JP3976715B2 - 既設鉄筋コンクリート柱の補強方法 - Google Patents

Description

この発明は、既設鉄筋コンクリート柱の外周面に鋼板をスパイラル状に巻回して補強する方法に関するものである。

近年、内外の大地震により、鉄筋コンクリート構造物が大きな被害を受け、その被害の原因として、鉄筋コンクリート柱のせん断破壊が叫ばれている。そのせん断破壊を増長する原因の１つとして、地震時に、鉄筋コンクリート柱が変形作用を多数回繰り返し受けることが挙げられる。この繰り返し力に対して、鉄筋コンクリート柱のせん断破壊を防止し、復元力特性の安定と粘りを確保するには、その鉄筋コンクリート柱に鋼板や繊維補強シートを巻き付けて、主筋によって囲まれているコアコンクリートを有効に拘束することが最適である（特許文献１、２参照）。
特開平９−１５８１１６号公報 特開平９−１５１６１０号公報

このため、高架式高速道路、高架式鉄道のみならず、一般の建物においても、鉄筋コンクリート柱外周面に、鋼板や繊維補強シートを巻き付けてせん断耐力を高める補修が行われている。また、この技術において、一般の柱は矩形断面をしているため、外周面が円曲面状をなす当て板を柱の外周面に添着して鋼板等をその柱にスパイラル状に強く巻回し得るようにしている（特許文献２ 請求項１、段落００１７参照）。

しかし、特許文献１記載のように、新たに鉄筋コンクリート柱を構築する場合は、工場で製作したスパイラル鋼管を使用すればよいが、特許文献２に記載のように、既設の鉄筋コンクリート柱に鋼板などをスパイラル状に巻回するには、柱が邪魔になる等の問題点が多い。また、当て板の添着は煩わしいうえに、柱の径が変わるとそれに対応した当て板としなくてはならず、やはり煩わしい。

この発明は、作業性よく補修後の剛性を高め得るようにすることを課題とする。

上記課題を達成するために、この発明は、鋼板を薄肉鋼板としてスパイラル状に巻回するとともに、そのスパイラル状継目を接合し、さらに、そのスパイラル状の筒状体と柱の間に両者の接合材を充填するようにしたのである。

薄肉鋼板であれば、屈曲性が良いため、柱に容易に沿ってスパイラル状に巻き付けることができる。また、スパイラル筒状体による鉄筋コンクリート柱の拘束力はその円周方向の引張力として働き、スパイラル状継目方向はその円周方向に傾斜する方向のため、その引張力がまともに作用せず、このため、スパイラル状継目の接合度はスパイラル状を保つ程度で充分となる。さらに、接合材を充填するため、薄肉鋼板を柱に強固に巻きつけなくても、そのスパイラル筒状体と柱が強固に一体と成って、その筒状体がコアコンクリートを有効に拘束し、柱は、せん断耐力が高まり、破壊され難くなる。

具体的には、既設の鉄筋コンクリート柱に鋼板を巻き付ける際、前記鉄筋コンクリート柱の外周面に、その一端から他端の上下方向に薄肉鋼板をスパイラル状に巻回するとともにそのスパイラル状継目を接合して、鉄筋コンクリート柱の外周面に前記薄肉鋼板をスパイラル状に巻き付け、そのスパイラル状薄肉鋼板と鉄筋コンクリート柱の間に接合材を充填して両者を一体化する構成を採用し得る。

このとき、上記スパイラル状薄肉鋼板の上下端部外周に、そのスパイラル状薄肉鋼板より厚肉の鋼板を巻回して接合することができる。
このようにすれば、例えば、大断面や耐震性能の低い柱について、地震時等において最も拘束力が必要な柱の上下端部（梁又はスラブとの接合部）を厚肉鋼板を使用してその拘束力を担保するため、他の部分は薄肉鋼板を使用することにより、スパイラル筒状体全体としては軽量化できる。

また、既設の鉄筋コンクリート柱が四角柱などの断面多角形の場合には、その鉄筋コンクリート柱の角部を内部の補強筋に支障がない程度に切削するとよい。その切削は、Ｃカット、Ｒカットなどと任意である。
このようにすれば、角部の切削により、鉄筋コンクリート柱の柱断面が必要以上に大きくなることを防ぐことができるため、従来の空間スペースの減少も極力抑えることができる。また、鉄筋コンクリート柱の外周面が極力円状になって、柱断面外形が円弧状に近づき、スパイラル筒状体と柱の間隙が縮小するため、接合材の充填量が減少する。

