JPH08120830A - コンクリート構造物の補強構造 - Google Patents

コンクリート構造物の補強構造

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JPH08120830A JP28265494A JP28265494A JPH08120830A JP H08120830 A JPH08120830 A JP H08120830A JP 28265494 A JP28265494 A JP 28265494A JP 28265494 A JP28265494 A JP 28265494A JP H08120830 A JPH08120830 A JP H08120830A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 極めて大きな衝撃力や繰り返しの衝撃力に対
する耐力および変形性能に優れたコンクリート構造物の
補強構造を提供すること。 【構成】 コンクリート内に補強材を埋設してなるコン
クリート構造物の補強構造であって、そのコンクリート
40内で圧縮応力が作用する方向へ向けて、周面に貫通
孔21を開設した中空管20を配置して構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、極めて大きい衝撃力が
作用するロックシェッドなどの梁や柱などに適用できる
コンクリート構造物の補強構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、補強を施したコンクリート構造物
の構造種別としては、鉄筋コンクリート構造(RC)、
プレストレストコンクリート構造(PC)や鉄骨鉄筋コ
ンクリート構造(SRC)などが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】前記した従来のコン
クリート構造物の構造にあっては、次のような問題点が
ある。
【0004】落石などによる大きい衝撃力が作用するロ
ックシェッドなどは上記したコンクリート構造で形成さ
れている。しかしながら、それらのコンクリート構造
は、靭性に乏しく最大耐力に達した後急激に耐力を失
い、また十分な変形能力を有していないため落石が有す
る運動エネルギーを吸収することができない。その為、
過大な落石により容易に破壊することがいくつかの事故
を通じて知られるようになった。このような人命を失う
事故に鑑み、変形能力に優れ、安全性を確保できるコン
クリートの補強構造の開発が切望されている。
【0005】
【本発明の目的】本発明は以上の問題を解決するために
成されたもので、その目的とするところは、極めて大き
な衝撃力や繰り返しの衝撃力に対する耐力に優れたコン
クリート構造物の補強構造を提供することにある。
【0006】
【問題点を解決するための手段】即ち本発明は、コンク
リート内に補強材を埋設してなるコンクリート構造物の
補強構造であって、そのコンクリート内で圧縮応力が作
用する方向へ向けて周面に貫通孔を開設した中空管を配
置すると共に、そのコンクリート内で引張応力が作用す
る方向に向けて鋼材を配置したことを特徴とする、コン
クリート構造物の補強構造である。また本発明は、コン
クリート内に補強材を埋設してなるコンクリート構造物
の補強構造であって、そのコンクリート内で圧縮応力が
作用する方向へ向けて周面に貫通孔を開設した中空管を
配置すると共に、そのコンクリート内で引張応力が作用
する方向に向けて周面に貫通孔を開設した中空管を配置
し、前記引張応力作用側に配置した中空管内に鋼材を挿
通したことを特徴とする、コンクリート構造物の補強構
造である。また本発明は、前記記載のコンクリート構造
物の補強構造において、前記鋼材は鉄筋であることを特
徴とする、コンクリート構造物の補強構造である。また
本発明は、前記記載のコンクリート構造物の補強構造に
おいて、前記鋼材はPC鋼材であることを特徴とする、
コンクリート構造物の補強構造である。また本発明は、
前記記載のコンクリート構造物の補強構造において、前
記PC鋼材は緊張しない状態で配設することを特徴とす
る、コンクリート構造物の補強構造である。また本発明
は、前記記載のコンクリート構造物の補強構造におい
て、前記PC鋼材は緊張した状態で配設することを特徴
とする、コンクリート構造物の補強構造である。更に本
発明は、前記記載のコンクリート構造物の補強構造にお
いて、任意の中空管同士を有孔の連結板で接合したこと
を特徴とする、コンクリート構造物の補強構造である。
【0007】
【実施例1】以下図面を参照しながら本発明に係る補強
