特開 2023-79788 鉄筋コンクリート部材の局所的構造及び鉄筋コンクリート部材の局所的構造の構築方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023079788

(43)【公開日】2023-06-08

(54)【発明の名称】鉄筋コンクリート部材の局所的構造及び鉄筋コンクリート部材の局所的構造の構築方法

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/16 20060101AFI20230601BHJP

   E01D 19/02 20060101ALI20230601BHJP

   E04C 3/34 20060101ALI20230601BHJP

   E04C 5/07 20060101ALI20230601BHJP

【ＦＩ】

E04B1/16 F

E01D19/02

E04C3/34

E04C5/07

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021193425

(22)【出願日】2021-11-29

(71)【出願人】

【識別番号】303056368

【氏名又は名称】東急建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】240000327

【弁護士】

【氏名又は名称】弁護士法人クレオ国際法律特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】笠倉 亮太

(72)【発明者】

【氏名】黒岩 俊之

【テーマコード（参考）】

2D059

2E163

2E164

【Ｆターム（参考）】

2D059AA03

2D059GG55

2E163FA02

2E163FD01

2E163FD11

2E163FD23

2E163FD32

2E163FD44

2E163FD46

2E164AA25

(57)【要約】

【課題】局所的に設けられる塑性ヒンジ領域の変形抑制とじん性の向上を図れるとともに、せん断補強鉄筋の鉄筋量の増加を抑えて、施工性を向上させることが可能な鉄筋コンクリート部材の局所的構造を提供する。
【解決手段】軸方向に延伸される鉄筋コンクリート部材の局所的構造である。
そして、軸方向に略直交する断面内において、軸方向に向けて断面内に間隔を置いて配置される主鉄筋２と、高強度コンクリートによって製作されて、断面内の圧縮が起きる範囲に配置されるコア材３と、主鉄筋及びコア材の周囲に充填されるコンクリート４とを備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向に延伸される鉄筋コンクリート部材の局所的構造であって、
前記軸方向に略直交する断面内において、
前記軸方向に向けて前記断面内に間隔を置いて配置される主鉄筋と、
高強度コンクリートによって製作されて、前記断面内の圧縮が起きる範囲に配置されるコア材と、
前記主鉄筋及び前記コア材の周囲に充填されるコンクリートとを備えたことを特徴とする鉄筋コンクリート部材の局所的構造。

【請求項2】

前記断面内の圧縮が起きる範囲は、曲げ耐力算出時の等価応力ブロック高さａで設定される範囲であ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部材の局所的構造。

【請求項3】

前記コア材は、前記鉄筋コンクリート部材の前記軸方向における塑性ヒンジ領域に配置され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部材の局所的構造。

【請求項4】

前記コア材は、前記軸方向に略直交する断面の高さＤの１倍以上の前記軸方向の範囲に連続して配置されることを特徴とする請求項３に記載の鉄筋コンクリート部材の局所的構造。

【請求項5】

前記コア材は、前記断面内に複数体が配置されるものであって、隣接する前記コア材間の間隔が前記コンクリートの最大骨材径以上となるように配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の鉄筋コンクリート部材の局所的構造。

【請求項6】

前記コア材は、隣接する前記主鉄筋間に配置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の鉄筋コンクリート部材の局所的構造。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれか１項に記載の鉄筋コンクリート部材の局所的構造の構築方法であって、
前記主鉄筋が前記軸方向に向けて突出された基面を形成する工程と、
前記基面の所定の位置に前記コア材を配置する工程と、
前記主鉄筋及び前記コア材の周囲にコンクリートを充填する工程とを備えたことを特徴とする鉄筋コンクリート部材の局所的構造の構築方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸方向に延伸される鉄筋コンクリート部材の局所的構造、及びその構築方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

橋梁や高架橋など構造物における橋脚や柱などの鉄筋コンクリート部材は、大規模地震時に部材端部を局所的に塑性化させ、塑性ヒンジを形成させることで、地震時のエネルギーを吸収する構造とするのが一般的である（非特許文献１参照）。

