JP2021059950A

JP2021059950A - 目荒らし施工方法

Info

Publication number: JP2021059950A
Application number: JP2019186279A
Authority: JP
Inventors: 健樋渡; Takeshi Hiwatari; 隆英阿部; Takahide Abe; 啓太坂本; Keita Sakamoto
Original assignee: Tobishima Corp; Toa Corp
Current assignee: Tobishima Corp; Toa Corp
Priority date: 2019-10-09
Filing date: 2019-10-09
Publication date: 2021-04-15
Anticipated expiration: 2039-10-09
Also published as: JP7321874B2

Abstract

【課題】設計で期待されている既設コンクリートと増し打ちコンクリートとの接合部のせん断耐力をより確実に確保できる目荒らし施工方法を提供する。【解決手段】コンクリートを増し打ちする既設コンクリート１の施工表面１ａに間隔をあけて多数の円柱形状に窪んだシアキー４を形成する目荒らし施工方法において、既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２との接合部３に要求されるせん断耐力を算出し、算出したせん断耐力を満足するシアキー４の直径、深さおよび配置数の組合せを求め、シアキー４の直径および深さを予め設定した許容範囲内にした条件下で、前記組合せを満たすシアキー４の配置数を算出する。そして、直径および深さを前記許容範囲内にして、算出した配置数のシアキー４を施工表面１ａに形成する。【選択図】図２

Description

本発明は、目荒らし施工方法に関し、さらに詳しくは、設計で期待されている既設コンクリートと増し打ちコンクリートとの接合部のせん断耐力をより確実に確保できる目荒らし施工方法に関する。

既設コンクリートに新たなコンクリートを増し打ちする耐震補強工事や改修工事では、既設コンクリートと増し打ちコンクリートとの接合部のせん断耐力を高めるために、コンクリートを増し打ちする既設コンクリートの施工表面に凹凸を形成する目荒らし作業を行う。従来では、電動ピックやチッピングハンマなどにより既設コンクリートの施工表面を打撃して斫るチッピングを行うことで、施工表面に多数の細かな凹部を形成している。

現状では、目荒らし作業について、様々な指針や施工規準において前述したチッピング工法による施工表面に対する目荒らし面積比（施工表面の面積に対する凹部の面積の割合）の施工条件が示されている。しかしながら、チッピング工法では、作業者によって施工表面に形成する凹部の大きさや形状、配置、個数などにバラツキが生じる。施工現場では、チッピングした目荒らし面積（凹部の面積）を正確に把握することが難しく、目荒らし作業の施工品質を定量的に管理することは困難である。それ故、チッピング工法では、設計で期待されている既設コンクリートと増し打ちコンクリートとの接合部のせん断耐力を確実に確保することが難しい。

そこで、本発明者らは、チッピング工法に代わる新たな目荒らし施工方法として、既設コンクリートの施工表面に間隔をあけて多数の円柱形状に窪んだシアキーを形成する目荒らし施工方法（以下、シアキー工法という）を提案している（特許文献１参照）。このシアキー工法では、コアドリルやバキュームブラストなどを用いて、既設コンクリートの施工表面に円柱形状の定形のシアキーを形成するので、シアキーの寸法と配置数を確認することで、目荒らし作業の施工品質を定量的に管理することが可能となる。しかしながら、現状では目荒らし作業についてシアキー工法の施工条件が設定されている施工現場は非常に少ないため、形成するシアキーの適切な大きさや配置数を決定することが困難であった。

特開２０１４−１３６９２６号公報

本発明の目的は、設計で期待されている既設コンクリートと増し打ちコンクリートとの接合部のせん断耐力をより確実に確保できる目荒らし施工方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の目荒らし施工方法は、コンクリートを増し打ちする既設コンクリートの施工表面に間隔をあけて多数の円柱形状に窪んだシアキーを形成する目荒らし施工方法において、前記既設コンクリートと増し打ちコンクリートとの接合部に要求されるせん断耐力を算出し、その算出したせん断耐力を満足する前記シアキーの直径、深さおよび配置数の組合せを求め、前記シアキーの直径および深さを予め設定した許容範囲内にした条件下で、前記組合せを満たす前記シアキーの配置数を算出し、前記直径および深さを前記許容範囲内にして、算出した配置数の前記シアキーを前記施工表面に形成することを特徴とする。

本発明によれば、既設コンクリートと増し打ちコンクリートとの接合部に要求されるせん断耐力を算出する。そして、その算出したせん断耐力を満足するシアキーの直径、深さおよび配置数の組合せを求め、シアキーの直径および深さを予め設定した許容範囲内にした条件下で、前記組合せを満たすシアキーの配置数を算出する。これにより、目荒らし作業についてシアキー工法とは異なる施工条件が設定されている施工現場においても、シアキー工法とは異なる施工条件を、設計で期待されている既設コンクリートと増し打ちコンクリートとの接合部のせん断耐力を満足するシアキー工法における適切な施工条件に置換して、シアキー工法による目荒らし作業を行うことが可能となる。そのため、目荒らし作業の施工品質を定量的に管理することが可能となり、設計で期待されている既設コンクリートと増し打ちコンクリートとの接合部のせん断耐力をより確実に確保できる。

