JP2014009578A - 柱梁接合部の補強・修復方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】柱梁接合部の耐震性を比較的容易に且つ確実に（効果的に）向上させることを可能にする柱梁接合部の補強・修復方法を提供する。
【解決手段】例えば鉄筋コンクリート製のラーメン構造の柱２と梁３の接合部１を補強、あるいは損傷を受けた接合部１を修復する方法であって、接合部１のコンクリートをはつり取るはつり工程と、セメントと繊維材を含む高靭性材料４を用いて、はつり工程ではつり取った部位を断面修復する断面修復工程とを備える。
【選択図】図１
【解決手段】例えば鉄筋コンクリート製のラーメン構造の柱２と梁３の接合部１を補強、あるいは損傷を受けた接合部１を修復する方法であって、接合部１のコンクリートをはつり取るはつり工程と、セメントと繊維材を含む高靭性材料４を用いて、はつり工程ではつり取った部位を断面修復する断面修復工程とを備える。
【選択図】図１
Description
本発明は、柱梁接合部の補強・修復方法に関する。
阪神淡路大震災以後、耐震基準が改訂され、これに基づいて各種コンクリート構造物を補強する対策が実施されている。また、例えば鉄筋コンクリート製のラーメン構造の柱や梁などに対しては、炭素繊維やアラミド繊維（商標：全芳香族ポリアミド系繊維）などの連続繊維シートを巻き付けて貼り付けたり、鋼板を巻き立てるなどの補強方法（補強対策工法）が多用されている。さらに、地震等によって損傷を受けた各種コンクリート構造物を修復し、所定の構造耐力を確保する対策にも、連続繊維シートや鋼板が多用されている。（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
一方、ラーメン構造の柱や梁の補強対策では、柱と梁にそれぞれ個別に連続繊維シート（や鋼板）を巻き付けるようにしており、柱と梁の接合部に対しては、補強対策が施されていないケースが多い。このため、今後、巨大地震が発生してこの柱梁接合部に大きな損傷が生じることが懸念され、比較的容易に且つ確実に（効果的に）柱梁接合部を補強する手法の開発が望まれていた。
また、柱梁接合部に大きな損傷が生じた場合には、従来、損傷部を柱と梁の部位毎に撤去して新たに構築することが提案、実施されており、これに伴い、復旧に多大な時間が必要であった。このため、被災して損傷した柱梁接合部を比較的容易に且つ確実に修復する手法の開発も強く望まれていた。
本発明は、上記事情に鑑み、柱梁接合部の耐震性を比較的容易に且つ確実に（効果的に）向上させることを可能にする柱梁接合部の補強・修復方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の柱梁接合部の補強・修復方法は、鉄筋コンクリート製の柱と梁の接合部を補強、あるいは損傷を受けた前記接合部を修復する方法であって、前記接合部のコンクリートをはつり取るはつり工程と、セメントと繊維材を含む高靭性材料を用いて、前記はつり工程ではつり取った部位を断面修復する断面修復工程とを備えていることを特徴とする。
この発明においては、はつり工程で柱と梁の接合部のコンクリートを例えば被り鉄筋が露出するまではつり取り、セメントと繊維材を含む高靭性材料を用いてはつり取った部位を断面修復することにより、柱と梁の接合部の耐力を比較的容易に且つ確実に（効果的に）向上、回復させることができる。
本発明の柱梁接合部の補強・修復方法は、鉄筋コンクリート製の柱と梁の接合部を補強、あるいは損傷を受けた前記接合部を修復する方法であって、前記接合部が前記柱の上端と前記梁の一端を接合した接合部であり、前記梁の一側面から前記接合部の一側面、前記接合部の前面、前記接合部の他側面、前記梁の他側面に、梁側連続繊維シートを横Ｕ字状に貼り付ける梁側繊維シート貼り付け工程と、前記梁の一側面及び前記梁の他側面に貼り付けられた前記梁側連続繊維シートの両端部にそれぞれ重ねつつ鋼板を前記梁に一体に設置し、該鋼板で前記梁側連続繊維シートの端部側を固定保持する梁側繊維シート端部処理工程と、前記柱の一側面から前記接合部の一側面、前記接合部の上面、前記接合部の他側面、前記柱の他側面に、柱側連続繊維シートを逆Ｕ字状に貼り付ける柱側繊維シート貼り付け工程と、前記柱の一側面及び前記柱の他側面に貼り付けられた前記柱側連続繊維シートの両端部にそれぞれ重ねつつ鋼板を前記柱に一体に設置し、該鋼板で前記柱側連続繊維シートの端部側を固定保持する柱側繊維シート端部処理工程とを備えていることを特徴とする。
