JP3766729B2

JP3766729B2 - Strength reinforcement method for concrete structures

Info

Publication number: JP3766729B2
Application number: JP30492296A
Authority: JP
Inventors: 忠朋渡辺; 圭三出頭; 正渡部; 徹也三島; 顕彰鈴木; 良光中島
Original assignee: Railway Technical Research Institute; Maeda Corp
Current assignee: Railway Technical Research Institute; Maeda Corp
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2016-11-15
Also published as: JPH10140850A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンクリート構造体の耐力補強工法に関し、更に詳細には、例えばボックスカルバートの上下床版や地下外壁などのように構造体の外部からの補強作業が事実上困難な場合に用いる剪断又は曲げ耐力の補強工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、既設鉄筋コンクリート構造体における剪断又は曲げ耐力の補強は、柱構造物やラーメン構造物の中間梁などのように部材の全周囲から補強可能な場合には帯鉄筋の追加を含んだＲＣ（鉄筋コンクリート）打ち増し、或いは鋼板巻きなどにより行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ボックスカルバートや地下外壁などのような既設鉄筋コンクリート構造体については、一面からしか補強作業が実施できず、このような場合にはＲＣ打ち増しによる断面増強以外に有効な対策はなかった。
【０００４】
特に、下水施設等に使用されているボックスカルバートの場合には、内空が侵食されるため実際に適用できる場所は限定され、そのため効果的な剪断又は曲げ耐力の補強を施すことが困難であるという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、コンクリート構造体の一面から剪断又は曲げ耐力の補強工事を行うことができるコンクリート構造体の耐力補強工法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明はコンクリート構造体の耐力補強工法であり、前述した技術的課題を解決するために以下のように構成されている。すなわち、本発明は、コンクリート構造体の一面側から前記コンクリート構造体を補強する耐力補強工法であって、前記コンクリート構造体の一面側から補強の必要な面に鋼板を位置決めし、前記コンクリート構造体のほぼ全厚みに亘って剪断補強鋼材を打ち込んで前記コンクリート構造体に定着させると共に前記鋼板を固定することにより、前記コンクリート構造体の剪断耐力及び曲げ耐力を増加させることを特徴とする。
【０００７】
コンクリート構造体としては、ボックスカルバートや地下外壁などのような鉄筋コンクリート構造体を挙げることができる。本発明に係るコンクリート構造体の耐力補強工法では、このようなボックスカルバートや地下外壁などのように内部側からしか補強作業ができないコンクリート構造体の場合に特に有効である。
【０００８】
＜本発明における具体的構成＞
本発明に係るコンクリート構造体の耐力補強工法は、前述した必須の構成要素からなるが、その構成要素が具体的に以下のような場合であっても成立する。その具体的構成要素とは、前記コンクリート構造体に打ち込まれる前記剪断補強材が前記コンクリート構造体を貫通し、その先端部が前記コンクリート構造体の外面側で係止して定着されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るコンクリート構造体の耐力補強工法では、剪断補強鋼材としてアンカーボルトを使用することができる。このアンカーボルトは、周知のものを使用することができ、例えばアンダーカットアンカーとして市販されているものなどは好ましい。
【００１０】
本発明に係るコンクリート構造体の耐力補強工法によると、複数のボルト挿通穴を適所に形成した鋼板を準備し、コンクリート構造体における補強しようとする内壁面における前述した鋼板のボルト挿通穴に整合する位置に剪断補強鋼材挿入用の削孔を形成する。
【００１１】
この剪断補強鋼材挿入用の削孔は、補強を予定している内壁面を構成しているコンクリート構造体のほぼ全厚みに亘って形成される。従って、この剪断補強鋼材挿入用の削孔がコンクリート構造体の壁を完全に貫通して形成されていてもよい。次いで、そのコンクリート構造体の補強しようとする内壁面に前述した鋼板を、これに形成されたボルト挿通穴がコンクリート構造体の壁に形成された削孔に整合するように配置する。
【００１２】
その後、剪断補強鋼材であるアンカーボルトを鋼板の各ボルト挿通穴からコンクリート構造体壁部の削孔に入れ、その先端部をその剪断補強鋼材挿入穴内で拡張するか、又は外壁側に突出させて拡張する等してコンクリート構造体に係止する。これによりコンクリート構造体は、剪断補強鋼材の取り付けにより剪断耐力が向上すると共に同時にこの剪断補強鋼材によって固定された鋼板により曲げ耐力も向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明におけるコンクリート構造体の耐力補強工法を一実施形態について更に詳細に説明する。図１には、本発明の一実施形態に係るコンクリート構造体の耐力補強工法によって耐力補強されたボックスカルバート１０が部分的に示されている。
【００１４】
このボックスカルバート１０は、その上床版１０ａを内側から補強したものであり、その補強工法は、最初に、複数のボルト挿通穴１１ａ（図２参照）を適所に形成した鋼板１１を準備する。この鋼板１１は、補強しようとするボックスカルバート１０の上床版１０ａ内壁面の幅にほぼ一致する幅寸法のものが使用される。
【００１５】
そして、ボックスカルバート１０の上床版１０ａには、前述の鋼板１１を当てた時、そのボルト挿通穴１１ａに整合する位置に剪断補強鋼材挿入用の削孔１２が形成される。この削孔１２は、補強を予定している内壁面を構成しているボックスカルバート１０のほぼ全厚みに亘って形成されると共にその底部近傍に後述する目的のために拡径部１２ａが形成される。
【００１６】
次いで、剪断補強鋼材であるアンカーボルト１３を鋼板１１の各ボルト挿通穴１１ａからボックスカルバート１０の上床版１０ａの削孔１２に入れる。そして、アンカーボルト１３の先端部をその削孔１２内で拡張し、ボックスカルバート１０に係止する。このように先端部が拡張するアンカーボルト１３の構成を図２を参照しながら簡単に説明する。
