(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
角形の開口を有し、高強度コンクリートが使用される鉄筋コンクリート造板部材を補強するため、前記開口の入隅部の近傍に補強部材を設けた鉄筋コンクリート造板部材の開口補強構造において、
前記補強部材が、前記鉄筋コンクリート造板部材を構成する鉄筋の引っ張り剛性に対して２倍以上の引っ張り剛性を有する高強度連続繊維を樹脂で固めた棒状部材によって形成され、
前記補強部材は、直線部分と、前記直線部分の両端部に設けられたフック状部分と、前記直線部分のほぼ中央に設けられたリング状部分とを有し、前記直線部分が前記入隅部分の近傍に発生すると予想される仮想ひび割れに対してほぼ直交するように配置され、前記リング状部分は、前記仮想ひび割れに重ねて配置されていることを特徴とする鉄筋コンクリート造板部材の開口補強構造。
【請求項２】
角形の開口を有し、高強度コンクリートが使用される鉄筋コンクリート造板部材を補強するため、前記開口の入隅部の近傍に補強部材を設けた鉄筋コンクリート造板部材の開口補強構造において、
前記補強部材が、前記鉄筋コンクリート造板部材を構成する鉄筋の引っ張り剛性に対して２倍以上の引っ張り剛性を有する高強度連続繊維を樹脂で固めた棒状部材によって形成され、
前記補強部材はほぼＬ字状に形成され、その両辺における直線部分の先端にフック状部分を有するとともに、前記各直線部分の交差部にリング状部分を有し、前記各直線部分が前記入隅部の両側の開口縁に沿って配置され、前記リング状部分は、前記仮想ひび割れに重ねて配置されていることを特徴とする鉄筋コンクリート造板部材の開口補強構造。
【請求項３】
前記高強度連続繊維は炭素繊維であり、前記樹脂はエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄筋コンクリート造板部材の開口補強構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄筋コンクリート造壁及びスラブなどに好適な鉄筋コンクリート造板部材の開口補強構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、図１２に示すような鉄筋コンクリート造の壁１０に開口１１を設けた場合、開口１１の入隅部１２，１２・・・で剛性が急変するため、入隅部１２，１２・・・に応力や歪みが集中する。
【０００３】
そのため、壁１０にコンクリートの乾燥収縮による歪みや、地震時の応力による歪みなどが発生すると、これらの歪みが開口１１の入隅部１２，１２・・・に集中して、入隅部１２，１２・・・にひび割れ１３が発生することが多い。
【０００４】
そこで、従来は、壁１０の入隅部１２，１２・・・の近傍で、ひび割れ１３が発生すると予想される部分に、ひび割れ１３とほぼ直交するように直線状の補強鉄筋１４を配置していた。なお、図１２中の符号１５は柱、１６は梁である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の補強鉄筋１４による補強では、終局強度の補強には効果があるものの、ひび割れ１３の発生を防止するには効果が低いという問題があった。特に、コンクリートの強度が大きくなると、補強鉄筋１４によるひび割れ防止の効果が低くなる。
【０００６】
本発明の目的は、このような問題点を解決するためになされたものであり、開口の入隅部に発生するひび割れを防止することが可能な鉄筋コンクリート造板部材の開口補強構造を提供することを技術的課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は鉄筋コンクリート造板部材の開口補強構造であり、前述の技術的課題を解決するために、以下のように構成されている。