その鉄筋コンクリート柱の外周面に薄肉鋼板をスパイラル状に巻き付ける手段としては、種々のものが考えられるが、例えば、ベンディングロールから帯状薄肉鋼板をその長さ方向弧状に屈曲させながら鉄筋コンクリート柱の外周に沿って送り出すとともに、その送り出した帯状薄肉鋼板先端を前記鉄筋コンクリート柱の外周に沿いつつ上下方向に走行させる等の手段を採用する。
このとき、鉄筋コンクリート柱の外周に沿って送り出す帯状薄肉鋼板先端を鉄筋コンクリート柱の外周に沿いつつ上方向に走行させれば、スパイラル状になった帯状薄肉鋼板の筒状形状がその自重で保形され易いため、鉄筋コンクリート柱の外周面に薄肉鋼板をスパイラル状に巻き付け易い。

接合材の充填位置は、充分に充填できる限りにおいて柱の上下方向及び周方向任意であるが、下端から充填すれば、その充填時に、接合材は自重により締め固まるため、密に詰まって鉄筋コンクリート柱にスパイラル筒状体を強固に一体化する。

スパイラル状継目の接合、スパイラル筒状体と厚肉鋼板との接合には、溶接が好ましいが、他の方法を採用してもよい。例えば、スパイラル状継目の接合には、接合縁をハゼ折りしてカシメる、接着材により接着する等が考えられる。また、スパイラル状継目の接合は、薄肉鋼板の巻回と同時でも、巻回後に行っても良い。接合材には、モルタルなどの周知のものを採用する。

この発明は、薄肉鋼板によるため、柱への巻回作業性がよく、また、スパイラル状継目の接合及び接合材の充填により、スパイラル筒状体と柱が強固に一体と成って、その筒状体がコアコンクリートを有効に拘束し、柱は、せん断耐力が高まり、破壊され難くなる。

図１乃至図３に一実施形態を示し、この実施形態は、図８に示す鉄筋コンクリート構造物のスラブ８や梁７間に立設された既設柱１０を補強するものである。その柱１０は、縦方向の主鉄筋１とその主鉄筋１の軸方向に設けた環状のせん断補強筋２を配筋してコンクリートＣを打設した鉄筋コンクリート構造物である。

この発明は、このような鉄筋コンクリート柱１０を補強するものであり、図１に示すように、柱１０の外周面を掃除した後、帯状薄肉鋼板３が巻回されたものから、薄肉鋼板巻回機（製管機）５の駆動部５ａからその帯状薄肉鋼板３を鉄筋コンクリート柱１０の外周に沿って送り出す。

このとき、駆動部５ａは、従来のスパイラル管の製管機と同様な構造であって、ベンディングロール５ｂにより帯状薄肉鋼板３を鉄筋コンクリート柱１０の外周に沿うその長さ方向弧状に屈曲させながら送り出し、帯状薄肉鋼板３先端を鉄筋コンクリート柱１０の外周に沿いつつ上方向に走行させて、鉄筋コンクリート柱１０の外周面に前記薄肉鋼板３をスパイラル状に巻き付ける。そのスパイラルのリード角θは１周で鋼板３の幅分上昇するようにする。

また、薄肉鋼板３の送り出し部（先端部）は、図示のように先に向かって幅狭となる三角形状としてその上縁を水平として、図２に示すように梁７に沿うようにする。さらに、その巻回と同時に、巻回機５に付設の溶接トーチ６でもってスパイラル状継目ａを溶接する。

その薄肉鋼板３のスパイラル状の巻回状態が、図２に示すように鉄筋コンクリート柱１０の全長に至れば、その薄肉鋼板３の終端を切断して鉄筋コンクリート柱１０に巻回されたスパイラル筒状体３０を得る。

つぎに、図３に示すように、このスパイラル筒状体３０の上下端部外周に、薄肉鋼板３より厚肉の鋼板３ａを巻回してその端縁及びスパイラル筒状体３０との接合縁を溶接して一体化する。これにより、鉄筋コンクリート柱１０の全長外周面のほぼ全域がスパイラル筒状体３０（厚肉鋼板３ａ）により覆われ、そのスパイラル筒状体３０を少し上げてその下部に隙間（１０ｍｍ程度）を開け、その隙間からモルタルｂを筒状体３０及び厚肉鋼板３ａと柱１０の間に圧入充填する。その圧入充填の位置は一箇所でも周囲等間隔などと複数でも良い。

