JP2015121067A - せん断補強構造およびせん断補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力ケーブルやガス配管等の既設部材が配設された既存のＲＣ構造物に対して、既設部材を撤去等することなく効果的に補強をすることを可能としたせん断補強構造およびせん断補強方法を提案する。【解決手段】既設の鉄筋コンクリート構造物２に列状に埋め込まれた複数本の第一部材１０，１０，…と、鉄筋コンクリート構造物２の表面に配設された第二部材２０とを備えるせん断補強構造１であって、第一部材１０の先端側に、鉄筋コンクリート構造物２に配筋された既設の主筋と同等の被りコンクリート厚が確保されているとともに、第一部材１０の基端部が鉄筋コンクリート構造物２の表面から突出しており、第二部材２０は、複数本の第一部材１０，１０，…の基端部に固定されていて、鉄筋コンクリート構造物２の引張鉄筋と平行に配設されている。【選択図】図１

Description

本発明は、既設の鉄筋コンクリート構造物のせん断補強構造およびせん断補強方法に関する。

供用中の共同溝の中には、地震等に対する耐力が不足しているものや、長期間の供用による劣化が進行しているもの等、せん断耐力を高める必要があるものがある。

せん断耐力が不足している既設の鉄筋コンクリート構造物（以下、鉄筋コンクリートを「ＲＣ」という場合がある）に対する補強構造として、例えば、特許文献１には、ＲＣ構造物を削孔して挿入孔を形成し、この挿入孔内にせん断補強部材を挿入するとともに充填材を充填してなるせん断補強構造が開示されている。

また、特許文献２には、既設のＲＣ構造物の表面に、当該ＲＣ構造物の縦筋の配筋間隔よりも大きな長さを有した帯状材をアンカー材によりＲＣ構造物の表面に圧着した補強構造が開示されている。

なお、特許文献２に記載の補強構造は、地震時等において急激に崩壊することがないように形成された必要最小限の補強構造であって、大地震等において想定される応力に対して十分な耐力を発現するものではない。つまり、帯状材は、構造物の崩落を抑制する部材であって、帯状材の固定部材であるアンカーには、せん断補強効果は期待されていない。

特開２００６−０５７２９０号公報 特開２００９−１２７３５８号公報

せん断補強部材は、既設の縦筋と横筋とで囲まれた領域の中央に配置されるのが一般的である。ところが、供用中の共同溝では、洞道の内面に沿って電力ケーブルやガス配管等が配設されているため、せん断補強部材を想定通りの位置に配設することができない場合がある。

このような観点から、本発明は、電力ケーブルやガス配管等の既設部材が配設された既存のＲＣ構造物に対して、既設部材を撤去等することなく効果的に補強をすることを可能とした、せん断補強構造およびせん断補強方法を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明のせん断補強構造は、既設の鉄筋コンクリート構造物に列状に埋め込まれた複数本の第一部材と、前記鉄筋コンクリート構造物の表面に配設された第二部材とを備えるものであって、前記第一部材の先端側に、前記鉄筋コンクリート構造物に配筋された既設の主筋と同等の被りコンクリート厚が確保されているとともに、前記第一部材の基端部が前記鉄筋コンクリート構造物の表面から突出しており、前記第二部材は、前記複数本の第一部材の基端部に固定されていて、前記鉄筋コンクリート構造物の引張鉄筋と平行に配設されていることを特徴としている。

なお、隣り合う前記第一部材同士の間隔は、前記鉄筋コンクリート構造物の背面から引張鉄筋までの距離ｄの１／２よりも大きくてもよい。

また、前記第一部材は、線材と、前記線材の先端部に形成されて前記線材の直径よりも大きな幅を有する定着部材とを有しているものであるのが望ましい。

また、前記第二部材が、筒状の鋼材と、前記筒状の鋼材の内空部分に充填された充填材とからなる場合には、前記第一部材の基端は、前記第二部材の内空に挿入するとよい。

さらに、前記鉄筋コンクリート構造物がボックスカルバートからなる場合には、前記第二部材を、前記鉄筋コンクリート構造物の横断面に沿って口字状に配設するのが望ましい。

かかるせん断補強構造によれば、地震時等により生じるＲＣ構造物のせん断破壊を第一部材により直接的に抑制するとともに、第一部材が配置されていない部分におけるせん断破壊は第二部材により抑制するため、せん断補強部材である第一部材を想定した位置に配置できない場合でも、ＲＣ構造物のせん断耐力の補強を効果的に行うことを可能としている。

そのため、電力ケーブルやガス配管等の既設部材が存在することによりせん断補強部材を所定の間隔で埋め込むことができない場合であっても、既設部材を撤去等する必要はなく、第一部材と第二部材との組み合わせにより、効果的にせん断補強を行うことができる。

