JP2014047509A - 短柱構造及び短スパン梁構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】短柱8又は短スパン梁のコンクリート造の躯体の表面に樹脂製の補強塗膜3が被覆され、前記補強塗膜3が、イソシアネートと、ポリオール及びアミンのうちの少なくとも一方からなる硬化剤と、の化学反応により形成された化合物からなる。
【選択図】図1
Description
なお、短柱とは、柱の断面成(D)に対する柱長さ(l)のスパン比(l/D)が例えば3以下である柱を指し、上記スパン比(l/D)が1以下の極短柱も含む。
なお、短スパン梁とは、梁の断面成(D´)に対する梁長さ(l´)のスパン比(l´/D´)が例えば3以下である梁を指し、上記スパン比(l´/D´)が1以下の極短スパン梁も含む。
しかも、補強塗膜は変形抵抗を有しているので、地震時に短柱や短スパン梁の躯体が撓み変形したときに、補強塗膜の変形抵抗力によって躯体を元の形状に戻す力が働く。その結果、躯体は、一旦大きく撓み変形した後に若干戻され、最終的な変形量が小さく抑えられる。
図1および図2を参照して、本発明に係る短柱構造の実施の形態の構成を説明する。
図2に示すように、短柱8の躯体2の表面には、樹脂製の補強塗膜3が被覆されている。この補強塗膜3は、躯体2の全周に亘って設けられている。つまり、本実施の形態における補強塗膜3は、横断面視の形状が環状(閉じられた形状)、すなわち筒形状に形成されている。また、図1に示すように、本実施の形態における補強塗膜3は、柱1のうちの短柱8の部分の表面にのみ被覆されており、垂れ壁5,5に接合される柱1の上部の表面や、袖壁6,6に接合される柱1の下部の表面には被覆されていない。ただし、本発明に係る短柱構造では、補強塗膜3が、短柱8の部分の表面だけでなく、垂れ壁5,5に接合される柱1の上部の表面や、袖壁6,6に接合される柱1の下部の表面にも被覆されていてもよい。
次に、図3および図4を参照して、本発明に係る短スパン梁構造の実施の形態の構成を説明する。
図4に示すように、短スパン梁10の躯体20の表面には、樹脂製の補強塗膜30が被覆されている。この補強塗膜30は、躯体20の下面20a及び両側の側面20b,20bにそれぞれ設けられている。つまり、本実施の形態における補強塗膜30は、横断面視の形状が略コ字状、すなわちU字溝状に形成されている。また、補強塗膜30の上端部はスラブ40の下面に沿って屈曲した形状となっており、補強塗膜30の端部はスラブ40の下面まで延びている。
上記した補強塗膜3,30は、躯体2,20の表面に吹き付けやローラーなどで塗布される樹脂製の塗膜であって、イソシアネートと、ポリオール及びアミンのうちの少なくとも一方からなる硬化剤との化学反応により形成された化合物からなる。例えば、補強塗膜3,30としては、イソシアネートとアミンとの化学反応により形成された化合物であるポリウレア樹脂を用いることができる。
上述したように、本実施の形態では、補強塗膜3,30が、せん断付着力が高く、曲げ引張強度が高く、かつ伸び性能が高い力学的特性(強度、伸び)に優れた合成樹脂であるため、躯体2,20の変形が塑性域に達しても、補強塗膜3,30が躯体2,20の大変形に追従して伸び変形するので、補強塗膜3,30によって躯体2,20の変形に応じたエネルギー吸収性能が発揮される。したがって、せん断応力に対応することが可能な短柱構造或いは短スパン梁構造を設けることができる。
実施例1では、矩形断面の鉄筋コンクリート製の梁材を試験体に使用し、その梁材の表面にポリウレア樹脂を塗布した試験体1、2、3と、ポリウレア樹脂を塗布しない試験体4とに対して載荷装置を使用した衝撃曲げ試験を行い、ポリウレア樹脂の塗布状況を変えた試験体1〜4の変形状態(亀裂や剥離)を確認した。
各試験体1〜4の梁材は、縦100mm×横120mmで長さ寸法が1200mmの6面を有する構造体であり、4週強度で25N/mm2のコンクリートを使用している。さらに、試験体1〜4の内部にD13(芯被り35mm)、せん断補強筋D6を使用している。そして、載荷条件としては、試験体1〜4を長さ方向を水平方向に向けて配置し、試験体1〜4の長さ方向の中心部に対して30kNの荷重を準静的な0.0001m/sの速度で載荷を付与した。
図7に示すように、試験体4の場合には、変形量δが略40mmで破壊し、その破壊箇所においてコンクリート片が生じた。
上下2面にポリウレア樹脂2mmを塗布した試験体3の場合は、変形量δが略60mmで破壊しているが、ポリウレア樹脂を塗布しない試験体4の場合よりはじん性が高い、つまり拘束効果(ラッピング効果)を有し、一定の形状保持効果があることが確認された。
