JP4626189B2 - Seismic reinforcement structure and structure provided with this seismic reinforcement structure - Google Patents
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Description
この発明は、耐震補強方法、および耐震補強方法に基づく構造、並びに前記構造を備える構造物に関する。 The present invention relates to a seismic reinforcement method, a structure based on the seismic reinforcement method, and a structure including the structure.
橋脚など耐震補強対象となる構造体に対し、近年、各種耐震補強の作業が行われている。例えば、PCストランド、鉄筋コンクリート、鋼板、或いは炭素繊維のシート等を前記構造体の周囲に巻き付けてその剛性を高める手法が採用されている。 In recent years, various seismic reinforcement work has been performed on structures such as piers that are subject to seismic reinforcement. For example, a technique is adopted in which a PC strand, reinforced concrete, a steel plate, a carbon fiber sheet, or the like is wound around the structure to increase its rigidity.
例えば、横方向鉄筋の組立てを短時間で行うことができ、しかも、この横方向鉄筋の配設により地震時の部材のエネルギー吸収能力を確実にするとの目的の下、1対の回転台のうち、スパイラル筋の巻回しドラムを設置する第1の回転台は既存橋脚に隣接して設置し、他の第2の回転台はその内側に既存橋脚が立ち、かつ、既存橋脚の下端付近でこの既存橋脚の周囲を回転できるように設置し、第1の回転台上のドラムから第2の回転台にスパイラル状に巻き取るようにスパイラル筋を移設し、この第2の回転台からスパイラル筋を順次取り上げながら、既存橋脚の周面側面に配置していくことを特徴とする橋脚の耐震補強方法(特許文献1参照)などが提案されている。 For example, it is possible to assemble horizontal rebars in a short time, and for the purpose of ensuring the energy absorption capacity of members in the event of an earthquake by arranging the horizontal rebars, The first turntable for installing the spiral winding drum is installed adjacent to the existing pier, and the other second turntable has an existing pier on the inside, and this is near the lower end of the existing pier. It is installed so that it can rotate around the existing pier, and the spiral streaks are transferred so as to be wound spirally from the drum on the first turntable to the second turntable, and the spiral streaks are transferred from the second turntable. A seismic reinforcement method for piers (see Patent Document 1), which is characterized by being arranged on the peripheral side surface of an existing pier while taking up sequentially, has been proposed.
また、現場溶接やボルト定着作業が一切不要で、簡単かつ迅速に施工でき、信頼性の高い、巻立鋼板及び既設柱体の補強方法を提供することを目的として、既設柱体の外周に巻き立てられる巻立鋼板において、既設柱体の全長とほぼ同じ長さを呈する複数の分割鋼板からなり、前記各分割鋼板の両側端部に、分割鋼板の長手方向の摺動により相互に嵌合可能な継手部を間欠的に形成したことを特徴とする、巻立鋼板(特許文献2参照)などが提案されている。
しかしながら従来手法においては、下記のような改善点が残されていた。例えば、補強対象となる構造体の周囲や補強面に対して鉄板等を貼りつけるために作業範囲を広くとる必要があった。しかも、この構造体(の一部)が店舗など他用途に共用されている状況下では、耐震補強作業の困難な箇所も生じた。またこの場合、耐震補強用の補強材を構造体に固定するためのアンカーを多数打ち込む必要があり、施工工期、効率およびコストの点で問題が残った。加えて、鋼板など平板にせん断力として力(地震等による応力)を伝えるたあ、所望耐力を実現するためにコスト上昇が伴った。 However, in the conventional method, the following improvements have been left. For example, it is necessary to widen the work range in order to attach an iron plate or the like around the structure to be reinforced or on the reinforcing surface. In addition, in a situation where this structure (a part) is shared for other uses such as a store, there are places where it is difficult to perform seismic reinforcement work. In this case, it is necessary to drive a large number of anchors for fixing the reinforcing material for seismic reinforcement to the structure, and problems remain in terms of construction period, efficiency and cost. In addition, a force (stress due to an earthquake, etc.) was transmitted as a shearing force to a flat plate such as a steel plate, which resulted in an increase in cost in order to achieve the desired yield strength.
そこで本発明はこのような課題に着目してなされたもので、施工性や施工効率、施工コストに優れ、確かな耐震補強性を実現する耐震補強方法、および耐震補強方法に基づく構造、並びに前記構造を備える構造物を提供する。 Therefore, the present invention has been made paying attention to such problems, and is excellent in workability, construction efficiency, construction cost, and a seismic reinforcement method that realizes reliable seismic reinforcement, a structure based on the seismic reinforcement method, and the above A structure comprising the structure is provided.
