JP4448556B1

JP4448556B1 - 既設鋼管柱腐食防止補強材

Info

Publication number: JP4448556B1
Application number: JP2009274303A
Authority: JP
Inventors: 正明秋間; 邦雄小久保; 晋天野
Original assignee: 株式会社不二電業社
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2029-12-02
Also published as: JP2011117166A

Abstract

【課題】現場での補強材の取り付け作業を簡素化し、簡潔なディテールで構造耐力の高い効率的な既設鋼管柱腐食防止補強材を提供する。
【解決手段】既設鋼管柱腐食防止補強材１は、既設鋼管柱２を取り巻いて挿入される円形の腐食防止補強材３と、溝部１１が既設鋼管柱２側に向くように腐食防止補強材３の内側に取り付けられる複数のコの字型受材４と、ウェブ部１６がコの字型受材４の溝部１１に差し込まれてコの字型受材４に嵌合し、フランジ部１５が既設鋼管柱２に対向する複数のＴ字型補強材５と、既設鋼管柱２の内部であってＴ字型補強材５を含む上下方向の範囲に充填される補強用モルタル６と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、既設鋼管柱腐食防止補強材に係り、特に、既設の鋼管柱の腐食を防止し、地表面近傍に生じた腐食箇所を補強する既設鋼管柱腐食防止補強材に関する。

単一の鋼管柱からなる街路灯、交通標識、或いは看板などの既設鋼管柱は、地下に打設された基礎コンクリート内に埋め込まれて地表面に露出し、長年風雨に曝される。従って、鋼管柱は雨水によりその表面が腐食して鋼管の断面欠損が生じる場合があり、鋼管柱の表面に腐食が生じると強度上の問題が発生する場合がある。特に、既設鋼管柱の地表面近傍は溜まった雨水や地表面からの湿気などにより腐食が進行しやすいが、台風などの風力を受けた際に最も曲げモーメントが大きくなる部位のため鋼管柱が倒壊する危険性がある。

そこで、鋼管柱に腐食が発生するのを防止し、腐食が発生した既設鋼管柱を補強する構法が各種提案されている。例えば、特許文献１には、鋼管柱の地際腐食メンテナンス方法およびその装置が開示されている。ここでは、半割り状の鋼管を補強管とし、鋼管柱と補強管との間に僅かな隙間を持たせて固定し、その隙間にコンクリートモルタルなどの圧縮力に耐える物質を充填することが記載されている。

また、特許文献２には、鋼管製支柱の防食補強方法が開示されている。ここでは、既設の鋼管製支柱の根元側の内部空間に縦長の補強材と、骨材とエポキシ系硬化樹脂とを混合した充填材を入れ込むことが記載されている。

特開平７−３２４４９６号公報特開２００６−３１６５８５号公報

既設の鋼管柱に腐食防止補強材を設置するには現場作業が発生することから、現場での取り付け作業を極力簡素化し、構造的な欠陥が生じない構法を採用しなければならない。特に、溶接機による現場溶接や溶接切断を行なう構法の場合には、溶接機や溶接工が必要となり簡素な構法とはいえない。また、この構法では現場溶接箇所や溶接切断後の補修箇所の品質を確保することが難しく、溶接欠陥が生じた場合には構造耐力が保証できないという問題がある。

また、既設鋼管柱は、補強によってその構造強度が低下しないような構法でなければならない。特に、台風などの風力を受けた際に最も曲げモーメントが大きくなる部位であるため、補強鋼管に局部座屈が生じないように簡潔なディテールで構造耐力の高い効率的な構法が望ましい。

本願の目的は、かかる課題を解決し、現場での補強材の取り付け作業を簡素化し、簡潔なディテールで構造耐力の高い効率的な既設鋼管柱腐食防止補強材を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る既設鋼管柱腐食防止補強材は、既設鋼管柱の地表面近傍に生じた腐食箇所を補強する既設鋼管柱腐食防止補強材において、既設鋼管柱を取り巻いて挿入される腐食防止補強材と、溝部が既設鋼管柱側に向くように腐食防止補強材の内側に取り付けられる複数のコの字型受材と、ウェブ部がコの字型受材の溝部に差し込まれてコの字型受材に嵌合し、フランジ部が既設鋼管柱に対向する複数のＴ字型補強材と、既設鋼管柱と腐食防止補強材の間隙であってＴ字型補強材が差し込まれた範囲に充填される補強モルタルと、を備えることを特徴とする。

