鉄筋コンクリート耐震壁のひび割れ誘発目地に関す …Experimental Study on...

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安藤建設技術研究所報 Vol.10 2004 67 1.はじめに 昨年度実施した鉄筋コンクリート壁のひび割れ誘 発目地に関する要素実験では、ひび割れ誘発目地を 構成する躯体の欠き込み深さ(目地深さ)と、引張 り応力作用時にコンクリートの付着を断ち断面欠損 部として作用する誘発材の種類・形状とその壁厚方 向長さの組み合わせの選定を行った。目地深さと誘 発材の壁厚方向長さの合計を壁厚で除した値を断面 欠損率(%)で表記するとき、要素実験では、誘発 材の種類によらず断面欠損率が 20%の最小値の試験 体で目地内にひび割れが確認できた。また、誘発材 には、塩ビパイプ・半割塩ビパイプ・モルタルバ ー・塩ビフラットバーを用いた。要素実験の試験体 は、壁厚および壁横方向長さはほぼ実大ではあるが、 壁高さ方向は、380mm と実大ではなく、特に誘発材 の取付方法は、試験体専用の暫定的処置としている。 そこで、誘発材の種類の絞り込みには、実施工では ある程度高さ方向に長い状況下におけるハンドリン グのしやすさ、取付方法、精度確保等の観点から、 フラットバータイプの誘発材が優れていると判断で き、加工性も考慮して実大実験では鋼製フラットバ ー(以下 FB)を採用することとした。 誘発材に FB を採用するに当たり、所要性能を保 持できる実用的な取付方法を提案し、実証すること キーワード:鉄筋コンクリート/耐震壁/ひび割れ誘発目地/誘発材/断面欠損率/実大実験 Experimental Study on Crack-Inducing Slit in RC Shear Wall 鉄筋コンクリート耐震壁のひび割れ誘発目地に関する実験的研究 ひび割れ誘発目地付き耐震壁に関する研究の一環として、実大試験体を用いてひび割れ誘発目 地部の誘発材取付方法の検証、およびひび割れの発生状況の観察を行った。誘発材には鋼製フラ ットバーを用いて取付実験を行い、断面欠損率が 20%および 30%2 体の試験体でひび割れ観察 を行った。誘発材の取付は、策定した方法が妥当であることが確認できた。ひび割れは、2 体と も誘発目地に最初に発生するが、目地以外にも分布することが観察された。ただし、誘発目地部 のひび割れ幅は、0.3mm 以下であった。 Abstract Test on real scale model was used as a part of the research on shear wall with crack-inducing slit. The verification of the inducing material installation method of the crack inducing slit and an observation of the occurrence conditions of the crack were performed. A steel flat bar was used for inducing material and an installation experiment was performed. The crack distribution was observed in two test models with 20% and 30% section loss rates, respectively. We could confirm that the planned method was appropriate for installing inducing material. A crack occurred at first in the slit two models, then it was observed besides the slit. However, the crack widths of the slit were less than 0.3mm. 桜井 * 安部 弘康* 立山 創一* 石川 伸介* 宮野 洋一** ひび割れ誘発目地付き耐震壁の実大実験 by Toru SAKURAI, Hiroyasu ABE, Soichi TATEYAMA, Shinsuke ISHIKAWA and Yoichi MIYANO Test on real scale model of RC shear wall with crack-inducing slit * 技術研究所材料施工グループ ** 建築本部技術部門

