JP2008144415A - 鉄筋コンクリート構造壁の開口部補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 鉄筋コンクリート構造壁に対する開口部の設置作業の簡易化、開口部周辺の補強筋の数量の軽減、及びコンクリートの充填性の向上を図る。
【解決手段】 開口部５１を画成するように鉄筋コンクリート構造壁内に埋設される円形鋼管１１と、円形鋼管１１を、面内に形成された貫通孔で保持して鉄筋コンクリート構造壁内の所定位置に配置可能に保持する、縦横の縁辺に沿って、鋼管１１の設置により寸断された縦横の主鉄筋５８，５９と等しい配筋間隔で継手筋１８，１９が固着された補強鋼板１５からなる。この補強鋼板１５を開口部５１の斜めせん断抵抗部材として機能させ、継手筋１８，１９を鉄筋コンクリート構造壁側の主鉄筋５８，５９と接合して主鉄筋５８，５９の応力が補強鋼板１５を介して伝達されるようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は鉄筋コンクリート構造壁の開口部補強構造に係り、特に原子力施設等の鉄筋コンクリート構造壁に形成される大規模な開口部のように、開口部周囲に大量の開口部補強鉄筋を必要とする場合に適用可能な鉄筋コンクリート構造壁の開口部補強構造に関する。

一般に、鉄筋コンクリート構造壁では、壁全面の縦横に主鉄筋が配筋されるため、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、開口が設けられることで欠損する鉄筋量に相当する補強鉄筋、斜めせん断補強筋、開口部を囲むリング状の開口部補強筋等による開口部の周囲を補強する設計がなされている。

ところで、鉄筋コンクリート構造を主体とする原子力施設では、構造設計上、太径（たとえばＤ５１等）の鉄筋が多段に配筋される場合が多い。また、鉄筋コンクリート構造壁５０の一部に、図６に示したように、φ２．０〜５．０m程度の大口径配管用の開口部５１を形成する際には、図示しない壁主筋（Ｄ５１）に加えて、図７及び図８（ａ），（ｂ）に示したように、同径（Ｄ５１）の縦横配筋された開口補強筋５３，５４と、斜めせん断補強筋５５とを壁面から所定のかぶり量を確保して多段に配筋する必要がある。また、開口部５１の周囲にもリング状補強筋５６を配筋しなければならない。これらの補強鉄筋５３，５４，５５，５６は、開口部５１の周囲に所定のかぶりを確保して、壁表面から限られた厚さの範囲に配筋しなければ開口部補強の効果が十分得られない。このため、配筋された各補強鉄筋５３，５４，５５，５６間のあきが十分に確保できず、この部分においてコンクリートの充填不良等が生じるおそれがある。

このような問題を解消するために、原子力施設等では、コンクリートの両側面をスタッド付きの鋼板で挟んで一体化した鋼板コンクリート構造等も採用されている（特許文献１参照）。この種の鋼板コンクリート構造からなる壁体では、特許文献２に開示されたように、開口部を設ける場合には、コンクリート内に貫通スリーブを挿入することも可能である。この場合には、コンクリート構造の両面の鋼板がスリーブの支持端となるため、貫通スリーブの保持が比較的容易に行える。

ところが、これらの原子力施設でも鋼板コンクリート構造を採用した場合、工費が高くなり、また施工が煩雑であるため、適用部位は施設の一部に限られ、一般には鉄筋コンクリート構造ないしは鉄骨鉄筋コンクリート等の複合構造で設計されている。したがって、鉄筋コンクリート構造壁においては、上述した問題点が解決できない状態にある。

ところで、特許文献２に開示したような貫通スリーブを、鉄筋コンクリート構造の貫通孔に適用した貫通孔補強金物も提案されている（特許文献３）。この貫通スリーブを有する貫通孔補強金物は、耐蝕金属製の貫通スリーブの周囲にリング状、放射状等の各種形状の鉄筋を組み立ててユニット化した補強筋を備えており、このユニット化した補強金物を鉄筋コンクリート構造体の貫通孔に設置することにより、貫通孔の施工の合理化、貫通孔周囲の補強が有効に行われるとしている。