本発明の目荒らし施工方法で目荒らしをした既設コンクリートの施工表面を平面視で例示する説明図である。図１の既設コンクリートに新たなコンクリートを増し打ちした状態を断面視で例示する説明図である。チッピング工法による目荒らしをした既設コンクリートの施工表面を平面視で例示する説明図である。図３の既設コンクリートに新たなコンクリートを増し打ちした状態の１つの凹部を拡大して断面視で例示する説明図である。せん断実験で使用する加圧装置と試験体を側面視で例示する説明図である。チッピング工法による目荒らし面積比と単位面積当たりの全体支圧抵抗によるせん断耐力との関係を示すグラフ図である。チッピング工法による目荒らし面積比と局所噛み合い抵抗によるせん断耐力との関係を示すグラフ図である。チッピング工法について立式したせん断耐力式で算出したせん断耐力の計算値とせん断実験で計測したせん断耐力の実験値との関係を示すグラフ図である。シアキーによって生じる支圧応力を平面視で模式的に示す説明図である。シアキーによって生じる支圧応力のせん断方向成分を平面視で模式的に示す説明図である。シアキー工法について立式したせん断耐力式で算出したせん断耐力の計算値とせん断実験で計測したせん断耐力の実験値との関係を示すグラフ図である。施工表面に直径が異なるシアキーを混在させた既設コンクリートを平面視で例示する説明図である。

以下、本発明の目荒らし施工方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

本発明の目荒らし施工方法は、コンクリートを増し打ちする既設コンクリートの施工表面を目荒らしする目荒らし作業について、シアキー工法の施工条件が設定されていない施工現場、具体的には例えば、チッピング工法に基づいた施工条件が設定されている施工現場で使用する。

図１および図２に例示するように、シアキー工法は、コアドリルやバキュームブラストなどを用いて、コンクリートを増し打ちする既設コンクリート１の施工表面１ａに間隔をあけて多数の円柱形状に窪んだシアキー４を形成する目荒らし工法である。図３および図４に例示するように、チッピング工法は、電動ピックやチッピングハンマなどにより、既設コンクリート１の施工表面１ａを打撃して斫ることで、施工表面１ａに多数の細かな凹部７を形成する目荒らし工法である。

現状では、目荒らし作業についてシアキー工法の施工条件が設定されている施工現場は非常に少ない。また、施工現場では目荒らしにより既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２との接合部３に要求されるせん断耐力の具体的な数値が示されていない場合がほとんどである。そこで、本発明では、施工現場で目荒らし作業について設定されているシアキー工法とは異なる施工条件から、目荒らしにより既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２との接合部３に要求されるせん断耐力Ｑ_ｃｈ〔Ｎ〕を算出するせん断耐力算出工程を行う。

そして、せん断耐力算出工程で求めたせん断耐力Ｑ_ｃｈを満足するシアキー工法におけるシアキーの直径Ｒ〔ｍｍ〕、深さｔ〔ｍｍ〕および配置数ｎ_ｓｋｙ〔個〕の組合せを求める組合せ導出工程を行うことで、施工現場で目荒らし作業について設定されているシアキー工法とは異なる施工条件をシアキー工法の施工条件に置換する。そして、組合せ導出工程で求めたシアキー工法の施工条件に基づいて既設コンクリート１の施工表面１ａにシアキー４を形成するシアキー形成工程を行う。以下に、各工程の詳細を説明する。

この実施形態では、施工現場で目荒らし作業についてチッピング工法に基づいた施工条件が設定されている場合を例示する。チッピング工法に基づいた施工条件が設定されている場合には、せん断耐力算出工程において、チッピング工法に基づいて設定されている既設コンクリート１の施工表面１ａに対する目荒らし面積Ａ_ｃｒ（施工表面１ａに形成する凹部７の合計面積）、即ち、施工表面１ａに対する目荒らし面積比ｒ_ｃｒと施工表面１ａの面積Ａ_ｊ〔ｍｍ^２〕の施工条件から、目荒らしにより既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２との接合部３に要求されるせん断耐力Ｑ_ｃｈを算出する。このせん断耐力算出工程では、チッピング工法による施工表面１ａに対する目荒らし面積Ａ_ｃｒ（＝ｒ_ｃｒ・Ａ_ｊ）と、接合部３のせん断耐力Ｑ_ｃｈとの関係式を用いる。この関係式は、予めチッピング工法に関するせん断実験を行うことで立式できる。

チッピング工法に関するせん断実験では、直方体形状の既設コンクリート１の試験体を作成する。そして、その既設コンクリート１の施工表面１ａを電動ピックやチッピングハンマなどにより打撃して斫るチッピングを行うことで、施工表面１ａに多数の細かな凹部７を形成する。

