(57)【要約】【課題】軸方向鉄筋の直角フックにおける曲げ内側に曲げ内半径低減部材を取り付けることによって、支圧力を集中させることなく直角フックの曲げ内半径を小さくすることができ、鉄筋組立の作業性が向上し、コンクリート打設の施工性が向上し、鉄筋コンクリートの変形性能が向上するようにする。【解決手段】軸方向鉄筋の曲げ内半径低減部材は、低剛性材料から成り、コンクリート２１に埋め込まれる軸方向鉄筋１１の直角フックにおける曲げ内側に取り付けられる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低剛性材料から成り、
コンクリートに埋め込まれる軸方向鉄筋の直角フックにおける曲げ内側に取り付けられることを特徴とする軸方向鉄筋の曲げ内半径低減部材。
【請求項２】
略二等辺三角形の側面形状を有し、二等辺三角形の頂点及び等辺に相当する部分は前記軸方向鉄筋の表面に取り付けられ、二等辺三角形の底辺に相当する部分の側面形状は前記直角フックの曲げ内半径よりも大きな曲率半径の曲線である請求項１に記載の軸方向鉄筋の曲げ内半径低減部材。
【請求項３】
前記二等辺三角形の底辺に相当する部分の側面形状の曲率半径は、前記軸方向鉄筋の直径の１０倍以上である請求項２に記載の軸方向鉄筋の曲げ内半径低減部材。
【請求項４】
前記二等辺三角形の底辺に相当する部分の側面形状は直線である請求項２に記載の軸方向鉄筋の曲げ内半径低減部材。
【請求項５】
コンクリートに埋め込まれる軸方向鉄筋の直角フックにおける曲げ内側に、低剛性材料から成る曲げ内半径低減部材を取り付けることを特徴とする軸方向鉄筋の曲げ内半径低減方法。
【請求項６】
コンクリートと、該コンクリートに埋め込まれた軸方向鉄筋と、該軸方向鉄筋の表面に取り付けられて前記コンクリートに埋め込まれた曲げ内半径低減部材とを備え、
前記軸方向鉄筋は直角フックを含み、
前記曲げ内半径低減部材は、低剛性材料から成り、前記直角フックにおける曲げ内側に取り付けられていることを特徴とする鉄筋コンクリート構造物。
【請求項７】
前記軸方向鉄筋は柱梁接合部のコンクリートに埋め込まれ、前記軸方向鉄筋における柱の軸方向に延在する部分の仮想中心軸線と梁の軸方向に延在する部分の仮想中心軸線との交点である仮想交点から前記曲げ内半径低減部材の両端点までの距離が所定値以上である請求項６に記載の鉄筋コンクリート構造物。
【請求項８】
前記所定値は前記軸方向鉄筋の直径の１０倍である請求項７に記載の鉄筋コンクリート構造物。
【請求項９】
前記コンクリートに埋め込まれ、前記軸方向鉄筋と直交する方向に延在する直交方向鉄筋を更に備え、
該直交方向鉄筋は、前記曲げ内半径低減部材を貫通する請求項６〜８のいずれか１項に記載の鉄筋コンクリート構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、軸方向鉄筋の曲げ内半径低減部材、その曲げ内半径低減方法及び鉄筋コンクリート構造物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道の高架橋等の土木構造物として、鉄筋コンクリート（Reinforced Concrete ：ＲＣ）製の鉄筋コンクリート構造物（ＲＣ構造物）が広く使用されている。このようなＲＣ構造物における柱と梁との接合部であるＲＣ柱梁接合部は、一般に地震発生時の変形を考慮して、その仕様が決定されるので、変形性能を向上することができれば、合理的な構造物とすることができる。そして、鉄道の高架橋柱、橋脚等の耐震設計においては、一般に柱が先行して降伏し、破壊するように設計されていることも考慮して、ＲＣ柱梁接合部の変形性能を向上することが重要となる。
【０００３】
