JP2017115371A - Steel pipe reinforcement structure and reinforcement method of steel pipe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、既存構造物に設けられて、構造体をなす鋼管の補強構造、および鋼管の補強方法に関する。 The present invention relates to a steel pipe reinforcing structure that is provided in an existing structure and forms a structure, and a steel pipe reinforcing method.
従来、既存構造物に設けられた鋼管トラス梁の地震時や積雪時などの外力に対する耐力が十分であるかどうかの判断は、鋼管トラス梁の圧縮材となる鋼管の座屈強度や、軸圧縮強度の値に基づいて行われることが多い。鋼管トラス梁の耐震補強を行う場合、鋼管トラス梁の鋼管の座屈耐力や軸耐力(軸圧縮耐力)を増大させる補強を行うことが多い。
鋼管トラス梁の圧縮材となる鋼管の座屈補強方法としては、溶接による鋼管の断面補強方法が知られている。しかしながらこのような方法は、溶接による火災発生のリスクがあるとともに、高所における溶接作業が困難であるため、溶接を必要としない鋼管の座屈補強方法が提案されている。
Conventionally, whether the steel pipe truss beams installed in existing structures are sufficiently resistant to external forces during earthquakes and snowfalls is determined by the buckling strength of the steel pipe that is the compression material of the steel pipe truss beams and axial compression. Often done based on intensity values. When performing seismic reinforcement of a steel pipe truss beam, reinforcement is often performed to increase the buckling strength and axial strength (axial compression strength) of the steel pipe truss beam.
As a method for buckling reinforcement of a steel pipe serving as a compression material for a steel pipe truss beam, a cross-sectional reinforcement method for a steel pipe by welding is known. However, such a method has a risk of fire occurrence due to welding, and it is difficult to perform a welding operation at a high place. Therefore, a buckling reinforcement method for a steel pipe that does not require welding has been proposed.
例えば、鋼管を新たな鋼管を縦割りにして形成した補強部材で両側から挟み、補強部材をバンド材で鋼管に固定する方法や、鋼管を新たな鋼管を縦割りにした補強部材で両側から挟み、これらの補強部材どうしをボルトなどの固定具で固定して、補強部材を鋼管に固定する方法が提案されている。 For example, a steel pipe is sandwiched from both sides with a reinforcing member formed by vertically dividing a new steel pipe, and the reinforcing member is fixed to the steel pipe with a band material, or a steel pipe is sandwiched from both sides by a reinforcing member obtained by dividing a new steel pipe vertically A method has been proposed in which these reinforcing members are fixed to each other with a fixing tool such as a bolt and the reinforcing member is fixed to the steel pipe.
また、特許文献1には、鋼管の内部に高靱性の繊維補強セメント複合材料を充填したコンクリート充填鋼管を鋼管トラス梁に採用する方法が開示されている。
さらに、特許文献2には、鋼管に孔部を形成し、この孔部からセメント系固化物を鋼管の内に充填して鋼管を補強する方法が開示されている。
Patent Document 1 discloses a method in which a concrete-filled steel pipe in which a steel tube is filled with a high-toughness fiber-reinforced cement composite material is adopted as a steel pipe truss beam.
Further,
しかしながら、補強部材を鋼管に固定する方法は、補強部材を鋼管と一体化させる必要があるため、補強部材の加工に高い寸法精度が求められ、補強部材の加工に手間がかかるという問題がある。補強部材の寸法精度が低いと、補強部材と鋼管とが一体化せず、補強部材による補強効果を十分に得られない虞がある。また、鋼管に補強部材が固定されることによって部材の断面形状が大きくなるとともに、外観が変わるという問題もある。
特許文献1に開示された方法は、高靱性の繊維補強セメント複合材料を鋼管の内部に充填する必要があるため、施工に手間がかかるという問題がある。また、新築構造物を前提とした方法であるため、既存構造物には直ちに適用することができないという問題がある。
また、特許文献2に開示された方法は、鋼管とセメント系固化物とを一体化させずに絶縁させるため、鋼管の軸耐力を増大させることができず軸耐力補強には適していない。
However, the method of fixing the reinforcing member to the steel pipe needs to integrate the reinforcing member with the steel pipe, so that high dimensional accuracy is required for processing the reinforcing member, and there is a problem that it takes time to process the reinforcing member. If the dimensional accuracy of the reinforcing member is low, the reinforcing member and the steel pipe are not integrated, and the reinforcing effect by the reinforcing member may not be sufficiently obtained. In addition, there is a problem in that the cross-sectional shape of the member is increased and the appearance is changed by fixing the reinforcing member to the steel pipe.
