等からなる別個の開孔用のスリーブをそれぞれ係合させた状態で嵌合設置する形態のものも開示されている（特許文献１）。さらに、鉄骨のウェブに形成される貫通孔を補強する鉄骨用貫通孔補強部材の貫通孔に短い筒状部材を挿通設置し、その筒状部材に対して両側から別個の鋼管をスライド可能に嵌合して、それらの鋼管の外側部の周囲を鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材に形成した４個の内方への突出部に当接支持するように構成したものも開示されている（特許文献２）。しかしながら、これらの従来技術は、開孔用のスリーブの設置に伴う溶接箇所の低減など、スリーブ設置上の作業性を向上するという観点から一定の改良点はみられるものの、貫通孔に対するより効果的な補強作用の実現という観点では更なる改良の余地があった。
特開２００６−３４８６５１号公報 特開２００７−２５７８号公報

本発明は、以上のような従来の技術的状況に鑑みて開発したものであり、簡単な構成によって、開孔用のスリーブ設置上の作業性に関する向上を更に図るとともに、貫通孔に対する補強効果に関しても、更なる改良を加えた鉄骨鉄筋コンクリート構造用貫通孔補強構造を提供することを目的とするものである。

本発明では、前記課題を解決するため、鉄骨のウェブに形成される貫通孔の周縁部側面に設置され、前記貫通孔とほぼ同じ内径を有する短筒状のリング体からなる鉄骨用貫通孔補強部材と、その鉄骨用貫通孔補強部材の両側に設置され、鉄筋コンクリート構造物に形成される貫通孔を補強する鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材とを備え、それらの鉄骨用貫通孔補強部材と鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材とを貫通するように開孔用のスリーブを設置する鉄骨鉄筋コンクリート構造用貫通孔補強構造であって、前記スリーブは、その中間部を前記鉄骨用貫通孔補強部材を構成する短筒状からなる前記リング体の内部への挿通により支持するとともに、前記中間部の両側の外側部を、それぞれ両側に設置される前記鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材に形成した２個の内側への突出部による２点のみで当接支持することにより、該スリーブの長手方向に間隔をあけた３箇所において支持するように構成し、さらに前記鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材の外形、すなわちその鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材の外側の輪郭を形成する外形の少なくとも一部は、前記鉄骨用貫通孔補強部材の外形、すなわちその鉄骨用貫通孔補強部材の外側の輪郭を形成する外形より前記貫通孔の半径方向外方へ突出するように形成するとともに、かつ前記鉄骨のフランジ部とウェブとの接合部から該ウェブに対して側方へほぼ４５度の傾斜角で形成されるコーン状破壊面を越えて前記貫通孔の半径方向外方へ突出するように形成することにより、後述の実施例の項でも詳述するように、前記鉄骨のフランジ部とウェブと鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材とによって囲まれる内側のコンクリートに対する拘束度合を高めるとともに同時に前記コーン状破壊を効果的に防止して、前記貫通孔に対する補強作用を更に改良するという技術手段を採用した。

本発明によれば、次の効果を得ることができる。
（１）鉄骨鉄筋コンクリート構造用貫通孔補強構造に特有の鉄骨用貫通孔補強部材と鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材とを効果的に組合わせ、開孔用のスリーブの中間部を鉄骨用貫通孔補強部材を構成する短筒状からなるリング体の内部への挿通によって的確に支持するとともに、その中間部の両側の外側部をそれぞれ鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材に形成した２個の内側への突出部によって当接支持することにより、スリーブの長手方向に間隔をあけた３箇所を支持するように構成したので、簡単な支持構造によって打設時のコンクリート圧に安定的に対抗し得る支持強度を簡便に得られる。
（２）しかも、前記鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材が請求項１に記載した突出条件を満たすことによって、鉄骨のフランジ部及びウェブとの内側に位置するコンクリートに対する拘束度合が高められ、しかも同時に鉄骨のフランジ部とウェブとの接合部から該ウェブに対して側方へほぼ４５度の傾斜角で形成されるコーン状破壊も効果的に防止できるので、前記貫通孔に対する補強作用を更に向上することができる。
（３）さらに、前記鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材に形成した２個の内側への突出部による２点のみでスリーブの両側外側部を当接支持するように構成したので、それらの２個の内側への突出部に対向する反対側の部分に広い作業空間を形成することが可能なことから、スリーブの設置作業の作業性を大幅に向上できるとともに、鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材の設置位置に関する融通性が増し、延いてはその設置位置に関する位置精度の緩和も可能である。

