JP6494229B2 - 鉄筋コンクリート構造体 - Google Patents

Description

本発明は、単純支持スラブ、ボックスカルバート、その他の鉄筋コンクリート構造体に関する。

鉄筋コンクリート構造体として、単純支持スラブやボックスカルバートが知られている。
ボックスカルバートは、上壁、底壁、左側壁及び右側壁により角筒状に形成されている。これらの上壁、底壁、左側壁及び右側壁に、それぞれ鉄筋材が配された従来例がある（特許文献１）。
一般に、ボックスカルバート、その他の鉄筋コンクリート構造体では、一端から他端にかけて同一強度の鉄筋材が用いられている。この鉄筋材の径寸法や本数を、曲げモーメントに応じて選択することで、鉄筋コンクリート構造体が設計される。

特開２００９−２４３１３９号公報

単純支持スラブ、ボックスカルバート、その他の鉄筋コンクリート構造体では、荷重の作用の仕方によって、各部で発生する曲げモーメントの大きさが異なる。
しかしながら、特許文献１、その他の従来例では、一般的に、使用される鉄筋材は一端から他端にかけて同じ強度であるため、曲げモーメントに対応できるような構成とはなっておらず、曲げモーメントが大きい箇所で鉄筋量を算定すると、曲げモーメントの小さな箇所では鉄筋を過剰に配置することになる。
ここで、曲げモーメントの小さな箇所で鉄筋量を算定し、鉄筋コンクリート構造体の曲げモーメントの大きい箇所で強度を部分的に大きなものにするため、鉄筋コンクリート構造体の強度が小さな部分に鉄筋本数を追加することが考えられるが、それでは、鉄筋コンクリート構造体を厚くしなければならない。しかも、単に、鉄筋量を追加することは、配筋が過密となることに過ぎない。

本発明の目的は、鉄筋量を増加させることなく、十分な強度を得ることができる鉄筋コンクリート構造体を提供することにある。

本発明の鉄筋コンクリート構造体は、鉄筋材と前記鉄筋材に設けられた板状コンクリートとを備えた単純支持スラブの鉄筋コンクリート構造体であって、前記鉄筋材は、水平に延びて配置される上側鉄筋材と、前記上側鉄筋材の下方に対応して配置された下側鉄筋材とを有し、前記下側鉄筋材は、降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定された普通強度部分と、前記普通強度部分よりも降伏点又は０.２％耐力が大きく設定された高強度部分とを有し、かつ、前記高強度部分が前記普通強度部分と同じ強度の１本の普通鉄筋を部分焼入れして形成され、前記下側鉄筋材の前記普通強度部分の長さと前記高強度部分の長さとは、前記普通強度部分の強度と前記高強度部分の強度との比に基づいて曲げモーメント分布より設定されることを特徴とする。

この構成の本発明では、鉄筋材に板状コンクリートが設けられた構造の単純支持スラブを設計するに際して、従来と同様の方法にて予め曲げモーメントを求めておく。そして、曲げモーメントから、下側鉄筋材の普通強度部分の長さと高強度部分の長さとを、普通強度部分の強度と高強度部分の強度との比に基づいて設定する。曲げモーメントの値が最大値から小さな値に至る部分に対応して高強度部分を配置し、曲げモーメントの値が小さな値から０となる部分に普通強度部分を配置する。
この構成では、曲げモーメントの大きな部分は大きな荷重がかかる部位であるため、その部位に高強度部分を配置することで、大きな荷重に耐えることができる。曲げモーメントの小さな部分にかかる荷重が小さいので、高強度部分より強度の小さい普通強度部分を配置することで十分である。
従って、本発明では、単純支持スラブにおいて、大きな強度を必要とする部分に高強度部分を配置することで、補強効果を得ることができる。

