JP5592639B2 - Reinforcement structure and reinforcement method for existing structures - Google Patents
Reinforcement structure and reinforcement method for existing structures Download PDFInfo
- Publication number
- JP5592639B2 JP5592639B2 JP2009271982A JP2009271982A JP5592639B2 JP 5592639 B2 JP5592639 B2 JP 5592639B2 JP 2009271982 A JP2009271982 A JP 2009271982A JP 2009271982 A JP2009271982 A JP 2009271982A JP 5592639 B2 JP5592639 B2 JP 5592639B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- toughness
- adhesive
- frame
- reinforcing material
- reinforcing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Working Measures On Existing Buildindgs (AREA)
Description
本発明は、躯体側である既存コンクリート構造物を含む既存構造物と、該既存構造物を補強するために組み込まれる補強材とを接着剤を用いて接合する既存構造物の補強構造および補強方法に関する技術である。 The present invention relates to a reinforcing structure and a reinforcing method for an existing structure in which an existing structure including an existing concrete structure on the side of a casing is joined to a reinforcing material incorporated to reinforce the existing structure using an adhesive. Technology.
既存コンクリート構造物を含む既存構造物に対し事後的に補強する従来手法としては、新・増設コンクリート壁や鉄骨ブレースなどの補強材(本明細書では、これらを単に「補強材」という。)」を、既存構造物側に接合する接合手法がある。 Conventional methods for retrofitting existing structures, including existing concrete structures, include reinforcing materials such as new and expanded concrete walls and steel braces (in the present specification, these are simply referred to as “reinforcing materials”). There is a joining method to join the existing structure side.
そして、この場合における接合手法においては、既存構造物が既存コンクリート構造物であれば、アンカーを打って接合部を形成することが標準的な工法となっている。しかし、アンカー打設工事による場合には、騒音振動の発生の問題があるほか、既存コンクリート構造物内にある鉄筋、鉄骨等との干渉等に伴う施工不良発生の問題のあることも報告されている。 In the joining method in this case, if the existing structure is an existing concrete structure, it is a standard construction method to form a joint by hitting an anchor. However, in the case of anchor placement work, in addition to the problem of noise and vibration, it has also been reported that there is a problem of construction failure due to interference with reinforcing bars and steel frames in existing concrete structures. Yes.
このため、最近では、例えば下記特許文献1に開示されているように、既存構造物の柱梁フレーム(架構)と補強材である鉄骨ブレースとを高強度接着剤であるエポキシ樹脂接着剤等を用いて接合したり、下記特許文献2に開示されているように、既存コンクリート構造物の架構フレームの内周面と補強材である耐震補強枠の間に設けた隙間にエポキシ樹脂接着剤等を充填して両者を接合したりする高強度型接合手法(本明細書では、「高強度型接合工法」という。)により接合部を形成する補強構造が実用化されるに至っている。
For this reason, recently, for example, as disclosed in
しかし、従来から行われているアンカー打設工事による接合部の形成や、高強度型接合工法による接合部の形成は、その配置と仕様の設計において、補強材と既存構造物の柱梁フレームや被補強架構フレームとの間に生ずる相対変形を考慮せずに、強度計算のみを行うものであった。 However, the formation of joints by conventional anchoring work and the formation of joints by the high-strength type joint method are important in designing the layout and specifications of the reinforcing material and the column beam frame of the existing structure. Only the strength calculation was performed without considering the relative deformation occurring between the frame and the reinforced frame.
ところが、アンカーや高強度接着剤を用いたとしても、実際には、既存構造物側と補強材との間に相対変位が生じ、ここに位置する接合部内にひずみが生ずる。このような変位とひずみとを無視するか、あるいは小さく抑えようとする場合には、相当数のアンカーを打設したり、エポキシ樹脂接着剤等の高強度接着剤を大量に使用したりする必要が生ずることになる。 However, even if an anchor or a high-strength adhesive is used, in actuality, a relative displacement occurs between the existing structure side and the reinforcing material, and distortion occurs in the joint located here. When ignoring such displacement and strain or trying to keep it small, it is necessary to place a considerable number of anchors or use a large amount of high-strength adhesive such as epoxy resin adhesive. Will occur.
このため、アンカー打設工事による場合には、騒音振動の発生や既存構造物である既存コンクリート構造物内にある鉄筋、鉄骨等の埋設物との干渉等に伴う施工不良発生の問題が生ずる不都合があった。 For this reason, in the case of anchor placement work, problems such as generation of noise and vibration and problems of construction failure due to interference with rebars, steel frames and other buried objects in existing concrete structures are caused. was there.
また、上記特許文献1,2を含む前記高強度型接合工法におけるエポキシ樹脂接着剤を含む高強度接着剤の大量使用は、その溶剤や含有物質の如何によってはシックハウスになるなどして健康被害を発生させる懸念がある。
In addition, the large-scale use of high-strength adhesives including epoxy resin adhesives in the high-strength bonding methods including
しかも、前記高強度型接合工法による場合は、高強度接着剤の性能と接合効果との間の因果関係が必ずしも明確であるとはいえず、その信頼性に疑義を抱く専門家も多くいるという現実がある。 Moreover, in the case of the high-strength bonding method, the causal relationship between the performance of the high-strength adhesive and the bonding effect is not necessarily clear, and there are many experts who have doubts about its reliability. There is reality.
