JP2017137690A - Structure for reinforcing 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に関する。 The present invention relates to a steel pipe reinforcing structure which is provided in an existing structure and forms a structure.
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。
鋼管トラス梁の鋼管の補強方法としては、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 of reinforcing a steel pipe of a steel pipe truss beam, a method of reinforcing the cross section of the 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 steel pipe reinforcing method 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。
また、特許文献1には、鋼管に孔部を形成し、この孔部から鋼管の内にセメント系固化物を充填して鋼管を補強する方法が開示されている。
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.
Patent Document 1 discloses a method of reinforcing a steel pipe by forming a hole in the steel pipe and filling a cement-based solidified material into the steel pipe from the hole.
しかしながら、補強部材を鋼管に固定する方法は、座屈耐力を増大させることには有効であるが、軸耐力を増大させることには有効ではない。また、この方法では、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に開示された方法についても、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、座屈耐力を増大させることには有効であるが、軸耐力を増大させることには有効ではない。
また、鋼管とセメント系固化物とが一体化していたとしても、付着により伝達可能な軸力は鋼管内面積によって上限が決まっているため、軸耐力が大きく不足する場合は、補強耐力が不足するという問題がある。
However, the method of fixing the reinforcing member to the steel pipe is effective for increasing the buckling strength, but is not effective for increasing the axial strength. Moreover, in this method, since it is necessary to integrate a reinforcement member with a steel pipe, there exists a problem that high dimensional accuracy is calculated | required for the process of a reinforcement member, and a process of a reinforcement member takes time. 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 is also effective in increasing the buckling strength because the steel pipe and the cementitized solid material are insulated without being integrated, but it is effective in increasing the shaft strength. It is not valid.
In addition, even if the steel pipe and cementitious solidified material are integrated, the upper limit of the axial force that can be transmitted by adhesion is determined by the inner area of the steel pipe, so if the axial strength is greatly insufficient, the reinforcing strength is insufficient There is a problem.
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内に充填された充填材と、前記鋼管を貫通し前記充填材の内部に挿入されて該充填材と定着しているとともに、前記鋼管に固定された定着部材と、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 in a steel pipe reinforcement structure that reinforces a steel pipe constituting a structure, the steel pipe reinforcement structure is filled in a reinforcement target range inside the steel pipe. And a fixing member that penetrates through the steel pipe and is inserted into the filler to be fixed to the filler, and is fixed to the steel pipe.
また、本発明に係る鋼管の補強方法では、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内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、前記第1孔部から前記鋼管の内部に定着部材を挿入し、該定着部材を前記鋼管に固定する定着部材固定工程と、前記鋼管の内部における前記補強対象範囲内に充填材を充填し、該充填材と前記定着部材とを定着させる充填材充填工程と、を有することを特徴とする。 Further, in the steel pipe reinforcing method according to the present invention, in the steel pipe reinforcing method provided in an existing structure for reinforcing the steel pipe constituting the structure, the inside and outside of the steel pipe are communicated within the reinforcing target range of the steel pipe. A first hole forming step for forming one hole, a fixing member fixing step for inserting a fixing member into the steel pipe from the first hole, and fixing the fixing member to the steel pipe; and an interior of the steel pipe And a filler filling step of filling the filler within the range to be reinforced and fixing the filler and the fixing member.
本発明では、鋼管の内部に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。また、鋼管に充填材が付着するとともに、定着部材を介して鋼管と充填材とが一体化することにより、鋼管と充填材との間で軸力の伝達を行うことができるため、鋼管の軸耐力を増大させることができる。
また、定着部材を鋼管に固定し、鋼管の内部に充填材を充填して充填材と定着部材とを定着させればよいため、容易に施工することができる。
In the present invention, the buckling strength of the steel pipe can be increased by filling the steel pipe with the filler. Further, since the filler adheres to the steel pipe and the steel pipe and the filler are integrated via the fixing member, axial force can be transmitted between the steel pipe and the filler. Yield strength can be increased.
In addition, since the fixing member is fixed to the steel pipe and the inside of the steel pipe is filled with a filler to fix the filler and the fixing member, the construction can be easily performed.
また、本発明に係る鋼管の補強構造では、前記定着部材は、前記鋼管および前記充填材を貫通し、両端部側が前記鋼管に固定されている構成としてもよい。
このような構成とすることにより、定着部材が鋼管に2カ所において固定されるため、定着部材を鋼管に確実に固定することができ、定着部材を介した鋼管と充填材との軸力の伝達を確実に行うことができる。
In the steel pipe reinforcing structure according to the present invention, the fixing member may penetrate the steel pipe and the filler, and both end portions may be fixed to the steel pipe.
