JP3851643B2 - Shear force reinforcement method - Google Patents
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本発明は、せん断力が作用する既設の鉄筋コンクリート造(以下、鉄筋コンクリートを「RC」という場合がある)の面材又は版材のせん断力補強方法に関する。 The present invention relates to a method for reinforcing a shearing force of a face material or a plate material of an existing reinforced concrete structure (hereinafter, reinforced concrete may be referred to as “RC”) on which a shearing force acts.
阪神大震災以前に設計及び施工された地下鉄、上下水道浄化施設などの各種施設において、その構造物躯体を構成するRC造のボックスカルバートやRC造の地中埋設構造物の側壁や底版スラブなど(以下「RC構造体」という場合がある)は、レベル2地震動に対するせん断耐力が不足していることが、各種の耐震診断の結果から明らかになっており、速やかに耐震補強を行う必要性が指摘されている。
これらのRC構造体は、機能の特性上、地中に埋設されている場合がほとんどであり、施工後に補強する際には、構造物躯体の側壁や底版を外側から補強することができず、内側からのみその補強を行わざるをえない。
In various facilities such as subways and water and sewage purification facilities designed and constructed prior to the Great Hanshin Earthquake, RC box culverts and the side walls and bottom slabs of RC buried underground structures that make up the structural frame It is clear from the results of various seismic diagnosis that the “RC structure” is sometimes lacking in shear strength against
These RC structures are mostly embedded in the ground due to functional characteristics, and when reinforcing after construction, the side walls and bottom slab of the structural frame cannot be reinforced from the outside. It must be reinforced only from the inside.
従来、RC構造体の補強方法としては、RC構造体の内側の所定位置に主鉄筋及び配力鉄筋を配筋して、コンクリートを打設する増厚工法が採用されていた。しかし、この工法では、補強後に側壁や底版スラブ等の厚さが増大して、躯体の内空断面が減少してしまうために各種の不都合が生じてしまうことになっていた(例えば、上下水道浄化施設の場合には、貯水能力や処理能力が減少してしまうことや、地下鉄の場合には、建築限界を満足しなくなるため、使用不能となってしまう場合が生じる)。さらに、従来の方法では、せん断耐力は向上するものの、主鉄筋が増加することで、曲げ耐力も増加することから、補強後においてせん断耐力と曲げ耐力の比を2〜4に移行させたいのであるが、これを実行するのが困難であった。 Conventionally, as a method for reinforcing an RC structure, a thickening method in which main reinforcing bars and distribution reinforcing bars are arranged at predetermined positions inside the RC structure and concrete is placed has been employed. However, in this construction method, after reinforcement, the thickness of the side wall, bottom slab, etc. is increased, and the internal cross section of the frame is reduced, so that various inconveniences occur (for example, water and sewage) In the case of a purification facility, the water storage capacity and the processing capacity decrease, and in the case of a subway, the construction limit may not be satisfied, and the use may be disabled. Furthermore, in the conventional method, although the shear strength is improved, the bending strength is also increased by increasing the main reinforcing bars. Therefore, the ratio between the shear strength and the bending strength is to be shifted to 2 to 4 after reinforcement. But this was difficult to do.
そこで、前記問題点を解決するために、カルバートのせん断補強方法として、カルバートの外壁の内側から、所定の間隔で鉛直方向にスリットを形成し、該スリット内に所定の鋼板を挿入した後に、前記スリット内にグラウト材を充填して前記鋼板と前記外壁とを一体化させる方法が提案されている。(例えば、特許文献1)
しかし、前記補強方法では、単に、スリット内に所定の鋼板を挿入するだけであることから、鋼板に引抜き力が発生した際、充分な剛性(引き抜き力に対する引き抜き抵抗の大きさ、以下「引き抜き剛性」という)を得ることができないという新たな問題点が生じることになった。 However, in the reinforcing method, a predetermined steel plate is simply inserted into the slit, so that when the pulling force is generated in the steel plate, sufficient rigidity (the magnitude of the pulling resistance against the pulling force, hereinafter referred to as “pulling rigidity”). ") Could not be obtained.
本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、簡易かつ確実に所定の引き抜き剛性を確保することが可能となる、既設のRC構造体のせん断力補強方法(以下、単に「せん断力補強方法」という)を提供することを課題としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is possible to ensure a predetermined pulling rigidity easily and reliably, and a method for reinforcing the shear force of an existing RC structure (hereinafter simply referred to as “removing method”). It is an object to provide a “shear force reinforcement method”.