The method disclosed in Patent Document 1 has a problem that it takes time and effort to fill the steel pipe with a high-toughness fiber-reinforced cement composite material. Moreover, since the method is based on the premise of a new structure, there is a problem that it cannot be applied immediately to an existing structure.
Moreover, since the method disclosed in
そこで、本発明は、鋼管の座屈耐力および軸耐力を増大させることができるとともに、容易に施工することができる鋼管の補強構造、および鋼管の補強方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a steel pipe reinforcing structure and a steel pipe reinforcing method that can increase the buckling strength and axial strength of the steel pipe and can be easily constructed.
上記目的を達成するため、本発明に係る鋼管の補強構造は、既存構造物に設けられて、構造体をなす鋼管を補強する鋼管の補強構造において、前記鋼管の内部における補強対象範囲外に配置され、前記鋼管の内部を塞ぐ塞ぎ部材と、前記鋼管の内部における補強対象範囲内に充填された補強用充填材と、を有し、前記塞ぎ部材は、袋体と、該袋体に充填された塞ぎ部材用充填材と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a steel pipe reinforcement structure according to the present invention is provided in an existing structure, and is disposed outside the reinforcement target range inside the steel pipe in the steel pipe reinforcement structure that reinforces the steel pipe constituting the structure. A sealing member for closing the inside of the steel pipe, and a reinforcing filler filled in a reinforcing target range inside the steel pipe, the sealing member being filled in the bag body and the bag body And a filler for a closing member.
また、本発明に係る鋼管の補強方法は、既存構造物に設けられて、構造体をなす鋼管を補強する鋼管の補強方法において、前記鋼管の補強対象範囲外に該鋼管の内外を連通させる第1孔部を形成する第1孔部形成工程と、前記鋼管の補強対象範囲内に該鋼管の内外を連通させる第2孔部を形成する第2孔部形成工程と、前記第1孔部から前記鋼管の内部に袋体を挿入し、該袋体の内部に塞ぎ部材用充填材を充填して、前記鋼管の内部を塞ぐ塞ぎ部材を形成する塞ぎ部材形成工程と、該塞ぎ部材形成工程の後に、前記鋼管の内部における補強対象範囲内に、前記第2孔部から補強用充填材を充填する補強用充填材充填工程と、を有することを特徴とする。 The steel pipe reinforcing method according to the present invention is a steel pipe reinforcing method provided in an existing structure for reinforcing a steel pipe constituting a structure, wherein the steel pipe communicates outside and inside the reinforcing target range of the steel pipe. From the 1st hole formation process which forms the 1st hole part, the 2nd hole formation process which forms the 2nd hole part which makes the inside and outside of the steel pipe connect within the reinforcement object range of the steel pipe, from the 1st hole part A closing member forming step of inserting a bag body into the steel pipe, filling the inside of the bag body with a filler for a closing member, and forming a closing member for closing the inside of the steel pipe; and the closing member forming step And a reinforcing filler filling step of filling the reinforcing filler from the second hole within the reinforcing target range inside the steel pipe.
