JP4149873B2 - 鋼管柱の補強方法、鋼管柱の補強構造、および鋼管柱の補強材懸吊用治具 - Google Patents

Description

本発明は、中空部を有する既設の鋼管柱を補強するための鋼管柱の補強方法、鋼管柱の補強構造、および鋼管柱の補強材懸吊用治具に関する。

表面に亜鉛メッキが施された鋼板から構成される鋼管柱は、その上部に通信用のアンテナ等を設置するためなどに用いられている。この鋼管柱は、軽量で輸送が容易な上、立設も簡単なため、上記以外にもさまざまな用途に利用されている（例えば非特許文献１を参照）。
ＫＵＲＥ ＪＢＣ，"技術講座（伝送−１）３.２架空構造物"、[online]、平成１４年９月１６日、[平成１５年８月８日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.kurejbc.com/technical/technical-6.htm＞

しかしながら、上述した鋼管柱は、風雨等の気象条件の厳しい立設場所などでは、強度的に十分でない場合もあり、補修等にコストがかかってしまう恐れもあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、既設の鋼管柱の強度を容易にかつ経済的に増加させることのできる鋼管柱の補強方法、鋼管柱の補強構造、および鋼管柱の補強材懸吊用治具を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、既設の鋼管柱の補強を行う鋼管柱の補強方法であって、補強する鋼管柱の側面の少なくとも鉛直方向の位置が異なる二つの領域に第１および第２の開口部をそれぞれ形成するステップと、このステップで形成した二つの開口部のうち鉛直方向下側に位置する第１の開口部から補強材としての複数の棒状部材を中空部へ挿入するステップと、このステップで挿入した複数の棒状部材を前記中空部で均等に配置するステップと、固化した後も収縮しない無収縮モルタルを前記中空部内の前記第１の開口部下端付近に達するまで注入するステップと、前記第２の開口部から補強材としての複数の棒状部材を中空部へ挿入するステップと、このステップで挿入した複数の棒状部材を前記中空部で均等に配置するステップと、無収縮モルタルを前記中空部内の前記第２の開口部下端付近に達するまで注入するステップと、前記第１および第２の開口部付近の外周に、略鉛直または略水平方向に所定の耐力を有する複数のアラミド繊維シートを貼付するステップと、このステップで貼付したアラミド繊維シートの外周に鉄板またはフッ素塗料から成る防護部を設けるステップとを行うことを特徴とする。

本発明における「鋼管柱」は、通常の鋼管柱に加えて、鋼板組立柱や複合柱をも含むものとする。

また、本発明において「均等に配置する」とは、水平方向を指向する同一円上を軸心が通過する棒状部材のうち、隣接して配置される棒状部材間の距離（軸心の間隔）が全て等しくなるように配置することを意味している。

請求項２記載の発明は、既設の鋼管柱の補強を行う鋼管柱の補強方法であって、補強する鋼管柱の側面の少なくとも鉛直方向の位置が異なる二つの領域に第１および第２の開口部をそれぞれ形成するステップと、このステップで形成した第１の開口部から、補強材としての複数の棒状部材の各々について、各棒状部材の上端となる端部を中空部上方へ向けてそれぞれ挿入し、この挿入した端部を鉛直方向上側に位置する前記第２の開口部から外部へ抜き出して前記棒状部材の他端部が中空部に入るまで引き上げ、その後前記第２の開口部から外部に抜き出していた端部を再度中空部内に戻すことにより、前記複数の棒状部材を中空部へ挿入するステップと、このステップで挿入した複数の棒状部材を前記中空部で均等に配置するステップと、固化した後も収縮しない無収縮モルタルを前記中空部内の前記第２の開口部下端付近に達するまで注入するステップと、前記第１および第２の開口部付近の外周に、略鉛直または略水平方向に所定の耐力を有する複数のアラミド繊維シートを貼付するステップと、このステップで貼付したアラミド繊維シートの外周に鉄板またはフッ素塗料から成る防護部を設けるステップとを行うことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記複数の棒状部材を前記中空部で均等に配置するに際して、前記複数の棒状部材の各々の上端に締結されるワイヤを貫通して前記複数の棒状部材を懸吊する補強材懸吊用治具と、前記複数の棒状部材の各々を貫通する貫通部を備え、前記第１または第２の開口部から前記中空部内に挿入可能な補強材配置用補助具とを用いることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、既設の鋼管柱を補強する鋼管柱の補強構造であって、補強する鋼管柱の側面の少なくとも鉛直方向の位置が異なる二つの領域にそれぞれ形成される第１および第２の開口部を介して前記鋼管柱の中空部に挿入される補強材としての複数の棒状部材と、前記第１または第２の開口部から中空部に挿入され、前記複数の棒状部材の各々を貫通する複数の貫通部を備えて成る補強材配置用補助具と、この補強材配置用補助具および前記複数の棒状部材と前記鋼管柱内壁面の隙間を充填するために注入され、固化した後も収縮しない無収縮モルタルと、前記第１および第２の開口部付近の外周に、略鉛直および略水平方向に所定の耐力を有するように貼付されて成る複数のアラミド繊維シートと、このアラミド繊維シートの外周に設けられる鉄板またはフッ素塗料から成る防護部とを備えたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記棒状部材は、略同径のアラミドロッドと一または二本の異型鉄筋とがほう縛されて成ることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、既設の鋼管柱の補強を行う際に当該鋼管柱の中空部へ挿入される補強材としての複数の棒状部材の一端にそれぞれ締結されるワイヤを前記中空部内で懸吊する鋼管柱の補強材懸吊用治具であって、前記中空部に挿入可能な円弧型をなす補強材固定部と、この補強材固定部の外周に沿って所定箇所溶接されて成り、前記中空部内に配置するとき前記鋼管柱の内壁面に当接する円弧型の当接部と、この当接部および補強材固定部のなす円弧を含む平面上に設けられ、前記平面に平行な開口面を有するとともに、前記棒状部材の上端に締結され、前記開口面を通過するワイヤをそれぞれ懸吊する複数の懸吊部とを備えたことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記複数の懸吊部は、隣接する懸吊部間の距離がすべて等しいことを特徴とする。