前記課題を解決するために、請求項1の発明は、せん断力が作用する既設のRC造の面材又は版材のせん断力補強方法であって、以下の工程を含むことを特徴とする。
(1)前記既設のRC造の面材又は版材の一面側から他面側に向けて、せん断補強部材を設置するための補強部材挿入孔を形成する有底の補強部材挿入孔を穿孔する工程。
(2)せん断補強鉄筋と、前記せん断補強鉄筋の先端部及び基端部に設けられている、当該せん断補強鉄筋より断面形状が大きい各定着部材と、を備える前記せん断補強部材を、前記補強部材挿入孔に挿入するとともに、前記補強部材挿入孔に充填材を注入して、前記せん断補強部材を前記既設の鉄筋コンクリート造の面材又は版材に埋設する、せん断補強部材を挿入する工程。
せん断補強部材の設置とは、せん断補強部材の遊嵌による設置や固定による設置など、特に区別は無く、その設置方法は問わない。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of
(1) A bottomed reinforcing member insertion hole for forming a reinforcing member insertion hole for installing a shear reinforcing member is drilled from one surface side to the other surface side of the existing RC face plate or plate material. Process.
(2) A shear reinforcing member comprising: a shear reinforcing bar; and each fixing member having a cross-sectional shape larger than that of the shear reinforcing bar provided at a distal end portion and a base end portion of the shear reinforcing bar. A step of inserting a shear reinforcement member into the insertion hole and injecting a filler into the reinforcement member insertion hole to embed the shear reinforcement member in the existing reinforced concrete face material or plate .
The installation of the shear reinforcement member is not particularly distinguished, such as installation by loose fitting of the shear reinforcement member or installation by fixing, and the installation method is not limited.
また、請求項2の発明は、請求項1に記載のせん断力補強方法において、前記せん断補強部材における先端部の定着部材は、厚さ寸法が前記せん断補強鉄筋径の15%乃至40%、長さ寸法が前記せん断補強鉄筋径の100%乃至250%となるように形成された金属製の環状筒材の中空部を、前記せん断補強鉄筋の先端部に挿通し、前記環状筒材に押圧力を付与して塑性変形させることにより前記せん断補強鉄筋と接合されていることを特徴とする。
Further, the invention of
また、請求項3の発明は、請求項1に記載のせん断力補強方法において、前記せん断補強部材における先端部の定着部材は、幅寸法が前記せん断補強鉄筋径の150%乃至250%、長さ寸法が前記せん断補強鉄筋径の100%乃至250%となるように形成されたナット部材を、前記充填材を介在させた状態で前記せん断補強鉄筋の先端部に挿通することにより接合されていることを特徴とする。
Further, the invention of claim 3 is the shear force reinforcement method according to
また、請求項4の発明は、請求項1に記載のせん断力補強方法において、前記せん断補強部材における先端部の定着部材は、厚さ寸法が前記せん断補強鉄筋径の40%乃至80%、幅寸法が前記せん断補強鉄筋径の150%乃至250%となるように形成された鉄鋼製プレート材を、前記せん断補強鉄筋の先端部に摩擦圧接することにより接合されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the shear force reinforcing method according to the first aspect, the fixing member at the tip of the shear reinforcing member has a thickness of 40% to 80% of the diameter of the shear reinforcing bar, and a width. A steel plate material having a size of 150% to 250% of the diameter of the shear reinforcing bar is joined by friction welding to the tip of the shear reinforcing bar.
また、請求項5の発明は、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のせん断力補強方法において、前記せん断補強部材における基端部の定着部材は、厚さ寸法が前記せん断補強鉄筋径の40%乃至80%、幅寸法が前記せん断補強鉄筋径の150%乃至300%となるように形成された鉄鋼製プレート材を、前記せん断補強鉄筋の基端部に摩擦圧接することにより接合されていることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the shear force reinforcing method according to any one of the first to fourth aspects, wherein the fixing member at the base end portion of the shear reinforcing member has a thickness dimension of the shear reinforcement. By friction welding the steel plate material formed so that the reinforcing bar diameter is 40% to 80% and the width dimension is 150% to 300% of the shear reinforcing reinforcing bar diameter to the base end portion of the shear reinforcing reinforcing bar. It is characterized by being joined.
さらに、請求項6の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のせん断力補強方法において、前記既設コンクリート造の面材又は版材の一面側から他面側に向けて、前記せん断補強部材を設置するための前記補強部材挿入孔を形成するにあたり、前記せん断補強部材の先端部付近の孔径を、せん断補強鉄筋が挿入される部分の孔径の120%乃至200%程度とする拡孔部を設けることを特徴とする。
Furthermore, the invention of claim 6 is the shear force reinforcement method according to any one of
ここで、本発明による補強の対象部材は、せん断補強が必要となる部材であり、既設である各種のRC造の面材(壁等)又は版材(底版、天版等)(以下「RC造面版材」という)に適用可能であり、また、施工対象に関して、現場打ちや、プレキャストコンクリート製品等の種類は問わない。 Here, the member to be reinforced by the present invention is a member that requires shear reinforcement, and various existing RC face materials (walls, etc.) or plate materials (bottom plate, top plate, etc.) (hereinafter “RC”). It can be applied to a surface-forming plate material), and the type of on-site casting, precast concrete product, etc. is not limited regarding the construction object.