本発明では、鋼管の内部に補強用充填材が充填されることにより、鋼管の座屈耐力を増大させることができるとともに、補強用充填材が鋼管と一体化することにより、鋼管の軸耐力を増大させることができる。
また、鋼管の内部における補強対象範囲外に塞ぎ部材を設置してから、補強対象範囲内に補強用充填材を充填することにより、鋼管の内部における補強対象範囲内に容易に補強用充填材を充填することができる。
塞ぎ部材は、鋼管の内部に挿入された袋体の内部に塞ぎ部材用充填材を充填した構成であるため、塞ぎ部材を容易に設置することができる。
In the present invention, the steel pipe is filled with the reinforcing filler, so that the buckling strength of the steel pipe can be increased, and the reinforcing filler is integrated with the steel pipe to thereby reduce the axial strength of the steel pipe. Can be increased.
In addition, by installing a closing member outside the reinforcement target range inside the steel pipe and then filling the reinforcing filler within the reinforcement target range, the reinforcing filler can be easily added within the reinforcement target range inside the steel pipe. Can be filled.
Since the closing member has a configuration in which the inside of the bag body inserted into the steel pipe is filled with the filler for closing member, the closing member can be easily installed.
また、本発明に係る鋼管の補強構造では、前記補強用充填材は、無収縮タイプのセメント系固化物であることが好ましい。
このような構成とすることにより、鋼管の内部に充填された補強用充填材がほとんど収縮しないため、補強用充填材と鋼管との付着によって、鋼管の軸耐力を増大させることができる。
In the steel pipe reinforcing structure according to the present invention, it is preferable that the reinforcing filler is a non-shrinkable cement-based solidified material.
By setting it as such a structure, since the reinforcing filler with which the inside of the steel pipe was filled hardly shrink | contracts, the axial strength of a steel pipe can be increased by adhesion with a reinforcing filler and a steel pipe.
本発明によれば、鋼管の座屈耐力および軸耐力を増大させることができるとともに、容易に施工することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to increase the buckling strength and axial strength of a steel pipe, it can construct easily.
以下、本発明の実施形態による鋼管の補強構造および鋼管の補強方法について、図1乃至図9に基づいて説明する。
図1および図2に示すように、本実施形態による鋼管の補強構造1は、既存構造物11の鋼管トラス梁12を補強する際に用いられている。鋼管トラス梁12は、水平方向に延びる上弦材13および下弦材14と、上弦材13と下弦材14との間に設けられた複数の斜材15,15…と、を有している。
上弦材13、下弦材14および複数の斜材15,15…は、それぞれ鋼管2で構成されている。複数の斜材15,15…は、それぞれ上弦材13および下弦材14に溶接などによって接合されている。
本実施形態では、下弦材(構造体)14の所定の長さ範囲を補強対象範囲16とし、この補強対象範囲16に鋼管の補強構造1が適用されている。
Hereinafter, a steel pipe reinforcing structure and a steel pipe reinforcing method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9.
As shown in FIGS. 1 and 2, the steel pipe reinforcing structure 1 according to the present embodiment is used when reinforcing a steel
The
In the present embodiment, a predetermined length range of the lower chord member (structure) 14 is set as a