【0003】

ここで、鉄道構造物や道路構造物の耐震設計では、地震時の躯体の変形と塑性ヒンジ領域の変形を考慮して、変形性能を評価している。このため、塑性ヒンジ領域の変形を抑制してじん性を向上させることで、地震時の変形性能の向上を図ることができるものと考えられる。

【0004】

そこで、一般的には、帯鉄筋や中間帯鉄筋などのせん断補強鉄筋の鉄筋量を増加させることで、軸方向鉄筋（主鉄筋）の座屈を防止して、塑性ヒンジ領域の変形を抑制することが行われる。

【0005】

また、特許文献１には、鉄筋コンクリート製の柱の内部に、スパイラル筋を配置することで、塑性ヒンジ領域のじん性を高めるとともに、塑性ヒンジ領域以外の領域における破壊を生じにくくしたコンクリート部材が開示されている。

【0006】

さらに、特許文献２には、繊維補強コンクリートを用いて柱の中心部に構築されるコア部材と、コア部材を被覆する流動性が高いコンクリートを用いて製作される外殻部材とによって柱を構成することで、せん断耐力を確保しつつ、施工不良が生じ難いコンクリート部材にできることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００３－２４７２９７号公報

【特許文献2】特開２０２０－１５９０６９号公報

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】星隈外３名、軸方向鉄筋の配置方法に基づくＲＣ橋脚の耐震性能の向上に関する実験的研究、土木学会論文集 No.745/I-65、pp.1-14、2003.10

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、帯鉄筋などのせん断補強鉄筋が塑性ヒンジ領域に多量に配置されると、配筋作業が複雑になるうえに、コンクリートの打込み作業など施工性が低下する要因が増えることになる。

【0010】

また、特許文献１のようなスパイラル筋による補強は、コアコンクリートの拘束効果が間接的かつ限定的になる可能性がある。さらに、特許文献２のコンクリート部材は、繊維補強コンクリートを現場で打設することになるが、繊維補強コンクリートは圧送抵抗が大きく、効率よく施工することが難しい。また、主鉄筋やせん断補強鉄筋などが埋設された外殻部材をプレキャスト化した場合、製作コストが増加することになる。

【0011】

そこで本発明は、局所的に設けられる塑性ヒンジ領域の変形抑制とじん性の向上を図れるとともに、せん断補強鉄筋の鉄筋量の増加を抑えて、施工性を向上させることが可能な鉄筋コンクリート部材の局所的構造、及びその構築方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0012】

前記目的を達成するために、本発明の鉄筋コンクリート部材の局所的構造は、軸方向に延伸される鉄筋コンクリート部材の局所的構造であって、前記軸方向に略直交する断面内において、前記軸方向に向けて前記断面内に間隔を置いて配置される主鉄筋と、高強度コンクリートによって製作されて、前記断面内の圧縮が起きる範囲に配置されるコア材と、前記主鉄筋及び前記コア材の周囲に充填されるコンクリートとを備えたことを特徴とする。

【0013】

ここで、前記断面内の圧縮が起きる範囲は、曲げ耐力算出時の等価応力ブロック高さａで設定される範囲であることが好ましい。また、前記コア材は、前記鉄筋コンクリート部材の前記軸方向における塑性ヒンジ領域に配置されることが好ましい。さらに、前記コア材は、前記軸方向に略直交する断面の高さＤの１倍以上の前記軸方向の範囲に連続して配置される構成とすることができる。

【0014】

また、前記コア材は、前記断面内に複数体が配置されるものであって、隣接する前記コア材間の間隔が前記コンクリートの最大骨材径以上となるように配置されることが好ましい。さらに、前記コア材は、隣接する前記主鉄筋間に配置される構成とすることができる。

