JP2014218822A - コンクリート部材の補強構造及びその補強構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】集成構造を用いることにより、現場作業を迅速化するとともに、コンクリート部材の補強を行う、コンクリート部材の補強構造及びその補強構築方法を提供する。【解決手段】コンクリート部材の補強構造において、単材１を数本組み合わせて予めすだれ状のプレハブ単材２を作製し、このプレハブ単材２をコンクリート部材の外周に配置して横拘束材で締めつけてなる。単材１として、丸鋼又は鋼線又は分割した短冊状の鋼板を用いてなる。横拘束材として締結バンドを用いてなる。【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その補強構築方法に関するものである。

従来、コンクリート部材の補強構造として鋼板や繊維シートによる巻立て補強構造があった。
また、本願発明者らによって、芯材と、この芯材の周囲に配置される単材又は組単材と、それら全体を拘束する拘束部（横拘束材）とを具備するコンクリート集成材及びその構築方法が提案されている（下記特許文献１参照）。

特開２０１１−２２６１７２号公報

しかしながら、これらの従来あった巻立て補強構造では、部材に曲げが作用して圧縮力を受けた部分がはらみだして座屈し、破壊するという問題があった。また、例えば鋼板巻き立て補強の場合は、溶接やモルタル充填などが必要なことから、施工に手間が掛かり高コストであるとういう点が課題であった。
また、本願発明者らが提案していたコンクリート集成材を補強構造として用いる場合、補強対象となるコンクリート部材を芯材として、その周囲に小部材（単材）を多数配置することが必要となるが、その簡易な配置施工の方法はこれまで提案されておらず、現場作業が煩雑になるという問題があった。

本発明は、上記状況に鑑みて、集成構造を用いることにより、コンクリート部材の補強を行う、現場作業が迅速なコンクリート部材の補強構造及びその補強構築方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕コンクリート部材の補強構造において、コンクリート部材の補強として単材を周囲に配置し、横拘束材で締め付けた集成構造を用いてなることを特徴とする。
〔２〕上記〔１〕記載のコンクリート部材の補強構造において、前記単材を数本組み合わせて予めすだれ状のプレハブ単材を作製し、このプレハブ単材をコンクリート部材の外周に配置して横拘束材で締めつけてなることを特徴とする。

〔３〕上記〔１〕記載のコンクリート部材の補強構造において、前記単材を間引きした状態で仮の横結束線または横拘束材に固定した格子状のプレハブ単材を予め作製し、これをコンクリート部材の外周に締結し、間引きしてある間隙に単材を挿入して、横拘束材で締めつけてなることを特徴とする。
〔４〕上記〔１〕記載のコンクリート部材の補強構造において、前記横拘束材として締結バンドを用いてなることを特徴とする。

〔５〕上記〔１〕記載のコンクリート部材の補強構造において、前記単材として、丸鋼又は鋼線又は分割した短冊状の鋼板を用いてなることを特徴とする。
〔６〕上記〔１〕記載のコンクリート部材の補強構造において、前記単材又は芯材の表面に摩擦力増強用の微小な突起を設けてなることを特徴とする。
〔７〕上記〔１〕記載のコンクリート部材の補強構造において、前記単材が前記コンクリート部材に与える拘束力を増強するために、単材を予め外向きに屈曲させてなることを特徴とする。

〔８〕上記〔１〕記載のコンクリート部材の補強構造において、前記コンクリート部材の耐力およびエネルギー吸収能力を高めるため、鉄筋に予めプレストレスを付与してなることを特徴とする。
〔９〕上記〔１〕記載のコンクリート部材の補強構造において、前記単材の量を増すために二重以上に前記コンクリート部材の周囲に配置してなることを特徴とする。

〔１０〕上記〔１〕記載のコンクリート部材の補強構造において、全体を拘束する横拘束材とは別に前記単材を部分結束材で２本ずつ部分的に結束してなることを特徴とする。
〔１１〕上記〔１〕記載のコンクリート部材の補強構造において、全体を拘束する横拘束材とは別に前記単材を部分結束材で編み込み結束してなることを特徴とする。
〔１２〕上記〔１〕記載のコンクリート部材の補強構造において、全体を拘束する横拘束材とは別に、一部の前記単材を前記コンクリート部材とともに部分的に結束してなることを特徴とする。

