JP5239190B2

JP5239190B2 - 既設ｒｃ部材の補強方法及び既設ｒｃ部材の補強用パネル

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Publication number: JP5239190B2
Application number: JP2007084407A
Authority: JP
Inventors: 慎一山野辺; 直樹曽我部
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2027-03-28
Also published as: JP2008240427A

Description

本発明は既設ＲＣ部材の補強方法及び既設ＲＣ部材の補強用パネルに関し、既設ＲＣ部材の一側面からの施工で補強が可能で、例えば、既存のＲＣ壁やＲＣ柱、擁壁、さらには地下鉄、地下道などの地下構造物の側壁や高架下が施設利用されている都市内高架橋などに適用される。

一般に、鉄筋コンクリート（以下「ＲＣ」という）構造の柱や壁などのＲＣ部材は、地震力などの過大な外力に対し脆性的なせん断破壊を起すことなく、緩やかな曲げ破壊によって破壊が進行するように設計されている。すなわち、外力の作用時に発生するせん断力に対しては、部材のせん断耐力を向上させ、曲げ破壊に対しては部材に変形性能とねばり性能を付与することにより、脆性崩壊をおこさないような構造に設計されている。

このような設計は、建設当時の設計基準や想定される地震動などにより定められた外力に対して行われるが、過去の大規模な地震による被害の経験や今日の学術的進歩に伴って設計外力の精度が向上し、設計基準が改定される度に、既存の構造物が新基準で必要とされる性能を満足できなくなることが往々にしてある。

また、近年、高度経済成長期に建設された構造物の経年劣化に伴う耐震性能の低下とその耐震補強が問題になっており、これまで、既存のＲＣ構造物に対し何らかの耐震補強を行うことによりその性能を向上させ、要求される耐震性能を満足させることが行われている。

例えば、ＲＣ橋脚やＲＣ梁、あるいはＲＣ柱などの単独のＲＣ部材に対しては、ＲＣ部材の周囲に鋼板や鉄筋コンクリート、あるいは連続繊維補強シート等を巻き立てることにより、そのせん断耐力と曲げ変形性能を高める耐震補強がなされている。

これらの補強方法は、いずれも、単独のＲＣ部材の周囲に鋼板などの補強材を巻き立ててＲＣ部材を拘束することで、その補強効果を最大限に発揮させようとするものであり、過去における実績についても数多く存在する。

これに対し、地下構造物における側壁や高架下が施設利用されている高架橋の橋脚などでは、このような補強工法を採用できない場合がある。

例えば、ボックスカルバートなどの側壁の場合、外壁面は周囲の地盤と接しているため、周囲に補強材を巻き立てる等の拘束方法による補強は困難である。また、施設利用されている高架橋の橋脚を鋼板などの巻き立てによって耐震補強する場合、橋脚に付随する壁を事前に撤去したり、施設利用者の立ち退きが必要になる。

このような背景から、ＲＣ構造物を一面からの施工のみでも補強可能な補強方法について、その開発と検討が望まれてきた。

例えば、特許文献１,２,３には、ＲＣ壁に複数の孔を所定間隔おきに削孔し、当該各孔内にせん断補強筋を挿入し、その周囲に超高強度繊維補強コンクリートを充填することにより、せん断補強筋の引き抜きに対する定着強度を向上させて、ＲＣ壁のせん断耐力を向上させる方法が開示されている。

また、特許文献４,５,６,７には、ＲＣ柱の一側部に板状補強材を設置すると共に、当該板状補強材に突設されたせん断補強筋をＲＣ柱に削孔した孔内に定着して、板状補強材をＲＣ柱と一体化させることによりＲＣ柱のせん断耐力と変形性能を向上させる技術が開示されている。

さらに、特許文献８には、フーチングの一面せん断補強工法として、フーチングを露出させた後、当該フーチングの上に鉄筋を配筋しその一部をフーチングに削孔した孔内に定着し、そしてフーチングの上にコンクリートを打ち増してフーチングの断面を割り増しする方法が開示されている。

特許第３６６８４９０号特開２００６−５７２８９号公報特開２００６−５７２９０号公報特開２０００−１１０３６５号公報特開２０００−１１０３６６号公報特開２００１−３０３７７３号公報特開２００１−３０８６１５号公報特開平１１−３２３９８８号公報

しかし、特許文献１〜３に開示された補強構造においては、各孔内のせん断補強筋は、両端がＲＣ壁内に配筋された主鉄筋および配力筋の位置（壁面垂直方向の位置）と一致するように挿入され、しかもせん断補強筋は主鉄筋と配力筋で構成された升目の中央付近に挿入されている。

すなわち、各せん断補強筋は主鉄筋および配力筋のいずれにも定着されない状態で孔内に挿入されている。このため、せん断補強筋は主鉄筋の座屈防止部材としては不十分なものであり、ＲＣ部材の曲げに対する変形性能の向上に寄与するものではなかった。

また、各孔内に挿入されたせん断補強筋は、その周囲にＵＦＣを充填することによりＲＣ部材との一体化が図られているが、ＵＦＣは一般に粘性が高いため、確実な充填により必要なせん断耐力を確保するには、孔を大きめに削孔して相当量のＵＦＣを充填する必要があった。