本発明の鉄筋コンクリート構造体は、上壁部、底壁部及び左右の側壁部を備えて角筒状に形成され鉄筋材にコンクリートが設けられた鉄筋コンクリート構造体であって、前記鉄筋材は、降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定された普通強度部分と、前記普通強度部分よりも降伏点又は０.２％耐力が大きく設定された高強度部分とを有し、かつ、前記高強度部分が前記普通強度部分と同じ強度の１本の普通鉄筋を部分焼入れして形成され、前記鉄筋材は、中心側に配置される内側鉄筋材と、中心から離れた外部側に配置される外側鉄筋材とを備え、前記内側鉄筋材は、水平に延びて配置され前記高強度部分に相当する中央部と、前記中央部の両側にそれぞれ設けられ前記普通強度部分に相当する端部とを有し、前記外側鉄筋材は、水平に延びて配置され前記普通強度部分に相当する中央部と、前記中央部の両側にそれぞれ設けられ前記高強度部分に相当する湾曲部とを有し、前記湾曲部はボックスカルバート角部に沿うように湾曲形成され、予め設定された曲げモーメントの値が両側にある極大値から０に至る部分に対応して前記外側鉄筋材の前記高強度部分が配置され、かつ、前記曲げモーメントの値が０の間の中央部に対応して前記普通強度部分が配置されることを特徴とする。

この構成の本発明では、上壁部、底壁部及び左右の側壁部を備えて角筒状に形成された構造のボックスカルバートを設計するに際して、従来と同様の方法にて予め曲げモーメントを求めておく。そして、曲げモーメントの値が大きな部分に高強度部分を配置し、曲げモーメントの値が０となる部分に普通強度部分を配置する。
本発明では、ボックスカルバートにおいて、大きな強度を必要とする部分に高強度部分を配置することで、補強効果を得ることができる。
しかも、１本の鉄筋材に高強度部分と普通強度部分とを有する構成としたので、鉄筋量を増加させることを要せず、高強度部分が１本の普通鉄筋を部分焼入れして形成されているから、鉄筋材の製造コストを抑えることができる。
さらに、ボックスカルバートの上壁部と底壁部とでは、曲げモーメントは、その値が一端部と他端部との中間部分に位置する中央部が最も大きく、この中央部から一端部と他端部とにそれぞれ向かう途中で０となり、さらに、一端部と他端部とに向かうに従って反転して一端と他端とで極大値をとる。そのため、内側鉄筋材において、曲げモーメントの値が中央部の最大値から一端部と他端部とにそれぞれ向かって０となる領域に対応して高強度部分とし、中央部の両側に位置する端部を普通強度部分とすることで、鉄筋量を増加させることなく、十分な強度を得ることができる。
しかも、曲げモーメントは、一端と他端とでそれぞれ所定の大きさの極大値をとるため、これらの極大値に対応して外側鉄筋材の湾曲部を高強度部分とし、これらの湾曲部の間の中央部を普通強度部分とすることで、鉄筋量を増加させることなく、十分な強度を得ることができる。
即ち、本発明では、曲げモーメントが中央部で最大値をとる領域と端部で極大値をとる領域とにそれぞれ対応できるように内側鉄筋材と外側鉄筋材との２種類を用意し、これらの鉄筋材での高強度部分と普通強度部分との位置を異ならせることで、複雑な曲げモーメントに適切に対応して大きな補強効果を得ることができる。

本発明では、前記普通強度部分と前記高強度部分との許容曲げモーメントの比は、前記普通強度部分の強度と前記高強度部分の強度との比に基づいて設定される構成が好ましい。
この構成では、普通強度部分と高強度部分との長さを、普通強度部分と高強度部分との許容曲げモーメントに対応させて合理的に設定することができる。

本発明の第１実施形態の全体構成を示す一部を破断した斜視図。 第１実施形態の全体構成を示す断面図。 第１実施形態の曲げモーメントを示す概略図。 （Ａ）は外側鉄筋材を示す正面図、（Ｂ）は内側鉄筋材を示す正面図。 本発明の第２実施形態を示す断面図。 第２実施形態の曲げモーメントを示す概略図。 （Ａ）は外側鉄筋材を示す正面図、（Ｂ）は内側鉄筋材を示す正面図。 （Ａ）は本発明の第３実施形態の曲げモーメントを示す概略図、（Ｂ）は第３実施形態の要部を示す断面図、（Ｃ）は鉄筋材の強度分布を示す強度分布図。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を図１から図４に基づいて説明する。
図１及び図２には、第１実施形態にかかる鉄筋コンクリート構造体の全体構成が示されている。第１実施形態では、鉄筋コンクリート構造体は、上壁部１１、底壁部１２、左側の側壁部１３及び右側の側壁部１４を備えて角筒状に形成されたボックスカルバート１である。
ボックスカルバート１の内部は、角筒軸方向に沿って空間が連続形成されている。
ボックスカルバート１では、鉄筋材２にコンクリート体１００が設けられている。なお、図１及び図２では、コンクリート体１００の断面を示すハッチングは図示が省略されている。

