JP2024078411A - 補強構造及び施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】後施工で開口を補強できる構造または方法を提供する。【解決手段】コンクリート構造物に形成された開口に挿入される筒状部を有する挿入部材と、前記筒状部の外周面と前記開口の内周面との間に注入される硬化剤と、を備える、補強構造。【選択図】図１

Description

本発明は、補強構造及び施工方法に関する。

従来、鉄筋コンクリート構造物に設けられた開口については、開口の周囲を補強することが行われている（例えば、特許文献１）。

特開２００８－１４４４１５号公報

従来の方法では、鉄筋や補強板をコンクリート打設前に設置し、コンクリート構造物に埋め込むことが必要であり、コンクリート打設後に新たに開口を設けた場合に一般的に対応できるものではなかった。

本発明は、一実施形態として、コンクリート構造物に形成された開口に挿入される筒状部を有する挿入部材と、前記筒状部の外周面と前記開口の内周面との間に注入される硬化剤と、を備える、補強構造を提供する。

また本発明は、一実施形態として、コンクリート構造物に形成された開口に筒状部を有する挿入部材を挿入する工程と、前記筒状部の外周面と前記開口の内周面との間に硬化剤を注入する工程と、を含む、コンクリート構造物の補強方法を提供する。

本発明によれば、後施工で開口を補強できる構造または方法を提供できる。

第１実施形態の補強構造を設置した鉄筋コンクリート梁の（ａ）側面図、（ｂ）図１（ａ）における１Ｂ線による断面図、（ｃ）挿入部材の正面図、及び（ｄ）硬化剤を一部において充填しない場合の側面図である。 第１実施形態の補強構造を鉄筋コンクリート梁に設置する状況を示す図であり、（ａ）開口形成、（ｂ）挿入部材の挿入、（ｃ）シーリング、及び（ｄ）硬化剤注入の各工程を示す。 第１実施形態の工程を示すフローチャートである。 第２実施形態の補強構造を設置した鉄筋コンクリート梁を示す図であり、（ａ）鋼棒取付、及び（ｂ）ナット締付の各工程を示す。 第２、第３、第４、第５実施形態の工程を示すフローチャートである。 鉄筋コンクリート梁において、開口の周囲に働く力の一例を示す説明図である。 第３実施形態の補強構造を設置した鉄筋コンクリート梁の（ａ）断面図、及び（ｂ）側面図である。 第４実施形態の補強構造を設置した鉄筋コンクリート梁の（ａ）断面図、及び（ｂ）側面図である。 第５実施形態の補強構造を設置した鉄筋コンクリート梁の（ａ）断面図、及び（ｂ）側面図である。 変形例の補強構造を設置した鉄筋コンクリート梁の（ａ）断面図、及び（ｂ）側面図である。 変形例による鋼管の接続を説明する図であり、（ａ）側面図、（ｂ）断面図の一例、及び（ｃ）断面図のさらに別の例を示す。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の開口の補強構造の一実施形態である補強構造１０について図面に基づき説明する。

図１（a）は、本実施形態の補強構造１０が適用された鉄筋コンクリート梁２０の側面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）における１ｂ－１ｂ断面図である。これらの図に示すように、鉄筋コンクリート梁２０には、幅方向に貫通する貫通孔である開口２１が形成されており、この開口２１を利用して設備配管などが設置される。

なお、鉄筋コンクリート梁２０における幅方向、梁せい方向、及び長手方向は、図１に示すように定義される。また、各部材の方向は、鉄筋コンクリート梁２０に取り付けられた状態を基準として定義し、説明を行う。

図１に示すように、本実施形態の開口２１の補強構造１０は、開口２１の内側に挿入された挿入部材１１と、挿入部材１１の外周面と開口２１の内周面との間に注入されて硬化した硬化剤１３と、シーリング１４と、スペーサー１９とを備える。

挿入部材１１は、２つの部材１１Ａ、１１Ｂを有する。部材１１Ａ、１１Ｂは同じ形状を有しており、それぞれ、鋼管１１１及び鍔部１１２を備える。鋼管１１１は、図１（ｂ）、（ｃ）のように、円筒形状に形成された鋼製部材であり、端部１１１Ａと端部１１１Ｂとを有する。鍔部１１２は、ドーナツ状または円環状に形成された鋼板であり、鋼管１１１とほぼ同軸となるように、溶接等により端部１１１Ａに対して固定される。

硬化剤１３は、モルタルまたはグラウトなど、セメントを含有する材料で構成される。または、エポキシ樹脂が硬化剤１３として用いられてもよい。硬化剤１３は、鋼管１１１と開口２１との間に位置しており、挿入部材１１と鉄筋コンクリート梁２０との間で圧縮力の伝達を行う機能を有する。また、硬化剤１３は、鍔部１１２と鉄筋コンクリート梁２０の側面との間にも位置するが、図１（ｄ）のように鍔部１１２と鉄筋コンクリート梁２０の側面との間に硬化材１３が入らない構成としてもよい。