また、ＵＦＣの性能とされる高強度および高付着力を最大限に発揮させるためには、９０℃近い高温で蒸気養生を行う必要があり、現場での施工となる補強工法においては現実的な方法とはいえないものであった。

さらに、これらの特許文献には、壁一般部の補強方法については開示されているが、いわゆるハンチ部の有効な補強方法については開示されていない。例えば、特許文献３の適用対象とされているボックスカルバートの側壁は、上下床版との結合部でせん断破壊することが多く、特にハンチ部の補強は欠かせないこととされている。

また、特許文献４や５に開示された技術は、既存のＲＣ部材の表面に板状補強材を設置し、当該補強材の拘束効果によりＲＣ部材の曲げ変形性能の向上を図ろうとするものであるが、当該補強方法では、複合補強材に鋼板などを想定しているため、補強材自体に圧縮力を負担する性能はない。そのため、ＲＣ部材のせん断耐力が向上し、曲げ変形が先行する場合、補強材が局部的な座屈を呈し、その補強効果が小さくなる可能性がある。

本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、ＲＣ構造の柱や梁、壁、擁壁、さらには地下鉄、地下道などの地下構造物の既存のＲＣ部材の耐震補強を、一側面からの施工のみで行えるようにした既設ＲＣ部材の補強方法及び既設ＲＣ部材の補強用パネルを提供することを目的とする。

請求項１記載の既設ＲＣ部材の補強方法は、ＲＣ部材のかぶり部分のコンクリートを除去する工程と、コンクリートを除去した面に複数の鉄筋孔を削孔する工程と、コンクリートを除去した面にＵＦＣパネルを設置すると共に、当該ＵＦＣパネルに突設された鉄筋を前記鉄筋孔内に挿入する工程と、コンクリートを除去した面と前記ＵＦＣパネル間の空隙部および前記鉄筋孔内に充填材を充填する工程とからなり、前記鉄筋は前記ＲＣ部材内に配筋された主筋の外側および前記ＵＦＣパネル内に、前記ＲＣ部材内に配筋された主筋を取り囲むように配筋することを特徴とするものである。

本発明は、既設ＲＣ部材の側面に取り付けられたＵＦＣパネルが、壁の面外方向の曲げによりＲＣ部材に作用する曲げ圧縮応力を負担すると共にＲＣ部材の主筋を拘束し、かつ壁の面外方向のせん断力に対してはＲＣ部材の鉄筋孔に挿入された鉄筋が追加的に配筋されたＲＣ部材のせん断補強筋として作用することによりＲＣ部材の耐震性能と変形性能を著しく向上させるようにしたものである。

ＵＦＣパネルは、その高い圧縮強度と曲げ強度により、かぶり部分の圧壊の遅延化とＲＣ部材の主筋の座屈の抑制に有効であり、ＲＣ部材全体の耐震性能と曲げ変形性能を向上させることができる。

超高強度繊維補強コンクリートからなるプレキャスト型枠の厚さtは、壁の面外曲げに対して配置された全主鉄筋の降伏荷重と常時軸圧縮力を負担できる厚さとなるように設定すると、曲げに対して断面の圧縮縁が圧縮破壊することがないので、曲げに対して理想的な部材断面とすることができる。ボックスカルバートなどのRC壁の主鉄筋は0.5％程度であることが多い。その場合の試算を示す。上載荷重や土被り荷重による壁の軸圧縮応力度を1.0 N/mm²として試算例を示す。

軸方向鉄筋比p=0.005，A_c=b×h，鋼材の降伏強度f_sy=345 N/mm²
0.5・b・t・f_c=p・A_c・f_sy＋A_c・σ_n= (p・f_sy＋σ_n)・(b・h)
t/h=(p_ba・f_sy＋σ_n)/f_c= (0.005×345＋1.0)/(0.5×180)=(1.725+1.0)/90.0 = 0.0030

すなわち、主鉄筋比が0.5％の場合、曲げの終局時において型枠が圧縮破壊しない型枠の厚さは、断面高さの3.0%である。この程度であれば、元のRC壁の断面のかぶり部分をはつり落とし、本考案のUFC型枠に置換すれば、壁厚さを増すことなく、すなわちトンネル空間を減少することなく、壁の補強が可能になる。

また、ＵＦＣパネルは普通コンクリートパネルに比べて耐久性にすぐれていることで、ＲＣ部材の耐久性を向上させる化粧板としても機能することができる。

なお、ＵＦＣはモルタルに鋼繊維や炭素繊維、あるいはガラス繊維などを混入した繊維補強コンクリートであって、圧縮強度が１００〜２５０Ｎ／ｍｍ^２、曲げ引張強度が１０〜４０Ｎ／ｍｍ^２、ひび割れ発生時引張強度が５〜１５Ｎ／ｍｍ^２の程度のものを使用することができる。

また、ＲＣ部材とＵＦＣパネル間の空隙部および鉄筋孔に充填する充填材には、普通コンクリート、グラウト、モルタル、あるいは樹脂などを用いることができる。

なお、ＲＣ部材に曲げ変形が卓越する場合、ＵＦＣパネルの継ぎ目では鋼繊維の不連続部分を設ければ、同箇所がひび割れ誘導目地として機能する。そのため、ＵＦＣの曲げ引張強度が部材の曲げ耐力に影響を与えず、必要以上に部材の曲げ耐力を上げることなく、曲げ変形性能のみを向上させることができる。この方法は、補強によって曲げ耐力がせん断耐力より大きくなってしまい、ＲＣ部材の破壊モードがせん断破壊に変化してしまう場合に有効である。