上記構成により、既設鋼管柱腐食防止補強材は、腐食防止補強材を既設鋼管柱の頂部から挿入可能なような径とする。これにより、既設鋼管柱と腐食防止補強材との間隙が生じるが、この隙間を、Ｔ字型補強材を差し込む空間とすることで簡潔なディテールとすることができる。また、円形の腐食防止補強材を半割りにせずにそのまま既設鋼管柱に挿入することで、簡潔なディテールにより現場での取り付け作業を簡素化できる。さらに、腐食防止補強材自体を構造耐力の高い効率的な構造とすることができる。

また、Ｔ字型補強材を予め腐食防止補強材に取り付けられたコの字型受材に差し込んで嵌合させることで、現場での溶接作業やボルト締め作業を省略し、簡潔なディテールにより現場での取り付け作業を簡素化できる。また、Ｔ字型補強材のウェブ部が腐食防止補強材の壁面を補剛して腐食防止補強材の局部座屈を防止し、台風などの風力を受けた際にＴ字型補強材のフランジ部がモルタルと複合した構造となり、補強鋼管とモルタルとが一体として曲げモーメントに抵抗することができる。

また、既設鋼管柱腐食防止補強材は、コの字型受材の溝部に差し込まれたＴ字型補強材が、コの字型受材に設けられたストッパ部材により上下方向の位置が固定されることが好ましい。これにより、曲げモーメントを受けた場合に、Ｔ字型補強材がずれることを防止することができる。

上記目的を達成するため、本発明に係る既設鋼管柱腐食防止補強材は、既設鋼管柱の地表面近傍に生じた腐食箇所を補強する既設鋼管柱腐食防止補強材において、一端が接続された２枚の半割り鋼管柱により既設鋼管柱を取り巻いて他端を連結した腐食防止補強材と、溝部が既設鋼管柱側に向くように腐食防止補強材の内側に取り付けられる複数のコの字型受材と、ウェブ部がコの字型受材の溝部に差し込まれてコの字型受材に嵌合し、フランジ部が既設鋼管柱に対向する複数のＴ字型補強材と、既設鋼管柱と腐食防止補強材の間隙であってＴ字型補強材が差し込まれた範囲に充填される補強モルタルと、腐食防止補強材の外周側に設けられる複数の補強リブと、腐食防止補強材及び補強リブと接続されるベース板と、を備え、補強リブとベース板とは、予め半割り鋼管柱に溶接接合されることを特徴とする。

上記構成により、既設鋼管柱腐食防止補強材は、Ｔ字型補強材を予め腐食防止補強材に取り付けられたコの字型受材に差し込んで嵌合させることで、現場での溶接作業やボルト締め作業を省略し、簡潔なディテールにより現場での取り付け作業を簡素化できる。また、Ｔ字型補強材のウェブ部が腐食防止補強材の壁面を補剛して腐食防止補強材の局部座屈を防止し、台風などの風力を受けた際にＴ字型補強材のフランジ部がモルタルと複合した構造となり、補強鋼管とモルタルとが一体として曲げモーメントに抵抗することができる。

また、既設鋼管柱腐食防止補強材は，補強リブが半割り鋼管柱を介してＴ字型補強材と対向する位置に取り付けられることが好ましい。これにより、Ｔ字型補強材と補強リブとが補強鋼管を協働して補剛し、最も曲げモーメントが大きくなる部位において構造耐力の高い効率的な構法とすることができる。

さらに、既設鋼管柱腐食防止補強材は，充填されたモルタルの上面が、防水用のウレタンにより仕上げられることが好ましい。これにより、腐食防止補強材内のモルタル部分から雨水が内部に浸透し、鉄部分に腐食が発生するのを防止できる。

以上のように、本発明に係る既設鋼管柱腐食防止補強材によれば、現場での補強材の取り付け作業を簡素化し、簡潔なディテールで構造耐力の高い効率的な既設鋼管柱腐食防止補強材を提供することができる。

本発明に係る既設鋼管柱腐食防止補強材の第１実施形態の概略構成を示す断面図である。既設鋼管柱の概要、及び第１実施形態の腐食防止補強材の施工方法を示す側面図である。第１実施形態の腐食防止補強材のコの字型受材とＴ字型補強材との接合を示す詳細図である。本発明に係る既設鋼管柱腐食防止補強材の第２実施形態の概略構成を示す断面図である。既設鋼管柱の概要、及び第２実施形態の腐食防止補強材の施工方法を示す側面図である。第２実施形態の腐食防止補強材のコの字型受材とＴ字型補強材との接合を示す詳細図である。

以下に、図面を用いて本発明に係る既設鋼管柱腐食防止補強材の実施形態につき、詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１に、本発明に係る既設鋼管柱腐食防止補強材の第１実施形態の概略構成を示す。図１（ａ）は、既設鋼管柱腐食防止補強材１を縦方向に切断した断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。本既設鋼管柱腐食防止補強材１は、既設鋼管柱２の地表面近傍に生じた腐食箇所を補強するため、腐食防止補強材３、コの字型受材４、Ｔ字型補強材５、及び補強用モルタル６から構成される。

図２に、既設鋼管柱の概要、及び第１実施形態の腐食防止補強材の施工方法を示す。既設鋼管柱２は地表面９下に打設された基礎コンクリート８内に埋め込まれて地表面に露出し、長年風雨に曝される。この地表面９の近傍に溜まった雨水などにより鋼管の一部に図１に示す腐食箇所１３が生じる場合がある。この腐食箇所１３が発生すると、既設鋼管柱２はその板部分の断面欠損が生じる。既設鋼管柱２の断面欠損部分は風などの水平力により既設鋼管柱２に生じる曲げモーメントに対して抵抗することができなくなる場合があり、鋼管柱が倒壊に至る場合もある。

腐食防止補強材３の施工方法は、まず基礎コンクリート８の上部を割ることで撤去し、基礎コンクリート８の表面をはつり込む。そして、腐食防止補強材３を既設鋼管柱２の頂部から挿入して地表面近傍の腐食箇所１３を含むように基礎コンクリート８の表面上に設置する。その後、コンクリート補修部２１に補修用コンクリートを流し込んで表面を補修し、腐食防止作業が完了する。

本実施形態では、既設鋼管柱２は、例えば、Φ５９．６、Φ１１４．３、Φ１３９．８、Φ１６５．２などの円形鋼管であるが、これらのサイズに限らない。また、腐食防止補強材３の設置位置は、例えば、腐食防止補強材３の長さが５００ｍｍとするとそのうち３００ｍｍを地表面９から上に設置し、残りの２００ｍｍを地表面９より下に設置するが、これに限らない。さらに、腐食防止補強材３の外形は円形鋼管であり、上述した、既設鋼管柱２の各サイズに対応し、Φ１０１．６、Φ１６５．２、Φ２１６．３、Φ２１６．３といった円形鋼管が用いられるが、これらのサイズに限らない。

図３に、腐食防止補強材３のコの字型受材４とＴ字型補強材５との接合を示す。コの字型受材４は、腐食防止補強材３の内側側の数箇所に縦方向に取り付けられる。図１では、腐食防止補強材３の内側側の４箇所において、溶接により腐食防止補強材３の内側側に予め取り付けられる。このコの字型受材４の取り付け個数は４箇所に限らず、腐食箇所１３の状況などにより箇所数が決定される。図３に示すように、このコの字型受材４は、板要素である２枚のはさみ板１４により溝部１１を有する。この溝部１１が既設鋼管柱２の方向に向くようにその２枚の板要素の連結板１２を腐食防止補強材３の内面側に取り付ける。

本第１実施形態では、腐食防止補強材３を既設鋼管柱２の頂部から挿入するが、腐食防止補強材３は、この挿入に可能なような径とする。これにより生じた既設鋼管柱２と腐食防止補強材３との間隙を利用してＴ字型補強材５が差し込まれる。このように、本第１実施形態の構成は、空間を有効に利用して簡潔なディテールとなる。

図１（ｂ）に示すように、腐食防止補強材３の下部には、腐食防止補強材３の設置の際にはつられたコンクリート面に腐食防止補強材３を係止するためのアンカーボルト１９が設けられる。また、腐食防止補強材３のコの字型受材４の底部には、後述するＴ字型補強材５の受け部となるストッパ部材１７が取り付けられる。

Ｔ字型補強材５は、腐食防止補強材３が既設鋼管柱２を取り巻いて挿入された後、各コの字型受材４の溝部１１に差し込まれる。すなわち、図３に示すように、Ｔ字型補強材５は、フランジ部１５とウェブ部１６の２枚の板要素から構成され、ウェブ部１６がコの字型受材４の溝部１１に差し込まれてコの字型受材４に嵌合し、フランジ部１５が既設鋼管柱２に対向する。

Ｔ字型補強材５が全てのコの字型受材４に差し込まれると、既設鋼管柱２と腐食防止補強材３との間隙であってＴ字型補強材５を含む上下方向の範囲に補強用モルタル６が充填される。さらに、充填された補強用モルタル６の上面は、防水用ウレタン１８により仕上げられる。そして、コンクリート補修が行なわれて既設鋼管柱腐食防止補強材１の設置は完了する。

本発明に係る既設鋼管柱腐食防止補強材１により、円形の腐食防止補強材３を半割りにせずにそのまま既設鋼管柱２に挿入することで、簡潔なディテールにより現場での取り付け作業を簡素化できる。また、腐食防止補強材３自体を構造耐力の高い効率的な構造とすることができる。すなわち、腐食防止補強材３は、それ自体が補強されずに鋼管としての耐力を発揮できる。また、腐食防止補強材３を既設鋼管柱２に設置し、Ｔ字型補強材５をコの字型受材４に差し込み、補強用モルタル６を充填するだけという簡易な現場作業であり、ボルトの締め付けや現場溶接が不要となり、簡潔なディテールにより現場での取り付け作業を簡素化できる。

また、図３に示すように、コの字型受材４が薄肉の腐食防止補強材３の内面側の数箇所に縦方向に取り付けられることで、曲げモーメントによる腐食防止補強材３の局部座屈を補強することができる。さらに、コの字型受材４に嵌合したＴ字型補強材５により、理論的に図３に示す破線の補強用モルタル６がＴ字型補強材５と一体化して風などにより発生する曲げモーメントに抵抗する。このように、腐食防止補強材３がコの字型受材４及びＴ字型補強材５を介して補強用モルタル６と複合して風などによる水平力により発生する曲げモーメントの抵抗要素となり構造耐力の高い効率的な構造とすることができる。

（第２実施形態）
図４に、本発明に係る既設鋼管柱腐食防止補強材の第２実施形態の概略構成を示す。図４（ａ）は、既設鋼管柱腐食防止補強材２０を縦方向に切断した断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。本既設鋼管柱腐食防止補強材２０は、既設鋼管柱２２の地表面近傍に生じた腐食箇所３３を補強するために、半割りの腐食防止補強材２３ａ，２３ｂ、コの字型受材２４、Ｔ字型補強材２５、及び補強用モルタル２６から構成される。

図５に、既設鋼管柱の概要、及び第２実施形態の腐食防止補強材の施工方法を示す。既設鋼管柱２２は地表面２９下に打設された基礎コンクリート２８内に埋め込まれて地表面２９に露出し、長年風雨に曝される。この地表面２９の近傍に溜まった雨水などにより鋼管の一部に図４に示す腐食箇所３３が生じる場合がある。この腐食箇所３３が発生すると、既設鋼管柱２２はその板部分の断面欠損が生じる。既設鋼管柱２２の断面欠損部分は風などの水平力により既設鋼管柱２２に生じる曲げモーメントに対して抵抗することができなくなる場合があり、鋼管柱が倒壊に至る場合もある。

腐食防止補強材２３の施工方法は、まず基礎コンクリート２８の上部を割ることで撤去し、基礎コンクリート２８の表面をはつり込む。そして、半割りの腐食防止補強材２３ａ，２３ｂを既設鋼管柱２２の側面から地表面近傍の腐食箇所３３を含むように基礎コンクリート２８の表面上に設置する。その後、コンクリート補修部４１にコンクリートを流し込み補修を行い、腐食防止作業が完了する。

第２実施形態の既設鋼管柱腐食防止補強材２０は、第１実施形態の既設鋼管柱腐食防止補強材１と異なり、腐食防止補強材２３が半割りの腐食防止補強材２３ａ，２３ｂを組み合わせたものであり、固定バンド４３により締め付けられて既設鋼管柱２２に取り付けられる。また、円形鋼管としての形状を保持するために形状保持板４６により半割りの腐食防止補強材２３ａ，２３ｂが相互に連結される。この既設鋼管柱２２は、例えば、Φ５９．６、Φ１１４．３、Φ１３９．８、Φ１６５．２などの円形鋼管であるが、これらのサイズに限らない。また、腐食防止補強材２３ａ，２３ｂは、上述した、既設鋼管柱２２の各サイズに対応し、Φ１０１．６、Φ１６５．２、Φ２１６．３、Φ２１６．３を半割りにした円形鋼管が用いられるが、これらのサイズに限らない。腐食防止補強材２３は、半割りの腐食防止補強材２３ａ，２３ｂにより既設鋼管柱２２を取り巻いて組み立てられる。例えば、腐食防止補強材２３の長さが５００ｍｍとするとそのうち３００ｍｍを地表面２９から上に設置し、残りの２００ｍｍを地表面２９より下に設置するが、これに限らない。

図４に示すように、本実施形態では、第１実施形態と異なり、腐食防止補強材２３の下部には、三角形の補強リブ４１及び４角形のベース板４２が取り付けられる。本実施形態では、補強リブ４１は、コの字型受材２４及びＴ字型補強材２５と対向した位置に４箇所設けられる。ベース板４２は、腐食防止補強材２３の外周側において腐食防止補強材２３ａ，２３ｂと補強リブ４１とに接続される。また、この補強リブ４１とベース板４２とは、予め半割りの腐食防止補強材２３ａ,２３ｂにそれぞれ溶接接合され、現場においてベース板４２同士を連結部４４により連結して一体化する。このベース板４２には、４箇所にアンカーボルト３９用の孔が明けられる。そして、腐食防止補強材２３は、アンカーボルト３９により基礎コンクリート２８に定着される。

図６に、腐食防止補強材２３のコの字型受材２４とＴ字型補強材２５との接合を示す。コの字型受材２４は、腐食防止補強材２３の内側側の数箇所に縦方向に取り付けられる。図４では、腐食防止補強材２３の内側側の４箇所において、溶接により腐食防止補強材２３の内側側に予め取り付けられる。このコの字型受材２４の取り付け個数は４箇所に限らず、腐食箇所３３の状況などにより箇所数が決定される。図６に示すように、このコの字型受材２４は、板要素である２枚のはさみ板３４により溝部３１を有する。この溝部３１が既設鋼管柱２２に向くようにその２枚の板要素の連結板３２を腐食防止補強材２３ａ，２３ｂの内面側に取り付ける。

Ｔ字型補強材２５は、腐食防止補強材２３が既設鋼管柱２２を取り巻いて組み立てられた後、各コの字型受材２４の溝部３１に差し込まれる。すなわち、図４に示すように、Ｔ字型補強材２５は、フランジ部３５とウェブ部３６の２枚の板要素から構成され、ウェブ部３６がコの字型受材２４の溝部３１に差し込まれてコの字型受材２４に嵌合し、フランジ部３５が既設鋼管柱２２に対向する。

Ｔ字型補強材２５が全てのコの字型受材２４に差し込まれると、既設鋼管柱２２と腐食防止補強材２３との間隙であってＴ字型補強材２５を含む上下方向の範囲に補強用モルタル２６が充填される。さらに、充填された補強用モルタル２６の上面は、防水用ウレタン３８により仕上げられる。そして、コンクリート補修が行なわれて既設鋼管柱腐食防止補強材１の設置は完了する。

本発明に係る既設鋼管柱腐食防止補強材２０により、腐食防止補強材２３自体を構造耐力の高い効率的な構造とすることができる。すなわち、腐食防止補強材２３を既設鋼管柱２２に設置し、Ｔ字型補強材２５をコの字型受材２４に差し込み、補強用モルタル２６を充填するだけという簡易な現場作業であり、現場溶接が不要となり、簡潔なディテールにより現場での取り付け作業を簡素化できる。

また、図６に示すように、コの字型受材２４が薄肉の腐食防止補強材２３の内面側の数箇所に縦方向に取り付けられることで、曲げモーメントによる腐食防止補強材２３の局部座屈を補強することができる。さらに、コの字型受材２４に嵌合したＴ字型補強材２５により、理論的に図６に示す破線の補強モルタル２６がＴ字型補強材２５と一体化して曲げモーメントに抵抗する。このように、腐食防止補強材２３がコの字型受材２４及びＴ字型補強材２５を介して補強用モルタル２６と複合して風などによる水平力により発生する曲げモーメントの抵抗要素となり構造耐力の高い効率的な構造とすることができる。

１，２０既設鋼管柱腐食防止補強材、２，２２既設鋼管柱、３，２３，２３ａ，２３ｂ腐食防止補強材、４，２４コの字型受材、５，２５Ｔ字型補強材、６，２６補強用モルタル、７，２７ベースプレート、８，２８基礎コンクリート、９，２９地表面、１０，３０溶接部、１１，３１溝部、１２，３２連結板、１３，３３腐食箇所、１４，３４はさみ板、１５，３５フランジ部、１６，３６ウェブ部、１７ストッパ部材、１８，３８防水用ウレタン、１９，３９アンカーボルト、２１，４７コンクリート補修部、４１補強リブ、４２ベース板、４３固定バンド、４４連結部、４５障害物、４６形状保持板。

Claims

既設鋼管柱の地表面近傍に生じた腐食箇所を補強する既設鋼管柱腐食防止補強材において、
既設鋼管柱を取り巻いて挿入される腐食防止補強材と、
溝部が既設鋼管柱側に向くように腐食防止補強材の内側に取り付けられる複数のコの字型受材と、
ウェブ部がコの字型受材の溝部に差し込まれてコの字型受材に嵌合し、フランジ部が既設鋼管柱に対向する複数のＴ字型補強材と、
既設鋼管柱と腐食防止補強材の間隙であってＴ字型補強材が差し込まれた範囲に充填される補強モルタルと、を備えることを特徴とする既設鋼管柱腐食防止補強材。
請求項１に記載の既設鋼管柱腐食防止補強材であって、コの字型受材の溝部に差し込まれたＴ字型補強材は、コの字型受材に設けられたストッパ部材により上下方向の位置が固定されることを特徴とする既設鋼管柱腐食防止補強材。
既設鋼管柱の地表面近傍に生じた腐食箇所を補強する既設鋼管柱腐食防止補強材において、
一端が接続された２枚の半割り鋼管柱により既設鋼管柱を取り巻いて他端を連結した腐食防止補強材と、
溝部が既設鋼管柱側に向くように腐食防止補強材の内側に取り付けられる複数のコの字型受材と、
ウェブ部がコの字型受材の溝部に差し込まれてコの字型受材に嵌合し、フランジ部が既設鋼管柱に対向する複数のＴ字型補強材と、
既設鋼管柱と腐食防止補強材の間隙であってＴ字型補強材が差し込まれた範囲に充填される補強モルタルと、
腐食防止補強材の外周側に設けられる複数の補強リブと、
腐食防止補強材及び補強リブと接続されるベース板と、
を備え、
補強リブとベース板とは、予め半割り鋼管柱に溶接接合されることを特徴とする既設鋼管柱腐食防止補強材。
請求項３に記載の既設鋼管柱腐食防止補強材であって、補強リブは半割り鋼管柱を介してＴ字型補強材と対向する位置に取り付けられることを特徴とする既設鋼管柱腐食防止補強材。
請求項１乃至４のいずれか１に記載の既設鋼管柱腐食防止補強材であって、充填されたモルタルの上面は、防水用のウレタンにより仕上げられることを特徴とする既設鋼管柱腐食防止補強材。