JP2005068921A - コンクリート部材の補強構造及び補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維補強樹脂を用いて優れた施工性でコンクリート部材を補強する．
【解決手段】断面形状がＬ型の繊維強化樹脂製板からなる補強部材１４の対をＵ型に組み合わせて、補強対象であるコンクリート梁１０の両側面および下面の３面に跨るように接着剤１６で貼り付け、当該Ｕ型に組み合わせた補強部材１４の上端部表面に定着プレート１８が接着される。コンクリート梁１０に貫通穴２２が設けられて貫通ボルト２４が挿通され、その両端からナット２６が締め付けられることで、補強部材１４の端部が定着プレート１８によりコンクリート梁１０に定着される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンクリート部材の補強構造及び補強方法に係り、特に、繊維強化樹脂によってコンクリート部材を補強する補強構造及び補強方法に関する。

従来より、特許文献１に開示されるように、コンクリート梁等の開口部を有するコンクリート構造物の補強構造が知られている。この補強構造では、コンクリート構造物の開口部の周辺に、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）シートをその強化繊維の向きが互いに直交するように２方向に貼り付けることにより、開口部の周辺を補強して、ひび割れを生じにくくさせる。

また、非特許文献１には、Ｌ型断面のＣＦＲＰ板を用いたコンクリート梁の補強構造が開示されている。この補強構造では、図６に示すように、断面形状がＬ型のＣＦＲＰ板５０がＵ型に組み合わされてコンクリート梁５２に貼り付けられる。スラブ５４の、コンクリート梁５２の両脇の部分には、切り込み５６が設けられており、ＣＦＲＰ板５０の上端部がこの切り込み５６へ差し込まれて接着剤で固定される。
特開平９−１２５６０１号公報 Ｓｉｋａ社パンフレット"Shear Strengthening Sika CarboDur Composite Systems"

上記特許文献１に開示された補強構造では、ＣＦＲＰシートをコンクリート構造物に接着するため、コンクリート表面の下地処理、プライマー塗布、含浸用樹脂の塗布、炭素繊維の巻き付け、樹脂の上塗り等の工程が必要となって、時間と手間がかかってしまううえ、ＣＦＲＰシートにしわや気泡が入らないように施工に熟練が要求される。また、コンクリート梁を補強する場合のように施工場所が上方にあると、塗布した樹脂が垂れ落ちて作業員にかかったり、床を汚したりしてしまうという問題もある。

また、上記非特許文献１に開示された補強構造は、Ｌ型のＣＦＲＰ板の端部をスラブに設けた切り込み５６に差し込んで接着剤で固めて定着させる構成であるため、梁の両側にスラブが設けられている場合にしか適用することができない。また、スラブへの切り込みは例えばダイヤモンド製の刃を備えたチェーンソーで行う必要があるため、施工時に大きな騒音や振動が発生し、建物を使用しながらの改修には適用し難い。さらに、スラブが薄い場合にはＣＦＲＰ板端部の定着長さを十分に確保できないという問題もある。また、梁の両側にスラブがある場合しか適用できないという問題もある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、繊維補強樹脂を用いて優れた施工性でコンクリート部材を補強することが可能なコンクリート部材の補強構造及び方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、断面形状が略Ｌ型の繊維強化樹脂製板からなる補強部材の対をＵ型に組み合わせて、補強対象であるコンクリート部材の３面に跨るように貼り付け、当該Ｕ型に組み合わせた補強部材の端部を定着部材によって前記コンクリート部材の表面に定着したことを特徴とする。

本発明によれば、断面形状が略Ｌ型の繊維強化樹脂製板からなる補強部材を貼り付けることによりコンクリート部材を補強するので、繊維強化樹脂を塗布するための施工の手間が省ける。また、略Ｌ型の補強部材をＵ型に組み合わせて用いるので、現場にてコンクリート部材の寸法に合わせて補強部材を施工することができる。さらに、補強部材の端部をコンクリート部材の表面に定着するので、例えばコンクリート梁を補強する際に隣接するスラブに補給部材を定着することが不要になる。また、補強部材の端部をコンクリート部材の表面に定着する構成であるため、スラブが薄い場合でも定着長さを十分に確保することができる。なお、本発明において、コンクリート部材には、鉄筋コンクリート部材および鉄骨鉄筋コンクリート部材が含まれる。

また、本発明の一態様では、前記コンクリート部材を貫通する貫通ボルトを設け、この貫通ボルトに取り付けたナットで前記定着部材を締め付けることにより前記補強部材を定着する。この場合、前記ナットと前記定着部材との間に弾性部材を介装することで、十分な定着力を確保することができる。

また、本発明の別の一態様では、前記コンクリート部材の表面にあと施工アンカーを打設し、該あと施工アンカーに取り付けたナットで前記定着部材を締め付けることにより前記補強部材を定着する。