【0015】

また、鉄筋コンクリート部材の局所的構造の構築方法の発明は、上記いずれかに記載の鉄筋コンクリート部材の局所的構造の構築方法であって、前記主鉄筋が前記軸方向に向けて突出された基面を形成する工程と、前記基面の所定の位置に前記コア材を配置する工程と、前記主鉄筋及び前記コア材の周囲にコンクリートを充填する工程とを備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

このように構成された本発明の鉄筋コンクリート部材の局所的構造は、軸方向に延伸される鉄筋コンクリート部材の軸直交方向の断面内の圧縮が起きる範囲に、高強度コンクリートによって製作されたコア材が配置される。

【0017】

このコア材が配置されるのが、鉄筋コンクリート部材に局所的に設けられる塑性ヒンジ領域であれば、その領域の変形を抑制し、じん性を向上させることができる。また、せん断補強鉄筋の鉄筋量を増やす必要がないので、施工性を向上させることができる。

【0018】

そして、鉄筋コンクリート部材の局所的構造の構築方法の発明では、コア材を配置する以外は、通常の鉄筋コンクリート部材の構築方法と同じであるため、熟練が必要なく簡単に施工することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本実施の形態の鉄筋コンクリート部材の局所的構造の構成を模式的に説明する図であって、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。

【図2】鉄筋コンクリート部材の断面計算を模式的に示した説明図である。

【図3】等価応力ブロック高さａの値を例示する図であって、（ａ）は主鉄筋の規格がＳＤ３４５の場合のグラフ、（ｂ）は主鉄筋の規格がＳＤ３９０の場合のグラフ、（ｃ）は主鉄筋の規格がＳＤ４９０の場合のグラフである。

【図4】既往の実験データに基づいて求められる等価応力ブロック高さａ’の値を例示するグラフである。

【図5】高強度コンクリートの種類と特性を示した説明図である。

【図6】本実施の形態の鉄筋コンクリート部材の局所的構造の変形性能を確認した実験結果のグラフである。

【図7】本実施の形態の鉄筋コンクリート部材の局所的構造が設けられる橋梁の説明図である。

【図8】本実施の形態の鉄筋コンクリート部材の局所的構造の断面を例示する図であって、（ａ）は橋脚の断面例１を示した説明図、（ｂ）は橋脚の断面例２を示した説明図である。

【図9】本実施の形態の鉄筋コンクリート部材の局所的構造の断面を例示する図であって、（ａ）は橋脚の断面例３を示した説明図、（ｂ）は橋脚の断面例４を示した説明図である。

【図10】本実施の形態の鉄筋コンクリート部材の局所的構造が設けられる高架橋の説明図である。

【図11】本実施の形態の鉄筋コンクリート部材の局所的構造の断面を例示する図であって、（ａ）は柱の断面例５を示した説明図、（ｂ）は柱の断面例６を示した説明図である。

【図12】本実施の形態の鉄筋コンクリート部材の局所的構造の断面を例示する図であって、（ａ）は柱の断面例７を示した説明図、（ｂ）は柱の断面例８を示した説明図である。

【図13】本実施の形態の鉄筋コンクリート部材の局所的構造の構築方法を、柱の断面例７で説明する説明図である。

【図14】本実施の形態の鉄筋コンクリート部材の局所的構造の構築方法を、柱の断面例８で説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施の形態の鉄筋コンクリート部材の局所的構造の構成を模式的に説明する図である。

【0021】

本実施の形態で説明する鉄筋コンクリート部材には、軸方向に延伸される長尺状の柱、梁、橋脚、板状部材などが該当する。こうした鉄筋コンクリート部材は、軸方向に略直交する断面内に、圧縮が起きる範囲が存在する。

【0022】

本実施の形態では、まずは鉄筋コンクリート部材である橋脚１を例に、構成について説明する。図１（ａ）は、本実施の形態の橋脚１の横断面図、図２（ｂ）は橋脚１の縦断面図を示している。