上記目的を達成する本発明の耐震補強構造は、耐震補強対象の構造体を、互いに連結した複数のせん断補強部材により補強する耐震補強構造であって、前記複数のせん断補強部材を、傾斜方向が交互に逆向きとなるように、隣接するせん断補強部材の一端どうしをピン部材にて接続することにより連結し、このピン部材を、前記構造体の側面角部を覆うように設けられたコーナー部材を介して前記構造体の所定面に取り付けると共に、前記連結した複数のせん断補強部材の両端をピン部材にて前記コーナー部材を介して前記所定面に取り付けることを特徴とする。 The seismic reinforcement structure of the present invention that achieves the above object is a seismic reinforcement structure that reinforces a structure to be seismically reinforced with a plurality of shear reinforcement members connected to each other, and the plurality of shear reinforcement members are inclined in the direction of inclination. Corner members provided so as to cover the side corners of the structure by connecting ends of adjacent shear reinforcement members by connecting them with pin members so that they are alternately reversed. It attaches to the predetermined surface of the said structure via, and it attaches to the said predetermined surface via the said corner member with the pin member at the both ends of the said some connected shear reinforcement member.
第2の発明は、耐震補強対象の構造体を、互いに連結した複数のせん断補強部材により補強する耐震補強構造であって、前記複数のせん断補強部材を、傾斜方向が交互に逆向きとなるように、隣接するせん断補強部材の一端どうしをピン部材にて接続することにより連結し、このピン部材を、前記構造体の所定面に取り付けると共に、前記連結した複数のせん断補強部材の両端をピン部材にて前記所定面に取り付けることを特徴とする。 A second invention is a seismic reinforcement structure in which a structure to be seismically reinforced is reinforced by a plurality of shear reinforcement members connected to each other, the slope directions of the plurality of shear reinforcement members being alternately reversed. And connecting one end of adjacent shear reinforcement members with a pin member, attaching the pin member to a predetermined surface of the structure, and connecting both ends of the plurality of shear reinforcement members to the pin member And attaching to the predetermined surface .
第3の発明は、耐震補強対象である柱状構造体を、互いに連結した複数のせん断補強部材により補強する耐震補強構造であって、前記複数のせん断補強部材を、前記柱状の構造体の長手方向に対する傾斜方向が交互に逆向きとなるように、隣接するせん断補強部材の一端どうしをピン部材にて接続することにより連結し、このピン部材を、前記柱状構造体の所定面に取り付けると共に、前記連結した複数のせん断補強部材の両端をピン部材にて前記所定面に取り付けることを特徴とする。 A third invention is an earthquake-resistant reinforcement structure in which a columnar structure that is an object of earthquake-proof reinforcement is reinforced by a plurality of shear reinforcement members connected to each other, and the plurality of shear reinforcement members are arranged in a longitudinal direction of the columnar structure. The ends of adjacent shear reinforcement members are connected by a pin member so that the inclination directions are alternately reversed, and the pin member is attached to a predetermined surface of the columnar structure, and Both ends of the plurality of connected shear reinforcement members are attached to the predetermined surface with pin members .
第4の発明は、耐震補強対象である柱状構造体を、互いに連結した複数のせん断補強部材により補強する耐震補強構造であって、前記複数のせん断補強部材を、前記柱状構造体の長手方向と直角なせん断補強部材と、前記長手方向に対して傾斜したせん断補強部材とが交互に配置されるように、隣接するせん断補強部材の一端どうしをピン部材にて接続することにより連結し、このピン部材を、前記構造体の所定面に取り付けると共に、前記連結した複数のせん断補強部材の両端をピン部材にて前記所定面に取り付けることを特徴とする。 A fourth invention, the columnar structure is a seismic be reinforced, a seismic reinforcement structure for reinforced by a plurality of shear reinforcement member connected to each other, said plurality of shear reinforcement members, the longitudinal direction of the columnar structure The pins are connected by connecting one ends of adjacent shear reinforcement members with pin members so that the shear reinforcement members perpendicular to each other and the shear reinforcement members inclined with respect to the longitudinal direction are alternately arranged. member, with attachment to a predetermined surface of the front Symbol structure, characterized in that attached to the front Symbol predetermined surface at both ends of the plurality of shear reinforcement members has the connecting Te to the pin member.
第5の発明は、第3又は第4の発明において、隣接するせん断補強部材の一端どうしを連結するピン部材を、前記構造体の側面角部を覆うように設けられたコーナー部材を介して前記構造体の所定面に取り付けると共に、前記連結した複数のせん断補強部材の両端をピン部材にて前記コーナー部材を介して前記所定面に取り付けることを特徴とする。 According to a fifth invention, in the third or fourth invention, the pin member that connects the ends of the adjacent shear reinforcing members is connected to the pin via the corner member provided so as to cover the side corners of the structure. It attaches to the predetermined surface of a structure, and attaches the both ends of the connected several shear reinforcement member to the predetermined surface via the corner member with a pin member .