また、ＲＣ柱梁接合部では、接合部内での軸方向鉄筋の定着（固定）が重要である。そこで、土木構造物においては、ＲＣ柱梁接合部の軸方向鉄筋の定着部における曲げ内半径を１０φ（φ：鉄筋の径）とすることが規定されている。しかし、これは、昭和６年に発行された鉄筋コンクリート標準示方書で初めて定められ、それ以降現在に至るまで用いられている仕様である。近年では、耐震設計で想定する地震動の増大によって、ＲＣ構造物に必要とされる鉄筋量が増加しており、ＲＣ柱梁接合部においては、接合部内での配筋が過密化している（例えば、非特許文献１及び２参照。）。
【０００４】
図１は従来の鉄筋コンクリート柱梁接合部における接合部内での配筋の例を示す写真であり、図２は従来の鉄筋コンクリート柱梁接合部における接合部内での配筋を示す模式断面図である。
【０００５】
図１に示されるように、ＲＣ柱梁接合部における接合部内では配筋が過密化しているので、曲げ内半径を１０φの軸方向鉄筋を用いると、図２に示されるように、直交方向鉄筋と輻輳してしまう。なお、図２において、２１はコンクリート、２２は柱、２３は梁、２４は柱梁接合部である。また、１１は、コンクリート２１に埋め込まれた軸方向鉄筋、１２は、軸方向鉄筋１１における直角フックの曲げ部、１５は、コンクリート２１に埋め込まれた直交方向鉄筋、１６は鉄筋の輻輳部である。さらに、Ｐ１は軸方向鉄筋１１に付与される引張力、Ｒ１は曲げ部１２における曲げ内半径であり、ここでは、１０φであるものとする。このように、曲げ部１２におけるＲ１が大きいと、軸方向鉄筋１１が多数の直交方向鉄筋１５と輻輳するので、鉄筋組立の作業性が悪化し、また、鉄筋のあき（鉄筋の面同士の距離）が十分に確保されなくなるのでコンクリート打設の施工性が低下し、施工不良が発生する可能性がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】吉武謙二、小川晃、小倉大季、前之園司、「梁および柱の軸方向鉄筋の定着仕様が接合部性能に及ぼす影響」、コンクリート工学年次論文集、Ｖｏｌ．３４、Ｎｏ．２、ｐｐ．５４１−５４６、２０１２
【非特許文献２】吉武謙二、小川晃、小倉大季、長井宏平、「柱梁接合部の構造性能に及ぼす梁軸方向鉄筋の定着仕様および寸法効果の影響」、コンクリート工学年次論文集、Ｖｏｌ．３５、Ｎｏ．２、ｐｐ．５８３−５８８、２０１３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、曲げ内半径Ｒ１の小さな軸方向鉄筋１１を用いると、コンクリート２１の支圧破壊が生じる可能性がある。
【０００８】
図３は従来の鉄筋コンクリート柱梁接合部における接合部内での支圧力の分散機構を示す模式図である。なお、図において、（ａ）は曲げ内半径が大きい場合の図、（ｂ）は曲げ内半径が小さい場合の図である。
【０００９】
図３（ａ）に示されるように、柱梁接合部２４における軸方向鉄筋１１の定着は、該軸方向鉄筋１１に作用する引張力Ｐ１が曲げ部１２によってコンクリート２１への支圧力Ｐ２として分散されることによる。しかし、図３（ｂ）に示されるように、曲げ部１２における曲げ内半径を縮小すると、支圧力Ｐ２の分散範囲が縮小されて局所的に集中するので、コンクリート２１の支圧破壊が生じやすくなる。そのため、曲げ部１２における曲げ内半径を縮小した場合、支圧力Ｐ２を適切にコンクリート２１に分散させることが重要である。
【００１０】
従来実施された柱梁接合部を模擬した実験においては、軸方向鉄筋の直角フックの曲げ内半径をパラメータとする実験が実施され、曲げ内半径を１０φとした場合と曲げ内半径を３φとした場合とでは、性能に違いがみられない旨の評価がなされている（例えば、非特許文献１及び２参照。）。
【００１１】
一方では、曲げ内半径を小さくすると、曲げ内半径を１０φとした場合とは異なる破壊形態を示すことが確認されている（例えば、非特許文献３参照。）。