図2に示すように、補強された下弦材14は、水平方向に延びる鋼管2と、鋼管2の内部における補強対象範囲16の長さ方向の両外側それぞれに設けられた一対の塞ぎ部材3,3と、一対の塞ぎ部材3,3の間に充填された補強用充填材4と、を有している。鋼管2は既設のもので、下弦材14を補強するために鋼管2の内部に一対の塞ぎ部材3,3および補強用充填材4が新設されている。補強された下弦材14は、図3(a)に示すように、補強対象範囲16外では鋼管2の内部には補強用充填材4が充填されておらず、図3(b)に示すように、補強対象範囲16では鋼管2の内部には補強用充填材4が充填されている。
As shown in FIG. 2, the reinforced
図4に示すように、一対の塞ぎ部材3,3は、長さ方向に間隔をあけて配置され、それぞれ鋼管2の内部を長さ方向の一方側と他方側とに仕切っている。一対の塞ぎ部材3,3は、それぞれ合成樹脂製の伸縮可能な袋体31と、袋体31の内部に充填されたセメント系固化物などの塞ぎ部材用充填材32と、を有している。袋体31は、塞ぎ部材用充填材32が充填されることで膨張し、鋼管2の内部を長さ方向の一方側と他方側とが連通しないように閉塞可能に構成されている。
補強用充填材4には、例えば無収縮タイプのセメント系固化物などが用いられている。補強用充填材4は硬化して鋼管2と一体化している。
As shown in FIG. 4, the pair of
For the reinforcing
鋼管2には、鋼管2の内部に一対の塞ぎ部材3,3および補強用充填材4が設けられる前に、補強対象範囲16外に一対の塞ぎ部材3,3それぞれの袋体31および塞ぎ部材用充填材32を挿入可能な2つの塞ぎ部材用孔部21,21(第1孔部)と、補強対象範囲16に補強用充填材4を充填する充填孔となる補強用孔部(第2孔部)22と、鋼管2の内部に充填された補強用充填材4の様子を確認するための確認用孔部23と、が形成されている。
これらの孔部21〜23は、鋼管2の内部に一対の塞ぎ部材3,3および補強用充填材4が設けられた後にそれぞれシール材24などで塞がれている。
Before the
These
次に、下弦材14の補強方法(鋼管の補強方法)について説明する。
まず、図5に示すように、下弦材14の鋼管2の補強対象範囲16の長さ方向の両外側それぞれに、一対の塞ぎ部材3,3(図4参照)を形成するための一対の塞ぎ部材用孔部21,21を形成する(第1孔部形成工程)。
本実施形態では、鋼管2の上部側に一対の塞ぎ部材用孔部21,21を形成する。一対の塞ぎ部材用孔部21,21のそれぞれ内径は、30mm程度としている。
Next, a method for reinforcing the lower chord material 14 (a method for reinforcing a steel pipe) will be described.
First, as shown in FIG. 5, a pair of closing members for forming a pair of closing
In the present embodiment, a pair of blocking member holes 21 and 21 are formed on the upper side of the
鋼管2の補強対象範囲16に、補強用充填材4(図4参照)を充填(圧入)するための補強用孔部22と、充填された補強用充填材4を確認するための確認用孔部23と、を形成する(第2孔部形成工程)。
本実施形態では、鋼管2の下部側に補強用孔部22を形成し、鋼管2の上部側に確認用孔部23を形成する。補強用孔部22の内径および確認用孔部23の内径は、30mm程度としている。
A reinforcing
In the present embodiment, the reinforcing
続いて、図6および図7に示すように、鋼管2の内部に一対の塞ぎ部材3,3(図7参照)をそれぞれ形成する(塞ぎ部材形成工程)。
図6に示すように、塞ぎ部材用孔部21を介して鋼管2内部に収縮した状態の袋体31を挿入する。鋼管2の内部に挿入された袋体31の充填口31aを塞ぎ部材用孔部21の近傍に配置する。
鋼管2の内部に挿入された袋体31の充填口31aから袋体31の内部に塞ぎ部材用充填材32を充填する。
図7に示すように、袋体31は、塞ぎ部材用充填材32が充填されることで伸長して膨張する。袋体31が鋼管2を塞ぐ大きさとなるまで袋体31の内部に塞ぎ部材用充填材32を充填する。
袋体31および塞ぎ部材用充填材32が鋼管2を塞ぐ大きさとなったら、袋体31への塞ぎ部材用充填材32の充填を終了し、袋体31の充填口31aを閉じる。
Subsequently, as shown in FIGS. 6 and 7, a pair of blocking
As shown in FIG. 6, the
The inside of the
As shown in FIG. 7, the
When the
続いて、図8に示すように、鋼管2の内部の補強対象範囲16に補強用充填材4を充填する(補強用充填材充填工程)。
補強用孔部22から補強用充填材4を鋼管2の内部に充填する。このとき、鋼管2の内部に注入された補強用充填材4の様子を確認用孔部23から確認する。
一対の塞ぎ部材3,3は、補強用充填材4の型枠となり、補強用充填材4が一対の塞ぎ部材3,3まで達しても、補強用充填材4が補強対象範囲16外に流出することを防止している。
図9に示すように、補強用充填材4が補強対象範囲16に充填されたら、塞ぎ部材用孔部21,21、補強用孔部22および確認用孔部23をシール材24などで塞ぐ。
