JP4104175B2

JP4104175B2 - Steel plate reinforcement method for concrete structures

Info

Publication number: JP4104175B2
Application number: JP09873995A
Authority: JP
Inventors: 紀昭稲葉; 健二溝口; 純一新山; 徹也三島; 顕彰鈴木; 忠朋渡辺
Original assignee: Railway Technical Research Institute; Maeda Corp
Current assignee: Railway Technical Research Institute; Maeda Corp
Priority date: 1995-04-24
Filing date: 1995-04-24
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2023-06-18
Also published as: JPH08291631A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はコンクリート構造物の鋼板補強工法に関し、更に詳細には例えば梁、床版等のコンクリート構造物における曲げ補強をすべき構造部分を鋼板で補強する工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既存のコンクリート構造物のなかには設計時には考慮されていなかった新たな増加荷重により設計耐力が不足する場合、或いは老朽化等の理由で強度が低下した場合など、補強を必要とする場合がある。
【０００３】
このような場合、従来ではコンクリート構造物における補強をすべき部分に鋼板を接着剤で固着して補強する方法が採用されることが多い。鋼板を接着剤でコンクリート構造物表面に固着して補強する方法には、大きく分けて注入工法と圧着工法とが知られている。
【０００４】
注入工法は、図１６に示されるように最初にアンカーボルト１により鋼板２がコンクリート構造物３における曲げ補強をすべき部分（表面）にスペーサ４を部分的に介在させることで所定の間隔をあけて仮り固定され、この間隙の全周はシール用のエポキシ樹脂５で閉塞される。その後、鋼板２とコンクリート構造物１の表面との間隙に鋼板２のほぼ中央部に形成された注入穴６から例えば接着用エポキシ樹脂等の樹脂系接着剤７が充填される。
【０００５】
その際、接着剤７の接着力低下を防ぐために、接着剤７の充填に伴って間隙外周部のシール部５に設けた空気抜きパイプ８で間隙内の空気が押し出され、接着剤７層内での気泡の発生が防止される。これにより、鋼板２は専ら樹脂系接着剤７の接着力によりコンクリート構造物３に堅固に固着されることになる。
【０００６】
また、圧着工法は、図１７に示されるように最初にアンカーボルト１により鋼板２がコンクリート構造物３における曲げ補強をすべき部分（表面）に所定の間隔をあけて仮り固定される。その後、鋼板２とコンクリート構造物１の表面との間隙４に例えば接着用エポキシ樹脂等の樹脂系接着剤７が充填され、次いで鋼板２の対向する端部表面上にフォームラバー９を介して押木１０が配置される。
【０００７】
これら押木１０間に橋渡しするようにＬ形鋼材１１が乗せられ、先に鋼板２を仮り固定したアンカーボルト１をそのまま使用してこのＬ形鋼材１１を締め付け固定することにより鋼板２に押圧力を付与し、これにより鋼板２はコンクリート構造物３へ強力に接着固定される。
【０００８】
図１８及び図１９はこのような従来の注入工法或いは圧着工法等を用いて実際にトンネル構造体１２における劣化部１３を補強した例を概略的に示している。この場合、トンネル構造体１２の劣化部１３におけるひび割れ部分１４には樹脂剤が充填され、その上で前述した方法により鋼板２が当該トンネル構造体１２の劣化部１３表面に固着される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような従来におけるコンクリート構造物の鋼板補強工法では、次のような問題があった。すなわち、従来のコンクリート構造物の鋼板補強工法では鋼板を専ら接着剤によってコンクリート構造物に固着していたことから、接着するコンクリート構造物表面を洗浄したり健全な面を露出させたりすること等の前処理が必要となると同時に鋼板についても脱脂、サンドブラスト等による粗面化等の前処理が必要であった。
【００１０】
また、注入工法については接着剤の注入圧による鋼板の変形防止や接着剤充填時の気泡除去等の配慮も必要であり、更には注入工法及び圧着工法ともに浸透水や結露などの処理、並びに接着剤硬化まで鋼板仮支持工が必要となる等種々の工程が必要で、補強作業工程が複雑となり非常に面倒であると言う問題があった。
【００１１】
なお、圧着工法は一般に注入工法に比べて空気が残ることが少なく、接着効果がよいとされるが、施工面に制約を受け、施工可能範囲が狭いこと、施工中の内空断面の支障量が大きいことなどの問題もあった。
【００１２】
