JP2006257760A

JP2006257760A - ブロック

Info

Publication number: JP2006257760A
Application number: JP2005077382A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Matsuda; 好史松田; Toru Kakio; 徹垣尾; Masato Kunugida; 正人櫟田; Yukio Kitago; 征雄北後; Terukazu Shibata; 輝和柴田; Koji Sakata; 孝治坂田
Original assignee: Okumura Corp; West Japan Railway Co; Daitetsu Kogyo Co Ltd; JR West Japan Consultants Co
Current assignee: Okumura Corp; West Japan Railway Co; Daitetsu Kogyo Co Ltd; JR West Japan Consultants Co
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2006-09-28

Abstract

【課題】肉厚を薄くでき、補強した既設柱の周囲の利用スペースを広げることができ、鋼線の巻き付けが容易で安価に既設柱を耐震補強できるブロックを提供する。
【解決手段】ブロックは、平面図で見て平行四辺形をなし、この平行四辺形の一対の対向辺に直交する断面形状が円弧をなす円弧面からなる鋼板製上面１４と、この鋼板製上面に隣接する平面からなる４つの鋼板製側面１２a,１２b,１３a,１３bと、記鋼板製上面と４つの鋼板製側面で囲まれた凹部に充填したメッシュ筋入りのコンクリートで形成され、鋼板製上面に対向するとともに、鋼板製側面に連なる平面からなる底面１１で構成される。鋼板製上面１４に、円弧方向に上,下の鋼板製側面１２a,１２bと平行な複数の溝１５を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄筋コンクリート建造物における既設柱を地震などに対して補強するために用いられるブロックに関する。

従来、この種のブロックとして、出願人が提案したコンクリートブロックがある(例えば、特開２００３−３２８５６６号公報(特許文献１)参照)。このコンクリートブロックは、コンクリートからなり、平行四辺形の平面をなす底面と、この底面に対向する円弧状の上面と、底面と上面の間の４つの側面で構成されている。そして、正方形断面の既設柱の下端から周方向に順次セメントペースト等で張り付けつつ積み重ねて、既設柱の外周全長を円柱状に覆った後、コンクリートブロックの上面に形成されて一連の螺旋をなす溝に、小径のスパイラル状の束に予め加工した鋼線を人手で巻き付けて、既設柱とコンクリートブロックを強固に一体化するものである。

しかし、上記コンクリートブロックは、コンクリートのみからなるため、強度の関係から肉厚を厚くする必要があるうえ、既設柱の軸心を中心とする所定半径の円周面で既設柱を覆うため、既設柱で構成される構造物の内部空間が狭くなる。このことは、屋外の高架の支柱などでは問題は少ないが、駅舎内のコンコースなどの支柱では、利用スペースを狭めるうえ、狭いスペースで施工も難しくなるという問題を生じる。
また、コンクリートブロックが厚肉なため、重量が増えて施工の効率が上がらない。
さらに、鋼線を螺旋溝に嵌め込んで巻き付ける際に、鋼線をコンクリートブロックに密着させるために張力を加える必要があるが、コンクリートブロックがコンクリートのみからなるため、摩擦力が大きくなって、多大な力を要するという問題がある。
特開２００３−３２８５６６号公報

そこで、本発明の目的は、コンクリートブロックを補強することによって肉厚を薄くでき、補強された既設柱の周囲の利用スペースを広げることができ、鋼線の巻き付けに多大な力を要さずに、容易かつ安価に既設柱の耐震補強を行うことができるブロックを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の第１のブロックは、平面図で見て平行四辺形をなし、この平行四辺形の一対の対向辺に直交する断面形状が円弧をなす円弧面からなる鋼板製上面と、この鋼板製上面の凹部側に充填したコンクリートまたはモルタルによって形成され、上記鋼板製上面に隣接する平面からなる４つの側面と、上記コンクリートまたはモルタルによって形成され、上記鋼板製上面に対向するとともに、上記側面に連なる平面からなる底面とを備えたことを特徴とする。