施工手順もかぶり部分の除去、削孔、ＵＦＣパネルの設置、充填材の充填の順で行うことができるため、少ない施工手順で効率的に補強作業を行うことができる。

さらに、ＵＦＣパネル内にせん断補強筋となり得る鉄筋を配筋することは、せん断耐力の向上においても有利である。

すなわち、追加するせん断補強筋によるせん断耐力の増加分の算定を行う際の部材有効高さ（せい）は、「内面側の主鉄筋位置−外側の主鉄筋位置までの距離」から「内面側のＵＦＣパネル内の定着位置−外側の主鉄筋位置までの距離」に増加するため、同じ量の鉄筋を追加した場合でも、後者の方が大きなせん断力の増加を期待することができる。つまり、所定のせん断補強を行うために必要な鉄筋量を減じることができ、削孔の加工も少なくてすむ。

また、ＵＦＣパネルと鉄筋を一体化させることは、施工性を向上させると共に補強効果を高める上で有意である。また、鉄筋は鉄筋孔に配筋されてせん断補強筋として働くことによりＲＣ部材のせん断耐力を向上させることができる。

さらに、既存のＲＣ部材のかぶりを除去し、その上にＵＦＣパネルを一体化させてかぶり部分を形成することで、ＵＦＣパネルを取り付けたことによる部材断面の増大の問題を解消できる。

請求項２記載の既設ＲＣ部材の補強方法は、請求項１記載のＲＣ部材の補強方法において、かぶり部分のコンクリートをＲＣ部材内に配筋された鉄筋が露出する位置まで除去することを特徴とするものである。

ＲＣ部材のかぶり部分（表層部）のコンクリートをＲＣ部材内に配筋された鉄筋が露出する位置まで除去することにより、ＲＣ部材の実際の配筋状況を直接確認しながら鉄筋孔を削孔することができるため、建設当初からの既設鉄筋（主筋やフープ筋）の近接部でも鉄筋を傷つけることなく、多数の鉄筋孔を削孔することができる。

なお、かぶり部分の除去範囲は全面でなくとも、要所要所で鉄筋の配置ピッチ、鉄筋径などを確認できる範囲だけでもよい。また除去する深さも，必ずしも鉄筋が完全に直接目視できるまででなくとも、非破壊検査法により配置位置が十分確認できる程度でもよい。

また、かぶり部分の除去時に部材の経年劣化の度合いを直接、目視により確認でき、劣化が激しい場合には既設の鉄筋に対して防錆処理を施し、劣化の進行を抑制することも可能となる。

請求項３記載の既設ＲＣ部材の補強方法は、請求項１または２記載の既設ＲＣ部材の補強方法において、コンクリートを除去した面に複数のＵＦＣパネルを互いに隣り合うように設置し、かつ各ＵＦＣパネルの外周に互いに嵌合する複数のせん断キーを突設することを特徴とするものである。
本発明は、互いに隣り合うＵＦＣパネルどうしが横ずれを起さないようにしたものである。

請求項４記載の既設ＲＣ部材の補強方法は、請求項１〜３のいずれかに記載のＲＣ部材の補強方法において、鉄筋をＬ字状に形成し、当該鉄筋の短辺側をＵＦＣパネル内に配筋することを特徴とするものである。

請求項５記載の既設ＲＣ部材の補強方法は、請求項１〜３のいずれかに記載のＲＣ部材の補強方法において、鉄筋をＵ字状に形成し、当該鉄筋の底辺部側はＲＣ部材内に配筋された主筋を取り囲むように配筋することを特徴とするものである。

Ｕ字状に形成された底辺部側は、主鉄筋の座屈を拘束することが目的であるから、主鉄筋を取り囲むように配置するのがよい。通常のボックスカルバートなどでは主鉄筋は鉛直方向に配置されているので、Ｕ字状の底辺部側を水平方向に配置したＵＦＣパネルとすればよい。

請求項４および５記載の発明は、ＵＦＣパネル自体にせん断補強筋としてＬ若しくはＵ型の鉄筋を配筋することにより、ＵＦＣパネルに突設された鉄筋のパネル側の片端が既設の主筋よりも外側となり、このため追加的に配筋される鉄筋を通常のフープ筋やスターラップ筋のように配筋することができる。

なお、鉄筋コンクリートに関する設計基準では、スターラップの構造細目と役割について、「スターラップは、斜めにひび割れの発生したＲＣ部材が、ひび割れを境に二つに分かれようとするのを、ひび割れ間を架橋することにより防ぐことを目的として配筋される。そのため、スターラップ筋はその端部にフックを設けて圧縮側の鉄筋に確実に定着させなければならない。また、圧縮側の鉄筋をスターラップで取り囲むことは、スターラップの定着と圧縮鉄筋の座屈防止につながる。」と記述されている。

すなわち、ＵＦＣパネル内にＬ字状若しくはＵ字状に形成された鉄筋の短辺部側、底辺部側を配筋することは、当該鉄筋をフープ筋やスターラップ筋として機能させることができるため、せん断耐力の向上、主筋の座屈防止を期待する上で有効である。

