JP2022105824A

JP2022105824A - 小梁の補強構造

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Publication number: JP2022105824A
Application number: JP2021000401A
Authority: JP
Inventors: 麻由美矢澤; Mayumi Yazawa; 祥晃澤井; Yoshiaki Sawai; 秀也二木; Shuya Futatsugi
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2021-01-05
Filing date: 2021-01-05
Publication date: 2022-07-15

Abstract

【課題】小梁を容易な施工で補強することを目的とする。【解決手段】コンクリート造の小梁１２と、小梁１２の両側面に固定された側鋼板３２、３４と、側鋼板３２、３４の端部に接合され小梁１２の下面との間に空間部Ｓを形成する底鋼板３６と、空間部Ｓに充填された充填材Ｍと、を備えた補強部材１４と、を有する小梁の補強構造１０。【選択図】図２

Description

本発明は、小梁の補強構造に関する。

従来、鉄筋コンクリート造の小梁の補強は、この小梁の下面にコンクリートを増打ちすることにより行われていた。具体的には、小梁の下面及び下端部側面を斫って、小梁に既設されているあばら筋を露出させ、この露出したあばら筋に補強用のあばら筋を溶接により接合する。さらに、補強用の主筋を増打ちされる部分の下端に配置し、補強用のあばら筋及び主筋を覆うようにして型枠を設置するとともに、この型枠を支持する支保工を設置する。そして、この型枠内にコンクリートを打設して増打ち部を形成する。このように、鉄筋コンクリート造の小梁の補強は、煩雑な施工を要するものであった。

これに対して、引用文献１には、断面コ字形本体、断面コ字形本体の上下内側に形成された水平補強リブ、及び水平補強リブの端部に形成された垂直補強リブを有して構成された補強部材を、既存コンクリート梁に垂直補強リブを固定ボルトで固定することにより既存コンクリート梁の梁長方向へ連設するとともに、補強部材内に固化剤を充填する、既存コンクリート梁の補強方法が開示されている。

特開２０１７－１３７６３７号公報

しかし、この補強方法では、補強部材の内側で既存コンクリート梁に垂直補強リブを固定ボルトで固定しなければならないので固定作業が面倒であり、また、複数の補強部材を設置しなければならない。よって、この補強方法においても、煩雑な施工を要してしまうことが懸念される。

本発明は、上記の事実を考慮し、小梁を容易な施工で補強することを目的とする。

第１態様に係る小梁の補強構造は、コンクリート造の小梁と、前記小梁の両側面に固定された側鋼板と、前記側鋼板の端部に接合され前記小梁の下面との間に空間部を形成する底鋼板と、前記空間部に充填された充填材と、を備えた補強部材と、を有する。

第１態様に係る小梁の補強構造によれば、コンクリート造の小梁の下面に、空間部に充填された充填材が一体に設けられることで、小梁の梁成を大きくして小梁の曲げ耐力を大きくすることができる。また、底鋼板が小梁の曲げにより生じる引張力を負担するので、小梁の曲げ耐力をさらに大きくすることができる。

また、小梁の両側面に側鋼板を固定し、小梁の下面と底鋼板との間に形成された空間部に充填材を充填するだけで、補強部材を小梁に設けることができるので、小梁を容易な施工で補強することができる。

さらに、側鋼板と底鋼板とを小梁に取り付いた型枠とすることができ、また、支保工なしで充填材の充填作業が可能となり、工期を早めることができる。

第２態様に係る小梁の補強構造は、第１態様に係る小梁の補強構造において、前記補強部材は、前記小梁の梁長方向における前記小梁の中間部のみに配置されている。

第２態様に係る小梁の補強構造によれば、補強部材を小梁の梁長方向における小梁の中間部のみに配置することにより、補強のために用いられる材料を低減でき、また、補強のための施工手間を低減することができる。

また、小梁の梁長方向における空間部の端面側から充填材を充填すれば、空間部に充填材を充填する施工手間を低減することができる。

第３態様に係る小梁の補強構造は、第１又は第２態様に係る小梁の補強構造において、前記底鋼板の板厚は、前記側鋼板の板厚より厚い。

第３態様に係る小梁の補強構造によれば、側鋼板の板厚を、側型枠として機能できる厚さとし、底鋼板の板厚を、必要とする曲げ耐力が得られる厚さとすることにより、側鋼板及び底鋼板の厚さを必要最低限の厚さとすることで軽量化を図ることができる。