上記第１のブロックは、円弧状の鋼板製上面と、この鋼板製上面の凹部側に充填したコンクリートまたはモルタルで形成される平面状の４つの側面および鋼板製上面に対向する平面状の底面とで構成されるので、コンクリートのみからなるブロックに比して、強度が大きく、肉厚を薄くできるので、このブロックで外周を補強された既設柱の周囲の利用スペースを広げることができる。また、ブロックの上面で形成される外周面に螺旋状に鋼線を巻き付ける際、コンクリートのみからなるブロックに比して、摩擦力が低減して多大な人力を必要とせず、薄肉化によりブロックが軽くできて、施工効率を上げることができる。また、上面に鋼板を使用し、その内側にコンクリートを打設するので、ブロックを形成する際に型枠を省略することができる。

本発明の第２のブロックは、平面図で見て平行四辺形をなし、この平行四辺形の一対の対向辺に直交する断面形状が円弧をなす円弧面からなる鋼板製上面と、この鋼板製上面に隣接する平面からなる４つの鋼板製側面と、上記鋼板製上面と上記４つの鋼板製側面で囲まれた凹部に充填したコンクリートまたはモルタルで形成され、上記鋼板製上面に対向するとともに、上記鋼板製側面に連なる平面からなる底面とを備えたことを特徴とする。

上記第２のブロックは、第１のブロックの４つの側面が鋼板製になっているので、第１のブロックで述べた作用効果に加えて、鋼板製の上面と４つの側面で囲まれる凹部にコンクリートまたはモルタルを流し込むだけで容易に形成できるうえ、コンクリートまたはモルタルが補強されて、強度を更に向上させることができる。また、上面および４つの側面に鋼板を使用し、その内側にコンクリートを打設するので、ブロックを形成する際に型枠を省略することができる。

本発明の一実施形態のブロックは、上記コンクリートまたはモルタル内にメッシュ筋を埋設したことを特徴とする。

上記ブロックは、鋼板製上面の凹部側または鋼板製上面と４つの鋼板製側面で囲まれた凹部に充填したコンクリートまたはモルタル内にメッシュ筋が埋設されているので、強度を一層向上させることができる。

本発明の一実施形態のブロックは、上記鋼板製上面に、円弧方向に上記側面または鋼板製側面と平行な複数の溝を形成したことを特徴とする。

上記ブロックは、既設柱の四周全長を円柱状に覆ったとき、外周面になる鋼板製上面に連続する螺旋状の溝が作られる。従って、この溝にスパイラル状に予め加工した鋼線を巻き付ければ、巻き付け間隔を正確に確保でき、さらに、鋼線のずれや外れを防止でき、既設柱を確実に補強できるうえ、溝によって鋼板製上面をコンクリートまたはモルタルに強固に一体化できる。

以上より明らかなように、本発明のブロックは、少なくとも鋼板製上面によって鋼板製上面の凹部側に充填されたコンクリートまたはモルタルが補強されるので、ブロックの肉厚を薄くして軽量化でき、補強された既設柱の周囲の利用スペースを広げることができるとともに、ブロックで補強された既設柱の外周に鋼線を巻き付ける際の摩擦力を低減でき、容易かつ安価に既設柱を耐震補強できる。また、上面に鋼板を使用し、その内側にコンクリートを打設するので、ブロックを形成する際に型枠を省略することができる。

以下、本発明を図示の実施形態により詳細に説明する。
図１は、既設柱を補強するために用いられる本発明の第２のブロックの一例を示す斜視図であり、図２(Ａ)〜(Ｅ)は、図１のブロックの夫々平面図、上側面図、下側面図、左側面図、右側面図である。
上記ブロック１は、図２(Ａ)に示す平面図で見て平行四辺形をなし、この平行四辺形の左右一対の対向辺に直交する断面形状が図２(Ｂ),(Ｃ)に示すような円弧をなす円弧面からなる鋼板製上面１４と、この鋼板製上面１４に隣接する平面からなる上,下,左,右の４つの鋼板製側面１２a,１２b,１３a,１３bと、上記鋼板製上面１４と４つの鋼板製側面１２a,１２b,１３a,１３bで囲まれた凹部に充填したコンクリートまたはモルタルで形成され、鋼板製上面１４に対向するとともに、４つの鋼板製側面１２a,１２b,１３a,１３bに連なる平面からなる底面１１で構成される。