【0023】

また、本実施の形態では、大規模地震時に、地震によるエネルギーを吸収させるために、橋脚１の局所的な部分である端部を塑性化させる、塑性ヒンジ領域１１が設定された橋脚１について説明する。図１（ｂ）は、フーチング１２の上に設けられる橋脚１の塑性ヒンジ領域１１を示している。

【0024】

本実施の形態の橋脚１の塑性ヒンジ領域１１の断面構造（軸直交方向となる横断面構造）は、図１（ａ）に示すように、橋脚１の軸方向に向けて断面内に間隔を置いて配置される主鉄筋２と、後述するコア材３と、主鉄筋２及びコア材３の周囲に充填されるコンクリート４とを備えている。

【0025】

主鉄筋２は、平面視略長方形の橋脚１の断面内の縁部に沿って、間隔を置いて配筋されれる。図１（ａ）の模式図では、１段の主鉄筋２が橋脚１の内周を囲繞するように配置された例を示しているが、これに限定されるものではなく、複数列の主鉄筋２が配筋される橋脚１の断面であってもよい。

【0026】

主鉄筋２の外側を囲むように、せん断補強鉄筋となる帯鉄筋２１が配筋される。また、平面視略長方形の帯鉄筋２１の内空を区切るように、せん断補強鉄筋となる中間帯鉄筋２２が架け渡される。

【0027】

帯鉄筋２１は、図１（ｂ）に示すように、上下方向に間隔を置いて、複数が配筋される。また、帯鉄筋２１の各段には、それぞれ中間帯鉄筋２２も配筋される。ここで、橋脚１の塑性ヒンジ領域１１は、横断面の高さである断面高さＤの１倍以上の高さに設定される。

【0028】

塑性ヒンジ領域１１を、断面高さＤの１倍以上でどの程度の範囲までとするかは、基準とする設計指針によって異なる。例えば、道路構造物の耐震設計では、橋脚基部（フーチング１２の上面）からの慣性力の作用位置をｈとした場合に、0.15ｈ以下（１Ｄより小さい場合は１Ｄ）に設定する。一方、鉄道構造物の耐震設計では、２Ｄ以下とする。

【0029】

そして、橋脚１の横断面内（図１（ａ））において、主鉄筋２，２間や主鉄筋２で囲まれた断面内の圧縮が起きる範囲に、１体又は複数体のコア材３が配置される。そこで、断面内の圧縮が起きる範囲について、図２を参照しながら説明する。

【0030】

図２は、鉄筋コンクリート部材の断面計算を模式図を使って説明する一般的な説明図である。図２（ａ）は、単鉄筋の鉄筋コンクリート部材の長方形断面を示している。ここで、ｄは鉄筋コンクリート断面の有効高さ、ｂは断面幅、Ａ_sは引張鉄筋の断面積を示す。

【0031】

図２（ｂ）は、梁状の鉄筋コンクリート部材に、下側が引張で上側が圧縮となる曲げが作用したときに、断面内に生じるひずみ分布を示している。そして、図３（ｃ）が、曲げ耐力算出時の等価応力ブロック高さａの範囲を示している。この等価応力ブロック高さａの範囲が、断面内の圧縮が起きる範囲となる。

【0032】

ａ＝1.18(f_yd / f’_cd)ｐｄ
ここで、pは引張鉄筋比でＡ_s /ｂｄによって算出される。また、f_ydは主鉄筋の設計降伏強度、f’_cdはコンクリートの設計圧縮強度を示している。

【0033】

図３は、等価応力ブロック高さａの値を例示する図である。図３（ａ）は、主鉄筋の規格がＳＤ３４５の場合のグラフ、図３（ｂ）は、主鉄筋の規格がＳＤ３９０の場合のグラフ、図３（ｃ）は、主鉄筋の規格がＳＤ４９０の場合のグラフである。また、それぞれのグラフは、３種類の設計圧縮強度（f’_cd=24 N/mm²、f’_cd=27 N/mm²、f’_cd=30 N/mm²）のコンクリートについて作成している。

