JP2013160023A - 既設鋼管柱補強材及びその施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】既設鋼管柱の腐食部近傍の外部及び内部を補強できて強度が高まり、施工しやすい既設鋼管柱補強材を提供すること。
【解決手段】既設鋼管柱の腐食部近傍の外周囲を取り巻き、既設鋼管柱との間にモルタル充填空間が形成される補強管２と、既設鋼管柱の腐食部近傍の内部に上下方向に沿って挿入され、周方向に２分割された一対の半割り管３と、既設鋼管柱と同径で、一対の半割り管３の周囲に嵌合されたリング４とを備え、補強管２は周方向に連続した筒体より成り、補強管２に複数のネジ孔８が周方向に適宜間隔をおいて穿設されると共に、これらネジ孔８に芯出しネジ９がそれぞれ外側から内側に向けて螺合され、半割り管３はリング４に接離可能に取り付けられ、半割り管３の外径は既設鋼管柱及びリング４の内径より小さく形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、道路標識、道路反射鏡等に用いられる既設鋼管柱の腐食部分を補強すると共に、腐食の進行を防ぐ既設鋼管柱補強材及びその施工方法に関する。

道路標識、道路反射鏡等に用いられる鋼管柱は、長期間風雨に曝されると、腐食して一部が破損したり強度が低下することも多い。特に、鋼管柱の地表部近傍は、湿気や溜まった雨水等により腐食しやすく、腐食部分を放置すると強風等によって鋼管柱が倒れる心配もある。
このような事態に対応するため、従来、既設鋼管柱の地表部近傍に発生した腐食部を補強する技術が種々提案されている。

例えば、特許文献１には、既設鋼管柱の地表部近傍を取り巻く腐食防止補強材と、腐食防止補強材の内面に取り付けられた複数のコの字型受け材と、ウェブ部がコの字型受け材の溝部に差し込まれ、フランジ部が既設鋼管柱に対向する複数のＴ字型補強材と、既設鋼管柱と腐食防止剤の間隙に充填される補強モルタルとを備えた既設鋼管柱腐食防止補強材が記載されている。
しかし、この既設鋼管柱腐食防止補強材は、既設鋼管柱の内部を補強する手段を備えていないため十分な強度を得にくく、既設鋼管柱の内部空間から進行する腐食を防ぐのが困難である。
また、腐食防止補強材を既設鋼管柱と同心状に固定するのが難しいという問題もある。

特許第４４４８５５６号公報

本発明が解決しようとする課題は、既設鋼管柱の腐食部近傍の外部及び内部を補強できて強度が高まり、施工しやすい既設鋼管柱補強材及びその施工方法を提供することにある。

本発明の既設鋼管柱補強材は、既設鋼管柱の腐食部近傍の外周囲を取り巻き、前記既設鋼管柱との間にモルタル充填空間が形成される補強管と、前記既設鋼管柱の腐食部近傍の内部に上下方向に沿って挿入され、周方向に２分割された一対の半割り管と、前記既設鋼管柱と同径で、前記一対の半割り管の周囲に嵌合されたリングとを備え、前記補強管は周方向に連続した筒体より成り、前記補強管に複数のネジ孔が周方向に適宜間隔をおいて穿設されると共に、これらネジ孔に芯出しネジがそれぞれ外側から内側に向けて螺合され、前記半割り管は前記リングに接離可能に取り付けられ、前記半割り管の外径は前記既設鋼管柱及びリングの内径より小さく形成されている。

前記補強管の内面に上下方向に沿う複数の外部補強リブを溶接すると良い。
前記半割り管の内面に上下方向に沿う内部補強リブをそれぞれ溶接してもよい。
前記半割り管の内面にそれぞれナットを固定し、前記リング及び半割り管を貫通したボルトの先端部を前記ナットに螺合したことにより、前記半割り管が前記リングに接離可能に取り付けられることがある。

本発明の既設鋼管柱補強材の施工方法は、既設鋼管柱の腐食部を切除してから、前記既設鋼管柱において切除した部分よりも下方の下部鋼管柱の内側下部に半割り管支持モルタルを充填した後、前記下部鋼管柱の内部に前記半割り管の下部を挿入すると共に、前記リングの下端面を前記下部鋼管柱の上端面に当接し、次に、一対の半割り管の内側に内部モルタルを充填し、前記下部鋼管柱の外周囲に上方から前記補強管を被せ、該補強管を前記芯出しネジによって前記下部鋼管柱に仮固定し、次いで、前記既設鋼管柱において切除した部分よりも上方の上部鋼管柱を前記補強管の内部に挿入して、その下端面を前記リングの上端面に当接し、さらに、前記補強管を上方に移動させて、前記芯出しネジによって前記上部鋼管柱に仮固定してから、前記内部モルタルが硬化する前に、前記半割り管をぞれぞれ前記リングに接近させて一対の半割り管の隙間を広げ、該隙間を通して前記内部モルタルを前記上部鋼管柱と半割り管との間に流入させ、その後、前記補強管を下方に移動させてから、前記補強管の外側に露出する芯出しネジの長さが全て同じくなるよう調節することにより、前記補強管の中心を前記既設鋼管柱の中心に合わせると共に、前記補強管を前記既設鋼管柱に固定し、次いで、前記モルタル充填空間にモルタルを充填する。