このような状況のなかで、本発明者は、既設コンクリート構造物を含む既存構造物と補強材との間の相対変位をある程度許容しても、補強した既存構造物の復元力特性を補強設計で意図したものに収めることができさえすればよいとの考察のもとで、大量のアンカーや高強度接着剤を用いなくても十分な補強効果が得られるとの知見を得た。すなわち、通常の増設壁等の補強材は、高さが3m程度あるので、仮に5mmの相対変位が生じたとしても、これによるせん断ひずみは、5/3000=1/600=0.16%程度であるので、耐震設計上問題となる大きさではないとの結論を得た。 Under such circumstances, the present inventor reinforces the restoring force characteristics of the reinforced existing structure even if the relative displacement between the existing structure including the existing concrete structure and the reinforcing material is allowed to some extent. Based on the consideration that it is only necessary to be able to fit within the intended range, the knowledge that a sufficient reinforcing effect can be obtained without using a large amount of anchors and high-strength adhesives was obtained. That is, since the reinforcing material such as a normal additional wall has a height of about 3 m, even if a relative displacement of 5 mm occurs, the shear strain due to this is about 5/3000 = 1/600 = 0.16%. Therefore, the conclusion that it was not the size which becomes a problem in seismic design was obtained.
本発明は、本発明者の上記知見のもとで、既存構造物と補強材との間をシックハウスの原因物質を含まない高靱性接着剤で接着して靱性型接合部を形成して補強材と既存構造物とを接合する既存構造物の補強構造および補強方法を提供することを目的とする。 Based on the above knowledge of the present inventor, the present invention forms a toughness-type joint by adhering an existing structure and a reinforcing material with a high-toughness adhesive that does not contain a sick house causative substance. An object of the present invention is to provide a reinforcing structure and a reinforcing method for an existing structure that joins the existing structure and the existing structure.
本発明は、上記目的を達成すべくなされたものであり、そのうちの第1の発明(補強構造)は、既存コンクリート構造物を含む既存構造物が備える架構と該架構内に挿入配置される補強材との間に、接着強度がコンクリートのせん断強度と同程度で、界面剥離エネルギーが1N/mm〜3.5N/mmの無溶剤一液性接着剤であって、0.3〜3.5mmの相対変位を生じても接着力を保持する高靱性接着剤を用いてなる靱性型接合部を介在させて相互を接合し、局部的な応力集中による前記架構や前記補強材の破壊を避け、前記靱性型接合部全域にわたって、前記架構のせん断力を前記補強材に伝達することを可能にしたことを最も主要な特徴とする。この場合、前記靱性型接合部は、前記架構の内表面に前記高靱性接着剤を塗布した後に、前記補強材を設置して形成することが望ましい。このとき、前記補強材の外周面に確認用通孔を設けておくならば、予めくまなく前記補強材を押し付けた際に、前記高靱性接着剤が漏れ出してくることを確認できるというより望ましい構造を付与することができる。また、前記靱性型接合部は、前記補強材としての耐震壁の外周端面に配置される鋼製フレームと、該鋼製フレームと前記架構の内表面との間にシール材を介して確保される閉空間内に注入配置された前記高靱性接着剤とで形成して介在させることもできる。 The present invention has been made to achieve the above object, and a first invention (reinforcing structure) includes a frame provided in an existing structure including an existing concrete structure and a reinforcement inserted and disposed in the frame. It is a solvent-free one-component adhesive having an adhesive strength of approximately the same as the shear strength of concrete and an interfacial peel energy of 1 N / mm to 3.5 N / mm, between 0.3 and 3.5 mm. Joining each other via a tough joint that uses a high-toughness adhesive that retains adhesive strength even if relative displacement occurs , avoiding destruction of the frame and the reinforcing material due to local stress concentration, The main feature is that the shearing force of the frame can be transmitted to the reinforcing member over the entire toughness-type joint. In this case, it is preferable that the toughness-type joint portion is formed by installing the reinforcing material after applying the high-toughness adhesive to the inner surface of the frame. At this time, if a confirmation through-hole is provided on the outer peripheral surface of the reinforcing material, it is more preferable that the high-tough adhesive can be confirmed to leak when the reinforcing material is pressed all over in advance. Structure can be imparted. The toughness type joint is secured via a sealing material between a steel frame disposed on the outer peripheral end surface of the earthquake-resistant wall as the reinforcing material, and the steel frame and the inner surface of the frame. It may be interposed to form between the high toughness adhesive injected disposed within the closed space.