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、施工が容易で且つ施工面にあまり制約を受けることなく種々のコンクリート構造物に対応してその劣化部を補強することができるコンクリート構造物に鋼板補強工法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明はコンクリート構造物の鋼板補強工法であり、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、本発明におけるコンクリート構造物の鋼板補強工法は、第１に、梁、床版等のコンクリート構造物２０における曲げ補強をすべき構造部分に適当数の削孔２１を形成する工程と、外方に放射状に拡大可能な複数の係止片２２ｄを備える拡張体２２ｃを螺合したアンカーボルト２２を前記各削孔２１に挿入し、前記拡張体２２ｃの前記係止片２２ｄを放射状に広げて前記削孔内壁面に係止する工程と、前記各アンカーボルト２２が挿通する開口部２３ａを形成した鋼板２３をコンクリート構造物壁面と所定の間隔を開けて配置し、前記各開口部２３ａから突出する前記アンカーボルト２２の先端部にナット２５を螺着して固定する工程と、前記コンクリート構造物表面と前記補強鋼板との間隙に接着力を期待しないグラウト材２９を充填する工程とから構成されることを特徴とする。
【００１４】
この場合、前記削孔２１がその底部近傍に拡径部２１ａを備え、前記拡張体２２ｃの前記係止片２２ｄが広がる時前記拡径部２１ａ内に進入して係合するようにすることも好ましい。
【００１５】
更に、本発明におけるコンクリート構造物の鋼板補強工法は、第２に、梁、床版等のコンクリート構造物２０における曲げ補強をすべき構造部分に適当数の削孔３０を形成する工程と、前記各削孔に接着剤３１を充填した後、アンカーボルト３２を接着剤が充填された前記各削孔３０に挿入して固定する工程と、前記各アンカーボルト３２が挿通する開口部２３ａを形成した鋼板２３をコンクリート構造物壁面と所定の間隔を開けて配置し、前記各開口部２３ａから突出する前記アンカーボルト３２の先端ネジ部にナット２５を螺着して固定する工程と、前記コンクリート構造物表面と前記補強鋼板との間隙に接着力を期待しないグラウト材２９を充填する工程とから構成されることを特徴とする。
【００１６】
この場合、前記各削孔３０に充填される接着剤３１にカプセル接着剤を使用することも好ましい。また、カプセル接着剤を用いる場合には前記アンカーボルトの削孔挿入側先端面を長手方向軸線に対して斜めに傾斜させておくことが好ましい。
【００１７】
【作用】
本発明におけるコンクリート構造物の鋼板補強工法によると、最初に梁、床版等のコンクリート構造物２０における曲げ補強をすべき構造部分に適当数の削孔２１を形成する。その際、削孔の数については、この削孔にそれぞれ配置されるアンカーボルト２２の総数で補強効果を発揮することができる程度に鋼板２３を十分に支持し得ることを条件として適宜設計される。
【００１８】
次いで、外方に放射状に拡大可能な複数の係止片２２ｄを備える拡張体２２ｃを螺合したアンカーボルト２２を各削孔２１に挿入し、拡張体２２ｃの係止片２２ｄを放射状に広げて削孔内壁面に係止する。一般に、この種のアンカーボルト２２はボルト部分２２ａをスリーブ２２ｂに挿通し、このスリーブ２２ｂから突出した端部に拡張体２２ｃが螺合されて構成されている。そして、アンカーボルト２２を削孔２１に挿入した後ボルト部分２２ａを回転することにより拡張体２２ｃの係止片２２ｄを傘のように放射状に広がる作用力が付与され、これにより係止片２２ｄが削孔内壁に圧接し又は拡径部に係止する。
【００１９】
その後、各アンカーボルト２２が挿通する開口部２３ａを形成した鋼板２３をコンクリート構造物壁面と所定の間隔を開けて配置し、各開口部２３ａから突出するボルト部分２２ａの先端部にナット２５を螺着して固定する。次いで、コンクリート構造物表面と鋼板２３との間隙にグラウト材２９を充填する。
【００２０】
更に、本発明における別なコンクリート構造物の鋼板補強工法によると、コンクリート構造物における曲げ補強をすべき構造部分に適当数の削孔３０を形成した後、各削孔に接着剤３１を充填する。この場合、各削孔内にカプセル接着剤を挿入してもよい。カプセル接着剤としては、例えばガラス管内に樹脂系の接着剤が封入されたもの、又は紙袋にセメント系の接着剤が封入されたもの等が知られている。
【００２１】
このようにして接着剤が充填された各削孔に例えば異径鉄筋などからなるアンカーボルト３２が挿入される。各削孔に充填される接着剤としてカプセル接着剤を使用した時には、アンカーボルト３２の先端を斜めにカットしておくと、削孔への挿入時にアンカーボルト３２を回転させることで接着剤を撹拌でき、これにより接着剤の接着力を高めることができる。
【００２２】
なお、接着剤が硬化してアンカーボルト３２が削孔に強力に固定された後の鋼板の取付けは、前述した工法の場合と同じである。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明のコンクリート構造物の鋼板補強工法を図に示される実施例について更に詳細に説明する。図１及び図２は本発明の第１の実施例及び第２の実施例に係るコンクリート構造物の鋼板補強工法についてそれぞれその原理を説明する構成説明図であり、図１はコンクリート構造物としてのコンクリート試験体２０に形成した削孔内に挿入したアンカーボルトを拡張体によって当該削孔に固定する例を示し、図２はコンクリート試験体２０に形成した削孔内に挿入したアンカーボルトを接着剤を用いて固定する例を示している。
【００２４】
第１の実施例に係るコンクリート構造物の鋼板補強工法では、図１に示されるように最初にコンクリート試験体２０における曲げ補強をすべき構造部分に適当数の削孔２１を形成する。そして、各削孔２１の底部近傍に拡径部２１ａを形成する。このような各削孔２１内にアンカーボルト２２が挿入される。