請求項１に係る発明によれば、既設鋼管柱の腐食部近傍の外部及び内部を補強するので、腐食による既設鋼管柱の強度の低下を十分に補って倒壊等の危険性を確実に防止でき、既設鋼管柱の耐久性を高めて柱交換に要するコストを低減できる。
また、腐食部分を除去しても、上下に分割された既設鋼管柱は、リング、補強管及び半割り管から成る三重構造によって接合されるため、高い強度が得られる。
さらに、補強管と既設鋼管柱とがモルタルで接合される前であっても、芯出しネジで仮固定しておくことができるため現場での作業性が高まり、しかも、芯出しネジを進退させるだけで簡単に補強管を既設鋼管柱と同心状に設置することができ、この結果、モルタル充填空間の厚みが均一化されるので強度のバラツキが発生し難く、補強後の外観にも違和感が生じにくい。
また、一対の半割り管を既設鋼管柱の補強部分に挿入して、その内部にモルタルを充填しておき、半割り管をリング内面に接近させると、一対の半割り管間の隙間が広がってモルタルが既設鋼管柱の補強部分内に流入し、既設鋼管柱の内部を強固に補強することができる。

請求項２に係る発明によれば、補強管の強度が高まると共に、モルタル充填空間に充填したモルタルと補強管との定着性が良く、しかも、現場で外部補強リブをモルタル充填空間に配置する手間を省ける。
請求項３に係る発明によれば、半割り管の強度が高まり、現場で内部補強リブを半割り管の内面に取り付ける必要が無いので、現場での作業が簡略化される。
請求項４に係る発明によれば、半割り管が外部に露出していない状態であっても、リング外側からの操作によって簡単に半割り管をリングに接近させ、一対の半割り管間の隙間を広げることができる。

請求項５に係る発明によれば、熟練作業を必要とせずに容易に既設鋼管柱の腐食部近傍を外側及び内側から確実に、且つ、体裁よく補強することが可能であり、既設鋼管柱の外部だけでなく、補強部分の内側に充填した内部モルタルによって既設鋼管柱内部の腐食の進行も防止できる。
また、リングの上下に上部鋼管柱及び下部鋼管柱を設置した後であっても、半割り管の内側に充填した内部モルタルを、簡単に既設鋼管柱の補強部分及びリングの内側に流入させることができ、施工が容易となる。

本発明の実施例に係る道路反射鏡の補強後における斜視図。 本発明の実施例を示す既設鋼管柱補強材の断面図。 本発明の実施例に係る補強管の要部斜視図。 本発明の実施例に係る半割り管及びリングの要部斜視図。 本発明の実施例に係る施工方法の第１工程を示す斜視図。 本発明の実施例に係る施工方法の第２工程を示す斜視図。 本発明の実施例に係る施工方法の第３工程を示す斜視図。 本発明の実施例に係る施工方法の第４工程を示す斜視図。 本発明の実施例に係る施工方法の第５工程を示す斜視図。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
本実施例において、発明の既設鋼管柱補強材は、図１及び図２に示すように、道路反射鏡に用いられている既設鋼管柱１の腐食部近傍を補強するものであって、既設鋼管柱１の腐食部近傍の外周囲を取り巻き、既設鋼管柱１との間に厚さ２０〜４０ｍｍ程度のモルタル充填空間５が形成される補強管２と、既設鋼管柱１の腐食部近傍の内部に上下方向に沿って挿入された一対の半割り管３と、これら半割り管３の周囲に嵌合されたリング４とを備える。
既設鋼管柱１は、比較的小型のものであって、既設鋼管柱１の下部は地中に打設された基礎コンクリート６に埋設されている。