また、せん断補強部材は、RC造面版材の厚さ方向の内側端面及び外側端面から所定の被りコンクリート厚を確保するとともに、予め配筋されている主鉄筋及び配力鉄筋を避けるように配置される必要がある。
さらに、充填材は、せん断補強部材とRC造面版材のコンクリートとを強固に一体とさせるために注入するものであり、エポキシ樹脂、セメント系ミルクあるいはセメント系モルタルなどを用いることが好適である。
In addition, the shear reinforcement member is arranged so as to secure a predetermined covering concrete thickness from the inner end surface and the outer end surface in the thickness direction of the RC surface plate material, and to avoid pre-arranged main reinforcing bars and distributed reinforcing bars. Need to be done.
Further, the filler is injected in order to firmly integrate the shear reinforcing member and the concrete of the RC surface plate material, and it is preferable to use epoxy resin, cement-based milk, cement-based mortar, or the like. .
セメント系ミルクあるいはセメント系モルタルの配合として、これらの充填材の材料が硬化した後に、乾燥収縮や自己収縮により補強部材挿入孔とこれらの充填材料との間に微小な隙間が発生してRC構造体と一体とならないことが考えられるので、これらの充填材料に膨張剤を混入して、これらの充填材料が硬化した後にも無収縮の材料としてRC構造体とせん断補強部材との一体性を図ることが好適である。また、補強部材挿入孔の向きにより、注入中の充填材が流れ出すことがないように、充填材に可塑性のある材料を使用することも好適である。 As a blend of cement-based milk or cement-based mortar, after the material of these fillers is hardened, a minute gap is generated between the reinforcing member insertion hole and these filler materials due to drying shrinkage or self-shrinkage. Since it is considered that they are not integrated with the body, an inflating agent is mixed into these filling materials, and after the filling materials are cured, the RC structure and the shear reinforcement member are integrated as non-shrinkable materials. Is preferred. It is also preferable to use a plastic material for the filler so that the filler during injection does not flow out depending on the direction of the reinforcing member insertion hole.
本発明によれば、せん断補強部材とRC造面版材のコンクリートが充填材を介して一体化されているため、当該RC造面版材に、面外のせん断力が発生した場合に発生する斜め引張り応力に対して、せん断補強部材とRC造面版材とが一体となって抵抗することになる。従って、既設のRC造面版材のせん断耐力を向上させ、地震等による破壊形態を脆性的な破壊から靱性的な破壊へ移行させることができる。 According to the present invention, since the shear reinforcement member and the RC surface plate material concrete are integrated via the filler, this occurs when an out-of-plane shear force is generated in the RC surface plate material. The shear reinforcing member and the RC surface plate material integrally resist the oblique tensile stress. Accordingly, it is possible to improve the shear strength of the existing RC surface plate material and shift the fracture mode due to an earthquake or the like from brittle fracture to tough fracture.
また、本発明によれば、RC造面版材のコンクリート厚さを増加させることなく、直接的にせん断補強部材を壁内部に埋設することにより、せん断耐力と靱性性能の増大を効率的に実現できることから、補強後に躯体の内空断面が減少してしまうといった不都合が生じることを防止することができる。加えて、主鉄筋を増加させることがないことから、曲げ耐力を増加させることなく、面外せん断耐力を向上させることができるので、レベル2地震時において、曲げ・せん断先行破壊型の可能性があるRC構造体を曲げ先行破壊型に移行することができる。 In addition, according to the present invention, an increase in shear strength and toughness performance can be efficiently realized by directly embedding a shear reinforcement member in the wall without increasing the concrete thickness of the RC surface plate material. Since it can do, it can prevent that the inconvenience that the internal cross section of a housing reduces after reinforcement | strengthening arises. In addition, since there is no increase in main reinforcing bars, the out-of-plane shear strength can be improved without increasing the bending strength. An RC structure can be transferred to a bending predestructive type.
また、せん断補強部材において、せん断補強鉄筋の基端部及び先端部には、当該せん断補強鉄筋より断面形状が大きい定着部材が設けられているため、当該せん断補強部材の定着効果を高めることができるとともに、せん断補強鉄筋の引張抵抗と定着部材の内側のコンクリートに発生する圧縮応力により、より効果的にせん断耐力の向上と靱性性能の向上を図ることができる。 Further, in the shear reinforcement member, since the fixing member having a larger cross-sectional shape than the shear reinforcement bar is provided at the base end portion and the distal end portion of the shear reinforcement bar, the fixing effect of the shear reinforcement member can be enhanced. At the same time, the shear resistance and the toughness can be improved more effectively by the tensile resistance of the shear reinforcing bar and the compressive stress generated in the concrete inside the fixing member.
本発明のせん断力補強方法によれば、簡易かつ確実に所定の引き抜き剛性を確保することができる。 According to the shear force reinforcing method of the present invention, a predetermined pulling rigidity can be ensured easily and reliably.
本発明の補強方法の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下は、地中の地盤Gに埋設された既設RC構造体の側壁をせん断補強する場合について説明を行う。なお、以下の説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。 A preferred embodiment of the reinforcing method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, the case where the side walls of the existing RC structure embedded in the underground ground G are subjected to shear reinforcement will be described. In the following description, the same reference numerals are used for the same elements, and duplicate descriptions are omitted.