By adopting such a configuration, the fixing member is fixed to the steel pipe at two locations, so that the fixing member can be securely fixed to the steel pipe, and the axial force is transmitted between the steel pipe and the filler via the fixing member. Can be performed reliably.
また、本発明に係る鋼管の補強構造では、前記定着部材は、一方の端部側が前記充填材の内部に挿入されて、他方の端部側が前記鋼管に固定されている構成としてもよい。
このような構成とすることにより、定着部材が鋼管に1カ所において固定されるため、鋼管に2ヶ所において固定される場合と比べて固定箇所が少ないため外観をよくすることができる。
In the steel pipe reinforcing structure according to the present invention, the fixing member may have a structure in which one end side is inserted into the filler and the other end side is fixed to the steel pipe.
By adopting such a configuration, since the fixing member is fixed to the steel pipe at one place, the number of fixing places is smaller than when the fixing member is fixed to the steel pipe at two places, so that the appearance can be improved.
また、本発明に係る鋼管の補強構造では、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、を有する構成としてもよい。 Further, in the steel pipe reinforcing structure according to the present invention, the steel pipe has a closing member that is disposed outside the reinforcing target range inside the steel pipe and closes the inside of the steel pipe, and the closing member includes a bag body and the bag body. It is good also as a structure which has the filler for closure members filled.
また、本発明に係る鋼管の補強方法では、前記充填材充填工程の前に、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2孔部を形成する第2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3孔部を形成する第3孔部形成工程と、前記第2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、を行い、前記充填材充填工程では、前記第3孔部から前記鋼管の内部における補強対象範囲内に前記充填材を充填する構成としてもよい。 Further, in the steel pipe reinforcing method according to the present invention, before the filler filling step, a second hole forming step of forming a second hole communicating the inside and outside of the steel pipe outside the reinforcing target range of the steel pipe; A third hole forming step for forming a third hole for communicating the inside and the outside of the steel pipe within a range to be reinforced of the steel pipe, a bag body is inserted into the steel pipe from the second hole, and the bag A filling member forming step of filling the inside of the body with a filling material for a closing member to form a closing member for closing the inside of the steel pipe, and in the filling material filling step, the steel pipe is formed from the third hole. It is good also as a structure filled with the said filler within the reinforcement object range in an inside.
このような構成とすることにより、鋼管の内部における補強対象範囲内と補強対象範囲外とが塞ぎ部材によって区分けされるため、所望の領域(補強対象範囲内)に補強用充填材を容易に充填することができる。
また、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。
By adopting such a configuration, the inside of the reinforcement target range inside the steel pipe is separated from the outside of the reinforcement target range by the closing member, so that the desired region (within the reinforcement target range) can be easily filled with the reinforcing filler. can do.
Moreover, since the closing member is the structure which filled the inside of the bag body inserted in the inside of the steel pipe with the filler for closing members, the closing member can be installed easily.
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11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 11.
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(鋼管の補強構造1)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(充填材)4と、鋼管2および補強用充填材4を貫通するとともに鋼管2に固定された長ボルト(定着部材)5と、を有している。
As shown in FIG. 2, the reinforced lower chord material 14 (steel pipe reinforcement structure 1) is provided on each of the
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、補強用充填材4および長ボルト5が新設されている。図2および図3(a)に示すように、下弦材14の補強対象範囲16(図2参照)外では、鋼管2は中空の状態となっている。図2および図3(b)に示すように、下弦材14の補強対象範囲16(図2参照)内は、鋼管2の内部に補強用充填材4が充填されるとともに鋼管2を長ボルト5が貫通している。