また、梁材の表面全周(6面)にポリウレア樹脂を塗布した試験体1、2においては、降伏後(図7の降伏点P1より右側)でも30kNの荷重が維持されていることが確認できることから、ラッピング効果が大きく、形状保持効果が高いことがわかる。
次に、実施例2では、上記実施例1における梁材の6面に塗布厚2mmでポリウレア樹脂を塗布し、衝撃曲げ試験で載荷速度を変えた試験を行い、変形状態(亀裂や剥離)を確認した。
第1試験T1は4m/s(高速)の載荷速度とし、第2試験T2は0.5〜1m/s(中速)の載荷速度とし、第3試験T3は0.1〜0.5m/s(低速)の載荷速度とし、第4試験T4は0.0001m/s(準静的速度)の載荷速度とした。
図8に示すように、各試験T1〜T4ともに降伏後でも準静的最大荷重が維持されていることがわかる。このことから、ポリウレア樹脂を梁材の6面全体にわたって塗布する場合には、載荷速度にかかわらず、準静的最大荷重が維持されることを確認することができる。このとき、梁材の試験体は大きく変形し、約5度程度の角度で屈曲していたが、コンクリート片が生じることもなく、梁材としての形状が保持されていた。このように、ポリウレア樹脂を塗布した梁材は、衝撃や持続的な加力に対して有効であり、コンクリート片の発生を防ぐことができることが確認できた。
実施例3では、矩形断面の鉄筋コンクリート製の梁材を試験体に使用し、その梁材の表面にポリウレア樹脂を塗布した試験体1´、2´と、ポリウレア樹脂を塗布しない試験体3´とに対して載荷装置を使用した衝撃曲げ試験を行い、ポリウレア樹脂の塗布状況を変えた試験体1´〜3´の変形状態(亀裂や剥離)を確認した。
各試験体1´〜3´の梁材は、縦150mm×横150mmで長さ寸法が450mmの6面を有する構造体であり、4週強度で25N/mm2のコンクリートを使用している。さらに、試験体1´〜3´の内部にD13(芯被り35mm)、せん断補強筋D6を使用している。そして、載荷条件としては、試験体1´〜3´を長さ方向を水平方向に向けて配置し、試験体1´〜3´の長さ方向の中心部に対して30kNの荷重を準静的な0.0001m/sの速度で載荷を付与した。
図9に示すように、試験体3´の場合には、変形量δが略0.65mmで破壊し、その破壊箇所においてコンクリート片が生じた。
上面以外の5面にポリウレア樹脂4mmを塗布した試験体2´の場合は、変形量δが略9mmで破壊しているが、ポリウレア樹脂を塗布しない試験体3´の場合よりはじん性が高い、つまり拘束効果(ラッピング効果)を有し、一定の形状保持効果があることが確認された。
また、梁材の表面全周(6面)にポリウレア樹脂を塗布した試験体1´においては、変形量δが略30〜35mmで破壊しているが、5面にポリウレア樹脂を塗布した試験体2´の場合よりは更にじん性が高い、つまりラッピング効果が大きく、形状保持効果が高いことがわかる。
例えば、上記した実施の形態では、垂れ壁5,5及び袖壁6,6が柱1に一体に接合されることで短柱8が形成される構造について説明しているが、本発明に係る短柱構造は、垂れ壁5,5及び袖壁6,6のうちの何れか一方だけが柱1に一体に接合されることで短柱が形成される構成であってもよい。或いは、本発明に係る短柱構造は、垂れ壁5,5や袖壁6,6が無くても短柱となっている構造に対して適用することが可能である。
2,20・・・躯体
3,30・・・補強塗膜
8・・・短柱
10・・・短スパン梁
Claims (6)
- 短柱のコンクリート造の躯体の表面に樹脂製の補強塗膜が被覆されてなり、
前記補強塗膜は、イソシアネートと、ポリオール及びアミンのうちの少なくとも一方からなる硬化剤と、の化学反応により形成された化合物からなることを特徴とする短柱構造。 - 前記補強塗膜は、前記躯体のうち3面以上に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の短柱構造。
- 前記補強塗膜は、前記躯体の全周に亘って設けられていることを特徴とする請求項1に記載の短柱構造。
- 短スパン梁のコンクリート造の躯体の表面に樹脂製の補強塗膜が被覆されてなり、
前記補強塗膜は、イソシアネートと、ポリオール及びアミンのうちの少なくとも一方からなる硬化剤と、の化学反応により形成された化合物からなることを特徴とする短スパン梁構造。 - 前記補強塗膜は、前記躯体のうち3面以上に設けられていることを特徴とする請求項4に記載の短スパン梁構造。
- 前記補強塗膜は、前記躯体の下面及び両側の側面にそれぞれ設けられて断面視略コ字状に形成されていることを特徴とする請求項4に記載の短スパン梁構造。
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