(57)【要約】      （修正有）【課題】  高強度で太径であり、かつ表面積を効率的に向上可能な基本断面形状を有し、表面に凹凸を形成してコンクリートとの結合力を向上可能で、かつ簡易に製造可能な、特に大型コンクリート構造物用として適性の高いコンクリート補強鉄筋を提供すること。【解決手段】  短軸寸法と長軸寸法の比が１．０未満である基本断面形状が偏平形状の棒鋼Ｓｂからなる鉄筋であり、好ましくは、表面にリブ、節、ネジ状部などによる凹凸部や、長さ方向に複数形成した窪みによる凹凸部を形成することも考慮したコンクリート補強鉄筋１。【選択図】  図２
2006104884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面の形状が、外側に凸の曲線または外側に凸の曲線と直線で構成された偏平形状であり、長軸に対する短軸の比が１．０未満であることを特徴とするコンクリート補強鉄筋。
【請求項２】
長軸側と短軸側のいずれか一方または双方の表面に、リブと多数の節からなる凸部やネジ状の凸部からなる凹凸部を有することを特徴とする請求項１に記載のコンクリート補強鉄筋。
【請求項３】
長軸側と短軸側のいずれか一方または双方の表面に、長さ方向に複数配置された窪みによる凹凸部を有することを特徴とする請求項１に記載のコンクリート補強鉄筋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に大型のコンクリート構造物中に埋め込まれ、主に引張力に弱いコンクリートに代わって引張応力を負担するために用いられるコンクリート補強鉄筋に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にコンクリートの補強に用いられる鉄筋としては、図１０（ａ）、（ｂ）に示すような表面に突起（リブや節）を設けた異形棒鋼、（ｃ）に示すようなネジ状棒鋼あるいは丸鋼等、断面形状が円形ベースのものが多用されている。鉄筋がコンクリート補強材として有効に機能するためには、コンクリートと一体で挙動することが必要であり、ここで重要になってくるのが鉄筋とコンクリートのずれ力に抵抗する付着性能である。
一般に用いられる鉄筋にリブや節が設けられているのは、この付着力を確保するためである。リブや節には様々なパターンが存在するが、その性能に大きな差はなく、付着力を抜本的に向上させるには、コンクリートとの接触面積に影響する鉄筋断面の周長を大きくするしかない。近年の構造物の大型化に伴い、高強度のコンクリートが使用されるようになり、それに合わせて鉄筋の高強度化（材料的）や太径化が図られつつある。
しかし、鉄筋の材料を単に高強度化した場合、鉄筋径すなわち断面の周長が変わらないので、付着性能はそのままであり、引張強度に対して付着強度が相対的に不足しやすい。また、材料そのままに鉄筋径を太くした場合にも強度に影響する断面積が径の２乗で増加するのに対して断面の周長は１乗でしか増加せず、上記と同様に付着強度の相対的な不足が生じやすい。これらの鉄筋の引張強度と付着強度のアンバランスは、時によって鉄筋の引張強度が発現する前に付着部の破壊を引起こし、鉄筋の高強度化そのものを無意味にする場合もある。
【０００３】
この付着性能のアップを直接的または間接的に狙った既往の発明として以下がある。
特許文献１には、鉄筋コンクリート用アレイ形鉄筋が開示されている。この鉄筋は、断面をアレイ形状にすることで表面積を増やしたものである。しかし、このアレイ形鉄筋の場合には、アレイ形基本断面自体が、外あるいは内に凸の曲線を組み合わせた、複雑な形状を有しており、材料として円形の棒材を用いるにせよ断面形状を大きく変化させる必要があるため、圧延による製造は困難さを有している。また、凹の部分は、打設時にコンクリートが十分に回り込まず、打設不良になる可能性が高くなる。
また、特許文献２には、断面が星形に数個（３〜６個）の突端を有する棒鋼が開示されており、特許文献３には、放射状の突起を有する棒鋼が開示されている。しかし、特許文献２、特許文献３のように星形断面や放射状突起を有する棒鋼の場合も、特許文献１のアレイ形鉄筋と同様の理由により製造面やコンクリートの回り込みの面でデメリットを有している。
【特許文献１】特開平７−３４５９８号公報
【特許文献２】特開昭５６−７０３４７号公報
