(57)【要約】【課題】適切に設計されたコンクリート構造物を得ること。【解決手段】第１コンクリート層と第２コンクリート層が交わる接合部と、第１コンクリート層と接合部の外面に配置される鋼材と、鋼材と接合部とを一体化するために鋼材に取り付けられ、接合部内に配置される保持材とを有するコンクリート構造物の設計方法において、接合部と一体化された鋼材に作用する曲げモーメントと軸力とを算定し、該曲げモーメントと軸力から保持材に作用するせん断力と引張力を算定し、コンクリート構造物を設計することを特徴とする、コンクリート構造物の設計方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１コンクリート層と第２コンクリート層が交わる接合部と、第１コンクリート層と接合部の外面に配置される鋼材と、鋼材と接合部とを一体化するために鋼材に取り付けられ、接合部内に配置される保持材とを有するコンクリート構造物の設計方法において、
接合部と一体化された鋼材に作用する曲げモーメントと軸力とを算定し、該曲げモーメントと軸力から保持材に作用するせん断力と引張力を算定し、コンクリート構造物を設計することを特徴とする、コンクリート構造物の設計方法。
【請求項２】
請求項１に記載のコンクリート構造物の設計方法において、
接合部と一体化された鋼材に作用する曲げモーメントは、鋼材と第１コンクリートの接合部にかかる曲げモーメントを算定し、該曲げモーメントのうち鋼材の分担応力を算定し、該分担応力と鋼材の断面係数から算定することを特徴とする、コンクリート構造物の設計方法。
【請求項３】
請求項１に記載のコンクリート構造物の設計方法において、
保持材に作用するせん断力ｑと引張力ｐは、下記の式を満足するように設計することを特徴とする、コンクリート構造物の設計方法。
【数１】
2006118353.tif 000004
【請求項４】
請求項１に記載のコンクリート構造物の設計方法において、
鋼材と第１コンクリート層は、合成地下ＲＣ壁であり、第２コンクリート層は、基礎床版であることを特徴とする、コンクリート構造物の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物の設計方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、合成地下ＲＣ壁ｄを有する二重床（最下地下床版ｆと基礎床版ｂ）のコンクリート構造物では、図５（Ａ）のような曲げモーメント分布となり、基礎梁ｅの部分で合成地下ＲＣ壁ｄ（一体化した地下ＲＣ壁ａと鋼材ｃ）の端部の曲げモーメントＭ0の処理が可能であった。しかし、図５（Ｂ）のような地下階の基礎床版ｂがそのまま地盤に接するマットスラブ構造や免震構造の擁壁、ドライエリアなどのコンクリート構造物の場合、合成地下ＲＣ壁ｄの端部の曲げモーメントが基礎床版ｂへ直接伝達されるため、地下ＲＣ壁ａと基礎床版ｂとの接合部の曲げモーメントＭ1の伝達機構を明らかにする必要がある。これらの接合部には、せん断力のみならず引張力も同時に作用するために、頭つきスタッドのみの適用では、引張力を基礎床版ｂの下端鉄筋に伝達させる機構が明確ではなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
＜イ＞本発明は、適切に設計されたコンクリート構造物を提供することにある。
＜ロ＞また、本発明は、合成壁の隅部の強度が適切に設計されたコンクリート構造物を提供することにある。
＜ハ＞また、本発明は、コンクリート構造物の強度を適切に設計することにある。
＜ニ＞また、本発明は、コンクリート構造物の合成壁隅部の強度を適切に設計することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本願発明は、第１コンクリート層と第２コンクリート層が交わる接合部と、第１コンクリート層と接合部の外面に配置される鋼材と、鋼材と接合部とを一体化するために鋼材に取り付けられ、接合部内に配置される保持材とを有するコンクリート構造物の設計方法において、接合部と一体化された鋼材に作用する曲げモーメントと軸力とを算定し、該曲げモーメントと軸力から保持材に作用するせん断力と引張力を算定し、コンクリート構造物を設計することを特徴とする、コンクリート構造物の設計方法にある。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、次のような効果を得ることができる。