〔１３〕上記〔１〕から〔１２〕の何れか一項記載のコンクリート部材の補強構造において、前記コンクリート部材が電柱であることを特徴とする。
〔１４〕コンクリート部材の補強構築方法において、プレハブ単材をコンクリート部材の外周に配置して結束する際に、複数のこのすだれ状のプレハブ単材を仮締めしながら順次前記コンクリート部材の外周に配置することを特徴とする。

〔１５〕コンクリート部材の補強構築方法において、単材を間引きした状態で仮の横結束線または横拘束材に固定して格子状のプレハブ単材を予め作製し、これをコンクリート部材の外周に締結し、間引きしてある間隙に単材を挿入して、横拘束材で締めつけることを特徴とする。

本発明によれば、施工費用を低廉かつ現場作業を迅速としながら、コンクリート部材の耐力および靱性能を向上させることができる。

本発明の実施例を示すすだれ状のプレハブ単材を示す模式図である。 図１のすだれ状のプレハブ単材の図面代用写真である。 図１のすだれ状のプレハブ単材を組み合わせる方法を示す説明図である。 本発明のすだれ状のプレハブ単材をコンクリート部材の周囲に組み合わせる作業の状態を示す図面代用写真である。 すだれ状のプレハブ単材を配置し締結バンドにより拘束して完成した状態を示す図面代用写真である。 本発明の他の実施例における格子状のプレハブ単材の模式図およびコンクリート部材の周囲に組み合わせる方法を示す説明図である。 格子状のプレハブ単材を丸く組んだ状態のイメージ図である。 コンクリート部材に集成補強を施した場合の効果について、単純はり形式の繰り返し曲げ載荷を行った結果を示した概念図である。 単材として使用する丸鋼又は芯材の表面に、摩擦力増強用の微小な突起を設ける例を示す図である。 単材が芯材に与える拘束力を増強するために、単材を予め外向きに屈曲させておくようにした例を示す図である。 部材の耐力およびエネルギー吸収能力を高めるため、鉄筋に予めプレストレス（緊張力）を付与するようにした例を示す図である。 単材の量を増すために、二重以上に芯材周囲に配置するようにした例を示す図である。 全体を拘束する横拘束材とは別に、予め単材を部分結束材で２本ずつ結束しておくようにした例を示す図である。 全体を拘束する横拘束材とは別に、単材を部分結束部材で編み込み結束しておくようにした例を示す図である。 全体を拘束する横拘束材とは別に、一部の単材をコンクリート部材とともに部分的に結束しておくようにした例を示す図である。

本発明のコンクリート部材の補強構造は、コンクリート部材の補強として単材を周囲に配置し、横拘束材を締め付けた集成構造を用いてなる。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示すすだれ状のプレハブ単材を示す模式図であり、図１（ａ）はすだれ状に配置された平面図、図１（ｂ）はそのすだれ状のプレハブ単材をコンクリート部材に組み合わせた状態の断面図、図２はそのすだれ状のプレハブ単材の図面代用写真である。

これらの図に示すように、人力運搬するのに支障のない大きさおよび重量の範囲で、１０数本程度の複数の単材１を予め部分結束することですだれ状のプレハブ単材２を予め作製し、これを現場でコンクリート部材３に組み合わせる方法を用いてコンクリート集成構造を構成する。ここで、単材１は丸鋼などの小部材である。短冊状あるいは半円・１／４円等に予め成形され、分割された鋼板を単材として用いることも可能である。さらに、本集成補強を使用後、解体し再利用した単材も使用可能である。

図３は工場で製作された電柱に建植前に予め集成構造による補強を行う場合の概念を示し、図１のすだれ状のプレハブ単材を組み合わせる方法を示す説明図である。
すだれ状のプレハブ単材は、１枚当たり３０ｋｇ程度と重量があることから、プレハブ単材を人力にてコンクリート部材に組み合わせる際は、以下に説明するように仮の締結を行いながら集成構造を構成していく。まず、図３（ａ）に示すように、１枚目のプレハブ単材１２Ａをコンクリート部材１１の周囲に配置し、図３（ｂ）に示すように、番線で第１の仮の締結を行う。次いで、図３（ｃ）に示すように、全体を回転させ、図３（ｄ）に示すように、１枚目のプレハブ単材１２Ａに隣接するようにして２枚目のプレハブ単材１２Ｂを配置し、図３（ｅ）に示すように、第２の仮の締結を行う。次いで、図３（ｆ）に示すように、第１の仮の締結を解除し抜き去った後、図３（ｇ）に示すように、第２の仮の締結を引き締める。この図３（ｄ）〜（ｇ）の手順を、プレハブ単材１２を順次隣接させてコンクリート部材１１を一周するまで繰り返すことにより、コンクリート部材の補強構造を構成する。