The
図4に示すように、一対の塞ぎ部材3,3は、長さ方向(鋼管2の長さ方向)に間隔をあけて補強対象範囲16を挟むように配置され、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と一体化するとともに長ボルト5と定着している。
As shown in FIG. 4, the pair of blocking
For the reinforcing
鋼管2には、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31,31および塞ぎ部材用充填材32,32を鋼管2の内部に挿入するための一対の塞ぎ部材用孔部(第2孔部)21,21と、補強対象範囲16に補強用充填材4を充填するための補強用孔部(第3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、長ボルト5が挿通される4つの長ボルト用孔部(第1孔部)24,24,…と、が形成されている。
The
2つの塞ぎ部材用孔部21,21は、それぞれ鋼管2の上部側に形成されている。
補強用孔部22と確認用孔部23とは、互いに長さ方向に間隔をあけて形成されている。補強用孔部22は、鋼管2の下部側に形成され、確認用孔部23は、鋼管2の上部側に形成されている。
塞ぎ部材用孔部21,21、補強用孔部22、および確認用孔部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25などで塞がれている。
The two blocking member holes 21 and 21 are respectively formed on the upper side of the
The reinforcing
The blocking
4つの長ボルト用孔部24,24,24…のうちの2つの長ボルト用孔部24A,24Aは、長さ方向に間隔をあけて鋼管2の上部側に形成され、他の2つの長ボルト用孔部24B,24Bは、長さ方向に間隔をあけて鋼管2の下部側に形成されている。長ボルト用孔部24A,24Aを上側長ボルト用孔部24A,24Aとし、長ボルト用孔部24B,24Bを下側長ボルト用孔部24B,24Bとすると、上側長ボルト用孔部24A,24Aと下側長ボルト用孔部24B,24Bとは上下方向に重なる位置に配置されていて、鋼管2の軸線に直交する方向に対向している。
Two
長ボルト5は、頭部51とネジ部52とを有し、ネジ部52にはナット53が螺合可能な公知の構造となっている。長ボルト5は、上下方向に重なった上側長ボルト用孔部24Aおよび下側長ボルト用孔部24Bに挿通されると、その軸線が鋼管2の軸線と直交するように配置される。
本実施形態では、長ボルト5は、頭部51がネジ部52よりも上側となる向きで鋼管2の上側から上下方向に重なった上側長ボルト用孔部24Aおよび下側長ボルト用孔部24Bにネジ部52が挿通されている。長ボルト5は、頭部51が鋼管2の外周面とプレート材54を介して当接するとともに、ネジ部52の先端部(頭部51側と反対側の端部)が鋼管2の下側に突出し、鋼管2よりも下側の部分にナット53が螺合している。そして、ナットが鋼管2の外周面とプレート材54を介して当接するようにネジ部52に締め付けられることで、長ボルト5が鋼管2に固定されている。プレート材54には、座金や、ネジ部52が挿通可能な孔部が形成された鋼板などが用いられている。
鋼管2に固定された長ボルト5のネジ部52のうちの鋼管2の内側の部分が補強用充填材4と定着している。
The
In the present embodiment, the
Of the
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の上部側に上側長ボルト用孔部24A,24Aを形成し、下部側に下側長ボルト用孔部24B,24Bを形成する(第1孔部形成工程)。
鋼管2の補強対象範囲16の長さ方向の両外側それぞれの上部側に、一対の塞ぎ部材用孔部21,21を形成する(第2孔部形成工程)。本実施形態では、一対の塞ぎ部材用孔部21,21のそれぞれ内径を30mm程度としている。
鋼管2の補強対象範囲16の下部側に補強用孔部22を形成し、上部側に確認用孔部23と、を形成する(第3孔部形成工程)。本実施形態では、補強用孔部22の内径および確認用孔部23のそれぞれの内径を30mm程度としている。
なお、第1〜第3孔部形成工程を行う順番は適宜設定されてよく、鋼管2の上部側に形成される孔部を形成した後に、鋼管2の下部側に形成される孔部を形成するようにしてもよい。
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, upper
A pair of blocking member holes 21 and 21 are formed on the upper sides of both outer sides in the length direction of the reinforcing
A reinforcing
In addition, the order which performs a 1st-3rd hole part formation process may be set suitably, and after forming the hole part formed in the upper part side of the
続いて、図6に示すように、鋼管2に長ボルト5を固定する(長ボルト固定工程)。
長ボルト5を、上側長ボルト用孔部から鋼管2の内部に挿通させ、長ボルト5の頭部51をプレート材54を介して鋼管2と当接させるとともに、長ボルト5のネジ部52の先端部を下側長ボルト用孔部から鋼管2の下側に突出させる。そして、下側に突出した長ボルト5のネジ部52にプレート材54を挿通させるとともにナット53を螺合し、長ボルト5を鋼管2に固定する。
Then, as shown in FIG. 6, the long volt |
The
続いて、図7および図8に示すように、鋼管2の内部に一対の塞ぎ部材3,3(図8参照)をそれぞれ形成する(塞ぎ部材形成工程)。
図7に示すように、塞ぎ部材用孔部21,21を介して鋼管2内部に収縮した状態の袋体31,31を挿入する。鋼管2の内部に挿入された袋体31,31それぞれの充填口31aを塞ぎ部材用孔部21,21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8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. 7 and 8, a pair of closing
As shown in FIG. 7, the
The inside of the
As shown in FIG. 8, the
When the
続いて、図9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(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。なお、本実施形態では、確認用孔部23は、補強用孔部22から補強用充填材4が鋼管2の内部に注入された際の鋼管2の内部の空気の排出口も兼ねている。
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。
補強用充填材4が補強対象範囲16に充填されたら、図4に示すように塞ぎ部材用孔部21,21、補強用孔部22および確認用孔部23をシール材25などで塞ぐ。そして、補強用充填材4を硬化させて、鋼管2と一体化させるとともに長ボルト5と定着させる。
Subsequently, as shown in FIG. 9, the reinforcing
The reinforcing
The pair of closing
When the reinforcing
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。本実施形態では、鋼管2の座屈耐力の補強設計および軸耐力の補強設計の両方を行うものとする。
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。
Next, the reinforcement design of the steel pipe will be described.