スペーサー１９は、部材１１Ａ、１１Ｂのいずれかもしくは両方の鋼管１１１の外周面に対し、円周方向に等間隔に並ぶように固定される。スペーサー１９は、鋼管１１１の外周面及び開口２１の内周面に接触する。スペーサー１９を用いることにより、鋼管１１１の外周面は、開口２１の内周面から一定の間隔を空けて配置される。また、スペーサー１９は、部材１１Ａ、１１Ｂの鋼管１１１同士の位置決めを行い、接合を容易とする機能も有する。なお、スペーサー１９は、全面的に鋼管１１１の外周面と開口２１の内周面とに接触するのではなく、隙間を形成しているなど、いくらかの遊びが有ってもよい。

スペーサー１９は、開口２１と鋼管１１１との間で力を伝達するという機能も有する。そのため、スペーサー１９としては鋼材が用いられることが望ましい。具体的なスペーサー１９の例としては、異形鉄筋または丸綱が挙げられ、この場合、鋼管１１１に溶接により固定される。実施形態では４本のスペーサー１９が用いられるが、スペーサー１９の数は、状況に応じて適宜設定される。

（施工）
補強構造１０の施工方法を図２及び図３を用いて説明する。

工程Ｓ１において、作業者は、鉄筋コンクリート梁２０に対してコア抜きを行い、開口２１を形成する（図２（ａ））。

次に作業者は、鉄筋コンクリート梁２０の両側面から、部材１１Ａ、１１Ｂを開口２１に挿入する（Ｓ３）。部材１１Ａ、１１Ｂそれぞれの端部１１１Ｂは、互いに鉄筋コンクリート梁２０の幅方向中央部付近などにおいて、互いに突き当てられる（図２（ｂ））。

工程Ｓ５において、作業者は、部材１１Ａ、１１Ｂの間、すなわち端部１１１Ｂの間にシーリング１４にて、隙間を塞ぐ。隙間が塞がることにより、後工程Ｓ７において硬化剤１３の漏出が防止される（図２（ｃ））。なお、図２などでは理解を容易にするためにシーリング１４の隙間が大きく記載されているが、実際は端部１１１Ｂが突き当てられた状態となっているため、隙間の大きさは微小である。

工程Ｓ７において、作業者は、硬化剤１３の注入を行う（図２（ｄ））。硬化剤１３は、部材１１Ａと鉄筋コンクリート梁２０との隙間、及び部材１１Ｂと鉄筋コンクリート梁２０との隙間、またはいずれか一方から注入される。または、鍔部１１２に硬化剤１３注入用の貫通孔（不図示）を形成し、この貫通孔から硬化剤１３が注入されてもよい。

硬化剤１３が硬化することにより、補強構造１０は、鉄筋コンクリート梁２０と一体化する。詳細は後述するが、補強構造１０が、特に鋼管１１１が外周から加わる圧縮力に対して抵抗することにより、開口２１周辺におけるせん断補強材としての機能を発揮する。

＜第２実施形態＞
第２実施形態による補強構造１００を、図４を用いて以下に説明する。

補強構造１００が適用される場合、鉄筋コンクリート梁２０には、側面視において開口２１の周囲に、４つの貫通孔２２が円周方向で等間隔に形成される。実施形態では４本の貫通孔２２が形成されるが、貫通孔２２、後述の鋼棒１５及び貫通孔１１２Ａに関し、これらの数、配置及び間隔は、状況に応じて適宜設定される。

第２実施形態の補強構造１００は、開口２１の内側に挿入された挿入部材１１と、挿入部材１１の外周面と開口２１の内周面との間に注入されて硬化した硬化剤１３と、部材１１Ａ、１１Ｂとの間に注入されたシーリング１４と、スペーサー１９とを備える。

第２実施形態において、部材１１Ａ、１１Ｂそれぞれの鍔部１１２には、側面視で円周方向に等間隔に設けられた４つの貫通孔１１２Ａが形成される。この貫通孔１１２Ａを除いて、部材１１Ａ、１１Ｂ、硬化剤１３、シーリング１４の構成は第１実施形態と同じであり、以下では説明を省略する。

補強構造１００は、上記の構成に加え、さらに４本の鋼棒１５と、鋼棒１５の両端部に取り付けられたナット１７とを備える。鋼棒１５の両端部には雄ネジが切られており、ナット１７を締結可能である。鋼棒１５は、高張力鋼によって形成されることが望ましい。

鋼棒１５は、貫通孔１１２Ａ及び貫通孔２２の双方に挿入され、鉄筋コンクリート梁２０を幅方向に貫通する。鋼棒１５の両端部におけるナット１７の締結によって、鋼棒１５には張力が掛けられている。鍔部１１２は、鋼棒１５及びナット１７によって、鉄筋コンクリート梁２０の側面に押し付けられており、そのため、鍔部１１２と鉄筋コンクリート梁２０との間で硬化剤１３を介して発生する最大静止摩擦力は、高い値となっている。

（施工）
補強構造１００の施工方法を図４及び図５を用いて説明する。補強構造１００の施工作業では、工程Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７に加え、工程Ｓ４、Ｓ８が追加される。工程Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７は第１実施形態と同じ内容の工程であり、説明を省略する。