本発明によれば、鋼管柱を補強する補強材を、補強材懸吊用治具および補強材配置用補助具を利用して鋼管柱の中空部内に均等に配置することにより、既設の鋼管柱の強度を容易にかつ経済的に増加させることを可能とする鋼管柱の補強方法、鋼管柱の補強構造、および鋼管柱の補強材懸吊用治具を提供することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以後の説明においては、亜鉛メッキを施した鋼板を材料として台形円筒状に成形される構成部材を繋ぎ合わせて１本の柱をなす鋼板組立柱（パンザーマスト）への適用を主に想定するが、本発明が適用される鋼管柱はそれに限られるわけではなく、亜鉛メッキ鋼板を円筒状に成形した通常の鋼管柱や、コンクリート台上に亜鉛メッキ処理鋼柱または表面耐候性塗装鋼柱を取り付けた構造を有する複合柱などを含むものであることはいうまでもない。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る鋼管柱の補強方法の処理の流れを示すフローチャート図である。

まず、電動サンダー等を用いることにより、鋼管柱１側面の少なくとも鉛直方向の位置が異なる二つの領域の各々に開口部を設ける（ステップＳ１０１）。

図２は、本実施形態に係る補強方法が適用される鋼管柱１に対して二つの開口部１１および１３を設けたときの状態を示す説明図である。同図に示すように、鋼管柱１はテーパ形状をなしており、この鋼管柱１を構成する鋼管の板厚はたかだか３ｍｍ程度（より具体的には２.１〜２.８ｍｍ程度）である。

二つの開口部１１および１３は、鋼管柱１の側面で両者が互いに鉛直方向上下に位置するように設けられる。二つの開口部は略長方形または略楕円形をなしており、端部が電動ドリルまたはルータによって滑らか（な曲線）に仕上げられている。このうち下側に位置する開口部１１（第１の開口部）は、水平方向の径が４〜５ｃｍ程度、鉛直方向の径が５０ｃｍ程度である。これに対して上側に位置する開口部１３（第２の開口部）は、水平方向の径は開口部１１とほぼ同じであるが、鉛直方向の径は開口部１１よりも若干小さく、４０ｃｍ程度であれば好ましい。

鋼管柱１の長手方向（立設時の鉛直方向）の全長が２２ｍ程度（より具体的には２２.３６ｍ）の場合、根入れ長が２.５ｍ程度であり、開口部１１の下端は地際から２.５ｍ程度上部に位置するように設けられる。また、開口部１３の下端は、地際から６.０ｍ程度となるように設けられる。

次に、ステップＳ１０１で形成された開口部１１および１３を用いて鋼管柱１の中空部に補強材を挿入・配置する工程を説明する。

まず、補強材としての複数の棒状部材を開口部１１から中空部へ挿入する（ステップＳ１１１）。以後の説明においては、挿入する棒状部材の数を８個とするが、これはあくまでも一例であり、９個、１０個、１１個、１２個、・・・と適宜変更することができる。

各棒状部材は、図３の鋼管柱１断面図に示すように、その径が１５〜１７ｍｍ程度のアラミドロッド８１の下端部に、アラミドロッド８１と略同径を有する１または２個の異型鉄筋９１を、一端を揃えた上で、各中心軸が短手方向に一直線上に並ぶように配置し、それらをタイラップ等の結束部材を用いてほう縛して構成される（図３はアラミドロッド８１に二つの異型鉄筋９１をほう縛した場合に相当）。上述した全長を有する鋼管柱１の場合、アラミドロッド８１の全長は４.８〜５.２ｍ、より好ましくは５.０ｍ程度であり、異型鉄筋９１の全長は０.７〜０.８ｍ程度である。

