(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレストレストコンクリートからなる鉄筋コンクリート構造の表面に設けられた溝形の複数の第１補強部材および第２補強部材を備え、
前記第１補強部材および前記第２補強部材は、前記鉄筋コンクリート構造に対する引っ張り応力が加わる方向である第１方向に対して垂直な第２方向に延在し、
前記第１補強部材と前記第２補強部材とは、交互に前記第１方向に配列され、
前記第１補強部材の底部は、前記鉄筋コンクリート構造の側に配置され、
前記第２補強部材の底部は、前記鉄筋コンクリート構造より離れる側に配置され、
隣り合う前記第１補強部材と前記第２補強部材とは、各々の側部が掛合して配置され、
配列の両端の前記第１補強部材または前記第２補強部材は、前記鉄筋コンクリート構造に固定されている
ことを特徴とする破断防止構造。
【請求項２】
請求項１記載の破断防止構造において、
前記第１方向は、前記鉄筋コンクリート構造の鉄筋が延在する方向であることを特徴とする破断防止構造。
【請求項３】
請求項１または２記載の破断防止構造において、
前記第１補強部材および前記第２補強部材は、溝形鋼であることを特徴とする破断防止構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート構造における鉄筋の破断を防止する破断防止構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダム・道路・港湾・鉄道・通信施設などのインフラ設備には、鉄筋コンクリート構造が用いられている。この中でも、コンクリートのひび割れを防ぐことを目的として、荷重が作用する前にコンクリート部材に圧縮力がかかった状態（プレストレス）とするために、緊張した鉄筋が使用された構造がある。このようなプレストレストコンクリート構造において用いられる鉄筋には、高強度鋼が使用される。
【０００３】
ところで、鉄筋の劣化の主要因には、腐食による減肉および水素脆化がある。腐食については、鉄筋が腐食環境に触れることにより生じる。従って、鉄筋が腐食環境に触れない状態とすれば防止できる。鉄筋コンクリート構造においては、コンクリートがアルカリ性であるため、腐食環境より保護された状態となる。また、コンクリートのひび割れにより、鉄筋が腐食環境に触れる可能性が発生するが、上述したプレストレストによりコンクリートのひび割れの防止により、腐食環境に鉄筋が触れないようにしている。また、ひび割れを防止することで、コンクリートの中性化も防止できる。
【０００４】
一方、水素脆化については、材料の特性、水素の発生、および応力により発生する（非特許文献１参照）。従って、例えば、水素脆化しにくい材料を用いる、水素の発生を抑制する、応力が加わりにくい構造とするなど、いずれかの要因を除くことで、水素脆化が防止できる。
【０００５】
ところが、まず、プレストレストコンクリート構造においては、用いられる高強度鋼は、水素と応力の存在下で、水素脆化して特性を失いやすい水素脆化感受性の高い材料である。また、このような鉄筋コンクリート構造が用いられるインフラ設備は、風圧による外力や、地震による外力など、様々な応力が加わる状態で使用されている。また、プレストレストコンクリート構造においては、鉄筋に常時引っ張り応力がかかっている。
【０００６】
なお、加わっている応力と水素脆化破断までの時間の関係は、図４のように報告されている。図４に示す横軸に平行な状態となるグラフの負荷応力値を閾値とすれば、鉄筋への負荷応力がこの閾値以下であれば、水素脆化破断しないことがわかる。プレストレストコンクリート構造物では、プレストレスの大きさを、上記閾値より低く設定している。
【０００７】
また、コンクリートにひび割れなどが発生すれば、鉄筋が外気に触れる状態となり、鉄筋表面に水素が発生する反応が起きやすい状態となり、水素脆化を招く状態となる。
【０００８】
以上のことより、プレストレストコンクリート構造は、材料および応力に関しては、水素脆性が起きやすい状態である。しかしながら、プレストレストコンクリート構造は、ひび割れを防止する構造であるため、この点で、水素脆性が防止されている構造である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】半田隆夫、齋藤博之、東康弘、中村真理子、藤本憲宏、「コンクリート中鉄筋の水素による遅れ破壊」、電子情報通信学会  信学技法、Ｒ２００９−４７、７−１０頁、２００９年。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、プレストレストコンクリート構造であっても、風圧や地震などの一時的な外力が加わると、ひび割れを抑制しきれない場合が発生する。このようにひび割れが発生すれば、水素が発生する環境となり、水素脆化を引き起こすことになる。このように、水素が発生している状態で、さらに一時的な過大荷重を受け、前述した閾値を超える応力が鉄筋にかかると、鉄筋の水素脆化による破断を招くことになる。このように、従来では、一時的に加わる外力により、鉄筋表面に水素が発生する環境となり、結果として破断が起きることになるという問題があった。
【００１１】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、プレストレストコンクリート構造における鉄筋の破断を、より防止できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る破断防止構造は、プレストレストコンクリートからなる鉄筋コンクリート構造の表面に設けられた溝形の複数の第１補強部材および第２補強部材を備え、第１補強部材および第２補強部材は、鉄筋コンクリート構造に対する引っ張り応力が加わる方向である第１方向に対して垂直な第２方向に延在し、第１補強部材と第２補強部材とは、交互に第１方向に配列され、第１補強部材の底部は、鉄筋コンクリート構造の側に配置され、第２補強部材の底部は、鉄筋コンクリート構造より離れる側に配置され、隣り合う第１補強部材と第２補強部材とは、各々の側部が掛合して配置され、配列の両端の第１補強部材または第２補強部材は、鉄筋コンクリート構造に固定されている。
【００１３】