【００２５】
このアンカーボルト２２は、ボルト部分２２ａとこれに外装されたスリーブ２２ｂと、このスリーブ２２ｂから突出したボルト部分２２ａの端部に螺合された拡張体２２ｃとから構成されている。この拡張体２２ｃには、外周面に複数の係止片２２ｄが形成され、各係止片２２ｄは拡張体２２ｃを回転させないようにした状態でボルト部分２２ａを回転すると、軸方向に動きながら傘のように放射状に即ち径方向外方に広がる。このようなアンカーボルト２２それ自体は公知のものであり、従ってこのアンカーボルト２２の詳細な説明は省略する。
【００２６】
各削孔２１へのアンカーボルト２２の挿入は、ボルト部分２２ａが挿通したスリーブ２２ｂ及びボルト部分２２ａに螺合した拡張体２２ｃを削孔２１内に圧入することでなされるが、その際、拡張体２２ｃのボルト部分２２ａに対する取付け位置は、その係止片２２ｄが削孔２１の拡径部２１ａに対応するように予め計算して設定されている。
【００２７】
その後、ボルト部分２２ａを回転して拡張体２２ｃの各係止片２２ｄを傘のように放射状に広げ、これにより各係止片２２ｃは削孔２１の拡径部２１ａに進入して係止される。次いで、各アンカーボルト２２が挿通する開口部２３ａを形成した鋼板２３をコンクリート試験体２０との間にスペーサ２４を介在させて配置する。そして、各開口部２３ａから突出するボルト部分２２ａの先端部にワッシャーを介在させた上でナット２５が螺着され、これを所定のトルクで締め付けて鋼板２３の固定が終了する。
【００２８】
そして、コンクリート試験体２０と鋼板２３との間隙はその全周囲に例えば急速硬化セメント等からなるシール材によってシール部２６が設けられ、これにより間隙内部が密閉される。その時、この間隙の一方の側部におけるシール部２６適所には空気抜きパイプ２７が取り付けられ、これに対向する他方の側部におけるシール部２６には注入パイプ２８が取り付けられる。その後、注入パイプ２８から間隙内部にグラウト材２９が充填される。
【００２９】
前述した第１の実施例では、削孔２１に拡径部２１ａを形成し、この拡径部２１ａにアンカーボルト２２の拡張体係止片２２ｄを進入させて係合するようにされたものであったが、削孔２１をストレートに形成し、係止片２２ｄを削孔２１内壁に圧接し、摩擦力を高めることにより固定する方法であってもよい。
【００３０】
第２の実施例に係るコンクリート構造物の鋼板補強工法では、図２に示されるようにコンクリート試験体２０における曲げ補強をすべき構造部分に適当数の削孔３０を形成し、各削孔３０に接着剤３１が充填される。この場合、各削孔３０内に公知のカプセル接着剤を挿入してもよい。カプセル接着剤としては、例えばガラス管内に樹脂系の接着剤が封入されたもの、又は紙袋にセメント系の接着剤が封入されたもの等が知られている。
【００３１】
このようにして接着剤３１が充填された各削孔３０に例えば異径鉄筋などからなるアンカーボルト３２が挿入される。このアンカーボルト３２の先端部はネジ切り加工が施されている。各削孔３０に充填される接着剤としてカプセル接着剤を使用した時には、アンカーボルト３２の先端を図２に示されるように斜めにカットしておくと、削孔３０への挿入時にアンカーボルト３２を回転させることで接着剤を撹拌でき、これにより接着剤の接着力を高めることができる。
【００３２】
接着剤３１が硬化してアンカーボルト３２が削孔３１に強力に固定された後の鋼板２３の取付けは、前述した第１の実施例に係るコンクリート構造物の鋼板補強工法の場合と同じである。しかし、この実施例では、アンカーボルト３２の先端ネジ部に螺合されたナット２５に角肉溶接が施され、鋼板２３に対する固定強度が高められている。
【００３３】
このような第１及び第２の実施例におけるコンクリート構造物の鋼板補強工法から明らかなように、当該鋼板補強工法の標準的な施工フローは図３に示されるようになる。すなわち、本発明におけるコンクリート構造物の鋼板補強工法は、図３に示されるように大きく分けて(1)アンカーボルト打設工程４０、(2)鋼板取付け工程５０、(3)グラウト注入工程６０となり、前記アンカーボルト打設工程は、位置出し工程４１、削孔工程４２、アンカーボルト打設工程４３で構成され、鋼板取付け工程は、鋼板取付け工程５１、ナット締め工程５２で構成され、最後のグラウト注入工程は、注入管セット工程６１、グラウト混練工程６２、圧入工程６３、及び養生工程６４で構成される。
【００３４】
本発明に係るコンクリート構造物の鋼板補強工法の工法を確認するため、構造実験を実施した。試験概要及び試験結果の一部を表１、表２及び表３に示す。この構造実験は、図４及び図５に示されるような梁試験体７０により剪断スパン長を１００ｃｍとして、２点載荷方式の曲げ剪断試験とした。
【００３５】
表１は試験体のパラメータを示す。基準試験体は単調載荷したが、補強試験体は予め加力し、主筋の応力を３０００Ｋｇｆ／ｃｍ²とした状態で鋼板補強を施した。図６、図７、図８及び図９は各試験体の鋼板補強状態を示している。図６と図７において符号３３は補強鋼板２３の表面に形成されたグラウト注入孔を示している。
【００３６】
各表においてアンカー形式の項目の「拡張系」とは、図１に示されるように削孔に拡径部を形成して拡張体の係止片を係合させるようにしてアンカーボルトを固定し、また「接着系」とは図２に示されるように削孔にセメント系のカプセルを使用してアンカーボルトを固定したものである。
【００３７】
【表１】