＜イ＞本発明は、適切に設計されたコンクリート構造物を得ることができる。
＜ロ＞また、本発明は、合成壁の隅部の強度が適切に設計されたコンクリート構造物を得ることができる。
＜ハ＞また、本発明は、コンクリート構造物の強度を適切に設計することができる。
＜ニ＞また、本発明は、コンクリート構造物の合成壁隅部の強度を適切に設計することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【０００７】
＜イ＞コンクリート構造物
コンクリート構造物は、第１コンクリート層１と第２コンクリート層２が交わる接合部１２を備え、第１コンクリート層１の外側に鋼材３を一体に配置した合成構造体１３を有するものである。このコンクリート構造物の例としては、例えば図１〜図２に示すように、山留め壁と一体化した合成地下ＲＣ壁と基礎床版からなる構造物があり、合成地下ＲＣ壁が鋼材３と第１コンクリート層１の合成構造体１３に対応し、基礎床版が第２コンクリート層２に対応し、合成地下ＲＣ壁と基礎床版が接合部１２で接合している。また、他のコンクリート構造物の例としては、鋼材と一体化された屋上のコンクリート屋根とコンクリート壁からなる構造物があり、屋上のコンクリート屋根が鋼材３と第１コンクリート層１の合成構造体１３に対応し、コンクリート壁が第２コンクリート層２に対応し、屋上のコンクリート屋根とコンクリート壁が接合部１２で接合している。なお、コンクリート層１、２は、圧縮強度が大きいものであればよく、例えば鉄筋コンクリート、鉄骨コンクリート、鉄筋鉄骨コンクリートなどを使用する。また、鋼材３は、引張強度の大きなものであればよく、例えばＨ形鋼を使用する。
【０００８】
＜ロ＞接合部
第１コンクリート層１と第２コンクリート層２が交わる接合部１２は、例えば図１〜図２の例では、第１コンクリート層１の地下ＲＣ壁と第２コンクリート層２の基礎床版との接合個所である。第１コンクリート層１は、鋼材３の山留め壁と保持材４、５で一体化され、合成地下ＲＣ壁の合成構造体１３を形成している。保持材４、５は、第１コンクリート層１と鋼材３を一体化するもので、せん断力や引張り力に抗するものであれば良い。保持材４、５は、例えば図３に示すように、頭付きスタッドなどの第１保持材４と、例えば異形棒鋼スタッドなど第１保持材４より引張強度の大きな第２保持材５を鋼材３に固定するなどして取り付けられる。なお、図１には、上方に１階床版６を示している。図２は、図１の接合部１２の拡大図であり、図３は、図２の第１コンクリート層１と第２コンクリート層２を形成していない状態であり、立体的に模式的に示したものである。接合部１２の下端の隅部に第２保持材５を配置する。第２保持材５の数は、引張力やせん断力に抗する本数とし、例えば図３では、各鋼材３に付着長の長い異形棒鋼スタッドを取り付ける。第１保持材４の数は、引張力やせん断力に抗する本数とし、図３では、各鋼材３に頭付きスタッドを取り付け、高さ方向に所定間隔で取り付ける。
【０００９】
図１のコンクリート構造物の場合、鋼材３と第１コンクリート層１の合成構造体１３に土圧や水圧などの力が作用する。その結果、鋼材３と第１コンクリート層１の合成構造体１３は図１のような第１曲げモーメント分布となる。合成構造体１３の接合部１２に作用する曲げモーメントは大きく、Ｍ1となる。接合部１２の端部の第１曲げモーメント分布のＭ1は、接合部１２で確実に第２コンクリート層２に直接伝達するように構成する。図１〜図３のように第２保持材５を接合部１２の端部に配置することにより、鋼材３と第１コンクリート層１の合成構造体１３に作用する曲げモーメントＭ1を第２コンクリート層２に直接伝達することができる。
【００１０】
以下に、図面を用いてコンクリート構造物の設計方法を説明する。
【００１１】
＜イ＞鋼材に作用する力の算定例
鋼材３に作用する応力の算定例は、図４に示されているように、先ず、土圧や水圧と鋼材３と第１コンクリート層１の合成構造体１３などから、接合部１２の鋼材３と第１コンクリート層１とに作用する曲げモーメントＭ1を求める（Ｓ１）。