なお、本発明の一態様において、前記コンクリート部材はコンクリート梁であり、前記補強部材は前記コンクリート梁の両側面及び下面を跨ぐように設けられる。

本発明によれば、繊維補強樹脂を用いて優れた施工性でコンクリート部材を補強することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態であるコンクリート部材の補強構造を示す断面図であり、図２は図１の矢印IIの向きから見た正面図である。図１及び図２に示すように、本実施形態では、鉄筋コンクリート製あるいは鉄骨鉄筋コンクリート製の梁（以下、コンクリート梁という）１０に円形の開口部１２が設けられており、この開口部１２の周辺を補強部材１４により補強するものとしている。

補強部材１４は、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）などの繊維強化樹脂からなる断面形状が略Ｌ型の板材である。図１に示されるように、補強部材１４は対となってＵ型に組み合わされており、コンクリート梁１０を下側から、両側面および下面を跨ぐように、接着材によりコンクリート梁１０に接着されている。また、コンクリート梁１０の下面部の補強部材１４が重なり合う部分では、補強部材１４が互いに接着材１６で接着されている。図２に示されるように、Ｕ型に組み合わされた補強部材１４の対はコンクリート梁１０の長手方向に複数設けられており、補強部材１４の各上端部の表面には、複数の補強部材１４に亘って、定着部材としての鋼製の定着プレート１８が接着剤１６により接着されている。本実施形態では、図２に示されるように、定着プレート１８を開口部１２の両側の部分に分割している。

接着剤１６としては、エポキシ系接着剤等、適宜な接着剤を用いることができるが、例えば、シーカデュア３０（商品名）のように粘性の高い接着剤を用いれば、コンクリート梁１０のような上部作業でも接着剤が垂れ落ちることがなく、施工性が向上する。

コンクリート梁１０には、その幅方向に貫通する貫通穴２２が設けられており、この貫通穴２２に貫通ボルト２４が挿通されている。貫通ボルト２４の両端は、補強部材１４および定着プレート１８を貫通して、定着プレート１８から突出し、この突出部分にナット２６が締め付けられている。このようにして、補強部材１４の上端部がコンクリート梁１０に定着されている。なお、貫通ボルト２４を挿通させるための貫通穴２２は、例えばコアドリルにより施工することにより、施工時に発生する振動や騒音を小さく抑えることができる。

図３は、本発明の第２の実施形態の補強構造を示すコンクリート梁１０の正面図である。上記図２に示す実施形態では、定着プレート１８を開口部１２の両側に分割しているが、本実施形態では、定着プレート１８を分割しないで一体化している。なお、図３では、開口部１２が大きいために定着プレート１８を開口部１２の形状に合わせて切り欠いた例を示している。

図４は、本発明の第３の実施形態の補強構造を示すコンクリート梁１０の断面図である。この実施形態では、コンクリート梁１０に貫通ボルト２４を挿通させるのではなく、あと施工アンカー３０を施工して、定着プレート１８およびナット２６により補強部材１４を定着している。この実施形態では、コンクリート梁１０に貫通穴を設ける必要がないので、例えば、コンクリート梁１０が鉄骨鉄筋コンクリート製であって梁中央に鉄骨が存在するために貫通穴を設けることができない場合に好適である。

図５は、本発明の第４の実施形態の補強構造を示すコンクリート梁１０の断面図である。本実施形態では、上記図１及び図２に示す実施形態において、貫通ボルト２４としてＰＣ鋼棒などの緊張材を使用すると共に、ナット２６と定着プレート１８との間に例えば皿ばね等の弾性部材３２を介装した構成としている。このような構成によれば、ナット２６を締め込んで緊張材である貫通ボルト２４に張力を導入することにより、長期にわたって定着プレート１８による定着力を確保することができ、定着プレート１８による補強部材１４の定着効果を大幅に向上させることができる。なお、図５の例では、弾性部材３２を貫通ボルト２４の両端に設けているが、一端側にのみ設けるようにしてもよい。

以上説明した本発明の各実施形態の補強構造によれば、次のような効果を得ることができる。

（１）ＣＦＲＰからなる補強部材１４がコンクリート梁１０の表面に定着されるため、補強部材１６に含まれる補強炭素繊維がコンクリート梁１０に生じた応力に抵抗することで、高い補強性能が得ることができる。

（２）上記各実施形態の補強構造では、コンクリート梁１０に貫通穴２２を設けて、この貫通穴２２に貫通ボルト２４を挿通し、定着プレート１８およびナット２６により補強部材１４をコンクリート梁１０に定着することができる。ここで、上述した通り、貫通穴２２は、コアドリルを用いることにより施工に伴って発生する振動や騒音を小さく抑えることができ、また、定着プレート１８及びナット２６による定着作業には振動や騒音はほとんど発生しないことはいうまでもない。したがって、コンクリート梁１０の補強工事には大きな振動や騒音が生ずる工程が含まれないので、建物の居住環境に悪影響を与えることがなく、したがって、建物を利用しながらの補修改修工事にも適用することが可能である。