構造をコンクリート梁に適用した場合の一例について説
明する。
【0008】<イ>全体の構造 図1にコンクリート梁10の斜視図を示す。コンクリー
ト梁10は、コンクリート躯体40内に中空管20と鉄
筋30を埋設して構成される。以下各部について詳述す
る。
【0009】<ロ>中空管 中空管20は、周面の表裏を貫通する貫通孔21を開設
した管体であって、コンクリート梁10の上方側すなわ
ち圧縮応力作用側に応力作用方向へ沿って予め配置され
ている。中空管20の断面形状は、図1に示すように円
形とするのが望ましいが、円形以外の形状とする場合も
ある。中空管20の材質は、鋼材など公知のものが採用
できる。この中空管20に貫通孔21を開設することに
より、中空管20内外のコンクリート躯体40が一体化
すると共に、中空管20自体とコンクリート躯体40の
一体化も期待できる。貫通孔21の孔径や孔形状は、使
用するコンクリートの骨材径や変形能力の設定などに応
じて決定すればよい。また貫通孔21の開設位置や開設
間隔も必要に応じて任意に設定すればよい。尚、この中
空管20の配設数は単数に限られず、必要に応じて複数
配設してもよい。
【0010】この中空管20は、その軸方向へ圧縮力を
受けた際に、内部のコンクリートに対しコンファインド
効果を発揮する。つまり、軸方向への圧縮力により中空
管20内のコンクリートは、ポアソン効果により軸方向
と直交する円周方向へ膨脹しようとするが、中空管20
の内周面で拘束される。このため、その内部コンクリー
トは軸方向へ大きい圧縮力が作用すると同時に、周面か
らも圧縮された状態、即ち3軸応力状態を形成する。従
って、中空管20内のコンクリートは、側方応力を受け
ないコンクリートと比較し、軸圧縮強度が飛躍的に増大
するとともに、変形能力すなわち靭性も大きく向上す
る。
【0011】<ハ>鉄筋 鉄筋30は、コンクリート梁10の引張応力が作用する
方向に沿って配置される鋼材である。即ち、コンクリー
ト梁10下側の軸方向に沿って配置され、コンクリート
梁10に曲げモーメントが作用した際に、コンクリート
梁10下部の破損を防止する部材である。尚、鉄筋30
の設置は単数に限られず、平行して複数設置する場合も
ある。その際、それら鉄筋30の周囲にフープ筋を配設
してもよい。また、その他公知の形態で鉄筋30を設置
してもよい。更に、コンクリート梁10の設計強度に応
じて、鉄筋30の設置が不要であるときは鉄筋30を設
置しない場合もある。
【0012】<ニ>コンクリート躯体 コンクリート躯体40は、コンクリート製の躯体であ
る。このコンクリート躯体40は、図1において断面が
矩形を呈しているが、T型などその他の形状であっても
よい。
【0013】
【作用】次にコンクリート梁10をロックシェッド50
に用いた場合のコンクリート梁10の特性について説明
する。
【0014】<イ>コンクリート梁の設置 図2にコンクリート梁10を用いたロックシェッド50
の側方断面図を示す。ロックシェッド50は、山岳の道
路などに設置される落石防護用の構築物であり、図2の
ように、道路60の谷側に柱51を立設し、その柱51
上端と道路60山側に梁材を架設し、この上に板材52
を設置したものである。落石時には、板材52およびコ
ンクリート梁10の中央部分に大きな衝撃力が作用す
る。この為、板材52およびコンクリート梁10には、
大きな曲げ耐力と変形能力が要求される。
【0015】<ロ>落石時 図3に落石した際のロックシェッド50におけるコンク
リート梁10を示す。落石70の衝撃により、コンクリ
ート梁10の上側には水平方向へ圧縮力Fが働き下側に
は引張力Tが働く。その際、上側に配される中空管20
が内部で軸方向に圧縮されたコンクリートに対しコンフ
ァインド効果を発揮する。即ち、中空管20内部のコン
クリートは横方向への膨脹力が中空管20により拘束さ
れるから、そのコンクリートの圧縮耐力が増大し、中空
管20の曲げ耐力が増大する。この為、コンクリート梁
10は落石70の衝撃で容易に屈曲することはない。一
方、中空管20は、貫通孔21を開設したことで靭性を
有するから、落石70の衝撃が大きいときでも、コンク
リート梁10が屈曲変形して落石70の運動エネルギー
を吸収することができる。従って、落石の衝撃によりロ
ックシェッド50が大破することはない。
【0016】
【実施例2】前記実施例1のコンクリート構造物の補強
構造において、コンクリート梁10の下側と上側の両方
に中空管20を配置し、下側の中空管20内に鉄筋30
を挿通してもよい。この場合であっても、実施例1同様
に、中空管20とコンクリート躯体40との一体化が図