When the buckling strength of the
In addition, the buckling strength and axial strength of the
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の座屈耐力を下式(1)〜(3)に示す。
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、および長ボルト5のせん断力により鋼管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。なお、補強用充填材4として繊維補強セメントを用いた場合は、引張側の靱性に富む繊維補強セメントの引張強度を累加することで、引張り材の軸耐力を増大させることができる。
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下式(4)、(5)に示す。
The axial strength of the
The axial force transmitted from the
長ボルト5のせん断により鋼管2からコンクリート部分に伝達される軸力は、各種合成構造設計指針・同解説(日本建築学会、2011年4月発行)の各種アンカーボルトの設計によるものとし、下式によって算定する。本実施形態では、長ボルト5が鋼管2を貫通し、両端とも鋼管2に固定されているため、コンクリート部分の長ボルト5の必要定着長は、定着長さによらず長ボルト5の降伏が確保されるため、考慮しないものとしている。
図10には、長ボルト5が降伏した場合の鋼管2とコンクリート部分(補強用充填材4)との間のせん断伝達における想定破壊モードを示し、図11には、鋼管2の内部のコンクリート部分(補強用充填材4)が破壊した場合の鋼管2とコンクリート部分との間のせん断伝達における想定破壊モードを示している。図11では、二点鎖線でコーン破壊面71を示し、コンクリート部分のうちコーン破壊面71よりも長ボルト5と離間する側(図11におけるコーン破壊面7の左側)の領域がコーン破壊領域72を示している。
鋼管2(母材)の支圧破壊耐力については、下式(6)〜(10)によって判断する。
The axial force transmitted from the
FIG. 10 shows an assumed failure mode in shear transmission between the
The bearing fracture strength of the steel pipe 2 (base material) is determined by the following equations (6) to (10).
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。また、鋼管2に補強用充填材4が付着するとともに、長ボルト5を介して鋼管2と補強用充填材4とが一体化することにより、鋼管2と補強用充填材4との間で軸力の伝達を行うことができるため、鋼管2の軸耐力を増大させることができる。
また、長ボルト5を鋼管2に固定し、鋼管2の内部に補強用充填材4を充填して補強用充填材4と長ボルト5とを定着させればよいため、容易に施工することができる。
また、鋼管2に固定される長ボルト5の数や位置を設定することにより、鋼管2の軸耐力を任意の値にすることができる。
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 reinforcement structure 1 according to the above-described embodiment, the buckling strength of the
Further, since the
Moreover, the axial proof stress of the
また、長ボルト5は、鋼管2および補強用充填材4を貫通し、両端部側が鋼管2に固定されていることにより、長ボルト5が鋼管2に2カ所において固定されるため、長ボルト5を鋼管2に確実に固定することができ、長ボルト5を介した鋼管2と補強用充填材4との軸力の伝達を確実に行うことができる。
また、本実施形態による鋼管の補強構造1では、鋼管2の外部には、長ボルト5の頭部51、ネジ部52の先端部近傍、ナット53、およびプレート材54,54だけが露出する構成であるため、下弦材14の断面形状および外観をほとんど変えずに鋼管2を補強することができる。
Further, since the
In the steel pipe reinforcing structure 1 according to the present embodiment, only the
鋼管の補強構造1では、一対の塞ぎ部材3,3を有する構成とすることにより、鋼管2の内部における補強対象範囲16内と補強対象範囲16外とが一対の塞ぎ部材3,3によって区分けされるため、所望の領域(補強対象範囲16内)に補強用充填材4を容易に充填することができる。
また、一対の塞ぎ部材3,3は、鋼管2の内部に挿入された袋体31,31の内部に塞ぎ部材用充填材32,32を充填した構成であるため、鋼管2の内部に塞ぎ部材3を容易に設置することができる。
In the steel pipe reinforcing structure 1, the pair of blocking
Further, since the pair of closing
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、長ボルト5は、ネジ部52が鋼管2を貫通し、先端部が鋼管2から外側に突出しているが、図12に示す鋼管の補強構造1Bの長ボルト5Bのように、ネジ部52の先端部が補強用充填材4の内部に挿入されて、ネジ部52にナットが螺合していない構成としてもよい。このような場合は、補強用充填材4に定着するネジ部52の定着長さleを、各種合成構造設計指針・同解説(日本建築学会、2011年4月発行)に準じて確保する必要がある。
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 embodiment, the
また、上記の実施形態では、鋼管2に固定され、補強用充填材4と定着される定着部材が長ボルト5であるが、長ボルト5以外の部材であってもよい。
また、上記の実施形態では、補強対象範囲16に2つの長ボルト5が設けられているが、長ボルト5の数や位置は適宜設定されてよい。また、複数の長ボルト5,5…が設置される場合、複数の長ボルト5,5…それぞれの向きが異なっていてもよい。
In the above embodiment, the fixing member fixed to the
In the above embodiment, the two
また、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。
