(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート中に鉄筋が配筋された鉄筋コンクリート部材において、
前記コンクリート中に、前記鉄筋より高強度の高強度鉄筋が配筋され、
この高強度鉄筋は、鉄筋コンクリート部材に外力が作用して前記鉄筋が塑性化しても、弾性範囲内に留まり、その復元力により、鉄筋コンクリート部材の残留変形を小さくするもので、前記鉄筋コンクリート部材の断面の中央付近に配置されていることを特徴とする鉄筋コンクリート部材。
【請求項２】
前記鉄筋コンクリート部材に外力が作用した際に該鉄筋コンクリート部材中に形成される塑性ヒンジ域において、前記コンクリートと高強度鉄筋との付着が除去されていることを特徴とする請求項１記載の鉄筋コンクリート部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄筋コンクリート部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ダンパ等の特別な制震装置が備えられていない鉄筋コンクリート造構造物においては、大地震時には柱、梁等の鉄筋コンクリート部材が損傷を受けることにより、地震エネルギーを吸収する。従って、地震後には、残留変形や残留ひび割れが生じ、その補修には大きな費用を要する。
一方、残留変形や残留ひび割れを制御する構造として、プレストレスト・コンクリート構造がある。しかし、プレストレスト・コンクリート構造は建設費が高く、また地震時の揺れが大きくなる等の問題があり、汎用的な架構構築法とは言えない。
【０００３】
鉄筋コンクリート造構造物の大地震時による損傷は、地震力による各鉄筋コンクリート部材の残留変形に依存する。この変形を小さくするためには、柱、梁等の鉄筋コンクリート部材の強度及び剛性を大きくする必要があり、そのためには鉄筋コンクリート部材の断面寸法を大きくしなければならない。この方法では、建設費が増加するのみならず、居住空間が狭められることによる使用性のデメリットが生じる。
従来の鉄筋コンクリート部材と同程度の断面寸法で、ダンパ等の制震装置を特に併設することなく、大地震後の鉄筋コンクリート部材の残留変形を低減できれば、地震被害を受けた鉄筋コンクリート構造物の補修費用を大幅に縮小することができる。
【０００４】
上記事情に鑑み、本発明は、従来の鉄筋コンクリート部材と同程度の断面寸法で、制震装置を特に併設することなく、地震力等の外力作用後の残留変形を小さくすることのできる鉄筋コンクリート部材を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の鉄筋コンクリート部材（鉄筋コンクリート梁）１（例えば図１，図２参照）は、
コンクリート２中に鉄筋３が配筋された鉄筋コンクリート部材１において、
前記コンクリート２中に、前記鉄筋３より高強度の高強度鉄筋４が配筋され、この高強度鉄筋４は、鉄筋コンクリート部材１に外力が作用して前記鉄筋３が塑性化しても、弾性範囲内に留まり、その復元力により、鉄筋コンクリート部材１の残留変形を小さくするものであること
を特徴とする。
【０００６】
この請求項１記載の鉄筋コンクリート部材によれば、前記高強度鉄筋の弾性限度ひずみは、前記鉄筋のそれと比して大きいので、該鉄筋コンクリート部材に外力が作用して変形を起こした際、前記鉄筋が塑性化しても、高強度鉄筋は弾性範囲内に留まり、前記外力の作用が終了した後に、前記高強度鉄筋の復元力により、鉄筋コンクリート部材の残留変形を小さくすることができる。
また、鉄筋コンクリート部材の断面寸法を大きくすることなく、またダンパ等の制震装置を特に併設することなく、比較的簡単な施工で、かつ低コストで、地震力等の外力作用後の残留変形を小さくすることができる。
【０００７】
さらに、請求項１記載の鉄筋コンクリート部材１（例えば図２参照）は、
前記高強度鉄筋４は、前記鉄筋コンクリート部材１の断面の中央付近に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
従って、請求項１記載の鉄筋コンクリート部材によれば、該鉄筋コンクリート部材に外力が作用して曲げ変形を起こした際、高強度鉄筋は、中立軸に近い断面の中央付近に配されているので、前記高強度鉄筋を、確実に弾性内に留めることができ、前記高強度鉄筋の復元力により、鉄筋コンクリート部材の残留変形を小さくすることができる
【０００９】
請求項２記載の鉄筋コンクリート部材１（例えば図１参照）は、請求項１において、
前記鉄筋コンクリート部材１に外力が作用した際に該鉄筋コンクリート部材１中に形成される塑性ヒンジ域５において、前記コンクリート２と高強度鉄筋４との付着が除去されていること
を特徴とする。