また、本発明のせん断補強方法は、既設の鉄筋コンクリート構造物に複数の挿入孔を列状に並設する削孔工程と、前記挿入孔に第一部材を挿入するとともに充填材を充填する挿入工程と、前記鉄筋コンクリート構造物の表面に第二部材を配設する配設工程とを備えるせん断補強方法であって、前記配設工程では、前記鉄筋コンクリート構造物の表面から突出した複数の前記第一部材の基端部に前記第二部材を固定することを特徴としている。

かかるせん断補強方法によれば、ＲＣ構造物のせん断耐力を効果的に補強することが可能なせん断補強構造を構築することができる。

本発明のせん断補強構造およびせん断補強方法によれば、電力ケーブルやガス配管等の既設部材が配設された既存のＲＣ構造物であっても、既設部材を撤去等することなく、効果的に補強をすることを可能となる。

本実施形態のせん断補強構造を示す斜視図である。 図１に示すせん断補強構造の横断面図である。 図１に示すせん断補強構造の正面図である。 （ａ）は本実施形態のせん断補強構造を示す拡大断面図、（ｂ）および（ｃ）は他の形態のせん断補強構造を示す拡大断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は本実施形態のせん断補強方法の各施工段階を示す横断面図である。

本実施形態では、図１に示すように、既設のボックスカルバート（鉄筋コンクリート構造物）におけるせん断補強構造１について説明する。

ボックスカルバート２は、頂版と底版と左右の側壁により断面視口字状に形成されており、図２および図３に示すように、内部には鉄筋２ａ，２ｂが配筋されている。鉄筋２ａは、ボックスカルバート２の主筋であり、鉄筋２ｂはボックスカルバート２の配力筋である。

本実施形態のボックスカルバート２は、内部に電力ケーブルやガス配管等（以下、単に「既設部材３」という）が配設されたいわゆる共同溝である。
なお、図面では、ボックスカルバート２の側壁に沿って配設された既設部材３のみが記載されているが、既設部材３は頂版および底版にも配設されているものとする。

既設部材３は、ボックスカルバート２の内壁面から突設されたブラケット４を介して、ボックスカルバート２の軸方向に沿って配設されている。

本実施形態のブラケット４は、Ｌ型鋼をボックスカルバート２の内壁面から突設させることにより形成されている。なお、ブラケット４の構成は限定されない。
また、既設部材３の設置方法や、配置等も限定されない。

本実施形態のせん断補強構造１は、図１に示すように、第一部材１０と第二部材２０とにより構成されている。

第一部材１０は、図２に示すように、補強対象断面において、ボックスカルバート２に列状に埋め込まれている。本実施形態では、ボックスカルバート２の側壁に対して、上下に４本の第一部材１０が配設されている。
なお、第一部材１０は、ボックスカルバート２の頂版および底版に対しても、それぞれ埋め込まれている。

本実施形態では、側壁に沿って配設された既設部材３の上下に、それぞれ２本ずつの第一部材１０が配設されている。
既設部材３の上方または下方に配設された第一部材１０同士の間隔は、ボックスカルバート２の背面（地山側の面）から引張鉄筋（内空側の鉄筋２ａ）までの距離（すなわち、部材有効高さ）ｄの１／２倍以下に設定されている。

既設部材３が配設された位置では、供用中の既設部材３を容易に移動させることができないため、第一部材１０を設置することは困難である。そのため、既設部材３を挟んで上下に隣り合う第一部材１０同士の間隔は、他の第一部材１０同士の間隔（部材有効高さｄの１／２倍）よりも大きくせざるを得ない。

本実施形態の第一部材１０は、図４の（ａ）に示すように、線材１１と、線材１１の先端部に形成された定着部材１２と、線材１１の基端部に締着されたナット１３とからなる。

線材１１を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、異形鉄筋、ネジ鉄筋、鋼棒、鋼より線等により構成すればよい。
線材１１の基端部は、ナット１３を締着できるよう、雄ネジ加工が施されている。

定着部材１２は、第一部材１０の定着性を向上させる部材であって、線材１１の直径よりも大きな幅（外径）を有しているとともに、第一部材１０が挿入される挿入孔３１の内径よりも小さな幅（外径）を有している。
定着部材１２を構成する材料は限定されるものではないが、例えば、線材１１の先端に接合された鋼板や、線材１１の先端に締着されたナットにより構成すればよい。
なお、第一部材１０の構成は、限定されるものではない。

