JP6215575B2 - 開口部の補強部材 - Google Patents
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Description
本発明はコンクリート構造物の開口部の隅角部に発生するひび割れの発生を抑制する補強部材に関するものである。
コンクリート構造物のスラブにおいて、長方形状の開口部を設ける場合がある。
その場合に、表面のコンクリートと躯体の内部のコンクリートの乾燥収縮の勾配による内部拘束、他部材の外部拘束、および隅角部の応力集中が原因となって、隅角部にひび割れが生じる場合がある。
そのために、開口部の隅角部にひび割れ防止を目的とした開口部補強筋を配置したり、特許文献１や図５に示すように開口部ｂの隅角部に高強度のコーナー部材を補強材ａとして配置してコンクリートを打設するような方法が知られている。
その場合に、表面のコンクリートと躯体の内部のコンクリートの乾燥収縮の勾配による内部拘束、他部材の外部拘束、および隅角部の応力集中が原因となって、隅角部にひび割れが生じる場合がある。
そのために、開口部の隅角部にひび割れ防止を目的とした開口部補強筋を配置したり、特許文献１や図５に示すように開口部ｂの隅角部に高強度のコーナー部材を補強材ａとして配置してコンクリートを打設するような方法が知られている。
前記したような従来の開口部補強筋やコーナー部材を配置する方法にあっては、次のような問題点がある。
＜１＞ 開口部の隅角部の付近の躯体内部に補強筋を配置する方法は、隅角部とは離れた位置に補強筋を配筋するものであるから、その配置する位置や鉄筋の直径次第で抑制効果が異なり、不確定なものである。
＜２＞ また、この補強筋は隅角部にひび割れが生じて、初めて効果があらわるものであり、ひび割れの発生を抑制するものではない。
＜３＞ 特許文献１、および図５に示す構造は、発明の名称は「開口部」となっているが、実際の発明の内容は建築物の壁に開口した窓や扉を対象としている。
＜１＞ 開口部の隅角部の付近の躯体内部に補強筋を配置する方法は、隅角部とは離れた位置に補強筋を配筋するものであるから、その配置する位置や鉄筋の直径次第で抑制効果が異なり、不確定なものである。
＜２＞ また、この補強筋は隅角部にひび割れが生じて、初めて効果があらわるものであり、ひび割れの発生を抑制するものではない。
＜３＞ 特許文献１、および図５に示す構造は、発明の名称は「開口部」となっているが、実際の発明の内容は建築物の壁に開口した窓や扉を対象としている。
上記のような課題を解決する本発明の開口部の補強部材は、コンクリート構造物のスラブに開口した開口部の隅角部を補強する材料であって、背面がコンクリートに接し、内面が開口部に向けて位置する、平面視が直線部と曲線部とよりなるＬ字型の部材であり、このＬ字型の部材を高強度かつ高靱性コンクリートで構成し、Ｌ字型の部材のコンクリートに接する背面には、一定の高さを備えた円柱突起を複数突設して、背面の直線部の長さを、Ｌ字型部材とコンクリートとの付着強度が得られるように構成したことを特徴とすることを特徴とするものである。
また本発明の開口部の補強部材の背面には、高さ約５ｍｍ、下部の直径１５ｍｍ、上部の直径１３ｍｍの円錐台形を突起として３０ｍｍ間隔で配置して構成し、背面の直線部の長さを、２６１ｍｍ以上に設定したことを特徴とするものである。
また本発明の開口部の補強部材の背面には、高さ約５ｍｍ、下部の直径１５ｍｍ、上部の直径１３ｍｍの円錐台形を突起として３０ｍｍ間隔で配置して構成し、背面の直線部の長さを、２６１ｍｍ以上に設定したことを特徴とするものである。
