JP4944807B2 - 補強構造および補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、既存のコンクリート部材の補強構造および補強方法に関する。

現在、戸建住宅の基礎は、せん断補強筋が配筋された一体の鉄筋コンクリート造基礎とすることが基本とされている。
しかしながら、既存の建物の基礎の中には、古い建築基準法に基づいて構築されたことなどにより、無筋コンクリートの基礎や、正しく配筋されていないコンクリート基礎が多く存在している。このような建物の基礎に対しては、所望の耐震性を確保するために、補強を行う必要がある。

従来、建物の基礎の補強方法として、鉄筋コンクリートを増し打ちすることにより、部材の断面積を増加させて、せん断耐力の増強を図る場合がある。

増し打ちコンクリートによる補強構造は、既設部分（既存のコンクリート部材）と新設部分（増し打ちコンクリート部分）との一体化を図るためのアンカーの設置、鉄筋の配筋、型枠の設置、コンクリートの打設、コンクリートの養生、により構築されるものであって、その施工に手間と時間がかかるという問題点を有していた。

そのため、従来、簡易な施工により構築することが可能で工期および工費を削減することが可能な補強構造として、ポリマーセメントモルタルを用いて補強する工法が開示されている。

例えば特許文献１には、図５に示すように、建物基礎１１０の補強構造１０１として、既存の建物基礎１１０の立ち上がり部１１１に沿った補強筋１２１の配筋とポリマーセメントモルタルの塗着とを行うことで、この立ち上がり部１１１の断面形状を拡幅し、せん断耐力の増強を図るものが開示されている。
なお、ポリマーセメントモルタルを利用した補強構造は、戸建住宅の基礎（建物基礎１１０）に限らず、あらゆるコンクリート造部材の補強に採用されている。
特開２００６−２３３６７１号公報

ところが、前記従来の補強構造１０１は、比較的高価なポリマーセメントモルタルを使用するため、補強面積が広い場合には費用が嵩む場合があるという問題点を有していた。

本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、簡易かつ安価に優れた補強効果を得ることを可能としたコンクリート部材の補強構造および補強方法を提案することを課題とする。

このような課題を解決するために本発明の補強構造は、既存コンクリート部材と、前記既存コンクリート部材の表面に配筋された補強筋と、前記補強筋を内部に含んだ状態で前記既存コンクリート部材の表面に塗着されたポリマーセメントモルタルと、を備えるものであって、前記補強筋は、縦筋と横筋とを格子状に組み合わせて構成されており、前記既存コンクリート部材の前記表面には、前記縦筋または前記横筋に対応した位置に該縦筋または横筋の鉄筋径の１／２以上の深さからなる溝が形成されており、前記溝に前記縦筋または前記横筋が挿入された状態で前記補強筋が配筋されていて、前記ポリマーセメントモルタルが前記溝にも充填されていることを特徴としている。

かかる補強構造によれば、補強筋が溝に埋設されることで、補強筋に必要な被り厚を確保したまま、塗着するポリマーセメントモルタルの厚みを小さくすることが可能となる。そのため、全体のポリマーセメントモルタルの使用量を削減することで、材料費の低減化を図ることができる。
また、既存コンクリート部材の表面に溝が形成されていることにより、ポリマーセメントモルタルと既存コンクリート部材の表面との接着面積が大きくなるため、より優れた付着効果を得ることができる。

また、本発明の補強方法は、既存コンクリート部材の表面に溝を形成する工程と、前記溝に沿って補強筋の縦筋または横筋のいずれか一方を配筋するとともに、前記溝と直交する方向に沿って他方を配筋する工程と、前記溝が充填されるとともに前記補強筋が埋設されるように前記既存コンクリート部材の表面にポリマーセメントモルタルを塗り付ける工程と、を備えており、前記補強筋を、前記溝に前記縦筋または前記横筋のいずれか一方が挿入された状態で配筋するとともに、前記ポリマーセメントモルタルを前記溝にも充填することを特徴としている。

かかる補強方法によれば、簡易な施工により既存コンクリート部材の耐震性を向上させることが可能となる。

本発明の補強構造および補強方法によれば、簡易かつ安価に優れた補強効果を得ることが可能である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
ここで、図１は第１の実施の形態にかかる補強構造を示す斜視図であって、図２は図１に示す補強構造の拡大断面図である。図３（ａ）および（ｂ）は第１の実施の形態にかかる補強方法の各工程を示す斜視図である。図４は第２の実施の形態にかかる補強構造を示す斜視図である。

＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態では、図１に示すように、既存の低層住宅基礎（以下、単に「建物基礎」という）１０を補強する補強構造１について説明する。