すなわち、本発明は、角形の開口を有する鉄筋コンクリート造板部材を補強するため、前記開口の入隅部分の近傍に補強部材を設けた鉄筋コンクリート造板部材の開口補強構造において、前記補強部材が、鉄筋の引っ張り剛性に対して２倍以上の引っ張り剛性を有する高強度連続繊維を樹脂で固めた棒状部材によって所定形状に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記補強部材が、直線部分と、前記直線部分の両端部に設けられたフック状部分と、前記直線部分のほぼ中央に設けられたリング状部分とを有し、前記直線部分が前記入隅部分の近傍に発生すると予想される仮想ひび割れに対してほぼ直交するように配置されていること、前記補強部材はほぼＬ字状に形成され、その両辺における直線部分の先端にフック状部分を有するとともに、前記各直線部分の交差部にリング状部分を有し、前記各直線部分が前記入隅部の両側の開口縁に沿って配置されていること、前記補強部材はほぼＬ字状に形成され、その両辺における直線部分が細長いＵ字状に形成されるとともに、前記Ｕ字状の両端部に互いに離れた位置に配置されたフック状部分を有し、前記各直線部分が前記入隅部の両側の開口縁に沿って配置されていること、前記補強部材はメッシュ状に形成されていること、前記高強度連続繊維は炭素繊維であり、前記樹脂はエポキシ樹脂であること、を特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、補強部材が鉄筋の引っ張り剛性に対して２倍以上の引っ張り剛性を有するので、開口の入隅部の補強を十分に行うことができ、コンクリートの強度が大きい場合でも、ひび割れの発生を防止することができる。また、補強部材の形状を所定形状とすることによって、コンクリートとの付着強度を高くすることができ、これにより、補強効果を上げることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る鉄筋コンクリート造板部材の開口補強構造の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の鉄筋コンクリート造板部材の開口補強構造を適用した第１実施形態の鉄筋コンクリート造壁５示す図である。この鉄筋コンクリート造壁５は、そのほぼ中央部分に四角形の開口５１が設けられている。また、開口５１における４つの入隅部５２，５２・・・の近傍には、次に説明する補強部材５３，５３・・・が埋設されている。なお、図１中の符号５４は柱、５５は梁である。
【００１１】
強強部材５３は、高強度連続繊維の一種である炭素繊維を、エポキシ樹脂で固めた棒状部材を所定形状に形成したものである。この棒状部材には、異形鉄筋と同様に多数の凹凸が設けられている。
【００１２】
また、炭素繊維は、従来の鉄筋の引っ張り剛性２０５ＧＰａ（ヤング率、鉄筋コンクリート構造計算基準）に対して２倍以上の引っ張り剛性を有するものが使用されている。
【００１３】
このような炭素繊維としては、例えば東レ（株）の「トレカ糸」（商標名）を使用することができる。この「トレカ糸」のうち、タイプＭ４６Ｊ，Ｍ５０Ｊ，Ｍ５５Ｊは引っ張り剛性が４３６ＧＰａ〜５８８ＧＰａ（ヤング率）であり、鉄筋の約２〜３倍程度の引っ張り剛性を有している。
【００１４】
一般に、鉄筋コンクリート造板部材のひび割れを防止するには、補強部材の引っ張り剛性がコンクリートの引っ張り剛性より高いほど効果が大きくなる。これは、コンクリートと補強部材に同量の歪みが発生すると、補強部材には引っ張り剛性の比だけ大きい応力が発生し、この応力によって周囲のコンクリートを拘束することにより、補強効果が発揮されるものであるため、補強部材の引っ張り剛性がコンクリートの引っ張り剛性より高いほど補強効果が高くなるのである。
【００１５】
従来の補強鉄筋とコンクリートの引っ張り剛性の比は１０倍程度であった。しかし、現在の建物に使用されるコンクリートはより高強度になりつつあり、コンクリートの引っ張り剛性は従来より高くなってきている。
【００１６】
そのため、補強鉄筋の引っ張り剛性もそれに応じて高くする必要があるが、補強鉄筋の引っ張り剛性を高めることは現在のところ不可能であり、従来の補強鉄筋を使用した場合には、最近の高強度コンクリートと補強鉄筋の引っ張り剛性の比が５倍程度に小さくなり、補強効果は不十分である。
【００１７】
そこで、本発明では、上述のように鉄筋の２倍以上の引っ張り剛性を有する補強部材５３を使用することにより、高強度コンクリートと補強部材５３の引っ張り剛性の比を１０倍程度にして、普通強度のコンクリートはもちろん高強度コンクリートでも補強効果を十分に発揮できるようにしたものである。