【特許文献３】特開昭５９−３０４２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、同断面積の円断面周長より長い断面周長を有し表面積を効率的に向上可能な基本断面形状を有し、さらに、表面に凹凸を形成してコンクリートとの付着力を向上可能で、かつ簡易に製造可能な、特に大型コンクリート構造物用として適性の高いコンクリート補強鉄筋を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の課題を有利に解決するために、以下の（１）〜（３）を要旨とするものである。
（１）  断面の形状が、外側に凸の曲線または外側に凸の曲線と直線で構成された偏平形状であり、長軸に対する短軸の比が１．０未満であることを特徴とするコンクリート補強鉄筋。
（２）  （１）において、長軸側と短軸側のいずれか一方または双方の表面に、リブと多数の節からなる凸部やネジ状の凸部からなる凹凸部を有することを特徴とするコンクリート補強鉄筋。
（３）  （１）において、長軸側と短軸側のいずれか一方または双方の表面に、長さ方向に複数配置された窪みによる凹凸部を有することを特徴とするコンクリート補強鉄筋。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によるコンクリート補強鉄筋は、断面の形状が、外側に凸の曲線または外側に凸の曲線と直線で構成され、長軸に対する短軸の比が１．０未満の偏平形状の基本断面を有するものであり、断面周長を大きくし、真円断面の場合に比較してコンクリートとの付着性能に寄与する表面積を向上させることができる。
表面にリブ、節、ネジ状部による凹凸部や、長さ方向に複数配置した窪みによる凹凸部を形成して、コンクリートとの付着性能をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のコンクリート補強鉄筋は、特に大型で大きい強度が求められるコンクリート構造の補強鉄筋として用いるものであり、断面形状が、外側に凸の曲線で構成した例えば楕円形状、または、長軸側を凸の曲線で構成し短軸側の一部を直線で構成した長円形状などの「偏平形状」とすることで断面周長を増加させたものである。この断面形状のままでもコンクリート補強鉄筋として機能させることができるが、表面に、例えば、圧延によって容易に形成可能な簡易形状のリブ、節、ネジ状部による凹凸部や、長さ方向に複数配置した窪みによる凹凸部を形成することにより、コンクリートとの付着性能をさらに向上させることができる。
なお、このコンクリート補強鉄筋は、鉄筋として十分な強度を安定確保するために、引張強さおよび圧縮強さが４９０〜１４７０Ｎ／ｍｍ２の高強度鋼材で、長軸寸法が５０ｍｍ以上である太径のものにすることがより好ましい。
【０００８】
以下に本発明について詳細に説明する。
本発明のコンクリート補強鉄筋は、コンクリートとの付着性能（付着力）を向上させるために、基本断面形状を、偏平形状にして断面周長（表面積）を大きくしたものであり、特に大型で大きい強度が求められるコンクリート構造の補強鉄筋として用いるため、長軸寸法が５０ｍｍ以上である太径で、降伏強度が６８５Ｎ／ｍｍ２以上の高降伏強度を有する高強度鋼材で形成することがより好ましい。
【０００９】
本発明者らは、コンクリート補強鉄筋のコンクリートとの付着性能を強化するためには、コンクリートに接する表面積を大きくすることが有効であり、そのためには、基本断面での周長を長くすることが有効であるとの認識に基づき、従来一般に用いられている真円の断面形状を基本として、これと同一断面積の範囲で周長を長く、かつ容易に製造できる断面形状を検討した。その結果、基本断面形状を楕円形状にして、長軸と短軸の寸法（径）を変化させることにより、同一断面積の範囲で断面周長を変化させ、かつ、一般の真円断面と同等の容易さで製造できることを知見した。
【００１０】
図１（ａ）は、真円断面から、それと同面積の範囲内で楕円形状の断面にして、短軸寸法と長軸寸法の比（短軸寸法／長軸寸法）と、周長増加率との関係を示したものである。また、図１（ｂ）は、真円断面から、それと同面積の範囲内で楕円形状の断面にして、短軸寸法と長軸寸法の比を１．０から０．１５までの変化させた場合の楕円形状の断面変化例を示したものである。
図１（ａ）から、短軸寸法径と長軸径の比が小さくなるにつれて、周長の増加率は次第に大きくなり、例えば、短軸寸法と長軸寸法の比が０．０５の場合には、真円断面の場合の周長の３．１６６倍になる。しかし、この場合には、断面形状が偏平（板）に近くなり、鉄筋としての扱いが困難になる懸念がある。この懸念を解消し、強度と付着性能を充分に確保するという観点では、短軸寸法と長軸寸法の比が０．１５〜０．５にして周長増加率が１．３〜２．０程度の範囲を選択することが好ましい。
