JP3768209B2 - 柱状構造物の補強構造、及び補強板材料 - Google Patents

Description

本発明は、橋脚や建物の柱等の鉄筋コンクリート製の柱状構造物を耐震補強するための補強構造、及び補強板材料に関する。

橋脚や建物の柱等の鉄筋コンクリート製の柱状構造物を耐震補強する方法としては、補強用鋼板を周囲に巻いて溶接し、柱状構造物と鋼板との間にモルタル等の硬化性充填剤を充填する方法がある。この方法は、柱状構造物が受ける軸方向の圧縮力による径方向への膨出力に対して特に有効である。

また、例えば特許文献１に示すように、補強用鋼板同士２を溶接せずに、断面鋸歯状の噛み合わせ継手４、５やボルト６及びナット７を用いて接合し、内部にモルタル３を充填するものもある（特許文献１、図１参照）。この接合方法は溶接を行わないので、溶接工の技術や天候によって品質、特に強度にばらつきが生じにくく、また火を使わないので屋内でも施工できるという利点がある。

柱状構造物１に補強用鋼板２を巻きつける方法としては、例えば特許文献１に示すように、取付用治具９を使用するものがある（特許文献１、図２参照）。取付用治具９は、柱状構造物１の根元部分１ａに固定される土台９ａと、土台９ａに回動自在に取り付けられ、柱状構造物１を挟持する方向に回転する鋼板載置部９ｂとからなる。

まず、取付用治具９を組み立てて柱状構造物１に固定する。次に、鋼板載置部９ｂ上に補強用鋼板２をそれぞれ内表面側を上にして載置する。この状態で、両鋼板載置部９ｂを立て起こし、継手部分を接合する。

柱状構造物１の高さが高い場合には、この後、組み立てられた補強用鋼板２をせり上げ、下部に同様にして補強用鋼板２を組み立てる。その後、上下の補強用鋼板２同士を溶接し、内部にモルタル３を充填する。養生後、取付用治具９を解体する。
特許第３１７７７３０号公報

しかし、上記の方法では、補強鋼板が大きいため、製作に費用がかかる。また補強鋼板を立て起こすには機械を用いる必要があるとともに、広い作業スペースが必要となるため、狭い箇所での施工性が悪い。また補強鋼板と柱状構造物との間にモルタルを行き渡らせるための作業が煩雑であった。

本発明の課題は、作業者の技術や天候によって品質、特に強度にばらつきが生じにくく、また狭い場所でも人力で施工することのできる柱状構造物の補強構造及び補強板材料を提供することにある。

以上の課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の発明は、柱状構造物の補強構造であって、例えば図５に示すように、両端部に互いに接合される噛み合わせ継手２０が設けられ柱状構造物１の外周に沿って環状に配置される帯板１１と、この帯板１１と柱状構造物１との間に設けられる介在物１２とからなり、前記介在物１２は硬化材が注入された袋からなることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、帯板１１を柱状構造物１の外周に沿って配置し、帯板１１に緊張力を加えた状態でその両端の噛み合わせ継手２０を接合し、帯板１１と柱状構造物１との間に介在物１２として硬化材が注入された袋を設けることで、柱状構造物１が受ける軸方向の圧縮力による径方向への膨出力に対抗することができる。