【0034】

一方、図４は、既往の実験データに基づいて求められる等価応力ブロック高さａ’の値を例示するグラフである。すなわち、a’=0.136ｐｄによって、等価応力ブロック高さａの範囲を設定することもできる。

【0035】

本実施の形態の橋脚１の局所的構造には、等価応力ブロック高さａの範囲以上で、かつコンクリート部材として確保が求められるかぶりや鉄筋を避けた位置に、コア材３が配置される。

【0036】

コア材３は、高強度コンクリートによって、円柱状、角柱状など、様々な平面形の柱状又は塊状に製作される。要するにコア材３は、橋脚１に局所的に設けられる塑性ヒンジ領域１１に連続して配置されるように、塑性ヒンジ領域１１の高さと同程度の長さに形成される。

【0037】

図５は、コア材３に使用できる高強度コンクリートの種類と特性を示した説明図である。コア材３は、複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材（HPFRCC）や超高強度繊維補強コンクリート（UFC）を含む繊維補強セメント複合材料（FRCC）によって製作することができる。また、圧縮強度80 N/mm²程度以上のポリマーコンクリートや高強度コンクリートによって製作することもできる。例えば、コア材３を、超高強度繊維補強コンクリート（UFC）を使って製作する。

【0038】

コア材３は、鉄筋が配筋されていないプレキャスト部材で、橋脚１を構築する現場以外の工場や製作ヤードで製作される。コア材３には、配筋がされていないので、使用される高強度コンクリートに高い流動性は求められない。要するに、繊維補強セメント複合材料（FRCC）の流動性が低くても、使用できる。

【0039】

コア材３は、上述したように、断面内では等価応力ブロック高さａの範囲に配置する。また、これ以外の範囲にも配置することができる。図１（ａ）では、等価応力ブロック高さａの範囲又はそれに隣接する範囲に、複数の円柱状のコア材３を並べた配置を例示している。

【0040】

ここで、本実施の形態の鉄筋コンクリート部材の局所的構造の変形性能について、図６の実験結果を参照しながら説明する。変形性能を確認する実験では、コア材３を配置しない「コア材無」の場合と、コア材３を配置した「コア材有」の場合とを比較した。

【0041】

「コア材有」の場合は、長方形断面の上下の等価応力ブロック高さａの範囲に対して、それぞれ25％の面積、合計50％の面積にコア材が配置された供試体の実験結果を示している。また、コア材の設計圧縮強度は78 N/mm²、その周囲のコンクリート及び「コア材無」のコンクリートの設計圧縮強度は34 N/mm²、主鉄筋の設計降伏強度は345 N/mm²とした。

【0042】

実験は、載荷と除荷を繰り返して変形性能を確認する繰り返し載荷試験を行い、横軸を水平変位(mm)、縦軸を荷重(kN)としたグラフに、「コア材有」は実線で、「コア材無」は破線で実験結果を示した。この図の実線（コア材有）と破線（コア材無）とを比較すると、「コア材有」の方がじん性が向上していることが確認できる。

【0043】

これは、大きな圧縮力が作用した際に、コア材３が配置されていることによってコンクリート部分の圧縮変形が抑えられることで主鉄筋２の座屈抑制がされたものと考えられ、じん性を向上させることができたと言える。

【0044】

次に、本実施の形態の鉄筋コンクリート部材の局所的構造の実施例について説明する。
図７は、本実施の形態の鉄筋コンクリート部材の局所的構造が設けられる橋梁１０の説明図である。

【0045】

この橋梁１０は、杭で支持されるフーチング１２に設けられた橋脚１や橋台１Ａに、桁が架け渡された構造となっている。そして、橋脚１及び橋台１Ａが、上下方向となる軸方向に延伸される鉄筋コンクリート部材となる。

【0046】

この橋脚１及び橋台１Ａには、フーチング１２に隣接した局所的な部分に塑性ヒンジ領域１１が設けられており、この塑性ヒンジ領域１１が、コア材３が配置される本実施の形態の鉄筋コンクリート部材の局所的構造となる。