また、表２は鋼板及びアンカーボルトの機械的性質を示す。
【００３８】
【表２】

表３は試験結果の一覧を示す。補強試験体の耐力は主筋降伏時で基準試験体の耐力の１．３倍〜２．７倍、最大荷重で１．９〜２．８倍となっており、本工法による十分な補強効果が確認された。また、破壊モードは基準試験体及び最も設置アンカーボルトの少ない補強試験体(NO.4)では曲げ破壊であるのに対し、その他の補強試験体は剪断破壊となっており、変化が認められた。
【００３９】
【表３】

図１０、図１１、図１２、図１３、図１４及び図１５はそれぞれ前述した本発明に係るコンクリート構造物の鋼板補強工法による実際のコンクリート構造物に適用した適用例をしている。図１０及び図１１はシールドトンネルに適用した例であり、シールドトンネルの構造体８０における劣化部８１に鋼板２３を前述した工法により固着したものである。図１２及び図１３はボックスカルバート８３に適用した例であり、劣化部８４に鋼板２３を前述した工法で固着したものである。図１４及び図１５は橋の桁８５に適用した例であり、同様に劣化部８６に鋼板２３を前述した工法で固着したものである。
【００４０】
【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物の鋼板補強工法によれば、コンクリート構造物と鋼板との間隙に充填するグラウトに接着力を期待していないため、コンクリート構造物表面や鋼板に特別な前処理を必要とせず、また結露の影響や施工面の制約を受けず、広範囲に適用することができる。更に、本発明の補強工法ではアンカーボルトのサイズ、本数及び鋼板の厚さ、設置ピッチの選定により必要な耐力に応じた補強ができ、また拡張系のアンカーボルトを使用すれば打設後の養生も不要で、すぐに鋼板の取付け及びグラウト注入を行うことができる。
【００４１】
更に、拡張系アンカーボルトの内、削孔に拡径部を形成して、この拡径部に係止片を進入させるものでは、非常に高い剪断力を有するため、所要の補強効果を得るために必要なアンカーボルトの本数を少なくでき、構造物の損傷を押さえることができる。また、このような削孔の拡径部に係止片を進入させて係止するアンカーボルトボルトにあっては高い軸力を導入できるため鋼板とコンクリート構造物との一体性を圧着力によって高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コンクリート試験体に形成した削孔内に挿入したアンカーボルトを拡張体によって固定した本発明におけるコンクリート構造物の鋼板補強工法の一例を示す断面図である。
【図２】コンクリート試験体に形成した削孔内に挿入したアンカーボルトを接着剤を用いて固定した本発明におけるコンクリート構造物の鋼板補強工法の他の例を示す断面図である。
【図３】本発明に係るコンクリート構造物の鋼板補強工法の標準的な施工フローチャート図である。
【図４】本発明に係るコンクリート構造物の鋼板補強工法の工法を確認するための構造実験に使用した梁試験体の正面図である。
【図５】図４に示される梁試験体の側面図である。
【図６】試験体の鋼板補強状態を示す平面図である。
【図７】試験体の鋼板補強状態を示す平面図である。
【図８】試験体の鋼板補強状態を示す平面図である。
【図９】試験体の鋼板補強状態を示す平面図である。
【図１０】本発明の鋼板補強工法でシールドトンネルの劣化部を鋼板で補強した状態を概略的に示す構成説明図である。
【図１１】図１０の１１−１１線に沿って得たシールドトンネル内面の鋼板補強部を示す平面図である。
【図１２】本発明の鋼板補強方法でボックスカルバートの劣化部を鋼板で補強した状態を概略的に示す構成説明図である。
【図１３】図１２の１３−１３線に沿って得たボックスカルバート内面の鋼板補強部を示す平面図である。
【図１４】本発明の鋼板補強方法で橋の桁における劣化部を鋼板で補強した状態を概略的に示す構成説明図である。
【図１５】図１４の１５−１５線に沿って得た橋桁下面の鋼板補強部を示す平面図である。
【図１６】従来の注入工法によるコンクリート構造物鋼板補強部を示す断面図である。
【図１７】従来の圧着工法によるコンクリート構造物鋼板補強部を示す断面図である。
【図１８】従来のコンクリート構造物鋼板補強工法でトンネル構造体の劣化部を補強した状態を概略的に示す構成説明図である。
【図１９】図１８の１９−１９線に沿って破断してトンネル構造体内面の鋼板補強部示す平面図である。
【符号の説明】
２０コンクリート試験体（コンクリート構造物）
２１、３０削孔
２１ａ拡径部
２２、３２アンカーボルト
２２ａボルト部分
２２ｂスリーブ
２２ｃ拡張体
２２ｄ係止片
２３鋼板
２３ａ開口部
２４スペーサ
２５ナット
２６シール部
２７シール部
２８注入パイプ
２９グラウト材
３１接着剤[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a method for reinforcing a steel plate of a concrete structure, and more particularly to a method of reinforcing a structural portion to be bent and reinforced in a concrete structure such as a beam or a floor slab with a steel plate.
[0002]
[Prior art]
Some existing concrete structures may require reinforcement, for example, when the design strength is insufficient due to a new increased load that was not taken into consideration at the time of design, or when the strength is reduced due to aging or the like.
[0003]
In such a case, conventionally, a method of fixing a steel plate with an adhesive to a portion to be reinforced in a concrete structure is often employed. As a method for reinforcing a steel plate by adhering it to the surface of a concrete structure with an adhesive, an injection method and a crimping method are known.
[0004]
In the injection method, as shown in FIG. 16, first, a predetermined interval is provided by partially interposing a spacer 4 on a portion (surface) where the steel plate 2 is to be bent and reinforced in the concrete structure 3 by the anchor bolt 1. The entire circumference of the gap is closed with a sealing epoxy resin 5. Thereafter, a resin adhesive 7 such as an adhesive epoxy resin is filled in the gap between the steel plate 2 and the surface of the concrete structure 1 from the injection hole 6 formed at substantially the center of the steel plate 2.
[0005]
At that time, in order to prevent the adhesive strength of the adhesive 7 from being lowered, the air in the gap is pushed out by the air vent pipe 8 provided in the seal portion 5 at the outer periphery of the gap as the adhesive 7 is filled, The generation of bubbles is prevented. Thereby, the steel plate 2 is firmly fixed to the concrete structure 3 exclusively by the adhesive force of the resin adhesive 7.
[0006]
In the crimping method, as shown in FIG. 17, the steel plate 2 is first temporarily fixed to the portion (surface) of the concrete structure 3 to be subjected to bending reinforcement with a predetermined interval by the anchor bolt 1. After that, a gap 4 between the steel plate 2 and the surface of the concrete structure 1 is filled with a resin adhesive 7 such as an adhesive epoxy resin, and then pressed against the opposite end surface of the steel plate 2 via foam rubber 9. 10 is arranged.
[0007]
An L-shaped steel material 11 is placed so as to be bridged between these pressers 10, and the anchor bolt 1 to which the steel plate 2 is temporarily fixed is used as it is, and the L-shaped steel material 11 is fastened and fixed to thereby apply a pressing force to the steel plate 2. Thus, the steel plate 2 is strongly bonded and fixed to the concrete structure 3.
[0008]
18 and 19 schematically show an example in which the deteriorated portion 13 in the tunnel structure 12 is actually reinforced by using such a conventional injection method or pressure bonding method. In this case, the cracked portion 14 in the degraded portion 13 of the tunnel structure 12 is filled with a resin agent, and then the steel plate 2 is fixed to the surface of the degraded portion 13 of the tunnel structure 12 by the method described above.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional steel plate reinforcement method for concrete structures as described above has the following problems. In other words, in the conventional steel plate reinforcement method for concrete structures, the steel plate was fixed to the concrete structure exclusively by an adhesive, so that the surface of the concrete structure to be bonded was washed or a healthy surface was exposed, etc. At the same time as the pretreatment was required, the steel plate also needed pretreatment such as degreasing and roughening by sandblasting.
[0010]
In addition, for the injection method, it is necessary to consider the prevention of deformation of the steel sheet due to the injection pressure of the adhesive and the removal of bubbles when the adhesive is filled. Furthermore, both the injection method and the crimping method are treated with penetrating water, condensation, etc. Various steps such as the need for a steel plate temporary supporter are required until the agent is cured, and there is a problem that the reinforcing work process is complicated and very troublesome.
[0011]
Note that the crimping method generally has less air remaining than the injection method, and it is said that the bonding effect is good, but the construction surface is limited due to restrictions on the construction surface, and the amount of hindrance in the internal air section during construction There were also problems such as being large.