本発明の開口部の補強部材は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜１＞ 隅角部に平面視がＬ字型の部材であって、コンクリートに接する背面には、一定の高さを備えた円柱突起を複数突設して構成し、Ｌ字型の直線部の背面の長さを、コンクリートと補強部材との付着強度が得られる範囲に特定したので、隅角部に発生しやすいひび割れの発生を抑制することができる。
＜２＞ 開口部に配置する従来の埋設型枠と同様に設置してその背面にコンクリートを打設することができ、使用方法が簡単である。
＜３＞ 躯体コンクリートと接触する直線部の背面には円柱突起が突設してあるので、コンクリートとの付着強度を向上させることができ、補強部材の剥離、脱落の危険性がない。
＜４＞ 躯体コンクリートと接触する直線部の長さを一定値以上に設定したので、スラブの開口部の隅角部の補強部材に大きな荷重が作用しても十分な剥離、脱落に対する抵抗性を有する。
＜５＞ 躯体コンクリートを打設したのちには、本発明の補強部材はそのまま埋め込まれるから、外観を損ねることがない。
＜６＞ 補強部材は、躯体コンクリートよりも高強度であり、かつ高靱性なコンクリートで構成してあるため、地震や交通荷重などの大きな荷重に対して十分な強度を有している。
＜７＞ 外気に接する開口部のコンクリート表面積を小さくすることができ、開口部の乾燥収縮を抑制できる。
＜１＞ 隅角部に平面視がＬ字型の部材であって、コンクリートに接する背面には、一定の高さを備えた円柱突起を複数突設して構成し、Ｌ字型の直線部の背面の長さを、コンクリートと補強部材との付着強度が得られる範囲に特定したので、隅角部に発生しやすいひび割れの発生を抑制することができる。
＜２＞ 開口部に配置する従来の埋設型枠と同様に設置してその背面にコンクリートを打設することができ、使用方法が簡単である。
＜３＞ 躯体コンクリートと接触する直線部の背面には円柱突起が突設してあるので、コンクリートとの付着強度を向上させることができ、補強部材の剥離、脱落の危険性がない。
＜４＞ 躯体コンクリートと接触する直線部の長さを一定値以上に設定したので、スラブの開口部の隅角部の補強部材に大きな荷重が作用しても十分な剥離、脱落に対する抵抗性を有する。
＜５＞ 躯体コンクリートを打設したのちには、本発明の補強部材はそのまま埋め込まれるから、外観を損ねることがない。
＜６＞ 補強部材は、躯体コンクリートよりも高強度であり、かつ高靱性なコンクリートで構成してあるため、地震や交通荷重などの大きな荷重に対して十分な強度を有している。
＜７＞ 外気に接する開口部のコンクリート表面積を小さくすることができ、開口部の乾燥収縮を抑制できる。
以下図面を参照にしながら本発明の開口部の補強部材の好適な実施の形態を詳細に説明する。
＜１＞使用する場所
本発明の補強部材１は、図４に示すようなコンクリート構造物Ａのスラブに開口した開口部Ｂの隅角部Ｂ１に使用して補強するための部材である。
本発明の補強部材１は、図４に示すようなコンクリート構造物Ａのスラブに開口した開口部Ｂの隅角部Ｂ１に使用して補強するための部材である。
＜２＞平面視
本発明の補強部材１は、平面視がＬ字型の部材である。
その補強部材１の背面１１がスラブ側のコンクリートに接し、内面１２が開口部Ｂに向けて位置するように配置して使用する。
本発明の補強部材１は、平面視がＬ字型の部材である。
その補強部材１の背面１１がスラブ側のコンクリートに接し、内面１２が開口部Ｂに向けて位置するように配置して使用する。