このモルタルｂの圧入充填後の固化により、筒状体３０（厚肉鋼板３ａ）と柱１０が強固に一体と成るとともに、厚肉鋼板３ａが梁７に接合し、その筒状体３０が柱１０のコアコンクリートを有効に拘束し、柱１０は、剛性及びせん断耐力が高まり、破壊され難くなる。

この実施形態では、厚肉鋼板３ａにより、地震時等において最も拘束力が必要な柱１０の上下端（梁との接合部）の拘束を担保するため、他の部分は薄肉鋼板３を使用することにより、スパイラル筒状体３０全体としては軽量化できる。

図５乃至図７には他の実施形態を示し、図５に示す実施形態は、鉄筋コンクリート柱１０の角部１０ａを、内部の補強筋１、２に支障がない程度に鎖線で示す外側をＣカット切削して平面視円弧状に近づけた後、その柱１０の外周面に、薄肉鋼板３を上記と同様にしてスパイラル状に巻回して厚肉鋼板３ａを取付け、そのスパイラル筒状体３０内にモルタルｂを圧入充填するものである。

図６に示す実施形態は、厚肉鋼板３ａを使用しないものであり、スパイラル筒状体３０の下部（スパイラル状に巻回した薄肉鋼板３の終端部）を上端部と同様に三角状に切断して、その下縁が梁７に沿うようにしたものである。このスパイラル筒状体３０に上記と同様にしてモルタルｂを圧入充填する。このとき、図５の実施形態のように、角部１０ａを切削することができる。

図７に示す実施形態は、薄肉鋼板３の他の巻回手段を示し、薄肉鋼板巻回機５の駆動部部５ａから帯状薄肉鋼板３を送り出しながら、その巻回機５を柱１０の周りに鎖線矢印のように旋回させるとともに、駆動部５ａを実線矢印のように上下に移動・揺動させて、薄肉鋼板３を柱１０の下方からスパイラル状に巻回する。その巻回と同時に、巻回機５に付設の溶接トーチ６でもってスパイラル状継目ａを溶接する。

この発明の一実施形態の概略作用図 同実施形態の作用図 同実施形態の作用図 同柱の切断平面図 他の実施形態の作用切断平面図であり、（ａ）は補修前、（ｂ）は補修後 他の実施形態の作用図 他の実施形態の概略作用図 実施形態の施工状況概略図

符号の説明

１ 主鉄筋
２ せん断補強筋
３ 薄肉鋼板
３ａ 厚肉鋼板
５ 巻回機
５ａ 巻回機の駆動部
５ｂ ベンディングロール
６ 溶接トーチ
７ 梁
８ スラブ
１０ 鉄筋コンクリート柱
３０ スパイラル筒状体
ａ スパイラル状継目
ｂ モルタル

Claims (1)

1. 既設の鉄筋コンクリート柱（１０）の外周面に、その一端から他端の上下方向に帯状薄肉鋼板（３）をスパイラル状に巻き付ける補強方法であって、前記帯状薄肉鋼板（３）が巻回されたものから、薄肉鋼板巻回機（５）の駆動部（５ａ）のベンディングロール（５ｂ）により前記帯状薄肉鋼板（３）を前記鉄筋コンクリート柱（１０）の外周に沿うその長さ方向弧状に屈曲させながら送り出し、前記帯状薄肉鋼板（３）先端を鉄筋コンクリート柱（１０）の外周に沿いつつ上方向に走行させて、鉄筋コンクリート柱（１０）の外周面に前記帯状薄肉鋼板（３）を、リード角（θ）が１周で帯状薄肉鋼板（３）の幅分上昇するように、スパイラル状に巻き付けて、前記鉄筋コンクリート柱（１０）の外周面に、その一端から他端の上下方向に前記薄肉鋼板（３）をスパイラル状に巻回するとともにそのスパイラル状継目（ａ）を溶接接合して、鉄筋コンクリート柱（１０）の外周面に前記薄肉鋼板（３）をスパイラル状に巻き付け、そのスパイラル状薄肉鋼板（３）と鉄筋コンクリート柱（１０）の間に接合材（ｂ）を充填して両者（３，１０）を一体化することを特徴とする既設鉄筋コンクリート柱の補強方法。

Images