【非特許文献３】堀田久人、西澤直仁、「鉄筋コンクリート柱梁Ｌ字形接合部せん断強度に及ぼす主筋配筋の影響に関する実験的研究」、コンクリート工学年次論文集、Ｖｏｌ．３４、Ｎｏ．２、ｐｐ．２８３−２８８、２０１２
【００１２】
一般に、ＲＣ柱梁接合部は、柱や梁部材よりも耐力が高い剛域として設定されて設計されている。そのため、ＲＣ柱梁接合部においては、いかなる作用及び作用の組み合わせ状況下でも、曲げ内半径を１０φとした場合と同等の破壊耐力及び破壊形態を有することが必要である。
【００１３】
ここでは、前記従来の技術の問題点を解決して、軸方向鉄筋の直角フックにおける曲げ内側に曲げ内半径低減部材を取り付けることによって、支圧力を集中させることなく直角フックの曲げ内半径を小さくすることができ、鉄筋組立の作業性が向上し、コンクリート打設の施工性が向上し、鉄筋コンクリートの変形性能が向上する軸方向鉄筋の曲げ内半径低減部材、その曲げ内半径低減方法及び鉄筋コンクリート構造物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そのために、軸方向鉄筋の曲げ内半径低減部材においては、低剛性材料から成り、コンクリートに埋め込まれる軸方向鉄筋の直角フックにおける曲げ内側に取り付けられる。
【００１５】
他の軸方向鉄筋の曲げ内半径低減部材においては、さらに、略二等辺三角形の側面形状を有し、二等辺三角形の頂点及び等辺に相当する部分は前記軸方向鉄筋の表面に取り付けられ、二等辺三角形の底辺に相当する部分の側面形状は前記直角フックの曲げ内半径よりも大きな曲率半径の曲線である。
【００１６】
更に他の軸方向鉄筋の曲げ内半径低減部材においては、さらに、前記二等辺三角形の底辺に相当する部分の側面形状の曲率半径は、前記軸方向鉄筋の直径の１０倍以上である。
【００１７】
更に他の軸方向鉄筋の曲げ内半径低減部材においては、さらに、前記二等辺三角形の底辺に相当する部分の側面形状は直線である。
【００１８】
軸方向鉄筋の曲げ内半径低減方法においては、コンクリートに埋め込まれる軸方向鉄筋の直角フックにおける曲げ内側に、低剛性材料から成る曲げ内半径低減部材を取り付ける。
【００１９】
鉄筋コンクリート構造物においては、コンクリートと、該コンクリートに埋め込まれた軸方向鉄筋と、該軸方向鉄筋の表面に取り付けられて前記コンクリートに埋め込まれた曲げ内半径低減部材とを備え、前記軸方向鉄筋は直角フックを含み、前記曲げ内半径低減部材は、低剛性材料から成り、前記直角フックにおける曲げ内側に取り付けられている。
【００２０】
他の鉄筋コンクリート構造物においては、さらに、前記軸方向鉄筋は柱梁接合部のコンクリートに埋め込まれ、前記軸方向鉄筋における柱の軸方向に延在する部分の仮想中心軸線と梁の軸方向に延在する部分の仮想中心軸線との交点である仮想交点から前記曲げ内半径低減部材の両端点までの距離が所定値以上である。
【００２１】
更に他の鉄筋コンクリート構造物においては、さらに、前記所定値は前記軸方向鉄筋の直径の１０倍である。
【００２２】
更に他の鉄筋コンクリート構造物においては、さらに、前記コンクリートに埋め込まれ、前記軸方向鉄筋と直交する方向に延在する直交方向鉄筋を更に備え、該直交方向鉄筋は、前記曲げ内半径低減部材を貫通する。
【発明の効果】
【００２３】
本開示によれば、支圧力を集中させることなく直角フックの曲げ内半径を小さくすることができるので、鉄筋組立の作業性を向上させ、コンクリート打設の施工性を向上させ、鉄筋コンクリートの変形性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来の鉄筋コンクリート柱梁接合部における接合部内での配筋の例を示す写真である。
【図２】従来の鉄筋コンクリート柱梁接合部における接合部内での配筋を示す模式断面図である。
【図３】従来の鉄筋コンクリート柱梁接合部における接合部内での支圧力の分散機構を示す模式図である。
【図４】本実施の形態における支圧力分散部材を鉄筋コンクリート柱梁接合部の軸方向鉄筋の直角フックに取り付けた状態を示す模式断面図である。
【図５】本実施の形態における支圧力分散部材の取付範囲を示す模式断面図である。
【図６】本実施の形態における軸方向鉄筋の配筋位置を示す模式断面図である。
【図７】本実施の形態における支圧力分散部材の取付例を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
図４は本実施の形態における支圧力分散部材を鉄筋コンクリート柱梁接合部の軸方向鉄筋の直角フックに取り付けた状態を示す模式断面図、図５は本実施の形態における支圧力分散部材の取付範囲を示す模式断面図、図６は本実施の形態における軸方向鉄筋の配筋位置を示す模式断面図、図７は本実施の形態における支圧力分散部材の取付例を示す模式断面図である。
【００２７】
図において、２０は、本実施の形態における鉄筋コンクリート構造物であって、鉄筋コンクリート製の柱２２と梁２３との接合部である柱梁接合部２４及びその周辺部分であるものとする。前記鉄筋コンクリート構造物２０は、典型的には高架橋等の土木構造物であって、鉄道用のものであってもよいし、道路用のものであってもよいし、いかなる用途のものであってもよいが、ここでは、説明の都合上、鉄道用の高架橋における鉄筋コンクリート柱梁接合部及びその周辺部分であるものとして説明する。
【００２８】
なお、本実施の形態においては、「背景技術」及び「発明が解決しようとする課題」の項における説明を援用し、鉄筋コンクリート構造物２０における各部の構造、動作及び効果であって、「背景技術」及び「発明が解決しようとする課題」の項において説明したものと同じものについては、図２及び３に示される符号と同じ符号を付与することによって、適宜、説明を省略する。
【００２９】
また、本実施の形態において、鉄筋コンクリート構造物２０の各部及びその他の部材の構成及び動作を説明するために使用される上、下、左、右、前、後等の方向を示す表現は、絶対的なものでなく相対的なものであり、前記鉄筋コンクリート構造物２０の各部及びその他の部材が図に示される姿勢である場合に適切であるが、その姿勢が変化した場合には姿勢の変化に応じて変更して解釈されるべきものである。
【００３０】
図に示される例において、コンクリート２１に埋め込まれた軸方向鉄筋１１は、直角フックの曲げ部１２を間に挟んで、柱２２の軸方向（上下方向）及び梁２３の軸方向（左右方向）に延在する鉄筋である。なお、コンクリート２１には、多数本の軸方向鉄筋が埋め込まれているが、図においては、図示の都合上、柱２２におけるコンクリート２１の左側の表面及び梁２３の上側の表面に最も近接した１本の軸方向鉄筋１１のみが示されている。また、該軸方向鉄筋１１は、コンクリート２１の表面と平行であるものとする。
【００３１】
そして、前記軸方向鉄筋１１における直角フックの曲げ内側、すなわち、曲げ部１２の曲げ内側には、曲げ内半径低減部材としての支圧力分散部材３１が取り付けられている。なお、本実施の形態における曲げ部１２の曲げ内半径（曲げ部１２の内側の面の曲率半径）は、１０φより小さいものとする。
【００３２】
前記支圧力分散部材３１は、例えば、ゴム、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂等の剛性の低い低剛性材料から成る側面形状が概略二等辺三角形の板部材である。そして、その板厚（図面に垂直方向の寸法）は、軸方向鉄筋１１の直径φと概略等しくなっている。また、その二等辺三角形の頂点及び該頂点両側の二辺（等辺）に相当する部分は、鉄筋接合部３１ｂであって、軸方向鉄筋１１の表面に取り付けられる。前記鉄筋接合部３１ｂは、例えば、接着剤等を介して、軸方向鉄筋１１の表面に固着されることが望ましい。さらに、その二等辺三角形の底辺（頂点に対向する辺）に相当する部分は、支圧力伝達部３１ａであって、支圧力Ｐ２をコンクリート２１へ伝達する。なお、前記支圧力伝達部３１ａの側面形状は、図に示されるように、曲率円の中心が曲げ部１２の曲率円の中心側にあるように、すなわち、曲げ部１２と同じ側に、湾曲した曲線であることが望ましい。そして、該曲線の曲率半径は、直角フックの曲げ内半径、すなわち、曲げ部１２の曲率半径より大きいことが望ましく、軸方向鉄筋１１の直径φの１０倍以上、すなわち、１０φ以上であることが更に望ましい。なお、前記曲線の曲率半径を更に大きくして無限大に近付けると直線となるのであるから、前記支圧力伝達部３１ａの側面形状は直線であってもよい、と言える。
【００３３】
このように、支圧力分散部材３１が曲げ部１２の内側に取り付けられているので、図４に示されるように、軸方向鉄筋１１に引張力Ｐ１が作用すると、曲げ部１２からコンクリート２１へ伝達される支圧力Ｐ２は、支圧力分散部材３１を介することによって、広範囲に分散される。すなわち、前記支圧力Ｐ２は、曲げ部１２の内側よりも広範囲に亘って存在する支圧力分散部材３１の支圧力伝達部３１ａからコンクリート２１へ伝達されるので、局所的に集中することなく、適切に分散される。また、前記支圧力Ｐ２は、剛性の低い材料から成る支圧力分散部材３１を介して、軸方向鉄筋１１の曲げ部１２からコンクリート２１へ伝達されるので、軸方向鉄筋１１が弾性変形しても、コンクリート２１の各部へ満遍なく伝達される。したがって、コンクリート２１の支圧破壊が生じにくくなり、柱梁接合部２４は、曲げ部１２の曲げ内半径を大きくした場合と同等の破壊耐力及び破壊形態を示すことになる。
【００３４】
また、前記支圧力分散部材３１が軸方向鉄筋１１に取り付けられる範囲は、図５に示されるようなものであることが望ましい。図５において、１２ａは、柱２２の軸方向に延在する軸方向鉄筋１１の部分の仮想中心軸線１１ａと、梁２３の軸方向に延在する軸方向鉄筋１１の部分の仮想中心軸線１１ａとが交差する仮想交点である。そして、支圧力分散部材３１は、その両端点３１ｃの仮想交点１２ａからの距離が、所定値Ｌ以上であることが望ましい。なお、前記両端点３１ｃは、支圧力伝達部３１ａの両端点であり、鉄筋接合部３１ｂの両端点であり、支圧力伝達部３１ａと鉄筋接合部３１ｂとの交点である。また、前記所定値Ｌは、軸方向鉄筋１１の直径φの１０倍、すなわち、１０φであることが望ましい。
【００３５】
このように、支圧力分散部材３１が曲げ部１２の内側に取り付けられているので、図６に示されるような曲げ内半径を１０φとした比較例の曲げ部１２ｂよりも、曲げ部１２の曲げ内半径を小さくすることができる。その結果、柱梁接合部２４のように鉄筋が輻輳する箇所においても、軸方向鉄筋１１の配筋を容易に行うことができ、鉄筋組立の作業性が向上し、また、コンクリート打設の施工性も向上する。なお、前記支圧力分散部材３１は、軸方向鉄筋１１を配筋する前に該軸方向鉄筋１１の表面に取り付けられることが望ましい。
【００３６】
また、図７に示されるように、軸方向鉄筋１１が複数の直交方向鉄筋１５と輻輳する場合には、該直交方向鉄筋１５のうちの何本かが、支圧力分散部材３１をその板厚方向に貫通するようにすることができる。例えば、直交方向鉄筋１５に対応する位置に貫通孔を形成した支圧力分散部材３１を用意し、前記貫通孔に直交方向鉄筋１５を挿入するようにして該直交方向鉄筋１５に支圧力分散部材３１を取り付けた後、軸方向鉄筋１１を配設し、該軸方向鉄筋１１の表面に支圧力分散部材３１の鉄筋接合部３１ｂを取り付けることができる。また、樹脂等の材料で支圧力分散部材３１を形成するための鋳型（モールド）を用意し、軸方向鉄筋１１及び直交方向鉄筋１５を配筋した後に、前記鋳型を軸方向鉄筋１１の曲げ部１２周辺に取り付けて、溶融した樹脂等の材料を鋳型内に充填することによって、直交方向鉄筋１５が板厚方向に貫通した支圧力分散部材３１を形成することもできる。
【００３７】
このように、本実施の形態における支圧力分散部材３１は、低剛性材料から成り、コンクリート２１に埋め込まれる軸方向鉄筋１１の直角フックにおける曲げ内側に取り付けられる。また、本実施の形態における軸方向鉄筋１１の曲げ内半径低減方法は、コンクリート２１に埋め込まれる軸方向鉄筋１１の直角フックにおける曲げ内側に、低剛性材料から成る支圧力分散部材３１を取り付ける。さらに、本実施の形態における鉄筋コンクリート構造物は、コンクリート２１と、コンクリート２１に埋め込まれた軸方向鉄筋１１と、軸方向鉄筋１１の表面に取り付けられてコンクリート２１に埋め込まれた支圧力分散部材３１とを備え、軸方向鉄筋１１は直角フックを含み、支圧力分散部材３１は、低剛性材料から成り、直角フックにおける曲げ内側に取り付けられている。
【００３８】
これにより、支圧力を集中させることなく直角フックの曲げ内半径を小さくすることができるので、鉄筋組立の作業性が向上し、コンクリート打設の施工性が向上し、鉄筋コンクリートの変形性能が向上する。
【００３９】
また、支圧力分散部材３１は略二等辺三角形の側面形状を有し、二等辺三角形の頂点及び等辺に相当する部分は軸方向鉄筋１１の表面に取り付けられ、二等辺三角形の底辺に相当する部分の側面形状は直角フックの曲げ内半径よりも大きな曲率半径の曲線である。さらに、二等辺三角形の底辺に相当する部分の側面形状の曲率半径は、軸方向鉄筋１１の直径φの１０倍以上である。なお、二等辺三角形の底辺に相当する部分の側面形状は直線であってもよい。
【００４０】
さらに、軸方向鉄筋１１は柱梁接合部２４のコンクリート２１に埋め込まれ、軸方向鉄筋１１における柱２２の軸方向に延在する部分の仮想中心軸線と梁２３の軸方向に延在する部分の仮想中心軸線との交点である仮想交点１２ａから支圧力分散部材３１の両端点３１ｃまでの距離が所定値Ｌ以上である。さらに、所定値Ｌは軸方向鉄筋１１の直径φの１０倍である。さらに、コンクリート２１に埋め込まれ、軸方向鉄筋１１と直交する方向に延在する直交方向鉄筋１５を更に備え、直交方向鉄筋１５は、支圧力分散部材３１を貫通する。
【００４１】
なお、本明細書の開示は、好適で例示的な実施の形態に関する特徴を述べたものである。ここに添付された特許請求の範囲内及びその趣旨内における種々の他の実施の形態、修正及び変形は、当業者であれば、本明細書の開示を総覧することにより、当然に考え付くことである。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本開示は、軸方向鉄筋の曲げ内半径低減部材、その曲げ内半径低減方法及び鉄筋コンクリート構造物に適用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１１    軸方向鉄筋
１１ａ    仮想中心軸線
１２ａ    仮想交点
１５    直交方向鉄筋
２０    鉄筋コンクリート構造物
２１    コンクリート
２２    柱
２３    梁
２４    柱梁接合部
３１    支圧力分散部材
３１ｂ    鉄筋接合部
３１ｃ    両端点
【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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