上,下の鋼板製側面１２a,１２bは、図２(Ｂ),(Ｃ)に示すような両端を切り取った三日月形をなし、左,右の鋼板製側面は、図２(Ｄ),(Ｅ)に示すような基本的には長方形をなす。鋼板製上面１４には、上,下の鋼板製側面１２a,１２bが図２(Ａ)の平面図で作る上,下辺と平行、かつ互いに平行に延びる図１に示すような複数の弧状の溝１５を形成しており、図１の破線は溝１５の底を、破線の間の実線は隣接する溝間の山を夫々示している。なお、溝１５の形状は、弧状でなくても凹部を形成する形状であればよい。鋼板で囲まれた凹部に充填されたコンクリートまたはモルタル内の底面近傍には、図２(Ａ),(Ｂ),(Ｃ)の破線で示すように、補強のため全面に亘ってメッシュ筋１６を埋め込んでいる。

図３,図４は、上記ブロック１を正方形断面の既設柱２０の四周面に張り付けて補強した状態を示す縦断面図および平面図である。ブロック１は、左,右の鋼板製側面１３a,１３b間の幅が既設柱２０の幅よりも小さくしてあり、さらに上,下の鋼板製側面１２a,１２b間の高さも既設柱２０の幅よりも小さくなっている。このブロックは、底面１１を既設柱２０の周面２１の下部にセメントペーストによって接着しつつ、周方向に順次張り付けられ、次いで既に張り付けられたブロック上に貧配合モルタル２３などを充填した離間部２２を介してブロックを積み重ねるとともに同様に既設柱２０の周面２１に周方向に順次張り付けられて、既設柱２０の外周を基礎部２０aから上に向かって螺旋状に覆っていくことになる。但し、既設柱２０の上下端は、補強柱の曲げ剛性の増加を抑えて、地震荷重で柔軟に撓みうるように、ブロック１で覆っていない(図３参照)。なお、図３では上下のブロックの間に貧配合モルタル２３を挟んでいるが、この貧配合モルタル２３を省略して、ブロックの鋼板製上,下側面１２a,１２bの間に隙間２２を設けるだけでもよい。
ブロック１の鋼板製上面１４に上,下の鋼板製側面１２a,１２bと平行、かつ互いに平行に設けられた複数の溝１５は、ブロックが既設柱の四周を覆ったとき、既設柱の４隅の隙間２２aを介して周方向に隣接するブロックの溝１５と円滑に螺旋状に連なる。

ブロック１は、図４に示すように、既設柱２０を覆ったとき、鋼板製上面１４である円弧面の外面は、ブロック１で補強された既設柱２０の軸心Ｃを中心とする外接円２０bよりも内側になる。これは、ブロック１が鋼板製上面１４と４つの鋼板製側面１２a,１２b,１３a,１３で囲まれた凹部に充填したメッシュ筋１６入りのコンクリートまたはモルタルで作られていて、コンクリートのみで作られたものに比して肉厚を薄くして軽量化を図っても、同等の強度が得られるからであり、コンクリートのみからなるブロックでは、上記外接円に相当する肉厚が必要となる。従って、このブロック１で補強された既設柱２０では、周囲の利用スペースを広げることができ、特に駅舎のコンコース内などの既設柱の補強に有利であるうえ、ブロックの薄肉化,軽量化により、作業能率が向上でき、狭い作業空間でも施工が可能になる。また、ブロック１は、上記鋼板で囲まれた凹部にコンクリートまたはモルタルを流し込むだけで製造できるので、上面１４のみが鋼板製のものに比して製造が容易である。さらに、鋼板製上面１４に複数の弧状の溝１５が形成されているので、後述する鋼線巻き付けの際の利点に加えて、鋼板製上面１４を、充填したコンクリートまたはモルタルに強固に一体化できるという利点がある。