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安藤建設技術研究所報 Vol.10 2004

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1.はじめに

 昨年度実施した鉄筋コンクリート壁のひび割れ誘

発目地に関する要素実験では、ひび割れ誘発目地を

構成する躯体の欠き込み深さ(目地深さ)と、引張

り応力作用時にコンクリートの付着を断ち断面欠損

部として作用する誘発材の種類・形状とその壁厚方

向長さの組み合わせの選定を行った。目地深さと誘

発材の壁厚方向長さの合計を壁厚で除した値を断面

欠損率(%)で表記するとき、要素実験では、誘発

材の種類によらず断面欠損率が 20%の最小値の試験

体で目地内にひび割れが確認できた。また、誘発材

には、塩ビパイプ・半割塩ビパイプ・モルタルバ

ー・塩ビフラットバーを用いた。要素実験の試験体

は、壁厚および壁横方向長さはほぼ実大ではあるが、

壁高さ方向は、380mm と実大ではなく、特に誘発材

の取付方法は、試験体専用の暫定的処置としている。

そこで、誘発材の種類の絞り込みには、実施工では

ある程度高さ方向に長い状況下におけるハンドリン

グのしやすさ、取付方法、精度確保等の観点から、

フラットバータイプの誘発材が優れていると判断で

き、加工性も考慮して実大実験では鋼製フラットバ

ー(以下 FB)を採用することとした。

誘発材に FB を採用するに当たり、所要性能を保

持できる実用的な取付方法を提案し、実証すること

キーワード:鉄筋コンクリート/耐震壁/ひび割れ誘発目地/誘発材/断面欠損率/実大実験

Experimental Study on Crack-Inducing Slit in RC Shear Wall

鉄筋コンクリート耐震壁のひび割れ誘発目地に関する実験的研究

要  旨

ひび割れ誘発目地付き耐震壁に関する研究の一環として、実大試験体を用いてひび割れ誘発目

地部の誘発材取付方法の検証、およびひび割れの発生状況の観察を行った。誘発材には鋼製フラ

ットバーを用いて取付実験を行い、断面欠損率が 20%および 30%の 2 体の試験体でひび割れ観察

を行った。誘発材の取付は、策定した方法が妥当であることが確認できた。ひび割れは、2 体と

も誘発目地に最初に発生するが、目地以外にも分布することが観察された。ただし、誘発目地部

のひび割れ幅は、0.3mm 以下であった。

AbstractTest on real scale model was used as a part of the research on shear wall with crack-inducing slit. The

verification of the inducing material installation method of the crack inducing slit and an observation of theoccurrence conditions of the crack were performed. A steel flat bar was used for inducing material and an

installation experiment was performed. The crack distribution was observed in two test models with 20% and30% section loss rates, respectively. We could confirm that the planned method was appropriate for installinginducing material. A crack occurred at first in the slit two models, then it was observed besides the slit.However, the crack widths of the slit were less than 0.3mm.

桜井 徹* 安部 弘康* 立山 創一* 石川 伸介* 宮野 洋一**

ひび割れ誘発目地付き耐震壁の実大実験

by Toru SAKURAI, Hiroyasu ABE, Soichi TATEYAMA, Shinsuke ISHIKAWA and Yoichi MIYANOTest on real scale model of RC shear wall with crack-inducing slit

* 技術研究所材料施工グループ

** 建築本部技術部門

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を本実験の目的の一つとした。

また、要素実験における断面欠損率が 20%で目地

内のひび割れが確認できた結果を踏まえ、実大試験

体においても再現できるか否かを確認する目的で、

断面欠損率 30%の標準試験体に加えて、断面欠損率

20%の試験体も計画した。所定の取付方法で施工さ

れた誘発目地が、その性能を満たすことを確認する

ため、コンクリート打設後の試験体のひび割れ観察

を行った。

2.実験概要

2.1 試験体

図 1 に試験体コンクリート寸法図、図 2 に配筋詳

細図、図 3 に FB 取付詳細図を示す。鉄筋量は

0.63%(横筋全断面積/壁全断面積)である。目地

の配置は文献[1]に準拠し、壁面縦方向に両側の柱

際から 250mm の位置と中央部に目地間隔 3m で計

画した。断面欠損率の違いを検証するため、同形

状・同配筋の試験体を断面欠損率 30%(FB 幅

38mm)と 20%(同 19mm)の 2 体製作した。また、

FB 取付金物は、φ9mm の全ネジボルトを L 型に折

り曲げ加工したものを、長さ 3000mm 厚さ 4.5mmの FB に端部を含めて@200mm の等間隔で隅肉溶接

し、高ナットを介してもう一本の L 型全ネジボル

トを接合して一組とし、壁筋の内側に内接させ壁筋

に支持させることとした。

2.2 施工手順(計画)

目地を含めた、一連の施工手順を以下のように計

画した。

a.ベース筋・柱主筋・壁差し筋の配筋

b.ベース型枠建て込み

c.ベースコンクリート打設

d.壁筋の配筋

配筋後、幅止め筋および所要かぶり厚さ用のプラ

スチック製スペーサを所要間隔に配置する。

e.柱型枠建て込み

f.外部側壁型枠建て込み(目地棒取付済み)

g.FB の取付

①外部側型枠の目地棒を案内定規として、内・外

部両側の壁横筋に対して下げ振りを用いて FB 位置

の墨出しを行う。FB 位置の墨より D10 仮設縦筋の

位置の墨出しを行う。

②外部側の壁横筋の内側に D10 仮設縦筋を配筋

し、壁横筋との交点を全結束する。

③FB に全ネジボルトを@200 で隅肉溶接したも

のに、高ナットおよび相対する全ネジボルトをねじ

込み、FB が位置墨に合致するように、②で配筋し

た D10 仮設縦筋と FB 側(外部側)全ネジボルトの

L 型部分との交点を全結束する。

④内部側全ネジボルトの出を、内・外部両側の壁

横筋の内法寸法に合わせて調整する。

⑤内部側の壁横筋の内側に D10 仮設縦筋を配筋

し、壁横筋との交点を全結束する。

⑥⑤で配筋した D10 仮設縦筋と内部側全ネジボ

ルトの L 型部分との交点を全結束する。

h.内部側壁型枠建て込み(目地棒取付済み)