鉄筋材２は、ボックスカルバート１の角筒軸方向に沿って複数が並んで配置されている。これらの鉄筋材２を連結する連結用鉄筋２０が角筒軸方向に延びて配置されている。連結用鉄筋２０は、上壁部１１、底壁部１２及び側壁部１３，１４にそれぞれ配置されている。
鉄筋材２は、上壁部１１と底壁部１２とにそれぞれ中心部が水平に延びて配置される外側鉄筋材２１と、上壁部１１と底壁部１２とにそれぞれ水平に延びて配置される内側鉄筋材２２と、左右の側壁部１３，１４にそれぞれ配置される普通鉄筋２３，２４と、ボックスカルバート角部に配置される補強用鉄筋２５とを備えている。

外側鉄筋材２１は、ボックスカルバート１の中心とは反対側の外部側に配置されるものであり、上下に一対配置されている。
外側鉄筋材２１は、水平に延びて配置される中央部２１Ａと、中央部２１Ａの両側にそれぞれ設けられた湾曲部２１Ｂと、湾曲部２１Ｂの端部に設けられた先端部２１Ｃとを有する異形鉄筋である。
湾曲部２１Ｂは、ボックスカルバート角部に沿うように湾曲して形成されている。湾曲部２１Ｂの中間から先端部２１Ｃは、側壁部１３と側壁部１４とにそれぞれ配置されている。

上側の外側鉄筋材２１と下側の外側鉄筋材２１とは、それぞれ先端部２１Ｃの先端同士が当接されており、これらの当接部は溶接で互いに接合されている。なお、先端部２１Ｃの端部同士を溶接で接合する代わりに、継手を用いてもよく、あるいは、上側の外側鉄筋材２１の先端部２１Ｃと下側の外側鉄筋材２１の先端部２１Ｃとを互いに一部重ね合わせ、この重ね合わされた部分を結線するものでもよい。
なお、本実施形態では、外側鉄筋材２１から先端部２１Ｃを省略し、中央部２１Ａ及び湾曲部２１Ｂから外側鉄筋材２１を構成するものでもよい。この場合、上側の外側鉄筋材２１の湾曲部２１Ｂの下端と、下側の外側鉄筋材２１の湾曲部２１Ｂの上端とを、普通鉄筋で接続する構成としてもよい。

内側鉄筋材２２は、ボックスカルバート１の中心側にそれぞれ上下一対配置されるものである。内側鉄筋材２２は、中央部２２ａと、中央部２２ａの両側にそれぞれ設けられた端部２２ｂとを有する異形鉄筋である。
左の側壁部１３に配置される普通鉄筋２３は、異形鉄筋であって、その降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定された値、例えば、２９５ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ^２)以上４９０ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ^２)以下である。
普通鉄筋２３の上下端は、それぞれ内側鉄筋材２２に交差する。
右の側壁部１４に配置される普通鉄筋２４は、普通鉄筋２３と同じ材質からなる異形鉄筋であり、その上下端は、それぞれ内側鉄筋材２２に交差する。

補強用鉄筋２５は、その両端が外側鉄筋材２１の湾曲部２１Ｂに連結されるものであり、その材質は、普通鉄筋２４と同じである。
連結用鉄筋２０は、内外二列となって配置されており、それぞれ外側鉄筋材２１、内側鉄筋材２２及び普通鉄筋２３，２４と交差して配置されている。これらの鉄筋材と連結用鉄筋２０とは必要に応じて結線されている。連結用鉄筋２０は、普通鉄筋２３と同じ材質からなる異形鉄筋である。

図３には、ボックスカルバート１を設計する際に用いられる曲げモーメントの概略が示されている。
曲げモーメントは、上壁部１１に対応する曲げモーメントＭ１１と、底壁部１２に対応する曲げモーメントＭ１２と、左の側壁部１３に対応する曲げモーメントＭ１３と、右の側壁部１４に対応する曲げモーメントＭ１４とからなる。曲げモーメントは、常時（自重）荷重のモーメントに外力モーメントを加えたものである。設計用曲げモーメントは通常の設計手法によって求められる。