＜３＞補強部材の材料
本発明の補強部材１は、コンクリート製の部材であるが、特に高強度コンクリートであってかつ高靱性コンクリートで製造する。
ここで、高強度コンクリートとは、圧縮強度が５０Ｎ／ｍｍ2であり、高靱性コンクリートは、高靱性繊維補強セメント複合材料にて構成される材料である。
本発明の補強部材１は、コンクリート製の部材であるが、特に高強度コンクリートであってかつ高靱性コンクリートで製造する。
ここで、高強度コンクリートとは、圧縮強度が５０Ｎ／ｍｍ2であり、高靱性コンクリートは、高靱性繊維補強セメント複合材料にて構成される材料である。
＜４＞突起
補強部材１において、コンクリートに接する背面１１には、一定の高さを備えた円柱突起１３を複数突設する。
この円柱突起１３を複数突設した背面１１が、打設したコンクリートと接する面となる。
補強部材１において、コンクリートに接する背面１１には、一定の高さを備えた円柱突起１３を複数突設する。
この円柱突起１３を複数突設した背面１１が、打設したコンクリートと接する面となる。
＜５＞突起の形状
前記の背面１１には、複数の円柱突起１３が突設しているが、その円柱突起１３は、特に高さ約５ｍｍ、下部の直径１５ｍｍ、上部の直径１３ｍｍの円錐台形であり、これを上下左右３０ｍｍ間隔で配置して構成する。この円柱突起１３は、千鳥に配置すると良い。
前記の背面１１には、複数の円柱突起１３が突設しているが、その円柱突起１３は、特に高さ約５ｍｍ、下部の直径１５ｍｍ、上部の直径１３ｍｍの円錐台形であり、これを上下左右３０ｍｍ間隔で配置して構成する。この円柱突起１３は、千鳥に配置すると良い。
＜６＞曲線部
補強部材１の背面１１は、２辺の直線部１１ｂと、それが交わる部分の曲線部１１ａとによって構成する。
すなわち、２辺直線部が直交してＬ字型を形成するが、その交差する部分の背面１１、すなわちコンクリートの接する面は半径８０ｍｍ程度の曲面よりなる曲線部１１ａとして構成する。
このように構成することによって補強部材１の曲線部１１ａに応力の集中が発生することを避けることができる。
補強部材１の背面１１は、２辺の直線部１１ｂと、それが交わる部分の曲線部１１ａとによって構成する。
すなわち、２辺直線部が直交してＬ字型を形成するが、その交差する部分の背面１１、すなわちコンクリートの接する面は半径８０ｍｍ程度の曲面よりなる曲線部１１ａとして構成する。
このように構成することによって補強部材１の曲線部１１ａに応力の集中が発生することを避けることができる。
＜７＞直線部の長さ
本発明の補強部材１は、背面１１の直線部１１ｂの長さを、付着強度が得られる範囲に特定したことを特徴としたものである。
Ｌ字型の部材にあっては直線部１１ｂの厚さを３０ｍｍ以上として、長さを２６１ｍｍ以上に設定した。
本発明の補強部材１は、前記したように高強度かつ高靱性コンクリートにより設計されているため、自重や外力により、変形、破壊することがなく部材厚は３０ｍｍ以上とすればよい。
本発明の補強部材１は、背面１１の直線部１１ｂの長さを、付着強度が得られる範囲に特定したことを特徴としたものである。
Ｌ字型の部材にあっては直線部１１ｂの厚さを３０ｍｍ以上として、長さを２６１ｍｍ以上に設定した。
本発明の補強部材１は、前記したように高強度かつ高靱性コンクリートにより設計されているため、自重や外力により、変形、破壊することがなく部材厚は３０ｍｍ以上とすればよい。
＜８＞開口部への設置（図２、４）
図４に示すようなコンクリート構造物Ａにおいて開口部Ｂを開設する場合に、その隅角部Ｂ１の位置に本発明の補強部材１を設置する。
