(57)【要約】【課題】  主鉄筋を横切ってコンクリート構造物に設けられた貫通開口により寸断された主鉄筋の応力伝達を確実に行えるようにする。【解決手段】  貫通開口を画成するように鉄筋コンクリート構造物２内に埋設される角形鋼管１１と、角形鋼管１１の埋設位置で寸断された主鉄筋４の配筋位置に相対するように、主鉄筋４と等しい配筋間隔、高さで角形鋼管１１に取り付けられた台座１２上に配設された接合鉄筋１３とからなる補強構造体１０を備えた。この補強構造体１０に取り付けられた接合鉄筋１３の端部と鉄筋コンクリート構造物２側の主鉄筋端４とを溶接接合することで、主鉄筋４の応力が角形鋼管１１の側面部を介して補強構造体１０内を伝達されるようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通開口を画成するように鉄筋コンクリート構造物内に埋設される鋼管と、該鋼管の埋設位置で寸断された主鉄筋の配筋位置に相対するように、前記主鉄筋と等しい配筋間隔、高さで前記鋼管に取り付けられた台座上に配設された接合鉄筋とからなる補強構造体を備え、該補強構造体に取り付けられた前記接合鉄筋端が前記鉄筋コンクリート構造物側の主鉄筋端と溶接接合され、前記主鉄筋の応力が前記鋼管の一部を介して前記補強構造体を伝達されるようにしたことを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の開口部補強構造。
【請求項２】
前記接合鉄筋は、前記鋼管の側面に固着された台座プレート上に溶接固定されたことを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物の開口部補強構造。
【請求項３】
前記接合鉄筋は、その端縁が該接合鉄筋に相対する、前記鉄筋コンクリート構造物内の主鉄筋の端縁とエンクローズド溶接されたことを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物の開口部補強構造。
【請求項４】
前記鋼管は、前記鉄筋コンクリート構造物のコンクリート打設時に埋設型枠として前記貫通開口を画成することを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物の開口部補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄筋コンクリート構造物の開口部補強構造に係り、特にコンクリート構造物の貫通開口の埋設型枠を兼ねる開口鋼管と接合鉄筋とを備え、接合鉄筋と開口鋼管の一部で、貫通開口により寸断された主鉄筋の応力伝達を行えるようにした鉄筋コンクリート構造物の開口部補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鉄筋コンクリート構造物の所定位置に貫通開口部等を設ける場合には、あらかじめ開口となる位置に、所定寸法の箱抜き型枠を固定し、コンクリート打設後にその型枠を取り外すことで、所定の貫通開口部が形成されるようになっている。そして、その開口部が設けられることにより主鉄筋が切断される場合には、開口部を避けた両側の所定かぶり位置に開口部で欠損する鉄筋量に相当する複数本の鉄筋を束ね筋として配筋し、また開口部形成による応力集中による弱部の発生を防止するために開口部を囲むように開口部補強筋を配筋するような設計が行われている。
【０００３】
また、貫通開口をコンクリート躯体に設ける類似技術の一例として、天井裏等に設備配管等を配管するために、鉄筋コンクリート梁や鉄骨鉄筋コンクリートの梁に貫通孔を設ける場合がある。このような工事の施工法に関し、出願人は、その貫通孔径に相当する鋼製のスリーブ管を梁鉄筋等に固定してあらかじめ配管位置に埋設し、コンクリートを打設してスリーブ管をそのまま梁内に存置するようにした梁貫通孔形成方法と型枠とを提案している（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２９１１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に開示した型枠として用いられるスリーブ管は、そのままコンクリート梁内に存置されるので、施工性がきわめて高く有効な貫通孔の施工法であるが、一般に設備配管等の貫通孔は、梁主筋を寸断するような方向には配置されないので、この施工法では、埋設型枠を配置して貫通孔を梁施工と同時に形成できるという施工性の向上と、貫通孔周辺の応力集中による影響を考慮した補強を行う点が特徴となっている。
【０００６】