<第一の実施の形態>
第一の実施の形態に係る補強方法は、(1)補強部材挿入孔を穿孔する工程と、(2)せん断補強部材を挿入する工程の各工程を主要部として構成されている。
<First embodiment>
The reinforcing method according to the first embodiment is mainly configured by (1) a step of drilling a reinforcing member insertion hole and (2) a step of inserting a shear reinforcing member.
(1)補強部材挿入孔の穿孔工程
本工程は、既設RC構造体の側壁の内側から外側に向けて、せん断補強部材を設置するための補強部材挿入孔を形成する作業を行う工程である。
(1) Reinforcing member insertion hole drilling step This step is a step of performing a work of forming a reinforcing member insertion hole for installing a shear reinforcing member from the inside to the outside of the side wall of the existing RC structure.
図1(a)に示すように、補強部材挿入孔10は、既設RC構造体の施工時の配筋図や非破壊試験の情報をもとに、穿孔時に主鉄筋R1及び配力鉄筋R2に損傷を与えることの無いように、横間隔は主鉄筋R1と、縦間隔は配力鉄筋R2と同間隔で両鉄筋の中央に配置する。図1(b)に示すように、補強部材挿入孔10の穿孔は、側壁Wの内側(一面側)から地盤Gと接している外側(他面側)方向であって側壁W面に略垂直な方向に、インパクト・ドリルやロータリーハンマ・ドリル、コア・ドリルなどの穿孔手段を用いて行う。この補強部材挿入孔10は、やや下向きの傾斜を設け、他面側に所定寸法の被りコンクリート厚さを差し引いた長さ寸法に設けるとともに、孔径は、図2(a)に示すせん断補強部材20の先端部に取り付けられているリングヘッド22(定着部材)の直径に若干の余裕を見込んだ値とする。
As shown in FIG. 1 (a), the reinforcing
なお、補強部材挿入孔10にやや下向きの傾斜を形成する理由は、後記せん断補強部材挿入工程において、充填材を注入する際に、内部の空気を排出しやすくするためであり、このようにすることにより、当該充填材の充填をより完全に行うことができるようになる。
The reason why the reinforcing
その後、せん断補強部材20の基端部(末端部)に取り付けられているプレートヘッド23(定着部材)の周縁部が掛止されるように、前記穿孔手段を用いて側壁Wの内側の削孔径の拡幅を行う。なお、この拡幅部11の削孔深さはプレートヘッド23の厚みに被りコンクリート厚さを加算した値とする必要がある。
そして、補強部材挿入孔10の拡幅部11の穿孔が完了したら、当該孔内に穿孔のために生じたコンクリート粉を除去する。
Thereafter, the drilling diameter on the inner side of the side wall W using the punching means so that the peripheral edge of the plate head 23 (fixing member) attached to the base end (terminal) of the
Then, when the perforation of the widened
(2)せん断補強部材挿入工程
本工程は、図2(a)〜(d)に示した、補強部材挿入孔10にせん断補強部材20を挿入するとともに、当該補強部材挿入孔10に充填材30を注入して、一体化する作業を行う工程である。
(2) Shear Reinforcement Member Insertion Step In this step, the
せん断補強部材20は、せん断補強鉄筋21と、前記せん断補強鉄筋21の先端部及び基端部に設けられている、当該せん断補強鉄筋21より断面形状が大きいリングヘッド22及びプレートヘッド23と、から構成されている。
The
例えば、リングヘッド22は、軟鋼やアルミニウム合金などの比較的加工しやすい金属製材料を用い、厚さがせん断補強鉄筋21の直径の15%〜40%、長さがせん断補強鉄筋21の直径の100%〜250%の形状を有する円筒体を準備する。これを、せん断補強鉄筋21の先端部にかぶせ、この周りを半分の円環を2つあわせたグリッパを用いて周囲から押しつぶすことにより、あるいは、鉄筋のスクイズ・ジョイントに用いるような円筒体を絞り込む(スクイズする)ようにして、円筒体を塑性変形させてせん断補強鉄筋21と一体にすることで簡易に製造することができる。あるいは、せん断補強鉄筋21としてネジ筋鉄筋を用いて、先端部にロックナットをねじ込み、せん断補強鉄筋21とロックナットとのがたつきを取り除くためにダブルナットとするか、ナット内部の隙間にエポキシ樹脂のような充填材を注入する方法のいずれかにより、リングヘッド22として、厚さがせん断補強鉄筋の直径の150%〜250%、長さがせん断補強鉄筋の直径の100%〜250%となるように、製造することもできる。あるいは、後述するプレートヘッド23の固定方法と同様の方法により、厚さがせん断補強鉄筋21の直径の40%〜80%、幅がせん断補強鉄筋21の直径の150%〜250%の鋼製プレートをせん断補強鉄筋21の先端部に溶着させる方法により製造してもよい。
For example, the ring head 22 is made of a metal material that is relatively easy to process, such as mild steel or an aluminum alloy. A cylindrical body having a shape of 100% to 250% is prepared. Cover this with the tip of the
また、プレートヘッド23は、摩擦圧接機械を用いて、固定したせん断補強鉄筋21に回転させた鋼製プレートを押し付けることにより、回転する鋼製プレートに所定の圧力で摩擦熱を発生させて、鋼製プレートをせん断補強鉄筋21に溶着させることにより簡易に製造することができる。なお、プレートヘッド23には、充填材の注入孔24が原則として形成されている。