この発明においては、炭素繊維シートやアラミド繊維シートなどの梁側連続繊維シート、柱側連続繊維シートを、エポキシ系樹脂やアクリル系樹脂などの樹脂材料を用いて柱と梁の接合部に貼り付け、これら連続繊維シートの両端部側を鋼板で固定保持することにより、柱と梁の接合部の耐力を比較的容易に且つ確実に向上、回復させることができる。
また、本発明の柱梁接合部の補強・修復方法においては、前記梁側繊維シート及び前記柱側繊維シートを貼り付ける前に、前記接合部の前面と前記接合部の上面にそれぞれ補強鋼板を接着して設置する補強鋼板設置工程を備えていることが望ましい。
この発明においては、柱と梁の接合部の上面と前面（梁の材軸方向外側を向く面）にそれぞれ補強鋼板を予め設置しておくことにより、さらに接合部の耐力を効果的に向上、回復させることが可能になる。
本発明の柱梁接合部の補強・修復方法においては、従来、補強対策が施されていないラーメン構造の柱と梁の接合部に対し、比較的容易に且つ確実に（効果的に）その耐力を向上させることが可能になる。
さらに、地震等によって損傷が生じた柱と梁の接合部の修復に適用すると、損傷部を柱と梁の部位毎に撤去する必要がなく、また、仮支保工等の大掛かりな仮設構造物を設置する必要がなく、復旧に要する時間を大幅に短縮することが可能になる。
以下、図１から図４を参照し、本発明の第１実施形態に係る柱梁接合部の補強・修復方法について説明する。本実施形態は、例えば鉄筋コンクリート製のラーメン構造の柱と梁の接合部を補強あるいは修復する方法に関するものである。
まず、本実施形態の柱梁接合部１は、図１から図３に示すように、鉄筋コンクリート製のラーメン構造の柱２と梁３の接合部である。
そして、本実施形態の柱梁接合部の補強・修復方法によって、このラーメン構造の柱２と梁３の接合部１を補強あるいは修復する際には、はじめに、柱２と梁３の接合部１のコンクリートをはつり取る（はつり工程）。このとき、被り鉄筋を露出させるようにコンクリートをはつり取ることが望ましい。また、地震等によって損傷が生じた接合部１を修復する場合には、損傷部を除去するようにコンクリートをはつり取るようにし、さらに、別途、必要に応じてひび割れ注入などを行なうことが望ましい。
次に、セメントと繊維材を含む高靭性材料（例えば高靭性モルタル）４を用いて、はつり取った部位を断面修復する（断面修復工程）。高靭性材料４の繊維材としては、例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）繊維、ＰＥ（ポリエチレン）繊維、ＰＰ（ポリプロピレン）繊維、鋼繊維などが挙げられる。そして、このような繊維材とセメントを含む高靭性材料４を吹き付け、流し込み、コテ塗りなどし、はつり部位を断面修復する。
ここで、図４は、鉄筋コンクリート製の柱２と梁３の接合部１の試験体を製作し、この試験体を初期載荷で破壊させ、本実施形態の柱梁接合部の補強・修復方法によって損傷した接合部１を修復した後、再度載荷試験を行なって、耐震性能（変形性能）を確認した結果を示している。
この図４に示す結果から、補修する前の試験体よりも、高靭性材料４を用いて補修した後の試験体の方が、耐震性能が回復、向上することが確認された。これにより、本実施形態の柱梁接合部の補強・修復方法を適用し、高靭性材料４を用いて鉄筋コンクリート製の柱２と梁３の接合部１を補強、修復すると、接合部１の耐力が大幅に向上、回復することが実証された。
したがって、本実施形態の柱梁接合部の補強・修復方法においては、はつり工程で柱２と梁３の接合部１のコンクリートを例えば被り鉄筋が露出するまではつり取り、セメントと繊維材を含む高靭性材料（高靭性モルタル）４を用いてはつり取った部位を断面修復することにより、柱２と梁３の接合部１の耐力を比較的容易に且つ確実に（効果的に）向上、回復させることが可能になる。