第6の発明は、第1〜5のいずれかの発明において、前記ピン結合におけるピン部材の周面と、せん断補強部材における前記ピン部材の挿通孔の内周面との間に、摩擦材を挟設することを特徴とする。 According to a sixth aspect, in the first to fifth invention of any one of the circumferential surface of the pin member in the pin coupling, between the inner peripheral surface of the insertion hole of the pin member at a shear reinforcement member, the friction material It is characterized by being sandwiched .
第7の発明は、第1〜第6の何れかの発明の耐震補強構造を備えることを特徴とする構造物にかかる。 A seventh aspect of the invention relates to a structure including the seismic reinforcement structure according to any one of the first to sixth aspects of the invention.
以上詳細に説明したように、本発明の耐震補強方法等によれば、従来手法に比べて作業範囲を広くとる必要がなく、構造体(の一部)が店舗など他用途に共用されている状況下にも迅速かつ容易に対応可能となる。しかもせん断補強部材は、構造体に加わるせん断力を軸力として受けて有効に働く。また、ピン結合の部位で摩擦減衰を生じさせ、制振機能を発現することも可能となる。 As explained in detail above, according to the seismic reinforcement method of the present invention, it is not necessary to take a wider working range than the conventional method, and the structure (part) is shared for other uses such as stores. It is possible to respond quickly and easily even under circumstances. Moreover, the shear reinforcement member works effectively by receiving the shear force applied to the structure as an axial force. In addition, it is possible to cause frictional damping at the pin coupling site and to exhibit a damping function.
そこで、施工性や施工効率、施工コストに優れ、確かな耐震補強性を実現する耐震補強方法、および耐震補強方法に基づく構造、並びに前記構造を備える構造物を提供可能となる。 Therefore, it is possible to provide a seismic reinforcement method that is excellent in workability, construction efficiency, construction cost, and realizes reliable seismic reinforcement, a structure based on the seismic reinforcement method, and a structure including the structure.
以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図1は本実施形態における耐震補強方法の具体例を示す図であり、(a)は実施形態1、(b)は実施形態2の平面図、(c)は実施形態2の側断面図を示す。既設のRC橋脚など耐震補強対象となる構造体100に対して、本発明の耐震補強方法を実施するものとする。前記構造体100は、例えば横断面が方形で、各側面が平面をなしているものとする。そのうち1つの側面を耐震補強方法を実際に施す施工面101とする。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a specific example of the seismic reinforcement method in this embodiment, where (a) is
本発明の耐震補強方法においては、この施工面101に対し、せん断補強部材110の両端をピン結合させる。このピン結合の処理は、せん断補強部材110の挿通孔111を貫通するピン部材120を、構造体100の側面角を覆って固定されたコーナー部材105を通じて、前記構造体に打設することで実行する。
In the seismic reinforcement method of the present invention, both ends of the
なお、コーナー部材105を通じて前記ピン部材120を構造体100に打設するとしたが、コーナー部材105が構造体100と一体に固定されている、或いは構造体と元来一体となっているものである場合などにおいては、コーナー部材105そのものにピン部材120を打設し、構造体100まで到達させないとすることも想定できる。
Although the
また、コーナー部材105と構造体100とで、前記ピン部材120から伝達される応力や、前記ピン部材120の支持或いは固定の役割を分担するとしてもよい。
Further, the
このように構造体100にピン結合されるせん断補強部材110には、例えば棒鋼を採用することが好適である。これは、構造体100に加わるせん断力を軸力として受けて有効に働く部材形態を備えているためである。施工面101における設置方向についても、構造体100に加わるであろうせん断力の方向を軸力として受けやすい方向を設定する。図で示す例では、前記施工面101上において、構造体100の長手方向に約45度ほどの角度でせん断補強部材110の設置がなされている。
For example, a steel bar is preferably used for the
ただし、構造体100に想定されるせん断力の作用方向と作用量とに応じて、棒鋼以外の形状、材質のせん断補強部材110を採用するとしてもよい。つまり、せん断力を軸力として負担することが可能な形状であり、当該軸力に対する十分な耐力を備える材質であればいずれのものでも採用出来る。
However, the
本実施形態における前記せん断補強部材110は、施工面101上に複数設置される。そしてそれら複数のせん断補強部材110は、互いのピン部材120(ヒンジ支点)を共有すべく連結されている。図の例では、施工面101上において、構造体100の長手方向に約45度ほどの角度で設置されたせん断補強部材110同士が、互いにピン部材120を共用し連結している。したがって、構造体100の様々な箇所に作用するせん断力を、互いに連結した複数のせん断補強部材110のいずれかにて軸力として負担することができる。