ひとつの補強部材１の直線部１１ｂの端と、隣接する補強部材１の直線部１１ｂの端とに間隔が生じる場合には、その間隔の開口部Ｂ側には桟木２を配置して打設するコンクリート３と開口部Ｂとの仕切りとする。
したがって補強部材１の内面１２と、桟木２のコンクリート接触面とは同一平面を構成することになる。
そして突起１３が突出した背面１１がコンクリート３と接する状態でコンクリート３を打設する。
図４に示すようなコンクリート構造物Ａにおいて開口部Ｂを開設する場合に、その隅角部Ｂ１の位置に本発明の補強部材１を設置する。
ひとつの補強部材１の直線部１１ｂの端と、隣接する補強部材１の直線部１１ｂの端とに間隔が生じる場合には、その間隔の開口部Ｂ側には桟木２を配置して打設するコンクリート３と開口部Ｂとの仕切りとする。
したがって補強部材１の内面１２と、桟木２のコンクリート接触面とは同一平面を構成することになる。
そして突起１３が突出した背面１１がコンクリート３と接する状態でコンクリート３を打設する。
＜９＞付着強度の根拠
本発明の補強部材が、打設したコンクリートと付着する付着強度の計算の根拠は次のとおりである。
本発明の補強部材が、打設したコンクリートと付着する付着強度の計算の根拠は次のとおりである。
＜９−１＞補強材の表面に突起を設けた構造
高強度コンクリート枠にひび割れが生じるとき、曲線部１１ａ以外の直線部１１ｂが定着体となると仮定して定着長を検討する。
園木らの研究*1によれば図３（ａ）に示す形状の高強度コンクリート枠と普通コンクリートとのせん断強度ｆｃｖは、以下の式（１）で表すことができるとしている。
ｆｃｖ＝０．３７２ｆ’ｃｋ0.610・・・（１）
＝０．３７２×２４0.610＝２．５９
ここでｆ’ｃｋ：コンクリートの圧縮強度≦８０Ｎ／ｍｍ2
高強度コンクリート枠のひび割れ発生時の単位幅あたりの引張力Tは、
Ｔ＝ｆｔ×ｔ
＝２２．５×３０
＝６７５Ｎ／ｍｍ
ｆｃｖ＝Ｔ／Ｌより、
Ｌ≧Ｔ／ｆｃｖ
≧６７５／２．５９
≧２６１ｍｍ
ここで ｆｔ：高強度コンクリート枠の許容曲げ強度２２．５（Ｎ／ｍｍ2）（メーカー資料）
ｔ：高強度コンクリート枠厚さ（ｍｍ）
Ｌ：単位幅あたりの定着長（ｍｍ）
以上より、表面に凸形状の突起１３を突設した高強度コンクリート枠を使用した場合には、定着長となる直線部１１ｂは２６１ｍｍ以上であればよい。
また本発明の部材は、取りつけるスラブ厚とほぼ同等であれば良い。
高強度コンクリート枠にひび割れが生じるとき、曲線部１１ａ以外の直線部１１ｂが定着体となると仮定して定着長を検討する。
園木らの研究*1によれば図３（ａ）に示す形状の高強度コンクリート枠と普通コンクリートとのせん断強度ｆｃｖは、以下の式（１）で表すことができるとしている。
ｆｃｖ＝０．３７２ｆ’ｃｋ0.610・・・（１）
＝０．３７２×２４0.610＝２．５９
ここでｆ’ｃｋ：コンクリートの圧縮強度≦８０Ｎ／ｍｍ2
高強度コンクリート枠のひび割れ発生時の単位幅あたりの引張力Tは、
Ｔ＝ｆｔ×ｔ
＝２２．５×３０
＝６７５Ｎ／ｍｍ
ｆｃｖ＝Ｔ／Ｌより、
Ｌ≧Ｔ／ｆｃｖ
≧６７５／２．５９
≧２６１ｍｍ
ここで ｆｔ：高強度コンクリート枠の許容曲げ強度２２．５（Ｎ／ｍｍ2）（メーカー資料）
ｔ：高強度コンクリート枠厚さ（ｍｍ）
Ｌ：単位幅あたりの定着長（ｍｍ）
以上より、表面に凸形状の突起１３を突設した高強度コンクリート枠を使用した場合には、定着長となる直線部１１ｂは２６１ｍｍ以上であればよい。
また本発明の部材は、取りつけるスラブ厚とほぼ同等であれば良い。