Further, the
ここで、両端部のリングヘッド22とプレートヘッド23の組み合わせは、補強を行う側壁Wの配筋状態、コンクリート強度、壁厚などの要因にあわせて自由に選択することができる。
Here, the combination of the ring head 22 and the
次に、せん断補強部材20を補強部材挿入孔10に設置し、側壁Wと一体化させる作業工程を示す。まず、先端部にリングヘッド22を、基端部にプレートヘッド23を設けたせん断補強鉄筋21を、地盤G側にリングヘッド22が位置するように、補強部材挿入孔10に挿入する(図2(a)及び図2(b)参照)。このせん断補強鉄筋21と周囲の補強部材挿入孔10の内面には隙間があるので、この隙間にエポキシ樹脂、セメント系ミルクあるいはセメント系モルタルなどからなる充填材30を圧入してせん断補強部材20と側壁Wとを一体とする。その方法は、図2(c)に示すように、セメント系材料で作ったキャップ31を用意して、これを拡幅部11の削孔口に押しこんで補強部材挿入孔10を密閉する。キャップ31の下端には、ビニールチューブのような注入管32を設けプレートヘッド23の注入孔24を貫通させ、注入管32をリングヘッド22の近傍まで挿入する。上端には空気抜きの排出管33を設ける。またキャップ31の周囲にはシール材を介装し充填材30を圧入した際に漏洩することを防止する。ここで注入管32は、その先端部をせん断補強部材20の先端部のリングヘッド22により近接させた方が、未充填箇所が少なくなる。上記の方法により、注入した充填材30が補強部材挿入孔10の内部で硬化し、せん断補強部材20と側壁Wが一体となることで補強が完成する。
Next, an operation process in which the
本発明の補強方法によって補強されたRC構造体は、図3に示すように面外のせん断力Sが作用した時に発生する斜めひび割れcに対して、直接的にせん断補強部材20で補強してせん断耐力を向上させるものである。
つまり、面外のせん断力Sが側壁Wに作用すると斜めひび割れcが発生しようとするが、せん断補強部材20に引張力が働くために、両端部のリングヘッド22やプレートヘッド23に引き抜き力ftが作用する。このために、リングヘッド22及びプレートヘッド23の内側にあるコンクリート(以下「内部コンクリート」という)には、その反力として内部コンクリートに支圧力が作用して、圧縮応力fcの場が形成される。つまり、内部コンクリートは横拘束を受けて、斜め引張に対して、抵抗力を増大する結果となる。このために、端部にそれぞれリングヘッド22とプレートヘッド23の付いたせん断補強部材20により側壁Wの面外せん断耐力が増大するとともに、内部コンクリートに圧縮応力fcが発生する(圧縮応力場が形成される)ことによる靱性性能の増大も図られることになる。
The RC structure reinforced by the reinforcing method of the present invention is directly reinforced by the
That is, when an out-of-plane shear force S acts on the side wall W, an oblique crack c tends to occur. However, since a tensile force acts on the
本実施の形態において、リングヘッド22の周囲に拡孔部12を設けてもよく、その場合には図4に示すように、リングヘッド22の定着効果と靱性性能が増大する。すなわちリングヘッド22に引き抜き力ftが作用するときに、削孔内壁と充填材30との間で付着滑りが発生することを防止することができ、引き抜き剛性を増大することができる。さらに、リングヘッド22に作用する支圧反力が内部コンクリートに有効に作用して、大きな圧縮応力fcの場が形成されるために内部コンクリートの拘束効果がより一層高まり、靱性性能が増大する。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態による補強を行った場合に、リングヘッド22とプレートヘッド23が存在することから、定着部分が増大することになる。この定着効果を調べるために、プレートヘッド23を有するせん断補強鉄筋21と、端部に半円形状のフックを形成したせん断補強鉄筋(以下「比較例」という)の引き抜き実験を行った結果の一例を、図5(a)及び図5(b)に示す。図5(a)は、異形鉄筋(D16)を用い、RC部材中に直径25mmの補強部材挿入孔を穿孔し、当該補強部材挿入孔に、厚さ9mm、直径35mmの円形の形状のプレートヘッドを有するせん断補強部材と比較例とを挿入して、充填材を充填させて硬化させた場合における、各せん断補強部材の引張応力と、抜け出し変位の関係を求めたものである。
図5(b)は、同様に異形鉄筋(D22)を用い、RC部材中に直径32mmの補強部材挿入孔を穿孔し、当該補強部材挿入孔に、厚さ16mm、直径が45mmの円形の形状のプレートヘッドを有するせん断補強部材と比較例とを挿入して、各せん断補強部材の引張応力と、抜け出し変位の関係を求めたものである。
Further, when the reinforcement according to the present embodiment is performed, since the ring head 22 and the
In FIG. 5B, similarly, a deformed reinforcing bar (D22) is used, and a reinforcing member insertion hole with a diameter of 32 mm is drilled in the RC member, and the reinforcing member insertion hole has a circular shape with a thickness of 16 mm and a diameter of 45 mm. The relationship between the tensile stress and the displacement of each shear reinforcement member was determined by inserting a shear reinforcement member having a plate head and a comparative example.