[0012]
An object of the present invention is to solve such a conventional problem, and it is easy to construct and reinforces a deteriorated portion corresponding to various concrete structures without much restriction on the construction surface. An object of the present invention is to provide a steel plate reinforcement method for concrete structures.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a steel plate reinforcement method for a concrete structure, and is configured as follows in order to solve the technical problems described above. That is, the steel plate reinforcing method for a concrete structure according to the present invention includes, firstly, a step of forming an appropriate number of drilling holes 21 in a structure portion to be subjected to bending reinforcement in the concrete structure 20 such as a beam and a floor slab, and the like. An anchor bolt 22 screwed with an expansion body 22c having a plurality of locking pieces 22d that can be radially expanded is inserted into each of the drill holes 21, and the locking pieces 22d of the expansion body 22c are radially expanded. The step of locking to the inner wall surface of the hole and the steel plate 23 formed with the opening 23a through which each anchor bolt 22 is inserted are arranged at a predetermined distance from the wall surface of the concrete structure, and protrudes from the opening 23a. and fixing by screwing the nut 25 to the distal end of the anchor bolt 22, the grout 29 that does not expect the adhesive force in a gap between the reinforcing steel sheet and the concrete structure surfaces It characterized in that it is composed of a step of Hama.
[0014]
In this case, the drilling hole 21 may have an enlarged diameter portion 21a in the vicinity of the bottom thereof, and when the locking piece 22d of the expanded body 22c expands, it enters into the enlarged diameter portion 21a and engages. It has preferred.
[0015]
Further, the steel plate reinforcing method for a concrete structure according to the present invention includes, secondly, a step of forming an appropriate number of drilling holes 30 in a structure portion to be bent and strengthened in the concrete structure 20 such as a beam and a floor slab, After filling each hole with the adhesive 31, a step of inserting and fixing the anchor bolt 32 into each hole 30 filled with the adhesive and an opening 23 a through which each anchor bolt 32 is inserted are formed. A step of disposing the steel plate 23 at a predetermined distance from the wall surface of the concrete structure, and screwing and fixing a nut 25 to a tip screw portion of the anchor bolt 32 protruding from each opening 23a; and the concrete structure the grout 29 that does not expect the adhesive force in the gap surface and the reinforcing steel you characterized in that it is composed of a filling.
[0016]
In this case, it is also not preferred to use capsules the adhesive to the adhesive 31 filled in each drilling 30. Further, in the case of using the capsule adhesive has preferably be kept in inclined obliquely boring the insertion side leading end surface of the anchor bolt relative to the longitudinal axis.
[0017]
[Action]
According to the steel plate reinforcement method for a concrete structure in the present invention, first, an appropriate number of holes 21 are formed in a structure portion to be bent and strengthened in the concrete structure 20 such as a beam or a floor slab. At that time, the number of holes is appropriately designed on the condition that the steel plate 23 can be sufficiently supported to the extent that the reinforcing effect can be exhibited by the total number of anchor bolts 22 respectively disposed in the holes. .
[0018]
Next, an anchor bolt 22 screwed with an expansion body 22c having a plurality of locking pieces 22d that can radially expand outward is inserted into each hole 21, and the locking pieces 22d of the expansion body 22c are radially expanded. Locks to the inner wall surface of the hole. In general, this type of anchor bolt 22 is configured such that a bolt portion 22a is inserted into a sleeve 22b, and an extended body 22c is screwed to an end protruding from the sleeve 22b. Then, after inserting the anchor bolt 22 into the drilling hole 21, by rotating the bolt portion 22a, the locking piece 22d of the expansion body 22c is imparted with an action force that spreads radially like an umbrella, whereby the locking piece 22d It is pressed against the inner wall of the drilling hole or locked to the enlarged diameter portion.
[0019]
After that, the steel plate 23 having the openings 23a through which the anchor bolts 22 are inserted is arranged at a predetermined interval from the wall surface of the concrete structure, and the nuts 25 are screwed onto the tips of the bolt portions 22a protruding from the openings 23a. Wear and fix. Next, a grout material 29 is filled in the gap between the concrete structure surface and the steel plate 23.
[0020]
Furthermore, according to the steel plate reinforcing method for another concrete structure according to the present invention, an appropriate number of holes 30 are formed in the structure portion of the concrete structure to be bent and reinforced, and then each hole is filled with the adhesive 31. . In this case, a capsule adhesive may be inserted into each hole. As capsule adhesives, for example, those in which a resin-based adhesive is sealed in a glass tube, or those in which a cement-based adhesive is sealed in a paper bag are known.
[0021]
In this way, the anchor bolts 32 made of, for example, different diameter reinforcing bars are inserted into the respective drill holes filled with the adhesive. When capsule adhesive is used as the adhesive filling each hole, if the tip of the anchor bolt 32 is cut obliquely, the anchor bolt 32 is rotated during insertion into the hole and the adhesive is stirred. This can increase the adhesive strength of the adhesive.
[0022]
In addition, the attachment of the steel plate after the adhesive is cured and the anchor bolt 32 is firmly fixed to the drilling hole is the same as in the case of the above-described method.
[0023]
【Example】
Hereinafter, the steel plate reinforcing method for concrete structures of the present invention will be described in more detail with reference to the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 and FIG. 2 are structural explanatory views for explaining the principle of the steel plate reinforcement method for concrete structures according to the first and second embodiments of the present invention, respectively. FIG. FIG. 2 shows an example in which an anchor bolt inserted into a drilling hole formed in the concrete test body 20 is fixed to the drilling hole by an expansion body, and FIG. 2 shows the anchor bolt inserted into the drilling hole formed in the concrete test body 20 as an adhesive. It shows an example of fixing using.