＜９−２＞補強材の表面に凹部を設けた構造
高強度コンクリート枠にひび割れが生じるとき、曲線部１１ａ以外の直線部１１ｂが定着体となると仮定して定着長を検討する。
園木らの研究*1によれば図３（ｂ）（ｃ）に示す形状の高強度コンクリート枠と普通コンクリートとのせん断強度ｆｃｖは、以下の式（１）で表すことができるとしている。
なお図３（ｂ）（ｃ）に示す形状の高強度コンクリート枠と普通コンクリートとのせん断強度fcvは、図３（ａ）に示す形状のせん断強度fcvとほぼ同等である。
ｆｃｖ＝０．２４８ｆ’ｃｋ0.610・・・（２）
＝０．２４８×２４0.610＝１．７２
ここでｆ’ｃｋ：コンクリートの圧縮強度≦８０Ｎ／ｍｍ2
高強度コンクリート枠のひび割れ発生時の単位幅あたりの引張力Tは、
Ｔ＝ｆｔ×ｔ
＝２２．５×３０
＝６７５Ｎ／ｍｍ
ｆｃｖ＝Ｔ／Ｌより、
Ｌ≧Ｔ／ｆｃｖ
≧６７５／１．７２
≧３９２ｍｍ
ここで ｆｔ：高強度コンクリート枠の許容曲げ強度＝２２．５（Ｎ／ｍｍ2）（メーカー資料）
ｔ：高強度コンクリート枠厚さ（ｍｍ）
Ｌ：単位幅あたりの定着長（ｍｍ）
以上より、表面に凹形状の凹部を形成した高強度コンクリート枠を使用した場合には、定着長となる直線部１１ｂは392mm以上であればよい。
（*1園木聡他：付着面を改善したＵＦＣ埋め込み型枠ＲＣ床版の耐荷力性能および押し抜きせん断耐力：土木学会第６５回年次学術講演会pp.1069〜1070.2010.9）
高強度コンクリート枠にひび割れが生じるとき、曲線部１１ａ以外の直線部１１ｂが定着体となると仮定して定着長を検討する。
園木らの研究*1によれば図３（ｂ）（ｃ）に示す形状の高強度コンクリート枠と普通コンクリートとのせん断強度ｆｃｖは、以下の式（１）で表すことができるとしている。
なお図３（ｂ）（ｃ）に示す形状の高強度コンクリート枠と普通コンクリートとのせん断強度fcvは、図３（ａ）に示す形状のせん断強度fcvとほぼ同等である。
ｆｃｖ＝０．２４８ｆ’ｃｋ0.610・・・（２）
＝０．２４８×２４0.610＝１．７２
ここでｆ’ｃｋ：コンクリートの圧縮強度≦８０Ｎ／ｍｍ2
高強度コンクリート枠のひび割れ発生時の単位幅あたりの引張力Tは、
Ｔ＝ｆｔ×ｔ
＝２２．５×３０
＝６７５Ｎ／ｍｍ
ｆｃｖ＝Ｔ／Ｌより、
Ｌ≧Ｔ／ｆｃｖ
≧６７５／１．７２
≧３９２ｍｍ
ここで ｆｔ：高強度コンクリート枠の許容曲げ強度＝２２．５（Ｎ／ｍｍ2）（メーカー資料）
ｔ：高強度コンクリート枠厚さ（ｍｍ）
Ｌ：単位幅あたりの定着長（ｍｍ）
以上より、表面に凹形状の凹部を形成した高強度コンクリート枠を使用した場合には、定着長となる直線部１１ｂは392mm以上であればよい。
（*1園木聡他：付着面を改善したＵＦＣ埋め込み型枠ＲＣ床版の耐荷力性能および押し抜きせん断耐力：土木学会第６５回年次学術講演会pp.1069〜1070.2010.9）
＜９−３＞補強材の表面に凹部を設けた構造
高強度コンクリート枠にひび割れが生じるとき、曲線部１１ａ以外の直線部１１ｂが定着体となると仮定して定着長を検討する。
園木らの研究＊１によれば図３（ａ）に示す形状の高強度コンクリート枠と普通コンクリートとのせん断強度ｆｃｖは、以下の式（１）で表すことができるとしている。
ｆｃｖ＝０．３７２ｆ’ｃｋ0.610・・・（１）
＝０．３７２×２４0.610＝２．５９
ここでf’ck:コンクリートの圧縮強度≦80Ｎ/mm2
高強度コンクリート枠のひび割れ発生時の単位幅あたりの引張力Tは、
Ｔ＝ｆｔ×ｔ
＝２２．５×３０
＝６７５Ｎ／ｍｍ
ｆｃｖ＝Ｔ／Ｌより、
Ｌ≧Ｔ／ｆｃｖ