曲げモーメントＭ１１は、その値が上壁部１１の中心点（隣合う側壁部１３，１４の中間地点）で最大となり、側壁部１３，１４に向かうに従って小さくなって所定位置で０となる領域Ｍａと、値が０となった位置から反転して両端（側壁部１３，１４）において極大値となる領域Ｍｂとからなる。
曲げモーメントＭ１２は、曲げモーメントＭ１１とは正負が逆になる。なお、一般的には、上壁部１１より底壁部１２のほうが両端および中央部の曲げモーメントは大きくなる。
曲げモーメントＭ１３，１４は、その値が側壁部１３，１４の中間高さで０となり、上端あるいは下端で最大となる。なお、一般的には、上端より下端の曲げモーメントのほうが大きくなる。

本実施形態では、曲げモーメントＭ１１，１２に基づいて外側鉄筋材２１と内側鉄筋材２２との構造が設定される。
つまり、外側鉄筋材２１は、曲げモーメントＭ１１，１２のうち領域Ｍｂに対応させるために高強度部分と普通強度部分とが設定されるものである。具体的には、高強度部分に相当する両端部２２ｂがそれぞれ領域Ｍｂに対応して配置され、これらの領域Ｍｂの間に普通強度部分に相当する中央部２２ａが配置される。
内側鉄筋材２２は、曲げモーメントＭ１１，１２のうち領域Ｍａに対応させるために高強度部分と普通強度部分とが設定されるものである。具体的には、高強度部分に相当する中央部２２ａが領域Ｍａに対応して配置され、領域Ｍａの両側に普通強度部分に相当する端部２２ｂが配置される。

図４（Ａ）には、外側鉄筋材２１が拡大して示され、図４（Ｂ）には、内側鉄筋材２２が拡大して示されている。
図４（Ａ）において、外側鉄筋材２１は、中央部２１Ａと湾曲部２１Ｂの半分とが直線状に形成されている。湾曲部２１Ｂは、中心部分を境に直角に折れ曲がって形成されている。湾曲部２１Ｂの残り半分と先端部２１Ｃとが直線状に形成されている。
中央部２１Ａの長さ寸法はＬＡであり、湾曲部２１Ｂの半分の長さ寸法はＬＢ１であり、残り半分の長さ寸法はＬＢ２である。
中央部２１Ａ及び先端部２１Ｃは、それぞれ普通強度部分であり、その降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定された値、例えば、２９５ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ^２)以上４９０ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ^２)以下である。

湾曲部２１Ｂは、普通強度部分よりも降伏点又は０.２％耐力が大きく設定された高強度部分であり、その降伏点又は０.２％耐力は、４９０ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ^２)を超え１０００ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ^２)以下である。
外側鉄筋材２１は、普通強度部分と同じ降伏点又は０.２％耐力を有する１本の普通鉄筋を部分焼入れして高強度部分である湾曲部２１Ｂを形成し、焼入れしていない部分が中央部２１Ａと先端部２１Ｃとなる。
外側鉄筋材２１の高強度部分を構成するＬＢ１やＬＢ２の長さは、中央部２１Ａの強度に基づいて算定される曲げモーメントの許容値が、曲げモーメント分布上で上回る位置となるように設定される。

図４（Ｂ）において、内側鉄筋材２２は、中央部２２ａと端部２２ｂとが直線状に形成されている。
中央部２２ａの長さ寸法はＬａであり、端部２２ｂの長さ寸法はＬｂである。
中央部２２ａは、高強度部分であり、その降伏点又は０.２％耐力は、４９０ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ^２)を超え１０００ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ^２)以下である。
端部２２ｂは、普通強度部分であり、その降伏点又は０.２％耐力はＪＩＳＧ３１１２で規定された値、例えば、２９５ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ^２)以上４９０ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ^２)以下である。
内側鉄筋材２２は、普通強度部分と同じ降伏点又は０.２％耐力を有する１本の普通鉄筋の中央部分を焼入れして高強度部分の中央部２２ａを形成し、焼入れしていない部分が端部２２ｂとなる。