補強構造１は、図１に示すように、既存の建物基礎（既存コンクリート部材）１０と、建物基礎１０の表面に形成される補強部２０とにより構成されている。補強部２０は、建物基礎１０の表面に配筋された補強筋２１と、補強筋２１を内部に含んだ状態で建物基礎１０の表面に所定の厚みにより塗着されたポリマーセメントモルタル２２とを備えて構成されている。

建物基礎１０は、図１に示すように、立ち上がり部１１とフーチング部１２とにより断面逆Ｔ字状に形成された鉄筋コンクリート造部材である。本実施形態では、立ち上がり部１１の表面に補強部２０を一体に形成することにより補強を行う。なお、補強構造１の適用が可能な建物基礎１０の構成は限定されるものではなく、あらゆるコンクリート造の建物基礎に適用可能である。また、建物基礎１０は無筋コンクリート部材であってもよい。

図１および図２に示すように、立ち上がり部１１の表面には、補強筋２１（補強主筋２１ａ）に対応して、その長手方向に沿って溝１３が上下に２段形成されている。
溝１３は、補強筋２０（補強主筋２１ａ）の鉄筋径の１／２以上の深さを有し、かつ、補強筋２０（補強主筋２１ａ）の鉄筋径Ｄよりも１ｃｍ程度大きい幅（補強主筋２１ａの上下にそれぞれ５ｍｍ程度の隙間が形成される幅）を有して形成されている。なお、溝１３の幅は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。

なお、本実施形態では、溝１３の断面形状を矩形状に形成するものとしたが、例えば半円形状であってもよく、溝１３の断面形状は限定されるものではない。また、溝１３の幅や深さ等の寸法も限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。

補強筋２１は、補強部２０の内部に所定の被り厚Ｃを確保した状態で埋設される鉄筋である。補強筋２１は、立ち上がり部１１の長手方向（横方向）に沿って配筋される補強主筋２１ａと補強主筋２１ａと直交する方向（縦方向）に配筋されるせん断補強筋２１ｂとを有している。

図２に示すように、補強主筋２１ａは、断面の一部（本実施形態では略半分）が、溝１３に挿入された状態で配筋されている。一方、せん断補強筋２１ｂは、補強主筋２１ａの立ち上がり部１１と反対側の表面に当接した状態で、補強主筋２１ａと交差するように配筋されている。

本実施形態では、図２に示すように、補強筋２１を、補強主筋２１ａとせん断補強筋２１ｂとの交差部に配設されたアンカー２３を利用して配筋する。なお、アンカー２３の構成は限定されるものではないが、本実施形態では後施工アンカーを使用する。また、アンカー２３は、必要に応じて使用すればよく、省略することも可能である。

ポリマーセメントモルタル２２は、補強筋２１が埋設されるように立ち上がり部１１の表面を覆うように塗り付けられている。

本実施形態では、補強筋２１の被り厚さＣとして、せん断補強筋２１ｂの表面から２Ｄ（鉄筋径の２倍）以上厚みを確保できる厚さにポリマーセメントモルタル２２の厚みを設定している。
また、補強部２０は、ポリマーセメントモルタル２２を溝１３にも充填することで、立ち上がり部１１との接合性の向上を図っている。

本実施形態では、ポリマーセメントモルタル２２として、曲げ強さが６Ｎ／ｍｍ^２以上、圧縮強さが２０Ｎ／ｍｍ^２以上、接着強さが１Ｎ／ｍｍ^２以上、接着耐久性が１Ｎ／ｍｍ^２以上のものを使用するが、ポリマーセメントモルタル２２の強度等は限定されるものではない。

次に、第１の実施の形態に係る補強方法について説明する。
本実施形態に係る補強方法は、溝切り工程と、配筋工程と、塗着工程とを備えている。

溝切り工程は、図３（ａ）に示すように、立ち上がり部１１の表面を削ることにより溝１３を形成する工程である。

溝１３の形成は図示しない溝切りカッタを利用して行うものとし、立ち上がり１１の表面をその長手方向に沿って削ることにより、所定の幅（鉄筋径Ｄ＋１ｃｍ程度）および深さ（鉄筋径Ｄ／２）を有した溝１３を形成する。なお、溝切りカッタの構成は限定されるものではなく、適宜公知のカッタの中から選定して使用すればよい。

配筋工程は、図３（ｂ）に示すように、溝１３が形成された立ち上がり部１１の表面に沿って補強主筋２１ａとせん断補強筋２１ｂからなる補強筋２１を配筋する工程である。

補強主筋２１ａは、図２に示すように、溝切り工程において形成された溝１３に沿って配筋するものとし、補強主筋２１ａの断面の略半分が溝１３に挿入された状態で配設する。また、本実施形態では、補強主筋２１ａを溝１３の底面から所定の隙間（本実施形態では２ｍｍ）を開けた状態で配筋するが、補強主筋２１ａは溝１３の底面に当接していてもよい。