≧６７５／２．５９
≧２６１ｍｍ
ここで ｆｔ：高強度コンクリート枠の許容曲げ強度２２．５（Ｎ／ｍｍ2）（メーカー資料）
ｔ：高強度コンクリート枠厚さ（ｍｍ）
Ｌ：単位幅あたりの定着長（ｍｍ）
以上より、表面に凸形状の突起１３を突設した高強度コンクリート枠を使用した場合には、定着長となる直線部１１ｂは２６１ｍｍ以上であればよい。
高強度コンクリート枠にひび割れが生じるとき、曲線部１１ａ以外の直線部１１ｂが定着体となると仮定して定着長を検討する。
園木らの研究＊１によれば図３（ａ）に示す形状の高強度コンクリート枠と普通コンクリートとのせん断強度ｆｃｖは、以下の式（１）で表すことができるとしている。
ｆｃｖ＝０．３７２ｆ’ｃｋ0.610・・・（１）
＝０．３７２×２４0.610＝２．５９
ここでf’ck:コンクリートの圧縮強度≦80Ｎ/mm2
高強度コンクリート枠のひび割れ発生時の単位幅あたりの引張力Tは、
Ｔ＝ｆｔ×ｔ
＝２２．５×３０
＝６７５Ｎ／ｍｍ
ｆｃｖ＝Ｔ／Ｌより、
Ｌ≧Ｔ／ｆｃｖ
≧６７５／２．５９
≧２６１ｍｍ
ここで ｆｔ：高強度コンクリート枠の許容曲げ強度２２．５（Ｎ／ｍｍ2）（メーカー資料）
ｔ：高強度コンクリート枠厚さ（ｍｍ）
Ｌ：単位幅あたりの定着長（ｍｍ）
以上より、表面に凸形状の突起１３を突設した高強度コンクリート枠を使用した場合には、定着長となる直線部１１ｂは２６１ｍｍ以上であればよい。
１：補強部材
１１：背面
１１ａ：曲線部
１１ｂ：直線部
１３：突起
２：桟木
３：コンクリート
１１：背面
１１ａ：曲線部
１１ｂ：直線部
１３：突起
２：桟木
３：コンクリート
Claims (2)
- コンクリート構造物のスラブに開口した開口部の隅角部を補強する材料であって、
背面がコンクリートに接し、内面が開口部に向けて位置する、平面視がＬ字型の部材であり、
このＬ字型の部材を高強度かつ高靱性コンクリートで構成し、
Ｌ字型の部材のコンクリートに接する背面には、一定の高さを備えた円柱突起を複数突設して、
Ｌ字型の直線部の交差する部分の背面は曲線部として構成し、
背面の直線部の長さを、Ｌ字型の部材とコンクリートとの付着強度が得られるように構成したことを特徴とする、開口部の補強部材。 - 前記の背面の直線部を、
高さ約５ｍｍ、下部の直径１５ｍｍ、上部の直径１３ｍｍの円錐台形を３０ｍｍ間隔で配置して構成し、
さらにその直線部の長さを、２６１ｍｍ以上に設定したことを特徴とする、請求項１記載の開口部の補強部材。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013112322A JP6215575B2 (ja) | 2013-05-28 | 2013-05-28 | 開口部の補強部材 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2014231683A JP2014231683A (ja) | 2014-12-11 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2013
- 2013-05-28 JP JP2013112322A patent/JP6215575B2/ja active Active
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| JP2014231683A (ja) | 2014-12-11 |
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