【００１８】
一方、補強部材５３の補強効果は、補強部材５３の引っ張り剛性によりコンクリートの歪みの増加を抑えることでその効果を発揮するものであるため、補強部材５３とコンクリートの一体性が高いほど、補強効果が高くなる。そこで、本実施形態では、上述のように補強部材５３の素材に従来の異形鉄筋のような多数の凹凸を設けてあるが、この凹凸だけでは十分な付着力を発揮することは困難と考えられる。
【００１９】
そこで、本実施形態の補強部材５３は、図２に示すように、適宜な長さの直線部分６０と、この直線部分６０の両端部に設けられたＵ字形のフック状部分６１，６１と、直線部分６０のほぼ中央に設けられた扁平なリング状部分６２とが設けられている。
【００２０】
この補強部材５３は、図３に示すように、その直線部分６０が、入隅部１２の近傍でひび割れが発生しやすいと考えられるライン５６に対してほぼ直交するとともに、リング状部分６２がこのライン５６に重なるように配置されている。これによって、補強部材５３とコンクリートとの一体性をできるだけ高くすることができ、補強効果を十分に発揮することができる。
【００２１】
このように、本発明の鉄筋コンクリート造壁５は、補強部材５３の引っ張り剛性が、従来の鉄筋の引っ張り剛性の２倍以上なので、補強効果が十分に高くなり、通常のコンクリートのみならず、高強度コンクリートを使用した場合でも、ひび割れの発生を防止することが可能になる。
【００２２】
また、補強部材５３は、直線部分６０の両側にフック状部分６１，６１を有するとともに、直線部分６０の中央に扁平なリング状部分６２を有しているので、コンクリートとの付着力が大きくなり、補強効果が更に高くなる。
【００２３】
更に、補強部材５３は、通常の鉄筋の５〜１０倍の引っ張り強度を有しているので、鉄筋に比較して少ない使用量でより高い終局耐力を得ることができる。
【００２４】
また、本実施形態では、扁平なリング状部分６２を、ひび割れが発生しやすいライン５６に重ねて配置したので、補強に直接作用する部分の断面積を２倍に高めることができ、上述したコンクリート付着強度の改善と相まって、高い補強効果を得ることができる。
【００２５】
また、炭素繊維の比重は鋼材の約１／５以下であるため、補強部材５３を非常に軽量化することができる。更に、補強部材５３は、通常の鉄筋より強度が高いく、鉄筋と同径以下にすることができるので、壁筋やスラブ筋との収まりが良くなり、コンクリート打設の障害になることもない。従って、補強部材５３の運搬や取り付けが容易になるとともに、施工性が非常に良好となる。
（第２実施形態）
図４は本発明を適用した第２実施形態の鉄筋コンクリート造壁７を示す。この鉄筋コンクリート造壁７は、図１の鉄筋コンクリート造壁５の補強部材５３に代えて、ほぼＬ字状の補強部材７０，７０・・・を配置したものであり、それ以外は図１の鉄筋コンクリート造壁５と同様である。
【００２６】
この鉄筋コンクリート造壁７の補強部材７０は、図５に示すように、炭素繊維をエポキシ樹脂で固めた棒状部材をほぼＬ字状に形成したものであり、その両辺における直線部分７１，７１の端部には、Ｕ字形のフック状部分７２，７２が設けられている。また、直線部分７１，７１の交差部には、ほぼ円形のリング状部分７３が設けられている。
【００２７】
この補強部材７０は、図６にも示すように、その両方の直線部分７１，７１が開口５１の入隅部５２における両側の開口縁５７，５８に沿って配置されている。
【００２８】
この鉄筋コンクリート造壁７は、上述の鉄筋コンクリート造壁５と同様な作用効果がある。
（第３実施形態）
図７は、本発明を適用した第３実施形態の鉄筋コンクリート造壁８を示す。この鉄筋コンクリート造壁８は、図１の鉄筋コンクリート造壁５の補強部材５３を、ほぼＬ字状の補強部材８０に代えたものであり、その他は鉄筋コンクリート造壁５と同様である。
【００２９】
補強部材８０は、図８にも示すように、その両辺の直線部分８１，８１が細長いＵ字状に形成されている。これらの直線部分８１，８１は、そのＵ字状の曲がった方の端部より少し内側に入った部分が結合されると共に、両端に互いに離れた位置に配置されたフック状部分８２ａ，８２ｂが設けられている。
【００３０】