図５は、既設柱２０の四周面２１を覆うブロック１の上記溝１５およびこの溝に嵌め込んで巻き付けたスパイラル状の鋼線２４を示す展開図である。
溝１５は、図５の左端に示すように、ブロック１の鋼板製上面１４に正弦波状の凹部を形成してなるとともに、最初の周面２１aの下部に張り付けたブロックの下端から始まって、既設柱２０の角の隙間２２aを介して、順次右隣りの周面２１b,２１c,２１dに張り付けた３つのブロックの溝１５に連なって、既設柱を一周した後、再び周面２１aのブロック(図５の右端に重複して一部を示す)の１つ上の溝に連なり、これを繰り返して既設柱の上端に至る。この螺旋状の溝１５に図示の如く鋼線２４が巻き付けられる。

図５で平行四辺形の上,下辺として示されるブロック１の上,下の鋼板製側面１２a,１２b、従ってこれと平行に延びる溝１５は、図５から判るように、既設柱の４つの周面２１a〜２１dを１周すると、溝１５の１ピッチｐの距離だけ上昇する。ブロック１を横切る１本の溝１５(例えば周面２１aの下端)について言えば、溝の上昇距離は、既設柱の１／４周に相当するｐ／４から柱角の間隔に相当する上昇分をαを減じた値(ｐ／４−α)となり、従ってブロック１の上,下の鋼板製側面１２a,１２bの傾きも、図２(Ａ)中に示すように、平行四辺形の左,右辺の左辺１３aの下端から右辺１３bに下ろした垂線の足と、右辺１３bの下端との距離が(ｐ／４−α)になるような傾きとなる。上記隙間の間隔に相当する上昇分αとは、図４の柱角の隙間２２aを溝１５がブロック１におけると同じ傾きで進んだ場合の上昇距離をいう。

溝１５に巻き付けられる鋼線２４は、既設柱２０の周りを１周する溝１５の直径より小さい直径(望ましくは既設柱断面の対角線の長さの８０％の直径)のスパイラル状の束に予め加工されていて、油圧シリンダ等の引張り機械を用いることなく、人手によって巻き付けられる。このような螺旋状に束ねられた鋼線２４を既設柱に巻き付ける方法については、出願人に帰属する特許第１４９６４７号に詳しく述べられているので、ここでは簡単に説明するに留める。

即ち、スパイラル状の束に加工された鋼線２４を、束のループ面が既設柱の周面に平行になるよう鉛直に配置し、巻き始めとなる直角に曲げた始端２４a(図５参照)を周面２１aの下端に設けた穴(図示せず)に差し込んで固定し、鋼線の束を解ける方向に回転させつつ既設柱の周りに巡らせて、解きながら１ループずつ既設柱に巻き付けて、鋼線２４を螺旋状の溝１５に嵌め込んで順次上方へ巻き付けていく。最後に、直角に曲げた終端２４b(図４参照)を周面の上端に設けた穴に差し込んで固定して巻き付けを終了する。鋼線端部の固定方法は、既設柱の周面に固定するのではなく、鋼線をブロックの外周に重ねて巻き付けて重なった部分をクリップで固定するようにしてもよい。
この方法は、鋼線のスパイラル状の束をループ面内でループを解く方向に曲げて大きく開くのでなく、鋼線のスパイラル状の束を既設柱の周りに巡らせながら鋼線をその軸の周りに僅かに捩じるだけの弾性変形範囲で巻き付けが行えるので、従来のように油圧シリンダ等の大掛かりな機械を要さず、人力のみで容易かつ迅速に施工することができる。なお、鋼線は、棒鋼でも撚線でもよい。

