JP2988428B2 - 鉄筋コンクリート柱の補強方法 - Google Patents

鉄筋コンクリート柱の補強方法

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JP2988428B2 JP9086488A JP8648897A JP2988428B2 JP 2988428 B2 JP2988428 B2 JP 2988428B2 JP 9086488 A JP9086488 A JP 9086488A JP 8648897 A JP8648897 A JP 8648897A JP 2988428 B2 JP2988428 B2 JP 2988428B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本願発明は、鉄筋コンクリー
ト構造物における既存の鉄筋コンクリート柱(以下、単
に「柱」という)の剪断耐力を向上させると共に、柱頭
および柱脚の曲げ耐力を向上させる、鉄筋コンクリート
柱の補強方法に関する。
【0002】
【従来の技術】最近の内外の大地震により鉄筋コンクリ
ートの建物が大きな被害を受けた。その被害の原因とし
て柱の剪断破壊が第一に指摘されている。また、建設さ
れた時代の社会情勢により、使用されたコンクリートが
設計上で必要とする圧縮強度を発揮しておらず、剪断補
強筋の不足と相まって、強震時の多数回の交番繰返し水
平力によって、柱頭および柱脚のコンクリートが圧縮破
壊を起こし、建物が倒壊するものもあった。
【0003】このような繰返し力に対して柱が剪断破壊
あるいは圧縮破壊するのを防止し、復元力特性の安定と
粘りを確保するには、主筋で囲まれている部分のコンク
リート(コアコンクリート)を有効に拘束することが最
適であることが最近の研究で解明されている。
【0004】このような考えに基いて、既存の柱の外周
に鋼板や高強力繊維補強シートを巻き付けて補強する方
法が既に実施されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、建物には外
壁や内壁が取付けられているのが一般的であるが、柱の
巻き付け補強工法が有効であるラーメン構造は耐震壁を
有していないし、新たに耐震壁を設けて補強することは
ラーメン構造建物本来の、広大な空間を確保するという
機能の阻害となるので、かかるラーメン構造の建物の耐
震補強のために、既存の柱を全数補強する必要を生ずる
場合が多い。そして、ラーメン構造の建物では柱にAL
C板などの乾式壁を外壁として取付けた場合が多い。
【0006】このような事情で、乾式外壁を取付けた柱
を、乾式外壁を取付けたままの状態で簡便な巻き付け補
強工法により補強する工法の出現が望まれている。
【0007】本願発明は、以上の要望に応えてなされた
もので、乾式外壁が取付けられた柱の剪断破壊および柱
頭、柱脚のコンクリートの圧縮破壊を防止するための簡
便な高強力繊維補強シート巻き付け工法を提供すること
を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本願発明に係る請求項第
1項記載の鉄筋コンクリート柱の補強方法は、乾式外壁
を取付けた鉄筋コンクリート柱の周面に高強力繊維補強
シートを巻き付ける補強方法において、(A)高強力繊
維の連続繊維を繊維方向に引揃えて硬化性樹脂を含浸さ
せ、離形紙を貼着した高強力繊維補強シートを使用し、
(B)離形紙を乾式外壁側にして高強力繊維補強シート
を乾式外壁と鉄筋コンクリート柱の周面との間を挿通し
て鉄筋コンクリート柱の四周面を水平方向に一周回さ
せ、(C)鉄筋コンクリート柱の乾式外壁取付け面以外
の周面に該高強力繊維補強シートをその端部を重ね合わ
せて接着した後、離形紙を剥がすことを特徴とする。
【0009】本願発明に係る請求項第2項記載の鉄筋コ
ンクリート柱の補強方法は、前項において、鉄筋コンク
リート柱の高強力繊維補強シート接着面には、高強力繊
維補強シートの接着に先行して、下地処理が施され、高
強力繊維補強シートに含浸させた硬化性樹脂と同種の硬
化性樹脂を塗布してあることを特徴とする。
【0010】本願発明に係る請求項第3項記載の鉄筋コ
ンクリート柱の補強方法は、第1項および第2項におい
て、高強力繊維補強シート接着後、その表面に高強力繊
維補強シートに含浸させた硬化性樹脂と同種の硬化性樹
脂を塗布し、押圧することを特徴とする。
【0011】本願発明で使用する高強力繊維補強シート
は炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維などの高強力繊
維の連続繊維を繊維方向に引揃え、エポキシ樹脂、不飽
和ポリエステル樹脂などの硬化性樹脂を含浸させ、硬化
反応が一部進行し表面が半乾燥した状態の所謂プリプレ
グの裏面に離形紙を貼着したものであり、ロール状に巻
上られたものを巻きほどき、所定の長さ(柱一周回分+
重ね合わせ代)に裁断して使用する。
【0012】柱の接着周面は高強力繊維補強シートの接
着に先立って、研磨、角の面取りなどの下地処理を施し
ておくことが高強力繊維補強シートを確実に接着し、角
での繊維の切断を防止する面から好ましい。なお、高強