一般に主鉄筋を寸断するような方向に開口部を設ける必要がある場合には、上述のような補強策がとられるが、鉄筋径が太径（たとえばＤ５１等）の場合や配筋間隔が小さい場合には、開口部を避けた位置に補強筋を増し筋するため、鉄筋のあきが十分に確保できず、鉄筋が密に配筋されている部分でコンクリートの充填不良が生じるおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、開口部の形成により主鉄筋が寸断されるような場合に、開口部の施工が容易になるとともに、開口部を形成する鋼管の一部を構造材として利用するようにした鉄筋コンクリート構造物の開口部補強構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は貫通開口を画成するように鉄筋コンクリート構造物内に埋設される鋼管と、該鋼管の埋設位置で寸断された主鉄筋の配筋位置に相対するように、前記主鉄筋と等しい配筋間隔、高さで前記鋼管に取り付けられた台座上に配設された接合鉄筋とからなる補強構造体を備え、該補強構造体に取り付けられた前記接合鉄筋端が前記鉄筋コンクリート構造物側の主鉄筋端と溶接接合され、前記主鉄筋の応力が前記鋼管の一部を介して前記補強構造体を伝達されるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
前記接合鉄筋は、前記鋼管の側面に固着された台座プレート上に溶接固定することが好ましい。
【００１０】
前記接合鉄筋は、その端縁が該接合鉄筋に相対する、前記鉄筋コンクリート構造物内の主鉄筋の端縁とエンクローズド溶接されるようにすることが好ましい。
【００１１】
前記鋼管は、前記鉄筋コンクリート構造物のコンクリート打設時に埋設型枠として前記貫通開口を画成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
以上に述べたように、本発明によれば、鉄筋コンクリート構造物の貫通開口の埋設型枠を兼ねる開口鋼管と接合鉄筋とを備えたことにより、施工性が向上するとともに、接合鉄筋と開口鋼管の一部とで、貫通開口により寸断された主鉄筋の応力伝達を行えることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の鉄筋コンクリート構造物の開口部補強構造の実施するための最良の形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。
【実施例】
【００１４】
図１は、紙面直角方向に延長するトンネル構造の本坑トンネル１の頂版の一部と、その本坑トンネル１の上部に一体的に構築される送排気ダクトの一部の配筋状態を模式的に示した部分断面図である。図２は、本坑トンネル１頂版２を、上側主鉄筋４の位置での断面を部分的に示した断面図である（なお、図の簡単化のためにコンクリートのハッチングは省略されている）。同図に示したように、本実施例では、図２に示したように、本坑トンネル１の換気を行うために、本坑トンネル１と送排気ダクト３との連通する換気開口５が、本坑トンネル１の頂版２に所定間隔をあけてトンネルの長手方向に列設されている。この換気開口５は、平面視して角形断面をなし、適当な寸法の既製の角形鋼管が埋設されて用いられている。
【００１５】
本実施例では、本坑トンネル１の頂版厚は２０００mmあり、断面内には、図１に示したように上側主鉄筋４として太径の鉄筋（Ｄ５１）がダブル（２段）配筋され、下側主鉄筋６として太径鉄筋（Ｄ５１）がシングル配筋されている。したがって、換気開口５を設けることにより、図２に平面視したように、換気開口５の配置位置に重なる４本の主鉄筋４ａ（６ａ）が各配筋段で寸断されることになる。
【００１６】
ところが、本発明の鉄筋コンクリート構造物の開口部補強構造１０では、図３に示した開口鋼管１１が換気開口５を画成するように本坑コンクリート頂版２内に埋設されている。この開口鋼管１１は、頂版２の主鉄筋４，６に接合可能な鉄筋（接合用鉄筋）と、この接合用鉄筋１３を支持する台座プレート１２とが鋼管１１の側面の所定位置に固着された構造からなる。
【００１７】
ここで、本実施例の開口部補強構造１０の構成について、図３を参照して説明する。
開口部補強構造１０は、完成時に送排気管等の開口として所定の機能を果たす開口鋼管１１と、この開口鋼管１１に台座プレート１２を介して固着された接合用鉄筋１３とから構成されている。開口鋼管１１には、本実施例では本坑トンネル１の頂版厚に等しい長さを有する、１辺５５０mmの角形鋼管が使用されている。この開口鋼管１１の肉厚は、後述するように、寸断された主鉄筋４，６の換算断面積を考慮して決定されるようになっている。本実施例ではｔ＝２２mmの既製角形鋼管が使用されているが、鋼板を加工して、開口形状、寸法に応じたサイズの筒形鋼管を製作して用いることもできる。開口鋼管１１の側面の所定高さには台座プレート１２が溶接され、さらに台座プレート１２上に複数本の接合用鉄筋１３がフレア溶接により固着されている。これらの接合用鉄筋１３は、溶接作業を考慮した場合、全長３００〜４００mmに設定することが好ましく、開口部で寸断された本坑トンネル１の頂版２の主鉄筋４，６のかぶり厚に一致した配筋高さ、配筋間隔に位置するように、台座プレート１２上で各配筋位置が決定され、台座プレート１２上に溶接固定されている。