請求項６記載の既設ＲＣ部材の補強方法は、請求項１〜５のいずれかに記載のＲＣ部材の補強方法において、鉄筋をＵＦＣパネルにスライド自在に突設することを特徴とするものである。

本発明は、鉄筋をＵＦＣパネルに当該パネル面に沿ってスライド自在に突設することにより鉄筋孔と鉄筋のずれを吸収しつつ、ＵＦＣパネルを所定の位置に正確に取り付けられるようにしたものである。

このスライド機構を有する場合は、図６に図示する基端側の定着プレートを帯板状に形成し、ＵＦＣパネルを壁に取り付けたときに定着プレートが、ＲＣ部材内に配筋された主鉄筋を取り囲むようにすれば、Ｕ字状鉄筋の底辺部側と同様に主鉄筋の座屈やはらみを拘束する効果が期待できる。

また、鉄筋を定着プレートに当該定着プレートの長手方向に所定間隔をおいて複数突設し、当該複数の鉄筋と定着プレートによってＵ字状をなすようにすれば、主筋の拘束効果はより確実なものとなる。

請求項７記載の既設ＲＣ部材の補強用パネルは、ＲＣ部材のかぶり部分のコンクリートを除去した面に取り付けて前記ＲＣ部材を補強するための既設ＲＣ部材の補強用パネルであって、ＵＦＣからなるパネルと、当該パネルに突設され、前記ＲＣ部材のかぶり部分のコンクリートを除去した面に形成された鉄筋孔内に挿入される鉄筋とから構成され、かつ前記鉄筋は、ＲＣ部材内に配筋された主筋の外側および前記ＵＦＣパネル内に、前記ＲＣ部材内に配筋された主筋を取り囲むように配筋されてなることを特徴とするものである。

本発明は、ＲＣ部材のかぶり部分のコンクリートを除去する工程と、かぶり部分のコンクリートを除去した面に複数の鉄筋孔を削孔する工程と、かぶり部分のコンクリートを除去した面にＵＦＣパネルを設置すると共に、当該ＵＦＣパネルに突設された鉄筋を前記鉄筋孔内に挿入する工程と、かぶり部分のコンクリートを除去した面と前記ＵＦＣパネル間の空隙部および前記鉄筋孔内に充填材を充填する工程とからなり、ＲＣ柱やＲＣ壁の耐震補強を一側面側からの施工のみで行うことができる。

また、施工手順もかぶり部分の除去、削孔、ＵＦＣパネルの設置、充填材の充填の順で行うことができるため、少ない施工手順で効率的に補強作業を行うことができる。

さらに、ＵＦＣパネルに突設された鉄筋は、ＵＦＣパネルをＲＣ部材に一体的に取り付けるためのアンカー筋として作用するだけでなく、ＲＣ部材に追加的に配筋されたせん断補強筋としても作用するため、ＲＣ部材の耐震性能と変形性能を著しく向上させることができる。

図１〜図７は、本発明の補強方法によって補強された既設ＲＣ壁の一例を示し、特に図１（ａ）はＲＣ壁の縦断面図、図１（ｂ）はその横断面図、そして、図１（ｃ）は図１（ｂ）の一部拡大図である。

図において、ＲＣ壁１の、かぶり部分のコンクリートを除去した面（以下「補強面１ａ」という）に複数のＵＦＣパネル２が取り付けられている。

各ＵＦＣパネル２には複数の鉄筋３が突設され、当該鉄筋３は補強面１ａに形成された鉄筋孔１ｂにそれぞれ挿入されている。

そして、補強面１ａとＵＦＣパネル２との間の空隙部４および各鉄筋孔１ｂ内に充填材５が充填されている。このようにして、既設ＲＣ壁１は一側面側から複数のＵＦＣパネル２を取り付けることにより補強されている。

かぶり部分のコンクリートは、はつる等の方法によりＲＣ壁１内に建設当初から配筋された補強面１ａ側の主筋１ｃを目視できる程度まで除去されている。また、鉄筋孔１ｂは主筋１ｃに近接して当該主筋１ｃの反対側に配筋された主筋１ｄに到達する深さまで削孔されている。

また、当該ＵＦＣパネル２の厚さはＲＣ壁１に作用する曲げ圧縮応力に抵抗し、かつ主筋１ｃを拘束可能な強度を有する厚さに形成され、基本的にかぶり部分のコンクリート厚と同等の厚さに形成されている。

なお、ＲＣ壁１の断面を大きくすることに支障がなく、ＲＣ壁１の強度、変形性能を当初より大きくしたい場合には、かぶり部分の厚さを現状より厚くしてもよい。

さらに、当該ＵＦＣパネル２には特に図示しないが、充填材５を充填するための充填口と充填材５を充填する際のエア抜き用の孔が形成されており、また空隙部４側には充填材５との一体化を図るために目荒しや凹凸模様が形成されている。

なお、ＵＦＣパネル２は矩形板状を基本的形状とし、当該ＵＦＣパネル２の外周に例えば、図２（ａ）、（ｂ）に図示するような矩形または蟻形の凹凸状（パズルピース状）をなし、互いに嵌合するせん断キー２ａが複数形成されているものも利用することができる。