内側鉄筋材２２の高強度部分を構成する中央部２２ａの長さ（Ｌａ）は、端部２２ｂの強度に基づいて算定される曲げモーメントの許容値が、曲げモーメント上で上回る位置となるように設定される。
曲げモーメントの許容値は概算的には強度の比率で表され、例えば、中央部２２ａの強度が６８５ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ^２)であり、端部２２ｂの強度が４９０ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ^２)であるとすると、この比率（４９０／６８５）を曲げモーメントが最大である中央部２２ａの曲げモーメントに乗じた値が曲げモーメント分布上で同等以上となる位置と等しい。

従って、第１実施形態では、次の効果を奏することができる。
（１）ボックスカルバート１の内側鉄筋材２２を、降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定された普通強度部分に相当する両側の端部２２ｂと、これらの端部２２ｂの間に配置され高強度部分に相当する中央部２２ａとを有し、かつ、高強度部分を１本の普通鉄筋を部分焼入れして形成した。そして、予め設定された曲げモーメントＭの値が最大値から０に至る部分に対応して高強度部分に相当する中央部２２ａを配置した。そのため、ボックスカルバート１において、大きな強度を必要とする中央部２２ａを高強度部分とすることで、補強効果を得ることができる。しかも、１本の鉄筋材に高強度部分と普通強度部分とを有する構成としたので、鉄筋量を増加させることを要しない。そのため、鉄筋材の製造コストを抑えることができる。

（２）外側鉄筋材２１を、普通強度部分に相当する中央部２１Ａと、中央部２１Ａの両側にそれぞれ設けられ高強度部分に相当する湾曲部２１Ｂとを有し、湾曲部２１Ｂをボックスカルバート角部に沿うように湾曲形成した。曲げモーメントＭは、一端と他端とでそれぞれ所定の大きさの極大値をとるため、これらの極大値に対応して外側鉄筋材２１の湾曲部２１Ｂを高強度部分とし、これらの湾曲部の間の中央部２１Ａを普通強度部分とすることで、鉄筋量を増加させることなく、十分な強度を得ることができる。

（３）普通強度部分と高強度部分との曲げモーメントの比を、概算的に普通強度部分の強度と高強度部分の強度との比に基づいて設定できるので、普通強度部分と高強度部分との長さを合理的に設定することができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態を図５から図７に基づいて説明する。
第２実施形態の鉄筋コンクリート構造体は、両端部がコンクリート体３０にそれぞれ支持された単純支持スラブ３である。第２実施形態では、第１実施形態と同じ構成は同一符号を付して説明を省略する。
単純支持スラブ３は、鉄筋材４に板状コンクリート体４０が設けられた構造である。
なお、図５では、コンクリート体３０や板状コンクリート体４０の断面を示すハッチングは図示が省略されている。

鉄筋材４は、図５の紙面貫通方向に複数が並んで配置されており、これらの鉄筋材４が連結鉄筋（図示せず）で連結されている。
鉄筋材４は、水平に延びて配置される上側鉄筋材４１と、上側鉄筋材４１の下方に対応して配置された下側鉄筋材４２とを有する。
上側鉄筋材４１は、水平に延びて配置される中央部４１Ａと、中央部４１Ａの両側にそれぞれ設けられた湾曲部４１Ｂとを有する異形鉄筋である。湾曲部４１Ｂは、下側に向けて形成されており、その先端部は中央部４１Ａと平行である。
下側鉄筋材４２は、水平に延びて配置される中央部４２ａと、中央部４２ａの両側にそれぞれ設けられた湾曲部４２ｂとを有する異形鉄筋である。湾曲部４２ｂは、上側に向けて形成されており、その先端部は中央部４２ａと平行である。

図６には、単純支持スラブ３を設計する際に用いられる曲げモーメントＭ２の概略が示されている。
曲げモーメントＭ２は、その値が単純支持スラブ３の中心点（隣合うコンクリート体３０の中間地点）で最大となり、その両端に向かうに従って小さくなって支持点Ｃで０となる領域からなる。
本実施形態では、曲げモーメントＭ２に基づいて下側鉄筋材４２の構造が設定される。
つまり、下側鉄筋材４２は、曲げモーメントＭ２に対応させるために高強度部分と普通強度部分とが設定される。具体的には、高強度部分が中央部４２ａとされ、普通強度部分が湾曲部４２ｂとされる。高強度部分が設定される中央部４２ａの長さは、両支持点Ｃの間の寸法の全てでもよく、図６で示されるように一部であってもよい。