上記破断防止構造において、第１方向は、鉄筋コンクリート構造の鉄筋が延在する方向であればよい。なお、上記破断防止構造において、第１補強部材および第２補強部材は、溝形鋼であればよい。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したことにより、本発明によれば、プレストレストコンクリート構造における鉄筋の破断が、より防止できるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における破断防止構造の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態における破断防止構造の構成を示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態における破断防止構造の一部構成を示す断面図である。
【図４】図４は、プレストレストコンクリート構造に対して加わっている応力と水素脆化破断までの時間の関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における破断防止構造の構成を示す断面図である。この破断防止構造は、鉄筋コンクリート構造１０１の表面に設けられた溝形の複数の第１補強部材１０２および第２補強部材１０３を備える。第１補強部材１０２および第２補強部材１０３は、コンクリートによる防食効果がないため、ステンレス鋼もしくは、高分子材料などの耐候性・耐腐食性の高い材料から構成すればよい。第１補強部材１０２および第２補強部材１０３は、例えば、溝形鋼であればよい。
【００１７】
第１補強部材１０２および第２補強部材１０３は、鉄筋コンクリート構造１０１に対する引っ張り応力が加わるものと想定される方向である第１方向に対して垂直な第２方向に延在する。第１方向は、鉄筋コンクリート構造１０１の鉄筋１０４が延在する方向であればよい。ここでは、図１の紙面の上下方向が、第１方向である。鉄筋コンクリート構造１０１が柱構造であれば、この周方向が第２方向となる。なお、鉄筋コンクリート構造１０１は、プレストレストコンクリート構造である。
【００１８】
また、第１補強部材１０２と第２補強部材１０３とは、交互に第１方向に配列されている。また、第１補強部材１０２の底部は、鉄筋コンクリート構造１０１の側に配置され、第２補強部材１０３の底部は、鉄筋コンクリート構造１０１より離れる側に配置されている。
【００１９】
また、隣り合う第１補強部材１０２と第２補強部材１０３とは、第１補強部材１０２の側部１２１と、第２補強部材１０３の側部１３１とが掛合して（掛かり合って）配置されている。加えて、配列の両端の第１補強部材１０２または第２補強部材１０３は、鉄筋コンクリート構造１０１に固定されている。例えば、固定部材１０５により両端の第１補強部材１０２が、鉄筋コンクリート構造１０１に固定されている
【００２０】
例えば、図２の斜視図に示すように、断面矩形の柱状の鉄筋コンクリート構造１０１の所定の側面に、複数の第１補強部材１０２および第２補強部材１０３を、交互に高さ方向（第１方向）に配列すればよい。なお、図２に示す例において、柱状構造の４つの側面すべてに、複数の第１補強部材１０２および第２補強部材１０３を配列してもよい。
【００２１】
第１補強部材１０２および第２補強部材１０３は、想定される引っ張り応力方向に沿うように配列すればよい。配置場所は鉄筋１０４に沿うことが望まれるが、引っ張り応力方向に沿っていれば鉄筋１０４の配置の位置からずれていても構わない。
【００２２】
第１補強部材１０２および第２補強部材１０３を設置した時点では、緊張力を持たせる必要はなく、図３の（ａ）に示すように、隣り合う第１補強部材１０２と第２補強部材１０３との間に間隙を設けておけばよい。緊張力を持たせる必要はなく、鉄筋１０４が引き伸ばされる場合にのみ、図３の（ｂ）に示すように、隣り合う第１補強部材１０２および第２補強部材１０３が、掛合部で接触し、配列した第１補強部材１０２および第２補強部材１０３に応力がかかるようにすればよい。
【００２３】
平時は、第１補強部材１０２および第２補強部材１０３には応力はかからず、一時的に鉄筋コンクリート構造１０１に外力が加わり、鉄筋１０４が引き伸ばされる場合にのみ、力の一部を、第１補強部材１０２および第２補強部材１０３の配列構造で負担する。この結果、鉄筋コンクリート構造１０１に一時的に外力が加わった場合に、鉄筋１０４にかかる応力を低減することができ、ひび割れの発生をより抑制できるようになり、結果として、プレストレストコンクリート構造における鉄筋の破断を、より効果的に防止できるようになる。
【００２４】
以上に説明したように、本発明によれば、鉄筋コンクリート構造の表面に、互いに側部で掛合して配列させた溝形の複数の第１補強部材および第２補強部材を設けるようにしたので、プレストレストコンクリート構造における鉄筋の破断が、より効果的に防止できるようになる。
【００２５】
本発明によれば、鉄筋への負荷応力が低下するので、水素脆化破断のリスクが低減する。また、平時には補強部材には応力がかからないため、鉄筋よりも水素脆化破断の可能性が低く、仮に鉄筋が水素脆化破断してしまった場合にも、鉄筋コンクリート構造の破壊を防ぐ役割を果たす。また、本発明の破断防止構造は、鉄筋コンクリート構造を建造した後の設置が可能であり、特に応力がかかると危惧される場所への補強が可能であり、また、容易に交換可能である。また、補強部材に特別な緊張力を持たせる必要がないため容易に補強が可能である。
【００２６】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、鉄筋コンクリート構造は、角柱に限るものではなく、円柱であってもよい。この場合、第１補強部材および第２補強部材の延在長さを、適宜に短くして配列し、複数の配列を設けるようにすればよい。また、円柱の場合、周方向に湾曲して延在する第１補強部材および第２補強部材を用いるようにしてもよい。また、例えば、シートベルトのように、加速度に反応して固定化して応力を負担する構造を加えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１０１…鉄筋コンクリート構造、１０２…第１補強部材、１０３…第２補強部材、１０４…鉄筋、１０５…固定部材、１２１，１３１…側部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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