本発明は上記構成としたので、小梁を容易な施工で補強することができる。

一実施形態に係る小梁の補強構造を示す側面図である。図１の２－２線断面図である。一実施形態に係る小梁の補強構造を示す側面図である。図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）は、一実施形態に係る小梁の補強方法を示す正面図であり、図４（Ｄ）及び図４（Ｅ）は、一実施形態に係る小梁の補強方法を示す側面図である。図４（Ｄ）の５－５線断面図である。図４（Ｄ）の６－６線断面図である。

以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る小梁の補強構造及び小梁の補強方法について説明する。

（小梁の補強構造）
図１の側面図、及び図１の２－２線断面図である図２に示すように、小梁の補強構造１０は、コンクリート造の小梁としての鉄筋コンクリート造の既存の小梁１２と、補強部材１４とを有して構成されている。

小梁１２は、大梁１６と大梁１８とに両端が支持されている。大梁１６、１８は、鉄筋コンクリート造である。また、小梁１２の上端部から左右へ張り出すようにして鉄筋コンクリート造の床スラブ２０、２２が設けられている。ここで、小梁とは、床や屋根等を支持し、地震力は負担しない梁を意味する。

小梁１２の下端部には、小梁１２の梁幅方向（Ｘ軸方向）へ小梁１２を貫通する貫通孔２４が形成されている。小梁１２の下面には、目荒し処理が施されている。

補強部材１４は、上方へ開口した溝状断面を有する枠部材２６と、充填材としての無収縮モルタルＭと、あばら筋２８と、主筋３０と、を備えている。

枠部材２６は、小梁１２の梁幅方向（Ｘ軸方向）に対して間隔をあけて対向配置された側鋼板３２、３４と、側鋼板３２、３４の下端部に左右端部がそれぞれ接合された底鋼板３６と、を有して構成されている。側鋼板３２、３４の上端部には、小梁１２の梁幅方向（Ｘ軸方向）へ側鋼板３２、３４を貫通する貫通孔３８、４０が形成されている。

側鋼板３２、３４は、小梁１２の梁幅方向（Ｘ軸方向）において側鋼板３２、３４の上端部で小梁１２を挟み込むようにして小梁１２の両側面に側鋼板３２、３４の上端部の内面をそれぞれ接触させた状態で、連通する貫通孔３８、２４、４０にボルト４２を挿入し、このボルト４２の両端にナット４４（本例では、ダブルナット）をねじ込み締め付けることにより、小梁１２の両側面に固定されている。すなわち、側鋼板３２、３４は、小梁１２の両側面に固定されている。ボルト４２は、小梁１２の梁長方向（Ｙ軸方向）に対して所定の間隔をあけて複数配置されている。このように、枠部材２６は、小梁１２の側面に側鋼板３２、３４を固定することにより小梁１２に取り付けられるので、容易な施工により、小梁１２に補強部材１４を設けることができる。

小梁１２の下面と底鋼板３６の上面との間に形成された空間部Ｓには、あばら筋２８及び主筋３０が配置されている。あばら筋２８は、側鋼板３２、３４の内面及び底鋼板３６の上面との間に所定のかぶり厚を有するようにして、側鋼板３２、３４の内面及び底鋼板３６の上面に沿って配置されている。主筋３０は、底鋼板３６の上面との間に所定のかぶり厚を有するようにして、空間部Ｓの下端部に配置されている。

また、空間部Ｓには、無収縮モルタルＭが圧入され充填されて、増打ち部４６が形成されている。そして、この増打ち部４６にあばら筋２８及び主筋３０が埋設されている。

小梁１２の下面には目荒し処理が施されているので、小梁１２の下面に対する増打ち部４６（硬化した無収縮モルタルＭ）の上面の高い付着力が得られ、これにより、小梁１２の下面と増打ち部４６（硬化した無収縮モルタルＭ）の上面との間でのせん断力伝達性が向上し、小梁１２断面と増打ち部４６（硬化した無収縮モルタルＭ）断面との一体性（平面保持）が確保されている。また、あばら筋２８により、増打ち部４６にせん断耐力が付与されている。

側鋼板３２、３４の板厚は、枠部材２６内（空間部Ｓ）に無収縮モルタルＭを充填する際の側型枠として機能できる厚さになっている。また、底鋼板３６の板厚は、必要とする曲げ耐力が得られる厚さになっている。これにより、底鋼板３６の板厚は、側鋼板３２、３４の板厚より厚くなっている。また、枠部材２６の外周面には、耐火被覆（不図示）が施されている。