この結果によれば、本発明に係るプレートヘッドを有するせん断補強鉄筋は、比較例と比べると抜け出し変位が小さく(引き抜き剛性が高く)、定着効果が格段に優れていることが実証されることになった。 According to this result, it is proved that the shear reinforcing bar having the plate head according to the present invention has a smaller displacement (higher extraction rigidity) than the comparative example, and has an excellent fixing effect. became.
<第二の実施の形態>
第二の実施の形態に係る補強方法は、(1)補強部材挿入孔を穿孔する工程と、(2)充填材を圧入する工程と、(3)せん断補強部材を挿入する工程の各工程を主要部として構成されている。
<Second Embodiment>
The reinforcing method according to the second embodiment includes (1) a step of drilling a reinforcing member insertion hole, (2) a step of press-fitting a filler, and (3) a step of inserting a shear reinforcing member. It is configured as the main part.
(1)補強部材挿入孔の穿孔工程
本工程は、第一の実施の形態において説明した補強部材挿入孔10の穿孔工程と同様であるため、詳細な説明は省略する。なお、本実施の形態による補強部材挿入孔10の孔径は、せん断補強鉄筋21’の鉄筋径に若干の余裕を見込んだ値とする。
(1) Reinforcing member insertion hole drilling step This step is the same as the reinforcing
(2)充填材圧入工程
本工程は、図6(a)に示した、補強部材挿入孔10に充填材30を圧入機械Mにより圧入する作業を行う工程である。
(2) Filler press-fitting step This step is a step of performing the work of press-fitting the
図6(a)に示すように、補強部材挿入孔10の穿孔が完了した後、圧入機械Mにより、可塑性のあるセメント系モルタルからなる充填材30を圧入する。ここで、可塑性のあるセメント系モルタルは、セメントとシリカヒュームや石英粉などのポゾラン物質と増粘材と水とから構成される材料で、上向きに充填しても流れ落ちることのない性質を有している充填材30であるため、補強部材挿入孔10の方向に限定されることなく、充填することが可能である。なお、充填材30の材質等は、同様の特性を有するものであれば、これに限定されるものではない。
As shown in FIG. 6A, after the perforation of the reinforcing
(3)せん断補強部材挿入工程
本工程は、図6(b)〜(c)に示した、充填材30が充填された補強部材挿入孔10にせん断補強部材20’を挿入するとともに、拡幅部11に充填材30のコテ塗りを行い、せん断補強部材20’と側壁Wとを一体化する作業を行う工程である。
(3) Shear reinforcement member insertion step This step includes inserting the
本実施の形態に係るせん断補強部材20’は、図7に示すように、その先端に尖鋭部25を有するせん断補強鉄筋21’と、前記せん断補強鉄筋21’の基端部に摩擦圧接Aにより設けられている、当該せん断補強鉄筋21’より断面形状が大きいプレートヘッド23と、から構成されている。なお、せん断補強鉄筋21’の基端部とプレートヘッド23の摩擦圧接Aによる固定方法は、第一の実施の形態において説明した方法と同様であるため、詳細な説明は省略する。
ここで、せん断補強部材20’の尖鋭部25の加工方法は、せん断補強鉄筋21’の先端部を鋭角に切り落としたり、加熱して変形させるなど、限定されるものではない。せん断補強鉄筋21’の先端部に尖鋭部25設けることにより、せん断補強部材20’を充填材30に挿入する際に空気を巻き込むことを防止することが可能となる。
As shown in FIG. 7, the
Here, the processing method of the sharpened portion 25 of the
次に、せん断補強部材20’を補強部材挿入孔10に設置し、側壁Wと一体化させる作業工程を示す。まず、図6(b)に示すように、先端部に尖鋭部25を、基端部にプレートヘッド23を設けたせん断補強鉄筋21’を、地盤G側に尖鋭部25が位置するように、充填材30が充填された補強部材挿入孔10に挿入する。そして、図6(c)に示すように、プレートヘッド23の外側の拡幅部11にできた空間11aを、セメント系モルタルからなる充填材30をコテによりすり込むことで充填する。充填が完了したら、充填材30がその流動性により変形することがないように、型枠26を拡幅部11を塞ぐように側壁Wの内側表面に設置する。この場合において、補強部材挿入孔10が下向きの場合は、充填材30が変形することがないため型枠26を設置する必要はない。また、型枠26の材質・形状・設置方法は、拡幅部11からの充填材30の流出を抑止することができればよく、限定されるものではない。
Next, an operation process in which the
次に、本実施の形態によるせん断補強のメカニズムについて図8を用いて説明する。
面外のせん断力が側壁Wに作用すると斜めひび割れcが発生しようとするが、せん断補強鉄筋21’があるのでこのせん断補強鉄筋21’に引張力が働いて、端部のプレートヘッド23に引き抜き力ftが作用する。このために、プレートヘッド23の内側にあるコンクリートにはプレートヘッド23からの支圧力が作用して、側壁W内部のコンクリートには圧縮応力fcが作用する。つまりプレートヘッド23の内側のコンクリートは横拘束を受けて、斜め引張に対して抵抗力を増大する結果となる。このため、端部にプレートヘッド23のついた鉄筋補強により側壁Wの面外せん断耐力の増大とともに、内部コンクリートに圧縮応力fcが形成させることによる靱性能も増大する。