【００１７】
このアンカーボルト１３は、ボルト部分１３ａとこれに外装されたスリーブ１３ｂと、このスリーブ１３ｂから突出したボルト部分１３ａの端部に螺合された拡張体１３ｃとから構成されている。この拡張体１３ｃには、外周面に複数の係止片１３ｄが形成され、各係止片１３ｄは拡張体１３ｃを回転させないようにした状態でボルト部分１３ａを回転すると、ボルト部分１３ａの先端に螺合された拡張ナット１３ｅが軸方向に動いて係止片１３ｄを放射状に即ち径方向外方に傘のように広げて削孔１２の底部近傍における拡径部１２ａ内に進入しさせ、ボックスカルバート１０の上床版１２ａに係止される。
【００１８】
このようなアンカーボルト１３それ自体は前述したように公知のものであり、従ってこのアンカーボルト１３のこれ以上の説明は省略する。各削孔１２へのアンカーボルト１３の挿入は、ボルト部分１３ａが挿通したスリーブ１３ｂ及びボルト部分１３ａに螺合した拡張体１３ｃ及び拡張ナット１３ｅを削孔１２内に圧入することでなされるが、その際、拡張体１３ｃのボルト部分１３ａに対する取付け位置は、その係止片１３ｄが削孔１２の拡径部１２ａに対応するように予め計算して設定されている。
【００１９】
その後、前述した鋼板１１をそのボルト挿通穴１１ａに各アンカーボルト１３のボルト部端部が相対的に通過して外方に突出するようにボックスカルバート１０の上床版内壁面に配置する。そして、鋼板１１の各ボルト挿通穴１１ａから突出するボルト部分１３ａの先端部にワッシャー１４を介在させた上でナット１５が螺着され、これを所定のトルクで締め付けて鋼板１１の固定が終了する。
【００２０】
その際、必要に応じて、アンカーボルト１３のボルト部１３ａに取り付けられたワッシャー１４及びナット１５をその端部と共に覆うプラスチックキャップ１６が装着され、鋼板１１とボックスカルバート１０の上床版１０ａ内壁面との間の隙間にはグラウト１７が充填される。
【００２１】
これにより、このボックスカルバート１０は、剪断補強鋼材であるアンカーボルト１３の取り付けにより剪断耐力が向上すると共に同時にこの剪断補強鋼材によって固定された鋼板１１により曲げ耐力も向上することになる。この効果を確認するため、構造実験を実施した。試験概要を図３に、また試験結果を表１に示す。この構造実験は、図３に示されるような梁試験体２０により剪断スパン長を３０５０ｍｍとして、２点載荷方式の曲げ剪断試験とした。
【００２２】
【表１】

【００２３】
表１における比較値は、無補強梁の剪断破壊荷重であり、土木学会コンクリート標準示方書に従って求めたものである。本発明の耐力補強工法で形成された補強梁は、その破壊時の最大荷重が５０．８（ｔｆ）であり、無補強試験体の計算比較値である剪断破壊荷重３２．７（ｔｆ）を大きく上回っている。
【００２４】
前述した実施形態に係るコンクリート構造体の耐力補強工法では、ボックスカルバート１０の上床版１０ａにそのほぼ全厚みに亘る削孔１２を形成し、その内部にアンカーボルト１３を挿入して固定し、鋼板１１を上床版１０ａの内壁面に固定したが、図４に示されるようにボックスカルバート１０の上床版１０ａを完全に貫通して剪断補強鋼材挿入用の削孔を形成してもよい。その場合には、屋内の間仕切り壁として用いられる石膏ボードに吊りフック等を固定する時によく使用される公知のアンカーボルト１８を使用することができる。
【００２５】
すなわち、このアンカーボルト１８は、図５及び図６に示されるように、ボルト部１８ａが内部に螺入され且つ先端部がボルト部の端部に接続された割りさや部１８ｂの先端部近傍を外側に「く」の字状に屈曲し得るように構成されたものである。このアンカーボルト１８は、ボックスカルバート１０の上床版１０ａに形成された貫通孔１９に、割りさや部１８ｂの先端部近傍における屈曲可能部１８ｃが外壁側に突出するまで挿入され、その後ボルト部１８ａを回転させて割りさや部１８ｂを軸方向に移動して屈曲可能部１８ｃを「く」の字形に折り曲げて拡張させることでボックスカルバート１０の上床版１０ａ外壁面に係止する。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るコンクリート構造体の耐力補強工法によれば、コンクリート構造体の一面側から当該コンクリート構造体に剪断補強鋼材を打ち込むと同時にこの剪断補強鋼材を利用してその内壁面に鋼板を固定するようにしたことから一面側からのみの作業によってコンクリート構造体の剪断耐力及び曲げ耐力を比較的に容易に増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るコンクリート構造体の補強工法により補強されたボックスカルバートを部分的に示す断面図である。
【図２】図１に示したボックスカルバートの一部を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明のコンクリート構造体の耐力補強工法によって形成した補強梁の耐力試験の状態を示す構成説明図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係るコンクリート構造体の補強工法により補強されたボックスカルバートを部分的に示す断面図である。
【図５】図４に示されたボックスカルバートの一部におけるアンカーボルトの取り付け初期状態を示す断面図である。
【図６】図４に示されたボックスカルバートの一部を拡大してアンカーボルトの取付け状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ボックスカルバート（コンクリート構造体）
１０ａ上床版
１１鋼板
１１ａボルト挿通穴
１２削孔
１２ａ拡径部
１３アンカーボルト（剪断補強鋼材）
１４ワッシャー
１５ナット
１６プラスチックキャップ
１７グラウト
１８アンカーボルト