続いて、補強材配置用補助具６０を開口部１１から中空部へ挿入する（ステップＳ１１２）。図１０は、補強材配置用補助具６０の詳細な構成を示す斜視図である。この補強材配置用補助具６０は鉄等から構成され、円管形状のフレーム６３の外周に、アラミドロッド８１を貫通可能なＵ字形状の貫通部６１が、中空部に挿入される棒状部材の本数分具備されている。隣接する貫通部６１の先端同士がフレーム６３の円の中心に対して図１０で水平方向になす角度は４５度となる。なお、図１０に示すのはあくまでも一例であり、他の本数を貫通可能な補強材配置用補助具を構成することも勿論可能である。

ところで、フレーム６３には、補強材配置用補助具６０の中空部への挿入および取り出しを行うために、ワイヤ７を用いて懸吊可能な孔部６５が設けられている。図１０では、孔部６５が３つの場合を示しているが、孔部６５の個数に関しても必ずしも３個に限られるわけではなく、治具の重量等に応じて４個や５個にすることもできる。

次のステップＳ１１３では、棒状部材、より具体的にはアラミドロッド８１を補強材懸吊用治具２０および３０を用いて懸吊する一方で、中空部内の補強材配置用補助具６０をワイヤ７を用いて適宜移動させることにより、８個の棒状部材を中空部内で均等に配置する。ここで補強材配置用補助具６０の位置は、アラミドロッド８１の中間部付近に移動される。図３に、このステップ施工後の鋼管柱１の中空部内の概略構成を示す。なお、本実施形態において「均等に配置する」とは、水平方向を指向する同一円上を軸心が通過する棒状部材のうち、隣接して配置される棒状部材間の距離（軸心の間隔）が全て等しくなるように配置することを意味する。この点については、本発明の全ての実施形態に共通である。

図７および図８は、棒状部材を８個挿入したときに、これらの棒状部材を懸吊して中空部内部で位置を固定して配置するために用いられる補強材懸吊用治具２０および３０の構成をそれぞれ示す斜視図である。

図７に示す補強材懸吊用治具２０（第１の補強材懸吊用治具）は異型鉄筋製であり、ワイヤ５を支持して補強材の中空部内での位置を固定する円弧型の補強材固定部２２と、この補強材固定部２２の外周に沿って所定箇所溶接されて成り、中空部内に配置するとき鋼管柱１の内壁面に当接する円弧型の当接部２３と、この当接部２３に連結され、補強材固定部２２および当接部２３を支持する支持部２１とを備える。

補強材固定部２２は、アラミドロッド８１上端に締結されたワイヤ５を懸吊して支持するための開口面（通し穴）を有し、鋼管柱１外部から加える張力によってワイヤ５が緊張したときに、補強材をなす各棒状部材の中空部内での位置を固定するための複数の懸吊部２４が、隣接する懸吊部間の距離が等しくなるように溶接等によって設けられている。図７では懸吊部２４を４個設けた場合を示しているが、これは一例に過ぎず、懸吊部２４の数は鋼管柱１の直径等の条件によって、例えば５個、６個、７個、・・・とすることもできる。また、図７において、懸吊部２４の開口面は円形を成しているが、これもあくまで一例に過ぎず、その他の形状、例えば楕円形あるいは方形等であってもかまわない。さらに、懸吊部２４の内側面に超硬合金を焼きバメ等によって被覆することにより、懸吊部２４自体の強度を増加させることも可能である。

当接部２３は、肉厚が薄く上下のテーパが比較的急な鋼管柱１内壁面との間にスペースを確保するために設けられたものであり、棒状部材を懸吊したときに、中空部下端部付近で棒状部材を均等に配置することが可能になる。また、補強材固定部２２と合わせて二重円弧形状にすることにより、中空部に挿入する部分を構成する鉄筋の径を小さくとることができ、治具自体の軽量化を図ることもできる。

支持部２１は、懸吊部２４から外部へ露出するワイヤ５を通して外部からの張力を加えやすくするための通し穴２５、補強材懸吊用治具２０を操作自在にして中空部への挿入を容易にする機能を有する治具操作部２６、棒状部材を懸吊したときに、後述する補強材懸吊用治具３０を上部に載置するための載置部２７ａおよび２７ｂを備えている。載置部の数は、図７に示したように二個（２７ａ、２７ｂ）である必要はなく、その上部に載せて支持する治具の重量や支持部２１の長さ等に応じて三個、四個、五個、・・・と複数個設けることも可能である。

ここで、支持部２１をなす鉄筋の径および通し穴２５の厚み（補強材固定部２２の円弧が通過する平面と垂直な方向の長さ）は開口部１１から挿入できるように設定される。具体的には、開口部１１の短手方向の径が４〜５ｃｍの場合、支持部２１の鉄筋の径が１５〜２０ｍｍ程度、通し穴２５の厚みが２０〜２４ｍｍ程度であれば好ましい。