補強部材１４は、小梁１２の梁長方向（Ｙ軸方向）における小梁１２の中間部（以下、「小梁１２の中間部」とする）のみに配置されている。小梁１２は、地震力を負担しないので、小梁１２に作用する静的荷重（鉛直荷重）により小梁１２の中間部に生じる曲げモーメントに抵抗する曲げ耐力を向上させる補強を行えばよいので、小梁１２の中間部のみに補強部材１４を設ければよい。

具体的には、図３の側面図に示すように、小梁１２の梁長をＬ₀とし、主筋３０の径をｄとしたときに、主筋３０及び底鋼板３６は、補強として必要な曲げ耐力を得るために、長さＬ（＝（Ｌ₀×２／３）＋（２０ｄ×２））以上の長さにすることが好ましい。

（小梁の補強方法）
本実施形態に係る小梁の補強方法では、図４（Ａ）～（Ｅ）に示すように、第１～第５工程を経て、小梁１２を補強する。なお、この小梁の補強方法は一例であり、他の補強方法によって小梁を補強してもよい。

まず、図４（Ａ）の正面図に示すように、第１工程において、床スラブ４８上に枠部材２６を設置する。

次に、図４（Ｂ）の正面図に示すように、第２工程において、枠部材２６内にスペーサー５０、５２を用いてあばら筋２８及び主筋３０を配置する。

次に、図４（Ｃ）の正面図に示すように、第３工程において、枠部材２６を上方へ持ち上げて（矢印６２）小梁１２の下端部に配置し、ボルト４２及びナット４４により小梁１２の両側面に側鋼板３２、３４を固定する。

次に、図４（Ｄ）の側面図に示すように、第４工程において、小梁１２の長手方向（Ｙ軸方向）における枠部材２６の端面に、側型枠５４、５６を設置する。図４（Ｄ）の５－５線断面図である図５に示すように、小梁１２の長手方向（Ｙ軸方向）における枠部材２６の一方の端面に設置される側型枠５４の下端部には、無収縮モルタルＭを注入するための注入孔５８が設けられている。また、図４（Ｄ）の６－６線断面図である図６に示すように、小梁１２の長手方向（Ｙ軸方向）における枠部材２６の他方の端面に設置される側型枠５６の上端部には、無収縮モルタルＭを排出するための排出孔６０が設けられている。

次に、図４（Ｅ）の側面図に示すように、第５工程において、側鋼板３２、３４と底鋼板３６とを有して構成される枠部材２６を型枠とし、注入孔５８から無収縮モルタルＭを注入して枠部材２６内（空間部Ｓ）に無収縮モルタルＭを圧入する。そして、余剰した無収縮モルタルＭが排出孔６０から排出されるのを確認して、注入孔５８からの無収縮モルタルＭの注入を止める。これにより、枠部材２６内（空間部Ｓ）に無収縮モルタルＭが充填され、この無収縮モルタルＭの硬化によって小梁１２の補強が完了する。

（効果）
次に、本実施形態の効果について説明する。

本実施形態の小梁の補強構造１０によれば、図２に示すように、小梁１２の下面に、空間部Ｓに充填された無収縮モルタルＭが一体に設けられることで、小梁１２の梁成を大きくして小梁１２の曲げ耐力を大きくすることができる。また、底鋼板３６及び主筋３０が小梁１２の曲げにより生じる引張力を負担するので、小梁１２の曲げ耐力をさらに大きくすることができる。

また、小梁１２の両側面に側鋼板３２、３４を固定し、小梁１２の下面と底鋼板３６の上面との間に形成された空間部Ｓに無収縮モルタルＭを充填するだけで、補強部材１４を小梁１２に設けることができるので、小梁１２を容易な施工で補強することができる。

さらに、側鋼板３２、３４と底鋼板３６とを小梁１２に取り付いた型枠とすることができ、また、支保工なしで充填材の充填作業が可能となり、工期を早めることができる。

また、本実施形態の小梁の補強構造１０によれば、図１に示すように、補強部材１４を小梁１２の梁長方向（Ｙ軸方向）における小梁１２の中間部のみに配置することにより、補強のために用いられる材料を低減でき、また、補強のための施工手間を低減することができる。

また、小梁１２の梁長方向（Ｙ軸方向）における空間部Ｓの端面側から無収縮モルタルＭを充填すれば、空間部Ｓに充填材を充填する施工手間を低減することができる。

さらに、本実施形態の小梁の補強構造１０によれば、図２に示すように、側鋼板３２、３４の板厚を、側型枠として機能できる厚さとし、底鋼板３６の板厚を、必要とする曲げ耐力が得られる厚さとすることにより、側鋼板３２、３４及び底鋼板３６の厚さを必要最低限の厚さとすることで軽量化を図ることができる。