なお、本実施の形態による補強を行った場合においても、定着効果を調べるために第一の実施の形態において行われた引き抜き実験を行ったところ、図5(a),(b)と同様の結果が得られた。
Next, the mechanism of shear reinforcement according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
When an out-of-plane shear force acts on the side wall W, an oblique crack c tends to occur. Force ft acts. For this reason, the supporting pressure from the
Even in the case where the reinforcement according to the present embodiment is performed, the extraction experiment performed in the first embodiment was performed in order to investigate the fixing effect, and the same results as in FIGS. 5A and 5B were obtained. Results were obtained.
以上のように、本発明の補強方法によれば、既設のRC造面版材のコンクリート厚さを増加させることなく、直接的にせん断補強部材20をRC造面版材内部に埋設することにより、せん断耐力と靱性性能の増大を効率的に実現できることから、従来の鉄筋コンクリート増厚工法等のように、補強後に内空断面が減少してしまうといった不都合が生じることを防止することができる。加えて、主鉄筋を増加させることがないことから、曲げ耐力を増加させることなく、面外せん断耐力を向上させることができるので、曲げ・せん断先行破壊型の可能性があるRC構造体を曲げ先行破壊型に移行することができる。
As described above, according to the reinforcing method of the present invention, the
また、第一の実施の形態に係るせん断補強部材20におけるせん断補強鉄筋21の先端部に設けられたリングヘッド22による削孔径の増大は、せん断補強鉄筋21の鉄筋径に比較して30%〜50%程度のみであるため、補強部材挿入孔10の施工が容易であるばかりか、経済的に補強が実行できる。また、所定の引抜き剛性を確保した上で、補強部材挿入孔10の施工及び定着材の加工を効率的に行うことができる。
Further, the increase in the drilling hole diameter by the ring head 22 provided at the distal end portion of the
また、せん断補強鉄筋21の基端部に設けられているプレートヘッド23及び先端部に設けられているリングヘッド22は、充分な定着効果が得られるとともに、面外せん断力が発生するとせん断補強鉄筋21に引張力が作用するために、プレートヘッド23又はリングヘッド22及びプレートヘッド23に支圧力が働き、内部コンクリートには圧縮応力場が形成されるため、せん断に対して内部コンクリート自身のせん断抵抗力が増大して効果的なせん断補強となる。
さらに、補強部材挿入孔10は、充填材30により外部と遮断されるので、補強後の耐久性の観点で劣化の抑制を期待できる。
Further, the
Furthermore, since the reinforcing
また、第二の実施の形態によるせん断力補強方法によれば、補強部材挿入孔10の削孔径がせん断補強鉄筋21’の鉄筋径の120%〜130%程度でよく、作業効率がよく、さらに、充填材30が充填された補強部材挿入孔10にせん断補強部材20’を挿入して、プレートヘッド23の外側の空間に充填材30を充填するのみで側壁Wとの一体化が完了するため、せん断補強部材20を挿入後に充填材30を注入する方法に比べて施工性に優れている。
In addition, according to the shearing force reinforcing method according to the second embodiment, the drilling diameter of the reinforcing
以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜設計変更が可能であることは言うまでもない。
特に、本発明の補強方法の対象とするRC構造体は、前記実施形態に限られず、カルバート等を使用した構造であってもよい。
特に、補強対象である既設RC構造体は、RC造であればよく、現場打ち鉄筋コンクリート構造体や、プレキャストコンクリート構造体等その種類は問わないとともに、補強を行う部位についても限定されず、底版等にも適用可能である。
特に、せん断補強部材の挿入間隔・挿入数は、前記実施形態に限られず、適宜に定めることができる。
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that the above-described constituent elements can be appropriately changed in design without departing from the spirit of the present invention.
In particular, the RC structure as a target of the reinforcing method of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be a structure using culverts or the like.
In particular, the existing RC structure to be reinforced may be an RC structure, and there is no limitation on the type such as a cast-in-place reinforced concrete structure or a precast concrete structure. It is also applicable to.
