JP5721661B2 - 既設コンクリート構造物の増幅補強構造及び増幅補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、既設コンクリート構造物の増幅補強構造及び増幅補強方法に関する。

既設のコンクリート構造物は、荷重の増加や老朽化による強度低下等に対応するために、補強を行う場合がある。
既設コンクリート構造物の補強方法としては、鋼板等の部材の接合する方法や、新たにコンクリートを打設して増幅する方法が知られている。

新たにコンクリートを打設して増幅する方法は、既設コンクリートにケミカルアンカーを複数突設し、突設したケミカルアンカーを鉄筋として新たにコンクリートを打設して増幅するものである。
新設部分は鉄筋コンクリート（ＲＣ）部材となり、鉄筋（ケミカルアンカー）を介して既設部分と一体となる。

しかし、新たにコンクリートを打設して増幅する補強方法には以下のような問題点がある。
（１）新設部分と既設部分を一体化して設計重量に抵抗するためには、多数の鉄筋（ケミカルアンカー）が必要となる。
（２）多数のケミカルアンカーを突設するためには、既設コンクリート構造物に複数の孔を設ける必要があるが、既設構造物の表面付近には鉄筋が密に配置されており、これらを避けて削孔することは困難である。
（３）削孔位置と既設の鉄筋が交錯した場合、位置を変えて再削孔する必要があり、既設コンクリート構造物を著しく傷つける可能性がある。
（４）新設部分はＲＣ構造であるため、荷重によるひび割れが発生しやすく、新設部分と既設部分の打ち継目から水等の腐食因子が侵入し、鉄筋（ケミカルアンカー）が腐食するおそれがある。

本発明は、既設コンクリートに新設コンクリートを一体化して補強することができる、既設コンクリート構造物の増幅補強構造及びその構築方法を提供することを目的とする。

本願の第一発明は、既設コンクリートと、前記既設コンクリートの表面に打設する新設コンクリートと、前記既設コンクリートと前記新設コンクリートに亘って配置されるプレストレス付与部材と、からなる既設コンクリート構造物の増幅補強構造であって、前記プレストレス付与部材は、前記既設コンクリートに削孔した定着孔に挿入した棒状の引張材と、前記引張材の先端に設けた定着部材と、からなり、前記定着孔は、前記定着孔の深さ方向に拡径する円錐台状の定着部を有し、前記定着部材は、前記引張材から離れるにつれて拡径する円錐状又は円錐台状であり、前記プレストレス付与部材は、前記定着部材の斜辺と前記定着部の斜辺とが接触した状態で引張されて、前記既設コンクリートと前記新設コンクリートに同時にプレストレスを付与して一体とすることを特徴とする、既設コンクリート構造物の増幅補強構造を提供する。
本願の第二発明は、第一発明の既設コンクリート構造物の増幅補強構造において、前記定着部材は、前記定着部内に充填したグラウト又はエポキシ樹脂からなることを特徴とする、既設コンクリート構造物の増幅補強構造を提供する。
本願の第三発明は、第一発明の既設コンクリート構造物の増幅補強構造において、前記定着部材は、前記引張材に螺着した円錐台状のテーパーナットと、前記テーパーナットを包囲する弾性部材からなることを特徴とする、既設コンクリート構造物の増幅補強構造を提供する。
本願の第四発明は、既設コンクリート構造物の増幅補強方法であって、既設コンクリートに定着孔を削孔し、前記定着孔の一部に、深さ方向に拡径する円錐状または円錐台状の定着部を形成し、前記定着孔に棒状の引張材を挿入して、前記既設コンクリートの表面から前記引張材を突設し、前記定着部内に固結材を充填して定着部材を形成し、前記引張材の突設部分の一部をシース管で包囲し、 前記既設コンクリートの表面と、前記引張材の端部との間に、前記シース管の端部に当接するように型枠を配置して、前記既設コンクリートと前記型枠との間にコンクリートを打設して新設コンクリートを形成し、前記引張材の露出端を緊張定着して、前期既設コンクリートと前記新設コンクリートにプレストレスを付与して一体化することを特徴とする、既設コンクリート構造物の増幅補強方法を提供する。
本願の第五発明は、第四発明の既設コンクリート構造物の増幅補強方法において、前記定着部材は、グラウト又はエポキシ樹脂からなることを特徴とする、既設コンクリート構造物の補強方法を提供する。
本願の第六発明は、既設コンクリート構造物の増幅補強方法であって、既設コンクリートに定着孔を削孔し、前記定着孔の一部に、深さ方向に拡径する円錐状または円錐台状の定着部を形成し、前記定着孔に、先端に円錐台状のテーパナットを螺着した棒状の引張材を挿入して、前記既設コンクリートの表面から前記引張材を突設し、弾性部材を、前記引張材を挿通した状態で定着孔に内挿して、前記テーパーナットを被覆して定着部材を形成し、前記引張材の突設部分の一部をシース管で包囲し、前記既設コンクリートの表面と、前記引張材の端部との間に、前記シース管の端部に当接するように型枠を配置して、前記既設コンクリートと前記型枠との間にコンクリートを打設して新設コンクリートを形成し、前記引張材の露出端を緊張定着して、前記既設コンクリートと前記新設コンクリートにプレストレスを付与して一体化することを特徴とする、既設コンクリート構造物の増幅補強方法を提供する。