工程Ｓ４において、作業者は、鋼棒１５の取付作業を行う（図４（ａ））。詳細には、作業者は、４組の貫通孔２２、１１２Ａそれぞれに１本ずつ鋼棒１５を通す。

工程Ｓ８は、硬化剤１３が硬化し、十分な強度を発現した後に実施される（図４（ｂ））。この工程において作業者は、それぞれの鋼棒１５の両端部にナット１７を締結し、鋼棒１５に張力をかける。もちろん、鋼棒１５に張力をかけながら、ナット１７を締結してもよい。その結果、鍔部１１２には、鍔部１１２を鉄筋コンクリート梁２０の側面に押しつけるように働く押圧力が、鋼棒１５及びナット１７から掛けられる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態による補強構造２００を、図７を用いて以下に説明する。

第３実施形態の補強構造３００は、開口２１の内側に挿入された挿入部材１１と、挿入部材１１の外周面と開口２１の内周面との間に注入されて硬化した硬化剤１３と、部材１１Ａ、１１Ｂとの間に注入されたシーリング１４とを備える。

鍔部１１２は、ドーナツ状、多角形状、または円環状に形成された鋼板であり、鋼管１１１とほぼ同軸となるように、溶接等により端部１１１Ａに対して固定される。第３実施形態において、部材１１Ａ、１１Ｂそれぞれの鍔部１１２には、側面視で鋼管１１１の上方及び下方に設けられた２つの貫通孔１１２Ａが形成される。硬化材１３の注入前において、貫通孔１１２Ａは、外気と開口２１とを接続する空間を形成する（以下、連通する、ともいう）。

この貫通孔１１２Ａを除いて、部材１１Ａ、１１Ｂ、硬化剤１３、シーリング１４の構成は第２実施形態と同じであり、以下では説明を省略する。

補強構造２００は、上記の構成に加え、さらに開口２１に沿って水平に延びる２本の鋼棒１５と、鋼棒１５の端部に取り付けられたナット１７とを備える。

一方の鋼棒１５は、図７（ａ）に示すように、部材１１Ａの下部外周面に対し、溶接部Ｗにおいて溶接されている。他方の鋼棒１５は部材１１Ｂの上部外周面に対し、溶接部Ｗにおいて溶接されている。

鋼棒１５は、いずれも鋼管１１１の外周面と開口２１の内周面との両方に接触しており、開口２１に対する挿入部材１１の位置を調整するスペーサーとしての機能も有する。鋼棒１５により、鋼管１１１の外周面は、開口２１の内周面から一定の間隔を空けて配置される。また、鋼棒１５は、部材１１Ａ、１１Ｂの鋼管１１１同士の位置決めを行い、接合を容易とする機能も有する。なお、鋼棒１５は、全面的に鋼管１１１の外周面と開口２１の内周面とに接触するのではなく、隙間を形成しているなど、いくらかの遊びが有ってもよい。

鋼棒１５の端部には雄ネジが切られており、ナット１７を締結可能である。鋼棒１５は、高張力鋼でなくてもよいが、高張力鋼によって形成されることが望ましい。

それぞれの鋼棒１５は、貫通孔１１２Ａに挿入され、鉄筋コンクリート梁２０の幅方向に延びている。鋼棒１５の端部におけるナット１７の締結によって、鋼棒１５には張力が掛けられている。鍔部１１２は、鋼棒１５及びナット１７によって、鉄筋コンクリート梁２０の側面に押し付けられており、そのため、鍔部１１２と鉄筋コンクリート梁２０との間で硬化剤１３を介して発生する最大静止摩擦力は、高い値となっている。加えて、力が作用して変形する際、部材が膨張するのを抑える効果があり、耐力を高めることができる。また、上下の鋼棒１５を互い違いにすることで、グラウト充填性を高める効果がある。

（施工）
補強構造２００の施工手順は図５のフローに示される。工程Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５は第１、第２実施形態と同じ内容の工程であり、説明を省略する。

工程Ｓ４において、作業者は、鋼棒１５を貫通孔１１２Ａに通す。

工程Ｓ７では、硬化剤１３が、部材１１Ａの下部に形成された貫通孔１１２Ａ（図中、「注入口」と示す）から注入される。注入された硬化剤１３は、挿入部材１１と鉄筋コンクリート梁２０の間、詳細には鋼管１１１と開口２１の内周面との間に充填される。さらに、鍔部１１２と鉄筋コンクリート梁２０との間に硬化剤１３が充填されてもよい。作業者は、硬化剤１３が部材１１Ｂの上部に形成された貫通孔１１２Ａから出てきたことを目視することによって、硬化剤１３の充填を確認することができる。

工程Ｓ８において作業者は、それぞれの鋼棒１５の端部にナット１７を締結し、鋼棒１５に張力をかける。その結果、鍔部１１２には、鍔部１１２を鉄筋コンクリート梁２０の側面に押しつけるように働く押圧力が、鋼棒１５及びナット１７から掛けられる。