また、鋼管2の内部への補強材の充填方法は上記以外の方法でもよく、塞ぎ部材3が設けられていなくてもよい。また、鋼管2の内部全体に補強用充填材4を充填してもよい。
In the above embodiment, the
Further, in the above embodiment, the
Further, in the above embodiment, the
Further, the method of filling the reinforcing material into the
1,1B 鋼管の補強構造
2 鋼管
3 塞ぎ部材
4 補強用充填材(充填材)
5,5B 長ボルト(定着部材)
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2孔部)
22 補強用孔部(第3孔部)
23 確認用孔部
24 長ボルト用孔部(第1孔部)
24A 上側長ボルト用孔部(第1孔部)
24B 下側ボルト用孔部(第1孔部)
31 袋体
32 塞ぎ部材用充填材
1,1B Steel
5,5B Long bolt (fixing member)
11 Existing
16
22 Reinforcing hole (third hole)
23
24A Upper Long Bolt Hole (First Hole)
24B Lower Bolt Hole (First Hole)
31
Claims (6)
前記鋼管の内部における補強対象範囲内に充填された充填材と、
前記鋼管を貫通し前記充填材の内部に挿入されて該充填材と定着しているとともに、前記鋼管に固定された定着部材と、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 filler filled in a reinforcing object range inside the steel pipe;
A reinforcing structure for a steel pipe, comprising: a fixing member that penetrates the steel pipe and is inserted into the filler to be fixed to the filler, and is fixed to the steel pipe.
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請求項1乃至3のいずれか一項に記載の鋼管の補強構造。 It is disposed outside the reinforcement target range in the steel pipe, and has a closing member that closes the inside of the steel pipe,
The reinforcing structure for a steel pipe according to any one of claims 1 to 3, wherein the closing member has a bag body and a filler for the closing member filled in the bag body.
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1孔部を形成する第1孔部形成工程と、
前記第1孔部から前記鋼管の内部に定着部材を挿入し、該定着部材を前記鋼管に固定する定着部材固定工程と、
前記鋼管の内部における前記補強対象範囲内に充填材を充填し、該充填材と前記定着部材とを定着させる充填材充填工程と、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 within a reinforcing target range of the steel pipe;
A fixing member fixing step of inserting a fixing member into the steel pipe from the first hole, and fixing the fixing member to the steel pipe;
A method for reinforcing a steel pipe, comprising: a filler filling step of filling a filler within the reinforcing object range inside the steel pipe and fixing the filler and the fixing member.
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2孔部を形成する第2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3孔部を形成する第3孔部形成工程と、
前記第2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、を行い、
前記充填材充填工程では、前記第3孔部から前記鋼管の内部における補強対象範囲内に前記充填材を充填することを特徴とする請求項5に記載の鋼管の補強方法。 Before the filler filling step,
A second hole forming step for forming a second hole for communicating the inside and outside of the steel pipe outside the reinforcement target range of the steel pipe;
A third hole forming step for forming a third hole for communicating the inside and outside of the steel pipe within the reinforcing target range of the steel pipe;
Inserting a bag body into the steel pipe from the second hole, 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 And
6. The method for reinforcing a steel pipe according to claim 5, wherein, in the filler filling step, the filler is filled from the third hole into a reinforcing target range inside the steel pipe.
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