A plurality of the
また、前記ピン結合におけるピン部材120の周面121と、せん断補強部材110における前記ピン部材120の挿通孔111の内周面112との間に、摩擦材130を挟設するとすれば好適である。構造体100に作用したせん断力の方向がせん断補強部材110の軸方向と完全に一致しない場合、せん断補強部材110が前記せん断力の方向にピン部材120をヒンジ支点として回転しようとする。この時、前記摩擦材130が、ピン部材120と挿通孔111との間にあって前記回転力、つまりはせん断力の摩擦減衰を生じさせるのである。これにより、制振機能を発現することも可能となる。
In addition, it is preferable that a
他方、図1(b)および(c)で示すように、前記連結させたせん断補強部材110の互いの当接面の間に摩擦材130を挟設するとしてもよい。或いは、前記ピン部材120にて構造体100の施工面101にピン結合されたせん断補強部材110と前記施工面101(所定面)との間に摩擦材130を挟設するとしてもよい。または、せん断補強部材110同士の当接面、およびせん断補強部材110と施工面101との当接面の両面に摩擦材130を挟設するとしてもよい。
On the other hand, as shown in FIGS. 1B and 1C, a
これらの場合、せん断補強部材110と施工面101との当接面、或いはせん断補強部材110同士の当接面といった“面”に摩擦材130が作用してせん断力の摩擦減衰を生じさせることとなる。これにより、上記同様に制振機能を発現することも可能となる。
In these cases, the
なお、前記摩擦材130は、前記摩擦減衰を発揮するに必要な摩擦係数を備えた布材、ゴム材、金属材のいずれかを採用することができる。また、せん断補強部材110に取り付けられた締結具135により、ピン部材120と挿通孔111との間の間隙を調整することで、当該間隙に挟設される摩擦材130と、ピン部材120および挿通孔111との摩擦程度を任意に設定できるものとする。他方、前記摩擦材130を面で作用させる場合(図1(b)(c)の例)、ピン部材120と施工面101との締付け程度を増減させることで、摩擦材130とせん断補強部材110や施工面101との摩擦程度を任意に設定できる。
As the
図2はせん断補強部材の設置パターンを示す図である。上述してきた本発明におけるせん断補強部材110は、施工面101において様々に連結させて設置することができる。例えば、図2(a)のパターン200に示すような、構造体100の長手方向に約45度ほどの角度で複数のせん断補強部材110同士を連結させるパターンがある。また例えば同図(b)のように、構造体100の長手方向と直角に設置したせん断補強部材110の間を、約45度ほどの角度でせん断補強部材110で互いに連結するパターンなどがある。いずれにしても、構造体100に作用するせん断力の方向と平行になるようせん断補強部材110を配置したパターンであれば好適である。
FIG. 2 is a diagram showing an installation pattern of shear reinforcement members. The above-described
次に、本発明の他の実施形態についても説明する。図3は他の実施形態における耐震補強方法の具体例を示す図であり、(a)は実施形態1、(b)は実施形態2の平面図、(c)は実施形態2の側断面図を示す。この実施形態においては、前記構造体100の側面角を覆って固定したコーナー部材105を通じて、前記構造体に前記せん断補強部材110のピン部材120を打設するのではない。
Next, other embodiments of the present invention will be described. FIG. 3 is a diagram showing a specific example of the seismic reinforcement method in another embodiment, (a) is
なお、ここでの前記構造体100は、既出の上記実施例と同様に、例えば横断面が方形で、各側面が平面をなしているものとする。そして、そのうち1つの側面を耐震補強方法を実際に施す施工面101とする。
In addition, the said
本実施形態においては、この施工面101に対し、せん断補強部材110の両端をピン結合させる。このピン結合の処理は、せん断補強部材110の挿通孔111を貫通するピン部材120を、構造体100の施工面101に打設することで実行する。つまり、前記コーナー部材105は用いない。
In this embodiment, both ends of the
このように、コーナー部材105を用いずに耐震補強方法を実施するとすれば、コーナー部材105の部材費用や設置費用を省略するとともに、構造体100に対するコーナー部材105の設置手順を省略することが可能となり、コストおよび工期の低減をはかることができる。加えて、コーナー部材105を現場搬入する必要がないため、作業スペースの確保が容易になる。
As described above, if the seismic reinforcement method is performed without using the
また、コーナー部材105により構造体100の表面を覆うことがなくなり、躯体表面の露出部分が増大する。このため、躯体表面の劣化性状等の把握が容易となる。更に、コーナー部材105等と躯体表面との密着度を適宜なものとするために躯体表面の不陸調整を行うといった手間を省くことも可能となる。
Further, the surface of the
このように構造体100にピン結合されるせん断補強部材110には、例えば棒鋼を採用することが好適である。これは、構造体100に加わるせん断力を軸力として受けて有効に働く部材形態を備えているためである。施工面101における設置方向についても、構造体100に加わるであろうせん断力の方向を軸力として受けやすい方向を設定する。図で示す例では、前記施工面101上において、構造体100の長手方向に約45度ほどの角度でせん断補強部材110の設置がなされている。
For example, a steel bar is preferably used for the
ただし、構造体100に想定されるせん断力の作用方向と作用量とに応じて、棒鋼以外の形状、材質のせん断補強部材110を採用するとしてもよい。つまり、せん断力を軸力として負担することが可能な形状であり、当該軸力に対する十分な耐力を備える材質であればいずれのものでも採用出来る。
However, the
本実施形態における前記せん断補強部材110は、施工面101上に複数設置される。そしてそれら複数のせん断補強部材110は、互いのピン部材120(ヒンジ支点)を共有すべく連結されている。図の例では、施工面101上において、構造体100の長手方向に約45度ほどの角度で設置されたせん断補強部材110同士が、互いにピン部材120を共用し連結している。したがって、構造体100の様々な箇所に作用するせん断力を、互いに連結した複数のせん断補強部材110のいずれかにて軸力として負担することができる。
A plurality of the