請求項２に記載の発明は、柱状構造物の補強構造であって、例えば図６または図７に示すように、水平断面方形状の柱状構造物１の角部にそれぞれ配置される縦材（アングル部材１３）と、両端部に互いに接合される噛み合わせ継手２０が設けられ前記縦材１３及び柱状構造物１の外周に沿って配置される帯板１１と、この帯板１１と前記縦材１３との間または前記縦材１３と柱状構造物１との間に設けられる介在物１２とからなり、前記介在物１２は硬化材が注入された袋であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、水平断面多角形状の柱状構造物１の角部に縦材１３を配置し、縦材１３及び柱状構造物１の外周に沿って帯板１１を配置し、帯板１１に緊張力を加えた状態でその両端の噛み合わせ継手２０を締め付け、帯板１１と縦材１３との間または縦材１３と柱状構造物１との間に介在物１２として硬化材が注入された袋を設けることで、縦材１３の全長にわたって均等に、柱状構造物１が受ける軸方向の圧縮力による径方向への膨出力に対抗することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の柱状構造物の補強構造であって、前記縦材１３の外周面には、前記帯板１１を掛止する掛止片（取付フック１４）が設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、帯板１１を掛止する掛止片１４が設けられていることにより、掛止片１４に帯板１１を掛けて仮固定することができるので、より容易に帯板１１を配置することができ、施工性を向上させることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の柱状構造物の補強構造であって、例えば図５または図６に示すように、前記帯板１１及び介在物１２は柱状構造物１の軸方向に間隔を空けて複数設けられていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、帯板１１及び介在物１２を柱状構造物１の軸方向に間隔を空けて複数設けることで、柱状構造物１を全長にわたり補強板１０で被覆した場合と同様に、柱状構造物１が受ける軸方向の圧縮力による径方向への膨出力に対抗することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の柱状構造物の補強構造であって、前記帯板１１は水平断面がコ字形状であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、水平断面コ字形状の帯板１１を、そのコ字形状内部に柱状構造物１が位置するように柱状構造物１の周囲に対向させて配置し、次にその両端部に設けられた噛み合わせ継手２０で帯板１１同士を互いに接合して環状の補強板１０を形成することができるとともに、帯板１１の内周面の角部に設けられた介在物１２により、柱状構造物１を拘束し、柱状構造物１が受ける軸方向の圧縮力による径方向への膨出力に対抗することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の柱状構造物の補強構造であって、前記帯板１１は水平断面Ｌ字形状であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、４つの水平断面Ｌ字形状の帯板１１を、そのＬ字形状内部に水平断面方形状の柱状構造物１の各角部がそれぞれ位置するように柱状構造物１の周囲に配置し、次にその両端部に設けられた噛み合わせ継手２０で帯板１１同士を互いに接合して環状の補強板１０を形成することができるとともに、帯板１１の内周面の角部に設けられた介在物１２により、柱状構造物１を拘束し、柱状構造物１が受ける軸方向の圧縮力による径方向への膨出力に対抗することができる。

請求項７に記載の発明は、柱状構造物の補強構造に用いられる補強板材料であって、例えば図１に示すように、水平断面コ字形状の帯板１１と、各帯板１１の両端部に設けられ帯板１１同士を接合する噛み合わせ継手２０とからなり、各帯板１１の内周面の角部には柱状構造物１と当接する介在物１２が設けられ、前記介在物１２は硬化材の注入される袋であることを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、水平断面コ字形状の帯板１１を、そのコ字形状内部に柱状構造物１が位置するように柱状構造物１の周囲に対向させて配置し、帯板１１に緊張力を加えた状態でその両端の噛み合わせ継手２０を接合し、帯板１１の内周面の角部に設けられた介在物１２である硬化材の注入される袋に硬化剤を注入することで柱状構造物１を拘束し、柱状構造物１が受ける軸方向の圧縮力による径方向への膨出力に対抗することができる。

請求項８に記載の発明は、柱状構造物１の補強に用いられる補強板材料であって、例えば図８または図９に示すように、水平断面Ｌ字形状の帯板１１と、この帯板１１の両端部に設けられ帯板１１同士を接合する噛み合わせ継手２０とからなり、各帯板１１の内周面の角部には柱状構造物１と当接する介在物１２が設けられ、前記介在物１２は硬化材の注入される袋であることを特徴とする。

請求項８に記載の発明によれば、４つの水平断面Ｌ字形状の帯板１１を、そのＬ字形状内部に水平断面方形状の柱状構造物１の各角部がそれぞれ位置するように柱状構造物１の周囲に配置し、帯板１１に緊張力を加えた状態でその両端の噛み合わせ継手２０を接合し、帯板１１の内周面の角部に設けられた介在物１２である硬化材の注入される袋に硬化剤を注入することで柱状構造物１を拘束し、柱状構造物１が受ける軸方向の圧縮力による径方向への膨出力に対抗することができる。

本発明によれば、帯板に緊張力を加えた状態で噛み合わせ継手同士を接合するので、溶接が不要であり、溶接工の技術や天候によって品質、特に強度にばらつきが生じにくく、また火を使わないので屋内でも施工できる。また帯板と柱状構造物との間にモルタルを行き渡らせる必要がないので、コンクリート圧送車等の設備が不要であり、また養生期間がないので工期を短縮することができる。また、帯板及び介在物を柱状構造物の長手方向に間隔を空けて複数設ける場合には、柱状構造物全体に補強板を巻き付ける場合と比較してより小さい部材を用いることができるので、材料費を抑えることができるとともに、狭い場所でも機械を用いず人力で施工することができる。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態例を示す図であり、鉄筋コンクリート製の柱状構造物１の外周に巻いて補強する補強板１０を構成する帯板１１の形態例を示す斜視図である。
補強板１０は、１対の帯板１１を組み合わせてなる。帯板１１は、水平断面コ字形状をしており、その内周面の角部には介在物１２が設けられるとともに、その両端部には噛み合わせ継手２０が設けられている。