硬化剤１３が硬化することにより、補強構造２００は、鉄筋コンクリート梁２０と一体化する。詳細は後述するが、補強構造１０が、特に鋼管１１１が外周から加わる圧縮力に対して抵抗することにより、開口２１周辺におけるせん断補強材としての機能を発揮する。

＜第４実施形態＞
第４実施形態による補強構造３００を、図８を用いて以下に説明する。

第４実施形態の補強構造３００は、開口２１の内側に挿入された挿入部材１１と、挿入部材１１の外周面と開口２１の内周面との間に注入されて硬化した硬化剤１３と、部材１１Ａ、１１Ｂとの間に注入されたシーリング１４とを備える。

鍔部１１２は、多角形状、ドーナツ状、または円環状に形成された鋼板であり、鋼管１１１とほぼ同軸、または側面視において図心位置がほぼ一致するように、溶接等により端部１１１Ａに対して固定される。第４実施形態において、部材１１Ａ、１１Ｂそれぞれの鍔部１１２には、側面視で鋼管１１１の左方及び右方に設けられた２つの貫通孔１１２Ａが形成される。

さらに部材１１Ａの鍔部１１２には、鋼管１１１の下方に位置する貫通孔１１２Ａが形成される（図８（ｂ））。また、部材１１Ｂの鍔部１１２には、側面視で鋼管１１１の上方に位置する貫通孔１１２Ａが形成される。硬化材１３の注入前において、それぞれの貫通孔１１２Ａは、外気と開口２１とを連通する。

この貫通孔１１２Ａを除いて、部材１１Ａ、１１Ｂ、硬化剤１３、シーリング１４の構成は第１実施形態と同じであり、以下では説明を省略する。

補強構造３００は、上記の構成に加え、さらに２本の鋼棒１５と、鋼棒１５の両端部に取り付けられたナット１７とを備える。鋼棒１５の両端部には雄ネジが切られており、ナット１７を締結可能である。鋼棒１５は、高張力鋼でなくてもよいが、高張力鋼によって形成されることが望ましい。

鋼棒１５は、鉄筋コンクリート梁２０の幅方向に延びるように開口２１及び貫通孔１１２Ａに挿入される。鋼棒１５の両端部におけるナット１７の締結によって、鋼棒１５には張力が掛けられている。鍔部１１２は、鋼棒１５及びナット１７によって、鉄筋コンクリート梁２０の側面に押し付けられており、そのため、鍔部１１２と鉄筋コンクリート梁２０との間で硬化剤１３を介して発生する最大静止摩擦力は、高い値となっている。加えて、力が作用して変形する際、部材が膨張するのを抑える効果があり、耐力を高めることができる。

鋼棒１５は、いずれも鋼管１１１の外周面と開口２１の内周面との両方に接触しており、そのため、開口２１に対する挿入部材１１の位置を調整するスペーサーとしての機能も有する。鋼棒１５により、鋼管１１１の外周面は、開口２１の内周面から一定の間隔を空けて配置される。また、鋼棒１５は、部材１１Ａ、１１Ｂの鋼管１１１同士の位置決めを行い、接合を容易とする機能も有する。なお、鋼棒１５は、全面的に鋼管１１１の外周面と開口２１の内周面とに接触するのではなく、隙間を形成しているなど、いくらかの遊びが有ってもよい。

（施工）
補強構造３００の施工手順は図５のフローに示される。工程Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５は第１、第２実施形態と同じ内容の工程であり、説明を省略する。

工程Ｓ４において、作業者は、鋼棒１５を開口２１及び貫通孔１１２Ａに挿入する。

工程Ｓ７では、硬化剤１３が、部材１１Ａの下部に形成された貫通孔１１２Ａ（図中、「注入口」と示す）から注入される。注入された硬化剤１３は、挿入部材１１と鉄筋コンクリート梁２０の間、詳細には鋼管１１１と開口２１の内周面との間に充填される。さらに、鍔部１１２と鉄筋コンクリート梁２０との間に硬化剤１３が充填されてもよい。

工程Ｓ８において作業者は、それぞれの鋼棒１５の端部にナット１７を締結し、鋼棒１５に張力をかける。その結果、鍔部１１２には、鍔部１１２を鉄筋コンクリート梁２０の側面に押しつけるように働く押圧力が、鋼棒１５及びナット１７から掛けられる。

硬化剤１３が硬化することにより、補強構造３００は、鉄筋コンクリート梁２０と一体化する。詳細は後述するが、補強構造１０が、特に鋼管１１１が外周から加わる圧縮力に対して抵抗することにより、開口２１周辺におけるせん断補強材としての機能を発揮する。

＜第５実施形態＞
第５実施形態による補強構造４００を、図９を用いて以下に説明する。

第５実施形態の補強構造４００は、開口２１の内側に挿入された挿入部材１１と、挿入部材１１の外周面と開口２１の内周面との間に注入されて硬化した硬化剤１３と、部材１１Ａ、１１Ｂとの間に注入されたシーリング１４と、スペーサー１９とを備える。

鍔部１１２は、多角形状、ドーナツ状または円環状に形成された鋼板であり、鋼管１１１とほぼ同軸となるように、または側面視において図心位置がほぼ一致するように、溶接等により端部１１１Ａに対して固定される。