本発明は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
（１）既設コンクリートと新設コンクリートを一体にしてプレストレスを付与して補強するため、ケミカルアンカーの本数を少なくすることができる。
（２）多数のケミカルアンカーを突設する必要がないため、既設コンクリート構造物に複数の孔を設ける必要がなく、既設コンクリートへの影響を最小限とすることができる。
（３）新設コンクリートにプレストレスを付与するため、新設コンクリート部分にひび割れが生じず、継目から腐食因子が侵入して鉄筋（ケミカルアンカー）が腐食することがない。
（４）プレストレス付与部材と定着孔が斜辺によって接触するため、プレストレス部材に大きな引張力を付与することができる。

本発明に係る既設コンクリート構造物の補強構造の断面図 本発明に係る既設コンクリート構造物の補強方法の説明図 その他実施例に係る定着部材の構築方法の説明図

以下、図に示す実施例に基づき、本発明を詳細に説明する。

［１］既設コンクリート構造物の増幅補強構造
本発明の既設コンクリート構造物の増幅補強構造は、既設コンクリートＡの表面に新設コンクリートＢを打設して増幅し、既設コンクリートＡと新設コンクリートＢに亘ってアンカー筋１及びプレストレス付与部材２を配置した構造である。（図１）

プレストレス付与部材２には引張力が作用しており、既設コンクリートＡ及び新設コンクリートＢにプレストレスが付与されて、既設コンクリートＡと新設コンクリートＢが一体となり、既設コンクリート構造物が補強される。
プレストレス付与部材は、新設コンクリートＢの表面から、新設コンクリートＢ内に配置したシース管３及び既設コンクリートＡの定着孔４に挿通し、定着孔４内の定着部４１で定着する。

（１）アンカー筋
アンカー筋１は、既設コンクリートＡの表面に立設する鋼棒である。
アンカー筋１は、従来の補強方法と同様の方法で既設コンクリートＡに立設する。
アンカー筋１の長さは、新設コンクリートＢの幅よりも短くなるようにする。
アンカー筋１は、既設コンクリートＡ及び新設コンクリートＢを結合するとともに、新設コンクリートＢの鉄筋として作用する。

（２）新設コンクリート
新設コンクリートＢは、既設コンクリートＡの表面に打設して構築する。
新設コンクリートＢの厚さは、補強後のコンクリート構造物の必要強度に合わせて設定する。
新設コンクリートＢの内部にはシース管３を設ける。シース管３の一方の端部は新設コンクリートＢの表面に合わせ、シース管３の端部は既設コンクリートＡの定着孔４に合わせる。

（３）定着孔
定着孔４は、既存の削孔機により既設コンクリートＡを削孔して形成する。
定着孔４の底部には、プレストレス付与部材２を定着するための定着部４１を形成する。

（３−１）定着部
定着部４１は定着孔４の一部（例えば底部）に形成する。
定着部４１は定着孔４の深さ方向に拡径する円錐状または円錐台状である。

（４）プレストレス付与部材
プレストレス付与部材２は、棒状の引張材２１と引張材２１の先端に設けた定着部材２２と、からなる。

（４−１）引張材
引張材２１はＰＣ鋼棒により構成する。
引張材２１は引張力を付与した状態で、新設コンクリートＢのシース管３の端部に設ける定着具２３によって固定する。
引張材２１は先端を雄ネジ状とし、リングナット２４を設けてもよい。

（４−２）定着部材
定着部材２２は、引張材２１の端部であって、定着孔４の定着部４１に設ける。
定着部材２２は、定着孔４の深さ方向に向かって、すなわち引張材２１から離れるにつれて拡径する円錐状又は円錐台状である。
このように構成することにより、定着部４１の斜辺と定着部材２２の斜辺が接触し、定着部材２２がくさびとなる。
定着部材２２は、引張材２１を内包した状態で、グラウト又はエポキシ樹脂を固化して構成する。