ＵＦＣパネル２の外周にこのような形状のせん断キー２ａが形成されていることで、目地部における各ＵＦＣパネル２，２間のずれを防止し、壁部材の面内方向に対するせん断力に寄与することができる。

さらに、図２（ｃ）に図示するように複数のＵＦＣパネル２の上に連続繊維シート６を貼り付ければ、壁の面内方向に対する補強効果を向上させることができる。

例えば、補強面に高強度のＵＦＣパネル２が取り付けられていても、目地部において鋼繊維の不連続部があるためにＵＦＣパネル２間において引張力を伝達できないため、ＵＦＣパネルの面内方向のせん断ずれに対し抵抗力が小さくなる。

これに対し、ＵＦＣパネル２の上に連続繊維シート６を貼り付ければ、目地部における引張力の伝達が可能になり、ＵＦＣパネルの面内方向のせん断ずれに抵抗し，パネル間のせん断ずれ量の増加、拡大を抑制し、面内方向のせん断耐力の向上効果も増大する。

また、図２（ｄ）は、ＵＦＣパネル２が三角形板状に形成されている例を示したもので、この種の形状のパネルを用いると、鉛直方向に連続する目地部（ＵＦＣパネルの鉛直突合せ部）がなく、主筋１ｃの拘束効果が大きい。

鉄筋３は、補強面１ａにＵＦＣパネル２を一体的に固定するためのアンカー筋としてだけでなく、ＲＣ壁１をせん断補強するためのせん断補強筋として配筋されている。

したがって、当該鉄筋３はＲＣ壁１内に配筋された主筋１ｃ，１ｃを外側から巻き込んで拘束するように配筋されている。また、鉄筋３にはせん断補強筋として十分な強度を有する径の異形鉄筋が用いられている。なお、図１ではＵ字鉄筋が２本の主鉄筋を取り囲んでいるが、２本以上の複数の鉄筋を囲んでもよい。

充填材５にはモルタル、グラウトまたは樹脂などが用いられている。この種の充填材５にはＲＣ壁１の補強面１ａとＵＦＣパネル２間の空隙部４および各鉄筋孔１ｂ内に充填する際に、特に支障を来たさない程度の粘性を有し、かつ硬化後の圧縮強度がＲＣ壁１のコンクリートと同等以上の強度を有するものが用いられている。なお、充填材５はＵＦＣパネル２に形成された充填口（図省略）から高圧ポンプ等によって充填されている。

図３〜図７は、複数の鉄筋３が突設されたＵＦＣパネルの一例を示し、図３（ａ），（ｂ）に図示するＵＦＣパネル２の場合、鉄筋３はＬ字状に形成され、当該鉄筋３の短辺部３ａ側をＵＦＣパネル２内に埋設することにより突設されている。

また、図４（ａ），（ｂ）に図示するＵＦＣパネル２の場合、鉄筋３はＵ字状に形成され、当該鉄筋３の底辺部３ｂ側をＵＦＣパネル２内に埋設することにより突設されている。

さらに、図５（ａ），（ｂ）に図示するＵＦＣパネル２の場合、Ｕ字状に形成された複数の鉄筋３は左右に（鉄筋３の幅方向に）交互にずらし、千鳥状に突設されている。

複数の鉄筋３がこのような千鳥配置に突設されていることで、補強面１ａの鉄筋孔１ｂも鉄筋３の位置に合わせて削孔されるが、鉄筋３はＲＣ柱に発生するせん断ひび割れに対して効率的なせん断補強筋として機能する。

すなわち、ＲＣ柱１に斜め方向のせん断ひび割れが発生した場合、ひび割れが端部近くを通る鉄筋３は、定着長が短くなるためにせん断補強への寄与が低いが、千鳥配置された他の鉄筋３については、ひび割れが端部から離れた位置を通過することになり、せん断補強に寄与することができる。

すなわち、発生するせん断ひび割れ間隔に応じて、鉄筋３を千鳥配置にすることで、ＵＦＣパネル２と反対側の鉄筋３の端部がＲＣ壁の主筋１ｃを取り囲むような配筋でなくても、ＵＦＣパネル全体で考えると、安定したせん断補強効果と主筋１ｃの座屈によるはらみ出しに対する拘束効果を期待することができる。

いずれの鉄筋３も、Ｌ字状またはＵ字に形成されていることで、補強面１ａ側の主筋１ｃを外側から巻き込み確実に拘束することができる。

なお、上記した鉄筋３は、型枠内にＵＦＣを打設してＵＦＣパネル２を成形する際に、当該鉄筋３の短辺部３ａ側、底辺部３ｂ側をそれぞれ硬化前のＵＦＣ内に埋設して突設されるが、二次養生時におけるＵＦＣの自己収縮に対する鉄筋３の拘束効果によってひび割れの発生や鉄筋に作用する圧縮応力などの問題が予想される。

このような問題に対しては、ＵＦＣの打設時および二次養生する間、鉄筋３とＵＦＣ間を熱で遅延硬化する樹脂などによって縁切り状態にしたり、あるいは鉄筋３を定着するための孔や溝を有するＵＦＣパネルを予め成形し、当該孔や溝に鉄筋３を後付けする等の方法によって対処することができる。