第５実施形態において、補強構造５００は、端部１１１Ａに固定された４つの鍔部１１３をさらに備える。鍔部１１３は、側面視において鋼管１１１の左側内周面と右側内周面に１つずつ固定される（図９（ｂ））。それぞれの鍔部１１３は、鍔部１１２と面一となっている（図９（ａ））。

各鍔部１１３は鋼管１１１の径方向内方に延びるように、鋼管１１１に固定されている。また、各鍔部１１３には、図１（ｂ）に示す幅方向、換言すれば鍔部１１２の厚さ方向に貫通する貫通孔（不図示）が設けられる。

部材１１Ａの鍔部１１２には、鋼管１１１の下方に位置する貫通孔１１２Ａが形成される（図９（ｂ））。部材１１Ｂの鍔部１１２には、側面視で鋼管１１１の上方に位置する貫通孔１１２Ａが形成される。硬化材１３の注入前において、貫通孔１１２Ａは、外気と開口２１とを連通する。

スペーサー１９は、部材１１Ａ、１１Ｂのいずれかの鋼管１１１の外周面に対し、円周方向に等間隔に並ぶように配置され、溶接部Ｗにおいて溶接されている。スペーサー１９は、鋼管１１１の外周面及び開口２１の内周面に接触する。スペーサー１９を用いることにより、鋼管１１１の外周面は、開口２１の内周面から一定の間隔を空けて配置される。また、スペーサー１９は、部材１１Ａ、１１Ｂの鋼管１１１同士の位置決めを行い、接合を容易とする機能も有する。なお、スペーサー１９は、全面的に鋼管１１１の外周面と開口２１の内周面とに接触するのではなく、隙間を形成しているなど、いくらかの遊びが有ってもよい。

この鍔部１１３及び貫通孔１１２Ａ、スペーサー１９を除いて、部材１１Ａ、１１Ｂ、硬化剤１３、シーリング１４の構成は第２実施形態と同じであり、以下では説明を省略する。

補強構造４００は、上記の構成に加え、さらに２本の鋼棒１５と、鋼棒１５の両端部に取り付けられたナット１７とを備える。鋼棒１５の両端部には雄ネジが切られており、ナット１７を締結可能である。鋼棒１５は、高張力鋼でなくても良いが、高張力鋼によって形成されることが望ましい。

２本の鋼棒１５は、側面視において鋼管１１１の左右に１本ずつ配置される。各鋼棒１５は、鍔部１１３の貫通孔に挿入され、鉄筋コンクリート梁２０を幅方向に貫通する。鋼棒１５の両端部におけるナット１７の締結によって、鋼棒１５には張力が掛けられている。鍔部１１２は、鋼棒１５及びナット１７によって、鉄筋コンクリート梁２０の側面に押し付けられており、そのため、鍔部１１２と鉄筋コンクリート梁２０との間で硬化剤１３を介して発生する最大静止摩擦力は、高い値となっている。加えて、力が作用して変形する際、部材が膨張するのを抑える効果があり、耐力を高めることができる。

（施工）
補強構造４００の施工方法を図４及び図５を用いて説明する。補強構造１００の施工作業では、工程Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７に加え、工程Ｓ４、Ｓ８が追加される。工程Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７は第１、第２実施形態と同じ内容の工程であり、説明を省略する。

工程Ｓ４において、作業者は、鋼棒１５の取付作業を行う。詳細には、作業者は、鍔部１１３に設けられた貫通孔に鋼棒１５を挿入する。

工程Ｓ７では、硬化剤１３が、部材１１Ａの下部に形成された貫通孔１１２Ａ（図中、「注入口」と示す）から注入される。注入された硬化剤１３は、挿入部材１１と鉄筋コンクリート梁２０の間、詳細には鋼管１１１と開口２１の内周面との間に充填される。さらに、鍔部１１２と鉄筋コンクリート梁２０との間に硬化剤１３が充填されてもよい。作業者は、硬化剤１３が部材１１Ｂの上部に形成された貫通孔１１２Ａから出てきたことを目視することによって、硬化剤１３の充填を確認することができる。

工程Ｓ８は、硬化剤１３が硬化し、十分な強度を発現した後に実施される（図４（ｂ））。この工程において作業者は、それぞれの鋼棒１５の両端部にナット１７を締結し、鋼棒１５に張力をかける。もちろん、鋼棒１５に張力をかけながら、ナット１７を締結してもよい。その結果、鍔部１１２には、鍔部１１２を鉄筋コンクリート梁２０の側面に押しつけるように働く押圧力が、鋼棒１５及びナット１７から掛けられる。

＜変形例＞
本実施形態では、補強構造１０、１００－４００を鉄筋コンクリート構造の梁部材に適用した。これに限らず、補強構造１０、１００－４００は、耐震壁などの各種コンクリート構造物に適用可能である。