せん断補強筋２１ｂは、図２および図３（ｂ）に示すように、補強主筋２１ａと交差するように、補強主筋２１ａに当接した状態で配筋する。本実施形態では溶接鉄筋により鉄筋の強度を低下させることなく補強筋２１（補強主筋２１ａおよびせん断補強筋２１ｂ）を組み立てるものとするが、補強筋２１に組み立て方法は限定されるものではなく、例えば結束することにより組み立ててもよい。
また、本実施形態では、一端が立ち上がり部１１に埋設されたアンカー２３を利用して、補強筋２１の固定を行う。

塗着工程は、補強筋２１が配筋された立ち上がり部１１の表面に、ポリマーセメントモルタル２２を塗り付ける工程であって、溝１３を充填するとともに補強筋２１が所定の被り厚Ｃを確保できる厚みとする。

なお、本実施形態では、ポリマーセメントモルタル２２の塗着を、下地塗り、１層目塗り、２層目塗りの３段階により行うものとするが、ポリマーセメントモルタル２２の塗り付け手順は、これに限定されるものではない。

下地塗りは、溝１３の充填とともに、立ち上がり部１１の表面に２〜３ｍｍ程度の厚みでポリマーセメントモルタル２２を吹き付ける作業であり、立ち上がり部１１と補強部２０との接着性の向上を図ることを目的として行う。なお、ポリマーセメントモルタル２２の下地塗りは、吹き付けに限定されるものではなく塗りつけることにより行ってもよい。

１層目塗りは、補強筋２１が埋まる程度までポリマーセメントモルタル２２を塗り付けるものであり、補強筋２０の周囲に空洞が生じることがないように行う作業である。

２層目塗りは、補強部２０が設計された厚みを確保できるようにポリマーセメントモルタル２２を塗り付けるとともに補強部２０の表面の仕上げを行う作業である。

以上、第１の実施の形態に係る補強構造および補強方法によれば、補強主筋２１ａを溝１３に挿入した状態で補強部２０の配筋を行うため、ポリマーセメントモルタル２２の厚みを薄くすることが可能となる。そのため、比較的高価なポリマーセメントモルタル２２の量を減らすことで、費用の削減が可能となる。

また、補強部２０は、ポリマーセメントモルタル２２が溝１３にも一体に充填されているため、曲げ応力の伝達性に優れており、高品質な補強を行うことができる。

また、溝１３により接着面積が増加するため、建物基礎１０と補強部２０との一体化がより強固に行われる。

また、従来の増し厚コンクリートのように、型枠の設置、コンクリートの養生、型枠の撤去等の作業工程を要することなく、簡易に施工を行うことができるため、施工が簡易である。
また、溝１３の幅を鉄筋径Ｄよりも１ｃｍ程度大きく形成しているため、溝と補強筋との間に５ｍｍずつ隙間を確保することができ、ポリマーセメント２２の溝１３への充填性が向上するとともに、補強筋２１を溝１３に押し込み易くなり、作業性に優れている。

＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態では、図４に示すように、既存のコンクリート構造物である壁部材３０を補強する補強構造２について説明する。

補強構造２は、図４に示すように、既存の鉄筋コンクリート造の壁部材（既存コンクリート部材）３０と、壁部材３０の表面に一体に形成される補強部４０とにより構成されている。補強部４０は、壁部材３０の表面に沿って配筋された補強筋４１と、補強筋４１を内部に含んだ状態で壁部材３０の表面に所定の厚みにより塗着されたポリマーセメントモルタル４２とを備えて構成されている。

補強構造２の適用が可能な既存コンクリート部材の構成は壁部材３０限定されるものではなく、あらゆるコンクリート造の部材に適用可能である。また、壁部材３０は無筋コンクリート部材であってもよい。

図４に示すように、壁部材３０の表面には、補強筋４１（縦筋４１ａ）に対応して、その縦方向に複数列の溝３１，３１，…が形成されている。
溝３１は、補強筋４０（縦筋４１ａ）の鉄筋径の１／２以上の深さを有し、かつ、補強筋４０（縦筋４１ａ）の鉄筋径よりも１ｃｍ程度大きい幅（縦筋４１ａの左右にそれぞれ５ｍｍ程度の隙間が形成される幅）を有して形成されている。なお、溝３１の幅は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。

なお、本実施形態では、溝３１の断面形状を矩形状に形成するものとしたが、例えば半円形状であってもよく、溝３１の断面形状は限定されるものではない。また、溝３１の幅や深さ等の寸法も限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。