図６（ａ），（ｂ）に図示するＵＦＣパネル２の場合、鉄筋３はＵＦＣパネル２にパネル面に沿ってスライド自在に突設されており、これにより鉄筋３の位置を鉄筋孔１ｂの位置に合わせて自由に調整できる。

この場合、鉄筋３はその基端側に突設された定着プレート３ｃをＵＦＣパネル２の一側面部に形成されたリップ溝条部２ｂ内に挿入することにより、当該リップ溝条部２ｂの連続方向にスライド自在に突設されている。

そして、ＲＣ壁１の補強面１ａにＵＦＣパネル２を設置した後から、リップ溝条部２ｂ内に充填材５を充填して定着プレート３ｃを固定することにより、補強面１ａの鉄筋孔１ｂと鉄筋３のずれを吸収しつつ、ＵＦＣパネル２を所定の位置に正確に取り付けることができる。

また、図６（ｃ），（ｄ）に図示するＵＦＣパネル２の場合、鉄筋３はＵＦＣパネル２に当該パネル面に沿って任意の方向にスライド自在に突設されており、これにより鉄筋３の位置を鉄筋孔１ｂの位置に合わせて前後・左右および斜めと自由に調整できるようになっている。

この場合、鉄筋３の基端側に定着プレート３ｃが突設され、当該定着プレート３ｃはＵＦＣパネル２内に埋設されたにアンカー金物３ｄ内に、ＵＦＣパネル２の面内方向にスライド自在に収納されている。そして、鉄筋３はアンカー金物３ｄに形成されたルーズ孔３ｅから突出され、当該ルーズ孔３ｅの内径の範囲内で前後・左右および斜めと自由にスライドするようになっている。

なお、符号３ｆはアンカー金物３ｄの周囲に所定間隔おきに突設されたスタッドジベルであり、アンカー金物３ｄに対する周囲ＵＦＣの付着力を高めるためのものである。

図３〜図６に図示するいずれの例においても、鉄筋３は原則として異形鉄筋から形成され、先端部には例えば図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に図示するような定着部材７が必要に応じて突設されている。

図７（ａ）に図示する定着部材７は鉄筋３の先端部に溶接などによって一体的に取り付けられたものであり、図７（ｂ）に図示する定着部材７は鉄筋孔１ｂ内で拡径するように形成されたアンカー部を備えたものである。

また、図７（ｃ）に図示する定着部材７は、ねじ式により鉄筋３の先端部に後付けできるようにしたものである。そして、図７（ｄ）はねネジふし鉄筋からなる鉄筋３に定着部材７としてナットを二重に取り付けたものである。なお、この場合、補強面１ａの鉄筋孔１ｂは、定着部材７を支障なく挿入できるように大きめに形成されていることが望ましい。

次に、図１（ａ）〜（ｃ）に図示するＲＣ壁の補強方法の施工手順を説明する。

最初に、既設のＲＣ壁１のかぶり部分のコンクリートをはつる等の方法により除去して補強面１ａとする。この場合、かぶり部分のコンクリートは、ＲＣ壁１内に建設当初から配筋された補強面１ａ側の主筋１ｃを目視できる程度まで除去する。なお、ここで、主筋１ｃの劣化が激しい場合には、主筋１ｃに対し必要に応じて防錆処理などを行なうことができる。

次に、補強面１ａに鉄筋孔１ｂをドリル等によって削孔する。鉄筋孔１ｂは主筋１ｃに沿ってＲＣ壁１の上下方向に一定間隔おきに削孔する。なおこの場合、鉄筋孔１ｂの削孔は、主筋１ｃの位置を目視しながら行うことにより、削孔中に主筋１ｃを誤って破断してしまう等の恐れはない。

次に、補強面１ａにＵＦＣパネル２を添え付け、鉄筋３をＲＣ壁１の鉄筋孔１ｂに挿入する。そして、補強面１ａとＵＦＣパネル２間の空隙部４と各鉄筋孔１ｂ内にグラウト材５を充填する。

なお、空隙部４はかぶり部分のコンクリートをはつる等の方法によって除去する際、補強面１ａが凹凸面状になることで形成されるが、充填材５の充填量を確実に確保するために補強面１ａとＵＦＣパネル２間にあえて一定の間隙を設けるのが望ましい。

図８（ａ）〜（ｄ）は、本発明の補強方法によって内側から補強されたボックスカルバート８を示し、基本的にＲＣ壁の補強方法と同じであり、内側の、かぶり部分のコンクリートを除去した面（以下「補強面８ａ」という）に複数のＵＦＣパネル２が取り付けられている。

補強面８ａは補強面側の縦筋８ｃを目視できる程度に露出している。また、複数の鉄筋孔８ｂが所定間隔おきに形成され、当該鉄筋孔８ｂ内に各ＵＦＣパネル２の鉄筋３がそれぞれ挿入されている。

そして、補強面８ａと各ＵＦＣパネル２間の空隙部および各鉄筋孔８ｂ内に充填材が連続して充填されている。このようにして、ボックスカルバート８は内側から補強されている。

図８（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、特にボックスカルバート８のハンチ部に取り付けられたＵＦＣパネル２Ａと床面および壁面にそれぞれ取り付けられたＵＦＣパネル２Ｂおよび２Ｃとの取り合いを示したものである。