力繊維補強シートは柱の接着面に強く押圧すれば接着す
るが、この接着を一層確実にするため、高強力繊維補強
シートの接着に先立って、エポキシ樹脂、不飽和ポリエ
ステル樹脂などの硬化性樹脂を接着剤として柱の接着面
に塗布しておくのが好ましい。 柱の接着面への高強力
繊維補強シートの接着が終わった後、高強力繊維補強シ
ートの表面にエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂な
どの硬化性樹脂を塗布しロールなどで表面を強く押圧す
ることが好ましい。この塗布した硬化性樹脂は高強力繊
維補強シートを多層に巻き付ける際の次層の接着剤とし
て機能すると共に多層の高強力繊維補強シートを補強材
とする繊維強化プラスチック(FRP)のプラスチック
としての機能を果たし、FRPとして柱コンクリートを
外周から強く拘束することになるからである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本願
発明を詳細に説明する。
【0014】図1は本願発明の実施の形態の例を示すも
ので、乾式外壁を取付けた既存の柱の四周面に高強力繊
維補強シートを巻き付けて補強した状態の平断面図であ
り、(a)は一面に乾式外壁を取付けてある場合、
(b)は直交する二面に乾式外壁を取付けてある場合で
ある。
【0015】図2(a)は直交する二面に乾式外壁を取
付けた柱の柱周面と乾式外壁との間に高強力繊維補強シ
ートを挿通する装置の一例を示す正面図であり、図2
(b)はこの装置を使用して挿通している状況を示す平
断面図である。
【0016】図3は本願発明の補強方法による補強効果
をモデル実験により確認したグラフであり、他の補強方
法による場合ならびに無補強の場合も併せて表示してあ
る。
【0017】図4はモデル実験の概要を示す立面図であ
る。
【0018】図1(a)を参照しながら、本願発明の具
体的な施工手順を説明する。
【0019】(1) 柱1の接着面4に対し、角の面取り、
研磨などの下地処理を施し、硬化性樹脂である接着剤を
塗布する。
【0020】(2) 所定の長さ(柱一周回分+重ね合わせ
代)に裁断した離形紙付き高強力繊維補強シート5を離
形紙を乾式外壁側にして、柱裏面と乾式外壁裏面との間
に挿通しながら、柱を水平方向に一周回させ高強力繊維
補強シート5を緊張下に接着面4に接着する。高強力繊
維補強シート5は接着面4には接着しているが、柱裏面
の非接着面3には接着していない。高強力繊維補強シー
ト5の端部は図示するように重ね合わせて接着するの
で、重ね合わせ部は下側の高強力繊維補強シート5表面
の離形紙を予め剥がしておく。
【0021】(3) 接着した高強力繊維補強シート5表面
の離形紙を端部の既に剥がしてある部分より剥がしなが
ら引張って剥離し除去する。
【0022】(4) 接着した高強力繊維補強シート5の表
面に硬化性樹脂である接着剤を塗布し、ローラーで強く
押圧する。
【0023】(5) (1)〜(4) で接着した高強力繊維補強
シート5の上または下に隣接して (1)〜(4) を繰り返し
て次々に高強力繊維補強シート5を接着により巻き付
け、所定の高さ範囲全体に第一層目の高強力繊維補強シ
ート5を巻き付ける。巻き付けた上下の高強力繊維補強
シート5は相互に重ね合わせ部を持つよう隙間なく巻き
付けるが、取付金物11が存在する高さの部分では少し
隙間を設けざるを得ない。
【0024】また、水平方向に巻き付けた1つの高強力
繊維補強シート5の重ね合わせ部の位置がその上下に隣
接する高強力繊維補強シート5の重ね合わせ部の位置と
上下に連続することは好ましくないので、隣接する高強
力繊維補強シート5の重ね合わせ部の位置を少しづつず
らし、重ね合わせ部が接着面4に均等に分布するよう巻
き付けるのが好ましい。
【0025】なお、 (1)の操作の中の下地処理について
は、施工箇所毎に何回も行ってもよいが、最初に施工箇
所全体にわたって1回に行っておくのが効率的である。
【0026】(6) (2)〜(5) を繰り返して第一層目の高
強力繊維補強シート5の上に第二層目、第三層目の高強
力繊維補強シート5を巻き付け、所定の層数の高強力繊
維補強シート5を巻き付けて作業は終了する。
【0027】接着剤である硬化性樹脂の硬化が完了する
と柱周面を繊維強化プラスチック(FRP)で覆うこと
となり、柱コンクリートを外周から強く拘束する。
【0028】図1(b)に図示するように、柱の直交す
る二面に乾式外壁が取付けてある場合には離形紙付き高
強力繊維補強シート5を柱の裏側と乾式外壁の間に挿通
する操作は図1(a)の場合のようには簡単にはいかな
い。
【0029】そのため、例えば図2(a)に図示するよ
うな簡単な挿通装置6を使用する。
【0030】挿通装置6は自由に折れ曲がる蛇腹状のフ
レキシブルプレート7、その両端のローラー8、8、離
形紙付き高強力繊維補強シート5を挟んでフレキシブル
プレート7表面に固定するホルダー9から構成され、先
端のローラー8部に挿通装置6を柱の裏側と乾式外壁の
間に引き込むためのワイヤー10が取付けられている。
【0031】離形紙付き高強力繊維補強シート5を挿通