また、前記ピン結合におけるピン部材120の周面121と、せん断補強部材110における前記ピン部材120の挿通孔111の内周面112との間に、摩擦材130を挟設するとすれば好適である。構造体100に作用したせん断力の方向がせん断補強部材110の軸方向と完全に一致しない場合、せん断補強部材110が前記せん断力の方向にピン部材120をヒンジ支点として回転しようとする。この時、前記摩擦材130が、ピン部材120と挿通孔111との間にあって前記回転力、つまりはせん断力の摩擦減衰を生じさせるのである。これにより、制振機能を発現することも可能となる。
In addition, it is preferable that a
他方、図3(b)および(c)で示すように、前記連結させたせん断補強部材110の互いの当接面の間に摩擦材130を挟設するとしてもよい。或いは、前記ピン部材120にて構造体100の施工面101にピン結合されたせん断補強部材110と前記施工面101(所定面)との間に摩擦材130を挟設するとしてもよい。または、せん断補強部材110同士の当接面、およびせん断補強部材110と施工面101との当接面の両面に摩擦材130を挟設するとしてもよい。
On the other hand, as shown in FIGS. 3 (b) and 3 (c), a
これらの場合、せん断補強部材110と施工面101との当接面、或いはせん断補強部材110同士の当接面といった“面”に摩擦材130が作用してせん断力の摩擦減衰を生じさせることとなる。これにより、上記同様に制振機能を発現することも可能となる。
In these cases, the
なお、前記摩擦材130は、前記摩擦減衰を発揮するに必要な摩擦係数を備えた布材、ゴム材、金属材のいずれかを採用することができる。また、せん断補強部材110に取り付けられた締結具135により、ピン部材120と挿通孔111との間の間隙を調整することで、当該間隙に挟設される摩擦材130と、ピン部材120および挿通孔111との摩擦程度を任意に設定できるものとする。他方、前記摩擦材130を面で作用させる場合(図3(b)(c)の例)、ピン部材120と施工面101との締付け程度を増減させることで、摩擦材130とせん断補強部材110や施工面101との摩擦程度を任意に設定できる。
As the
次に、コーナー部材105を用いずに耐震補強方法を実施する上記例について、適宜な解析モデルを設定して行った、2次元および3次元のFEM(Finite Element Method)解析過程および解析結果、ならびに前記解析結果に基づく性能確認の結果を以下に説明する。
Next, with respect to the above example in which the seismic reinforcement method is performed without using the
−−−抵抗機構−−−
本実施形態の解析処理に際し、補強対象に作用するせん断力に抗する抵抗機構は以下の通り想定できる。図4にその抵抗機構の概念を示す。一般にRC構造物の、せん断力に対する耐荷力機構(つまり抵抗機構)はアーチ機構(図中(a))とトラス機構(図中(b))とに大きくは分けられる。各抵抗機構においては、各抵抗機構を構成する部材(図中“C”)と交差するよう部材300を設け、補強対象のせん断破壊防止を企図している。アーチ機構の補強に際しては、補強対象の躯体等におけるひび割れ幅の抑制、斜め圧縮応力伝達能力の向上が目的とされる。また、トラス機構の補強に際しては、補強対象におけるコンクリートの圧縮トラス負担を増強することが目的とされる。
--- Resistance mechanism ---
In the analysis processing of the present embodiment, a resistance mechanism that resists the shearing force acting on the object to be reinforced can be assumed as follows. FIG. 4 shows the concept of the resistance mechanism. In general, the load-bearing force mechanism (that is, the resistance mechanism) with respect to the shearing force of the RC structure is roughly divided into an arch mechanism ((a) in the figure) and a truss mechanism ((b) in the figure). In each resistance mechanism, a
−−−解析モデル−−
ここでの解析手法における試験体の考え方としては、例えば従来より提案されているものを採用できる。本実施形態においては、参考文献(「RC柱の一面から施工する耐震補強工法の鋼板の補強効果に関する実験的研究」,土木学会論文集No.683/V-52,PP.75-89,2001.8,小林、石橋)に記載されている、「柱の一面補強実験における試験体」を採用した。図5(a)、(b)では、この解析に採用した解析モデルを示している。2次元モデルにおいて、補強対象のコンクリートは4節点平面応力要素にモデル化し、主鉄筋、せん断補強筋および補強トラス材はトラス要素としてモデル化している。また、3次元モデルにおいて、コンクリート要素は8節点SOLID要素にモデル化し、主鉄筋、せん断補強筋および補強トラス材をトラス要素にモデル化した。
---- Analysis model--
As the concept of the specimen in the analysis method here, for example, a conventionally proposed one can be adopted. In this embodiment, reference literature ("Experimental study on the reinforcing effect of the steel plate of the seismic reinforcement method constructed from one side of the RC column", JSCE Proceedings No. 683 / V-52, PP.75-89, 2001.8 , Kobayashi, Ishibashi), "The test specimen in the column reinforcement test on one side" was adopted. FIGS. 5A and 5B show analysis models employed for this analysis. In the two-dimensional model, the concrete to be reinforced is modeled as a four-node plane stress element, and the main reinforcing bar, the shear reinforcing bar, and the reinforcing truss member are modeled as truss elements. In the three-dimensional model, the concrete element was modeled as an 8-node SOLID element, and the main rebar, shear reinforcement and reinforced truss material were modeled as truss elements.