図７（Ａ）には、上側鉄筋材４１が拡大して示され、図７（Ｂ）には、下側鉄筋材４２が拡大して示されている。
図７（Ａ）において、上側鉄筋材４１は、中央部４１Ａが直線状に形成されており、その両端に湾曲部４１Ｂがそれぞれ一体に形成されている。
上側鉄筋材４１は、普通強度部分であり、その降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定された値、例えば、２９５ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ^２)以上４９０ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ^２)以下である。

図７（Ｂ）において、下側鉄筋材４２は、中央部４２ａが直線状に形成されており、その両端に湾曲部４２ｂがそれぞれ一体に形成されている。図７（Ｂ）では、中央部４２ａの一部が高強度部分であり、中央部４２ａの残りの部分と湾曲部４２ｂとは普通強度部分である。
中央部４２ａのうち高強度部分の長さ寸法はＬａであり、普通強度部分の長さ寸法はＬｂである。
高強度部分の降伏点又は０.２％耐力は、４９０ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ^２)を超え１０００ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ^２)以下である。

普通強度部分の降伏点又は０.２％耐力はＪＩＳＧ３１１２で規定された値、例えば、２９５ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ^２)以上４９０ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ^２)以下である。
下側鉄筋材４２は、普通強度部分と同じ降伏点又は０.２％耐力を有する１本の普通鉄筋の中央部分を焼入れして中央部４２ａの高強度部分を形成する。焼入れしていない部分は普通強度部分を形成する。

下側鉄筋材４２の普通強度部分の長さＬｂと、高強度部分の長さは、普通強度部分の強度と高強度部分の強度との比に基づいて曲げモーメント分布より設定される。
例えば、中央部４２ａの高強度部分の強度が６８５ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ^２)であり、それ以外の普通強度部分の強度が４９０ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ^２)であるとすると、この比率（４９０／６８５）を曲げモーメントが最大である中央部の曲げモーメントに乗じた値が曲げモーメント分布上で同等以上となる位置と等しい。

従って、第２実施形態では、第１実施形態の（３）と同様の効果を奏することができる他、次の効果を奏することができる。
（４）単純支持スラブ３の下側鉄筋材４２を、降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定された普通強度部分に相当する両側の湾曲部４２ｂと、これらの湾曲部４２ｂの間に配置され高強度部分に相当する中央部４２ａとを有し、かつ、高強度部分を１本の普通鉄筋を部分焼入れして形成した。そして、予め設定された曲げモーメントＭ２の値が最大値から０に至る部分に対応して高強度部分に相当する中央部４２ａを配置したため、補強効果を得ることができるとともに、鉄筋量を増加させることを要しない。

（５）上側鉄筋材４１として、従来から利用している鉄筋材を用いることができるので、鉄筋材２の製造コストを抑えることができる。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態を図８に基づいて説明する。
第３実施形態は、外側鉄筋材２１及び内側鉄筋材２２の構成が第１実施形態とは異なるもので、他の構成は第１実施形態と同じである。第３実施形態の説明において、第１実施形態と同一の構成は同一符号を付して説明を省略する。
第３実施形態では、外側鉄筋材２１は、普通強度部分が配置される中央部２１Ａと、高強度部分が配置される湾曲部２１Ｂとの間に、普通強度部分から高強度部分に強度が移行する強度移行部分２１Ｄを設けた点が第１実施形態と異なるものであり、他の構成は第１実施形態と同じである。

前述の各実施形態では、普通強度部分に隣接して高強度部分が形成されている鉄筋材を用いているが、製造工程を考慮すると、普通強度部分と高強度部分との間には、これらの強度の中間部分が存在することが想定できる。つまり、熱処理は、加熱装置に１本の普通鉄筋を所定長さ送り、その後、高強度部分に相当する部分を加熱することで実施することが考えられる。しかし、この熱処理では、普通強度部分と高強度部分との間に、強度が普通強度部分から高強度部分に連続的に移行する強度移行部分が生じてしまうため、この強度移行部分を強度設計上、どのように扱うかが問題となる。