また、第2の発明(補強方法)は、既存コンクリート構造物を含む既存構造物の架構と該架構内に挿入配置される補強材との間に配置した接着強度がコンクリートのせん断強度と同程度で、界面剥離エネルギーが1N/mm〜3.5N/mmの無溶剤一液性接着剤であって、0.3〜3.5mmの相対変位を生じても接着力を保持する高靱性接着剤を用いて靱性型接合部を形成し、局部的な応力集中による前記架構や前記補強材の破壊を避け、前記靱性型接合部全域にわたって前記架構のせん断力を前記補強材に伝達可能とすべく、前記靱性型接合部を介して両者を接合させることを最も主要な特徴とする。この場合、前記靱性型接合部は、前記架構の内表面に前記高靱性接着剤を塗布した後に前記補強材を設置して、あるいは、前記補強材を設置した後に前記架構の内表面と前記補強材の外表面との間に前記高靱性接着剤を注入して形成することができる。また、前記靱性型接合部は、前記補強材を前記架構の内表面側にくまなく押し付けた際にその外周面に設けられている確認用通孔からの前記高靱性接着剤の漏れ出し状態を確認して形成するのが好ましい。さらに、前記靱性型接合部は、前記補強材としての耐震壁の外周端面側に配置される鋼製フレームと前記架構の内表面との間にシール材を介して閉空間を確保し、該閉空間内に前記高靱性接着剤を注入して形成することもできる。 Further, the second invention (reinforcing method) is the same as the shear strength of the concrete, in which the adhesive strength arranged between the frame of the existing structure including the existing concrete structure and the reinforcing material inserted and arranged in the frame is the same as the shear strength of the concrete. The solvent-free one-component adhesive having an interfacial peel energy of 1 N / mm to 3.5 N / mm, which retains the adhesive force even when a relative displacement of 0.3 to 3.5 mm occurs. To form a toughness-type joint, avoid destruction of the frame and the reinforcing material due to local stress concentration, and allow the shearing force of the frame to be transmitted to the reinforcing material over the entire area of the toughness-type joint The most important feature is that the two are joined through the toughness-type joint. In this case, the toughness-type joint is formed by applying the high-toughness adhesive to the inner surface of the frame and then installing the reinforcing material, or after installing the reinforcing material and the reinforcing surface. It can be formed by injecting the high-tough adhesive between the outer surface of the material. In addition, the toughness-type joint portion has a leakage state of the high-toughness adhesive from a confirmation through hole provided on the outer peripheral surface when the reinforcing material is pressed all over the inner surface side of the frame. It is preferable to confirm and form. Further, the toughness type joint portion secures a closed space via a sealing material between a steel frame disposed on the outer peripheral end face side of the earthquake-resistant wall as the reinforcing material and the inner surface of the frame, and It can also be formed by injecting the high-tough adhesive into the space.
本発明によれば、既存コンクリート構造物を含む既存構造物が備える架構と該架構内に挿入配置される補強材との間に接着強度がコンクリートのせん断強度と同程度で、界面剥離エネルギーが1N/mm〜3.5N/mmの無溶剤一液性接着剤であって、0.3〜3.5mmの相対変位を生じても接着力を保持する高靱性接着剤を用いてなる靱性型接合部を介在させて相互を接合したので、局所的な最大強度は小さいものの、最大相対変位(ひずみ)は大きくして補強材と躯体としての既存構造物との間の相対変位を適度に許容しながら力を伝達させることで、既存構造物や補強材の局部的な破壊を避けつつ境界面全体で力を伝達し、補強材の抵抗力を100%引き出すことができることになる。また、靱性型接合部は、シックハウスの原因物質を含まない高靱性接着剤を用いて形成することができるので、アンカー打設工事にみられた騒音振動の発生や既存構造物である既存コンクリート構造物内の鉄筋、鉄骨等との干渉に伴う施工不良の発生をなくすことができるほか、高強度型接合工法の場合に懸念される健康被害の発生も効果的に防止することがきる。 According to the present invention, the adhesive strength between the frame included in the existing structure including the existing concrete structure and the reinforcing material inserted and arranged in the frame is approximately the same as the shear strength of the concrete, and the interface peeling energy is 1N. / Mm to 3.5 N / mm solvent-free one-component adhesive, tough type joint using high-toughness adhesive that retains adhesive force even when a relative displacement of 0.3 to 3.5 mm occurs Although the local maximum strength is small, the maximum relative displacement (strain) is increased to allow the relative displacement between the reinforcing material and the existing structure as a frame moderately. However, by transmitting the force, the force can be transmitted across the entire boundary surface while avoiding local destruction of the existing structure and the reinforcing material, and the resistance force of the reinforcing material can be drawn out 100%. In addition, tough joints can be formed using high-toughness adhesives that do not contain sick house causative substances, so the generation of noise and vibration in anchoring construction and existing concrete structures that are existing structures. In addition to eliminating construction defects due to interference with reinforcing bars, steel frames, etc., it is also possible to effectively prevent the occurrence of health hazards that are a concern in the case of high-strength bonding methods.
本発明は、高靱性接着剤を用いて既存コンクリート構造物を含む既存構造物と補強材とを接合することを要旨とする。ここでいう高靱性接着剤とは、被着体間に数ミリ程度の有限な相対変位を生じた状態でも接着力を保持する、例えばポリウレタン系無溶剤一液性接着剤などをいい、その性能は、接着強度と界面剥離エネルギーとで表される。 The gist of the present invention is to join an existing structure including an existing concrete structure and a reinforcing material using a high-toughness adhesive. The high-toughness adhesive here refers to, for example, a polyurethane-based solvent-free one-part adhesive that retains adhesive force even when a finite relative displacement of several millimeters is generated between adherends. Is represented by adhesive strength and interfacial debonding energy.