特開平６−３３１７７６号公報 特開２００４−１４４４９３号公報 特開平７−６２７９３号公報

特許文献３に開示した貫通孔補強金物は、貫通スリーブがそのまま構造体内に存置されるので、施工性が高いことが認められる。しかし、貫通スリーブの周囲のユニット化された配筋は、放射状鉄筋とリング状鉄筋とこれらを連結する鉄筋とから構成されており、貫通孔で寸断された主筋を連続させるように配置されないという問題がある。また、図７，図８各図に示したように、たとえばＤ５１以上の太径鉄筋を配筋して従来の開口部補強筋を、ユニット状の鉄筋籠に置き換えることは、鉄筋加工上、困難である。また、加工可能な範囲でユニット化した配筋を行った場合でも、上述のように太径鉄筋間のあきが密になり、開口部周辺でのコンクリートの充填不良が発生するおそれもある。

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、太径鉄筋を用いた配筋からなる鉄筋コンクリート構造壁に開口部を形成する場合に、開口部の施工が容易になるとともに、補強鋼板により補強鉄筋の配筋量を置換することで配筋作業の軽減と、コンクリートの充填性能を向上させるようにした鉄筋コンクリート構造壁の開口部補強構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は開口部を画成するように鉄筋コンクリート構造壁内に埋設される鋼管と、該鋼管を貫通して前記鉄筋コンクリート構造壁内の所定位置に配置可能に保持するとともに、その縁辺に沿って、前記鋼管の設置により寸断された縦横の主鉄筋と等しい配筋位置に間隔で継手筋が固着された補強鋼板とを備え、該補強鋼板に配筋された前記継手筋を前記鉄筋コンクリート構造壁側の主鉄筋端と接合し、前記主鉄筋の応力が前記補強鋼板を介して伝達されるようにしたことを特徴とする。

前記開口部の周囲に配筋されるべき斜めせん断補強筋の配筋位置での前記補強鋼板の当該せん断補強筋配筋方向での断面積が、当該斜めせん断補強筋鉄筋の合計断面積より大きく設定することが好ましい。

前記補強鋼板は、面内せん断補強部材を表面に配設することが好ましい。この面内せん断補強部材としては、補強鋼板表面に複数本のスタッドを所定間隔をあけて植設したり、鋼板表面を凹凸形状に仕上げることが好ましい。

前記補強鋼板にコンクリート充填孔を配設することが好ましい。

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壁に対する開口部の設置作業の簡易化、開口部周辺の補強筋の数量の軽減、及びコンクリートの充填性の向上を図ることができるという効果を奏する。

以下、本発明の鉄筋コンクリート構造壁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。

図１は、図６に例示した鉄筋コンクリート構造壁５０（壁厚Ｗ）に形成された開口部に設置される、本発明の開口部補強構造１０を模式的に示した斜視図である。図２は、鉄筋コンクリート構造壁内に設置された開口部補強構造１０を矢視Ａ方向（図１）から見た部分正面断面図、図３は、図２のIII-III断面線に沿って示した平断面図である。なお、図２では、図の簡単化のために開口部補強構造１０が埋設されているコンクリート構造壁５０の断面ハッチング表示は省略されている。

本実施例では、鉄筋コンクリート構造壁５０（図６参照）の壁厚ＷはＷ＝２．０mであり、その壁断面内には縦横主鉄筋として、図示しないＤ５１鉄筋が３００mmピッチで３段配筋されている。また、この壁面を貫通するように直径φの円形開口５１が形成されている。本発明の開口部補強構造１０は、図１に示したように、内径が円形開口径φに等しい肉厚２０mm、長さＷ＝２．０mの端部フランジ１２付きの円形鋼管１１と、この円形鋼管１１を介して、２枚が平行かつ円形鋼管１１の管軸に直交するように、円形鋼管１１の両端部からそれぞれ所定距離だけ内側位置に溶接接合された２枚の略正方形状の補強鋼板１５と、補強鋼板１５の縦横の各縁辺１６，１７に所定の定着長を確保して溶接接合された複数本の継手鉄筋１８，１９とを組み立てた組立部材から構成されている。