さらに、地震等によって損傷が生じた柱２と梁３の接合部１の修復に適用すると、損傷部を柱２と梁３の部位毎に撤去する必要がなく、また、仮支保工等の大掛かりな仮設構造物を設置する必要がなく、復旧に要する時間を大幅に短縮することが可能になる。
次に、図５から図９を参照し、本発明の第２実施形態に係る柱梁接合部の補強・修復方法について説明する。本実施形態は、第１実施形態と同様、例えば鉄筋コンクリート製のラーメン構造の柱と梁の接合部を補強あるいは修復する方法に関するものである。
本実施形態の柱梁接合部の補強・修復方法によって、ラーメン構造の柱２と梁３の接合部１を補強あるいは修復する際には、従来の炭素繊維やアラミド繊維などの連続繊維シートを柱２や梁３に巻いて貼り付けて補強対策を行なう場合と同様の前処理を行なう。具体的に、例えば、コンクリート表面を洗浄、ケレンするなどして下地処理を施したり、素地調整材や不陸修正材を塗布する素地調整、不陸修正を施したり、必要に応じてひび割れ注入、断面修復などの補修を行なう（図５から図７参照）。
次に、図５から図７に示すように、梁３の一側面３ａから接合部１の一側面１ａ、接合部１の前面１ｂ、接合部１の他側面１ｃ、梁３の他側面３ｂに、梁側連続繊維シート５を横Ｕ字状に貼り付ける梁側繊維シート貼り付け工程と、柱２の一側面２ａから接合部１の一側面１ａ、接合部１の上面１ｄ、接合部１の他側面１ｃ、柱２の他側面２ｂに、柱側連続繊維シート６を逆Ｕ字状に貼り付ける柱側繊維シート貼り付け工程とを行なう。このとき、エポキシ系樹脂やアクリル系樹脂などの樹脂材料を用い、この樹脂材料を含浸塗布しながら各連続繊維シート５、６を貼り付けてゆく。また、梁側繊維シート５と柱側繊維シート６のどちらを先に貼り付けてもよく、さらに、梁側繊維シート５と柱側繊維シート６をそれぞれ複数回積層するようにしてもよい。この場合には、梁側繊維シート５と柱側繊維シート６を交互に貼り付けることが好ましい。また、連続繊維シート５、６を貼り付けた後、最上層に仕上げ塗装を行うことになる。
なお、図５から図７には、コンクリートが直角の角部に連続繊維シート５、６を折り曲げて貼り付けるように図示されているが、このような角部は前処理の際に面取りし、連続繊維シートが直角に折れ曲がることがないようにする。
なお、図５から図７には、コンクリートが直角の角部に連続繊維シート５、６を折り曲げて貼り付けるように図示されているが、このような角部は前処理の際に面取りし、連続繊維シートが直角に折れ曲がることがないようにする。
次に、梁側繊維シート５と柱側繊維シート６を貼り付けた段階で、梁３の一側面３ａ及び他側面３ｂに貼り付けられた梁側連続繊維シート５の両端部にそれぞれ重ねつつ鋼板７、８を梁３に一体に設置する（梁側繊維シート端部処理工程）。このとき、鋼板７、８をアンカーボルト９で梁３に一体に設置し、このように設置した鋼板７、８で梁側連続繊維シート５の端部側を固定保持する。
さらに、柱２の一側面２ａ及び他側面２ｂに貼り付けられた柱側連続繊維シート６の両端部にそれぞれ重ねつつ鋼板１０、１１を柱２に一体に設置する（柱側繊維シート端部処理工程）。この場合においても、鋼板１０、１１をアンカーボルト１２で柱２に一体に設置し、このように設置した鋼板１０、１１で柱側連続繊維シート６の端部側を固定保持する。
また、図８に示すように、梁側連続繊維シート５と柱側繊維シート６を貼り付ける前に、補強鋼板設置工程を行い、接合部１の梁３の材軸Ｏ１方向外側を向く前面１ｂと接合部１の上面１ｄとにそれぞれ補強鋼板１３、１４を接着して設置するようにしてもよい。
ここで、図９は、鉄筋コンクリート製の柱２と梁３の接合部１の試験体を製作し、この試験体を初期載荷で破壊させ、本実施形態の柱梁接合部の補強・修復方法によって損傷した接合部１を修復した後、再度載荷試験を行なって、耐震性能（変形性能）を確認した結果を示している。なお、接合部１を修復する際に、補強鋼板１３、１４を設置している。