なお、図７からも明らかなように、支持部２１は、当接部２３の円弧の中点から若干ずれた位置に接合されている。このように補強材懸吊用治具２０が支持部２１に対して非対称な形状をなしている理由は、支持部２１を境として弧の長さが長い方の円弧部分を先に開口部１１から中空部に挿入すれば、残りの円弧部分の弧の長さが短いため全体を挿入しやすくすることができるからである。

図８に示す補強材懸吊用治具３０（第２の補強材懸吊用治具）も異型鉄筋製であり、補強材懸吊用治具２０と同様に、ワイヤ５を支持して補強材である複数の棒状部材を固定する補強材固定部３２と、当接部３３と、補強材固定部３２を支持する支持部３１とを備える。

円弧型の補強材固定部３２に対して、ワイヤ５を通す開口面を有する複数の懸吊部３４が設けられている。この懸吊部３４の数が必ずしも図８に示した４個である必要がない点、および開口面の形状が円形に限られるものではない点、および懸吊部３４の開口部内側面に超硬合金を用いて強度を向上させることができる点は、補強材懸吊用治具２０の場合と同様である。

また、図８からも明らかなように、支持部３１は、当接部３３をなす円弧の中点から若干ずれた位置に接合されているが、これも補強材懸吊用治具２０の支持部２１で説明したのと同様の理由、すなわち弧の長さが長い方を開口部１１から先に中空部に挿入すれば、残りの円弧部分の弧の長さが短いため挿入しやすくなるためである。

さらに、通し穴３５、治具操作部３６、上述した補強材懸吊用治具３０での対応部位（下１桁が同じ）とそれぞれ同じ機能を有していることはいうまでもない。なお、支持部３１は、中空部内で補強材懸吊用治具２０の載置部２７ａ、２７ｂに載置されることになるため、補強材懸吊用治具３０自身は載置部を具備していない。

以上説明した補強材懸吊用治具２０および３０を用いる場合、棒状部材を合計８個挿入することになるので、懸吊部２４および３４は、隣接する懸吊部同士が４５度の角度をなすように等間隔に補強材固定部２２および３２に溶接等によりそれぞれ設けられる。通し穴２５および３５には、それぞれ懸吊部２４および３４の個数分の穴、すなわちここでは４つずつの通し穴が設けられており、アラミドロッド８１の上部に設けられ、アラミドロッド８１を含む棒状部材を懸吊するワイヤ５をアラミドロッド８１に締結するワイヤ締結部８７に締結されたワイヤ５が、各通し穴の異なる開口部をそれぞれ貫通することによって、鋼管柱１の外部に延出するワイヤ５同士が絡み合うのを防止することができる。

ちなみに、補強材固定部２２および３２を構成する鉄筋の径は１６ｍｍ程度、当接部２３および３３を構成する鉄筋の径は１０ｍｍ程度である。また、上述した全長を有する鋼管柱１（全長２２ｍ程度）に適用する場合には、当接部２３および３３の円弧の直径が５０ｍｍ程度であることが望ましい。

ところで、補強材懸吊用治具２０および３０の支持部２１および３１の軸心方向の全長は、支持部２１および３１の長さを適宜調節することによって、上記範囲の中で最適な長さを有する治具を構成することができる。例えば、補強材懸吊用治具２０が６５０〜１０２０ｍｍ、補強材懸吊用治具３０が８５０〜１２２０ｍｍ程度である。

なお、中空部に挿入される補強材懸吊用治具２０および３０において、中空部に挿入される部分を支持部２１および３１からそれぞれ着脱自在な構成にすることも勿論可能である。

続いて、以上の構成を有する補強材懸吊用治具２０および３０の開口部１１から中空部への具体的な挿入法について説明する。

まず、補強材懸吊用治具２０を中空部へ挿入するが、その際には、補強材固定部２２および当接部２３のなす円弧を含む面（円弧面）を鉛直面に平行になるようにし、当接部２３をなす円弧のうち支持部２１を境に弧の長さの長い方を下にする。この段階では、支持部２１の軸心方向は、水平方向よりも若干傾斜した方向を指向している。その後、下にした方の円弧部分、すなわち支持部２１を境にして弧の長さの長い方の円弧部分をまず中空部に挿入した後、支持部２１の軸心が水平方向を指向するように回転し、残りの部分（弧の長さの短い円弧部分）を挿入する。通し穴２５まで中空部に挿入した後、支持部２１の指向方向（水平方向）を固定して当該方向を回転軸として円弧面を９０度回転させる（その際には治具操作部２６をレバーとして利用）。この結果、円弧面は水平方向と平行になる。この状態で支持部２１を鋼管柱１の外部へ引くと、当接部２３が鋼管内壁面に当接する。後は、補強材懸吊用治具２０をそのまま鉛直下向きに開口部１１の下端に当接するまで下降させることによって位置決めを行う。

この後、補強材懸吊用治具３０を中空部へ挿入する。この場合にも、補強材固定部３２および当接部３３のなす円弧を含む平面（円弧面）を鉛直面に平行になるようにし、補強材懸吊用治具２０の場合と同様に、まず支持部３１を境として弧の長さの長い方の円弧部分を挿入し、支持部３１の軸心が水平方向を指向するように回転させつつ残りの円弧部分を中空部に挿入し、通し穴３５を中空部に挿入した後、支持部３１が指向する方向を回転軸として円弧面を９０度回転させる（ここでも治具操作部３６を適宜利用）。この状態で支持部３１を中空部の内部に押し出すと、補強材固定部３２が中空部の開口部１１と対向する外周部の内壁面に当接する。そして、補強材固定部３２を内壁面に当接させたまま鉛直下向きに下降させていき、補強材懸吊用治具２０の載置部２７ａおよび２７ｂに支持部３１を載置する。

図９は、補強材懸吊用治具２０および３０を用いてワイヤ５を外側に牽引して緊張させた後、各補強材懸吊用治具を上述したように鋼管柱１に対して固定し、アラミドロッド８１を中空部内で懸吊したときの状態を示す図である。同図に示すように、補強材懸吊用治具２０の懸吊部２４をそれぞれ貫通した４本のワイヤ５は、通し穴２５を通過する。そして、支持部２１に適宜設けられる突起部等に金具を用いてワイヤ５を固着することにより、ワイヤ５の緊張状態を保つ。補強材懸吊用治具３０を介してアラミドロッド８１を懸吊するワイヤ５も同様にして通し穴３５を通過させ、適宜支持部３１に対して固定する。この際、載置部２７ａおよび２７ｂには、中空部から通し穴２５または３５を介して外部に延出しているワイヤ５を貫通するための開口部（通し穴２５または３５と同じく鉛直方向に開口を形成）を設けることによって、ワイヤ５を束ねる機能を加えておく（図７および図８を参照）。

なお、補強材懸吊用治具２０および３０同士についても、両支持部２１および３１を連結する連結部材を用いて互いに固定しておけばさらに好ましい。

以上、詳細に説明したステップＳ１１３の後、、補強材と中空部の隙間を充填するために、固化した後も収縮しない無収縮モルタル１００を開口部１１から注入する（ステップＳ１１４）。ここで注入される無収縮モルタル１００の量は、アラミドロッド８１の上端付近が所定長さ埋没しない程度の量である。ここでいう所定長さは、補強後の強度という観点から、後述するアラミドロッド８３の下端部にほう縛される異型鉄筋と同程度の長さであることが望ましい。具体例として、全長２２ｍ程度の鋼管柱１の場合、図４に示すＬとして５０〜８０ｃｍ程度、より好ましくは７０〜８０ｃｍ程度とればよい。

その後、無収縮モルタル１００がある程度固化した時点で、補強材懸吊用治具２０および３０を鋼管柱１の外部へ抜き出す（ステップＳ１１５）。この際には、補強材懸吊用治具２０および３０を挿入してワイヤ５を固定するときの操作と逆の手順の操作をそれぞれ行うことにより、中空部に挿入していた部分を外部へ抜き出す。その後、外部へ露出しているワイヤ５を切断し、余った部分は中空部へ挿入するなどしておく。なお、無収縮モルタル１００がある程度の粘性を有することに鑑みて、ステップＳ１１４の直後にこのステップＳ１１５を行うことも可能である。

続いて、以上の工程で充填された無収縮モルタル１００の層の上部に、開口部１３を用いて同様の工程を行う。

まず、開口部１３から複数（４個）の棒状部材を挿入する（ステップＳ１２１）。この棒状部材は、アラミドロッド８３の下端部に上記同様異型鉄筋９１を並べて配置してほう縛したものである。アラミドロッド８３の全長は、アラミドロッド８５の全長よりも短く、全長２２ｍ程度の鋼管柱１に適用する場合には４.０〜４.５ｍ、より好ましくは４.２ｍ程度となる。

次に、補強材配置用補助具７０を開口部１３から中空部へ挿入する（ステップＳ１２２）。この補強材配置用補助具７０は開口部１３から挿入可能な径を有するものであり、その径は０.４０ｍ程度である。補強材配置用補助具７０の径が上述した補強材配置用補助具６０の径よりも小さいのは、水平に配置するときの鋼管柱１の中空部内の径が上方に行くほど小さくなっているため、アラミドロッド８１よりも中空部内上層に挿入されるアラミドロッド８３は、より中空部中心に近い位置に配置されることになるからである。

次のステップＳ１２３では、詳細に説明したステップＳ１１３と同様の処理を行う。ここで用いる補強材懸吊用治具は、上述した補強材懸吊用治具２０および３０と同様の構成を有し、それらよりも若干円弧面の径の小さいものである。具体的には、補強材懸吊用治具２０と同様の形状を有する補強材懸吊用治具４０と、補強材懸吊用治具３０と同様の形状を有する補強材懸吊用治具５０を用いて行う。例えば、補強材懸吊用治具２０および３０の当接部のなす円弧の直径が５０ｃｍ程度である場合、補強材懸吊用治具４０および５０の当接部のなす円弧の直径は４０ｃｍ程度となる。図４は、このステップＳ１２３を行った時点での中空部内の状況を示す図である。

続いて開口部１１を鉄板等によって塞いでおき（ステップＳ１２４）、補強材配置用補助具７０を中空部内に残置したまま開口部１３から無収縮モルタル１００を開口部１１の下端付近に達するまで注入し（ステップＳ１２５）、補強材懸吊用治具４０および５０を鋼管柱１の外部へ抜き出す（ステップＳ１２６）。無収縮モルタル１００はある程度の粘性を有するので、補強材懸吊用治具４０および５０を抜き出した後、さらに一気に注入して開口部１１上部付近まで充填してもよい。この後、開口部１１を鉄板または布等で塞いでおけば、開口部１１から無収縮モルタル１００が漏れる恐れがなくなるのでさらに好ましい。図５は、以上の工程が終了した時点での鋼管柱１内部の概略構成を示す断面図である。ちなみに、ステップＳ１２４の処理は、ステップＳ１１５の工程が終了した後、ステップＳ１２５の工程よりも前であればどの時点で行ってもよい。

この後、１日程度経過させ、アラミド繊維シートを開口部１１および１３を通過する鋼管柱１外周に貼付する（ステップＳ１３１）。より具体的には、まず、開口部１１および１３付近に、幅３０ｃｍ程度で１２０ｔｆ/ｍ（１１７６ｋＮ／ｍ）の耐力を有するアラミド繊維シートを、その耐力が略鉛直方向の耐力となるように２度にわたって貼付し（２層を形成）、その後、幅１０ｃｍ程度で９０ｔｆ／ｍ（８８２ｋＮ／ｍ）の耐力を有するアラミド繊維シートを、その耐力が略水平方向の耐力となるように開口部１１および１３付近を包帯状に巻回する。この結果、開口部１１および１３の近傍では、略鉛直および略水平方向に所定の耐力を有する３層から成るアラミド繊維シートを貼付することになる。

最後の工程として、アラミド繊維シートを巻回した領域の外周に、亜鉛メッキ鉄板をさらに巻回するか、またはフッ素塗料を塗布する（ステップＳ１３２）。図６は、このステップ終了時の鋼管柱１の外観を示す図であり、符号１５および１７で示す領域が亜鉛メッキ鉄板が巻回されるか、またはフッ素塗料が塗布された領域である。この工程を行うことにより、鋼管柱１の補強部分を防護するとともに、その補強部分の紫外線劣化を防止することができる。すなわち、このステップで巻回した鉄板または塗布したフッ素塗料が防護部としての機能を有する。全長２２ｍ程度の鋼管柱１の場合、領域１５および１７は上下に１.１０ｍ程度の幅を有する。

以上の工程により、鋼管柱１の補強方法の全ての工程（ステップ）が終了する。

以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、補強材懸吊用治具および補強材配置用補助具を適宜用いて鋼管柱の中空部に補強材を均等に配置することにより、既設の鋼管柱の強度を容易にかつ経済的に増加させることが可能となる。より具体的には、本実施形態に係る鋼管柱の補強方法によれば、補強前の状態に比べて１.５倍程度の強度を得ることができる。

（第２の実施形態）
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る鋼管柱の補強方法の処理の流れを示すフローチャート図である。

まず、第１の実施形態と同様に（図２を参照）、電動サンダー等を用いて鋼管柱１の側面に二つの開口部１１（第１の開口部）および１３（第２の開口部）を形成する（ステップＳ２０１）。二つの開口部の形成位置や形状、および大きさ等についても、全て第１の実施形態と同様である。

以下、鋼管柱１の中空部に補強材を挿入・配置する工程を説明する。

最初に、複数の棒状部材を中空部へ挿入する（ステップＳ２１１）。本実施形態においては、中空部挿入時に上端が開口部１１付近に達する程度に長いアラミドロッド８５を用いるので、まず開口部１１からアラミドロッド８５の上端となる端部（ワイヤ締結部が設けられている端部）を中空部上方へ向けて挿入し、その端部を開口部１３から鋼管柱１の外部へ一旦抜き出し、異型鉄筋９１がほう縛されている方の端部（下端）が開口部１１を介して中空部内に入るまでさらに上方に引き上げる。下端が中空部に入ったら、今度は上端を再び中空部内に戻す。このようにして全ての棒状部材を挿入すれば、全長が長いアラミドロッド８５から構成される棒状部材であっても、それほど高い位置まで持ち上げる必要がなくなるので、クレーン等の大掛かりな装置を用いなくて済む。

この後、各アラミドロッド８５に締結されるワイヤ５を貫通部でそれぞれ貫通する補強材配置用補助具７０を開口部１３から中空部へ挿入する（ステップＳ２１２）。本実施形態では、アラミドロッド８５の全長が長いので、補強材配置用補助具７０を二つ用いて配置を行う（図１０と同様）。ちなみに、全長２２ｍ程度の鋼管柱１に適用する場合、アラミドロッド８５の全長は８.０〜９.０ｍ程度、より好ましくは８.５ｍ程度である。

次のステップＳ２１３では、ワイヤ５を貫通する補強材懸吊用治具４０および５０を開口部１３から中空部へ挿入し、第１の実施形態のステップＳ１１３およびＳ１２３と同様にして各アラミドロッド８５を懸吊するとともに、補強材配置用補助具７０を中空部内で適当な位置まで下降または上昇させることにより、棒状部材を中空部内で均等に配置する。ここで二つの補強材配置用補助具７０は、それぞれがアラミドロッド８５をほぼ３等分するような位置に調整されていることが好ましい。図１２は、以上説明したステップＳ２１３が終了した時点における鋼管柱１の中空部の概略構成を示す断面図である。

続いて、開口部１１を鉄板等によって塞ぎ（ステップＳ２１４）、無収縮モルタル１００を開口部１３からこの開口部１３の下端付近に達するまで注入し（ステップＳ２１５）、その後、補強材懸吊用治具４０および５０を開口部１３から抜き出す（ステップＳ２１６）。このステップＳ２１６の後、第１の実施形態と同様に開口部１３上端まで無収縮モルタル１００をさらに注入し、鉄または布等で開口部１３を塞ぐ処理を行ってもよい。図１３は、ここまでの工程が終了した時点における鋼管柱１の中空部の概略構成を示す断面図である。ちなみにステップＳ２１４の処理は、補強材を挿入するステップＳ２１１の後、無収縮モルタルを注入するステップＳ２１６の工程よりも前であればどの時点で行ってもよい。

ステップＳ２１６を行って１日程度経過した後、アラミド繊維シートの巻回（ステップＳ２３１）、および亜鉛メッキ製の鉄板の巻回またはフッ素塗料の塗布による防護部の形成（ステップＳ２３２）を行う。これらの処理は、第１の実施形態におけるステップＳ１３１およびＳ１３２とそれぞれ同一である。したがって、本実施形態に係る補強方法終了後の鋼管柱１の外観も図６に示すようになる。

以上の工程により、鋼管柱１の補強が完了する。

以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態によれば、アラミドロッドの本数自体は少なくて済むので、コストの低減という意味においてはさらに大きな効果を得ることができる。

なお、以上の説明においては、最初にも述べたように鋼板組立柱を具体例としてあげたが、それ以外にも、亜鉛メッキ鋼板を円筒状に成形した通常の鋼管柱や、コンクリート台上に亜鉛メッキ処理鋼柱または表面耐候性塗装鋼柱を取り付けた構造を有する複合柱などに適用することも勿論可能である。

また、鋼管柱としては、円筒形に限らず、角型の鋼管柱でもよい。

このように、本発明は、上記二つの実施形態と同様の効果を奏するさまざまな実施の形態等を含み得るものである。

本発明の第１の実施形態に係る鋼管柱の補強方法の処理の流れを示すフローチャート図である。 本発明の第１の実施形態に係る鋼管柱の補強方法において、鋼管柱に二つの開口部を設けたときの側面図である。 本発明の第１の実施形態に係る鋼管柱の補強方法において、下側の開口部から中空部に棒状部材を挿入して均等に配置したときの概略構成を示す断面図である。 図３の状態の後、上側の開口部から中空部に棒状部材を挿入して均等に配置したときの概略構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る鋼管柱の補強方法において、無収縮モルタルの充填が完了したときの概略構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る鋼管柱の補強方法終了時の状態を示す側面図である。 第１の補強材懸吊用治具の構成を示す斜視図である。 第２の補強材懸吊用治具の構成を示す斜視図である。 図７および図８に示す補強材懸吊用治具を用いて棒状部材を懸吊したときの開口部付近の中空部内の状態を示す図である。 補強材配置用補助具を用いて鋼管柱中空部内にアラミドロッドを配置したときの状態を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る鋼管柱の補強方法の処理の流れを示すフローチャート図である。 本発明の第２の実施形態に係る鋼管柱の補強方法において、中空部に棒状部材を挿入して均等に配置したときの概略構成を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る鋼管柱の補強方法において、無収縮モルタルの充填が完了したときの概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 鋼管柱
５、７ ワイヤ
１１、１３ 開口部
２０、３０、４０、５０ 補強材懸吊用治具
２１、３１ 支持部
２２、３２ 補強材固定部
２３、３３ 当接部
２４、３４ 懸吊部
２５、３５ 通し穴
２６、３６ 治具操作部
２７ａ、２７ｂ、３７ 載置部
６０、７０ 補強材配置用補助具
６１ 貫通部
６３ フレーム
６５ 孔部
８１、８３、８５ アラミドロッド
９１ 異型鉄筋
１００ 無収縮モルタル

Claims (7)