この場合、界面剥離エネルギーとは、単位面積の接着剤を剥離させるときに必要な仕事量を意味し、接着強度とは、単位面積の接着剤が発揮する最大抵抗力を意味する。これら界面剥離エネルギーと接着強度とは、被接着体である既設構造物と補強材との材質および表面の状態に応じて変化する。また、界面剥離エネルギーと接着強度とは、接着剤を剥離させる力と変位の方向とに依存して変わるが、特に断らない場合には、接着面に平行に力を加えた場合の値をいうこととする。 In this case, the interfacial peeling energy means the work required when peeling the adhesive of the unit area, and the adhesive strength means the maximum resistance force exerted by the adhesive of the unit area. The interfacial peeling energy and the adhesive strength vary depending on the material and surface state of the existing structure and the reinforcing material that are adherends. Further, the interfacial peeling energy and the adhesive strength change depending on the force for peeling the adhesive and the direction of the displacement, but unless otherwise specified, the values when the force is applied parallel to the adhesive surface. I will do it.
図1は、既存構築物11の架構(梁柱等の構造要素からなるフレーム)12に補強材21を挿入した状態で、地震等の外乱の作用により、架構12と補強材21とが水平方向にせん断力を受けてせん断変形が生じた状態を模式的に示した図である。同図によれば、図中に太線で描示されている平行四辺形ABCDは、既存構築物11と架構12の内表面12aとの境界線として示され、細線で描示されている平行四辺形A’B’C’D’は、補強材21の外形線として示されている。例えば、図1において辺ADと辺BCとを柱の側面とし、辺ABを梁の下面とし、辺CDを床面とするならば、平行四辺形A’B’C’D’は、これに内蔵させて設置した増設コンクリート壁や枠付きブレースなどが相当する。
FIG. 1 shows a state in which the
図2は、外乱を受ける前の状態を図1に対応させて模式的に示した図であり、長方形A’B’C’D’は、長方形ABCDの内側にわずかな隙間を設けた状態となって相似形を呈している。この隙間は、実際に存在するものではなく、この部分に靱性型接合部がある。図1は、図2の状態にあったものが外乱を受けて平行四辺形に変形し、かつ、互いに相対変位を生じた状態を示している。 FIG. 2 is a diagram schematically showing a state before receiving a disturbance corresponding to FIG. 1, and the rectangle A′B′C′D ′ is a state in which a slight gap is provided inside the rectangle ABCD. It has become a similar shape. This gap does not actually exist, and there is a tough joint in this part. FIG. 1 shows a state in which those in the state of FIG. 2 are deformed into parallelograms due to disturbance and are relatively displaced from each other.
このとき、せん断力は、図1に示すように太線矢印で辺AB方向と辺CD方向とに平行に作用することになる。これに応じて生ずるせん断力と圧縮、引張力は、図1の平行四辺形A’B’C’D’の内側に描いた太線矢印で示すように、補強材21に作用することになる。なお、図1における平行四辺形ABCDには、構造物の自重などによる圧縮、引張力が作用するが、その図示は省略してある。
At this time, the shearing force acts in parallel with the side AB direction and the side CD direction with thick arrows as shown in FIG. The shearing force, compression force, and tensile force generated in response to this act on the reinforcing
図3は、図1における円形枠ア部分の拡大図であり、架構12の内表面12aと補強材21の外表面21aとの間の相対変位δに応じて高靱性接着剤32を用いてなる靱性型接合部31にはせん断ひずみが生じている。なお、図1に示した架構12に作用するせん断力は、架構12の内表面12aを介して高靱性接着剤32の接着力τと釣り合っている。
FIG. 3 is an enlarged view of the circular frame portion in FIG. 1, and is formed by using a
また、図4(a)は、図1における円形枠イ部分の拡大図を、図4(b)は、図1における円形枠ウ部分の拡大図をそれぞれ示す。これらの図によれば、架構12の内表面12aと補強材21の外表面21aとの間の相対変位δに応じて高靱性接着剤32を用いてなる靱性型接合部31に圧縮あるいは引張ひずみとせん断ひずみが生じている。実際の既存構造物と補強材とでは、例えば図1と図3とに示す辺AB自体が曲線状に変形するなど、図1、図3および図4(a),(b)に示す状態よりも高次の変形やひずみが生じる。また、もとの形状も曲線、凹凸などがあり、複雑である。しかし、耐震設計等構造物の設計で問題になる既存構造物やその要素の復元力特性(荷重と変形の関係)を考える上では、図1に模式的に示す変形モードが基本となる。
4A shows an enlarged view of the circular frame portion in FIG. 1, and FIG. 4B shows an enlarged view of the circular frame portion in FIG. According to these figures, a compressive or tensile strain is applied to the toughness type