この図９に示す結果から、補修する前の試験体よりも、補修した後の試験体の方が、耐震性能が回復、向上することが確認された。これにより、本実施形態の柱梁接合部の補強・修復方法を適用して鉄筋コンクリート製の柱２と梁３の接合部１を補強、修復すると、接合部１の耐力が大幅に向上、回復することが実証された。
したがって、本実施形態の柱梁接合部の補強・修復方法においては、炭素繊維シートやアラミド繊維シートなどの梁側連続繊維シート５、柱側連続繊維シート６を、エポキシ系樹脂やアクリル系樹脂などの樹脂材料を用いて柱２と梁３の接合部１に貼り付け、これら連続繊維シート５、６の両端部側を鋼板７、８、１０、１１で固定保持することにより、柱２と梁３の接合部１の耐力を比較的容易に且つ確実に向上、回復させることができる。
さらに、地震等によって損傷が生じた柱２と梁３の接合部１の修復に適用すると、損傷部を柱２と梁３の部位毎に撤去する必要がなく、また、仮支保工等の大掛かりな仮設構造物を設置する必要がなく、復旧に要する時間を大幅に短縮することが可能になる。
また、本実施形態の柱梁接合部の補強・修復方法においては、柱２と梁３の接合部１の上面１ｄと前面１ｂにそれぞれ補強鋼板１３、１４を予め設置しておくことにより、接合部１の耐力をさらに効果的に向上、回復させることが可能になる。
以上、本発明に係る柱梁接合部の補強・修復方法の第１、第２実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
１ 柱と梁の接合部（柱梁接合部）
１ａ 一側面
１ｂ 前面
１ｃ 他側面
１ｄ 上面
２ 柱
２ａ 一側面
２ｂ 他側面
３ 梁
３ａ 一側面
３ｂ 他側面
４ 高靭性材料（断面修復材）
５ 梁側連続繊維シート
６ 柱側連続繊維シート
７ 鋼板
８ 鋼板
９ アンカーボルト
１０ 鋼板
１１ 鋼板
１２ アンカーボルト
１３ 補強鋼板
１４ 補強鋼板
Ｏ１ 梁の材軸
１ａ 一側面
１ｂ 前面
１ｃ 他側面
１ｄ 上面
２ 柱
２ａ 一側面
２ｂ 他側面
３ 梁
３ａ 一側面
３ｂ 他側面
４ 高靭性材料（断面修復材）
５ 梁側連続繊維シート
６ 柱側連続繊維シート
７ 鋼板
８ 鋼板
９ アンカーボルト
１０ 鋼板
１１ 鋼板
１２ アンカーボルト
１３ 補強鋼板
１４ 補強鋼板
Ｏ１ 梁の材軸
Claims (3)
- 鉄筋コンクリート製の柱と梁の接合部を補強、あるいは損傷を受けた前記接合部を修復する方法であって、
前記接合部のコンクリートをはつり取るはつり工程と、
セメントと繊維材を含む高靭性材料を用いて、前記はつり工程ではつり取った部位を断面修復する断面修復工程とを備えていることを特徴とする柱梁接合部の補強・修復方法。 - 鉄筋コンクリート製の柱と梁の接合部を補強、あるいは損傷を受けた前記接合部を修復する方法であって、
前記接合部が前記柱の上端と前記梁の一端を接合した接合部であり、
前記梁の一側面から前記接合部の一側面、前記接合部の前面、前記接合部の他側面、前記梁の他側面に、梁側連続繊維シートを横Ｕ字状に貼り付ける梁側繊維シート貼り付け工程と、
前記梁の一側面及び前記梁の他側面に貼り付けられた前記梁側連続繊維シートの両端部にそれぞれ重ねつつ鋼板を前記梁に一体に設置し、該鋼板で前記梁側連続繊維シートの端部側を固定保持する梁側繊維シート端部処理工程と、
前記柱の一側面から前記接合部の一側面、前記接合部の上面、前記接合部の他側面、前記柱の他側面に、柱側連続繊維シートを逆Ｕ字状に貼り付ける柱側繊維シート貼り付け工程と、
前記柱の一側面及び前記柱の他側面に貼り付けられた前記柱側連続繊維シートの両端部にそれぞれ重ねつつ鋼板を前記柱に一体に設置し、該鋼板で前記柱側連続繊維シートの端部側を固定保持する柱側繊維シート端部処理工程とを備えていることを特徴とする柱梁接合部の補強・修復方法。 - 請求項２記載の柱梁接合部の補強・修復方法において、
前記梁側繊維シート及び前記柱側繊維シートを貼り付ける前に、前記接合部の前面と前記接合部の上面にそれぞれ補強鋼板を接着して設置する補強鋼板設置工程を備えていることを特徴とする柱梁接合部の補強・修復方法。
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