れ、中空管20によるコンファインド効果が期待でき
る。従って、コンクリート梁10の曲げ耐力および変形
能力が増大することができる。
【0017】
【実施例3】実施例1および2のコンクリート構造物の
補強構造において、コンクリート梁10の引張応力作用
側すなわち下側に配した鉄筋30の代わりにPC鋼材8
0を配置してもよい。図4に本実施例を適用したコンク
リート梁10aの斜視図を示す。このPC鋼材80は、
ボンドタイプやアンボンドタイプなど各種公知のものを
コンクリート梁10の使用形態に応じて適宜選択して用
いる。また、PC鋼材80は緊張して設置する場合と緊
張しない状態で設置する場合がある。
【0018】PC鋼材80を緊張して設置する場合は、
コンクリート梁10に設置する際に予めPC鋼材80を
緊張しておく。この為、曲げモーメントに対するコンク
リート梁10の変形を抑えることができる。一方、PC
鋼材80を緊張しない状態で設置する場合は、コンクリ
ート梁10に設置する際に緊張しない状態としておき、
コンクリート梁10の曲げモーメントが加わってPC鋼
材80に引張応力が作用するとPC鋼材80が緊張した
状態となるようにしておく。この為、コンクリート梁1
0の変形を許容するから、落石などの衝撃を変形するこ
とで吸収することができる。
【0019】また、本実施例においても、中空管20と
コンクリート躯体40との一体化が図れ、中空管20に
よるコンファインド効果が期待でき、コンクリート梁1
0の曲げ耐力および変形能力が増大することができる。
【0020】
【実施例4】コンクリート躯体40内に複数の中空管2
0を配設する場合は、それらの任意の中空管20同士を
有孔の連結板90で連結させてもよい。例えば、図5の
ようにコンクリート躯体40内で四本の中空管20を複
数の連結板90で連結させてコンクリート構造物10b
を形成する。また、図6のように四本の中空管20を複
数の連結板90で連結しつつ連結板90同士も連結させ
てコンクリート構造物10cを形成する。その際、中空
管20および連結板90に貫通孔が開設され、中空管2
0と連結板90若しくは連結板90同士が溶接などによ
り接続されていることが肝要である。
【0021】前記連結板90には、その表裏を貫通する
貫通孔91が複数開設されている。連結板90の連結
は、溶接など公知の方法が採用できる。連結板90は、
前記中空管20と連結した状態で、型枠内に収容されコ
ンクリート打設によりコンクリート躯体40内に埋設さ
れるのであるが、連結板90および中空管20には貫通
孔21および91が開設されているから、コンクリート
打設時にコンクリートの回りが良く、良質なコンクリー
ト躯体40の構築が容易である。また、中空管20、連
結板30の他に鉄筋を配筋する必要がないから、それら
非常に手間のかかる作業を省略でき、構築時間を短縮で
きる。そして、構築されたコンクリート構造物10b、
10cにおいて、中空管20内外のコンクリートが貫通
孔21を介して一体化し、また連結板90表裏のコンク
リートが貫通孔01を介して一体化するので、コンクリ
ート構造物10は強硬なものとなる。
【0022】このようなコンクリート構造物10b、1
0cにあっても、前記実施例1のコンクリート梁10と
同様な作用効果を得ることができる。更に、コンクリー
ト躯体40の断面が大きい場合など、大径な中空管20
を必要とせず、また断面形状に応じて中空管20と連結
板90を任意に組み合わせられるから、有効である。
尚、コンクリート構造物10b、10cは、三本の中空
管20を複数の連結板30で連結したものであってもよ
いし、四本以上の中空管20を複数の連結板30で連結
したものであってもよい。
【0023】
【実施例5】前記実施例3のコンクリート構造物10
b、10cにおいて、引張応力の作用する中空管20内
に鉄筋30やPC鋼材80を挿通して配設してもよい。
例えば、図7のように、コンクリート躯体40内で複数
の中空管20を複数の連結板90で連結させて配し、任
意の中空管20内にPC鋼線80を挿通して配設してコ
ンクリート構造物10dを形成する。このようなコンク
リート構造物10b、10cにあっても、前記実施例1
または2のコンクリート梁10、10aと同様な作用効
果を得ることができる。
【0024】
【実施例6】実施例1〜5におけるコンクリート構造物
の補強構造は、構造物の柱などコンクリート梁以外の構
造物に適用しても勿論よい。
【0025】
【発明の効果】本発明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。
【0026】<イ> 一般に、コンクリートとその内部