介在物１２は、帯板１１の内周面の角部に設けられており、図２に示すように、補強板１０を柱状構造物１に巻いたときに、柱状構造物１の角部と帯板１１との間に挟まれる。
介在物１２としては、例えばモルタル等の硬化材が注入された硬化材注入袋を用いることができる。

噛み合わせ継手２０は、帯板１１の両端部にあらかじめ溶接等で接合されている。噛み合わせ継手２０は、一方の補強板１０の噛み合わせ継手２０は外周面に噛み合わせ面２１を設け、他方の補強板１０の噛み合わせ継手２０は内周面に噛み合わせ面２１を設け、互いに噛み合わせることができるように形成されている。

噛み合わせ面２１は、例えば図３（ａ）に示すように、係合面２２と、底面２３と、頂面２４と、背面２５とからなる鋸歯状の形状をしている。各面は鉛直であり、一方の噛み合わせ継手２０の底面２３と他方の噛み合わせ継手２０の頂面２４とが対面するとともに、係合面２２同士、及び背面２５同士が対面して噛み合わせられる。

ここで、底面２３と頂面２４とは平行であり、底面２３及び頂面２４と係合面２２とのなす角は鋭角であり、底面２３及び頂面２４と背面２５とのなす角は鈍角である。また、底面２３同士、及び頂面２４同士の間隔は、底面２３及び頂面２４の長さよりも長い。したがって、補強板１０同士を互いに近づける方向に力が加わると、図３（ａ）に示すように、背面２５同士が押し合って噛み合わせ継手２０同士の噛み合わせがはずれる。逆に補強板１０同士を互いに遠ざける方向に力が加わると、図３（ｂ）に示すように、係合面２２同士が押し合って噛み合わせ継手２０同士の噛み合わせが強固になる。このため、帯板１１を柱状構造物１の周囲に配置し、帯板１１に緊張力を加えながら噛み合わせ継手２０同士を徐々に重ね合わせていくことで、帯板１１を柱状構造物１の周囲に強固に固定することができる。

噛み合わせ継手２０の高さは、帯板１１の高さよりも高く、上端または下端の少なくとも一方が帯板１１よりも突出している。その突出した部分には、図４に示すように、治具３０をかけて、ジャッキやトルクレンチ等を用いて噛み合わせ継手２０同士を近づける方向に力をかけ、噛み合わせ継手２０同士を徐々に重ね合わせていくことができる。

補強板１０は、以下のようにして柱状構造物１の周囲に巻きつけることができる。まず、１対の帯板１１を、そのコ字形状内部に柱状構造物１が位置するように柱状構造物１の周囲に対向させて配置する。このとき図２に示すように、介在物１２となる硬化材注入袋は柱状構造物１の角部に当接する。

次に、噛み合わせ継手２０の上端または下端に治具３０をかけて、油圧ジャッキやトルクレンチ等を用いて噛み合わせ継手２０同士を徐々に重ね合わせて噛み合わせる。このとき介在物１２は帯板１１と柱状構造物１との間に挟まれる。噛み合わせ継手２０は帯板１１の緊張力により、係合面２２で互いに押し合って噛み合わせが強固になる。

以上のようにして、補強板１０を柱状構造物１の周囲に巻きつけることができる。その後に、帯板１１と柱状構造物１との間の介在物１２となる硬化材注入袋にモルタル等の硬化材を注入し、柱状構造物１を拘束する。

図５は、上記方法により、補強板１０を軸方向に所定の間隔で巻き付けた柱状構造物１である。このように軸方向に所定の間隔で補強板１０を巻き付けることにより、柱状構造物１を全長にわたり補強板１０で被覆した場合と同様に、柱状構造物１が受ける軸方向の圧縮力による径方向への膨出力に対抗することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態例について説明する。本実施の形態では、図６に示すように、補強板１０を断面方形状の柱状構造物１に仮固定するアングル部材１３を用いる。
アングル部材１３は柱状構造物１の角部に設けられる。また、アングル部材１３と柱状構造物１との間には、図７に示すように、介在物１２が挟まれている。介在物１２は、柱状構造物１の表面の凸凹に密着し、アングル部材１３を柱状構造物１の角部に仮固定する。

介在物１２としては、例えば、モルタル等の硬化材が注入された硬化材注入袋を用いることができる。
また介在物１２は、第１の実施の形態と同様に、帯板１１とアングル部材１３との間に設けてもよい。その場合には、アングル部材１３と柱状構造物１との間には、介在物１２を設けなくともよい。
なお本実施の形態では、噛み合わせ継手２０の形状は第１の実施の形態と同様である。