本発明は、鉄骨鉄筋コンクリート構造用の貫通孔補強構造であって、鉄骨のウェブに形成される貫通孔の周縁部側面に設置され、前記貫通孔とほぼ同じ内径を有する短筒状のリング体からなる鉄骨用貫通孔補強部材と、その鉄骨用貫通孔補強部材の両側に設置され、鉄筋コンクリート構造物に形成される貫通孔を補強する鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材とを備え、それらの鉄骨用貫通孔補強部材と鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材とを貫通するように開孔用のスリーブを設置する形態の鉄骨鉄筋コンクリート構造用貫通孔補強構造であれば、広く適用することができる。なお、前記鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材の外周辺の形状、すなわちその外側の輪郭を形成する外形に関しては、少なくとも一部が、前記鉄骨用貫通孔補強部材の外形より前記貫通孔の半径方向外方へ突出するとともに、前記鉄骨のフランジ部とウェブとの接合部から該ウェブに対して側方へほぼ４５度の傾斜角で形成されるコーン状破壊面を越えて前記貫通孔の半径方向外方へ突出する形態を採用しているので、鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材と鉄骨のフランジ部とウェブとによって囲まれる内側のコンクリートに対する拘束度合が高められ、しかも同時に前記コーン状破壊も効果的に防止できることから、前記貫通孔に対する補強作用を向上することが可能である。その突出量に関しては、鉄骨のフランジ部に並ぶ高さまでは、突出量が増えるほど、内側のコンクリートに対する拘束度合が高められ、突出量に応じて前記貫通孔に対する補強作用を強化することが可能である。因みに、開孔用のスリーブとしては、適宜の断面形状からなる紙管、鋼管、塩ビ管などが使用される。

図１は本発明の実施例の要部をコンクリートの打設前の状態で示した斜視図である。また、図２は前記実施例の正面図、図３はＹ−Ｙ断面図を示したものであり、図４は鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材の部分を取出して示した正面図である。図中、１は鉄骨、２は前記鉄骨１に沿って配筋される主筋、３は前記主筋３を囲むように配筋される肋筋や帯筋などのせん断補強筋、４は打設後のコンクリートを示したものであり、これらの鉄骨１、主筋２、せん断補強筋３及びコンクリート４によって本発明の対象である鉄骨鉄筋コンクリート構造の建築物の基礎的構造が構築されることになる。図１〜図３に示したように、鉄骨１はフランジ部５，６とその間のウェブ７からなり、ウェブ７の中央部には貫通孔８が形成され、その貫通孔８の周縁部に図示のように前記貫通孔８とほぼ同じ内径の短筒状のリング体からなる鉄骨用貫通孔補強部材９を溶接することにより、ウェブ７の貫通孔８の周辺を補強するように構成されている。そして、この鉄骨用貫通孔補強部材９の貫通孔８すなわち前記リング体の内部に開孔用のスリーブ１０を挿通することにより、スリーブ１０の中間部が支持されるように構成している。

また、図３に示したように、前記スリーブ１０の両側の外側部は、鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材１１，１２によってそれぞれ当接支持されるように構成されている。それらの鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材１１，１２は、本実施例では、図４に示したように、１本の金属線材を折曲げて図示のような形状に形成するとともに、その両端部を内側へ折曲げて２個の内方へ突出した突出部１３，１４を形成し、前記貫通孔８の近傍に位置するせん断補強筋３に溶接等により固着される。そして、図１及び図２示したように、本実施例の場合には、それらの突出部１３，１４をスリーブ１０の両側の外側部に対して上方から当接し得るように設置することにより、打設コンクリートによって生じる浮力に対抗し得るように構成している。なお、本実施例では鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材１１，１２を１本の金属線材から折曲げ形成する場合を示したが、これに限定されるものではないことはいうまでもない。