２０梁試験体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for reinforcing the strength of a concrete structure. More specifically, the present invention relates to shearing or bending used when reinforcement work from the outside of the structure is practically difficult, such as upper and lower floor slabs of box culverts and underground outer walls. It relates to the strength reinforcement method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the reinforcement of shear strength or bending strength in existing reinforced concrete structures includes RC (Reinforced Concrete) including the addition of band reinforcement when reinforcement is possible from the entire periphery of members such as intermediate beams of column structures and ramen structures. ) It was done by increasing the number or rolling the steel plate.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, existing reinforced concrete structures such as box culverts and underground outer walls can be reinforced only from one side, and in such a case, there was no effective measure other than strengthening the cross-section by increasing RC.
[0004]
In particular, in the case of a box culvert used in a sewage facility, the place where it can actually be applied is limited because the inner space is eroded, so it is difficult to reinforce effective shear or bending strength. There was a problem.
[0005]
An object of the present invention is to solve such a conventional problem, and to provide a strength strengthening method for a concrete structure capable of reinforcing a shear or bending strength from one surface of the concrete structure. It is in.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a method for reinforcing the strength of a concrete structure, and is configured as follows in order to solve the technical problems described above. That is, the present invention is a strength strengthening method for reinforcing the concrete structure from one side of the concrete structure, wherein a steel plate is positioned on the surface that needs reinforcement from the one side of the concrete structure, and the concrete structure A shear-strengthening steel material is driven over substantially the entire thickness of the steel structure to fix the steel structure to the concrete structure, and the steel plate is fixed to increase the shear strength and bending strength of the concrete structure.
[0007]
Examples of concrete structures include reinforced concrete structures such as box culverts and underground outer walls. The strength strengthening method for a concrete structure according to the present invention is particularly effective in the case of a concrete structure that can be reinforced only from the inner side, such as a box culvert or an underground outer wall.
[0008]
<Specific Configuration in the Present Invention>
The strength strengthening method for a concrete structure according to the present invention is composed of the above-described essential constituent elements, but it is established even when the constituent elements are specifically as follows. The specific component is that the shear reinforcement material driven into the concrete structure penetrates the concrete structure, and the tip portion is locked and fixed on the outer surface side of the concrete structure. Features.