ここで、前記補強トラス材は、材両端のみでコンクリート要素の節点にピン結合されるものとする。また、基部からの鉄筋の抜け出しは考慮しないものとする。また、図5(c)に示す通り、実験試験体は400mm×400mmの正方形断面で、その試験体長は1200mmを有するものとする。またこの実験試験体における載荷点は基部から1150mmの位置とした。 Here, the said reinforcing truss material shall be pin-coupled to the node of a concrete element only at both ends of the material. In addition, the removal of the reinforcing bars from the base is not considered. Moreover, as shown in FIG.5 (c), an experimental test body shall have a square cross section of 400 mm x 400 mm, and the test body length shall have 1200 mm. The loading point in this experimental specimen was 1150 mm from the base.
−−−材料特性(コンクリート)−−−
また、前記解析モデルにおける補強対象たる躯体のコンクリートの材料特性につき、図6に示す通り、弾性係数を24.4kN/mm2、圧縮強度を26.7N/mm2、引張強度を1.63N/mm2、ポアソン比を0.167とした。更に、コンクリートの応カ−ひずみ関係を図7に併せて示す。
---- Material characteristics (concrete) ---
Further, as shown in FIG. 6, the material properties of the concrete of the frame to be reinforced in the analysis model are as follows: the elastic modulus is 24.4 kN / mm 2 , the compressive strength is 26.7 N / mm 2 , and the tensile strength is 1.63 N / mm 2 and Poisson's ratio were set to 0.167. Furthermore, the relationship between the stress and the strain of concrete is also shown in FIG.
−−−材料特性(鋼材)−−−
また、前記解析モデルにおけるせん断補強部材をなす鋼材の材料特性につき、図8に示す通り、主鉄筋(SD345)のヤング係数:178kN/mm2、降伏強度:369N/mm2、降伏ひずみ2070μ、とし、せん断補強筋(SD345)のヤング係数:186kN/mm2、降伏強度:355N/mm2、降伏ひずみ1910μ、とし、補強トラス材のヤング係数:222kN/mm2、降伏強度:332N/mm2、降伏ひずみ150μ、とした。更に、鋼材の応力−ひずみ関係(Bilinearモデル)を図9に併せて示す。
---- Material characteristics (steel) ---
In addition, as shown in FIG. 8, the Young's modulus of the main reinforcing steel (SD345) is 178 kN / mm 2 , the yield strength is 369 N / mm 2 , and the yield strain is 2070 μ. Young modulus of shear reinforcement (SD345): 186 kN / mm 2 , yield strength: 355 N / mm 2 ,
−−−解析結果−−−
上記のような各種設定条件のもと、FEM解析を行った。その解析結果のうち、荷重−変位関係の結果を図10に示す。図10では、無補強と補強時とにおける荷重−変位の関係を表すグラフを示している。また、図10中に示す「実験値」としては、従来より提案されている「一面鋼板貼り付け実験」(図11参照)の実験結果を採用できる。なお、ここでは、前出の参考文献(「RC柱の一面から施工する耐震補強工法の鋼板の補強効果に関する実験的研究」,土木学会論文集No.683/V-52,PP.75-89,2001.8,小林、石橋)における実験結果を採用している。本実施形態の解析における材料諸元もこの参考文献中の実験結果に出来る限り一致させている。
---- Analysis results ---
FEM analysis was performed under various setting conditions as described above. Of the analysis results, the results of the load-displacement relationship are shown in FIG. In FIG. 10, the graph showing the relationship of the load-displacement in the time of non-reinforced and at the time of reinforcement is shown. Further, as the “experimental value” shown in FIG. 10, the experimental result of the “one-side steel plate pasting experiment” (see FIG. 11) that has been conventionally proposed can be adopted. It should be noted that here, the above-mentioned reference ("Experimental Study on the Effect of Reinforcement of Steel Plates for Seismic Reinforcement Method Applied from One Side of RC Column", JSCE Proceedings No. 683 / V-52, PP.75-89 , 2001.8, Kobayashi, Ishibashi). The material specifications in the analysis of the present embodiment are matched with the experimental results in this reference as much as possible.