（３）コンクリート梁１０の表面に下地処理を施した後、接着剤を塗布して、Ｌ型に成形されたＣＦＲＰ製の補強部材１４を貼り付けるだけでよく、プライマー塗布、含浸用樹脂の塗布、炭素繊維の巻き付け、樹脂の上塗りといった煩雑な工程が不要となるため、工期の短縮を図ることができる。

（４）定着プレート１８の寸法を自由に設定することができるので、必要な定着力に応じて定着プレート１８を設計することで、十分な定着力を確保することができる。

（５）補強部材１４の端部をコンクリート梁１０に直接定着する構成のため、非特許文献１に開示される補強構造のように梁の両側にスラブが存在する場合に限られることがなく、コンクリート梁１０の片側あるいは両側にスラブが存在しない場合にも適用が可能である。

（６）Ｌ型の補強部材１４をＵ型に組み合わせて補強を行うので、現場にてコンクリート梁１０の幅に合わせて２枚の補強部材１４の間隔を調整し、また、補強部材１４の余分な部分を切り取るなどして、種々の形状・寸法のコンクリート梁１０に適応することができる。また、現場にて補強部材１４を対応種々の形状・寸法のコンクリート梁１０に適用することができる。

（７）図５に示す実施形態のように、ナットと定着部材との間に弾性部材を介装することにより、補強部材１４の定着効果を大幅に向上させることができる。

なお、上記各実施形態では、本発明が開口部１２を備えるコンクリート梁１０を対象として、開口部１２の周辺部を補強する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、開口部の無い梁のせん断補強を行う場合にも適用が可能である。また、梁に限らず、柱やその他の各種コンクリート部材（鉄筋コンクリート部材、鉄骨鉄筋コンクリート部材を含む）の補強にも適用が可能である。柱のように四方からの補強が可能なコンクリート部材の場合には、Ｕ型に組み合わせたＬ型の補強部材を２組、互いに対向するようにコンクリート部材の両側から貼り付ける構成としてもよく、そのような構成も本発明の範囲に含まれる。

また、上記各実施形態では、補強部材１４をＣＦＲＰにより構成するものとしたが、本発明はこれに限らず、例えば、ガラス繊維補強樹脂（ＧＦＲＰ）など、他の繊維補強樹脂（ＦＲＰ）で補強部材を構成してもよい。

また、上記実施形態では、補強対象であるコンクリート梁１０がほぼ直角のコーナー部を有しているものとしたが、これに限らず、コーナー部に面取りが施されていて、補強部材１４がそのコーナー部に沿って屈曲されている構成であってもよい。コンクリート梁の両コーナーが上記のように面取りされている場合には、そのコーナー部の面を一つの面として数えると、Ｕ型に組み合わせた部材は計５面に貼り付けられるが、そのような場合も、Ｕ型に組み合わされた補強部材が両側面及び下面の３面に亘って貼り付けられており、本発明の範囲に含まれる。

本発明の第１の実施形態であるコンクリート部材の補強構造を示す断面図である。 図１の矢印IIの向きから見た正面図である。 本発明の第２の実施形態の補強構造を示すコンクリート梁の正面図である。 本発明の第３の実施形態の補強構造を示すコンクリート梁の断面図である。 本発明の第４の実施形態の補強構造を示すコンクリート梁の断面図である。 従来のコンクリート梁の補強構造を示す断面図である。

符号の説明

１０ コンクリート梁
１２ 開口部
１４ 補強部材
１６ 定着プレート（定着部材）
２２ 貫通穴
２４ 貫通ボルト
２６ ナット
３０ あと施工アンカー

Claims (6)

1. 断面形状が略Ｌ型の繊維強化樹脂製板からなる補強部材の対をＵ型に組み合わせて、補強対象であるコンクリート部材の３面に跨るように貼り付け、当該Ｕ型に組み合わせた補強部材の端部を定着部材によって前記コンクリート部材の表面に定着したことを特徴とするコンクリート部材の補強構造。
2. 前記コンクリート部材を貫通する貫通ボルトを設け、この貫通ボルトに取り付けたナットで前記定着部材を締め付けることにより前記補強部材を定着したことを特徴とする請求項１記載のコンクリート部材の補強構造。
3. 前記ナットと前記定着部材との間に弾性部材を介装したことを特徴とする請求項２記載のコンクリート部材の補強構造。
4. 前記コンクリート部材の表面にあと施工アンカーを打設し、該あと施工アンカーに取り付けたナットで前記定着部材を締め付けることにより前記補強部材を定着したことを特徴とする請求項１記載のコンクリート部材の補強構造。
5. 前記コンクリート部材はコンクリート梁であり、前記補強部材を前記コンクリート梁の両側面及び下面を跨ぐように設けたことを特徴とする請求項１〜４のうち何れか１項記載のコンクリート部材の補強構造。
6. 略Ｌ型の断面形状を有する繊維強化樹脂製板からなる補強部材をＵ型に組み合わせて、補強対象であるコンクリート部材の３面に跨るように貼り付け、当該Ｕ型に組み合わせた補強部材の端部を定着部材により前記コンクリート部材へ定着することを特徴とするコンクリート部材の補強方法。
   

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