【００１８】
すなわち、図３に示した開口部補強構造１０は、たとえば図１、図２に示したように、本坑トンネル１頂版２の主鉄筋配筋時に、本坑トンネル１側の主鉄筋とその配筋高さ、配筋ピッチを完全に一致させた状態で設計開口位置に仮支持させ、すでに配筋されている相対位置にある主鉄筋の端面とを位置合わせして溶接接合されている。溶接接合にはエンクローズド溶接が採用され、鉄筋応力の伝達が確実に図れるよう接合されている。
【００１９】
配筋及び開口部補強構造１０の設置完了後、本坑トンネル１頂版２のコンクリート施工を行うが、このとき、開口鋼管１１はコンクリート打設時に埋設型枠としての機能を果たし、コンクリート打設完了と同時に、本坑トンネル１と送排気ダクト３とを連通する換気開口５を一挙に完成させることができる（図１，図２参照）。このとき、開口鋼管１１とコンクリートとの構造の一体化を図るために、開口鋼管１１の外側表面に複数本の小径スタッド（図示せず）を配設してもよい。
【００２０】
ここで、頂版２主鉄筋が接合された、本発明の開口部補強構造１０の接合用鉄筋１３と、開口鋼管１１における応力伝達状態について、図４を参照して説明する。
【００２１】
図１に示した本坑トンネル１と送排気ダクト３との２段構造の鉄筋コンクリートにおいて、本坑トンネル１は、常時において頂版２上面側に曲げ引張が生じるような構造系となっており、上側配筋が２段配筋となっている。このとき２段配筋間の中心かぶり深さＤは約２００mmであり、このときに主鉄筋に作用する引張応力は、それぞれの台座プレート１２を介して同図（ｂ）に示したように、開口鋼管１１の主鉄筋と平行な側面（ハッチング部）に沿って伝達される。そのときの鋼管側面部における想定される引張応力分布を同図（ａ）に模式的に示した。このように開口部補強構造１０は、本体側の主鉄筋配筋位置をパラメータとして２Ｄの範囲で主鉄筋応力を負担することが予想される。本実施例では、開口鋼管１１の両側面の鋼管上端から２Ｄ＝約４０cmの範囲で、８本の引張鉄筋の引張合力を負担するためには、たとえば主鉄筋径をＤ５１（公称面積２０．２９cm2×８＝約１６０cm2）とすると、鋼管の所要肉厚は約２cmとなり、ｔ＝２２mmの既製鋼管がそのまま利用できる。
【００２２】
たとえば本坑トンネル１と送排気ダクト３との間の換気開口５の寸法が小さく設計され、その開口に適合するサイズの既製の角形鋼管を用いた場合、鋼管の肉厚が薄く上述の主鉄筋引張応力の伝達面積が確保できない場合もあり得る。その場合には、鋼管側面に設計厚が確保できるだけの補強プレート（図示せず）を積層して負担面積を増加させることが好ましい。
【００２３】
図５各図は、開口鋼管１１の側面に取り付けられる台座プレート１２の変形例を示したものである。この台座プレート１２の幅は開口鋼管１１の幅より広く設定され、その両端１２ａは翼状をなして鋼管側部に張り出すような形状となって鋼管側面に溶接固定されている。この場合、台座プレート１２の幅が開口鋼管１１の幅より広くなっているため、図５各図に示したように、本坑トンネル１の頂版２の主鉄筋ピッチと、換気開口５の配置間隔とがずれて設定されている場合にも、この台座プレート１２上の所定位置で接合用鉄筋１３を溶接することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の鉄筋コンクリート構造物の開口部補強構造の一実施例を示したコンクリート構造物の部分断面図。
【図２】図１に示したコンクリート構造物のII-II断面線に沿った主鉄筋配筋状態と、開口部補強構造の設置状態を示した平断面図。
【図３】本発明の開口部補強構造の一実施例を示した斜視図。
【図４】図３に示した開口部補強構造における接合鉄筋を介して生じる応力状体を模式的に示した説明図。
【図５】開口鋼管に取り付けられる台座プレートの変形例を示した模式平面図。
【符号の説明】
【００２５】
１  本坑トンネル
４，６  主鉄筋
５  換気開口
１０  開口部補強構造
１１  開口鋼管
１２  台座プレート
１３  接合用鉄筋
【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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