補強筋４１は、補強部４０の内部に所定の被り厚を確保した状態で埋設される鉄筋である。補強筋４１は、縦筋４１ａと横筋４１ｂとにより格子状に組み立てられている。なお、補強筋４１の構成は限定されるものではない。本実施形態では、補強筋４１の組立てを、鉄筋の強度を下げることなく溶接鉄筋により行うものとするが、補強筋４１の組立て方法は限定されるものではなく、結束により行ってもよい。

縦筋４１ａは、断面の一部（本実施形態では半分）が、溝３１に挿入された状態で配筋されている（図２参照）。一方、横筋４１ｂは、縦筋４１ａの壁部材３０と反対側の表面に当接した状態で、縦筋４１ａと交差するように配筋されている。

ポリマーセメントモルタル層４２は、ポリマーセメントモルタル４２を、補強筋４１を含んだ状態で壁部材３０の表面に塗り付けることにより形成されている。

本実施形態では、補強筋４１の被り厚さＣとして、横筋４１ｂの表面から２Ｄ（鉄筋径の２倍）以上厚みを確保できるように、ポリマーセメントモルタル４２の厚みを設定する。
また、補強部４０は、ポリマーセメントモルタル４２が溝３１にも充填されることで壁部材３０との接合性の向上が図られている。

なお、本実施形態で使用するポリマーセメントモルタル４２は、第１の実施の形態で示したものと同様なものを使用するため、詳細な説明は省略する。

また、第２の実施の形態に係るコンクリート構造物の補強構造の施工は、第１の実施の形態で示した補強方法と同様に行うため、詳細な説明は省略する。

以上、本実施形態に係る補強構造２および補強方法によれば、既存の壁部材の耐震力を、簡易かつ安価に向上させることが可能となる。
また、縦筋４１ａを溝３１に挿入した状態で補強筋４１の配筋を行うため、ポリマーセメントモルタル４２の厚みを薄くすることが可能となる。そのため、施工面積が広い、壁部材３０の補強について、ポリマーセメントモルタル４２の使用量を減らすことで、費用の削減を図ることができる。

また、補強構造２によれば、壁部材の耐力を増強させることが可能なため、鉄骨ブレース等のように、開口部を遮蔽することなく既存の構造物を補強することが可能となる。

この他、第２の実施の形態に係るコンクリート構造物の補強構造による作用効果は、第１の実施の形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記各実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、本発明のコンクリート構造物の補強構造および補強方法が適用可能なコンクリート構造物は、建物基礎や壁部材に限定されるものではなく、例えば既存の梁部材は柱など、あらゆるコンクリート部材に適用可能である。

ポリマーセメントモルタルの塗着方法は限定されるものではなく、適宜公知の手段により行えばよい。

本発明の好適な実施の形態に係るコンクリート構造物の補強構造を示す斜視図である。 図１に示すコンクリート構造物の補強構造の拡大断面図である。 （ａ）および（ｂ）は第１の実施の形態にかかるコンクリート構造物の補強方法の各工程を示す斜視図である。 本発明の他の好適な実施の形態にかかるコンクリート構造物の補強構造を示す斜視図である。 従来のコンクリート構造物の補強構造を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は拡大断面図である。

符号の説明

１，２ 補強構造
１０ 建物基礎
１１ 立ち上がり部
１３ 溝
２０ 補強部
２１ 補強筋
２１ａ 補強主筋
２２ ポリマーセメントモルタル
３０ 壁部材
３１ 溝
４０ 補強部
４１ 補強筋
４１ａ 縦筋
４２ ポリマーセメントモルタル

Claims (2)

1. 既存コンクリート部材と、
   前記既存コンクリート部材の表面に配筋された補強筋と、
   前記補強筋を内部に含んだ状態で前記既存コンクリート部材の表面に塗着されたポリマーセメントモルタルと、を備える補強構造であって、
   前記補強筋は、縦筋と横筋とを格子状に組み合わせて構成されており、
   前記既存コンクリート部材の前記表面には、前記縦筋または前記横筋に対応した位置に該縦筋または横筋の鉄筋径の１／２以上の深さからなる溝が形成されており、
   前記溝に前記縦筋または前記横筋が挿入された状態で前記補強筋が配筋されていて、
   前記ポリマーセメントモルタルが前記溝にも充填されていることを特徴とする、補強構造。
2. 既存コンクリート部材の表面に溝を形成する工程と、
   前記溝に沿って補強筋の縦筋または横筋のいずれか一方を配筋するとともに、前記溝と直交する方向に沿って他方を配筋する工程と、
   前記溝が充填されるとともに前記補強筋が埋設されるように前記既存コンクリート部材の表面にポリマーセメントモルタルを塗り付ける工程と、を備える補強方法であって、
   前記補強筋を、前記溝に前記縦筋または前記横筋のいずれか一方が挿入された状態で配筋するとともに、前記ポリマーセメントモルタルを前記溝にも充填することを特徴とする、補強方法。

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