【００１２】
次に、鋼材３と第１コンクリート層１の合成構造体１３の断面係数Ｚと曲げモーメントＭ1から鋼材３の分担応力σH0をσH0＝Ｍ1／Ｚにより算定する。また、中立軸ｘnw、第１コンクリート層の厚さＤ1、鋼材の厚さＤHより、幾何学的に、σHiをσHi＝σH0（Ｄ1−ｘnw）／（ＤH＋Ｄ1−ｘnw）により算定する（Ｓ２）。
【００１３】
次に、接合部１２にある鋼材３の曲げモーメントＭjを算定する。先ず、鋼材３の応力度の平均（（σHi＋σH0）／２）と鋼材３の断面積Ｓにより、軸力ＮをＮ＝Ｓ×（σHi＋σH0）／２により算定する。また、応力度の差分（σH0−σHi）と鋼材の断面係数ＺHより鋼材３の曲げモーメントＭHをＭH＝（σH0−σHi）×ＺHにより算定する。鋼材３と第１コンクリート層１の境界の曲げモーメントＭjは、Ｍj＝Ｎ×ＤH／２＋ＭHにより算定する（Ｓ３）。
【００１４】
＜ロ＞接合部モデルの作成
接合部１２の鋼材３と第１コンクリート層１との境界における鋼材３にかかる曲げモーメントＭjは、鋼材３から接合部１２に１００％伝達されるので、接合部１２の鋼材３にかかる曲げモーメントと等しい。そこで、鋼材３にかかる曲げモーメントＭjを用いて、接合部１２の鋼材３の各部分にかかる曲げモーメントを求める。そのために、接合部内に頭付きスタッドの第１保持材４と異形棒鋼スタッドの第２保持材５を張力やせん断力を考慮して配置して、接合部モデルを作成する（Ｓ４）。接合部モデルは、スタッドなどの保持材４、５の断面積、本数、設置寸法を決めて、鋼材３に保持材４、５を配置して行う。その際、引張り力が大きくなると、第２コンクリート層２の下端筋への引張り力の伝達を考慮し、異形棒鋼スタッドを配置する。
【００１５】
＜ハ＞保持材の配置と設計
接合部１２の鋼材３に作用する軸力Ｎに対して、頭付きスタッドと異形棒鋼スタッドなどのスタッドのせん断力（ｑi）で抵抗させる。即ち、スタッドのせん断力の合計Ｑ＝Σｑi≧Ｎとなるようにスタッドの種類や個数を決める。また、接合部１２の鋼材３に作用する曲げモーメントＭjに対して、頭付きスタッドと異形棒鋼スタッドなどのスタッドの引張り力（ｐi）により抵抗させる。この場合、中立軸Ｘnjは、鋼材３の軸に直角に作用する力の釣り合いにより求められ、鋼材３に作用する応力度の大きさは、曲げモーメントの大きさがＭjとなる条件で決まる（Ｓ５）。
【００１６】
＜ニ＞接合部モデルの判定
各スタッドに対し、軸力Ｎと曲げモーメントＭjにより求められたｑiとｐiを数式１の評価式に代入し、左辺が１を下回れば、ステップＳ４で設定した許容応力度以内の設計である。また、左辺が１を上回った場合、ステップＳ４に戻り、スタッドの再配置を行う。これらの操作を繰り返して、最適な接合部モデルを作成する（Ｓ６）。
【００１７】
山留め壁と一体化した合成地下ＲＣ壁と基礎床版とからなるコンクリート構造物の場合、図２〜図３のように、合成地下ＲＣ壁の接合部１２の端部付近に異形棒鋼スタッドなどの第２保持材を取り付け、その上方に所定の間隔で頭付きスタッドなどの第１保持材１を取り付け、最適な接合モデルを作成することができる。
【００１８】
【数１】
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【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】コンクリート構造物の説明図
【図２】コンクリート構造物接合部付近の説明図
【図３】コンクリート構造物接合部付近の保持材の取付図
【図４】コンクリート構造物の設計方法の流れ図
【図５】従来技術を説明するコンクリート構造物の説明図
【符号の説明】
【００２０】
１・・・第１コンクリート層
１１・・基礎梁
１２・・接合部
１３・・合成構造体
２・・・第２コンクリート層
３・・・鋼材
４・・・第１保持材
５・・・第２保持材
６・・・１階床版
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006118353.tif 000008
【図５】
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