すなわち、図1および図3,図4(a),(b)からも明らかなように、高靱性接着剤32を用いてなる靱性型接合部31は、有限なせん断ひずみと圧縮あるいは引張ひずみとを生じた状態で、これに応じて接着力を負担できれば、架構21側に分布するせん断力は、架構12の内表面12aの全域を通じて、すべて補強材21に伝達される。換言すれば、補強材21の抵抗力がすべて架構12側に伝達されて補強効果が発揮されることになる。高強度型接合工法を適用した従来の強度型接合部による場合には、局部的に大きなせん断力を伝達しようとするため、伝達される力にむらが生じ、局部的な応力集中と破壊とを招く結果、補強効果も限られたものになる。
That is, as is clear from FIGS. 1, 3, 4 (a) and 4 (b), the toughness type
一方、図5は、補強材21のない場合と、高強度接着剤あるいはアンカーボルト等を用いて接合して強度型接合部35を設けた場合と、高靱性接着剤32で接合して靱性型接合部31を設けた場合とにつき、それぞれの復元力特性、すなわち、架構12に作用するせん断力と変位との関係を示す説明図である。図5に縦軸として示されるせん断力は、図1において、架構12内に分布するせん断力として平行四辺形ABCDの外側に描かれた水平右向き方向(あるいは水平左向き方向)の矢印として表される力の合力に、図5に横軸として示される変位は、図1の左上方に細線矢印でそれぞれ示されているものに、それぞれ対応している。
On the other hand, FIG. 5 shows a case where the reinforcing
図5において太線グラフ41は、本発明を適用した靱性型接合部31による場合を、破線グラフ42は、アンカーボルトを大量に打設する等の強度型接合部35による場合を、細線グラフ43は、補強材21のない場合をそれぞれ示す。
In FIG. 5, the
図5によれば、補強材21のない場合(細線グラフ43)は、本発明が適用された靱性型接合部31による場合(太線グラフ41)と、従来の高強度型接合工法が適用された強度型接合部35による場合(破線グラフ42)とに比べ、抵抗力が小さくなっているので、下側にくるグラフとなっている。また、強度型接合部35による場合(破線グラフ42)には、補強材21なしに比べ、強度型接合部35の局部的な応力集中によるせん断力伝達により、補強材21が変位の小さい段階から抵抗するので、変位の増加に応じてせん断力が急激に立ち上がるものの、最大せん断力に達すると強度型接合部35の内部や図1に示す周囲の既存構造物(既設コンクリート構造物)11、あるいは補強材21が局部破壊を起こして強度が著しく低下することが判明する。一方、本発明を適用した場合には、靱性型接合部31が適度に変形しながら補強材21の抵抗力を図1に示すように、靱性型接合部31の全体で既存構造物(既設コンクリート構造物)11側に伝達するので、強度型接合部35にみられたような局部破壊の発生を避けながら補強材21の抵抗力を100%引き出し、強度型接合部35に比べて大きな変形までせん断力を保持させることができることが判明する。さらに、最大せん断力も強度型接合部を用いた場合よりも向上させ得ることが判明する。
According to FIG. 5, when the reinforcing
高靱性接着剤32を用いてなる靱性型接合部31の所要性能は、接合力(靱性型接合部31に作用する応力度)と相対変位、あるいは、これを靱性型接合部31の高さで除したひずみとの関係で表すことができる。
The required performance of the toughness-type
図6は、本発明の高靱性接着剤32を用いてなる靱性型接合部31とエポキシ樹脂接着剤等の高強度接着剤を用いた強度型接合部35との接合力と相対変位(ひずみ)との関係を模式的に示した図であり、例えば図3および図4に示した接着力τと相対変位δとの関係に相当する。靱性型接合部31は、高強度型接合部35に比べて最大強度(τmax2)は小さいものの、最大相対変位(ひずみ)δmax2は大きい。強度型接着剤の材料試験では、接着強度τmax1が、被着体の強度を超えることがよしとされており、コンクリートのせん断強度より大きな接着強度を有する。これが、架構12や補強材21の応力集中と局部破壊とを生む原因である。一方、本発明に用いる高靱性接着剤32の接着強度τmax2は、コンクリートのせん断強度程度の大きさであるので、コンクリートが局部破壊を生じる前に、高靱性接着剤32が局部的に剥離をし、破壊を避けることができる。この特徴により、補強材21と既存構造物(既設コンクリート構造物)11との間の相対変位を適度に許容しながら、力を伝達するので、既存構造物(既設コンクリート構造物)11や補強材21の局部的な破壊を避け、境界面全体で力を伝達し、補強材21の抵抗力を100%引き出すことができることになる。
FIG. 6 shows the bonding force and relative displacement (strain) between a toughness type joint 31 using the
靱性型接合部31の形成を可能にする高靱性接着剤32の性能は、接着強度と最大相対変位(ひずみ)とで表すこともできるし、接着強度と界面剥離エネルギーとで表すこともできる。界面剥離エネルギーは、図6に平行な縦細線列の面領域36として示されているように接合力相対変位関係における0次モーメント(曲線の下方面積)であり、単位はN/mmである。その詳細については、本発明者の著書「建築物のSRF工法設計施工指針と解説(ISBN4-902105-11-X)」に記載されている。文献によれば、エポキシ樹脂等の強度型接着剤の接着強度は、7N/mm2〜10N/mm2程度、界面剥離エネルギーは、1N/mm〜2N/mm程度である。最大変位は、概ね界面剥離エネルギーを接着強度で除した値になるので、0.1mmから0.3mm程度しかない計算になる。コンクリートと炭素繊維が被着体である場合のエポキシ樹脂接着剤のせん断試験では、0.2mm程度の最大変位となることが確認されている。一方、本発明の高靱性接着剤32として用いるポリウレタン系無溶剤の「SRF20(本願出願人の製品、以下、同じ)」の試験結果では、接着強度は、1N/mm2〜3N/mm2程度、界面剥離エネルギーは、1N/mm〜3.5N/mmである。したがって、最大変位は、概ね0.3mm〜3.5mmと計算され、エポキシ樹脂等の強度型接着剤の3〜10倍程度となる。さらに、高靱性接着剤32では、一部が剥離しても、被着体を傷めることが少ないので、周囲の剥離してない部分が接着力を負担し続ける効果があり、最大変位はさらに大きくなる。コンクリートとポリエステル製の高延性材を被着体とした試験では、10mmの最大変位を生じても接着力を保持することが確認されている。
The performance of the high-