図８（ｂ）の場合、壁面と床面に取り付けられたＵＦＣパネル２Ｂおよび２Ｃの接合面にテーパ面を形成する（面取り）ことにより、ＵＦＣパネル２Ｂおよび２Ｃとハンチ部のＵＦＣパネル２Ａが密着した状態に取り付けられている。

このように、ハンチ部に取り付けられたＵＦＣパネル２Ａの端部、または床面と壁面にそれぞれ取り付けられたＵＦＣパネル２Ｂおよび２Ｃの端部を面取りすることで、目地を最少にしながらハンチ部のかぶり部分をＵＦＣパネルによって補強することができる。

また、図８（ｃ）の場合、ハンチ部の鉄筋孔を壁部の鉄筋孔と平行に削孔することが可能であれば、図示するようにハンチ部と壁部のＵＦＣパネルを一体的に成形し、一体に取り付けることができる。

そして、図８（ｄ）の場合、ボックスカルバート８の壁面と床面にそれぞれ取り付けられたＵＦＣパネル２Ｂおよび２Ｃとハンチ部に取り付けられたＵＦＣパネル２Ａとの接合面に段違いのせん断キー９が形成され、特にＵＦＣパネル２Ａが内側に離脱しないようにされている。

このようにＵＦＣパネル２Ａの端部とＵＦＣパネル２Ｂとの接合面、およびＵＦＣパネル２Ａの端部とＵＦＣパネル２Ｃとの接合面にせん断キーを設けることで、床側および壁側のＵＦＣパネルとハンチ部のＵＦＣパネルとの一体性を確保でき、補強効果を高めることができる。

図９（ａ）〜（ｅ）は、図８に図示するボックスカルバートの補強方法の施工手順を示し、基本的にＲＣ壁の補強方法と同じであり、最初に、既存のボックスカルバート８のかぶり部分のコンクリートをはつる等の方法によって除去する。この場合、かぶり部分のコンクリートは、ボックスカルバート８内に当初から配筋された縦筋８ｃを目視できる程度まで除去する。

次に、補強面８ａに鉄筋孔８ｂを削孔する。鉄筋孔８ｂは一定間隔おきに削孔する。

次に、補強面８ａにＵＦＣパネル２を添え付け、各鉄筋３を鉄筋孔８ｂに挿入する。そして、補強面８ａとＵＦＣパネル２間の空隙部４および各鉄筋孔８ｂ内にグラウト材５を充填する。

図１０（ａ），（ｂ）は、本発明の補強方法によって補強された既設ＲＣ柱の一例を示し、図１０（ａ）はＲＣ柱の横断面図、図１０（ｂ）はその一部縦断面図である。

図において、ＲＣ柱１０の、かぶり部分のコンクリートを除去した面（以下「補強面１０ａ」という）に複数のＵＦＣパネル２が取り付けられている。各ＵＦＣパネル２には複数の鉄筋３が突設され、当該鉄筋３は補強面１ａに形成された鉄筋孔１０ｂにそれぞれ挿入されている。

そして、補強面１０ａとＵＦＣパネル２との間の空隙部４および各鉄筋孔１ｂ内に充填材５が充填されている。このようにして、ＲＣ柱１０は一側面に複数のＵＦＣパネル２を取り付けることにより補強されている。

かぶり部分のコンクリートは、はつる等の方法によりＲＣ柱１０内に当初から配筋された補強面１０ａ側の主筋１０ｃおよびフープ筋１０ｄを目視できる程度に除去されている。また、鉄筋孔１０ｂは主筋１０ｃの外側に当該主筋１０ｃの反対側に配筋された主筋１０ｅに到達する深さに削孔されている。

また、当該ＵＦＣパネル２の厚さはＲＣ柱１０に作用する曲げ圧縮応力に抵抗し、かつ主筋１０ｃを拘束可能な強度を有する厚さに形成され、基本的にかぶり部分のコンクリート厚と同等の厚さに形成されている。

なお、ＲＣ柱１０の断面を大きくすることに支障がなく、ＲＣ柱１０の強度、変形性能を当初より大きくしたい場合には、かぶり部分の厚さを現状より厚くしてもよい。

次に、図１０（ａ），（ｂ）に図示するＲＣ柱の補強方法の施工手順を、図１１（ａ）〜（ｄ）に基いて説明する。

最初に、既設のＲＣ柱１０のかぶり部分のコンクリートをはつる等の方法により除去して補強面１０ａとする。この場合、かぶり部分のコンクリートは、ＲＣ柱１０内に建設当初から配筋された補強面１０ａ側の主筋１０ｃとフープ筋１０ｄを目視できる程度まで除去する。なお、ここで、部材の劣化が激しい場合には、既設の鉄筋に対し必要に応じて防錆処理などを行なうことができる。

次に、補強面１０ａに鉄筋孔１０ｂをドリル等によって削孔する。鉄筋孔１０ｂは主筋１０ｃの外側にＲＣ柱１０の上下方向に一定間隔おきに削孔する。なおこの場合、鉄筋孔１０ｂの削孔は、主筋１０ｃとフープ筋１０ｄの位置を目視しながら行うことにより、削孔中に主筋１０ｃやフープ筋１０ｄを誤って破断してしまう等の恐れはない。