（４−３）プレストレスの付与
プレストレス付与部材２の引張材２１には引張力が作用しており、端部に設けた定着部材２２と定着具２３によって、既設コンクリートＡ及び新設コンクリートＢにプレストレスが付与され、既設コンクリートＡと新設コンクリートＢが一体となり、既設コンクリート構造物が補強される。
プレストレス付与部材２の腐食を防止するために、定着孔４及びシース管３内のプレストレス付与部材２の周囲にはグラウト５を充填して包囲する。

［２］既設コンクリート構造物の増幅補強構造の構築手順
次に、本発明の既設コンクリート構造物の増幅補強構造の構築手順について説明する。

（１）削孔
ドリル等により既設コンクリートＡの表面を複数箇所削孔して、アンカー筋１の立設およびプレストレス付与部材２を定着するための定着孔４を形成する。
そして従来知られた方法により、定着孔４の一部を拡径して定着部４１を形成する。（図２ａ）

（２）新設コンクリートの打設
既設コンクリートＡから所定の間隔を離して型枠６を立設する。
型枠６と既設コンクリートＡの定着孔４の間にシース管３を配置する。
そして、型枠６と既設コンクリートＡの間にコンクリートを打設して新設コンクリートＢを構築する。（図２ｂ）
既設コンクリートＡの表面にはアンカー筋１を立設するため、アンカー筋１を介して既設コンクリートＡと新設コンクリートＢを結合する。

（３）引張材の配置
新設コンクリートＢが固化して所定の強度が得られたら、型枠６を取り外して、既設コンクリートＡの表面から、連通するシース管３及び定着孔４に、引張材２１を挿入する。引張材２１は先端が定着部４１に到達するように挿入・配置する。このとき、引張材２１の後端がシース管３から突出するように引張材２１の長さを決定する。（図２ｃ）
引張材２１にリングナット２４を設ける場合には、リングナット２４が定着孔４の定着部４１に位置するように引張材２１を挿入する。

（４）定着部材の形成
引張材２１の先端の周囲に定着部材２２を形成する。
定着部材２２は、ホース等によってグラウト又はエポキシ樹脂からなる充填材２５を定着部４１に充填して固化して形成する。これによって、定着部４１の斜辺と接触した状態で、引張材２１と一体となった定着部材２２が形成できる。

（５）プレストレス付与部材の引張
プレストレス付与部材２は、定着部材２２によって、先端が定着孔４に定着している。
シース管３から突出した引張材２１の後端をジャッキ等によって把持して、引張材２１を引張する。（図２ｄ）
引張材２１の先端は定着部材２２によって定着部４１に定着しているため、引張材２１は引き抜けずに、引張材２１に引張力が作用する。
引張材２１の先端を雄ネジ状とし、リングナット２４を設ける場合には、ネジ部及びリングナット２４が引き抜き抵抗となり、大きな引張力を付与できる。
また、引張材２１を引張する際、定着部材２２に引張力が集中するが、定着部材２２と定着孔４の定着部４１は、斜辺により接触するくさび状である。このため、引張材２１には大きな引張力を付与できる。
そして、引張材２１を引張した状態で、シース管３の端部からの出口に定着具２３を設けて固定する。
定着部材２２と定着具２３によって、既設コンクリートＡ及び新設コンクリートＢにプレストレスが付与されて既設コンクリートＡと新設コンクリートＢが一体となり、既設コンクリート構造物が補強される。
引張材２１に大きな引張力を付与できるため、既設コンクリートＡと新設コンクリートに作用するプレストレスも大きくなり、既設コンクリート構造物の補強効果も大きくなる。

（６）グラウト注入
シース管３及び定着孔４内にグラウト５を注入し、既設コンクリートＡやシース管３とプレストレス付与部材２を一体化する。（図２ｅ）

このように、既設コンクリートＡと新設コンクリートＢはプレストレスを付与して一体とするため、アンカー筋１の本数を少なくすることができる。
既設コンクリートＡの表面の削孔を少なくすることで、施工が容易になるとともに、既設コンクリート構造物への影響を最小限とすることができる。

新設コンクリートＢにはアンカー筋１を配置するとともに、プレストレスを付与する。
このため、新設コンクリートＢはにはひび割れが生じず、既設コンクリートＡと新設コンクリートＢの打ち継目から腐食因子が侵入して、アンカー筋１が腐食することがない。

［その他実施例］
上記実施例においては、定着部材２２はグラウト又はエポキシ樹脂を固化して形成したが、図３に示すように挿入する際に引張材２１に設けたテーパーナット２６を、定着部内で弾性部材２７によって被覆することによって形成してもよい。