型枠の組立には、締付け金物として通常用いられ

る打ち放し用丸セパレータおよび P コンにより、

所要壁厚を確保することとする。

i.梁筋の配筋

j.梁型枠建て込み

k.柱・壁・梁コンクリート打設

①コンクリートはポンプ圧送とする。

②φ40mm 棒状バイブレータを 1 本使用して締め

固める。この際に、誘発材および目地棒に直接バイ

ブレータが接触しないように留意する。

③せき板表面を木槌でたたき、締め固めの補助を

行う。

l.コンクリート養生

m.型枠脱型

2.3 コンクリート(調合計画)

a.呼び強度:30(N/mm2)(Fc=24,ΔF=3,T=3)

b.スランプ:18(cm)

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鉄筋コンクリート耐震壁のひび割れ誘発目地に関する実験的研究

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図 2 配筋詳細図

図 1 試験体コンクリート寸法図

100

800

100

8003000 3000

8300 250250

3000

800

600

4400

150 150

500 500

外部内部

7300

B 断面図

500

2010

010

010

25

15

20

11外

部内

目地部詳細図

3030

F.B.- t*B

2250

横筋L2=2700

600

横筋継手芯

横筋L1=5500

2250

600

目地

目地

目地

横筋

D13

@20

0ダブル

100

100

縦筋D13@200ダブル150

STP□D13@20050

50STP□D13@200

HO

OP□

D13

@10

050

50

ベース主筋上下8-D22

梁主筋上下4-D22

柱主筋12-D22

継手

長さ

:60

0

1000

横筋継手芯

(断面欠損率30%:FB-4.5*38)( 同 20%:FB-4.5*16)

100

800

100

8003000 3000

8300 250250

3000

800

600

4400

1000

150 150

500 500

外部

120110

7300

外部

内部

120

110 23

0

500

250

250

100

100

800

100 800 1008003250 3250250 250

100

100

800

A

B

B

B

AA

断面図

断面図

500

2010

010

010

25

15

20

11

外部

内部詳細図参照

目地部詳細図

290 280

100230100

140 130

内部

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3.実験結果および検討

3.1 施工要領(FB の取付要領)

a.FB の加工性について

・ FB は厚さが 4.5mm で、板幅は 38mm と

16mm の 2 種類、長さは 3000mm とした。FBの加工としては長さの切断のみであり、問題

ない。

・ 全ネジボルトの加工は、長さの切断および

90°折り曲げであり、これらも問題ない。

・ 全ネジボルトを FB に隅肉溶接する場合には、

FB の長さ方向に対して全ネジボルトの折り

曲げ部が直交すること、および折り曲げ部の

内法と FB の端部が一致していることが重要

である。精度管理上、前者は誤差が吸収でき

るが、後者は取付用の仮設縦筋に内接させる

必要上、後者の精度確保に重点を置く。

b. FB の取付方法について

・ 位置決めは、先行して建て込まれた型枠の目

地棒を定規として墨出しに利用することで、

精度良く行うことが出来る。

・ 本取付金物は壁厚方向の長さの微調整を可能

としたため、壁横筋の内法寸法を精度良く確

保できる。施工のばらつきにも対応できる。

・ 取付用仮設鉄筋と壁横筋、ならびに取付用仮

設鉄筋と取付金物は、それぞれの交差点をな

まし鉄線での結束のみで堅固に固定でき、特

殊な工具、技術者は不要である。

・ 外部側、内部側とも、取付用仮設鉄筋は全ネ

ジボルトとの交点をなまし鉄線での結束を想

定していたが、外部側(すなわち FB を溶接

した側)ではボルトの出入り調整の必要性が

ないので、あらかじめ全ネジボルトとの交点

を隅肉溶接しておくことで、現場での1工程

省略が可能となることが判った。取付用仮設

鉄筋先付けの概要図を図 4 に示す。

図 3 FB 取付詳細図

外部

内部

1010

010

020

30

10㎜

程度

25

壁筋D13

壁筋D13

取付用仮設縦筋D10

取付用仮設縦筋D10

全ネジボルトφ9㎜高ナットL=40㎜

F・B

L=

40㎜

隅肉溶接

30

10㎜

程度

L=

40㎜

(t4.5*B)