[0009]
In the strength strengthening method for a concrete structure according to the present invention, an anchor bolt can be used as a shear reinforcing steel material. A well-known thing can be used for this anchor bolt, For example, what is marketed as an undercut anchor etc. is preferable.
[0010]
According to the strength strengthening method of a concrete structure according to the present invention, a steel plate having a plurality of bolt insertion holes formed at appropriate positions is prepared and aligned with the aforementioned bolt insertion holes of the steel plate on the inner wall surface to be reinforced in the concrete structure. A hole for inserting a shear reinforcement steel material is formed at the position.
[0011]
The hole for inserting the shear reinforcement steel material is formed over almost the entire thickness of the concrete structure constituting the inner wall surface scheduled for reinforcement. Therefore, the hole for inserting the shear reinforcing steel material may be formed completely through the wall of the concrete structure. Next, the above-described steel plate is placed on the inner wall surface of the concrete structure to be reinforced so that the bolt insertion holes formed in the steel wall are aligned with the drilling holes formed in the walls of the concrete structure.
[0012]
After that, anchor bolts, which are shear reinforcement steel materials, are inserted into the drill holes in the wall of the concrete structure through the bolt insertion holes of the steel plate, and the tip ends are expanded in the shear reinforcement steel material insertion holes or protruded to the outer wall side. Lock to the concrete structure by expanding or the like. As a result, the concrete structure is improved in shear strength by the attachment of the shear reinforcing steel material, and at the same time, the bending strength is improved by the steel plate fixed by the shear reinforcing steel material.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, one embodiment of the strength strengthening method of a concrete structure in the present invention will be described in more detail. FIG. 1 partially shows a box culvert 10 proof strengthened by a strength strengthening method for a concrete structure according to an embodiment of the present invention.
[0014]
The box culvert 10 is obtained by reinforcing the upper floor slab 10a from the inside. In the reinforcing method, first, a steel plate 11 having a plurality of bolt insertion holes 11a (see FIG. 2) formed at appropriate positions is prepared. The steel plate 11 has a width dimension that substantially matches the width of the inner wall surface of the upper floor slab 10a of the box culvert 10 to be reinforced.
[0015]
Further, when the above-described steel plate 11 is applied to the upper floor slab 10a of the box culvert 10, a hole 12 for inserting a shear reinforcing steel material is formed at a position aligned with the bolt insertion hole 11a. The hole 12 is formed over substantially the entire thickness of the box culvert 10 constituting the inner wall surface to be reinforced, and an enlarged diameter portion 12a is formed in the vicinity of the bottom for the purpose described later. The
[0016]
Next, anchor bolts 13, which are shear reinforcing steel materials, are inserted into the drill holes 12 of the upper floor slab 10 a of the box culvert 10 from the bolt insertion holes 11 a of the steel plate 11. Then, the tip end portion of the anchor bolt 13 is expanded in the hole 12 and locked to the box culvert 10. The configuration of the anchor bolt 13 with the tip portion expanded in this way will be briefly described with reference to FIG.
[0017]
The anchor bolt 13 includes a bolt portion 13a, a sleeve 13b externally mounted on the bolt portion 13a, and an expansion body 13c screwed into an end portion of the bolt portion 13a protruding from the sleeve 13b. A plurality of locking pieces 13d are formed on the outer peripheral surface of the expansion body 13c, and each locking piece 13d rotates at the tip of the bolt portion 13a when the bolt portion 13a is rotated in a state where the expansion body 13c is not rotated. The screwed expansion nut 13e is moved in the axial direction to expand the locking piece 13d radially, that is, radially outwardly like an umbrella so as to enter the enlarged diameter portion 12a in the vicinity of the bottom of the hole 12, and The culvert 10 is locked to the upper floor slab 12a.
[0018]
Such an anchor bolt 13 itself is known as described above, and therefore further description of the anchor bolt 13 is omitted. Insertion of the anchor bolt 13 into each hole 12 is made by press-fitting the sleeve 13b through which the bolt part 13a is inserted and the expansion body 13c and the extension nut 13e screwed into the bolt part 13a into the hole 12. At that time, the attachment position of the expansion body 13c with respect to the bolt portion 13a is set by calculation in advance so that the locking piece 13d corresponds to the enlarged diameter portion 12a of the hole 12.
[0019]
Thereafter, the above-described steel plate 11 is arranged on the inner wall surface of the upper floor slab of the box culvert 10 so that the bolt portion end portion of each anchor bolt 13 passes through the bolt insertion hole 11a and protrudes outward. Then, a washer 14 is interposed at the front end of the bolt portion 13a protruding from each bolt insertion hole 11a of the steel plate 11, and a nut 15 is screwed to it with a predetermined torque to complete the fixing of the steel plate 11. .