第一部材１０は、ボックスカルバート２に形成された挿入孔３１に挿入されている。
挿入孔３１には、充填材３０が充填されている。

第一部材１０の先端側は、ボックスカルバート２に配筋された既設の鉄筋（主筋）２ａと同等以上の被りコンクリート厚が確保されている。
また、第一部材１０の基端部は、ボックスカルバート２の内壁面（表面）から突出している。

第二部材２０は、図１に示すように、ボックスカルバート２の表面（内壁面）に接した状態で配設されている。第二部材２０は、ボックスカルバート２の軸方向に間隔をあけて所定のピッチで配設されている。

図２および図３に示すように、第二部材２０は、複数本の第一部材１０，１０，…の基端部に固定されている。なお、第二部材２０を固定する第一部材１０の本数は限定されない。

また、第二部材２０は、ボックスカルバート２の引張鉄筋２ａと平行に配設されている。本実施形態では、一つの補強対象断面につき、４本の第二部材２０，２０，…が、ボックスカルバートの横断面に沿って（引張鉄筋と平行に）、口字状に配設されている。

第二部材２０は、図４の（ａ）に示すように、筒状の鋼材（以下、単に「筒状体２１」という）と、筒状体２１の内空部分に充填された充填材２２とからなる。
なお、充填材２２を構成する材料は、硬化して所定の強度を発現するものであれば、限定されるものではなく、例えば、グラウトやモルタル等を使用すればよい。また、充填材２２は省略してもよい。

筒状体２１には、第一部材１０の基端部を挿通するための貫通孔が形成されている。
第二部材２０は、筒状体２１の貫通孔に第一部材１０の基端部を挿通し、第一部材１０にナット１３を締着することで、第一部材１０に固定されている。

なお、第二部材２０の構成は、前記のものに限定されるものではない。例えば、第二部材２０として、溝型鋼（図４の（ｂ）参照）、Ｌ型鋼、Ｈ形鋼等を採用してもよい。また、第二部材２０をトラス構造としてもよい。

また、第一部材１０と第二部材２０との固定方法も限定されるものではない。例えば、図４の（ｃ）に示すように、第一部材１０の基端部を、第二部材２０の筒状体２１の内部において、充填材２２に定着することで、第一部材１０と第二部材２０とを固定してもよい。また、第一部材１０と第二部材２０とを溶接接合してもよい。

次に、せん断補強構造１を構築するための、せん断補強方法について説明する。
本実施形態のせん断補強方法は、削孔工程と、挿入工程と、配設工程とを備えている。

削孔工程は、図５の（ａ）に示すように、ボックスカルバート２に複数の挿入孔３１，３１，…を列状に並設する工程である。
挿入孔３１は、ボックスカルバート２の内空から、ボックスカルバート２の頂版、底版および左右の側壁に対して、ボックスカルバート２の既設の鉄筋２ａ，２ｂおよび既設の既設部材３を避けた位置に形成する。

挿入孔３１の削孔方法は限定されるものではないが、例えば、レッグドリルやコアドリル等を用いて行えばよい。

本実施形態の挿入孔３１は、有底であり、ボックスカルバート２の内壁面と直交する向きに形成されている。挿入孔３１の底面からボックスカルバート２の背面までの距離は、既設の鉄筋２ａ，２ｂのコンクリート被り厚と同等以上となっている。
なお、挿入孔３１の形状、向き等は限定されるものではない。

挿入工程は、挿入孔３１に線材１１（第一部材１０）を挿入するとともに充填材３０を充填する工程である（図５の（ｂ）および（ｃ）参照）。

第一部材１０は、定着部材１２が挿入孔３１の底面に当接するまで挿入する。
線材１１は、挿入孔３１の深さよりも長いため、挿入孔３１に線材１１を挿入すると、線材１１の基端部が挿入孔３１（ボックスカルバート２の内壁面）から突出する。

線材１１を挿入孔３１に挿入したら、挿入孔３１に充填材３０を注入する。
充填材が硬化することで、第一部材１０がボックスカルバート２内に一体に固定される。

本実施形態では、充填材３０としてグラウトを使用するが、充填材３０は、第一部材１０とボックスカルバート２とを強固に一体化させることが可能であれば限定されるものではなく、例えば、エポキシ樹脂、セメント系ミルクあるいはセメント系モルタル等を用いてもよい。
なお、充填材３０を挿入孔３１に注入した後に、第一部材１０を挿入孔３１に挿入してもよい。

配設工程は、図５の（ｃ）に示すように、ボックスカルバート２の内壁面（表面）に第二部材２０を配設する工程である。

配設工程では、まず、筒状体２１の貫通孔に、線材１１の基端部を挿通させるとともに、この基端部にナット１３を締着する。
次に、筒状体２１の内部に充填材２２を充填する。