図7(a)は、高靱性接着剤32を用いて靱性型接合部31を形成してなるセグメント組立タイプの耐震壁の立面方向での概要を示すものであり、鉄筋コンクリート造建物にあって架構12を形成しているの梁13、柱14および床15で画された空間内に耐震壁22を新設する場合を模式的に示した図である。また、図7(b)は、図7(a)における楕円形囲枠カ部分の横断面構造を示す拡大図である。さらに、図8および図9は、図7(a)における円形枠エ部分もしくは円形枠オ部分の具体的な構造につき、パターン分けして示す拡大詳細図であり、そのうちの図8は、高延性材38を用いた場合の靱性型接合部31の詳細を、図9は、異形鉄筋24を用いた場合の靱性型接合部31の詳細をそれぞれ示す。
Fig.7 (a) shows the outline in the elevation direction of the seismic wall of the segment assembly type formed by forming the toughness type | mold
耐震壁22は、図7(a)中に太線で示した架構(囲枠部分)12の内表面12aとの間に靱性型接合部31を形成して設置する。該靱性型接合部31の内側は、図7(b)および図9に示されているように、プレキャストコンクリートブロック23、異形鉄筋24、および充填モルタル25からなる補強材21として形成された耐震壁22である。プレキャストコンクリートブロック23は、立面視サイズで横長さが200mm、縦長さが100mmで、充填モルタル24を含めた断面積に対する強度がコンクリートと同等となるように製作されたものが用いられている。プレキャストコンクリートブロック23の幅(奥行き長さ)は、100mm〜400mm程度まで各種サイズのものを用意する。異形鉄筋24は、D13mm以上のものが用いられ、プレキャストコンクリートブロック23の内部に予め設けられている空洞と端部の切欠きとを通して縦横に設置し、図9に示すように靱性型接合部31を構成している鋼製フレーム33に図示しないリブプレート等を用いて溶接する。
The
図10は、靱性型接合部の詳細例を模式的に示す説明図である。同図には、図2に平行四辺形ABCDとして示されている架構12の内表面12aの一部と、架構12の内表面12aと対向する位置関係のもとで図2に平行四辺形A’B’C’D’として示されている補強材21の外周面21aの一部とが示されている。同図によれば、靱性型接合部31は、架構12の内表面12aであるコンクリートの梁の下面および柱の側面に、高靱性接着剤32であるポリウレタン系のSRF20を塗布して、補強材21であるH型鋼26の外周面26aを接着して形成されている。SRF20は、適度の粘性があり、上向き面や側面に塗布した状態で、塗膜を形成することができ、かつ、0.5mm〜10mm程度の厚さであれば、フリク(凹凸や段差があって平滑でない状態)があっても、設計強度と界面剥離エネルギーとを発揮することができるので、躯体表面の凹凸がこの程度までであれば、直接塗布して被膜を形成し、その後に、鉄骨、プレキャストブロック等の補強材を接着することができる。例えば、予めくまなく高靱性接着剤32を塗布した躯体表面である架構12の内表面12aに、補強材21であるH型鋼26の外周面26aを押し付けて、その一端32a側と他端32b側とから高靱性接着剤32が膨れだしてくることを確認すればよい。また、補強材21の幅が大きい場合には、図10にも示されているように、直径5mm〜10mm程度の確認用通孔27を、補強材21の長手方向に適宜の間隔で開けておき、これらの確認用通孔27からも高靱性接着剤32が膨れだすことで、該高靱性接着剤32が補強材21であるH型鋼26の外周面26aと躯体表面である架構12の内表面12aとの間に行き渡っていることを確認することができる。この施工法は、高靱性接着剤32が適度な粘性を有し、かつ、一液性であることから、硬化速度がエポキシ樹脂などの強度型接着剤より遅いことにより可能となったものである。「SRF20」は、湿気硬化型であり、常温で2時間程度あれば、施工をやり直すこともできる程度にしか硬化しない。8時間程度で、設計強度の50%程度が、24時間程度で80%程度が発現する。なお、硬化速度は、湿度と温度とによって変化するが、硬化促進剤等の配合を変えることで、施工性を確保すべく制御することができる。さらに、補強材であるH型鋼を図2の辺A’B’、辺B’C’、辺C’D’、辺D’A’の各辺あるいは、これ以下に分割してボルト等で接合することで、接着を容易化することができる。以上のように、図8及び図9に示すような接合部用の鋼製フレーム33、シール材34を省略して、躯体表面と補強材との間に高靱性接着剤32による靱性型接合部31を形成することができる。
FIG. 10 is an explanatory view schematically showing a detailed example of a toughness-type joint. FIG. 2 shows a parallelogram A shown in FIG. 2 under the positional relationship facing a part of the
また、異形鉄筋24を省略して図8に示すように高延性材38をプレキャストコンクリートブロック23の表面に縦横に接着剤SRF20によって貼り付ける方法もある。この場合、高延性材38は、図8に示されているように鋼製フレーム33を巻き込んで設置されることになる。
Further, there is also a method in which the deformed reinforcing
図8および図9に示すように、靱性型接合部31は、既存構造物11における架構12の内表面12aと補強材21の好適例である耐震壁22の外周端面22aとの間にあって、高靱性接着剤32、シール材34および鋼製フレーム33により形成するのが望ましい。耐震壁22は、引張力を負担する異形鉄筋24、あるいは、この代わりの高延性材38と、圧縮力を負担するプレキャストコンクリートブロック23および充填モルタル25から構成されている。鋼製フレーム33は、接着力を補強材21である耐震壁22に伝達する。高靱性接着剤32は、躯体である既存構造物11側の変形に応じてひずみを生じ、このひずみを補強材21側に伝達することで、該補強材21が躯体としての既存構造物11側の変形に抵抗し、変形エネルギーを吸収することで、既存構造物11の耐震性を向上させる効果を発揮する。図9に示す異形鉄筋24の代わりに図8に示す高延性材38を用いる方法については、先述の「建築物のSRF工法設計施工指針と解説(ISBN4-902105-11-X)」に記載されている。
As shown in FIG. 8 and FIG. 9, the toughness type
用いられる高靱性接着剤32は、ポリウレタン系無溶剤の一液性接着剤、例えば「SRF30(本願出願人の製品、以下、同じ)」」あるいは「SRF20」を好適に用いることができる。「SRF30」の界面剥離エネルギーの製品規格値(製品検査における3σ管理値)は、1.5N/mm、接着強度の製品規格値は、1.5N/mm2である。また、粘度の製品管理値は、70,000〜120,000mpa・s・/25℃である。また、「SRF20」の界面剥離エネルギーの製品規格値(製品検査における3σ管理値)は、1.0N/mm、接着強度の製品規格値は、1.0N/mm2である。また、粘度の製品管理値は、55,000〜95,000mpa・s・/25℃である。このような高靱性接着剤32は、図8および図9に示すように、鋼製フレーム33と既存構造物11を構成している架構12の内表面12aとの間にシール材34により仕切られた厚さ(図示例では縦幅)を10mm程度の閉空間35内に注入することで設置される。あるいは、高靱性接着剤32は、図10に示すように、架構12の内表面12aと補強材21の外周面21aとの間0.5mm〜10mm程度の厚さに設置される。従来、高強度型接合工法に用いられていたエポキシ樹脂接着剤は、接着強度は7N/mm2〜10N/mm2と大きいが、靱性に関する製品検査と管理とは行われていない。