上記実施形態のブロック１を用いた既設柱２０の補強方法について次に述べる。
まず、既設柱２０の下端外周の基礎部２０a上に、貧配合モルタル２３を所定厚さで塗るとともに、既設柱２０の四周面２１またはブロック１の底面１１の少なくともいずれかにセメントペーストを塗った後、ブロック１の鋼板製下側面１２bを貧配合モルタル２３に載せつつ底面１１を各周面２１に当接させて、既設柱２０の外周に４つのブロック１を張り付ける。次に、張り付けた各ブロックの鋼板製上側面１２aに貧配合モルタル２３を充填した厚さ１〜２cmの離間部２２を設け、この上に４つのブロック１を積み重ねつつ同様に各周面２１に張り付けていく。ここで、ブロック１は、図５に示すように左,右辺と上,下辺が直交しない平行四辺形であるので、下端の貧配合モルタル２３の上面および上下ブロック間の貧配合モルタル２３を充填した離間部２２は、水平面に対して傾いている。

既設柱２０の四周面全長に亘るブロック１の張り付けが終わると、既設柱の周りを１周するブロックの螺旋状の溝１５の直径より僅かに小径のスパイラル状の束に予め加工された鋼線２４を、既に述べた人手による方法で螺旋状の溝１５に嵌め込んで、全ブロックに亘る巻き付けを終了する。この鋼線巻き付け方法は、既述の如く油圧シリンダ等の大掛かりな機械を要さず、人力のみで容易かつ迅速に施工できるという利点を有する。
なお、既設柱の上下端は、既に述べた曲げ剛性を過大にしないという理由からブロック１で覆わない。また、巻き付けた鋼線２４は、溝１５に密に嵌合していて、ずれることがないから、従来のように鋼線の表面全体にモルタルを塗布する必要もない。鋼線２４の始端２４aと終端２４bは、図４,図５で述べたように、既設柱の周面に設けた穴に差し込んで固定するが、これに代えて、鋼線同士を結束線などで結んで固定してもよい。さらに、既に述べたように、上下に積み重ねたブロック間に適宜間隔を設ければ、貧配合モルタルは、省略しても問題はない。

ここで、ブロック１の溝１５に鋼線２４を巻き付ける際に張力を加える必要があるが、溝１５が鋼板製上面１４に形成されているので、コンクリートやモルタルに形成されている場合に比して、巻き付け面の摩擦力が低減し、小さい力で容易に巻き付けができ、施工効率を上げることができるという利点がある。

こうして補強された図３,４に示す既設柱２０は、地震の際に次のように挙動して、地震の振動エネルギを効果的に吸収する。
既設柱２０は、従来のように縦長で一体物の４枚のＰＣ板を四周面に張り付けるのではなく、縦寸法の短い多数のブロック１を、適宜間隔を設けながら積み上げて張り付けて補強され、既設柱２０の角の周面が露出した隙間２２aが生じる。従って、地震による曲げ荷重が加わった場合、既設柱２０は、ブロックの積み重ね部の貧配合モルタル２３が破壊して開口し、過大曲げ荷重が加わる前に図６に示すように変形する。つまり、本実施形態の補強柱は、従来と異なり、曲げ剛性が大きくなり過ぎて変形能やエネルギ吸収能が低下することがなく、結果的に耐震性が向上するのである。また、周方向に隣接するブロックは、隙間２２aによって互いに当接しないので、当接箇所が地震による既設柱の変形で互いに衝突して欠け落ちることもない。また、隙間２２aを設けているので、地震によって既設柱が損傷した場合、その損傷程度を観察できる。

既設柱２０は、螺旋状の溝１５の直径よりも僅かに小径のスパイラル状に予め加工した鋼線２４を、僅かに捩じりながら拡径して巻き付けるので、油圧シリンダ等を用いずとも、鋼線２４が弾性力でブロック１に密着するとともに、巻き付いた鋼線２４が既設柱２０の剪断耐力を大幅に向上させる。つまり、本実施形態の補強柱は、曲げ剛性を過大にすることなく、剪断耐力を高めているので、結果的に靭性が向上し、地震エネルギを効果的に吸収して既設柱２０を強固に補強することができるのである。