【0047】

図８には、橋脚１の塑性ヒンジ領域１１の２つの断面例を示した。図８（ａ）は、円柱状のコア材３を配置した断面例１を示している。ここで、橋脚１の断面は、断面高さＤの長方形断面となっている。

【0048】

断面例１では、かぶりを除いた有効高さｄの範囲であって、等価応力ブロック高さａの範囲に、コア材３を配置した例を示している。詳細には、主鉄筋２の断面より一回り断面が大きなコア材３を、主鉄筋２，２間に配置している。

【0049】

要するに、少なくとも1部の断面寸法が主鉄筋２間隔以下となるコア材３を、断面の引張側と圧縮側に１列に配筋された主鉄筋２に沿って、主鉄筋２と交互に配置している。ここで、一方向の外力の作用によって圧縮側となる橋脚１の断面の範囲は、反対方向の外力の作用によって引張側となるので、断面の引張側と圧縮側の両方に、主鉄筋２及びコア材３が配置されることになる。

【0050】

また、コア材３，３間の間隔は、コンクリート４の最大骨材径以上とする。すなわち、コア材３の周囲にはコンクリート４が充填されることになるので、最大の骨材であっても通過できるだけの間隔を確保しておく。

【0051】

橋脚１の基部が設けられるフーチング１２の上面（基面）からは、主鉄筋２が上方に向けて突出されているので、その主鉄筋２の列に沿って、基面の所定の位置にコア材３を配置する。そして、主鉄筋２及びコア材３の周囲にコンクリート４を充填することで、橋脚１の塑性ヒンジ領域１１を構築する。

【0052】

一方、図８（ｂ）は、直方体（四角柱状）のコア材３Ａを配置した断面例２を示している。断面例２は、コア材３Ａの形状以外は断面例１と同じであるため、その他の構成及び構築方法などについては、説明を省略する。

【0053】

図９にも、橋脚１の塑性ヒンジ領域１１の別の２つの断面例を示した。図９（ａ）は、平面視略長円の小断面の柱状のコア材３Ｂと、同じく平面視略長円の大断面の柱状のコア材３Ｃとを配置した断面例３を示している。

【0054】

断面例３では、断面の引張側と圧縮側に、それぞれ３列に主鉄筋２が配筋されている。そして、その３列の主鉄筋２と交互に、小断面の柱状のコア材３Ｂを配置している。さらに、断面例３では、３列の主鉄筋２よりも断面の中央側に、大断面の柱状のコア材３Ｃを配置している。

【0055】

要するに断面例３の等価応力ブロック高さａの範囲は、断面例１よりも広く、断面中央寄りの主鉄筋２が配置されていない範囲にも、高強度コンクリートによって製作されたコア材３Ｃを配置する。このコア材３Ｃの断面形状は、中間帯鉄筋２２の間隔以下とする。なお、その他の構成及び構築方法などについては、断面例１と同じとなるため、説明を省略する。

【0056】

一方、図９（ｂ）は、平面視略長方形の四角柱状の小断面のコア材３Ｄ及び大断面のコア材３Ｅを配置した断面例４を示している。断面例４は、コア材３Ｄ，３Ｅの形状以外は断面例３と同じであるため、その他の構成及び構築方法などについては、説明を省略する。

【0057】

図１０は、本実施の形態の鉄筋コンクリート部材の局所的構造が設けられる高架橋５０の説明図である。この高架橋５０は、柱５と主桁５３や基礎梁５４とが剛結構造となったラーメン橋である。そして、柱５が、上下方向となる軸方向に延伸される鉄筋コンクリート部材となる。また、主桁５３や基礎梁５４は、水平方向となる軸方向に延伸される鉄筋コンクリート部材となる。