なお、例えば、図３（ｈ）に示すように、１枚目のプレハブ単材１２Ａから４枚目のプレハブ単材１２Ｄまで順次配置したら、スリング１３をコンクリート部材１１の下部より配置し、クレーンで吊って番線を一旦引き締める。次いで、図３（ｉ）に示すように、プレハブ単材１２Ｅを配置し、その後、図示しないが、プレハブ単材１２Ｅと１枚目のプレハブ単材１２Ａとの間に残った隙間に適合する幅を有するすだれ状のプレハブ単材を配置し、最後にさらに間隙が生じれば単材を１本ずつ追加し、横拘束材で全体を引き締めることで、隙間無く単材を配置することができる。

図４は本発明のすだれ状のプレハブ単材をコンクリート部材の周囲に組み合わせる作業の状態を示す図面代用写真、図５はすだれ状のプレハブ単材を配置し横拘束材により締めつけて完成した状態を示す図面代用写真である。
このようにして、すだれ状のプレハブ単材によりコンクリート部材の補強を行うことができる。上記特許文献１では組単材を用いる方法が示されているが、本発明によれば、プレハブ単材をすだれ状とし自由に曲げられるため、補強対象の断面形状に合わせて変形が可能であり、施工性が向上する。

なお、既に現場で建植された既存のコンクリート部材を補強する場合は、図３の（ｂ）から（ｃ）に至る回転は行わない。また、図３の（ｈ）に示すクレーンにより吊って引き締める工程は行わない。
次いで、本発明の第２実施例のコンクリート部材の補強方法について説明する。
図６は本発明の他のコンクリート部材の補強方法の説明図であり、図６（ａ）は本発明の格子状のプレハブ単材を示す模式図、図６（ｂ）は格子状のプレハブ単材をコンクリート部材に取り付けた状態を示す断面図、図７は格子状のプレハブ単材を丸く組んだ状態のイメージ図である。

これらの図に示すように、コンクリート部材の１周分の長さに相当する数のうち例えば４本即ち９０度につき１本ほどの少数に間引きした単材２１を、コンクリート部材に締結するための仮の横結束材または締結バンド２２に結束して、格子状のプレハブ単材２３を予め作製し、これを現場でコンクリート部材２４に締結してから残った隙間の部分に上部又は下部から単材を挿入することで、コンクリート部材の補強構造を構成する。

上記したコンクリート部材としては、例えば、電柱が挙げられ、その電柱の外周にプレハブ単材を締結バンドによって締めつけることにより、コンクリート部材の補強を行う。本発明は、施工性に優れるため、現に構築された既存のコンクリート部材に適用する場合に特に有用である。また、例えば、鋼管柱などコンクリート以外の部材への適用にも応用可能である。

本構造をコンクリート部材に適用した場合の実施例のうち、力学的な性能に関する事項を示す。
図８はコンクリート部材に集成補強を施した場合の効果について、単純はり形式の繰り返し曲げ載荷を行った結果を示した概念図である。縦軸Ｐは曲げ荷重、横軸δは加力点の変位量を示す。集成補強を施した場合（１）は、施さない場合（２）より、大変形域における荷重が大きく、靱性に優れた構造とすることができる。

（１）の曲線は、以下図９〜図１５に示す方法を採用することにより、（３）の曲線のようにさらに耐力・靱性を高めることが可能である。
図９では、単材として使用する鉄筋又は芯材３１の表面に、摩擦力増強用の微小な突起３２を設ける。
図１０では、単材４１が芯材（コンクリート部材）４２に与える拘束力を増強するために、単材４１を予め外向きに屈曲させておく。

図１１では、補強後の部材の耐力およびエネルギー吸収能力を高めるため、芯材（コンクリート部材）５１に取り付けた後に、単材５２に予めプレストレス（緊張力）を付与する。
図１２では、単材６１の量を増すために、二重以上に芯材（コンクリート部材）６２の周囲に配置する。

図１３では、芯材（コンクリート部材）７２の全体を締めつける横拘束材（締結バンド）とは別に、単材７１を部分結束材７３で２本ずつ部分的に結束しておく。
図１４では、芯材（コンクリート部材）８２の全体を拘束する横拘束材（締結バンド）とは別に、単材８１を部分結束材８３で編み込み結束しておく。
図１５では、芯材（コンクリート部材）９２の全体を拘束する横拘束材（締結バンド）とは別に、一部の単材９１をコンクリート部材９２とともに部分結束材９３で部分的に結束しておく。