【００１０】
この請求項２記載の鉄筋コンクリート部材によれば、請求項１と同様の効果が得られると共に、前記鉄筋コンクリート部材の塑性ヒンジ域において、前記コンクリートと高強度鉄筋との付着が除去されているので、塑性ヒンジ域の高強度鉄筋にかかる応力が分散される。従って、鉄筋コンクリート部材の大変形時においても、前記高強度鉄筋を、確実に弾性内に留めることができ、前記高強度鉄筋の復元力により、鉄筋コンクリート部材の残留変形を小さくすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の鉄筋コンクリート部材の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施の形態の鉄筋コンクリート梁（鉄筋コンクリート部材）１を示す側面図であり、図２は同、Ａ−Ａ断面図である。
【００１２】
本実施の形態の鉄筋コンクリート梁１は、コンクリート２中に鉄筋３が配筋された鉄筋コンクリート部材１において、前記コンクリート２中に、前記鉄筋３より高強度の高強度鉄筋４が配筋され、この高強度鉄筋４は、鉄筋コンクリート部材１に外力が作用して前記鉄筋３が塑性化しても、弾性範囲内に留まり、その復元力により、鉄筋コンクリート部材１の残留変形を小さくするようにして、概略構成されている。
【００１３】
ここで、図２に示すように、前記高強度鉄筋４は、前記鉄筋コンクリート梁１の断面の中央付近に配置されている。
【００１４】
また、前記鉄筋コンクリート部材１に外力が作用した際に該鉄筋コンクリート部材１中に形成される、図１に示す塑性ヒンジ域５において、前記コンクリート２と高強度鉄筋４との付着が、図２に示すように、高強度鉄筋４の外周をロウ４ａで覆うことにより除去されている。
【００１５】
以上、上記実施の形態の鉄筋コンクリート梁１によれば、高強度鉄筋４の弾性限度ひずみは、鉄筋３のそれと比して大きいので、該鉄筋コンクリート梁１に外力が作用して変形を起こした際、前記鉄筋３が塑性化しても、高強度鉄筋４は弾性範囲内に留まり、前記外力の作用が終了した後に、前記高強度鉄筋４の復元力により、鉄筋コンクリート梁１の残留変形を小さくすることができる。
また、鉄筋コンクリート部材１の断面寸法を大きくすることなく、またダンパ等の制震装置を特に併設することなく、比較的簡単な施工で、かつ低コストで、地震力等の外力作用後の残留変形を小さくすることができる。
【００１６】
また、前記鉄筋コンクリート梁１に外力が作用して曲げ変形を起こした際、高強度鉄筋４は、中立軸に近い断面の中央付近に配されているので、前記高強度鉄筋４を、確実に弾性内に留めることができ、前記高強度鉄筋４の復元力により、鉄筋コンクリート部材１の残留変形を小さくすることができる。
【００１７】
また、前記鉄筋コンクリート梁１の塑性ヒンジ域５において、前記コンクリート２と高強度鉄筋４との付着が除去されているので、塑性ヒンジ域５の高強度鉄筋４にかかる応力が分散される。従って、鉄筋コンクリート梁１の大変形時においても、前記高強度鉄筋４を、確実に弾性内に留めることができ、前記高強度鉄筋４の復元力により、鉄筋コンクリート梁１の残留変形を小さくすることができる。
【００１８】
なお、本発明の鉄筋コンクリート部材は、上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、上記実施の形態では、鉄筋コンクリート梁を取り上げたが、本発明の鉄筋コンクリート部材を、例えば柱や腰壁、袖壁、垂壁等に適用しても良い。
また、上記実施の形態では、前記コンクリート２と高強度鉄筋４との付着が、高強度鉄筋４の外周をロウ４ａで覆うことにより除去されているが、例えば、塑性ヒンジ域５において高強度鉄筋４表面の異形鉄筋リブを除去して平滑化し、その表面にグリスなどを塗布することで、前記コンクリート２と高強度鉄筋４との付着を除去しても良い。
その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【００１９】
（実験例）
本発明の鉄筋コンクリート部材に係る実験例を以下に示す。
図３に示す、本発明に係る鉄筋コンクリート部材Ａと、比較対象のため通常の配筋方法による鉄筋コンクリート部材Ｂそれぞれの両端に、梁にかかる地震力を想定して、無軸力下で、正負交番繰り返し逆対象曲げモーメントを加えた場合の、鉄筋コンクリート部材Ａ，Ｂの材軸方向変形量を、数値解析により計算した。
【００２０】
鉄筋コンクリート部材Ａ，Ｂの断面寸法は、共に梁成８００ｍｍ、梁幅４００ｍｍ、長さは５０００ｍｍである。鉄筋コンクリート部材Ａには、図３（ａ）に示すように、８本の鉄筋１３と４本の高強度鉄筋１４とが配筋され、鉄筋コンクリート部材Ｂには、図３（ｂ）に示すように、１２本の鉄筋１３が配筋されている。