このようにして、下弦材14が補強される。
Subsequently, as shown in FIG. 8, the reinforcing
The reinforcing
The pair of closing
As shown in FIG. 9, when the reinforcing
In this way, the
次に、鋼管の補強設計について説明する。
鋼管2の座屈耐力が不足している場合は、座屈耐力の補強設計を行い、鋼管2の軸耐力が不足している場合は、軸耐力の補強設計を行う。なお、補強後の鋼管2の座屈耐力および、軸耐力は、コンクリート充填鋼管構造設計施工指針(日本建築学会、2008年10月発行)に準拠するものとする。
補強後の鋼管2の座屈耐力は、鋼管2の座屈耐力と補強対象範囲16に充填された補強用充填材4(コンクリート部分)の座屈耐力とを累加した累加座屈耐力となる。補強後の鋼管2の座屈耐力、コンクリート部分の座屈耐力および鋼管2の座屈耐力を以下に示す。
Next, the reinforcement design of the steel pipe will be described.
When the buckling strength of the
The buckling strength of the
補強後の鋼管2の座屈耐力が目標座屈耐力以上となるように、各値を設定する。
Each value is set so that the buckling strength of the
補強後の鋼管2の軸耐力は、鋼管2の軸耐力に鋼管2とコンクリート部分の付着により鋼管2からコンクリート部分に伝達される軸力を加算して算定する。鋼管2とコンクリート部分の付着により鋼管2からコンクリート部分に伝達される軸力を以下に示す。
The axial strength of the
次に、上述した本実施形態による鋼管の補強構造1および鋼管の補強方法の作用・効果について説明する。
上述した本実施形態による鋼管の補強構造1および鋼管の補強方法では、鋼管2の内部に補強用充填材4が充填されることにより、鋼管2の座屈耐力を増大させることができるとともに、補強用充填材4が鋼管2と一体化することにより、鋼管2の軸耐力を増大させることができる。
Next, operations and effects of the steel pipe reinforcing structure 1 and the steel pipe reinforcing method according to the above-described embodiment will be described.
In the steel pipe reinforcing structure 1 and the steel pipe reinforcing method according to the above-described embodiment, the
また、鋼管2の内部における補強対象範囲16外に一対の塞ぎ部材3,3を設置し、補強対象範囲16に補強用充填材4を一対の塞ぎ部材3,3それぞれに達するように充填することにより、鋼管2の内部における補強対象範囲16に容易に補強用充填材4を充填することができる。
一対の塞ぎ部材3,3を設ける位置を調整することで、鋼管2の所望の長さ範囲を補強対象範囲16とすることができ、鋼管2の内部全体に補強用充填材4を充填する場合と比べて、下弦材14の自重を少なくすることができる。
一対の塞ぎ部材3,3は、鋼管2の内部に挿入された袋体31の内部に塞ぎ部材用充填材32を充填した構成であるため、一対の塞ぎ部材3,3を容易に設置することができる。
Also, a pair of blocking
By adjusting the positions where the pair of blocking
Since the pair of blocking
また、本実施形態では、鋼管2の外側に新たに補強部材を固定する方法と比べて、下弦材14の断面形状や外観を変えずに補強することができる。
また、補強用充填材4に無収縮タイプのセメント系固化物を採用することにより、鋼管2の内部に充填された補強用充填材4を鋼管2と確実に一体化させることができる。
Moreover, in this embodiment, it can reinforce, without changing the cross-sectional shape and external appearance of the
Further, by employing a non-shrinkage type cement-based solidified material for the reinforcing
以上、本発明による鋼管の補強構造および鋼管の補強方法の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。
例えば、上記の実施形態では、鋼管トラス梁12の下弦材14を補強しているが、上弦材や斜材の補強に本実施形態による鋼管の補強構造1および鋼管の補強方法を採用してもよい。また、鋼管トラス梁12の形態は、上記以外でもよい。
また、上記の実施形態では、鋼管2の内部における補強対象範囲16の長さ方向の両外側それぞれに塞ぎ部材3,3が設けられているが、補強対象範囲16の長さ方向のいずれか一方側が閉塞されている場合は、他方側のみに塞ぎ部材3が設けられていてもよい。
また、上記の実施形態では、塞ぎ部材3の袋体31は、伸縮可能に構成されているが、内部に充填された塞ぎ部材用充填材32とともに鋼管2の内部を塞ぐことが可能であれば、伸縮しなくてもよい。