次に、補強面１０ａにＵＦＣパネル２を添え付け、鉄筋３をＲＣ柱１の鉄筋孔１ｂに挿入する。そして、補強面１０ａとＵＦＣパネル２間の空隙部４、および各鉄筋孔１０ｂ内にグラウト材５を充填する。

なお、空隙部４はかぶり部分のコンクリートをはつる等の方法によって除去する際、補強面１０ａが凹凸面状になることで形成されるが、充填材５の充填量を確実に確保するために補強面１０ａとＵＦＣパネル２間にあえて一定の間隙を設けるのが望ましい。

本発明は、ＲＣ構造の柱や梁、壁などのＲＣ部材を一側面のみの施工でＲＣ部材の断面全体を補強することができる。

補強された既設のＲＣ壁を示し、（ａ）はその一部縦断面図、（ｂ）はその横断面図、（ｃ）はその一部拡大図である。（ａ），（ｂ），（ｄ）は、補強面にＵＦＣパネルが取り付けられたＲＣ壁の一部側面図、（ｃ）は、補強面にＵＦＣパネルが取り付けられ、さらにその上に連続繊維シートが取り付けられたＲＣ壁の一部側面図である。鉄筋が突設されたＵＦＣパネルを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。鉄筋が突設されたＵＦＣパネルを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。鉄筋が突設されたＵＦＣパネルを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。鉄筋が突設されたＵＦＣパネルを示し、（ａ），（ｃ）は縦断面図、（ｂ）は斜視図、（ｄ）は（ｃ）に図示する例のアンカー金物、定着プレートおよび鉄筋の組み合せの状態を示す分解斜視図である。（ａ）〜（ｄ）は、先端部に取り付けられた定着部材を示す鉄筋の端部正面図である。（ａ）は、補強された既設のボックスカルバートの一部縦断面図、（ｂ）〜（ｄ）は、ハンチ部の断面図である。（ａ）〜（ｅ）は、図８に図示するボックスカルバートの補強方法の施工手順を示す横断面図である。補強された既設ＲＣ柱を示し、（ａ）はその横断面図、（ｂ）は縦断面図である。（ａ）〜（ｄ）は、図１０に図示する既設ＲＣ柱の補強方法の施工手順を示す横断面図である。

符号の説明

１ＲＣ壁（ＲＣ部材）
１ａ補強面（かぶり部分を除去した面）
１ｂ鉄筋孔
１ｃ主筋
１ｄ主筋
２ＵＦＣパネル
２ａせん断キー
３鉄筋
３ａ短辺部
３ｂ底辺部
３ｃ定着プレート
３ｄアンカー金物
３ｅルーズ孔
３ｆスタッドジベル
４空隙部
５充填材
６連続繊維シート
７定着部材
８ボックスカルバート（ＲＣ部材）
８ａ補強面
８ｂ鉄筋孔
８ｃ縦筋
８ｄ横筋
９せん断キー
１０ＲＣ柱（ＲＣ部材）
10ａ補強面（かぶり部分を除去した面）
10ｂ鉄筋孔
10ｃ主筋
10ｄフープ筋
10ｅ主筋

Claims

ＲＣ部材のかぶり部分のコンクリートを除去する工程と、コンクリートを除去した面に複数の鉄筋孔を削孔する工程と、コンクリートを除去した面にＵＦＣパネルを設置すると共に、当該ＵＦＣパネルに突設された鉄筋を前記鉄筋孔内に挿入する工程と、コンクリートを除去した面と前記ＵＦＣパネル間の空隙部および前記鉄筋孔内に充填材を充填する工程とからなり、前記鉄筋は前記ＲＣ部材内に配筋された主筋の外側および前記ＵＦＣパネル内に、前記ＲＣ部材内に配筋された主筋を取り囲むように配筋することを特徴とする既設ＲＣ部材の補強方法。
かぶり部分のコンクリートをＲＣ部材内に配筋された鉄筋が露出する位置まで除去することを特徴とする請求項１記載の既設ＲＣ部材の補強方法。
コンクリートを除去した面に複数のＵＦＣパネルを互いに隣り合うように設置し、かつ各ＵＦＣパネルの外周に互いに嵌合する複数のせん断キーを突設することを特徴とする請求項１または２記載の既設ＲＣ部材の補強方法。
鉄筋をＬ字状に形成し、当該鉄筋の短辺側をＵＦＣパネル内に配筋することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の既設ＲＣ部材の補強方法。
鉄筋をＵ字状に形成し、当該鉄筋の底辺部側をＲＣ部材内に配筋された鉄筋を取り囲むようにＵＦＣパネル内に配筋することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の既設ＲＣ部材の補強方法。
鉄筋をＵＦＣパネルにスライド自在に突設することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の既設ＲＣ部材の補強方法。
ＲＣ部材のかぶり部分のコンクリートを除去した面に取り付けて前記ＲＣ部材を補強するための既設ＲＣ部材の補強用パネルであって、ＵＦＣからなるパネルと、当該パネルに突設され、前記ＲＣ部材のかぶり部分のコンクリートを除去した面に形成された鉄筋孔内に挿入される鉄筋とから構成され、かつ前記鉄筋は、ＲＣ部材内に配筋された主筋の外側および前記ＵＦＣパネル内に、前記ＲＣ部材内に配筋された主筋を取り囲むように配筋されてなることを特徴とする既設ＲＣ部材の補強用パネル。