実施形態では、鉄筋コンクリート梁２０への取付け前において、挿入部材１１が２つの部材１１Ａ、１１Ｂに分割され、これに伴い鋼管１１１は２つの部材に分割されていた。施工時には、鉄筋コンクリート梁２０の両側から部材１１Ａ、１１Ｂを挿入し、鋼管１１１を突き合わせることにより１つの筒状部としていた。しかし、考えられる形態はこれに限らず、取付け前から鋼管１１１が１つの部材として加工されてもよい。例えば、鉄筋コンクリート梁２０の幅とほぼ同じ長さを有する鋼管１１１を用意し、開口２１に挿入してもよい。

加えて、鍔部１１２は開口２１の内部に配置されてもよい。一例を図１０の補強構造５００に示す。補強構造５００は、開口２１の内側に挿入された挿入部材１１と、挿入部材１１の外周面と開口２１の内周面との間に注入されて硬化した硬化剤１３とを備える。

挿入部材１１は、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、円筒形状に形成された１本の鋼管１１１と、側面視で環状に形成された３つの鍔部１１２とを備える。

鍔部１１２の内径は鋼管１１１の外径にほぼ等しく、各鍔部１１２は１本の鋼管１１１に溶接されている。鍔部１１２は、幅方向においてほぼ等間隔となるように配置される。鍔部１１２の外径は、開口２１の内径とほぼ等しいため、鍔部１１２の外周部は開口２１の内周面と接触している。鍔部１１２は、鋼管１１１と開口２１の内周面とに接触し、鋼管１１１の位置決めを行うスペーサーとしての機能も有する。各鍔部１１２には、幅方向に延びる不図示の貫通孔または切り欠きが設けられる。なお、各鍔部１１２は、全面的に鋼管１１１の外周面と開口２１の内周面とに接触するのではなく、隙間を形成しているなど、いくらかの遊びが有ってもよい。

補強構造５００の施工は、開口２１形成後に挿入部材１１を挿入し（図３のＳ１、Ｓ３）、硬化剤１３を開口２１内部に充填することによって完了する（Ｓ７）。筒状部が１つの鋼管１１１で形成されるため、シーリングの施工（Ｓ５）は不要である。硬化材１３の充填の際、硬化材１３は、各鍔部１１２に設けられた不図示の貫通孔を通って、開口２１と鋼管１１１の間に充填される。

＜その他変形例＞
また、部材１１Ａと部材１１Ｂとで鋼管１１１の径を変え、部材１１Ｂの端部１１１Ｂが部材１１Ａの端部１１１Ｂの内側に入ることで、鋼管１１１同士が嵌合により接続されてもよい。一例として、鋼管１１１同士の嵌合を表す側面図を図１１（ａ）に示す。この場合、図１１（ｂ）のように、２つの鋼管１１１それぞれにおいて全長に亘って外径を変えることによって、両部材を嵌合させることができる。また、図１１（ｃ）のように、２つの鋼管１１１の端部または一部分において外径を異ならせることで、両部材を嵌合させてもよい。

その際、端部１１１Ｂにネジ切がなされ、鋼管１１１同士がねじ作用によって互いに接続される構造が採用されてもよい。この場合においても、端部１１１Ｂで接続されることで鋼管１１１が１つの筒状部として機能し、圧縮力に抵抗することができる。このほかにも、鋼管１１１の接続には溶接など様々な方式が採用され得る。

また、鍔部１１２は、鉄筋コンクリート梁２０に十分なせん断補強筋量が備えられている場合、必ずしも必要ではない。したがって、場合により、部材１１Ａ、１１Ｂの少なくとも１つにおいて、鍔部１１２が無い構成とすることも可能である。

各実施形態の図面において外縁が円形に形成された鍔部１１２についても、その外縁形状は、多角形状や楕円など、円形以外の形状をとってもよい。

第２実施形態では、貫通孔２２と鋼棒１５との間に硬化剤１３がさらに充填されてもよい。この場合、貫通孔２２に充填された硬化剤１３を介して力の伝達が発生し、補強構造１００によるせん断力に対する抵抗が増加する。

＜効果＞
（態様１）本実施形態による補強構造１０、１００は、コンクリート構造物である鉄筋コンクリート梁２０に形成された開口２１に挿入される鋼管１１１（筒状部に相当）を有する挿入部材１１と、鋼管１１１の外周面と開口２１の内周面との間に注入される硬化剤と、を備える。

鉄筋コンクリート梁２０にせん断力が発生した場合、開口２１の周囲には、一例として図６の白抜き矢印に示すように、開口２１を潰すような圧縮力が働く。補強構造１０、１００を用いた場合、無開口の場合に鉄筋コンクリート梁の開口２１に相当する部分の鉄筋コンクリートが負担する圧縮力を、鋼管１１１が負担する。これにより、開口２１の周囲における応力分布の変化を抑えることができるため、開口２１の周辺の鉄筋コンクリートに局所的に大きな応力及び力が作用することを抑止できる。

（態様２）態様１において、挿入部材１１は、開口２１の一端側から挿入される部材１１Ａ（第１部材に相当）と、開口２１の他端側から挿入される部材１１Ｂ（第２部材に相当）と、を有する。