この補強部材８０は、図９に示すように、各直線部分８１，８１が入隅部５２の両側の開口縁５７，５８に沿って配置されている。
【００３１】
この鉄筋コンクリート造壁８も、上述の鉄筋コンクリート造壁５と同様な作用効果がある。
（第４実施形態）
図１０は、本発明を適用した第４実施形態の鉄筋コンクリート造壁９を示す。この鉄筋コンクリート造壁９は、図１の鉄筋コンクリート造壁５の補強部材５３を、メッシュ状の補強部材９０に代えたものであり、その他は鉄筋コンクリート造壁５と同様である。
【００３２】
補強部材９０は、図１１にも示すように、棒状部材で形成され複数の長辺部材９１と、複数の短辺部材９２とを縦横にピッチ５０ｍｍ程度のメッシュ状に接着したものであり、全体の形が長方形のシート状をなしている。
【００３３】
この補強部材９０は、図１０に示すように、その長辺部材９１が入隅部５２の近傍に発生されると予想される仮想ひび割れ５６（図３）に対してほぼ直交するように、且つ長辺部材９１のほぼ中央部が仮想ひび割れ５６上にくるように配置されている。
【００３４】
この鉄筋コンクリート造壁９は、上述の鉄筋コンクリート造壁５と同様な作用効果がある上に、補強部材９０の製造が容易であるという特徴がある。
【００３５】
なお、上述の第１〜第４実施形態では、本発明を鉄筋コンクリート造壁５，７，８，９に適用した場合について説明したが、本発明は鉄筋コンクリート造スラブなどの板部材に適用することができる。
【００３６】
また、上述の実施形態では、補強部材５３，７０，８０，９０として、炭素繊維をエポキシ樹脂で固めた棒状部材を使用したが、炭素繊維に代えて鉄筋の２倍以上の引っ張り剛性を有する高強度連続繊維を使用することができ、また、エポキシ樹脂に代えて高強度連続繊維を棒状に固めることが可能な適宜な樹脂を使用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、補強部材が鉄筋の引っ張り剛性に対して２倍以上の引っ張り剛性を有するので、開口の入隅部の補強を十分に行うことができ、コンクリートの強度が大きい場合でも、ひび割れの発生を防止することができる。また、補強部材の形状を所定形状とすることによって、コンクリートとの付着強度を高くすることができるので、補強効果を更に上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鉄筋コンクリート造板部材の開口補強構造を適用した第１実施形態の鉄筋コンクリート造壁を示す図である。
【図２】本発明に係る第一実施形態の補強部材を示す図である。
【図３】本発明に係る第一実施形態の補強部材の配置を示す図である。
【図４】本発明に係る鉄筋コンクリート造板部材の開口補強構造を適用した第２実施形態の鉄筋コンクリート造壁を示す図である。
【図５】本発明に係る第２実施形態の補強部材を示す図である。
【図６】本発明に係る第２実施形態の補強部材の配置を示す図である。
【図７】本発明に係る鉄筋コンクリート造板部材の開口補強構造を適用した第３実施形態の鉄筋コンクリート造壁を示す図である。
【図８】本発明に係る第３実施形態の補強部材を示す図である。
【図９】本発明に係る第３実施形態の補強部材の配置を示す図である。
【図１０】本発明に係る鉄筋コンクリート造板部材の開口補強構造を適用した第４実施形態の鉄筋コンクリート造壁を示す図である
【図１１】本発明に係る第４実施形態の補強部材を示す図である。
【図１２】従来例に係る鉄筋コンクリート造壁の開口補強構造を示す図である。
【符号の説明】
５，７，８，９  鉄筋コンクリート造壁
５１  開口
５２  入隅部
５３，７０，８０，９０  補強部材
５６  仮想ひび割れ
５７，５８  開口縁
６０，７１，８１  直線部分
６１，７２，８２  フック状部分
６２，７３  リング状部分
【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】
0004491163.tif 000009
【図９】
0004491163.tif 000010
【図１０】
0004491163.tif 000011
【図１１】
0004491163.tif 000012
【図１２】
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