[0024]
In the steel plate reinforcing method for a concrete structure according to the first embodiment, as shown in FIG. 1, an appropriate number of holes 21 are first formed in the structure portion of the concrete test body 20 to be bent and reinforced. And the enlarged diameter part 21a is formed in the bottom part vicinity of each drilling hole 21. FIG. Anchor bolts 22 are inserted into the respective drilling holes 21.
[0025]
The anchor bolt 22 is composed of a bolt portion 22a, a sleeve 22b sheathed on the bolt portion 22a, and an expansion body 22c screwed into an end portion of the bolt portion 22a protruding from the sleeve 22b. A plurality of locking pieces 22d are formed on the outer peripheral surface of the expansion body 22c, and each locking piece 22d rotates the bolt portion 22a while preventing the expansion body 22c from rotating. It spreads radially, i.e. radially outward. Such anchor bolts 22 are known per se, and therefore a detailed description of the anchor bolts 22 is omitted.
[0026]
The anchor bolt 22 is inserted into each hole 21 by press-fitting the sleeve 22b through which the bolt part 22a is inserted and the expansion body 22c screwed into the bolt part 22a into the hole 21. The attachment position of the body 22c with respect to the bolt portion 22a is calculated and set in advance so that the locking piece 22d corresponds to the enlarged diameter portion 21a of the hole 21.
[0027]
Thereafter, the bolt portion 22a is rotated to radially expand each locking piece 22d of the expansion body 22c like an umbrella, whereby each locking piece 22c enters and is locked into the enlarged diameter portion 21a of the hole 21. The Next, the steel plate 23 in which the opening 23 a through which each anchor bolt 22 is inserted is disposed between the concrete test body 20 and the spacer 24. Then, after a washer is interposed at the tip of the bolt portion 22a protruding from each opening 23a, the nut 25 is screwed and tightened with a predetermined torque to complete the fixing of the steel plate 23.
[0028]
The gap between the concrete test body 20 and the steel plate 23 is provided with a seal portion 26 with a sealing material made of, for example, quick-hardening cement or the like, so that the gap is sealed. At that time, an air vent pipe 27 is attached to an appropriate position of the seal portion 26 on one side of the gap, and an injection pipe 28 is attached to the seal portion 26 on the other side opposite thereto. Thereafter, the grout material 29 is filled into the gap from the injection pipe 28.
[0029]
In the first embodiment described above, the enlarged diameter portion 21a is formed in the drilling hole 21, and the expanded body locking piece 22d of the anchor bolt 22 is inserted into and engaged with the enlarged diameter portion 21a. However, a method may be used in which the hole 21 is formed straight, the locking piece 22d is pressed against the inner wall of the hole 21 and fixed by increasing the frictional force.
[0030]
In the steel plate reinforcement method for a concrete structure according to the second embodiment, as shown in FIG. 2, an appropriate number of drill holes 30 are formed in the structure portion of the concrete test body 20 to be bent and reinforced, and each drill hole 30 is formed. Is filled with the adhesive 31. In this case, a known capsule adhesive may be inserted into each hole 30. As capsule adhesives, for example, those in which a resin-based adhesive is sealed in a glass tube, or those in which a cement-based adhesive is sealed in a paper bag are known.
[0031]
In this way, anchor bolts 32 made of, for example, different diameter reinforcing bars are inserted into each hole 30 filled with the adhesive 31. The tip of the anchor bolt 32 is threaded. When a capsule adhesive is used as the adhesive filling each of the holes 30, if the tip of the anchor bolt 32 is cut obliquely as shown in FIG. The adhesive can be stirred by rotating, thereby increasing the adhesive strength of the adhesive.
[0032]
The attachment of the steel plate 23 after the adhesive 31 is cured and the anchor bolt 32 is firmly fixed to the drilling hole 31 is the same as in the case of the steel plate reinforcement method for the concrete structure according to the first embodiment described above. . However, in this embodiment, the nut 25 that is screwed into the tip thread portion of the anchor bolt 32 is square-wall welded to increase the fixing strength with respect to the steel plate 23.
[0033]
As is clear from the steel plate reinforcement method for concrete structures in the first and second embodiments, the standard construction flow of the steel plate reinforcement method is as shown in FIG. That is, the steel plate reinforcing method for concrete structures in the present invention is roughly divided into (1) anchor bolt placing step 40, (2) steel plate attaching step 50, and (3) grout pouring step 60 as shown in FIG. The anchor bolt placing step comprises a positioning step 41, a drilling step 42, and an anchor bolt placing step 43, and the steel plate attaching step comprises a steel plate attaching step 51 and a nut tightening step 52, and the final grout The injection process includes an injection tube setting process 61, a grout kneading process 62, a press-fitting process 63, and a curing process 64.
[0034]
In order to confirm the method of reinforcing the steel plate of the concrete structure according to the present invention, a structural experiment was conducted. Tables 1, 2 and 3 show some of the test outlines and test results. This structural experiment was a two-point loading type bending shear test using a beam specimen 70 as shown in FIGS. 4 and 5 with a shear span length of 100 cm.
[0035]
Table 1 shows the parameters of the specimen. The standard test specimen was monotonically loaded, but the reinforcing test specimen was pre-loaded and the steel plate was reinforced in a state where the stress of the main bar was 3000 kgf / cm ² . 6, FIG. 7, FIG. 8 and FIG. 9 show the steel plate reinforcement state of each specimen. 6 and 7, reference numeral 33 denotes a grout injection hole formed on the surface of the reinforcing steel plate 23.
[0036]
In each table, the “expansion system” in the item of anchor type means that the anchor bolt is fixed by forming an enlarged diameter portion in the hole and engaging the locking piece of the expansion body as shown in FIG. In addition, the “adhesion system” is a structure in which anchor bolts are fixed using a cement-type capsule in a drilling hole as shown in FIG.
[0037]
[Table 1]

