JP5869717B1

JP5869717B1 - 既存コンクリート構造物補強構造

Info

Publication number: JP5869717B1
Application number: JP2015129583A
Authority: JP
Inventors: 栄次槇谷
Original assignee: 栄次槇谷; 新日本建設株式会社
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2015-06-29
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2035-06-29
Also published as: JP2017014713A

Abstract

【課題】構造が簡単で、組み立て、設置が容易で地震時の耐震性能を向上させることが可能な既存コンクリートコンクリート構造物補強構造及び既存コンクリート構造物補強工法を提供する。【解決手段】既存コンクリート構造物の補強構造において、既存コンクリート柱又は既存コンクリート梁３に対して水平に伸びる断面Ｌ字形部材５を矩形状に連結してなる水平補強枠と、水平補強枠の水平部にウェブ部の上下端部が連結固定されウェブ部とフランジ部が垂直に伸びるように配置した断面Ｔ字形部材からなる垂直補強枠と、水平補強枠と垂直補強枠の外周に巻き付け固定される繊維シート１４と、既存のコンクリート柱又は既存コンクリート梁３と繊維シート１４が巻き付けられた水平補強枠と垂直補強枠の空隙に充填し固化され既存コンクリート構造物と一体化するコンクリートと、からなる。【選択図】図１

Description

本発明は、本発明は、建築、土木分野の既存コンクリート構造物補強構造に関する。

従来、既存のコンクリート柱やコンクリート梁の補強構造として、コンクリート柱やコンクリート梁に対して所定の間隔を保持して複数の補強鋼板で囲い、コンクリート柱、コンクリート梁と補強鋼板との間にコンクリートを打設して、コンクリートを固化させ。補強鋼板と既存のコンクリート柱、コンクリート梁を一体化する補強構造が提案されている。

特開２００８−２４０３６８号公報特開２０１１−２６７８６号公報

しかしながら、従来の既存コンクリート柱や既存コンクリート梁の補強構造においては、既存コンクリート柱、既存コンクリート梁と補強鋼板の間に打設固化されるコンクリートと補強鋼板との一体化が不十分であるという問題と、補強鋼板の地震時の変位に対する耐久性が十分でないという問題があり、その結果、補強鋼板と既存コンクリート柱、既存コンクリート梁との空間に配筋される軸方向筋や水平筋の量を増やさなければならないという問題を有していた。

本発明は、従来技術の持つ課題を解決するもので、構造が簡単で、組み立て、設置が容易で地震時の耐震性能を向上させることが可能な既存コンクリート構造物補強構造を提供することを目的とする。

本発明の既存コンクリート構造物補強構造は、前記課題を解決するために、既存コンクリート柱の全周を補強する補強構造であって、既存コンクリート柱の全周に既存コンクリート柱に対して所定間隔を開けて配置され水平部と垂直部からなり、コーナー部に位置する一端が４５度の角度を有する断面Ｌ字形部材を矩形状に連結して形成され既存コンクリート柱の高さ方向に所定間隔毎に配置される水平補強枠と、高さ方向に配置された水平補強枠の水平部間の長さを備え水平補強枠の水平部に連結部材を介して固定されるウェブ部と、ウェブ部が上下の水平補強枠の水平部に固定された状態で上下の水平補強枠の垂直部間の長さを備え水平補強枠の垂直部と面一になるフランジ部からなり、コーナー部に位置する一端が４５度の角度を有する断面Ｔ字形部材を水平補強枠と同じ形状に連結して配置される垂直補強枠と、水平補強枠と垂直補強枠の外周に固定される繊維シートと、既存のコンクリート柱と繊維シートが固定された水平補強枠と垂直補強枠間の空隙に充填されるコンクリートと、からなることを特徴とする。

また、本発明の既存コンクリート構造物補強構造は、既存コンクリート柱の一面を補強する補強構造であって、水平部と垂直部からなりコーナー部に位置する一端が４５度の角度を有する断面Ｌ字形部材を矩形状に連結して形成され既存コンクリート柱の一面と接触する部分がアンカーボルトにより固定され既存コンクリート柱の高さ方向に所定間隔毎に配置される水平補強枠と、高さ方向に配置された水平補強枠の水平部間の長さを備え、水平補強枠の水平部に連結部材を介して固定されるウェブ部と、ウェブ部が上下の水平補強枠の水平部に固定された状態で上下の水平補強枠の垂直部間の長さを備え水平補強枠の垂直部と面一になるフランジ部からなり、コーナー部に位置する一端が４５度の角度を有する断面Ｔ字形部材を水平補強枠と同じ形状に連結して配置される垂直補強枠と、水平補強枠と垂直補強枠の外周に固定される繊維シートと、既存のコンクリート柱の一面に固定され繊維シートが固定された平補強枠と垂直補強枠間の空隙に充填されるコンクリートと、
からなることを特徴とする。