する際には、離形紙付き高強力繊維補強シート5の端を
ホルダー9に挟んだ挿通装置6をワイヤー10により柱
の裏側と乾式外壁の間に引き込む。(図2(b)参照) 図1(b)に図示する場合の施工手順は上記の図1
(a)の場合の施工手順と全く同じである。ただ、柱の
接着面4が二面に減少し、非接着面3が二面に増加した
点が異なるのみである。
【0032】図3に本願発明および他の補強方法による
補強効果のモデル実験結果を示す。
【0033】モデル実験は実際の既存柱の約1/2縮尺
の柱を鉄筋コンクリート(コンクリート強度:15N/
mm2 )で製作して試験体とし、図4に示すように、試験
体を基礎に固定して一定の軸方向力(N)の下で試験体
頂部に水平力(P)を付与して、水平力(P)に伴う試
験体の水平変形を測定する方法で行った。
【0034】なお、試験体の水平変形は部材角(R)
(R=δ/h)(δ:試験体頂部の水平変位、h:試験
体の高さ)で表示してある。
【0035】モデル実験は次の4つの試験体について行
った。
【0036】NO.1…無補強のもの(ブランク試験)。
【0037】NO.2…試験体に炭素繊維補強シート(目
付け200g/m2 )を四周面に硬化性樹脂で接着しながら二
層巻き付けたもの。
【0038】NO.3…試験体にNO.2と同じ炭素繊維補強
シートを一周面を除く三周面に硬化性樹脂で接着しなが
ら二層巻き付けたもの。
【0039】NO.4…試験体の四周面に厚さ2.3mm の鉄
板(SS400)を巻き付け、試験体と鉄板との間隙に
モルタルを充填したもの。
【0040】図3から明らかなように、本願発明の補強
方法であるNO.3による補強効果は、NO.2、NO.4にほ
ぼ匹敵しており、試験体の四周面に接着していなくて
も、三周面に接着して試験体を取り巻いていれば、補強
効果に大きな差がないことが判明した。
【0041】
【発明の効果】本願発明に係る鉄筋コンクリート柱の補
強方法は以上の構成からなり、既存の鉄筋コンクリート
柱に取付けられている乾式外壁を取り外すことなく補強
工事を施工することができ、その補強効果は乾式外壁を
取り外して施工した場合と略同等であるので、乾式外壁
を取り外して施工した場合に比較して、工期は短縮し、
工事費は低減する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の実施の形態の例を示すもので、乾式
外壁を取付けた既存の柱の四周面に高強力繊維補強シー
トを巻き付けて補強した状態の平断面図であり、(a)
は一面に乾式外壁を取付けてある場合、(b)は直交す
る二面に乾式外壁を取付けてある場合である。
【図2】(a)は直交する二面に乾式外壁を取付けた柱
の柱周面と乾式外壁との間に高強力繊維補強シートを挿
通する装置の一例を示す正面図であり、図2(b)はこ
の装置を使用して挿通している状況を示す平断面図であ
る。
【図3】本願発明の補強方法による補強効果をモデル実
験により確認した結果のグラフであり、他の補強方法に
よる場合ならびに無補強の場合と共に表示してある。
【図4】モデル実験の概要を示す立面図である。
【符号の説明】
1…鉄筋コンクリート柱、2…乾式外壁、3…非接着
面、4…接着面、5…高強力繊維補強シート、6…挿通
装置、7…フレキシブルプレート、8…ローラー、9…
ホルダー、10…ワイヤー、11…取付金物。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E04C 3/00 - 3/46 E04C 5/00 - 5/20

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 乾式外壁を取付けた鉄筋コンクリート柱
    の周面に高強力繊維補強シートを巻き付ける補強方法に
    おいて、(A)高強力繊維の連続繊維を繊維方向に引揃
    えて硬化性樹脂を含浸させ、離形紙を貼着した高強力繊
    維補強シートを使用し、(B)離形紙を乾式外壁側にし
    て高強力繊維補強シートを乾式外壁と鉄筋コンクリート
    柱の周面との間を挿通して鉄筋コンクリート柱の四周面
    を水平方向に一周回させ、(C)鉄筋コンクリート柱の
    乾式外壁取付け面以外の周面に該高強力繊維補強シート
    をその端部を重ね合わせて接着した後、離形紙を剥がす
    ことを特徴とする鉄筋コンクリート柱の補強方法。
  2. 【請求項2】 鉄筋コンクリート柱の高強力繊維補強シ
    ート接着面には、高強力繊維補強シートの接着に先行し
    て、下地処理が施され、高強力繊維補強シートに含浸さ
    せた硬化性樹脂と同種の硬化性樹脂を塗布してあること
    を特徴とする請求項第1項記載の鉄筋コンクリート柱の
    補強方法。
  3. 【請求項3】 高強力繊維補強シート接着後、その表面
    に高強力繊維補強シートに含浸させた硬化性樹脂と同種
    の硬化性樹脂を塗布し、押圧することを特徴とする請求
    項第1項又は第2項記載の鉄筋コンクリート柱の補強方
    法。
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