補強管２は、鋼等の金属を素材とする高さ２５０〜４５０ｍｍの周方向に連続した筒体である。なお、補強管２の高さ及び外径は既設鋼管柱１の寸法によって適宜変更することができる。
また、補強管２の内面には複数の（本実施例では４本の）外部補強リブ７が上下方向に沿って装着される。外部補強リブ７は、断面Ｔ字形で、ウェブ部の先端を補強管２の内面に溶接してある。外部補強リブ７の張り出し寸法は、モルタル充填空間５を区画してしまわないよう、既設鋼管柱１の外周面との間に十分な隙間ができる寸法とする。
図２及び図３に示すように、補強管２の下部（下端から８０ｍｍ程度の位置）には複数の（本実施例では４個の）ネジ孔８が周方向に等間隔で穿設され、ネジ孔８に芯出しネジ９がそれぞれ外側から内側に向けて螺合される。

一対の半割り管３は、図２及び図４に示すように、外径が既設鋼管柱１及びリング４の内径より小さい筒体を周方向に２分割した形状とされ、半割り管３の高さは、補強管２と同じかやや高く形成されている。
また、各半割り管３の内面には、上下方向に沿って内部補強リブ１０が装着される。内部補強リブ１０は、断面Ｔ字形で、ウェブ部の先端を半割り管３の内面に溶接してある。 さらに、半割り管３の内面の周方向中央部には、それぞれナット１１が溶接等により固定されている。

リング４は、既設鋼管柱１と同径で、高さが５０ｍｍ程度の筒体より成り、直径の両端に相当する位置にそれぞれボルト１２が外側から内側に向けて挿通されている。
そして、リング４を一対の半割り管３の周囲に嵌合すると共に、ボルト１２を半割り管３に挿通し、リング４及び半割り管３を貫通したボルト１２の先端部をナット１１に螺合することにより、一対の半割り管３がリング４の内側に取り付けられている。
ボルト１２は半割り管３に固定されたナット１１に螺合してあるので、ボルト１２を回動させると半割り管３はリング４に接離する。また、半割り管３の外径はリング４の内径よりも小さいため、半割り管３をリング４に接近させると、一対の半割り管３の端部間に形成された隙間１３が広がる。

この既設鋼管柱補強材で、既設鋼管柱１の地表面付近に発生した腐食部近傍を補強するには、まず、図５に示すように、既設鋼管柱１の周囲において基礎コンクリート６の上部を斫り、既設鋼管柱１の補強部分を露出させる。基礎コンクリート６の斫り部分１４の深さは、補強管２の下端よりもやや深くなるようにする。
次に、既設鋼管柱１の腐食部１５を切除し、既設鋼管柱１を切除した部分よりも下方の下部鋼管柱１ａと、切除した部分よりも上方の上部鋼管柱１ｂとに分割する。

次いで、図６に示すように、下部鋼管柱１ａの内部に、速乾性の半割り管支持モルタル１６を充填した後、下部鋼管柱１ａの内部に一対の半割り管３の下部を挿入すると共に、リング４の下端面を下部鋼管柱１ａの上端面に当接する。
なお、予め、ボルト１２を回動操作することにより、一対の半割り管３をリング４の内面から離して、半割り管３間の隙間１３を狭めておく。
次に、図７に示すように、一対の半割り管３の内側に内部モルタル１７を充填する。内部モルタル１７は、半割り管３の上方に山盛りになるよう充填する。

その後、下部鋼管柱１ａ、半割り管３及びリング４の外周囲に上方から補強管２を被せ、補強管２を芯出しネジ９によって下部鋼管柱１ａに仮固定する。
次いで、図８に示すように、上部鋼管柱１ｂの下部を補強管２の内部に挿入して半割り管３の周囲に被せ、その下端面をリング４の上端面に当接する。
さらに、補強管２を上方に移動させて、芯出しネジ９によって上部鋼管柱１ｂに仮固定し、リング４及び既設鋼管柱１の補強部分を露出させる。
次に、内部モルタル１７が硬化する前に、ボルト１２を回動操作して一対の半割り管３をリング４の内面に接近させ、半割り管３間の隙間１３を広げてから、上部鋼管柱１ｂを叩く。すると、一対の半割り管３の内部に充填された内部モルタル１７が隙間１３を通して上部鋼管柱１ｂ及びリング４と半割り管３との間に流入する。

次いで、図９に示すように、補強管２を下降させ、補強管２の下半部を基礎コンクリート６の斫り部分１４の内部に配置する。
その後、芯出しネジ９を進退させてその先端を既設鋼管柱１の外周面に当接させ、補強管２の外側に露出する芯出しネジ９の長さが全て同じくなるよう調節することにより、補強管２の中心を既設鋼管柱１の中心に合わせると共に、補強管２を既設鋼管柱１に固定する。これにより、補強管２と既設鋼管柱１及びリング４との間に均一な厚みのモルタル充填空間５が形成される。