テーパーナット２６は円錐台状の部材であり、底面の径を定着孔の内径よりも小径とし、雄ネジ状に形成した引張材２１の先端に螺着した状態で定着孔４に挿入する。
弾性部材２７は、内径は引張材２１よりも大径であり、外径は定着孔４よりも小径な円筒状の部材とする。
弾性部材２７は引張材２１を挿通した状態で、定着孔４に内挿していく。
そして、さらに押し込むことによってテーパーナット２６の形状に合わせて弾性変形して、テーパーナット２６を被覆して、円錐台状として、定着部材２２を形成する。
テーパーナット２６に合わせて変形した弾性部材２７の外径は、定着孔４よりも大径とする。
このように、グラウトやエポシキ樹脂等の薬剤ではなく、弾性部材２７で定着部材２２を形成することによって、確実な形態で定着部材２２を形成することができる。

１ アンカー筋
２ プレストレス付与部材
２１ 引張材
２２ 定着部材
２３ 定着具
２４ リングナット
２５ 充填材
２６ テーパーナット
２７ 弾性部材
３ シース管
４ 定着孔
４１ 定着部
５ グラウト
６ 型枠
Ａ 既設コンクリート
Ｂ 新設コンクリート

Claims (6)

1. 既設コンクリートと、
   前記既設コンクリートの表面に打設する新設コンクリートと、
   前記既設コンクリートと前記新設コンクリートに亘って配置されるプレストレス付与部材と、からなる既設コンクリート構造物の増幅補強構造であって、
   前記プレストレス付与部材は、前記既設コンクリートに削孔した定着孔に挿入した棒状の引張材と、前記引張材の先端に設けた定着部材と、からなり、
   前記定着孔は、前記定着孔の深さ方向に拡径する円錐台状の定着部を有し、
   前記定着部材は、前記引張材から離れるにつれて拡径する円錐状又は円錐台状であり、
   前記プレストレス付与部材は、前記定着部材の斜辺と前記定着部の斜辺とが接触した状態で引張されて、前記既設コンクリートと前記新設コンクリートに同時にプレストレスを付与して一体とすることを特徴とする、
   既設コンクリート構造物の増幅補強構造。
2. 請求項１に記載の既設コンクリート構造物の増幅補強構造において、
   前記定着部材は、前記定着部内に充填したグラウト又はエポキシ樹脂からなることを特徴とする、既設コンクリート構造物の増幅補強構造。
3. 請求項１に記載の既設コンクリート構造物の増幅補強構造において、
   前記定着部材は、前記引張材に螺着した円錐台状のテーパーナットと、前記テーパーナットを包囲する弾性部材からなることを特徴とする、
   既設コンクリート構造物の増幅補強構造。
4. 既設コンクリート構造物の増幅補強方法であって、
   既設コンクリートに定着孔を削孔し、
   前記定着孔の一部に、深さ方向に拡径する円錐状または円錐台状の定着部を形成し、
   前記定着孔に棒状の引張材を挿入して、前記既設コンクリートの表面から前記引張材を突設し、
   前記定着部内に固結材を充填して定着部材を形成し、
   前記引張材の突設部分の一部をシース管で包囲し、
   前記既設コンクリートの表面と、前記引張材の端部との間に、前記シース管の端部に当接するように型枠を配置して、前記既設コンクリートと前記型枠との間にコンクリートを打設して新設コンクリートを形成し、
   前記引張材の露出端を緊張定着して、前記既設コンクリートと前記新設コンクリートにプレストレスを付与して一体化することを特徴とする、
   既設コンクリート構造物の増幅補強方法。
5. 請求項４に記載の既設コンクリート構造物の増幅補強方法において、
   前記定着部材は、グラウト又はエポキシ樹脂からなることを特徴とする、
   既設コンクリート構造物の補強方法。
6. 既設コンクリート構造物の増幅補強方法であって、
   既設コンクリートに定着孔を削孔し、
   前記定着孔の一部に、深さ方向に拡径する円錐状または円錐台状の定着部を形成し、
   前記定着孔に、先端に円錐台状のテーパナットを螺着した棒状の引張材を挿入して、前記既設コンクリートの表面から前記引張材を突設し、
   弾性部材を、前記引張材を挿通した状態で定着孔に内挿して、前記テーパーナットを被覆して定着部材を形成し、
   前記引張材の突設部分の一部をシース管で包囲し、
   前記既設コンクリートの表面と、前記引張材の端部との間に、前記シース管の端部に当接するように型枠を配置して、前記既設コンクリートと前記型枠との間にコンクリートを打設して新設コンクリートを形成し、
   前記引張材の露出端を緊張定着して、前記既設コンクリートと前記新設コンクリートにプレストレスを付与して一体化することを特徴とする、
   既設コンクリート構造物の増幅補強方法。

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