As mentioned above, although embodiment of the reinforcement structure of the steel pipe by this invention and the reinforcement method of a steel pipe was described, this invention is not limited to said embodiment, In the range which does not deviate from the meaning, it can change suitably.
For example, in the above-described embodiment, the
Further, in the above embodiment, the
Further, in the above embodiment, the
1 鋼管の補強構造
2 鋼管
3 塞ぎ部材
4 補強用充填材
11 既存構造物
14 下弦材(構造体)
16 補強対象範囲
21 塞ぎ部材用孔部(第1孔部)
22 補強用孔部(第2孔部)
23 確認用孔部(第2孔部)
31 袋体
32 塞ぎ部材用充填材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steel
16
22 Reinforcing hole (second hole)
23 Confirmation hole (second hole)
31
Claims (3)
前記鋼管の内部における補強対象範囲外に配置され、前記鋼管の内部を塞ぐ塞ぎ部材と、
前記鋼管の内部における補強対象範囲内に充填された補強用充填材と、を有し、
前記塞ぎ部材は、袋体と、該袋体に充填された塞ぎ部材用充填材と、を有することを特徴とする鋼管の補強構造。 In a steel pipe reinforcement structure that is provided in an existing structure and reinforces a steel pipe that forms the structure,
A sealing member disposed outside the reinforcement target range inside the steel pipe, and closing the inside of the steel pipe;
A reinforcing filler filled in a reinforcing object range inside the steel pipe,
The said sealing member has a bag body and the filler for fillers with which the said bag body was filled, The reinforcement structure of the steel pipe characterized by the above-mentioned.
前記鋼管の補強対象範囲外に該鋼管の内外を連通させる第1孔部を形成する第1孔部形成工程と、
前記鋼管の補強対象範囲内に該鋼管の内外を連通させる第2孔部を形成する第2孔部形成工程と、
前記第1孔部から前記鋼管の内部に袋体を挿入し、該袋体の内部に塞ぎ部材用充填材を充填して、前記鋼管の内部を塞ぐ塞ぎ部材を形成する塞ぎ部材形成工程と、
該塞ぎ部材形成工程の後に、前記鋼管の内部における補強対象範囲内に、前記第2孔部から補強用充填材を充填する補強用充填材充填工程と、を有することを特徴とする鋼管の補強方法。 In a steel pipe reinforcing method for reinforcing a steel pipe that is provided in an existing structure and forms the structure,
A first hole forming step for forming a first hole for communicating the inside and outside of the steel pipe outside the reinforcement target range of the steel pipe;
A second hole forming step for forming a second hole for communicating the inside and the outside of the steel pipe within the reinforcement target range of the steel pipe;
Inserting a bag body into the steel pipe from the first hole, filling the bag body with a filler for a closing member, and forming a closing member for closing the inside of the steel pipe; and
A reinforcing filler filling step of filling the reinforcing filler from the second hole in the reinforcing target range inside the steel pipe after the closing member forming step; Method.
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