【００２１】
鉄筋１３は、降伏応力度σyが３４５Ｎ／ｍｍ2、１本当たりの断面積が５．０６７ｃｍ2（日本工業規格ＳＤ３４５、Ｄ２５相当）とし、高強度鉄筋１４は、降伏応力度σyが６８５Ｎ／ｍｍ2、１本当たりの断面積が２．８６５ｃｍ2（日本工業規格ＳＤ６８５、Ｄ１９相当）とした。
鉄筋コンクリート部材Ａ，Ｂの双方とも、コンクリート１２の圧縮強度は２１Ｎ／ｍｍ2とした。
鉄筋１３及び高強度鉄筋１４の応力σ−ひずみε関係は、図５に示すような完全弾塑性を仮定し、コンクリート１２の応力σ−ひずみε関係は、図６に示すような、トリリニア型の履歴則を仮定した。
【００２２】
また、鉄筋コンクリート部材Ａにおいては、材軸方向両端部の塑性ヒンジ域において、図４に示すように、コンクリート１２と高強度鉄筋１４との付着が、材端部から８００ｍｍの長さにわたって除去されているものとし、この付着除去部分において、高強度鉄筋１４のひずみは均等であるとした。
上記以外の部分の高強度鉄筋１４又は鉄筋１３とコンクリート１２との付着は完全であるとし、平面保持の仮定が成り立つものとした。
【００２３】
鉄筋コンクリート部材Ａ及びＢの両端部に与えた逆対象曲げ回転角は、１サイクル目の最大値が±１／２００ｒａｄ、２〜４サイクル目の最大値がそれぞれ、±１／１５０ｒａｄ，±１／１００ｒａｄ，±１／６７ｒａｄと順次大きくし、その後５、６サイクル目において最大値±１／５０ｒａｄの回転角を２サイクル与えた。
【００２４】
この数値解析実験の結果を、図７に示す。
この結果より、鉄筋コンクリート部材Ａの最終材軸方向残留変形量は８．０ｍｍと、鉄筋コンクリート部材Ｂの最終材軸方向残留変形量１２．９ｍｍの６２％に留まっており、本発明を適用した鉄筋コンクリート部材Ａの残留変形が、通常の通常の配筋方法による鉄筋コンクリート部材Ｂの残留変形に比して小さくなることが確認された。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１記載の鉄筋コンクリート部材によれば、前記高強度鉄筋の弾性限度ひずみは、前記鉄筋のそれと比して大きいので、該鉄筋コンクリート部材に外力が作用して変形を起こした際、前記鉄筋が塑性化しても、高強度鉄筋は弾性範囲内に留まり、前記外力の作用が終了した後に、前記高強度鉄筋の復元力により、鉄筋コンクリート部材の残留変形を小さくすることができる。
また、鉄筋コンクリート部材の断面寸法を大きくすることなく、またダンパ等の制震装置を特に併設することなく、比較的簡単な施工で、かつ低コストで、地震力等の外力作用後の残留変形を小さくすることができる。
【００２６】
さらに、請求項１記載の鉄筋コンクリート部材によれば、該鉄筋コンクリート部材に外力が作用して曲げ変形を起こした際、高強度鉄筋は、中立軸に近い断面の中央付近に配されているので、前記高強度鉄筋を、確実に弾性内に留めることができ、前記高強度鉄筋の復元力により、鉄筋コンクリート部材の残留変形を小さくすることができる。
【００２７】
請求項２記載の鉄筋コンクリート部材によれば、請求項１と同様の効果が得られると共に、前記鉄筋コンクリート部材の塑性ヒンジ域において、前記コンクリートと高強度鉄筋との付着が除去されているので、塑性ヒンジ域の高強度鉄筋にかかる応力が分散される。従って、鉄筋コンクリート部材の大変形時においても、前記高強度鉄筋を、確実に弾性内に留めることができ、前記高強度鉄筋の復元力により、鉄筋コンクリート部材の残留変形を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鉄筋コンクリート部材の一例を示す、側面図である。
【図２】同、Ａ−Ａ断面図である。
【図３】実験例における実験対象を示し、（ａ）は鉄筋コンクリート部材Ａの断面図、（ｂ）は鉄筋コンクリート部材Ｂの断面図である。
【図４】同、鉄筋コンクリート部材Ａの側面図である。
【図５】実験例におけるコンクリートの応力−ひずみ関係を示す図である。
【図６】同、鉄筋及び高強度鉄筋の応力−ひずみ関係を示す図である。
【図７】実験例の結果を示す図である。
【符号の説明】
１          鉄筋コンクリート部材（鉄筋コンクリート梁）
２，１２    コンクリート
３，１３    鉄筋
４，１４    高強度鉄筋
５          塑性ヒンジ域
【図１】
0004014774.tif 000002
【図２】
0004014774.tif 000003
【図３】
0004014774.tif 000004
【図４】
0004014774.tif 000005
【図５】
0004014774.tif 000006
【図６】
0004014774.tif 000007
【図７】
0004014774.tif 000008