アングル部材１３の外周面には、軸方向に所定間隔に、取付フック１４が設けられている。取付フック１４には、補強板１０が掛けられて仮固定される。なお、取付フック１４の代わりに、補強板１０を掛ける突起を設けてもよい。

本実施の形態によれば、補強板１０を締め付けて固定する前に、アングル部材１３の取付フック１４に補強板１０を掛けて仮固定することができるので、より容易に補強板１０を軸方向に所定間隔に配置することができ、施工性を向上させることができる。

また、柱状構造物１との間にアングル部材１３を挟んで補強板１０で締め付けるため、柱状構造物１をアングル部材１３の全長にわたって均等に拘束することができ、柱状構造物１全体に補強板１０を巻き付けた場合と同様の効果を得ることができる。

なお、以上の実施の形態では、水平断面コ字形状の帯板１１を用いた補強板１０を使用したが、例えば図８や図９に示すように、水平断面Ｌ字形状の帯板１１を組み合わせて使用してもよい。水平断面Ｌ字形状の帯板１１を使用する場合には、水平断面コ字形状の帯板１１を使用する場合よりも噛み合わせ継手２０の数が増えるが、個々の部材はより小さくなり、狭い箇所での施工性を向上させることができる。
あるいは、１枚の帯板１１を柱状構造物１の外周に巻き付け、その両端を噛み合わせ継手２０で接合してもよい。

また水平断面円形の柱状構造物１を補強する場合には、例えば水平断面Ｕ字形状の帯板１１を用いてもよいし、あるいは水平断面円弧状の帯板１１を用いてもよい。その場合には、柱状構造物１の周方向に所定間隔で介在物１２を設ければよい。また水平断面多角形状の柱状構造物１を補強する場合にも、帯板１１やアングル部材１３の形状を適宜変更して対応することができる。
また本発明は橋脚や建物の柱以外にも、橋桁や建物の梁等の鉄筋コンクリート製の構造物の補強に適用することもでき、その他具体的な細部構造についても変更可能なことはもちろんである。

本発明で使用する補強板の形態例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態を示すものであり、その水平断面図である。 （ａ）は本発明で使用する噛み合わせ継手同士を近づける方向へ力を加えた状態を示す模式図であり、（ｂ）は遠ざける方向へ力を加えた状態を示す模式図である。 本発明で使用する噛み合わせ継手の重ね合わせ方法を示す正面図である。 本発明の実施の形態を示すものであり、その斜視図である。 同、斜視図である。 同、水平断面図である。 同、水平断面図である。 同、水平断面図である。

符号の説明

１ 柱状構造物
１０ 補強板
１１ 帯板
１２ 介在物
１３ 縦材（アングル材）
１４ 掛止片（取付フック）
２０ 噛み合わせ継手

Claims (8)

1. 両端部に互いに接合される噛み合わせ継手が設けられ柱状構造物の外周に沿って環状に配置される帯板と、この帯板と柱状構造物との間に設けられる介在物とからなり、
   前記介在物は硬化材が注入された袋からなることを特徴とする柱状構造物の補強構造。
2. 水平断面方形状の柱状構造物の角部にそれぞれ配置される縦材と、両端部に互いに接合される噛み合わせ継手が設けられ前記縦材及び柱状構造物の外周に沿って配置される帯板と、この帯板と前記縦材との間または前記縦材と柱状構造物との間に設けられる介在物とからなり、
   前記介在物は硬化材が注入された袋からなることを特徴とする柱状構造物の補強構造。
3. 前記縦材の外周面には、前記帯板を掛止する掛止片が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の柱状構造物の補強構造。
4. 前記帯板及び介在物は柱状構造物の軸方向に間隔を空けて複数設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の柱状構造物の補強構造。
5. 前記帯板は水平断面コ字形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の柱状構造物の補強構造。
6. 前記帯板は水平断面Ｌ字形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の柱状構造物の補強構造。
7. 水平断面コ字形状の帯板と、各帯板の両端部に設けられ帯板同士を接合する噛み合わせ継手とからなり、各帯板の内周面の角部には柱状構造物と当接する介在物が設けられ、
   前記介在物は硬化材の注入される袋であることを特徴とする柱状構造物の補強構造に用いられる補強板材料。
8. 水平断面Ｌ字形状の帯板と、この帯板の両端部に設けられ帯板同士を接合する噛み合わせ継手とからなり、各帯板の内周面の角部には柱状構造物と当接する介在物が設けられ、
   前記介在物は硬化材の注入される袋であることを特徴とする柱状構造物の補強に用いられる補強板材料。

Images