充填材２２が硬化すると、ボックスカルバート２の内壁面から突出した複数の第一部材１０，１０，…の基端部に第二部材２０が固定される。
なお、第二部材２０は、ボックスカルバート２の表面（内壁面）に接した状態で複数の第一部材１０，１０，…の基端部に固定されていればよく、ボックスカルバート２の表面に対して滑らないように固定する必要はない。したがって、ボックスカルバート２の表面に、第二部材２０を設置するための凹溝等を形成する必要はない。

以上、本実施形態のせん断補強構造１によれば、いわゆるせん断補強部材である第一部材１０により、ボックスカルバート２のせん断耐力を向上させることが可能となる。

また、列状に配設された複数本の第一部材１０は、第二部材２０を介して一体化されているため、第一部材１０同士の間隔が大きい場合（部材有効高さｄの１／２倍よりも大きい場合）であっても、ボックスカルバートに作用するせん断力を分担して受け持つことで、せん断耐力を向上させることができる。
つまり、第一部材１０同士の間の区間においてせん断破壊Ｓが生じるようなせん断力が作用した場合であっても（図２参照）、第二部材２０が当該せん断力に抵抗する。

そのため、既設の配線や配管等の既設部材３によって、第一部材１０を施工することができない部分に対しても、せん断耐力を向上させることができる。

また、供用中の配線や配管等（既設部材３）がある場合であっても、これらの既設部材３を移設することを要しないため、供用を停止する必要がなく、簡易かつ安価にボックスカルバート２のせん断補強を行うことができる。

第一部材１０は、先端に定着部材１２が形成されているため、十分な定着長を確保することができない場合であっても、ボックスカルバート２に一体に固定されている。

また、第一部材１０は、先端において所定のコンクリート被り厚を確保しているため、地下水等により劣化することがない。
また、第一部材１０は、ボックスカルバート２の断面方向に対して、十分な長さが挿入されているため、優れたせん断補強効果を発揮することができる。

第二部材２０が、ボックスカルバート２の内面に沿って、口字状に配設されているため、ボックスカルバート２の全体に対して優れたせん断補強効果を発現する。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

例えば、前記実施形態では、ボックスカルバートをせん断補強する場合について説明したが、本発明のせん断補強構造により補強される鉄筋コンクリート構造物はボックスカルバートに限定されるものではない。

第二部材として、複数の分割部材を組み立てることにより構成することで、既設部材と内壁面との間への配設時の手間を低減するようにしてもよい。

１ せん断補強構造
２ ボックスカルバート（鉄筋コンクリート構造物）
３ 既設部材（電力ケーブルやガス配管等）
４ ブラケット
１０ 第一部材
１１ 線材
１２ 定着部材
１３ ナット
２０ 第二部材
２１ 筒状体
２２ 充填材
３０ 充填材
３１ 挿入孔

Claims (6)

1. 既設の鉄筋コンクリート構造物に列状に埋め込まれた複数本の第一部材と、
   前記鉄筋コンクリート構造物の表面に配設された第二部材と、を備えるせん断補強構造であって、
   前記第一部材の先端側に、前記鉄筋コンクリート構造物に配筋された既設の主筋と同等の被りコンクリート厚が確保されているとともに、前記第一部材の基端部が前記鉄筋コンクリート構造物の表面から突出しており、
   前記第二部材は、前記複数本の第一部材の基端部に固定されていて、前記鉄筋コンクリート構造物の引張鉄筋と平行に配設されていることを特徴とする、せん断補強構造。
2. 隣り合う前記第一部材同士の間隔が、前記鉄筋コンクリート構造物の背面から引張鉄筋までの距離ｄの１／２よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載のせん断補強構造。
3. 前記第一部材は、線材と、前記線材の先端部に形成されて前記線材の直径よりも大きな幅を有する定着部材とを有していることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のせん断補強構造。
4. 前記第二部材は、筒状の鋼材と、前記筒状の鋼材の内空部分に充填された充填材と、からなり、
   前記第一部材の基端は、前記第二部材の内空に位置していることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のせん断補強構造。
5. 前記鉄筋コンクリート構造物が、ボックスカルバートからなり、
   前記第二部材が、前記鉄筋コンクリート構造物の横断面に沿って口字状に配設されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のせん断補強構造。
6. 既設の鉄筋コンクリート構造物に複数の挿入孔を列状に並設する削孔工程と、
   前記挿入孔に第一部材を挿入するとともに充填材を充填する挿入工程と、
   前記鉄筋コンクリート構造物の表面に第二部材を配設する配設工程と、を備えるせん断補強方法であって、
   前記配設工程では、前記鉄筋コンクリート構造物の表面から突出した前記複数の第一部材の基端部に前記第二部材を固定することを特徴とする、せん断補強方法。

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