As the
一方、本発明に用いる高靱性接着剤32は、強度と界面剥離エネルギーの両方を製品規格値とし、これらを管理している。これにより、図6に示すような接合部の相対変位と接合力との関係を管理することができる。これをもって図1に示すように、架構12の変形に対する補強材21の抵抗力を補強材21と架構12との境界面に設置した接合部全体で架構12に伝達し、図5に太線で示すような復元力(せん断力と変位との関係)の取得を担保可能としている。
On the other hand, the
以上は、既存構造物11が既存コンクリート構造物である場合を例に説明したものであるが、本発明が適用される既存構造物11は、既存コンクリート構造物以外の耐震補強を要する適宜の構造物であってよく、また、補強材21も耐震壁22以外の所要の補強効果を有する適宜構造のもので構成することができる。
The above is an example in which the existing
以上を総括すれば、本発明を適用することにより、既存コンクリート構造物を含む既存構造物11が備える架構12と該架構12内に挿入配置される補強材21との間に高靱性接着剤32を用いてなる靱性型接合部31を介在させて相互を接合したので、最大強度は小さいものの、最大相対変位(ひずみ)は大きくして補強材21と躯体としての既存構造物11との間の相対変位を適度に許容しながら力を伝達させることで、既存構造物11や補強材21の局部的な破壊を避けつつ境界面全体で力を伝達し、補強材21の抵抗力を100%引き出すことができるという優れた効果を得ることができる。また、靱性型接合部31は、シックハウスの原因物質を含まない高靱性接着剤32を用いて形成することができるので、アンカー打設工事にみられた騒音振動の発生や既存構造物である既存コンクリート構造物内の鉄筋、鉄骨等との干渉に伴う施工不良の発生をなくすことができるほか、高強度型接合工法の場合に懸念される健康被害の発生も効果的に防止することができる。
In summary, by applying the present invention, the high-
11 既存構造物
12 架構
12a 内表面
13 梁
14 柱
15 床
21 補強材
21a 外表面
22 耐震壁
22a 外周端面
23 プレキャストコンクリートブロック
24 異形鉄筋
25 充填モルタル
26 H型鋼
26a 外周面
27 確認用通孔
31 靱性型接合部
32 高靱性接着剤
32a一端
32b 他端
33 鋼製フレーム
34 シール材
35 閉空間
36 面領域
38 高延性材
41 太線グラフ
42 破線グラフ
43 細線グラフ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009271982A JP5592639B2 (en) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | Reinforcement structure and reinforcement method for existing structures |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009271982A JP5592639B2 (en) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | Reinforcement structure and reinforcement method for existing structures |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011111865A JP2011111865A (en) | 2011-06-09 |
JP5592639B2 true JP5592639B2 (en) | 2014-09-17 |
Family
ID=44234410
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009271982A Active JP5592639B2 (en) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | Reinforcement structure and reinforcement method for existing structures |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5592639B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016079327A (en) * | 2014-10-20 | 2016-05-16 | 構造品質保証研究所株式会社 | High-toughness adhesive, method for reinforcing member of structure using the same, earthquake-resistant member of structure, earthquake-resistant structure, and method for designing structure |
JP6430583B1 (en) * | 2017-05-15 | 2018-11-28 | トーヨーポリマー株式会社 | Polyurethane adhesive composition for concrete reinforcement and concrete structure |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3844386B2 (en) * | 1997-08-28 | 2006-11-08 | 株式会社竹中工務店 | Steel brace expansion method for seismic reinforcement |
JP3627184B2 (en) * | 2002-04-18 | 2005-03-09 | 株式会社竹中工務店 | Wooden earthquake resistant wall with deformation absorbing layer |
JP4279739B2 (en) * | 2004-07-29 | 2009-06-17 | 株式会社竹中工務店 | Seismic retrofitting methods and walls for existing buildings |