解析結果のうち3次元解析結果においては、図10(a)、(b)に示す通り、補強の有無に関わらず、最大荷重に達するまでは実験値と良好な対応を示している。しかし2次元解析結果においては、無補強時において実験値と比較して低めの解析結果となっている。これは、2次元解析においてコンクリートの拘束効果などが評価されないことによるものと考えられる。なお、図10(b)に示す通り、補強有りの実験値は鋼板がt=4.5mmと薄くなっているが、前出の参考文献における実験結果を鑑みると鋼板厚を例えばt=9mmと厚くしても実験結果に大きな相違が無かった為、本解析においてはt=4.5mmを鋼板厚として採用した。 Among the analysis results, the three-dimensional analysis results show good correspondence with the experimental values until the maximum load is reached, regardless of the presence or absence of reinforcement, as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b). However, in the two-dimensional analysis result, the analysis result is lower than the experimental value when there is no reinforcement. This is considered to be due to the fact that the constraint effect of concrete is not evaluated in the two-dimensional analysis. As shown in FIG. 10B, the experimental value with reinforcement is as thin as t = 4.5 mm for the steel sheet. However, considering the experimental results in the above-mentioned reference, the thickness of the steel sheet is, for example, t = 9 mm. Since there was no significant difference in the experimental results even when the thickness was increased, t = 4.5 mm was adopted as the steel plate thickness in this analysis.
−−−破壊状況−−−
本実施形態においては、せん断力の最大荷重時における、補強対象たる前記コンクリートの変形モード、鋼材の降伏状況、およびコンクリートのひび割れ状況についても解析を行った。三次元解析の結果において、前記変形モードは補強有無により大きな相違はみられなかった。一方、ひび割れについては、補強により曲げひび割れがやや卓越する傾向を示し、また、せん断補強筋の降伏箇所がやや減少し、主筋の降伏領域が増加し、中立軸位置が圧縮側になった。
---- Destruction situation ---
In the present embodiment, the deformation mode of the concrete to be reinforced, the yielding state of the steel material, and the cracking state of the concrete were also analyzed at the maximum load of the shearing force. As a result of the three-dimensional analysis, the deformation mode was not significantly different depending on the presence or absence of reinforcement. On the other hand, with respect to cracks, bending cracks tended to be slightly superior due to reinforcement, and the yield location of the shear reinforcement was slightly reduced, the yield region of the main reinforcement was increased, and the neutral axis position was on the compression side.
他方、二次元解析の結果において、前記変形モードは三次元解析よりも補強有無による結果相違が明確に表れ、補強無しではせん断変形が卓越する。また、せん断補強筋や主筋の降伏状況にも補強有無により明確な差が現れ、補強無しではせん断破壊に近い性状となった。一方、補強有りでは曲げ変形は卓越しており、その補強効果は明らかとなった。 On the other hand, in the result of the two-dimensional analysis, the deformation mode clearly shows a difference in the result depending on the presence / absence of the reinforcement than in the three-dimensional analysis. In addition, there was a clear difference in the yield of the shear reinforcement bars and main bars depending on the presence or absence of reinforcement. On the other hand, the bending deformation was excellent with reinforcement, and the reinforcement effect became clear.