以上のように、本実施例によれば、開孔用のスリーブ１０は、その中間部が鉄骨用貫通孔補強部材９によって挿通支持されるとともに、両側の外側部が鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材１１，１２の突出部１３，１４によって当接支持されることから、簡単な構成によって的確な支持が可能である。すなわち、スリーブ１０の中間部が鉄骨用貫通孔補強部材９を構成する短筒状からなる前記リング体の内部への挿通によって的確に位置決めされるとともに、そのリング体を中心とするスリーブ１０の傾斜については、該スリーブ１０の両側の外側部に対する、それぞれ両側に設置した鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材１１，１２の突出部１３，１４による２点のみの当接支持によって抑制されることから、それらのリング体、両側の突出部１３，１４によるスリーブの長手方向に間隔をあけた３箇所での支持という簡単な構成によって的確な支持が可能である。しかも、突出部１３，１４に対向するスリーブ１０の設置部分には大きな空間が形成されることから、スリーブ１０の設置作業が簡便であるとともに、鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材１１，１２の設置位置に関する融通性が増し、設置位置に関する位置精度を緩和することができる。

さらに、本発明においては、前記鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材１１，１２の外形、すなわちその鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材１１，１２の外側の輪郭を形成する外形の少なくとも一部は、前記鉄骨用貫通孔補強部材９の外形、すなわちその鉄骨用貫通孔補強部材９の外側の輪郭を形成する外形より前記貫通孔８の半径方向外方へ突出するように形成するとともに、かつ前記鉄骨１のフランジ部５，６とウェブ７との接合部から該ウェブ７に対して側方へほぼ４５度の傾斜角で形成されるコーン状破壊面を越えて前記貫通孔８の半径方向外方へ突出するように形成される。これによって、鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材１１，１２と鉄骨１のフランジ部５，６とウェブ７とによってそれぞれ囲まれる内側のコンクリート４に対する拘束度合が高められることから、前記貫通孔８の周辺部に対する補強作用を更に向上することができ、この点でも特徴を有する。

図５及び図６は、前記鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材１１，１２の奏する、該鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材１１，１２と鉄骨１のフランジ部５，６とウェブ７とによって囲まれる内側のコンクリートに対する拘束作用を説明するための説明図である。因みに、図５の説明図は、貫通孔８の直径が比較的小さい場合を例示したものであり、鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材１１，１２の外形が鉄骨１のフランジ部５，６とウェブ７との接合部から該ウェブ７に対して側方へほぼ４５度の傾斜角で形成されるコーン状破壊面をぎりぎりに越えて貫通孔８の半径方向外方へ突出した状態を示したものである。また、図６の説明図は、貫通孔８の直径が比較的大きい場合を例示したものであり、鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材１１，１２の外形が鉄骨１のフランジ部５，６とウェブ７との接合部から該ウェブ７に対して側方へほぼ４５度の傾斜角で形成されるコーン状破壊面を越えるだけでなく、さらにフランジ部５，６の外端部から側方へほぼ４５度の傾斜角で形成されるコーン状破壊面も越えて貫通孔８の半径方向外方へ突出した状態を示したものである。この場合、前記コンクリートに対する拘束作用の大きさの点では、図６に示した状態の方が望ましいが、図５に示した状態でも拘束作用を得ることが可能である。

しかして、当該鉄骨鉄筋コンクリート構造の建築物に対して外力が作用すると、前記鉄骨１のフランジ部５，６とウェブ７の変形に伴って、鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材１１，１２と鉄骨１のフランジ部５，６とウェブ７とによって囲まれる内側の部分（イ）のコンクリートに対して、図示のような分力Ａ〜Ｃが作用することになる。すなわち、フランジ部５，６の変形に伴ってウェブ７に対して側方へ向けてほぼ４５度の傾斜角で作用するコーン状破壊力Ａと、同様にフランジ部５，６の変形に伴ってウェブ７に沿った方向に作用する圧縮力Ｂと、ウェブ７の面外方向の変形に伴って側方へ向けての押圧力Ｃが作用することになる。これに対して、本発明に係る鉄骨鉄筋コンクリート構造用貫通孔補強構造の場合には、前述のように、鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材１１，１２の外形の少なくとも一部を、前記鉄骨用貫通孔補強部材９の外形より貫通孔８の半径方向外方へ突出するように形成するとともに、かつ鉄骨１のフランジ部５，６とウェブ７との接合部から該ウェブ７に対して側方へほぼ４５度の傾斜角で形成されるコーン状破壊面を越えて貫通孔８の半径方向外方へ突出するように形成することから、その突出した部分が、図示のように前記コーン状破壊力Ａ及び押圧力Ｃに対する拘束作用を高めることになる。なお、本実施例の場合には、前記圧縮力Ｂに対しては、図示のように鉄骨用貫通孔補強部材９を構成する前記リング体が拘束作用を奏することになる。因みに、前記スリーブ１０の強度が大きい場合には、スリーブ１０自体も圧縮力Ｂに対抗する拘束作用を奏する。