さらに、上記実施形態のブロック１は、既に述べたように、出願人が以前提案したコンクリートのみからなるブロックと異なり、上面１４と４つの側面１２a,１２b,１３a,１３bが鋼板製であり、コンクリートまたはモルタル内にメッシュ筋１６を埋め込んで補強されているので、ブロックの肉厚を薄くして軽量化でき、補強された既設柱の周囲の利用スペースを広げることができるとともに、ブロックで補強された既設柱の外周に鋼線を巻き付ける際の摩擦力を低減でき、容易かつ安価に既設柱を耐震補強できる。

本発明の第１のブロックは、既に述べた本発明の第２のブロックの鋼板製上面１４のみを残し、４つの鋼板製側面１２a,１２b,１３a,１３bを、上記鋼板製上面１４の凹部側に充填したコンクリートまたはモルタルからなる４つの側面とした点を除いて、第１のブロックと同じ構成である。従って、第１のブロックに比して補強の程度は少ないが、鋼板製上面によって、コンクリートのみからなるブロックよりも格段に補強されており、説明を省略するが、第２のブロック述べたと同様の作用,効果を奏する。

なお、上記第２のブロックで述べたコンクリートまたはモルタルに埋め込んだメッシュ筋１６や、鋼板製上面１４に形成した溝１５は、既設柱が必要とする補強の程度に応じて省略することができる。

本発明のブロックは、鉄筋コンクリート建造物における既設柱を地震などに対して外周から補強するために用いられ、容易かつ安価に耐震補強ができ、補強された既設柱の周りの利用スペースを広げることができる。

図１は、既設柱の補強に用いる本発明の第２のブロックの一実施形態を示す斜視図である。図２は、上記ブロックの平面図,上下側面図,左右側面図である。図３は、図１のブロックで補強された既設柱の縦断面図である。図４は、図３の既設柱の平面図である。図５は、図３,４のブロックの溝とこの溝に嵌め込んで巻き付けられたスパイラル状の鋼線の展開図である。図６は、地震荷重による上記既設柱の変形の様子を示す正面図である。

符号の説明

１ブロック
１１底面
１２a,１２b 上,下の鋼板製側面
１３a,１３b 左,右の鋼板製側面
１４鋼板製上面
１５溝
１６メッシュ筋
２０既設柱
２１周面
２２離間部
２３貧配合モルタル
２４鋼線

Claims

平面図で見て平行四辺形をなし、この平行四辺形の一対の対向辺に直交する断面形状が円弧をなす円弧面からなる鋼板製上面と、
この鋼板製上面の凹部側に充填したコンクリートまたはモルタルによって形成され、上記鋼板製上面に隣接する平面からなる４つの側面と、
上記コンクリートまたはモルタルによって形成され、上記鋼板製上面に対向するとともに、上記側面に連なる平面からなる底面とを備えたことを特徴とするブロック。
平面図で見て平行四辺形をなし、この平行四辺形の一対の対向辺に直交する断面形状が円弧をなす円弧面からなる鋼板製上面と、
この鋼板製上面に隣接する平面からなる４つの鋼板製側面と、
上記鋼板製上面と上記４つの鋼板製側面で囲まれた凹部に充填したコンクリートまたはモルタルで形成され、上記鋼板製上面に対向するとともに、上記鋼板製側面に連なる平面からなる底面とを備えたことを特徴とするブロック。
請求項１または２に記載のブロックにおいて、上記コンクリートまたはモルタル内にメッシュ筋を埋設したことを特徴とするブロック。
請求項１または２に記載のブロックにおいて、上記鋼板製上面に、円弧方向に上記側面または鋼板製側面と平行な複数の溝を形成したことを特徴とするブロック。