上記構成では、挿入部材１１を２つの部材１１Ａ、１１Ｂに分け、コンクリート構造物の両側面から取り付けることを可能とする。そのため、施工が容易である。

（態様３）態様１または２において、挿入部材１１は、鋼管１１１の端部１１１Ａに固定され、鋼管１１１から径方向外方に延びる板状の鍔部１１２、１１３（板状部に相当）をさらに有する。

（態様４）態様１から３のいずれかにおいて、鍔部１１２、１１３は、鋼管１１１の端部に固定される。

上記構成では、鍔部１１２を設けて鉄筋コンクリート梁２０の側面に突き当てることにより、適切な位置に部材１１Ａ、１１Ｂを鉄筋コンクリート梁２０に設置することができる。また、鍔部１１２は、鋼管１１１の変形を抑制し、補強効果を高める。

（態様５）態様１から４のいずれかにおいて、補強構造５００の鍔部１１２は、開口２１の内周面と鋼管１１１の外周面とに接触する。なお、補強構造５００の鍔部１１２は、全面的に鋼管１１１の外周面と開口２１の内周面とに接触するのではなく、隙間を形成しているなど、いくらかの遊びが有ってもよい。

上記構成では、鍔部１１２を開口２１の内部に配置し、鋼管１１１の位置を決めるスペーサーとしての機能を持たせることができる。

（態様６）態様１から３のいずれかにおいて、鍔部１１２、１１３の一方は部材１１Ａにおける端部１１１Ａに固定され、鍔部１１２、１１３の他方は部材１１Ｂにおける端部１１１Ａに固定される。また、補強構造１００、３００、４００は、２つの鍔部１１２、１１３双方に固定される鋼棒１５（棒部材に相当）をさらに備える。

上記構成では、補強構造１００、３００、４００はさらに高い補強効果を備える。詳細に述べると、鉄筋コンクリート梁２０にせん断力が発生した場合、開口２１の周囲には図６の白抜き矢印に示すように、圧縮力だけでなく引張力が働く。補強構造１００を用いた場合、鋼棒１５によって、鍔部１１２が鉄筋コンクリート梁２０の側面に押圧される。鍔部１１２が鉄筋コンクリート梁２０との間には大きな最大静止摩擦力が発生するため、開口２１周囲の引張力は、摩擦によって鍔部１１２に伝達される。その際、鍔部１１２が引張力に対して反力を生じ、抵抗する。そのため、補強構造１００は、圧縮力だけでなく引張力に対しても抵抗し、高い補強効果を発揮する。補強構造１００は、せん断補強筋量が開口２１の周囲において十分でなく、開口２１の周囲に大きな圧縮力及び引張力が発生する場合に特に有効である。鋼棒１５には部材が膨張するのを抑える効果があり、耐力を高めることができる。

（態様７）態様１から６のいずれかにおいて、補強構造２００は、開口２１と平行に延び、鍔部１１２と鋼管１１１とに接続される棒状の鋼棒１５を備える。

上記構成では、鋼棒１５が鋼管１１１に接続されるため、挿入部材１１の設置が容易である。

（態様８）態様１から７のいずれかにおいて、補強構造２００、３００の鋼棒１５は、鋼管１１１の外周面と開口２１の内周面との両方に接触する。

上記構成では、鋼棒１５が鋼管１１１の位置決めをするスペーサーとしても機能するため、挿入部材１１の設置が容易である。

（態様９）態様１から８のいずれかにおいて、挿入部材１１は、部材１１Ａの一端側の端部に固定された鍔部１１２、１１３と、部材１１Ｂの他端側の端部に固定された鍔部１１２、１１３と、をさらに有する。また、補強構造２００は、開口２１と平行に延び、部材１１Ａと部材１１Ｂの鍔部１１２とに接続された棒状の鋼棒１５と、開口２１と平行に延び、部材１１Ｂと部材１１Ａの鍔部１１２とに接続された棒状の鋼棒１５と、を備える。

上記構成において、補強構造２００は、補強構造１００と同様に高い補強効果を備える。詳細に述べると、鉄筋コンクリート梁２０にせん断力が発生した場合、開口２１の周囲には図６の白抜き矢印に示すように、圧縮力だけでなく引張力が働く。補強構造２００を用いた場合、鋼棒１５によって、鍔部１１２が鉄筋コンクリート梁２０の側面に押圧される。鍔部１１２が鉄筋コンクリート梁２０との間には大きな最大静止摩擦力が発生するため、開口２１周囲の引張力は、摩擦によって鍔部１１２に伝達される。その際、鍔部１１２が引張力に対して反力を生じ、抵抗する。そのため、補強構造２００は、圧縮力だけでなく引張力に対しても抵抗し、高い補強効果を発揮する。補強構造２００は、せん断補強筋量が開口２１の周囲において十分でなく、開口２１の周囲に大きな圧縮力及び引張力が発生する場合に特に有効である。また、鋼棒１５が鋼管１１１の位置決めをするスペーサーとしても機能するため、挿入部材１１の設置が容易である。鋼棒１５には部材が膨張するのを抑える効果があり、耐力を高めることができる。