次いで、画像解析やレーザ変位計などを使用して、その目荒らしをした施工表面１ａの面積Ａ_ｊに対する凹部７の面積比、即ち、チッピングによる目荒らし面積比ｒ_ｃｒを計測する。その後、既設コンクリート１の施工表面１ａの上に新たにコンクリートを直方体形状に増し打ちして、チッピング工法による目荒らしをした既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２とが一体化した試験体２０を作成する。

前述した試験体２０を既設コンクリート１の施工表面１ａに対する目荒らし面積比ｒ_ｃｒの条件を変えて複数作成する。そして、図５に例示するように、加力装置１０を用いてそれぞれの試験体２０のせん断実験を行うことで、チッピング工法による施工表面１ａに対する目荒らし面積Ａ_ｃｒと接合部３のせん断耐力Ｑ_ｃｈとの関係を示す実験データを取得する。

図５に例示するように、加力装置１０は、試験体２０に対する軸方向（上下方向）の荷重を制御するアクチュエータ１１と、試験体２０に対する水平方向の荷重を制御する油圧ジャッキ１４とを有している。アクチュエータ１１には軸方向の荷重を測定するロードセル１２が付設されていて、油圧ジャッキ１４には水平方向の荷重を測定するロードセル１５が付設されている。試験体２０は既設コンクリート１を下側、増し打ちコンクリート２を上側にして加力装置１０に設置する。

加力装置１０による摩擦抵抗を小さくするために、アクチュエータ１１と試験体２０との間に介在させる加圧用鋼板１３には２方向のローラー支承を設置している。軸方向に作用する圧縮応力が試験体２０の全体に均等に作用するように、加圧用鋼板１３と試験体２０の上面との間にはゴムシートを配置している。試験体２０に対して軸方向は一定の荷重制御とし、水平方向は一方向単調載荷として、試験体２０の接合部３のせん断耐力を測定する。なお、せん断実験の方法や加力装置１０の構成はこの実施形態に限定されない。

このせん断実験で取得した実験データに基づいて、チッピング工法による目荒らし面積Ａ_ｃｒと接合部３のせん断耐力Ｑ_ｃｈとの関係式を立式する。図４に例示するように、チッピングによって形成されるそれぞれの凹部７の表面には微小な凹凸ができる。それ故、チッピング工法によって目荒らしされた既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２との接合部３のせん断耐力Ｑ_ｃｈに寄与するせん断方向の抵抗としては、全体支圧抵抗と局所噛み合い抵抗とが考えられる。

全体支圧抵抗は、チッピングにより形成された既設コンクリート１の凹部７の側部と、その凹部７に充填される増し打ちコンクリート２の凸部の側部との間で生じる抵抗である。局所噛み合い抵抗は、チッピングにより形成された既設コンクリート１の凹部７の表面の微小な凹凸と、その凹部７に充填される増し打ちコンクリート２の凸部の微小な凹凸との局所の噛み合いによって生じる抵抗である。

そのため、下記（１）式のように、チッピング工法における接合部３のせん断耐力Ｑ_ｃｈは、全体支圧抵抗によるせん断耐力Ｑ_Ｂ〔Ｎ〕と、局所噛み合い抵抗によるせん断耐力Ｑ_Ｉ〔Ｎ〕との和として算出できる。
Ｑ_ｃｈ＝Ｑ_Ｂ＋Ｑ_Ｉ …（１）

図６は、せん断実験によって取得した、単位面積当たりの全体支圧抵抗によるせん断耐力_Ｂσ_Ｓ（＝Ｑ_Ｂ／Ａ_ｊ）〔Ｎ／ｍｍ^２〕とチッピング工法による目荒らし面積比ｒ_ｃｒとの相関関係を示すグラフ図である。この実験データから全体支圧抵抗によるせん断耐力Ｑ_Ｂのせん断耐力式は、下記（２）式のように立式できる。
Ｑ_Ｂ＝−４ｌｎ（ｒ_ｃｒ）・Ａ_ｊ・ｒ_ｃｒ・Ｃ_Ｃ・Ｃ_Ｎ
＝−４ｌｎ（ｒ_ｃｒ）・Ａ_ｃｒ・Ｃ_Ｃ・Ｃ_Ｎ …（２）
ここで、Ｃ_Ｃは既設コンクリート１の圧縮強度による補正係数、Ｃ_Ｎは圧縮軸力による補正係数、ｌｎは自然対数である。補正係数Ｃ_Ｃと補正係数Ｃ_Ｎの値はせん断実験の実験データから導出できる。

図７は、せん断実験によって取得した、局所噛み合い抵抗によるせん断耐力Ｑ_Ｉと、チッピング工法による目荒らし面積比ｒ_ｃｒとの相関関係を示すグラフ図である。この実験データから局所噛み合い抵抗によるせん断耐力Ｑ_Ｉのせん断耐力式は、下記（３）式のように立式できる。
Ｑ_Ｉ＝_Ｉσ_Ｓ・Ａ_ｊ・ｒ_ｃｒ・Ｃ_Ｃ・Ｃ_Ｎ＝_Ｉσ_Ｓ・Ａ_ｃｒ・Ｃ_Ｃ・Ｃ_Ｎ …（３）
ここで、_Ｉσ_Ｓは局所噛み合い抵抗によるせん断耐力の基準値（＝２．３２Ｎ／ｍｍ^２）である。基準値_Ｉσ_Ｓは、チッピング工法による目荒らし面積比ｒ_ｃｒを１００％とした場合のせん断耐力をせん断実験から求めて、その求めたせん断耐力を１００で割ることで算出できる。

上述した（１）〜（３）式からチッピング工法による施工表面１ａに対する目荒らし面積Ａ_ｃｒ（＝ｒ_ｃｒ・Ａ_ｊ）と接合部３のせん断耐力Ｑ_ｃｈとの関係式は下記（４）式のように立式できる。
Ｑ_ｃｈ＝Ａ_ｊ・ｒ_ｃｒ・Ｃ_Ｃ・Ｃ_Ｎ｛_Ｉσ_Ｓ−４ｌｎ（ｒ_ｃｒ）｝
＝Ａ_ｃｒ・Ｃ_Ｃ・Ｃ_Ｎ｛_Ｉσ_Ｓ−４ｌｎ（ｒ_ｃｒ）｝ …（４）

図８に例示するように、チッピング工法に関するせん断実験で測定した接合部３のせん断耐力Ｑ_ｃｈの実験値と、（４）式で算出したチッピング工法における接合部３のせん断耐力Ｑ_ｃｈの計算値はほぼ一致する。

上述したように、せん断耐力算出工程では、チッピング工法に関するせん断実験に基づいて予め立式した（４）式にチッピング工法に基づいて設定されている施工表面１ａに対する目荒らし面積Ａ_ｃｒ、即ち、目荒らし面積比ｒ_ｃｒと施工表面１ａの面積Ａ_ｊの施工条件を代入することで、目荒らしにより既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２との接合部３に要求されるせん断耐力Ｑ_ｃｈを算出できる。

次に、組合せ導出工程では、せん断耐力算出工程で算出した接合部３に要求されるせん断耐力Ｑ_ｃｈを満足する、シアキー工法におけるシアキー４の直径Ｒ、深さｔおよび配置数ｎ_ｓｋｙの組合せを求める。組合せ導出工程では、シアキー工法における既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２との接合部３のせん断耐力_ｂＱ_ｓｋｙ〔Ｎ〕と、施工表面１ａに形成するシアキー４の直径Ｒ、深さｔおよび配置数ｎ_ｓｋｙとの関係式を用いる。この関係式は、予めシアキー工法に関するせん断実験を行うことで立式できる。

シアキー工法に関するせん断実験では、直方体形状の既設コンクリート１の試験体を作成する。そして、コアドリルやバキュームブラストなどを用いて、その既設コンクリート１の施工表面１ａに間隔をあけて複数の円柱形状に窪んだシアキー４を形成する。そして、既設コンクリート１の施工表面１ａに新たにコンクリートを直方体形状に増し打ちして、シアキー工法による目荒らしをした既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２とが一体化した試験体２０を作成する。

前述した試験体２０を既設コンクリート１の施工表面１ａに対するシアキー４の直径Ｒ、深さｔ、配置数ｎ_ｓｋｙの条件を変えて複数作成する。そして、図５に例示するように、チッピング工法に関するせん断実験と同様に、加力装置１０を用いてそれぞれの試験体２０のせん断実験を行ない、シアキー工法における接合部３のせん断耐力_ｂＱ_ｓｋｙと、シアキー４の直径Ｒ、深さｔおよび配置数ｎ_ｓｋｙとの関係を示す実験データを取得する。そして、せん断実験で取得した実験データに基づいて、シアキー工法における接合部３のせん断耐力_ｂＱ_ｓｋｙと、シアキー４の直径Ｒ、深さｔおよび配置数ｎ_ｓｋｙとの関係式を立式する。

シアキー工法における接合部３のせん断耐力_ｂＱ_ｓｋｙは、下記（５）式のように、シアキー４の１個当たりの支圧破壊時のせん断耐力_ｂｑ_ｓｋｙにシアキー４の配置数ｎ_ｓｋｙを掛けた値として算出できる。
_ｂＱ_ｓｋｙ＝ｎ_ｓｋｙ・_ｂｑ_ｓｋｙ …（５）

図９および図１０に例示するように、シアキー４の１個当たりの支圧破壊時のせん断耐力_ｂｑ_ｓｋｙは、実際に想定されるシアキー４の支圧応力分布σ_Ｃ〔Ｎ／ｍｍ^２〕に対して、そのせん断方向成分σ_ＣＳ〔Ｎ／ｍｍ^２〕を評価して算出する。シアキー４の１個当たりの支圧破壊時のせん断耐力_ｂｑ_ｓｋｙは、下記（６）式で算出できる。
_ｂｑ_ｓｋｙ＝Ａ_ｓｋｙ・Ｃ_Ｃ・Ｃ_Ｎ・Ｃ_Ｒ・σ_ｃｓ´ …（６）
ここで、Ａ_ｓｋｙはシアキー４の受圧面積〔ｍｍ^２〕、Ｃ_Ｒはシアキー４の直径Ｒによる補正係数、σ_ｃｓ´はシアキー４の支圧破壊時のせん断耐力の平均支圧応力度σ_ｃのせん断方向成分σ_ｃｓの基準値（＝７５．３Ｎ／ｍｍ^２）である。σ_ｃｓ´は補正係数Ｃ_Ｃ、Ｃ_Ｎ、Ｃ_Ｒがすべて１であるときの平均支圧応力度σ_ｃのせん断方向成分σ_ｃｓの基準値でもある。補正係数Ｃ_Ｃ、補正係数Ｃ_Ｎ、および補正係数Ｃ_Ｒのそれぞれの値と、基準値σ_ｃｓ´は、せん断実験の実験データから導出できる。

図９に例示するように、円柱形状のシアキー４はその中心Ｃ１からせん断加力方向に向かって±π／２ｒａｄ．の範囲で主にせん断力に抵抗している。図１０に例示するように、シアキー４の支圧応力分布σ_Ｃのせん断方向成分σ_ＣＳが、シアキー４の支圧応力分布σ_Ｃのせん断方向に対する角度θとシアキー４の深さ方向にかかわらず均一に作用すると考えると、シアキー４の受圧面積Ａ_ｓｋｙは、下記（７）式で算出できる。

上述した（５）〜（７）式からシアキー工法における接合部３のせん断耐力_ｂＱ_ｓｋｙと、施工表面１ａに形成するシアキー４の直径Ｒ、深さｔおよび配置数ｎ_ｓｋｙとの関係式は、下記（８）式のように立式できる。
_ｂＱ_ｓｋｙ＝ｎ_ｓｋｙ・Ａ_ｓｋｙ・Ｃ_Ｃ・Ｃ_Ｎ・Ｃ_Ｒ・σ_ｃｓ´
＝ｎ_ｓｋｙ・（π・Ｒ・ｔ／２）・Ｃ_Ｃ・Ｃ_Ｎ・Ｃ_Ｒ・σ_ｃｓ´ ・・・（８）

図１１に例示するように、シアキー工法に関するせん断実験で測定した接合部３のせん断耐力_ｂＱ_ｓｋｙの実験値と、（８）式で算出したシアキー工法における接合部３のせん断耐力_ｂＱ_ｓｋｙの計算値はほぼ一致する。

上述したように、組合せ導出工程では、シアキー工法に関するせん断実験に基づいて予め立式した（８）式を用いることで、せん断耐力算出工程で算出した目荒らしにより接合部３に要求されるせん断耐力Ｑ_ｃｈを満足する、シアキー工法におけるシアキー４の直径Ｒ、深さｔおよび配置数ｎ_ｓｋｙの組合せを求めることができる。

次に、シアキー形成工程では、シアキー４の直径Ｒおよび深さｔを予め設定した許容範囲内にした条件下で、組合せ導出工程で求めたシアキー工法におけるシアキー４の直径Ｒ、深さｔおよび配置数ｎ_ｓｋｙの組合せを満たすシアキー４の配置数ｎ_ｓｋｙを算出する。そして、直径Ｒおよび深さｔを許容範囲内にして、算出した配置数ｎ_ｓｋｙのシアキー４を既設コンクリート１の施工表面１ａに形成する。

耐震補強工事や改修工事などでは、コンクリートを増し打ちする既設コンクリート１の施工表面１ａの幅は最小で２００ｍｍ程度である。既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２とを接続するアンカー６を設置する場合のアンカー６どうしの離間距離（ピッチ）はアンカー６の径によって決まることが多く、一般的にはアンカー６の径が１３ｍｍの場合はアンカー６どうしの離間距離は１２５ｍｍ程度、アンカー６の径が１６ｍｍの場合はアンカー６どうしの離間距離は１５０ｍｍ程度、アンカー６の径が１９ｍｍの場合はアンカー６どうしの離間距離は１７５ｍｍ〜２００ｍｍ程度である。また、それぞれのシアキー４が有効に支圧抵抗するには、シアキー４の中心Ｃ１からのはしあきとへりあきを少なくともシアキー４の直径Ｒ以上確保する必要がある。そのため、シアキー４の直径Ｒの許容範囲は適宜設定できるが、例えば、３０ｍｍ以上６０ｍｍ以下に設定しておくとよい。

シアキー４の深さｔの許容範囲は適宜設定できるが、例えば、シアキー４の直径Ｒの１／１０以上１／５未満に設定しておくとよい。シアキー４の深さｔをシアキー４の直径Ｒの１／１０以上１／５未満の範囲で設定することで、既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２との接合部３の最終破壊形式が、シアキー４に充填されて形成された増し打ちコンクリート２の円柱形状の凸部５がせん断破壊せずに、既設コンクリート１のシアキー４の側面部分が圧壊する靭性的な支圧破壊となる。そのため、接合部３が脆性的に破壊する可能性を非常に低くできる。

言い換えると、シアキー４の深さｔをシアキー４の直径Ｒの１／５よりも深く設定すると、シアキー４が比較的細長くなるので、増し打ちコンクリート２の円柱形状の凸部５の根元部分がせん断破壊しやすくなり、接合面３が脆性的に破壊する可能性が比較的高くなる。また、深いシアキー４を形成するには時間と労力を要するため、目荒らし作業の作業効率が低くなる。

シアキー４の深さｔをシアキー４の直径Ｒの１／１０よりも浅く設定すると、既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２とを離間させる方向に軸力がかかった場合に、既設コンクリート１のシアキー４と増し打ちコンクリート２の凸部５との係合が外れやすくなり、接合面３が脆性的に破壊する可能性が比較的高くなる。また、シアキー４の１個当たりの受圧面積Ａ_ｓｋｙが小さくなるため、相対的に必要なシアキー４の配置数ｎ_ｓｋｙが多くなる。それ故、多くのシアキー４を形成するのに時間と労力を要し、目荒らし作業の作業効率が低くなる。

シアキー４の直径Ｒの許容範囲を３０ｍｍ以上６０ｍｍ以下に設定し、かつ、シアキー４の深さｔの許容範囲をシアキー４の直径Ｒの１／１０以上１／５未満に設定すると、既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２との接合部３の最終破壊形式が、より確実に既設コンクリート１のシアキー４の側面部分が圧壊する靭性的な支圧破壊となる。それ故、接合部３が脆性的に破壊する可能性を低くするには、より一層有利になる。

図１および図２に例示するように、シアキー形成工程において、施工表面１ａにすべて直径Ｒおよび深さｔが同じシアキー４を形成する場合には、（８）式の右辺に予め設定した許容範囲内で設定したシアキー４の直径Ｒおよび深さｔを代入する。そして、（８）式から下記（９）式のように、シアキー工法における接合部３のせん断耐力_ｂＱ_ｓｋｙが、せん断耐力算出工程で算出した接合部３に要求されるせん断耐力Ｑ_ｃｈ以上となるシアキー４の配置数ｎ_ｓｋｙを算出する。そして、その設定した直径Ｒおよび深さｔのシアキー４を算出した配置数ｎ_ｓｋｙ、施工表面１ａに形成する。
_ｂＱ_ｓｋｙ＝ｎ_ｓｋｙ・（π・Ｒ・ｔ／２）・Ｃ_Ｃ・Ｃ_Ｎ・Ｃ_Ｒ・σ_ｃｓ´ ・・・（８）
Ｑ_ｃｈ≦_ｂＱ_ｓｋｙ・・・（９）

図１２に例示するように、シアキー形成工程では、施工表面１ａに直径Ｒまたは深さｔの少なくともいずれかが異なる複数の仕様のシアキー４を混在させて形成することもできる。施工表面１ａに複数の仕様のシアキー４を混在させる場合には、仕様が異なるシアキー４毎にそれぞれ直径Ｒ、深さｔおよび配置数ｎ_ｓｋｙを（８）式に代入することで、その仕様のシアキー４によって得られるせん断耐力_ｂＱ_ｓｋｙを算出する。そして、それぞれの仕様のシアキー４によって得られるせん断耐力_ｂＱ_ｓｋｙの合計値が、せん断耐力算出工程で算出した接合部３に要求されるせん断耐力Ｑ_ｃｈ以上となるようにシアキー４の施工条件を設定し、その設定したシアキー４の施工条件で施工表面１ａにシアキー４を形成する。

図１や図１２に例示するように、施工表面１ａにシアキー４を形成する際には、施工表面１ａの平面視における隣り合うシアキー４どうしの中心Ｃ１から中心Ｃ１までの離間距離Ｌ１〔ｍｍ〕は、例えば、隣り合うシアキー４のうちの直径Ｒが大きい方のシアキー４の直径Ｒの１．５倍以上に設定するとよい。即ち、隣り合うシアキー４の直径Ｒが同じ場合には離間距離Ｌ１は、片側のシアキー４の直径Ｒの１．５倍以上に設定するとよい。このように、離間距離Ｌ１を直径Ｒが大きい方のシアキー４の直径Ｒの１．５倍以上に設定することで、それぞれのシアキー４が有効に支圧抵抗するための支圧領域を十分に確保することができ、接合部３が脆性的に破壊する可能性を低くできる。さらに、離間距離Ｌ１を、隣り合うシアキー４のうちの直径Ｒが大きい方のシアキー４の直径Ｒの６倍以下に設定すると、施工表面１ａにシアキー４を均一にバランスよく配置できる。

シアキー４の中心Ｃ１から既設コンクリート１の外側端部までの離間距離Ｌ２〔ｍｍ〕は、例えば、シアキー４の直径Ｒの１．５倍以上に設定するとよい。アンカー６を設置する場合には、シアキー４はアンカー６の設置位置を避けた位置に形成し、シアキーの中心Ｃ１から隣り合うアンカー６の中心Ｃ２までの離間距離Ｌ３〔ｍｍ〕は、例えば、シアキー４の直径Ｒの１倍以上に設定するとよい。

このように本発明では、施工現場で目荒らし作業について設定されているシアキー工法とは異なる施工条件から、既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２との接合部３に要求されるせん断耐力Ｑ_ｃｈを算出する。これにより、施工現場で設定されているシアキー工法とは異なる施工条件で不備なく目荒らしした場合の接合部３のせん断耐力Ｑ_ｃｈ、即ち、設計で期待されている接合部３のせん断耐力Ｑ_ｃｈを把握することができる。

そして、その算出したせん断耐力Ｑ_ｃｈを満足するシアキー４の直径Ｒ、深さｔおよび配置数ｎ_ｓｋｙの組合せを求め、シアキー４の直径Ｒおよび深さｔを予め設定した許容範囲内にした条件下で、前記組合せを満たすシアキー４の配置数ｎ_ｓｋｙを算出する。これにより、目荒らし作業についてシアキー工法とは異なる施工条件が設定されている施工現場においても、シアキー工法とは異なる施工条件を、設計で期待されている接合部３のせん断耐力Ｑ_ｃｈを満足するシアキー工法における適切な施工条件に置換して、シアキー工法による目荒らし作業を行うことが可能となる。

シアキーを形成する際には、作業者は設定した直径Ｒおよび深さｔのシアキー４を算出した配置数ｎ_ｓｋｙ、施工表面１ａに形成すればよいので、作業者による目荒らし作業の施工品質のバラツキが生じ難い。さらに、シアキー４の直径Ｒ、深さｔおよび配置数ｎ_ｓｋｙは施工現場で容易に把握することができる。それ故、目荒らし作業の施工品質を定量的に管理することが可能になり、目荒らし作業の施工不備が起こる可能性を非常に低くできる。そのため、チッピング工法等の他の目荒らし工法で目荒らし作業を行う場合に比して、本発明は設計で期待されている接合部３のせん断耐力をより確実に確保できる。

施工現場において目荒らし作業についてチッピング工法に基づいた施工条件が設定されている場合には、せん断耐力算出工程では上述したように、チッピング工法に基づいて設定されている既設コンクリート１の施工表面１ａに対する目荒らし面積Ａ_ｃｒの施工条件から既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２との接合部３に要求されるせん断耐力Ｑ_ｃｈを算出する。これにより、チッピング工法に基づいて設定されている施工条件で不備なく目荒らしした場合の接合部３のせん断耐力Ｑ_ｃｈ、即ち、設計で期待されている接合部３のせん断耐力Ｑ_ｃｈを把握することができる。

そして、その算出したせん断耐力Ｑ_ｃｈに基づいて組合せ導出工程とシアキー形成工程を行うことで、チッピング工法に基づいた施工条件を、設計で期待されている接合部３のせん断耐力Ｑ_ｃｈを満足するシアキー工法における適切な施工条件に置換して、シアキー工法による目荒らし作業を行うことが可能となる。

チッピング工法では、目荒らし作業を行う際に発生する振動や騒音が大きく、比較的多くの粉塵が発生するが、チッピング工法の施工条件をシアキー工法による施工条件に置換してシアキー工法による目荒らし作業を行うことで、チッピング工法を行う場合に比して、目荒らし作業を行う際に発生する振動や騒音、粉塵を低減できる。それ故、耐震補強工事や改修工事などを行う際の作業者や建物の使用者の負担の軽減にも寄与する。

既設コンクリート１の施工表面１ａにすべて同じ直径Ｒのシアキー４を形成する場合には、作業者はシアキー４を形成する工具を変更する必要がないので、目荒らし作業を非常に効率よく行える。また、施工管理においても、施工表面１ａに形成したシアキー４の深さｔと配置数ｎ_ｓｋｙを確認すればよいので、目荒らし作業の効率化を図るには有利になる。

施工表面１ａにすべて直径Ｒと深さｔが同じシアキー４を形成する場合には、（４）式と（８）式とから下記（１０）式を予め立式しておけば、施工現場では、（１０）式にチッピング工法に基づいた目荒らし面積Ａ_ｃｒ（目荒らし面積比ｒ_ｃｒと施工表面１ａの面積Ａ_ｊ）の施工条件と、予め設定した許容範囲内にしたシアキー４の直径Ｒおよび深さｔを代入するだけで、シアキー４の適切な配置数ｎ_ｓｋｙを非常に簡易に算出できる。
ｎ_ｓｋｙ≧Ａ_ｃｒ｛_Ｉσ_Ｓ−４ｌｎ（ｒ_ｃｒ）｝／｛（π・Ｒ・ｔ／２）・Ｃ_Ｒ・σ_ｃｓ´｝
・・・（１０）
この場合には、施工管理においても、施工表面１ａに形成したシアキー４の配置数ｎ_ｓｋｙを確認すればよいので、目荒らし作業の効率化を図るにはより一層有利になる。

施工表面１ａに異なる直径Ｒのシアキー４を混在させる構成にすると、既設コンクリート１の施工表面１ａが不規則な形状である場合や配筋などによってシアキー４を形成できる領域が狭い場合などにも、シアキー４を施工表面１ａの全体に満遍なく配置することが可能となる。

施工表面１ａに直径Ｒと深さｔが異なる複数の仕様のシアキー４を混在させる構成にすると、シアキー４の１個当たりのせん断耐力_ｂｑ_ｓｋｙが均一になるようにそれぞれのシアキー４の直径Ｒと深さｔを設定することで、１個当たりのせん断耐力_ｂｑ_ｓｋｙが均一なシアキー４を施工表面１ａの全体に満遍なく配置することが可能となる。

このように、本発明は、目荒らし作業の主流であるチッピング工法等の従来技術から、シアキー工法というより優れた新たな技術への転換を促進させるという考えの基で創出された発明であり、目荒らし作業の効率化や施工品質の向上を図るうえで非常に有益な発明である。

なお、上述した実施形態では、せん断耐力算出工程で用いる、チッピング工法による施工表面１ａに対する目荒らし面積Ａ_ｃｒと接合部３のせん断耐力Ｑ_ｃｈとの関係式として（４）式を例示したが、チッピング工法による施工表面１ａに対する目荒らし面積Ａ_ｃｒの条件からチッピング工法における接合部３のせん断耐力Ｑ_ｃｈを算出できる数式であれば、せん断耐力算出工程で例示した（４）式と異なる数式を用いてもよい。また、組合せ導出工程で用いる、シアキー工法における接合部３のせん断耐力_ｂＱ_ｓｋｙと施工表面１ａに形成するシアキー４の直径Ｒ、深さｔおよび配置数ｎ_ｓｋｙとの関係式についても同様に、例示した（８）式と異なる数式を用いてもよい。

また、上述した実施形態では、目荒らし作業についてチッピング工法に基づいた施工条件が設定されている施工現場で実施する場合を例示したが、目荒らし作業についてチッピング工法とは異なる施工条件が設定されている施工現場で実施する場合には、せん断耐力算出工程において、上述したチッピング工法の場合の算出方法とは別の算出方法で目荒らしにより接合部３に要求されるせん断耐力Ｑ_ｃｈを算出することもできる。

１既設コンクリート
１ａ施工表面
２増し打ちコンクリート
３接合部
４シアキー
５凸部
６アンカー
７（チッピングにより形成された）凹部
１０加力装置
１１アクチュエータ
１２（軸方向の荷重を測定する）ロードセル
１３加圧用鋼板
１４油圧ジャッキ
１５（水平方向の荷重を測定する）ロードセル
２０試験体

Claims

コンクリートを増し打ちする既設コンクリートの施工表面に間隔をあけて多数の円柱形状に窪んだシアキーを形成する目荒らし施工方法において、
前記既設コンクリートと増し打ちコンクリートとの接合部に要求されるせん断耐力を算出し、その算出したせん断耐力を満足する前記シアキーの直径、深さおよび配置数の組合せを求め、前記シアキーの直径および深さを予め設定した許容範囲内にした条件下で、前記組合せを満たす前記シアキーの配置数を算出し、前記直径および深さを前記許容範囲内にして、算出した配置数の前記シアキーを前記施工表面に形成することを特徴とする目荒らし施工方法。
チッピング工法に基づいて設定されている前記施工表面に対する目荒らし面積の施工条件から前記接合部に要求されるせん断耐力を算出する請求項１に記載の目荒らし施工方法。
前記シアキーの直径の許容範囲を３０ｍｍ以上６０ｍｍ以下に設定する請求項１または２に記載の目荒らし施工方法。
前記シアキーの深さの許容範囲を前記シアキーの直径の１／１０以上１／５未満に設定する請求項１〜３のいずれかに記載の目荒らし施工方法。
前記施工表面にすべて同じ直径の前記シアキーを形成する請求項１〜４のいずれかに記載の目荒らし施工方法。
前記施工表面に異なる直径の前記シアキーを混在させて形成する請求項１〜４のいずれかに記載の目荒らし施工方法。
前記施工表面の平面視における隣り合う前記シアキーどうしの中心から中心までの離間距離を、隣り合う前記シアキーのうちの直径が大きい方の前記シアキーの直径の１．５倍以上６倍以下に設定する請求項１〜６のいずれかに記載の目荒らし施工方法。