【0058】

この柱５には、基礎梁５４に隣接する下端部や主桁５３に隣接する上端部に塑性ヒンジ領域５１が設けられており、この塑性ヒンジ領域５１が、コア材３が配置される本実施の形態の鉄筋コンクリート部材の局所的構造となる。なお、主桁５３や基礎梁５４の塑性ヒンジ領域５２にもコア材を配置して、本実施の形態の鉄筋コンクリート部材の局所的構造とすることができる。

【0059】

図１１には、柱５の塑性ヒンジ領域５１の２つの断面例を示した。図１１（ａ）は、円柱状のコア材３を配置した断面例５を示している。ここで、橋脚１の断面は、１辺が断面高さＤとなる正方形断面となっている。

【0060】

柱５には、４辺のすべての方向から外力が作用するので、等価応力ブロック高さａで設定される圧縮が起きる範囲は、すべての辺に沿って発生する。要するに、正方形の断面の内周縁を囲繞するように、主鉄筋２及びコア材３が配置されることになる。

【0061】

断面例５では、かぶりを除いた有効高さｄの範囲であって、４辺に沿った等価応力ブロック高さａの範囲のすべてに、コア材３を配置した例を示している。詳細には、主鉄筋２の断面より一回り断面が大きなコア材３を、主鉄筋２，２間に配置している。なお、その他の構成及び構築方法などについては、断面例１と同じとなるため、説明を省略する。

【0062】

一方、図１１（ｂ）は、直方体（四角柱状）のコア材３Ａを配置した断面例６を示している。断面例６は、コア材３Ａの形状以外は断面例５と同じであるため、その他の構成及び構築方法などについては、説明を省略する。

【0063】

図１２にも、柱５の塑性ヒンジ領域５１の別の２つの断面例を示した。図１２（ａ）は、平面視略円形の小断面の柱状のコア材３と、同じく平面視略円形の大断面の柱状のコア材３Ｆとを配置した断面例７を示している。

【0064】

断面例７では、正方形断面の４辺に沿ってそれぞれ主鉄筋２が配筋されている。そして、その主鉄筋２と交互に、小断面の柱状のコア材３を配置している。さらに、断面例７では、主鉄筋２よりも断面の中央側に、大断面の柱状のコア材３Ｆを配置している。

【0065】

要するに断面例７の等価応力ブロック高さａの範囲は、断面例５よりも広く、断面中央寄りの主鉄筋２が配置されていない範囲にも、高強度コンクリートによって製作されたコア材３Ｆを配置する。このコア材３Ｆの断面形状は、中間帯鉄筋２２の間隔以下とする。なお、その他の構成及び構築方法などについては、断面例５と同じとなるため、説明を省略する。

【0066】

一方、図１２（ｂ）は、平面視略正方形の四角柱状の小断面のコア材３Ａ及び大断面のコア材３Ｇを配置した断面例８を示している。断面例８は、コア材３Ａ，３Ｇの形状以外は断面例７と同じであるため、その他の構成及び構築方法などについては、説明を省略する。

【0067】

次に、本実施の形態の鉄筋コンクリート部材の局所的構造の構築方法について、図１３及び図１４を参照しながら説明する。ここで、図１３に示した横断面構造は、上述した図１２（ａ）の断面例７であり、図１４に示した横断面構造は、上述した図１２（ｂ）の断面例８である。

【0068】

まず最初の工程では、高架橋５０の基礎梁５４（図１０参照）の上面（基面）から主鉄筋２が上方に向けて突出されるように、基礎梁５４を構築する。一方、工場や現場の製作ヤードでは、高強度コンクリートである超高強度繊維補強コンクリート（UFC）を使用して、コア材３，３Ｆ（３Ａ，３Ｇ）を製作する。

【0069】

次の工程では、基面上の主鉄筋２，２の間に、主鉄筋２の列に沿って、コア材３（３Ａ）を配置して、主鉄筋２に番線などで固定する。一方、大断面のコア材３Ｆ（３Ｇ）については、主鉄筋２よりも断面中央側の所定の位置に、コンクリート４の最大骨材径以上の間隔を置いて、正方形断面の内周を囲繞するように配置する。ここで、コア材３，３Ｆ（３Ａ，３Ｇ）を配置する際には、主鉄筋２や中間帯鉄筋２２と干渉しない位置に設置する。