この開口部補強構造１０を構成する組立部材は、図３に示したように、壁厚に等しい円形鋼管１１がコンクリート部分での開口部５１を画成するように、コンクリート構造壁５０内に埋設され、その設置位置は型枠（図示せず）内に設けられた図示しない位置保持用鉄筋や支持鋼材で保持される。そして、図２，図３に示したように、補強鋼板１５の側辺１６に取り付けられた各継手鉄筋１８と、壁内の横主筋５８とが機械継手６０、または所定の継手長を確保した重ね継手を介して連結される一方、補強鋼板１５の上下辺１７位置に取り付けられた各継手鉄筋１９には、機械継手または所定の継手長を確保して縦鉄筋５９が連結されている。

本実施例の開口部補強構造１０の構成の詳細について、図１を参照して説明する。
円形鋼管１１と２枚の補強鋼板１５とは、円形鋼管１１の両側の端面からコンクリート構造壁の両側の主鉄筋配置位置と等しい位置に円形鋼管１１を貫通させるようにして溶接により一体化されている。開口部補強構造１０のうち、埋設される壁厚Ｗに等しい円形鋼管１１は、材質としては一般構造用炭素鋼鋼管が用いられ、コンクリート壁の開口直径φとしては、その用途にもよるが、既製鋼管径と同じ開口直径に設計することがコスト面から好ましい。この円形鋼管１１の端部にはリング状の端部フランジ１２が形成され、コンクリート縁の保護および鋼管端の変形防止が図られている。

補強鋼板１５は、円形鋼管１１の直径φに対してφ＋５０ｄ（ｄ：壁主筋径）の一辺を有する略正方形状をなし、その中心に円形鋼管１１が嵌合可能な円孔をくり抜いた鋼板からなる。補強鋼板１５の材質としては加工上および強度上の点から一般構造用圧延鋼材が好適である。

補強鋼板１５の板厚は、開口部５１において寸断された壁の主鉄筋に代わる引張抵抗部材としての機能を果たすため、１６〜４０mmの範囲で、形成された開口径φと壁体の設計鉄筋量との関係から決定することが好ましい。すなわち、形成された開口部５１を補強するために必要な斜めせん断補強筋鉄筋量と、開口部５１により寸断された数本の主鉄筋に代えて補強鋼板１５が負担するため、鉄筋配筋位置を考慮した負担幅における等価断面積を考慮して構造解析等によって求めることが好ましい。特に、斜めせん断補強に関しては、当初設計において、開口に対して配筋されるべき斜めせん断鉄筋の鉄筋量の合計面積より、当該斜めせん断鉄筋配筋位置での等価断面と見なせる、補強鋼板１５の断面位置（通常、縦横鉄筋と約４５°での断面位置）での断面積が大きくなるように、補強鋼板１５厚さあるいは補強鋼板１５の面積を設定することが好ましい。

さらに補強鋼板１５端部には、本実施例では、縦横の縁辺１６，１７に沿って各辺に５本の継手筋１８，１９がフレア溶接により固着されている。これらの継手筋は開口部５１で寸断された壁構造の主鉄筋の配筋高さ、配筋間隔に一致する位置に溶接により固定されている。図２に示したように、継手筋に対する水平方向配筋の連結にはネジ鉄筋を利用したカップラージョイント等の機械継手を使用し、鉛直方向配筋については重ね継手を使用した例を示しているが、配筋の連結作業の容易性、使用する鉄筋の太さ等を考慮して、最良の継手方法を選択すればよい。