図８では、曲げモーメント分布が（Ａ）に示され、図２の一部を拡大した図が（Ｂ）に示され、曲げモーメントの強度分布が（Ｃ）に示されている。
図８（Ａ）で示される曲げモーメント分布は、右端で最大となる。図８（Ａ）の右端は、隣合う側壁部１３，１４（図８では側壁部１４を省略）の中間位置に相当する。曲げモーメントは、側壁部１３に向かうに従って小さくなり、途中で０となった後、向きが反転し、側壁部１３の内側面で極大となる。
本実施形態では、設計位置Ｑは、地震時に外側鉄筋材２１の付け根Ｒ、つまり、側壁部１３の内側面の位置で鉄筋材あるいはコンクリート材が許容応力度の限界に達すると同時に許容応力度の限界に達するように設計された位置である。なお、同時に許容応力度の限界に達するときが最も合理的な設計となる。
鉄筋材が設計位置Ｑで許容応力度の限界に達すると同時に、付け根Ｒで許容応力度の限界に達するため、すなわち、高強度部分である湾曲部２１Ｂを有効に活用するには、付け根Ｒで高強度部分の許容応力度の限界に達していることが望ましい。しかし、付け根Ｒが強度移行部分２１Ｄの途中に位置することがあり、この場合であっても、付け根Ｒの曲げモーメントに対して強度が十分であれば問題とはならない。

第３実施形態では、高強度部分である湾曲部２１Ｂと強度移行部分２１Ｄとの境界Ｐを、付け根Ｒから内側に寸法Ｔだけ離し、付け根Ｒを強度移行部分２１Ｄの途中に位置させた。
強度移行部分２１Ｄと普通強度部分である中央部２１Ａとの境界は設計位置Ｑであり、設計位置Ｑは、付け根Ｒから寸法Ｓだけ離れた位置にある。
強度移行部分２１Ｄにおける付け根Ｒの許容曲げモーメントが地震時モーメント分布から求められた付け根Ｒ位置の曲げモーメント以上となるように強度を設定する。

図８（Ｃ）では、外側鉄筋材２１の強度の分布が実線で示され、図８（Ａ）の曲げモーメント分布から公知の数式等に基づいて逆算して求められる鉄筋材の必要強度の分布が一点鎖線で示されている。
図８（Ｃ）に示される通り、外側鉄筋材２１の強度は、高強度部分である湾曲部２１Ｂにおける強度ＴＨと、普通強度部分である中央部２１Ａにおける強度ＴＬと、強度移行部分２１Ｄにおける強度ＮＬとからなる。強度ＮＬは、強度ＴＬと強度ＴＨとの端部同士を接続した線分で示される。
強度ＴＨは、付け根Ｒでも必要とされる。付け根Ｒにおける必要強度と設計位置Ｑにおける必要強度とを結ぶ曲線Ｌであって、強度移行部分２１Ｄと湾曲部２１Ｂとの境界Ｐの位置における強度の値が本実施形態における高強度部分で必要とされる必要強度ＴＨ’である。曲線Ｌから求められる勾配（二点鎖線で示す）より設計位置Ｑと境界Ｐとの間の強度ＮＬの勾配が大きくなるように、外側鉄筋材２１の強度が設定されている。なお、内側鉄筋材２２においても、外側鉄筋材２１と同様に、高強度部分と普通強度部分との間に強度移行部分を設けた鉄筋を使用する場合、前述と同様な手法により、強度設計することが可能である。