（態様１０）態様１から９のいずれかにおいて、硬化剤１３は、鉄筋コンクリート梁２０と鍔部１１２との間に位置する。

上記構成のように硬化剤１３を鉄筋コンクリート梁２０と鍔部１１２との間に介在させることにより、確実に鉄筋コンクリート梁２０から圧縮力を鋼管１１１に伝達させることが可能となる。

（態様１１）態様１から１０のいずれかにおいて、硬化剤１３はセメントまたはエポキシ樹脂を含有する。

上記構成のように硬化剤１３にセメント材料またはエポキシ樹脂を用いることにより、高い荷重に耐え、変形し難い硬化剤１３とすることができる。確実に鉄筋コンクリート梁２０から圧縮力を鋼管１１１に伝達させることが可能となる。

（態様１２）態様１から１１のいずれかにおいて、筒状部は、鋼管１１１によって構成される。

上記構成のように筒状部として鋼管１１１を用いることにより、開口２１の周囲に発生する圧縮力に対して抵抗し、高い補強効果を持つ補強構造１０、１００が得られる。

（態様１３）態様１から１２のいずれかにおいて、鋼管１１１と開口２１との間に配置される鋼材のスペーサー１９をさらに備える。

スペーサー１９を用いることにより、開口２１とほぼ同軸となるように鋼管１１１を設置することが可能であり、施工が容易である。また、スペーサー１９に鋼材を用いる為、圧縮力を鉄筋コンクリート梁２０から鋼管１１１に確実に伝達させることが可能となる。

（態様１４）態様１から１３のいずれかにおいて、部材１１Ａ、１１Ｂは互いに接続される。

上記のように部材１１Ａ、１１Ｂが接続されることにより、筒状部を構成する鋼管１１１が一体化する。そのため、鋼管１１１は圧縮力に対して効果的に抵抗することができる。

（態様１５）態様１から１４のいずれかは、挿入部材１１を鉄筋コンクリート梁２０に挿入する工程Ｓ３と、鋼管１１１の外周面と開口２１の内周面との間に硬化剤１３を注入する工程Ｓ７と、を備える方法によって施工される。

上記のような手順とすることにより、開口２１に補強構造１０、１００－５００を設けることが可能である。開口２１の周囲における応力分布の変化を抑えることができるため、開口２１の周辺の鉄筋コンクリートに局所的に大きな応力及び力が作用することを抑止できる。

１０、１００－５００ 補強構造
１１ 挿入部材
１３ 硬化剤
１４ シーリング
１５ 鋼棒
１７ ナット
１９ スペーサー
２０ 鉄筋コンクリート梁

Claims (15)

1. コンクリート構造物に形成された開口に挿入される筒状部を有する挿入部材と、
   前記筒状部の外周面と前記開口の内周面との間に注入される硬化剤と、を備える、
   補強構造。
2. 前記挿入部材は、
   前記開口の一端側から挿入される第１部と、
   前記開口の他端側から挿入される第２部と、を有する、
   請求項１に記載の補強構造。
3. 前記挿入部材は、前記筒状部から前記筒状部の径方向外方に延びる板状の板状部をさらに有する、請求項１に記載の補強構造。
4. 前記板状部は、前記筒状部の端部に固定された、請求項３に記載の補強構造。
5. 前記板状部は、前記外周面と前記内周面との両方に接触する、請求項３に記載の補強構造。
6. 前記板状部は、前記筒状部の一端部に固定された第１板状部と、前記筒状部の他端部に固定された第２板状部と、を有し、
   前記開口と平行に延び、前記第１板状部と前記第２板状部とに接続される棒状の棒部材を、補強構造がさらに備える、
   請求項３に記載の補強構造。
7. 前記開口と平行に延び、前記板状部と前記筒状部とに接続される棒状の棒部材をさらに備える、
   請求項３に記載の補強構造。
8. 前記棒部材は、前記外周面と前記内周面との両方に接触する、請求項６または７に記載の補強構造。
9. 前記挿入部材は、前記第１部の前記一端側の端部に固定された第１板状部と、前記第２部の前記他端側の端部に固定された第２板状部と、をさらに有し、
   前記開口と平行に延び、前記第１部と前記第２板状部とに接続された棒状の第１棒部材と、
   前記開口と平行に延び、前記第２部と前記第１板状部とに接続された棒状の第２棒部材と、を補強構造がさらに備える、
   請求項２に記載の補強構造。
10. 前記硬化剤は、前記コンクリート構造物と前記板状部との間に位置する、
    請求項３から５のいずれか１項に記載の補強構造。
11. 前記硬化剤はセメントまたはエポキシ樹脂を含有する、
    請求項１に記載の補強構造。
12. 前記筒状部は鋼管である、
    請求項１に記載の補強構造。
13. 前記筒状部と前記開口との間に配置される鋼材をさらに備える、
    請求項１に記載の補強構造。
14. 前記第１部と前記第２部とは互いに接続される、
    請求項２に記載の補強構造。
15. コンクリート構造物に形成された開口に筒状部を有する挿入部材を挿入する工程と、
    前記筒状部の外周面と前記開口の内周面との間に硬化剤を注入する工程と、を含む、
    コンクリート構造物の補強方法。

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