【0070】

さらに、配置した大断面のコア材３Ｆ（３Ｇ）に対して、保持材６を取り付ける。保持材６には、並べられたコア材３Ｆ（３Ｇ）の平面中心を通るように平面視略正方形に形成された枠材などが使用できる。そして、鋼材などによって製作された保持材６と、それぞれのコア材３Ｆ（３Ｇ）とを、接合部６１で接合させる。こうすることによって、複数体のコア材３Ｆ（３Ｇ）が保持材６によって一体化されて、設置された基面上の位置から移動することを防ぐことができるようになる。

【0071】

続く工程では、主鉄筋２及びコア材３，３Ｆ（３Ａ，３Ｇ）の周囲にコンクリート４を充填することで、柱５の塑性ヒンジ領域５１を構築する。この際、小断面のコア材３（３Ａ）は、主鉄筋２に番線などで固定されており、大断面のコア材３Ｆ（３Ｇ）は、保持材６で連結されて一体化されているので、コンクリート４の充填圧によって所定の位置から移動してしまうことはない。

【0072】

次に、本実施の形態の鉄筋コンクリート部材の局所的構造及び鉄筋コンクリート部材の局所的構造の構築方法の作用について説明する。
このように構成された本実施の形態の鉄筋コンクリート部材の局所的構造は、軸方向に延伸される鉄筋コンクリート部材の軸直交方向の断面内の圧縮が起きる範囲（等価応力ブロック高さａの範囲）に、高強度コンクリートによって製作されたコア材３（３Ａ－３Ｇ）が配置される。

【0073】

このコア材３（３Ａ－３Ｇ）が配置されるのが、橋脚１や柱５などの局所的な部分である塑性ヒンジ領域１１，５１であれば、その領域の変形を抑制し、じん性を向上させることができる。すなわち、大きな圧縮力が作用した際に、コア材３（３Ａ－３Ｇ）が配置されていることによって、塑性ヒンジ領域１１，５１の圧壊の発生が防止されて変形を抑制することができる。さらに主鉄筋２の座屈も抑制されるので、じん性を向上させることができる。

【0074】

また、せん断補強鉄筋（２１，２２）などの鉄筋量を増やす必要がないので、過密配筋とならず、施工性を向上させることができる。特に、鉄筋量を増加させることで変形抑制を行った場合は、軸方向鉄筋の破断によって、急激な耐力低下が生じる可能性があるが、本実施の形態の鉄筋コンクリート部材の局所的構造であれば、そのようなリスクを低減することができる。さらに、高強度コンクリートによって配筋の無い無筋で製作されるコア材３（３Ａ－３Ｇ）であれば、容易かつ安価に製造することができる。

【0075】

そして、本実施の形態の鉄筋コンクリート部材の局所的構造の構築方法では、コア材３（３Ａ－３Ｇ）を配置する以外は、通常の鉄筋コンクリート部材の構築方法と同じであるため、熟練が必要なく簡単に施工することができる。

【0076】

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

【0077】

例えば、前記実施の形態では、橋脚１や柱５の局所的構造について詳細に説明したが、これに限定されるものではなく、例えばボックスカルバートの床版、壁、頂版などの鉄筋コンクリート部材の塑性ヒンジとなる局所的構造にも、本発明を適用することができる。

【符号の説明】

【0078】

１ ：橋脚（コンクリート部材）
１Ａ ：橋台（コンクリート部材）
１１ ：塑性ヒンジ領域
２ ：主鉄筋
３，３Ａ－３Ｇ：コア材
４ ：コンクリート
５ ：柱（コンクリート部材）
５１，５２：塑性ヒンジ領域
Ｄ ：断面高さ
ａ ：等価応力ブロック高さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】