以上のように、本発明に係る鉄骨鉄筋コンクリート構造用貫通孔補強構造によれば、鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材１１，１２の外形の少なくとも一部を、前記鉄骨用貫通孔補強部材９の外形より貫通孔８の半径方向外方へ突出するように形成するとともに、かつ鉄骨１のフランジ部５，６とウェブ７との接合部から該ウェブ７に対して側方へほぼ４５度の傾斜角で形成されるコーン状破壊面を越えて貫通孔８の半径方向外方へ突出するように形成するという簡単な構成によって、その突出した部分により前記コーン状破壊力Ａ及び押圧力Ｃに対する拘束度合を高めて、前記貫通孔８の周辺部に対する補強作用を更に向上することができる。

図７は本発明の他の実施例の要部を示した拡大断面図である。図示のように、本実施例は、外周面に凹状の溝１５を形成した鉄骨用貫通孔補強部材１６を採用した場合を示したもので、他の構成に関しては前記実施例の場合と同じである。しかして、本実施例の場合には、鉄骨用貫通孔補強部材１６の外周面に形成した凹状の溝１５のコンクリート４に対する保持作用によって、より的確な拘束作用を得ることができる。なお、鉄骨用貫通孔補強部材９，１６や鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材１１，１２の具体的構成に関しては、上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

本発明の実施例の要部をコンクリートの打設前の状態で示した斜視図である。 同実施例を示した正面図である。 同実施例のＹ−Ｙ断面図である。 鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材の部分を示した正面図である。 鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材の奏する、鉄骨のフランジ部とウェブ７とによって囲まれるコンクリートに対する拘束作用を説明するための説明図である。 他の実施例における鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材の奏する同上の拘束作用を説明するための説明図である。 本発明の他の実施例の要部を示した拡大断面図である。

１…鉄骨、２…主筋、３…せん断補強筋、４…打設後のコンクリート、５，６…フランジ部、７…ウェブ、８…貫通孔、９…鉄骨用貫通孔補強部材、１０…スリーブ、１１，１２…鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材、１３，１４…突出部、１５…溝、１６…鉄骨用貫通孔補強部材

Claims (1)

1. 鉄骨のウェブに形成される貫通孔の周縁部側面に設置され、前記貫通孔とほぼ同じ内径を有する短筒状のリング体からなる鉄骨用貫通孔補強部材と、その鉄骨用貫通孔補強部材の両側に設置され、鉄筋コンクリート構造物に形成される貫通孔を補強する鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材とを備え、それらの鉄骨用貫通孔補強部材と鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材とを貫通するように開孔用のスリーブを設置する鉄骨鉄筋コンクリート構造用貫通孔補強構造であって、前記スリーブは、その中間部を前記鉄骨用貫通孔補強部材を構成する短筒状からなる前記リング体の内部への挿通により支持するとともに、前記中間部の両側の外側部を、それぞれ両側に設置される前記鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材に形成した２個の内側への突出部による２点のみで当接支持することにより、該スリーブの長手方向に間隔をあけた３箇所において支持するように構成し、さらに前記鉄筋コンクリート用貫通孔補強部材の外形の少なくとも一部は、前記鉄骨用貫通孔補強部材の外形より前記貫通孔の半径方向外方へ突出し、かつ前記鉄骨のフランジ部とウェブとの接合部から該ウェブに対して側方へほぼ４５度の傾斜角で形成されるコーン状破壊面を越えて前記貫通孔の半径方向外方へ突出するように形成したことを特徴とする鉄骨鉄筋コンクリート構造用貫通孔補強構造。

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