F・B- t4.5*幅B

B

高ナットL=40㎜

全ネジボルトφ9㎜

30

F・B- 厚4.5*幅B B=38(断面欠損率 30%)

)B=16(断面欠損率 20%

20

11

15

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鉄筋コンクリート耐震壁のひび割れ誘発目地に関する実験的研究

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c.打設時の目地棒および誘発材の挙動

・ コンクリート打設中、目地棒および誘発材あ

るいは壁筋については移動・変形等は観察さ

れなかった。

・ 計画では、取付金物の間隔を@200mm とした

が、取付後の状況から判断して@200mm より

大きい間隔でもコンクリート打設時の施工荷

重に対して十分安全であると考えられる。本

実験の FB 厚さおよび壁厚程度・取付方法で

あれば、最小間隔は@300mm が可能と考えら

れる。

3.2 コンクリート試験結果

a.フレッシュコンクリートの性状

① スランプ:20.0(cm)

② 空気量:4.0(%)

b.圧縮強度(N/mm2)

各材令における圧縮強度試験結果の一覧を表 1 に

示す。

表 1 圧縮試験結果(N/mm2)

4 日

(型枠脱型時) 7 日 28 日

現場水中 22.9 27.4 36.1標準水中 22.6 29.0 36.0

3.3 ひび割れ発生結果

試験体の材令にともなうひび割れ発生状況の概要

を表 2 に示す。材令 13 日に最初のひび割れが両試

験体の内部および外部とも中央目地部下方に発生し

た。その後、材令 67 日以降欠損率 30%の外部左右

目地部に続き、20%外部左右目地部、材令 108 日以

降に両試験体の内部左右目地部下方に発生した。こ

の間には、目地部以外では一部の P コン孔の周り

に、ひび割れが発生した。材令 120 日以降で、目地

部以外に P コン孔周りのひび割れが増長したもの

と思われるひび割れが観察された。材令 240 日にお

けるひび割れ図を図 5,6 に示す。ここで、ひび割

れ幅は最終の値を示す。誘発目地部に発生したひび

割れは、幅が 0.2~0.3mm であった。

また、断面欠損率の違いによるものと思われるひ

図 4 FB 取付詳細図(外部側取付用仮設鉄筋先付けの場合)

外部

内部

1010

010

020

30

10㎜

程度

25

壁筋D13

壁筋D13

取付用仮設縦筋D10

取付用仮設縦筋D10

全ネジボルトφ9㎜高ナットL=40㎜

F・B

L=

40㎜

隅肉溶接

30

10㎜

程度

L=

40㎜

(t4.5*B)

F・B- t4.5*幅B

B

高ナットL=40㎜

全ネジボルトφ9㎜

30

F・B- 厚4.5*幅B B=38(断面欠損率 30%)

)B=16(断面欠損率 20%

20

11

15

取付用仮設縦筋D10

隅肉溶接

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図 5 ひび割れ図(断面欠損率 30%) 上:内部 下:外部

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図 6 ひび割れ図(断面欠損率 20%) 上:内部 下:外部

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び割れ発生状況の顕著な差異は認められなかった。

今回の実大実験では、コンクリートの若材令時か

ら誘発目地部には貫通ひび割れが発生したが、時間

の経過と共に P コン孔を起点としたひび割れも散

見された。ひび割れ幅は小さいが、このように P

コン孔がひび割れの起点となり得ることが分かった。

P コン孔の穴埋め処理やセパレータの配置計画など

今後の課題である。

表 2 ひび割れ発生概要

材令

(日)欠損率

(%) 内外部 目地位置 発生状況

13 20・30 外・内 中央・下最初 の ひ び

割れ

67 30 外 左・下

20・30 外・内 -一部の P コ

ン孔周り

873020

右・下

左右・下

108 20 内 左右・下

117 30 内 左右・下

120以降

20・30 外・内 -

目地 部 以 外

部の ひ び 割

れ増長

4.まとめ

今回の実験より、以下の結果が得られた。

1) 誘発目地部を構成する誘発材について、FB と

適宜な取付金物を用いることで、コンクリート

打設時にも移動・変形がなくかつ特殊な工具・

技術を要しない取付方法を提示することが出来

た。

2) 計画した誘発目地構造において、ひび割れは最

初に目地部分に発生するが、目地以外にもひび

割れは分布する。断面欠損率を 20%と 30%と

変化させたが、ひび割れ発生状況に顕著な差異

は観察されなかった。

3) 誘発目地部分のひび割れ幅は、今回の実験では

0.2~0.3mm であった。

参考文献

[1]日本建築学会:鉄筋コンクリート造のひび割れ

対策(設計・施工)指針・同解説,pp45-50,2002