さらに、再度、既設鋼管柱１を軽く叩いて、内部モルタル１７を隅まで詰める。
次に、基礎コンクリート６の斫り部分１４を速乾モルタル１８で埋め、モルタル充填空間５に速乾性のモルタル１９を充填する。
斫り部分１４に充填した速乾モルタル１８の上面は、既設鋼管柱１に近付くほど高くなるよう勾配をつける。
モルタル１９が乾燥したら、モルタル１９の上面にプライマを塗布し、さらに変成シリコンで防水処理を施す。

なお、図に示す例では、既設鋼管柱１、補強管２及びリング４を断面円形とし、半割り管３を断面半円形としたが、既設鋼管柱１の補強部分の断面が角形であれば、補強管２、半割り管３及びリング４の断面も角形とする。
また、既設鋼管柱１の寸法に応じて、補強管２及び半割り管３の寸法や外部補強リブ７の数も適宜変更することができる。
さらに、補強管２のネジ孔８及び芯出しネジ９の数は３個以上であれば良く、外部補強リブ７及び内部補強リブ１０の断面形状も図に示す例に限定されない。

１ 既設鋼管柱
１ａ 下部鋼管柱
１ｂ 上部鋼管柱
２ 補強管
３ 半割り管
４ リング
５ モルタル充填空間
６ 基礎コンクリート
７ 外部補強リブ
８ ネジ孔
９ 芯出しネジ
１０ 内部補強リブ
１１ ナット
１２ ボルト
１３ 隙間
１４ 斫り部分
１５ 腐食部
１６ 半割り管支持モルタル
１７ 内部モルタル
１８ 速乾モルタル
１９ モルタル

Claims (5)

1. 既設鋼管柱の腐食部近傍の外周囲を取り巻き、前記既設鋼管柱との間にモルタル充填空間が形成される補強管と、前記既設鋼管柱の腐食部近傍の内部に上下方向に沿って挿入され、周方向に２分割された一対の半割り管と、前記既設鋼管柱と同径で、前記一対の半割り管の周囲に嵌合されたリングとを備え、前記補強管は周方向に連続した筒体より成り、前記補強管に複数のネジ孔が周方向に適宜間隔をおいて穿設されると共に、これらネジ孔に芯出しネジがそれぞれ外側から内側に向けて螺合され、前記半割り管は前記リングに接離可能に取り付けられ、前記半割り管の外径は前記既設鋼管柱及びリングの内径より小さく形成されていることを特徴とした既設鋼管柱補強材。
2. 前記補強管の内面に上下方向に沿う複数の外部補強リブが溶接されていることを特徴とする請求項１に記載された既設鋼管柱補強材。
3. 前記半割り管の内面に上下方向に沿う内部補強リブがそれぞれ溶接されていることを特徴とする請求項１又は２に記載された既設鋼管柱補強材。
4. 前記半割り管の内面にそれぞれナットを固定し、前記リング及び半割り管を貫通したボルトの先端部を前記ナットに螺合したことにより、前記半割り管が前記リングに接離可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された既設鋼管柱補強材。
5. 既設鋼管柱の腐食部を切除してから、前記既設鋼管柱において切除した部分よりも下方の下部鋼管柱の内側下部に半割り管支持モルタルを充填した後、前記下部鋼管柱の内部に前記半割り管の下部を挿入すると共に、前記リングの下端面を前記下部鋼管柱の上端面に当接し、次に、一対の半割り管の内側に内部モルタルを充填し、前記下部鋼管柱の外周囲に上方から前記補強管を被せ、該補強管を前記芯出しネジによって前記下部鋼管柱に仮固定し、次いで、前記既設鋼管柱において切除した部分よりも上方の上部鋼管柱を前記補強管の内部に挿入して、その下端面を前記リングの上端面に当接し、さらに、前記補強管を上方に移動させて、前記芯出しネジによって前記上部鋼管柱に仮固定してから、前記内部モルタルが硬化する前に、前記半割り管をそれぞれ前記リングに接近させて一対の半割り管の隙間を広げ、該隙間を通して前記内部モルタルを前記上部鋼管柱と半割り管との間に流入させ、その後、前記補強管を下方に移動させてから、前記補強管の外側に露出する芯出しネジの長さが全て同じくなるよう調節することにより、前記補強管の中心を前記既設鋼管柱の中心に合わせると共に、前記補強管を前記既設鋼管柱に固定し、次いで、前記モルタル充填空間にモルタルを充填することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載された既設鋼管柱補強材の施工方法。