In particular, the insertion interval and the number of insertions of the shear reinforcement member are not limited to the above embodiment, and can be determined as appropriate.
10 補強部材挿入孔
11 拡幅部
12 拡孔部
20,20’ せん断補強部材
21,21’ せん断補強鉄筋
22 リングヘッド
23 プレートヘッド
25 尖鋭部
30 充填材
31 キャップ
32 注入管
33 排出管
c 斜めひび割れ
fc 圧縮応力
ft 引き抜き力
G 地盤
R1 主鉄筋
R2 配力鉄筋
S せん断力
W 側壁
DESCRIPTION OF
Claims (6)
(1)前記既設の鉄筋コンクリート造の面材又は版材の一面側から他面側に向けて、せん断補強部材を設置するための有底の補強部材挿入孔を形成する補強部材挿入孔を穿孔する工程。
(2)せん断補強鉄筋と、前記せん断補強鉄筋の先端部及び基端部に設けられている、当該せん断補強鉄筋より断面形状が大きい各定着部材と、を備える前記せん断補強部材を、前記補強部材挿入孔に挿入するとともに、
前記補強部材挿入孔に充填材を注入して、前記せん断補強部材を前記既設の鉄筋コンクリート造の面材又は版材に埋設する、せん断補強部材を挿入する工程。 A method for reinforcing an existing reinforced concrete face material or plate material on which a shearing force acts, comprising the following steps.
(1) Drilling a reinforcing member insertion hole for forming a bottomed reinforcing member insertion hole for installing a shear reinforcing member from one side of the existing reinforced concrete face plate or plate to the other side Process.
(2) A shear reinforcing member comprising: a shear reinforcing bar; and each fixing member having a cross-sectional shape larger than that of the shear reinforcing bar provided at a distal end portion and a base end portion of the shear reinforcing bar. Insert it into the insertion hole,
A step of inserting a shear reinforcement member, injecting a filler into the reinforcement member insertion hole and embedding the shear reinforcement member in the existing reinforced concrete face material or plate .
厚さ寸法が前記せん断補強鉄筋径の15%乃至40%、長さ寸法が前記せん断補強鉄筋径の100%乃至250%となるように形成された金属製の環状筒材の中空部を、前記せん断補強鉄筋の先端部に挿通し、
前記環状筒材に押圧力を付与して塑性変形させることにより前記せん断補強鉄筋と接合されていることを特徴とする請求項1に記載のせん断力補強方法。 The fixing member at the tip of the shear reinforcing member is
A hollow portion of a metal annular tube formed so that a thickness dimension is 15% to 40% of the shear reinforcing bar diameter and a length dimension is 100% to 250% of the shear reinforcing bar diameter, Insert it through the tip of the shear reinforcing bar,
The shear force reinforcing method according to claim 1, wherein the annular cylindrical member is joined to the shear reinforcing bar by applying a pressing force to plastic deformation.
幅寸法が前記せん断補強鉄筋径の150%乃至250%、長さ寸法が前記せん断補強鉄筋径の100%乃至250%となるように形成されたナット部材を、
前記充填材を介在させた状態で前記せん断補強鉄筋の先端部に挿通することにより接合されていることを特徴とした請求項1に記載のせん断力補強方法。 The fixing member at the tip of the shear reinforcing member is
A nut member formed so that a width dimension is 150% to 250% of the diameter of the shear reinforcing bar and a length dimension is 100% to 250% of the diameter of the shear reinforcing bar;
The shear force reinforcing method according to claim 1, wherein the joining is performed by inserting the tip of the shear reinforcing steel bar with the filler interposed.
厚さ寸法が前記せん断補強鉄筋径の40%乃至80%、幅寸法が前記せん断補強鉄筋径の150%乃至250%となるように形成された鉄鋼製プレート材を、
前記せん断補強鉄筋の先端部に摩擦圧接することにより接合されていることを特徴とした請求項1に記載のせん断力補強方法。 The fixing member at the tip of the shear reinforcing member is
A steel plate material having a thickness dimension of 40% to 80% of the shear reinforcing bar diameter and a width dimension of 150% to 250% of the shear reinforcing bar diameter,
The shearing force reinforcing method according to claim 1, wherein the shearing reinforcing bar is joined by friction welding to a front end portion of the shear reinforcing bar.
厚さ寸法が前記せん断補強鉄筋径の40%乃至80%、幅寸法が前記せん断補強鉄筋径の150%乃至300%となるように形成された鉄鋼製プレート材を、
前記せん断補強鉄筋の基端部に摩擦圧接することにより接合されていることを特徴とした請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のせん断力補強方法。 The fixing member at the base end of the shear reinforcement member is
A steel plate material having a thickness dimension of 40% to 80% of the shear reinforcing bar diameter and a width dimension of 150% to 300% of the shear reinforcing bar diameter,
The shear force reinforcing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the shear strength reinforcing bar is joined to the base end portion of the shear reinforcing steel bar by friction welding.
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