に埋設する補強材において、それら同士の付着強度を増
加させるためには補強材表面にジベルを取り付けて行わ
れているが、その取付作業は煩雑であってコストもかか
る。そこで、補強材として中空管を用い、その周面に貫
通孔を開設した。この為、中空管内外のコンクリート躯
体を一体化でき、中空管自体とコンクリート躯体との一
体化も図れる。従って、コンクリートと補強材の付着強
化に、別途ジベルなどの部材を必要とせず、またその取
付作業も省略できる。 <ロ> コンクリート内の圧縮応力作用側に中空管を埋
設したことにより、コンクリート構造物に曲げモーメン
トが加わると、圧縮されたコンクリートの横方向への膨
脹力が中空管により拘束され3軸応力状態となる。この
為、コンクリートの圧縮耐力が増大し、中空管の曲げ耐
力が増大する。従って、コンクリート構造物は衝突物な
どの曲げモーメントにより容易に破壊することない。 <ハ> 中空管は貫通孔を開設したことで靭性を付与さ
れる。この為、コンクリート構造物にかかる衝突物など
による曲げモーメントが大きいときでも、コンクリート
構造物が破壊することなく大きく変形して衝突物などの
運動エネルギーを吸収することができる。従って、衝突
物などでコンクリート構造物が大破することはない。 <ニ> コンクリート構造物は中空管と連結板の連結部
材で補強すれば、強い曲げ耐力が得られながら、複雑な
断面の構造物に対応することができる。 <ホ> 引張応力作用側の中空管内にPC鋼線を配設す
れば、コンクリート構造物が衝撃等により曲がった際
に、曲げ耐力が極端に低下することがない。従って、曲
げ力に対する変形能力の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1のコンクリート梁の斜視図
【図2】 本発明に係るコンクリート構造物をロックシ
ェッドに適用した際の説明図
【図3】 本発明に係るコンクリート構造物の特性の説
明図
【図4】 実施例3の説明図
【図5】 実施例4の説明図
【図6】 実施例4の説明図
【図7】 実施例5の説明図

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンクリート内に補強材を埋設してなる
    コンクリート構造物の補強構造であって、 そのコンクリート内で圧縮応力が作用する方向へ向け
    て、周面に貫通孔を開設した中空管を配置したことを特
    徴とする、 コンクリート構造物の補強構造。
  2. 【請求項2】 コンクリート内に補強材を埋設してなる
    コンクリート構造物の補強構造であって、 そのコンクリート内で圧縮応力が作用する方向へ向け
    て、周面に貫通孔を開設した中空管を配置すると共に、 そのコンクリート内で引張応力が作用する方向に向け
    て、鋼材を配置したことを特徴とする、 コンクリート構造物の補強構造。
  3. 【請求項3】 コンクリート内に補強材を埋設してなる
    コンクリート構造物の補強構造であって、 そのコンクリート内で圧縮応力が作用する方向へ向け
    て、周面に貫通孔を開設した中空管を配置すると共に、 そのコンクリート内で引張応力が作用する方向に向け
    て、周面に貫通孔を開設した中空管を配置し、 前記引張応力作用側に配置した中空管内に鋼材を挿通し
    たことを特徴とする、 コンクリート構造物の補強構造。
  4. 【請求項4】 請求項2または3に記載のコンクリート
    構造物の補強構造において、 前記鋼材は、鉄筋であることを特徴とする、 コンクリート構造物の補強構造。
  5. 【請求項5】 請求項2または3に記載のコンクリート
    構造物の補強構造において、 前記鋼材は、PC鋼材であることを特徴とする、 コンクリート構造物の補強構造。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載のコンクリート構造物の
    補強構造において、 前記PC鋼材は、緊張しない状態で配設することを特徴
    とする、 コンクリート構造物の補強構造。
  7. 【請求項7】 請求項5に記載のコンクリート構造物の
    補強構造において、 前記PC鋼材は、緊張した状態で配設することを特徴と
    する、 コンクリート構造物の補強構造。
  8. 【請求項8】 請求項3乃至7のいずれかに記載のコン
    クリート構造物の補強構造において、 任意の中空管同士を有孔の連結板で接合したことを特徴
    とする、 コンクリート構造物の補強構造。
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