[0020]
At that time, if necessary, a plastic cap 16 that covers the washer 14 and the nut 15 attached to the bolt portion 13a of the anchor bolt 13 together with the end portions thereof is attached, and the steel plate 11 and the inner wall surface of the upper floor slab 10a of the box culvert 10 A gap 17 is filled with grout 17.
[0021]
As a result, the box culvert 10 is improved in shear strength by the attachment of the anchor bolt 13 which is a shear reinforcing steel material, and at the same time, the bending strength is improved by the steel plate 11 fixed by the shear reinforcing steel material. In order to confirm this effect, a structural experiment was conducted. The test outline is shown in FIG. 3 and the test results are shown in Table 1. This structural experiment was a two-point loading type bending shear test with a beam span 20 as shown in FIG. 3 and a shear span length of 3050 mm.
[0022]
[Table 1]

[0023]
The comparative value in Table 1 is the shear fracture load of the unreinforced beam, and was obtained according to the Japan Society of Civil Engineers concrete standard specifications. The reinforcing beam formed by the yield strength reinforcement method of the present invention has a maximum load at the time of fracture of 50.8 (tf), and a shear fracture load of 32.7 (tf), which is a calculated comparison value of the unreinforced specimen. It is much higher.
[0024]
In the strength strengthening method for a concrete structure according to the above-described embodiment, a hole 12 extending over almost the entire thickness is formed in the upper floor slab 10a of the box culvert 10, and an anchor bolt 13 is inserted and fixed therein. 11 is fixed to the inner wall surface of the upper floor slab 10a. However, as shown in FIG. 4, a hole for inserting a shear reinforcing steel material may be formed through the upper floor slab 10a of the box culvert 10 completely. In that case, the well-known anchor bolt 18 often used when fixing a hanging hook etc. to the gypsum board used as an indoor partition wall can be used.
[0025]
That is, as shown in FIGS. 5 and 6, the anchor bolt 18 has a portion near the front end portion of the split portion 18 b in which the bolt portion 18 a is screwed and the front end portion is connected to the end portion of the bolt portion. It is configured so that it can be bent outwardly in the shape of a "<". The anchor bolt 18 is inserted into the through hole 19 formed in the upper floor slab 10a of the box culvert 10 until the bendable portion 18c in the vicinity of the tip of the split portion 18b protrudes to the outer wall side, and then the bolt portion 18a is inserted. By rotating, the split portion 18b is moved in the axial direction, and the bendable portion 18c is bent into a "<" shape and expanded to be locked to the outer wall surface of the upper floor slab 10a of the box culvert 10.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the strength strengthening method of a concrete structure according to the present invention, the shear reinforcement steel material is driven into the concrete structure from one side of the concrete structure and at the same time using the shear reinforcement steel material. Since the steel plate is fixed to the wall surface, the shear strength and bending strength of the concrete structure can be increased relatively easily by the work only from one surface side.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view partially showing a box culvert reinforced by a reinforcing method for a concrete structure according to an embodiment of the present invention.
2 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the box culvert shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a structural explanatory view showing a state of a proof test of a reinforcing beam formed by a proof strength reinforcement method for a concrete structure according to the present invention.
FIG. 4 is a sectional view partially showing a box culvert reinforced by a reinforcing method for a concrete structure according to another embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view showing an initial state of anchor bolt attachment in a part of the box culvert shown in FIG. 4;
6 is a cross-sectional view showing a state in which an anchor bolt is attached by enlarging a part of the box culvert shown in FIG. 4;
[Explanation of symbols]
10 Box culvert (concrete structure)
10a Upper floor slab 11 Steel plate 11a Bolt insertion hole 12 Drilling hole 12a Expanded portion 13 Anchor bolt (shear-reinforced steel)
14 Washer 15 Nut 16 Plastic cap 17 Grout 18 Anchor bolt 20 Beam specimen

Claims

A strength reinforcement method for reinforcing the concrete structure from one side of the concrete structure,
A steel plate is positioned from one side of the concrete structure to a surface that needs reinforcement, and a shear reinforcing steel material is driven over substantially the entire thickness of the concrete structure to fix the steel structure and fix the steel plate. A method for reinforcing the strength of a concrete structure, characterized by increasing the shear strength and bending strength of the concrete structure.

2. The shear reinforcing material driven into the concrete structure passes through the concrete structure, and a tip portion thereof is locked and fixed on an outer surface side of the concrete structure. Strength reinforcement method for concrete structures.