1. 既設の鋼管柱の補強を行う鋼管柱の補強方法であって、
   補強する鋼管柱の側面の少なくとも鉛直方向の位置が異なる二つの領域に第１および第２の開口部をそれぞれ形成するステップと、
   このステップで形成した二つの開口部のうち鉛直方向下側に位置する第１の開口部から補強材としての複数の棒状部材を中空部へ挿入するステップと、
   このステップで挿入した複数の棒状部材を前記中空部で均等に配置するステップと、
   固化した後も収縮しない無収縮モルタルを前記中空部内の前記第１の開口部下端付近に達するまで注入するステップと、
   前記第２の開口部から補強材としての複数の棒状部材を中空部へ挿入するステップと、
   このステップで挿入した複数の棒状部材を前記中空部で均等に配置するステップと、
   無収縮モルタルを前記中空部内の前記第２の開口部下端付近に達するまで注入するステップと、
   前記第１および第２の開口部付近の外周に、略鉛直または略水平方向に所定の耐力を有する複数のアラミド繊維シートを貼付するステップと、
   このステップで貼付したアラミド繊維シートの外周に鉄板またはフッ素塗料から成る防護部を設けるステップと
   を行うことを特徴とする鋼管柱の補強方法。
2. 既設の鋼管柱の補強を行う鋼管柱の補強方法であって、
   補強する鋼管柱の側面の少なくとも鉛直方向の位置が異なる二つの領域に第１および第２の開口部をそれぞれ形成するステップと、
   このステップで形成した第１の開口部から、補強材としての複数の棒状部材の各々について、各棒状部材の上端となる端部を中空部上方へ向けてそれぞれ挿入し、この挿入した端部を鉛直方向上側に位置する前記第２の開口部から外部へ抜き出して前記棒状部材の他端部が中空部に入るまで引き上げ、その後前記第２の開口部から外部に抜き出していた端部を再度中空部内に戻すことにより、前記複数の棒状部材を中空部へ挿入するステップと、
   このステップで挿入した複数の棒状部材を前記中空部で均等に配置するステップと、
   固化した後も収縮しない無収縮モルタルを前記中空部内の前記第２の開口部下端付近に達するまで注入するステップと、
   前記第１および第２の開口部付近の外周に、略鉛直または略水平方向に所定の耐力を有する複数のアラミド繊維シートを貼付するステップと、
   このステップで貼付したアラミド繊維シートの外周に鉄板またはフッ素塗料から成る防護部を設けるステップと
   を行うことを特徴とする鋼管柱の補強方法。
3. 前記複数の棒状部材を前記中空部で均等に配置するに際して、
   前記複数の棒状部材の各々の上端に締結されるワイヤを貫通して前記複数の棒状部材を懸吊する補強材懸吊用治具と、
   前記複数の棒状部材の各々を貫通する貫通部を備え、前記第１または第２の開口部から前記中空部内に挿入可能な補強材配置用補助具と
   を用いることを特徴とする請求項１または２記載の鋼管柱の補強方法。
4. 既設の鋼管柱を補強する鋼管柱の補強構造であって、
   補強する鋼管柱の側面の少なくとも鉛直方向の位置が異なる二つの領域にそれぞれ形成される第１および第２の開口部を介して前記鋼管柱の中空部に挿入される補強材としての複数の棒状部材と、
   前記第１または第２の開口部から中空部に挿入され、前記複数の棒状部材の各々を貫通する複数の貫通部を備えて成る補強材配置用補助具と、
   この補強材配置用補助具および前記複数の棒状部材と前記鋼管柱内壁面の隙間を充填するために注入され、固化した後も収縮しない無収縮モルタルと、
   前記第１および第２の開口部付近の外周に、略鉛直および略水平方向に所定の耐力を有するように貼付されて成る複数のアラミド繊維シートと、
   このアラミド繊維シートの外周に設けられる鉄板またはフッ素塗料から成る防護部と
   を備えたことを特徴とする鋼管柱の補強構造。
5. 前記棒状部材は、略同径のアラミドロッドと一または二本の異型鉄筋とがほう縛されて成ることを特徴とする請求項４記載の鋼管柱の補強構造。
6. 既設の鋼管柱の補強を行う際に当該鋼管柱の中空部へ挿入される補強材としての複数の棒状部材の一端にそれぞれ締結されるワイヤを前記中空部内で懸吊する鋼管柱の補強材懸吊用治具であって、
   前記中空部に挿入可能な円弧型をなす補強材固定部と、
   この補強材固定部の外周に沿って所定箇所溶接されて成り、前記中空部内に配置するとき前記鋼管柱の内壁面に当接する円弧型の当接部と、
   この当接部および補強材固定部のなす円弧を含む平面上に設けられ、前記平面に平行な開口面を有するとともに、前記棒状部材の上端に締結され、前記開口面を通過するワイヤをそれぞれ懸吊する複数の懸吊部と
   を備えたことを特徴とする鋼管柱の補強材懸吊用治具。
7. 前記複数の懸吊部は、隣接する懸吊部間の距離がすべて等しいことを特徴とする請求項６記載の鋼管柱の補強材懸吊用治具。
   
   
   

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