Table 2 shows the mechanical properties of the steel plate and anchor bolt.
[0038]
[Table 2]

Table 3 shows a list of test results. The yield strength of the reinforcing specimen is 1.3 to 2.7 times that of the standard specimen when the main bar yields, and 1.9 to 2.8 times at the maximum load. confirmed. In addition, the failure mode was bending failure in the reference specimen and the reinforcement specimen (NO.4) with the fewest installed anchor bolts, while the other reinforcement specimens were shear fracture, and changes were observed. .
[0039]
[Table 3]

FIGS. 10, 11, 12, 13, 14 and 15 show application examples applied to an actual concrete structure by the steel plate reinforcement method of the concrete structure according to the present invention described above. 10 and 11 show an example applied to a shield tunnel, in which the steel plate 23 is fixed to the deteriorated portion 81 in the shield tunnel structure 80 by the above-described method. 12 and 13 are examples applied to the box culvert 83, in which the steel plate 23 is fixed to the deteriorated portion 84 by the above-described method. 14 and 15 are examples applied to a bridge girder 85, and similarly, the steel plate 23 is fixed to the deteriorated portion 86 by the above-described method.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the steel plate reinforcement method for concrete structures according to the present invention, since the grout filling the gap between the concrete structure and the steel plate is not expected to have an adhesive force, It does not require any special pretreatment, and it can be applied in a wide range without being affected by condensation or restrictions on the construction surface. Furthermore, in the reinforcement method of the present invention, reinforcement according to the required strength can be achieved by selecting the size, number and thickness of the anchor bolts and the installation pitch, and if an expansion type anchor bolt is used, curing after placement is possible. The steel plate can be installed and grout can be injected immediately.
[0041]
Further, among the expansion-type anchor bolts, an enlarged diameter portion is formed in the drilled hole, and the locking piece is inserted into the enlarged diameter portion, which has a very high shearing force. It is possible to reduce the number of anchor bolts necessary for the construction and to suppress damage to the structure. In addition, in the anchor bolt bolt that engages and engages the locking piece with the enlarged diameter portion of the drilling hole, a high axial force can be introduced, so that the integrity of the steel plate and the concrete structure is enhanced by the pressing force. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a steel plate reinforcement method for a concrete structure according to the present invention in which anchor bolts inserted into drilling holes formed in a concrete test body are fixed by an expansion body.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing another example of a steel plate reinforcing method for a concrete structure according to the present invention in which an anchor bolt inserted into a drilling hole formed in a concrete specimen is fixed using an adhesive.
FIG. 3 is a standard construction flowchart of a steel plate reinforcement method for a concrete structure according to the present invention.
FIG. 4 is a front view of a beam specimen used in a structural experiment for confirming a method of reinforcing a steel plate of a concrete structure according to the present invention.
FIG. 5 is a side view of the beam specimen shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a plan view showing a steel plate reinforcement state of a test body.
FIG. 7 is a plan view showing a steel plate reinforcement state of a test body.
FIG. 8 is a plan view showing a steel plate reinforcement state of a test body.
FIG. 9 is a plan view showing a steel plate reinforcement state of a test body.
FIG. 10 is a structural explanatory view schematically showing a state in which a deteriorated portion of a shield tunnel is reinforced with a steel plate by the steel plate reinforcing method of the present invention.
11 is a plan view showing a steel plate reinforcing portion on the inner surface of the shield tunnel obtained along line 11-11 in FIG.
FIG. 12 is a structural explanatory view schematically showing a state in which a deteriorated portion of the box culvert is reinforced with a steel plate by the steel plate reinforcement method of the present invention.
13 is a plan view showing a steel plate reinforcing portion on the inner surface of the box culvert obtained along line 13-13 in FIG.
FIG. 14 is a structural explanatory view schematically showing a state where a deteriorated portion in a bridge girder is reinforced with a steel plate by the steel plate reinforcing method of the present invention.
15 is a plan view showing a steel plate reinforcement portion on the lower surface of the bridge girder, taken along the line 15-15 in FIG.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a concrete structure steel plate reinforcing portion by a conventional pouring method.
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a concrete structure steel plate reinforcing portion by a conventional crimping method.
FIG. 18 is a structural explanatory view schematically showing a state in which a deteriorated portion of a tunnel structure is reinforced by a conventional concrete structure steel plate reinforcing method.
FIG. 19 is a plan view showing a steel plate reinforcement portion on the inner surface of the tunnel structure, broken along line 19-19 in FIG.
[Explanation of symbols]
20 Concrete specimen (concrete structure)
21, 30 Drilling hole 21a Expanded