従って、第３実施形態では、第１実施形態の効果に加えて、次の効果を奏することができる。
（６）外側鉄筋材２１を、普通強度部分の中央部２１Ａと高強度部分の湾曲部２１Ｂとの間に強度移行部分２１Ｄを配置した構成とし、高強度部分を上壁部１１と側壁部１３との接合部に配置し、地震時に鉄筋材の接合部の付け根Ｒで許容応力度の限界に達すると同時に許容応力度の限界に達するように設計された設計位置Ｑを、普通強度部分と強度移行部分との境界とし、高強度部分と強度移行部分との境界を接合部の内部に位置させるとともに、付け根Ｒを強度移行部分２１Ｄに位置させ、強度移行部分における付け根Ｒの強度を曲げモーメント分布から逆算して求められた必要強度ＴＨ’以上のＴＨに設定した。そのため、地震時モーメントの勾配よりも、強度の勾配を大きくすることで、強度移行部分２１Ｄが長くても、耐震構造の建物に用いることができる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、第１実施形態及び第３実施形態では、鉄筋材を外側鉄筋材２１及び内側鉄筋材２２から構成し、第２実施形態では、鉄筋材を上側鉄筋材４１及び下側鉄筋材４２から構成したが、本発明では、いずれか一方でもよく、あるいは、他の鉄筋材を加えた構成でもよい。
また、本発明では、鉄筋コンクリート構造体をボックスカルバート１や単純支持スラブ３として説明したが、本発明では、他の構造体でもよい。

本発明は、ボックスカルバートや、単純支持スラブ、その他の鉄筋コンクリート構造物に利用することができる。

１…ボックスカルバート（鉄筋コンクリート構造体）、２…鉄筋材、１００…コンクリート体、１１…上壁部、１２…底壁部、１３，１４…側壁部、２１…外側鉄筋材、２２…内側鉄筋材、２１Ａ…中央部（普通強度部分）、２１Ｂ…湾曲部（高強度部分）、２２ａ…中央部（高強度部分）、２２ｂ…端部（普通強度部分）、３…単純支持スラブ（鉄筋コンクリート構造体）、４…鉄筋材、４０…板状コンクリート体、４１…上側鉄筋材、４２…下側鉄筋材、４２ａ…中央部（高強度部分）、４２ｂ…湾曲部（普通強度部分）、Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ２…曲げモーメント

Claims (3)

1. 鉄筋材と前記鉄筋材に設けられた板状コンクリートとを備えた単純支持スラブの鉄筋コンクリート構造体であって、
   前記鉄筋材は、水平に延びて配置される上側鉄筋材と、前記上側鉄筋材の下方に対応して配置された下側鉄筋材とを有し、
   前記下側鉄筋材は、降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定された普通強度部分と、前記普通強度部分よりも降伏点又は０.２％耐力が大きく設定された高強度部分とを有し、かつ、前記高強度部分が前記普通強度部分と同じ強度の１本の普通鉄筋を部分焼入れして形成され、
   前記下側鉄筋材の前記普通強度部分の長さと前記高強度部分の長さとは、前記普通強度部分の強度と前記高強度部分の強度との比に基づいて曲げモーメント分布より設定される
   ことを特徴とする鉄筋コンクリート構造体。
2. 上壁部、底壁部及び左右の側壁部を備えて角筒状に形成され鉄筋材にコンクリートが設けられた鉄筋コンクリート構造体であって、
   前記鉄筋材は、降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定された普通強度部分と、前記普通強度部分よりも降伏点又は０.２％耐力が大きく設定された高強度部分とを有し、かつ、前記高強度部分が前記普通強度部分と同じ強度の１本の普通鉄筋を部分焼入れして形成され、
   前記鉄筋材は、中心側に配置される内側鉄筋材と、中心から離れた外部側に配置される外側鉄筋材とを備え、
   前記内側鉄筋材は、水平に延びて配置され前記高強度部分に相当する中央部と、前記中央部の両側にそれぞれ設けられ前記普通強度部分に相当する端部とを有し、
   前記外側鉄筋材は、水平に延びて配置され前記普通強度部分に相当する中央部と、前記中央部の両側にそれぞれ設けられ前記高強度部分に相当する湾曲部とを有し、前記湾曲部はボックスカルバート角部に沿うように湾曲形成され、
   予め設定された曲げモーメントの値が両側にある極大値から０に至る部分に対応して前記外側鉄筋材の前記高強度部分が配置され、かつ、前記曲げモーメントの値が０の間の中央部に対応して前記普通強度部分が配置される
   ことを特徴とする鉄筋コンクリート構造体。
3. 請求項１又は請求項２に記載された鉄筋コンクリート構造体において、
   前記普通強度部分と前記高強度部分との許容曲げモーメントの比は、前記普通強度部分の強度と前記高強度部分の強度との比に基づいて設定される
   ことを特徴とする鉄筋コンクリート構造体。

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