【実施例１】
【００１１】
図２（ａ）、（ｂ）は、断面形状が、短軸寸法Ｄｂが４０ｍｍ、長軸寸法Ｄａが１００ｍｍ（長軸寸法Ｄａに対する短軸寸法Ｄｂの比  Ｄｂ／Ｄａ＝０．４）の基本断面形状が楕円形状である棒鋼ｓｂからなる、本発明のコンクリート補強鉄筋１の基本形を示したものであり、例えば降伏強度が６８５Ｎ／ｍｍ２以上の高降伏強度鋼材からなるものである。
このコンクリート補強鉄筋１の場合では断面形状が、楕円形状であるため、断面周長が真円断面の場合の約１．３倍と長く、コンクリーと接触する面積が大きいことから、このままでも、コンクリート補強鉄筋として機能するものであるが、付着力を充分に確保することは困難な場合には、表面に、コンクリートとの付着力を十分に確保するための凹凸部を形成することを考慮する。
例えば、図３、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、表面に図１０（ａ）に示すような従来公知のリブ２と節３による凹凸を形成したコンクリート補強鉄筋１ａ、あるいは図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、表面に図１０（ｃ）に示すような従来公知のネジ状部４による凹凸部を形成したコンクリート補強鉄筋１ｂとすることもできる。このコンクリート補強鉄筋１ａ、１ｂの場合では、リブ２、節３、ネジ状部４効果によって、多方向（長さ方向、径方向、斜め方向など）で、コンクリートとの付着性能を格段に強化することができる。
【実施例２】
【００１２】
この実施例２のコンクリート補強鉄筋は、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）乃至図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、実施例１と同様、基本断面形状が楕円形状である棒鋼ｓｂをベースとするもので、短軸側の両面に、球面状の窪み５や溝状の窪み６などの窪みを長さ方向に多数設けて、表面に窪み（凹部）形成による凹凸を形成したものである。
このコンクリート補強鉄筋１ｃ、１ｄの場合には、短軸側の表面に球面状の窪み５や溝状の窪み６による凹部を形成しているため、多方向（長さ方向、径方向、斜め方向など）でコンクリートとの付着性能を発揮するものであり、断面形状が楕円形状であるため、断面周長が真円断面の場合より１．３倍程度長く、コンクリートと接触する表面積が大きいことに加えて、球面状の窪み５または溝状の窪み６効果によってコンクリートとの付着性能を格段に強化することができる。
なお、球面状の窪み５は、短軸側の片面にのみ、長さ方向に所定の間隔をおいて直列に配置することもでき、溝状の窪み６は、長軸側の片面にのみ、長さ方向に所定の間隔をおいて直列に配置することももできる。
【実施例３】
【００１３】
この実施例３のコンクリート補強鉄筋は、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、実施例１と同様、基本断面形状が楕円形状である棒鋼ｓｂをベースとするもので、長軸側の両面に、底面が平坦で長さ方向に直交する溝状の窪み７を多数設けて、表面に多数の凹部形成による凹凸を形成したものである。
このコンクリート補強鉄筋１ｅの場合には、長軸側の表面に円弧状の溝状の窪み７による凹部を形成しているため、多方向（長さ方向、径方向、斜め方向など）でコンクリートとの付着性能を発揮するものであり、断面形状が楕円形状であるため、断面周長が真円断面の場合より１．３倍程度長く、コンクリートと接触する表面積が大きいことに加えて、溝状の窪み７効果によって、コンクリートとの付着性能を強化することができる。なお、溝状の窪み７は、長軸側の片面にのみ、長さ方向に所定の間隔をおいて直列に配置することもできる。
【実施例４】
【００１４】
この実施例４のコンクリート補強鉄筋は、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、実施例１と同様、基本断面形状が楕円形状である棒鋼ｓｂをベースとするもので、長軸側の両面に、底面が平坦で長さ方向に直交する溝状の窪み７を多数設け、短軸側の両面には、球面状の窪み５を長さ方向に多数設けて、長軸側と短軸側の表面に凹部形成による凹凸を形成したものである。