このようにして、格子状のプレハブ単材によりコンクリート部材の補強を行うことができる。上記特許文献１では組単材を用いる方法が用いられているが、本発明によれば、プレハブ単材が格子状として自由に曲げられ、かつ間隙に単材を挿入することが可能であるため、補強対象の断面形状にあわせて変形が可能であり、施工性が向上する。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明のコンクリート部材の補強構造は、プレハブ単材を予め作製することによって現場作業が迅速なコンクリート部材の補強構造及びその補強構築方法として利用可能である。

１，２１，３１，４１，５２，６１，７１，８１，９１ 単材
２ すだれ状のプレハブ単材
３，１１，２４，４２，５１，６２，７２，８２，９２ 芯材（コンクリート部材）
１２Ａ〜１２Ｅ １枚目〜５枚目のプレハブ単材
１３ スリング
２２ 仮の横拘束材又は締結バンド
２３ 格子状のプレハブ単材
３２ 突起
７３，８３，９３ 部分結束材

Claims (15)

1. コンクリート部材の補強として単材を周囲に配置し、横拘束材で締め付けた集成構造を用いることを特徴とするコンクリート部材の補強構造。
2. 請求項１記載のコンクリート部材の補強構造において、前記単材を数本組み合わせて予めすだれ状のプレハブ単材を作製し、このプレハブ単材をコンクリート部材の外周に配置して横拘束材で締めつけてなることを特徴とするコンクリート部材の補強構造。
3. 請求項１記載のコンクリート部材の補強構造において、前記単材を間引きした状態で仮の横結束線または横拘束材に固定した格子状のプレハブ単材を予め作製し、これをコンクリート部材の外周に締結し、間引きしてある間隙に単材を挿入して、横拘束材で締めつけてなることを特徴とするコンクリート部材の補強構造。
4. 請求項１記載のコンクリート部材の補強構造において、前記横拘束材として締結バンドを用いてなることを特徴とするコンクリート部材の補強構造。
5. 請求項１記載のコンクリート部材の補強構造において、前記単材として、丸鋼又は鋼線又は分割した短冊状の鋼板を用いてなることを特徴とするコンクリート部材の補強構造。
6. 請求項１記載のコンクリート部材の補強構造において、前記単材又は芯材の表面に摩擦力増強用の微小な突起を設けてなることを特徴とするコンクリート部材の補強構造。
7. 請求項１記載のコンクリート部材の補強構造において、前記単材が前記コンクリート部材に与える拘束力を増強するために、単材を予め外向きに屈曲させてなることを特徴とするコンクリート部材の補強構造。
8. 請求項１記載のコンクリート部材の補強構造において、前記コンクリート部材の耐力およびエネルギー吸収能力を高めるため、鉄筋に予めプレストレスを付与してなることを特徴とするコンクリート部材の補強構造。
9. 請求項１記載のコンクリート部材の補強構造において、前記単材の量を増すために二重以上に前記コンクリート部材の周囲に配置してなることを特徴とするコンクリート部材の補強構造。
10. 請求項１記載のコンクリート部材の補強構造において、全体を拘束する横拘束材とは別に前記単材を部分結束材で２本ずつ部分的に結束してなることを特徴とするコンクリート部材の補強構造。
11. 請求項１記載のコンクリート部材の補強構造において、全体を拘束する横拘束材とは別に前記単材を部分結束材で編み込み結束してなることを特徴とするコンクリート部材の補強構造。
12. 請求項１記載のコンクリート部材の補強構造において、全体を拘束する横拘束材とは別に、一部の前記単材を前記コンクリート部材とともに部分的に結束してなることを特徴とするコンクリート部材の補強構造。
13. 請求項１から１２の何れか一項記載のコンクリート部材の補強構造において、前記コンクリート部材が電柱であることを特徴とするコンクリート部材の補強構造。
14. プレハブ単材をコンクリート部材の外周に配置して結束する際に、複数の該すだれ状のプレハブ単材を仮締めしながら順次前記コンクリート部材の外周に配置することを特徴とするコンクリート部材の補強構築方法。
15. 単材を間引きした状態で仮の横結束線または横拘束材に固定して格子状のプレハブ単材を予め作製し、この格子状の単材をコンクリート部材の外周に締結し、間引きしてある間隙に単材を挿入することを特徴とするコンクリート部材の補強構築方法。

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