−−−解析結果の総括−−−
上述したFEM解析を行った結果、以下のことが明らかになった。まず、二次元解析と三次元解析ともせん断補強部材の補強効果が確認された。また、二次元解析では、補強なしの場合には実験値より低めの耐荷力を示したが、三次元解析では補強の有無に関わらず、実験結果と概ね良好な対応を示した。更に、二次元解析の場合、ひび割れや降伏状況に関して補強効果が顕著に見られた。また、補強によって破壊モードがせん断破壊から曲げ破壊に明瞭に変化した。
--- Summary of analysis results ---
As a result of the above-mentioned FEM analysis, the following became clear. First, the reinforcement effect of the shear reinforcement member was confirmed in both the two-dimensional analysis and the three-dimensional analysis. In the two-dimensional analysis, the load capacity lower than the experimental value was shown in the case of no reinforcement, but the three-dimensional analysis showed a good correspondence with the experimental result regardless of the presence or absence of reinforcement. Furthermore, in the case of two-dimensional analysis, the reinforcing effect was noticeable with respect to cracks and yield conditions. In addition, the failure mode clearly changed from shear failure to bending failure due to reinforcement.
100 構造体
101 施工面
105 コーナー部材
110 せん断補強部材
111 挿通孔
112 (挿通孔の)内周面
120 ピン部材
121 (ピン部材の)周面
130 摩擦材
135 締結具
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記複数のせん断補強部材を、傾斜方向が交互に逆向きとなるように、隣接するせん断補強部材の一端どうしをピン部材にて接続することにより連結し、このピン部材を、前記構造体の側面角部を覆うように設けられたコーナー部材を介して前記構造体の所定面に取り付けると共に、前記連結した複数のせん断補強部材の両端をピン部材にて前記コーナー部材を介して前記所定面に取り付けることを特徴とする耐震補強構造。 The structure of the earthquake-proof reinforcement target, a seismic reinforcement structure for reinforced by a plurality of shear reinforcement member connected to each other,
The plurality of shear reinforcement members are coupled by connecting one end of adjacent shear reinforcement members with a pin member so that the inclination directions are alternately reversed, and the pin members are connected to the side surface of the structure. Attaching to the predetermined surface of the structure through a corner member provided to cover the corner, and attaching both ends of the plurality of connected shear reinforcement members to the predetermined surface through the corner member with pin members Seismic reinforcement structure characterized by that.
前記複数のせん断補強部材を、傾斜方向が交互に逆向きとなるように、隣接するせん断補強部材の一端どうしをピン部材にて接続することにより連結し、このピン部材を、前記構造体の所定面に取り付けると共に、前記連結した複数のせん断補強部材の両端をピン部材にて前記所定面に取り付けることを特徴とする耐震補強構造。 The structure of the earthquake-proof reinforcement target, a seismic reinforcement structure for reinforced by a plurality of shear reinforcement member connected to each other,
Said plurality of shear reinforcement members, so that the inclination direction is reversed alternately connected by connecting one end each other of the adjacent shear reinforcement member at the pin member, the pin member, before Symbol structure seismic reinforcement structure, characterized in that the attachment is attached to the predetermined plane, the ends of the plurality of shear reinforcement members has the connecting Te to the pin member prior Symbol predetermined plane.
前記複数のせん断補強部材を、前記柱状の構造体の長手方向に対する傾斜方向が交互に逆向きとなるように、隣接するせん断補強部材の一端どうしをピン部材にて接続することにより連結し、このピン部材を、前記柱状構造体の所定面に取り付けると共に、前記連結した複数のせん断補強部材の両端をピン部材にて前記所定面に取り付けることを特徴とする耐震補強構造。 The columnar structure is a seismic be reinforced, a seismic reinforcement structure for reinforced by a plurality of shear reinforcement members linked together,
The plurality of shear reinforcement members are connected by connecting one end of adjacent shear reinforcement members with a pin member so that the inclination directions with respect to the longitudinal direction of the columnar structures are alternately reversed. Retrofit structure the pin member, is attached to the predetermined surface of the front Symbol columnar structure, characterized in that attached to the predetermined surface at both ends of a plurality of shear reinforcement members described above connected by pin member.
前記複数のせん断補強部材を、前記柱状構造体の長手方向と直角なせん断補強部材と、前記長手方向に対して傾斜したせん断補強部材とが交互に配置されるように、隣接するせん断補強部材の一端どうしをピン部材にて接続することにより連結し、このピン部材を、前記構造体の所定面に取り付けると共に、前記連結した複数のせん断補強部材の両端をピン部材にて前記所定面に取り付けることを特徴とする耐震補強構造。 The columnar structure is a seismic be reinforced, a seismic reinforcement structure for reinforced by a plurality of shear reinforcement member connected to each other,
The plurality of shear reinforcement members are arranged so that adjacent shear reinforcement members are alternately arranged such that shear reinforcement members perpendicular to the longitudinal direction of the columnar structure and shear reinforcement members inclined with respect to the longitudinal direction are alternately arranged . connected by connecting one end to each other at the pin member, the pin member, is attached to the predetermined surface of the front Symbol structure, both ends of the plurality of shear reinforcement members has the connecting Te to the pin member prior Symbol predetermined plane Seismic reinforcement structure characterized by mounting.
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