このコンクリート補強鉄筋１ｆの場合には、長軸側の両面に溝状の窪み７を形成し、短軸側の両面に球面状の窪み５を形成しているので、多方向（長さ方向、径方向、斜め方向の各方向）でコンクリートとの付着性能を発揮するものであり、断面形状が楕円形状であるため、断面周長が真円断面の場合より１．３倍程度長く、コンクリートと接触する表面積が大きいことに加えて、溝状の窪み７と球面状の窪み５効果によって、コンクリートとの付着性能を格段に強化することができる。
なお、溝状の窪み７は、長軸側の片面にのみ、長さ方向に所定の間隔をおいて直列に配置することもでき、球面状の窪み５は短軸側の片面にのみ、長さ方向に所定の間隔をおいて直列に配置することもできる。
【００１５】
上記の各実施例１〜４のコンクリート補強鉄筋は、型枠中に配筋して、コンクリートを打設して固化（養生）させ、型枠を外してコンクリート構造物を構築する場合に用いられるものであるが、この場合、用いる補強鉄筋としては、一種類単独で複数配置してもよいが、形状やサイズ、降伏強度の異なる複数種の補強筋を複数組み合わせて用いることもでき、また、従来から一般に用いられている小径の主鉄筋や補助筋を併用することもできる。
このようにして、コンクリート構造物の大きさ、形状、荷重の作用方向、大きさに対応して、好ましい強度分布を確保するために、使用する補強鉄筋の好適な組み合わせと長軸と短軸の向きの選択を考慮することができる。この補強鉄筋の配置は、規則配置にすることは不可欠ではない。
【００１６】
本発明は、上記の実施例の内容に限定されるものではない。例えば、上記の各実施例のコンクリート補強鉄筋の基本断面形状は、楕円形状にしたが、他の偏平形状であってもよく、そのサイズ、降伏強度、凹凸部を形成するための凹部を形成する窪み、凸部を形成するリブや節、ネジ状部の形状、配置、コンクリート構造物を構築する場合のコンクリート補強鉄筋の配置などについては、コンクリート構造物の用途、使用部位、要求される強度（荷重方向考慮）などに応じて上記請求項を満足する範囲内で変更のあるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）図は、円断面から楕円断面に変化させた場合の短軸寸法／長軸寸法（比）と、断面周長増加率との関係を示す説明図、（ｂ）図は、円断面から楕円断面に変化させた場合の断面形状の変化を、短軸寸法／長軸寸法（比）と断面周長増加率との関係で示す説明図。
【図２】（ａ）図は、本発明のコンクリート補強鉄筋の実施例１中の１実施例（基本形状例）の断面（端面）説明図、（ｂ）図は、（ａ）図の側面説明図。
【図３】本発明のコンクリート補強鉄筋の実施例１中の他の１実施例を示す立体説明図。
【図４】（ａ）図は、図３の断面（端面）説明図、（ｂ）図は、（ａ）図の側面説明図、（ｃ）図は、（ｂ）図の平面説明図。
【図５】（ａ）図は、本発明のコンクリート補強鉄筋の実施例１中の他の１実施例を示す断面（端面）説明図、（ｂ）図は、（ａ）図の側面説明図、（ｃ）図は、（ｂ）図の平面説明図。
【図６】（ａ）図は、本発明のコンクリート補強鉄筋の実施例２中の１実施例の断面（端面）説明図、（ｂ）図は、（ａ）図の側面説明図、（ｃ）図は、（ｂ）図のＡａ−Ａｂ矢視断面説明図。
【図７】（ａ）図は、本発明のコンクリート補強鉄筋の実施例２中の他の１実施例の断面（端面）説明図、（ｂ）図は、（ａ）図の側面説明図、（ｃ）図は、（ｂ）図のＢａ−Ｂｂ矢視断面説明図。
【図８】（ａ）図は、本発明のコンクリート補強鉄筋の実施例３の断面（端面）説明図、（ｂ）図は、（ａ）図の側面説明図、（ｃ）図は、（ｂ）図の平面説明図。
【図９】（ａ）図は、本発明のコンクリート補強鉄筋の実施例４の断面（端面）説明図、（ｂ）図は、（ａ）図の側面説明図、（ｃ）図は、（ｂ）図のＣａ−Ｃｂ矢視断面説明図、（ｄ）図は、（ｂ）図の平面説明図。
【図１０】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）図は、公知の一部の各種コンクリート補強鉄筋の構造例を示す断面および側面説明図。
【符号の説明】
【００１８】
１、１ａ〜１ｆ    コンクリート補強鉄筋
ｓｂ  楕円形状の棒鋼ベース
２    リブ
３    節
４    ネジ状部
５    球面状の窪み
６    溝状の窪み（短軸側）
７    溝状の窪み（長軸側）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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