diameter portion

22, 32 Anchor bolt

22a Bolt portion 22b Sleeve

22c Expansion body

22d Locking piece 23 Steel plate 23a Opening portion 24 Spacer 25 Nut 26 Sealing portion 27 Sealing portion 28 Injection pipe 29 Grout material 31 Adhesive

Claims

It is a construction method to reinforce the structural part to be bent and reinforced in concrete structures such as beams and floor slabs with steel plates ,
Each of a plurality of anchor bolts supporting the steel plate is inserted to such an extent that a reinforcing effect by the steel plate can be exerted , and a step of forming a plurality of holes in the concrete structure with an enlarged diameter portion in the vicinity of the bottom portion ;
An anchor bolt screwed with an expansion body having a plurality of locking pieces that can radially expand outward is inserted into each of the holes, and the locking pieces of the expansion body are radially expanded to expand the hole. Locking to the inner wall surface of the diameter part;
A steel plate having an opening through which each anchor bolt is inserted is disposed at a predetermined distance from the wall surface of the concrete structure, and a nut is screwed and fixed to the tip of the anchor bolt protruding from each opening. Process,
Filling the gap between the surface of the concrete structure and the steel plate with a grout material that does not expect adhesive strength.
A steel plate reinforcing method for a concrete structure , wherein the surface of the concrete structure and the steel plate is not subjected to any pretreatment for improving adhesion to the grout material .

It is a construction method to reinforce a structural part to be bent and strengthened in a concrete structure such as a beam or a floor slab with a steel plate,
  Forming a plurality of drill holes in the concrete structure into which each of a plurality of anchor bolts supporting the steel plate is inserted to such an extent that a reinforcing effect by the steel plate can be exhibited;
  After filling each hole with an adhesive, inserting an anchor bolt into each hole filled with the adhesive and fixing, and
  A steel plate having an opening through which each anchor bolt is inserted is connected to the wall surface of the concrete structure.
A step of disposing a fixed interval and screwing and fixing a nut to the tip of the anchor bolt protruding from each opening; and
  Filling the gap between the concrete structure surface and the steel plate with a grout material that does not expect adhesive strength.
  A steel plate reinforcing method for a concrete structure, wherein the surface of the concrete structure and the steel plate is not subjected to any pretreatment for improving adhesion to the grout material.

The steel plate reinforcement method for a concrete structure according to claim 2 , wherein the adhesive filled in each of the holes is a capsule adhesive.

The steel plate reinforcing method for a concrete structure according to claim 3 , wherein a tip end surface of the anchor bolt on the drill hole insertion side is inclined with respect to the longitudinal axis.