（変形例）
次に、上記実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、図２に示すように、ボルト４２により小梁１２の両側面に側鋼板３２、３４を固定した例を示したが、他の固定方法によって側鋼板３２、３４を小梁１２の両側面に固定してもよい。例えば、小梁１２の両側面にアンカーボルトを打ち込んで、このアンカーボルトにより小梁１２の両側面に側鋼板３２、３４を固定してもよい。

また、上記実施形態では、図２に示すように、補強部材１４があばら筋２８を備えている例を示したが、増打ち部４６のせん断耐力が必要とする大きさになれば、あばら筋２８は無くてもよい。

さらに、上記実施形態では、図２に示すように、補強部材１４が主筋３０を備えている例を示したが、小梁１２の曲げ耐力が必要とする大きさになれば、主筋３０は無くてもよい。

また、上記実施形態では、図２に示すように、補強部材１４が底鋼板３６を備えている例を示したが、底鋼板３６の上面に、頭付きスタッドやコッター等のせん断力伝達手段を設けたり、粗面処理を施したりして、空間部Ｓに充填された無収縮モルタルＭとの一体性を高めるようにしてもよい。

さらに、上記実施形態では、図２に示すように、空間部Ｓに充填される充填材を無収縮モルタルＭとした例を示したが、空間部Ｓに他の材料を充填してもよい。例えば、空間部Ｓにコンクリートを充填してもよい。空間部Ｓに充填される充填材は、ノンブリージング性及び無収縮性を有する無収縮モルタルとするのが好ましい。

また、上記実施形態では、図４（Ｅ）に示すように、小梁１２の長手方向（Ｙ軸方向）における枠部材２６の一方の端面に設置した側型枠５４に設けられた注入孔５８から無収縮モルタルＭを注入し、小梁１２の長手方向（Ｙ軸方向）における枠部材２６の他方の端面に設置した側型枠５６に設けられた排出孔６０から余剰した無収縮モルタルＭを排出した例を示したが、注入孔５８及び排出孔６０は、他の位置に設けてもよい。例えば、側鋼板３２、３４の下端部に注入孔５８を設け、側鋼板３２、３４の上端部に排出孔６０を設けてもよい。

さらに、上記実施形態では、図４（Ａ）～（Ｅ）に示すように、小梁１２の両側面に側鋼板３２、３４を固定した後に、枠部材２６内（空間部Ｓ）に無収縮モルタルＭを圧入して充填することにより、小梁１２を補強した例を示したが、他の方法で小梁１２を補強してもよい。

例えば、工場等で、枠部材２６内にあばら筋２８及び主筋３０を配置するとともに無収縮モルタルＭを充填して増打ち部４６（図２を参照のこと）を形成することにより、補強ユニットを製作しておく。そして、現場にて、小梁１２の両側面に補強ユニットの側鋼板３２、３４を固定するとともに、増打ち部４６の上面と小梁１２の下面との間にモルタルを充填して、小梁１２に補強ユニットを取り付けるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、枠部材２６の外周面に耐火被覆を施した例を示したが、補強部材１４に耐火性があれば、耐火被覆は無くてもよい。

さらに、上記実施形態では、図１に示すように、小梁１２の梁長方向（Ｙ軸方向）における小梁１２の中間部のみに補強部材１４を配置した例を示したが、補強部材１４は、小梁１２の梁長方向（Ｙ軸方向）における小梁１２のどの位置に配置してもよい。例えば、小梁１２の梁長方向（Ｙ軸方向）における小梁１２の全長に渡って補強部材１４を設けてもよい。この場合、小梁１２の梁長方向（Ｙ軸方向）における小梁１２の端部においても、梁成が大きくなってこの端部上部の曲げ耐力を向上させることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０小梁の補強構造
１２小梁
１４補強部材
３２、３４側鋼板
３６底鋼板
Ｍ無収縮モルタル（充填材）
Ｓ空間部

Claims

コンクリート造の小梁と、
前記小梁の両側面に固定された側鋼板と、前記側鋼板の端部に接合され前記小梁の下面との間に空間部を形成する底鋼板と、前記空間部に充填された充填材と、を備えた補強部材と、
を有する小梁の補強構造。
前記補強部材は、前記小梁の梁長方向における前記小梁の中間部のみに配置されている請求項１に記載の小梁の補強構造。
前記底鋼板の板厚は、前記側鋼板の板厚より厚い請求項１又は２に記載の小梁の補強構造。