JP4549209B2 (en) * | 2005-03-18 | 2010-09-22 | 横浜市 | Seismic reinforcement method for existing structures |
JP4759301B2 (en) * | 2005-04-01 | 2011-08-31 | 大成建設株式会社 | Seismic reinforcement method for buildings |
-
2009
- 2009-11-30 JP JP2009271982A patent/JP5592639B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011111865A (en) | 2011-06-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mukherjee et al. | FRPC reinforced concrete beam-column joints under cyclic excitation | |
JP5592639B2 (en) | Reinforcement structure and reinforcement method for existing structures | |
JP3689840B2 (en) | Seismic reinforcement method for existing structure foundation | |
JP2005023726A (en) | Joining structure of beam and floor slab and joining method for beam and floor slab | |
JP2013087540A (en) | Out-frame reinforcing method and reinforcing structure therefor | |
Nechevska et al. | Rehabilitation of RC buildings in seismically active regions using traditional and innovative materials | |
JP4269729B2 (en) | Seismic wall | |
JP4603506B2 (en) | Repair structure of concrete structure, vibration control device and repair method | |
JP4012063B2 (en) | Seismic reinforcement structure and reinforcement method using framed steel brace | |
JP2016079327A (en) | High-toughness adhesive, method for reinforcing member of structure using the same, earthquake-resistant member of structure, earthquake-resistant structure, and method for designing structure | |
JP6172501B2 (en) | Seismic reinforcement structure and seismic reinforcement method | |
JP5582885B2 (en) | Junction structure | |
JP2008063816A (en) | Aseismatic reinforcing structure and aseismatic reinforcement construction method | |
JP2005248651A (en) | Earthquake resistant reinforcing structure | |
JP3851563B2 (en) | Frame reinforcement structure and its construction method | |
JP6388738B1 (en) | Seismic reinforcement structure for concrete structures | |
JP5346572B2 (en) | Installation method of seismic isolation devices for existing buildings | |
Nye et al. | Bidirectional GFRP-composite connections between precast concrete wall panels under simulated seismic load | |
JP3158412U (en) | Seismic reinforcement structure by framed steel brace | |
JP6435115B2 (en) | Prestressed member manufacturing method | |
CN110629685B (en) | Method for reinforcing concrete structure based on gradient relaxation prestress | |
JP6632276B2 (en) | Anchoring method of anchoring muscle | |
JP2019210686A (en) | Method for reinforcing rc member and reinforcement structure | |
JP5166134B2 (en) | Installation structure of ultra-high-strength fiber reinforced concrete plates in concrete structures | |
JP5525884B2 (en) | Reinforcement joint structure and method for constructing the joint structure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120928 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131016 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131213 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140723 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140801 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5592639 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |