(57)【要約】【課題】コンクリートとの付着力を高めることにより、コンクリート構造物における開口部でのひび割れを抑制させることが可能な補強鉄筋を提供する。【解決手段】補強鉄筋１は、ネジ状棒鋼２のネジ谷部２ａに沿ってコイル状丸鋼３を全長に渡って巻き付けた構成である。ネジ状棒鋼２は横断面が略小判形状で、長手方向の全長に渡ってネジ状リブ２ｂが形成された異形鉄筋であり、ネジ状リブ２ｂは、軸心を挟む対向位置で長手方向に連続する２個所の平坦部２ｃで分断されている。コイル状丸鋼３の内径は、ネジ状棒鋼２のネジ谷部２ａの内径ｄ２とほぼ同じ寸法に形成されている。コイル状丸鋼３のピッチは、ネジ状棒鋼２のネジピッチの２倍であり、ネジ谷部２ａに対して１個おきに嵌合している。コイル丸鋼３のピッチ間隔を広くすることで、ネジ状棒鋼２とコンクリートとの密着性を高めると同時に補強鉄筋１のコンクリートとの付着耐力をより高める効果がある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネジ状棒鋼のネジ谷部に沿ってコイル状丸鋼を巻き付けたことを特徴とする補強鉄筋。
【請求項２】
前記コイル状丸鋼が、ネジ状棒鋼のネジピッチに対して２倍のピッチで巻き付けられていることを特徴とする請求項１に記載の補強鉄筋。
【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窓や梁貫通孔などの開口部まわりに適用することにより、コンクリートのひび割れを効果的に抑制できる補強鉄筋に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリートのひび割れ現象とその防止対策については、多くの研究がなされている。ひび割れ発生の主な原因としては、（イ)コンクリートの材料や調合に関するもの、（ロ)コンクリート打設や型枠などの施工に関するもの、（ハ)コンクリート構造物の形状や配筋などに関するもの、さらにそれら要因が複雑に重なり合って発生するものなど、種々の原因が考えられている。しかしながら、現在においてもこの問題が完全に解決されていない。
【０００３】
コンクリート構造物における開口部の形状は、矩形と円形に大別される。図８に示すように、窓に代表される矩形状の開口部１０の場合には、矩形の入隅部から斜め４５°方向に向けて発生するひび割れＣが問題となる。ひび割れＣの対策として、図９に示すように、コンクリート側の４個所の入隅部に斜材鉄筋１１として、複数の細径の異形鉄筋を配置するのが一般的である。
【０００４】
一方、設備配管等のために梁部 (基礎梁を含む)に設ける円形状の貫通孔（円形状開口部）の場合には、開口部が梁部を貫通した状態になることから、構造体に断面欠損の問題が生じる。この対策として、図１０に示すように、梁配筋１２の内部で貫通孔１３の周囲に細径の斜材鉄筋１４を複教本取り付けることで開口部を補強するのが通例である。具体的には、コンクリート構造物内で横方向と縦方向に鉄筋１２が配置され、これら縦横の鉄筋１２に対し、複数本の細径鉄筋 (Ｄ２２以下)を斜材鉄筋１４（斜め筋）として集中的に配置することが行われている。
【０００５】
このように異形鉄筋を斜材鉄筋として配置する理由は、次の通りである。矩形状開口部の場合、図８に示したように、ひび割れ対策のための斜材鉄筋１１は、ひび割れＣの発生が予想される方向に対して直交する方向に配置される。ひび割れＣの発生は、一般に入隅部から４５°方向のコンクリート構造物に発生し、ひび割れ発生後には、斜材鉄筋１１に引張力が発生する。この時、斜材鉄筋１１には、ひび割れＣが発生した断面線から左右対称に引張力が働く。この引張力は、コンクリートのひび割れＣが広がろうとする力に対し、鉄筋表面の摩擦力と鉄筋外周面のリブでの剪断抵抗により発生する。このことから、コンクリートに発生するひび割れ力を推定(予測)し、鉄筋量を算出することが必要になる。
【０００６】
また、梁部等に設ける円形状開口部の場合には、図１０に示したように、異形鉄筋を開口部１３の周辺に多数配置し、断面欠損部分の応力負担量を補強鉄筋で補うことになる。この補強鉄筋の鉄筋量は、許容設計法や終局設計法に基づいて断面欠損部分の剪断力負担分を算定し、その算定された応力に対して安全側に斜材鉄筋などの補強鉄筋量を算出することになる。この剪断力は梁部の端辺方向に働くので、補強鉄筋は、貫通開口部１３を上下で覆うように配置される。すなわち、斜め方向に配置する斜材鉄筋１４である。この斜材鉄筋１４は、一般には４５°方向に配置され、４本を１セットとして円形状開口部１３を囲み、コンクリートから４５°方向での引張力を受けることになる。この場合、鉄筋（異形鉄筋）はコンクリートとの接触により、鉄筋表面との摩擦と鉄筋のリブによる剪断抵抗により、鉄筋自身の引張力として受け止めることになる。
【０００７】
コンクリート構造物におけるひび割れ防止技術（開口部補強）に関して、これまで多くの対策や研究がなされている。この対策としては、一般に使用されているリブ付き異形鉄筋、具体的にはＤ２２以下の比較的細径の異形鉄筋の付着力を期待して使用されているのが実情である。異形鉄筋とコンクリートとの付着力は、主として異形鉄筋の表面から突出したリブとの剪断抵抗によるものである。しかしながら、一般的な細径異形鉄筋のリブの高さは低く、この異形鉄筋自身が受け持つ応力に対して、十分なリブ高さを有しているとは言えない。
【０００８】
図１１〜１３は、ひび割れのメカニズムを示したものである。図１１に示すように、コンクリート１５内に埋設された異形鉄筋１６のリブ１６ａの周囲には、元々多少の空隙１７が残存している。例えば、矩形状の開口部でのひび割れは、入隅部頂点からスタートする線上に発生する（図８参照）。このため異形鉄筋１６には、図１２に示すように、ひび割れラインＣＬから左右に引張力Ｔが作用することになる。この引張力Ｔが増加すると、コンクリート１５は異形鉄筋１６のリブ１６ａと接する場所で、リブ１６ａとの接触面積が少ないので、局部的圧壊現象を生じる。さらに引張力Ｔが増大すると、図１３に示すように、コンクリート１５は、異形鉄筋１６のリブ１６ａに乗り上げ現象を示し、結果的にひび割れＣを増大することになる。
【０００９】
梁などの円形状開口部の補強では、矩形状開口部の入隅部における異形鉄筋に対する荷重の入力状況が異なり、異形鉄筋のリブは、左右方向からコンクリートによる剪断荷重を繰り返し受ける。この場合、異形鉄筋に対する剪断荷重の入力状況は予め予測されている。ところが、異形鉄筋のリブとコンクリートとの接触面積があまりに小さいので、異形鉄筋との接触箇所において、コンクリートの圧縮破壊がリブを挟んで徐々に進行することになる。このような状況から、補強に用いた異形鉄筋に対して応力が十分に伝達されず、補強効果の低減が想定される。このため、コンクリートと鉄筋外周面との接触面積を十分に増やして付着性能を高める必要がある。
【００１０】
そこで、基本形状として横断面を略楕円状とすることで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増加させるとともに、リブ、節、ネジ状部による凹凸部を鉄筋外周面に形成することにより、コンクリートとの付着性能を向上させたコンクリート補強鉄筋が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−１０４８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記従来例の補強鉄筋は、断面形状を楕円形状とすることで断面周長を増加させることができるが、表面のリブ、節、ネジ状部による凹凸部がいずれも圧延によって形成されるものであることから、それらの大きさは基本的に従来の異形鉄筋のものと大差なく、鉄筋全体としてのコンクリートに対する付着性能の大幅な向上は得られないという問題点があった。
【００１３】
本発明は、上記従来技術の課題を解決するために創出されたもので、従来技術による補強鉄筋よりも、コンクリートとの付着力をより高めることにより、特に、コンクリート構造物における開口部でのひび割れを抑制させることが可能な補強鉄筋の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の主たる構成に係る補強鉄筋は、ネジ状棒鋼のネジ谷部に沿ってコイル状丸鋼を巻き付けるという技術手段を採用した。棒鋼本体（ネジ状棒鋼）とは別体のコイル状丸鋼がリブとして機能するから、丸鋼自体の外径やコイル体としての巻付け条件などを適宜選択することにより、コンクリートに対する接触面積を十分に確保することができる。これにより、従来の補強鉄筋に比べてコンクリートとの付着力が高まり、特に、コンクリート構造物での開口部のひび割れ発生を効果的に抑制することができる。
【００１５】
また、本発明の他の構成は、コイル状丸鋼をネジ状棒鋼のネジピッチに対して２倍のピッチで巻き付けたことにある。この構成は、二条ネジと呼ばれる巻付け形態である。そして、この構成によれば、ループ状丸鋼のピッチ間隔を広くすることで、ネジ状棒鋼とコンクリートとの密着性を高めると同時に、コイル状丸鋼とネジ状棒鋼が一体となった補強鉄筋とコンクリートとの付着耐力をより高めることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る補強鉄筋では、ネジ状棒鋼とは別体でそのネジ谷部に沿って巻き付けられたコイル状丸鋼がリブとして機能するから、丸鋼自体の外径やコイル体としての巻付け条件などを適宜選択することにより、コンクリートに対する接触面積を十分に確保することができる。これにより、コンクリートとの付着力が大幅に向上し、特に、コンクリート構造物での開口部のひび割れ発生を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明の補強鉄筋の第１実施形態に係る正面図および拡大側面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、それぞれ第１実施形態で使用するネジ状棒鋼の正面図および側面図である。
【図３】第１実施形態で使用するコイル状丸鋼の正面図である。
【図４】本発明の補強鉄筋の第２実施形態に係る正面図である。
【図５】第２実施形態で使用するネジ状棒鋼の正面図である。
【図６】本発明の補強鉄筋の第３実施形態に係る正面図である。
【図７】本発明の補強鉄筋の第４実施形態に係る正面図である。
【図８】矩形状開口部で発生するひび割れ現象を示した説明図である。
【図９】矩形状開口部での配筋状況を示した説明図である。
【図１０】円形状開口部での配筋状況を示した説明図である。
【図１１】コンクリート中での異形鉄筋の付着状態を示す部分断面図である。
【図１２】コンクリートにひび割れが始まったときの状態を示す部分断面図である。
【図１３】図１２の状態から、さらにひび割れが進行した状態を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明に係る補強鉄筋の実施形態について説明する。なお、各実施形態で同一部分に関しては同一符号で示し、重複する説明を省略することもある。
【００１９】
図１は、本発明の補強鉄筋の第１実施形態に係る正面図および拡大側面図である。図示の補強鉄筋１は、ネジ状棒鋼２のネジ谷部２ａに沿ってコイル状丸鋼３を全長に渡って巻き付けた構成である。図２に示すように、ネジ状棒鋼２は横断面が略小判形状で、長手方向の全長に渡ってネジ状リブ２ｂが形成された異形鉄筋であり、ネジ節棒鋼あるいはネジ鉄筋などと称されるものである。なお、ネジ状リブ２ｂは、軸心を挟む対向位置で長手方向に連続する２個所の平坦部２ｃで分断されている。
【００２０】
図３は、コイル状丸鋼３の正面図であり、コイル状体の内径ｄ１は、ネジ状棒鋼２のネジ谷部２ａの外径ｄ２とほぼ同じ寸法に形成されている。また、コイル状体のピッチは、ネジ状棒鋼２のネジピッチに対し、２倍のピッチで形成され、図1から明らかなように、ネジ谷部２ａに対して１個おきに嵌合している。すなわち、二条ネジと呼ばれる形状となるもので、コイル状丸鋼のピッチ間隔を広くすることで、ネジ状棒鋼２とコンクリートとの密着性を高めると同時に、補強鉄筋１のコンクリートとの付着耐力をより高める効果がある。また、コンクリートとの付着耐力を高めるためにも、ネジ状棒鋼２の強度は高強度材料と呼ばれるものを使用し、降伏強度として３２５Ｎ／ｍｍ２ 以上の材料強度が望ましい。
【００２１】
図４は本発明の補強鉄筋の第２実施形態に係る正面図であり、図５は第２実施形態で使用するネジ状棒鋼の正面図である。図示の補強鉄筋４において、ネジ状棒鋼５は、一般的にロープネジと称されているネジ形状であり、円弧状に凹んだネジ谷部５ａに沿って全長に渡り、コイル状丸鋼３を巻き付けた構成である。なお、コイル状丸鋼３は、第１実施形態と同様にネジ状棒鋼５のネジピッチに対し、２倍のピッチで形成され、ネジ谷部５ａに対して１個おきに嵌合している。
【００２２】
図６は、本発明の補強鉄筋の第３実施形態に係る正面図である。図示の補強鉄筋６において、ネジ状棒鋼７は、全ネジボルトと称される一般的なネジ山が全長に渡って形成されているものである。この場合、コイル状丸鋼３は、第１実施形態や第２実施形態とは異なり、ネジ状棒鋼７のネジピッチに対し、３倍のピッチとなるように形成され、組み合わせた状態ではネジ谷部７ａに対して２個おきに嵌合している。
【００２３】
上記第１実施形態ないし第３実施形態の補強鉄筋は、ネジ状棒鋼の周囲に全長に渡ってコイル状丸鋼を巻き付けた構成であるから、圧延によってリブが形成された従来技術の異形鉄筋棒鋼に比べてコンクリートとの付着力が大幅に高められている。このため、図９に示すような矩形状開口部の入隅部に設ける斜材鉄筋として使用した場合には、鉄筋コンクリート構造の壁や床等に設けられる矩形状開口部の人隅部から発生するひび割れの発生を効果的に抑制することが可能である。また、図１０に示すような円形状開口部を覆うように設ける斜材鉄筋（斜め筋）として適用することにより、円形状開口部を有効に補強することができる。
【００２４】
上記第１実施形態ないし第３実施形態の補強鉄筋は、コンクリ―ト構造物における開口部の補強に使用することについて説明したが、図７に示すように、鉄骨柱脚用のアンカーボルトとしての利用も可能である。図示の補強鉄筋８は、第２実施形態で使用するネジ状棒鋼５の一部区間にコイル状丸鋼３を巻き付けた構成である。すなわち、基礎コンクリート９に埋設する部分の大半にコイル状丸鋼３が巻き付けられ、基礎コンクリート９の上面に突出する部分は、ネジ状棒鋼５がそのまま露出し、鉄骨下端に溶接されたベースプレートをナットで固定することができる。この場合、基礎コンクリート９に埋設される部分は、コイル状丸鋼３により大きな付着力が得られる。
【００２５】
以上、実施形態に基づいて本発明の構成とその作用効果について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ネジ状棒鋼の形状、ネジ状棒鋼に対するコイル状丸鋼の設置範囲、コイルのピッチを二条ネジ形態以外に変更するなど、この発明の技術思想内での種々の変更実施はもちろん可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の補強鉄筋は、コンクリートに対する大きな付着力により、コンクリート構造物の補強用としての利用のさらなる展開が期待される。
【符号の説明】
【００２７】
１，４，６，８：補強鉄筋、２，５，７：ネジ状棒鋼、２ａ，５ａ，７ａ：ネジ谷部、３：コイル状丸鋼、２ｂ：ネジ状リブ、９：基礎コンクリート、１０：矩形状開口部、１１，１４：斜材鉄筋、１３：円形状開口部、１５：コンクリート
【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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【図１１】
2019173331.tif 000013
【図１２】
2019173331.tif 000014
【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年2月25日(2019.2.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
ネジ状棒鋼のネジ谷部に沿って、該ネジ状棒鋼と一体になって周囲のコンクリートとの付着力を高めるコイル状丸鋼を巻き付けたことを特徴とする補強鉄筋。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
一方、設備配管等のために梁部 (基礎梁を含む)に設ける円形状の貫通孔（円形状開口部）の場合には、開口部が梁部を貫通した状態になることから、構造体に断面欠損の問題が生じる。この対策として、図１０に示すように、梁配筋１２の内部で貫通孔１３の周囲に細径の斜材鉄筋１４を複数本取り付けることで開口部を補強するのが通例である。具体的には、コンクリート構造物内で横方向と縦方向に鉄筋１２が配置され、これら縦横の鉄筋１２に対し、複数本の細径鉄筋 (Ｄ２２以下)を斜材鉄筋１４（斜め筋）として集中的に配置することが行われている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の主たる構成に係る補強鉄筋は、ネジ状棒鋼のネジ谷部に沿って、該ネジ状棒鋼と一体になって周囲のコンクリートとの付着力を高めるコイル状丸鋼を巻き付けるという技術手段を採用した。棒鋼本体（ネジ状棒鋼）とは別部材のコイル状丸鋼が、ネジ状棒鋼の外周面に巻き付くことにより、周囲のコンクリートに対してリブとして機能するから、丸鋼自体の外径やコイル体としての巻付け条件などを適宜選択することで、コンクリートに対する接触面積を十分に確保することができる。これにより、従来の補強鉄筋に比べてコンクリートとの付着力が高まり、特に、コンクリート構造物での開口部のひび割れ発生を効果的に抑制することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、本発明の他の構成は、コイル状丸鋼をネジ状棒鋼のネジピッチに対して２倍のピッチで巻き付けたことにある。この構成は、二条ネジと呼ばれる巻付け形態である。そして、この構成によれば、コイル状丸鋼のピッチ間隔を広くすることで、ネジ状棒鋼とコンクリートとの密着性を高めると同時に、コイル状丸鋼とネジ状棒鋼が一体となった補強鉄筋とコンクリートとの付着耐力をより高めることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明に係る補強鉄筋では、ネジ状棒鋼とは別体でそのネジ谷部に沿って巻き付けられたコイル状丸鋼が、ネジ状棒鋼と一体になって周囲のコンクリートに対してリブとして機能するから、丸鋼自体の外径やコイル体としての巻付け条件などを適宜選択することにより、コンクリートに対する接触面積を十分に確保することができる。これにより、コンクリートとの付着力が大幅に向上し、特に、コンクリート構造物での開口部のひび割れ発生を効果的に抑制することができる。