一方、補強鋼板１５の内面の継手筋が溶接されていない部分には、図１，図３に示したように、複数本の小径スタッド２０（φ１９mm、長さ２００mm）が所定間隔をあけて植設されている。この小径スタッド２０は、コンクリートと補強鋼板１５との間に生じる、面内せん断ずれに抵抗する面内せん断補強部材として作用する。これら小径スタッド２０等の補強部材により、補強鋼板１５と打設されたコンクリートとの間の付着力の向上が図られ、補強鋼板１５とコンクリートとの間に作用する面内せん断力に対する抵抗性が向上する。図４（ａ）は、同様の効果を得るために、小径スタッドに代えて、鋼板表面に縞鋼板のような斜め連続凹凸形状２１を形成した変形例を示している。また、同図（ｂ）に示したように、ワッフル型模様の四角形状の連続凹凸形状２２が形成された鋼板を使用することも好ましい。

図５は、補強鋼板１５の一部にコンクリート充填孔を形成した補強鋼板１５の変形例を示した斜視図である。図示したように、継手筋の根元部で円形鋼管１１の周囲に所定数のコンクリート充填孔２５を形成してもよい。これにより、コンクリート打設時に２枚の補強鋼板１５で挟まれた領域、特に円形鋼管１１の下側等にも打設コンクリートを十分行き渡らせることができ、補強鋼板１５で仕切られた個所において打設コンクリートの一体性が図られる。

本発明の鉄筋コンクリート構造壁の開口部補強構造の一実施例を示した部分斜視図。 図１に示した開口部補強構造を適用したコンクリート構造物の部分正面断面図。 図２に示したコンクリート構造物のIII-III断面線に沿って示した平断面図。 補強鋼板の表面加工例を示した部分拡大図。 鉄筋コンクリート構造壁の開口部補強構造の変形例を示した部分斜視図。 鉄筋コンクリート構造壁に形成された従来の開口部の一例を示した部分斜視図。 図６に示した開口部のVII-VII断面線に沿って示した開口部補強鉄筋の配筋例を示した概略正面配筋図。 図７に示した各開口部のVIIIa-VIIIa,VIIIb-VIIIb断面線に沿って示した開口部補強鉄筋の配筋断面図。

符号の説明

１０ 開口部補強構造
１１ 円形鋼管
１５ 補強鋼板
１８，１９ 継手筋
２０ 小径スタッド
２５ コンクリート充填孔

Claims (6)

1. 開口部を画成するように鉄筋コンクリート構造壁内に埋設される鋼管と、該鋼管を、面内に形成された貫通孔で保持して前記鉄筋コンクリート構造壁内の所定位置に配置可能に保持し、その縦横の縁辺に沿って、前記鋼管の設置により寸断された縦横の主鉄筋と等しい配筋間隔で継手筋が固着された補強鋼板とを備え、該補強鋼板で斜めせん断抵抗するとともに、前記縁辺に沿って配筋された前記継手筋を前記鉄筋コンクリート構造壁側の主鉄筋端と接合し、前記主鉄筋の応力が前記補強鋼板を介して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壁の開口部補強構造。
2. 前記開口部の周囲に配筋されるべき斜めせん断補強筋の配筋位置での、該斜めせん断補強筋の配筋方向に合致する前記補強鋼板の断面積が、前記斜めせん断補強筋鉄筋の当該範囲での合計鉄筋量より大きく設定された請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造壁の開口部補強構造。
3. 前記補強鋼板は、面内せん断補強部材が鋼板表面に配設された請求項１または請求項２に記載の鉄筋コンクリート構造壁の開口部補強構造。
4. 前記面内せん断補強部材として、前記補強鋼板表面に複数本のスタッドが所定間隔をあけて植設された請求項３に記載の鉄筋コンクリート構造壁の開口部補強構造。
5. 前記面内せん断補強部材として、前記補強鋼板を凹凸形状表面とした請求項３に記載の鉄筋コンクリート構造壁の開口部補強構造。
6. 前記補強鋼板は、コンクリート充填孔が配設された請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の鉄筋コンクリート構造壁の開口部補強構造。

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