また、本発明の既存コンクリート構造物補強構造は、既存コンクリート柱と既存コンクリート梁の交差部を補強する補強構造であって、水平部と垂直部からなりコーナー部に位置する一端が４５度の角度を有する断面Ｌ字形部材を既存コンクリート柱と既存コンクリート梁の交差部の表面と接触する部分とコンクリートが充填される空隙を形成する部分に連結して形成され既存コンクリート柱と既存コンクリート梁の交差部の表面と接触する部分がアンカーボルトにより固定され既存コンクリート柱と既存コンクリート梁の交差部の高さ方向に所定間隔毎に配置される水平補強枠と、高さ方向に配置された水平補強枠の水平部間の長さを備え、水平補強枠の水平部に連結部材を介して固定されるウェブ部と、ウェブ部が上下の水平補強枠の水平部に固定された状態で上下の水平補強枠の垂直部間の長さを備え水平補強枠の垂直部と面一になるフランジ部からなり、コーナー部に位置する一端が４５度の角度を有する断面Ｔ字形部材を水平補強枠と同じ形状に連結して配置される垂直補強枠と、水平補強枠と垂直補強枠の外周に固定される繊維シートと、既存コンクリート柱と既存コンクリート梁の交差部の表面に固定され繊維シートが固定された水平補強枠と垂直補強枠間の空隙に充填されるコンクリートと、からなることを特徴とする。

また、本発明の既存コンクリート構造物補強構造は、水平補強枠と垂直補強枠の外周に型枠部材を配置し、型枠部材の外周に繊維シートを巻く付けることを特徴とする。

また、本発明の既存コンクリート構造物補強構造は、断面Ｌ字形部材、断面Ｔ字形部材及び型枠部材を鋼又はＦＲＰで形成することを特徴とする。

また、本発明の既存コンクリート構造物補強構造は、コンクリートが充填される空隙に軸方向筋、水平筋を配筋することを特徴とする。

既存コンクリート柱の全周を補強する補強構造であって、既存コンクリート柱の全周に既存コンクリート柱に対して所定間隔を開けて配置され水平部と垂直部からなり、コーナー部に位置する一端が４５度の角度を有する断面Ｌ字形部材を矩形状に連結して形成され既存コンクリート柱の高さ方向に所定間隔毎に配置される水平補強枠と、高さ方向に配置された水平補強枠の水平部間の長さを備え水平補強枠の水平部に連結部材を介して固定されるウェブ部と、ウェブ部が上下の水平補強枠の水平部に固定された状態で上下の水平補強枠の垂直部間の長さを備え水平補強枠の垂直部と面一になるフランジ部からなり、コーナー部に位置する一端が４５度の角度を有する断面Ｔ字形部材を水平補強枠と同じ形状に連結して配置される垂直補強枠と、水平補強枠と垂直補強枠の外周に固定される繊維シートと、既存のコンクリート柱と繊維シートが固定された水平補強枠と垂直補強枠間の空隙に充填されるコンクリートと、からなることで、構造が簡単で組み立てが容易で、コンクリートと一体化した水平補強枠の水平部と垂直補強枠のウェブ部が補強リブとして機能し、補強筋の量を少なくして耐震性を向上させ、外周に固定された繊維シートが地震時のエネルギーを減衰することが可能となる。
既存コンクリート柱の一面を補強する補強構造であって、水平部と垂直部からなりコーナー部に位置する一端が４５度の角度を有する断面Ｌ字形部材を矩形状に連結して形成され既存コンクリート柱の一面と接触する部分がアンカーボルトにより固定され既存コンクリート柱の高さ方向に所定間隔毎に配置される水平補強枠と、高さ方向に配置された水平補強枠の水平部間の長さを備え、水平補強枠の水平部に連結部材を介して固定されるウェブ部と、ウェブ部が上下の水平補強枠の水平部に固定された状態で上下の水平補強枠の垂直部間の長さを備え水平補強枠の垂直部と面一になるフランジ部からなり、コーナー部に位置する一端が４５度の角度を有する断面Ｔ字形部材を水平補強枠と同じ形状に連結して配置される垂直補強枠と、水平補強枠と垂直補強枠の外周に固定される繊維シートと、既存のコンクリート柱の一面に固定され繊維シートが固定された平補強枠と垂直補強枠間の空隙に充填されるコンクリートと、からなることで、既存コンクリート柱の一面側のみの補強構造においても、コンクリートと一体化した水平補強枠の水平部と垂直補強枠のウェブ部が補強リブとして機能し、補強筋の量を少なくして耐震性を向上させ、外周に固定された繊維シートが地震時のエネルギーを減衰することが可能となる。
既存コンクリート柱と既存コンクリート梁の交差部を補強する補強構造であって、水平部と垂直部からなりコーナー部に位置する一端が４５度の角度を有する断面Ｌ字形部材を既存コンクリート柱と既存コンクリート梁の交差部の表面と接触する部分とコンクリートが充填される空隙を形成する部分に連結して形成され既存コンクリート柱と既存コンクリート梁の交差部の表面と接触する部分がアンカーボルトにより固定され既存コンクリート柱と既存コンクリート梁の交差部の高さ方向に所定間隔毎に配置される水平補強枠と、高さ方向に配置された水平補強枠の水平部間の長さを備え、水平補強枠の水平部に連結部材を介して固定されるウェブ部と、ウェブ部が上下の水平補強枠の水平部に固定された状態で上下の水平補強枠の垂直部間の長さを備え水平補強枠の垂直部と面一になるフランジ部からなり、コーナー部に位置する一端が４５度の角度を有する断面Ｔ字形部材を水平補強枠と同じ形状に連結して配置される垂直補強枠と、水平補強枠と垂直補強枠の外周に固定される繊維シートと、既存コンクリート柱と既存コンクリート梁の交差部の表面に固定され繊維シートが固定された水平補強枠と垂直補強枠間の空隙に充填されるコンクリートと、からなることで、既存コンクリート柱と既存コンクリート梁の交差部を補強する補強構造においても、コンクリートと一体化した水平補強枠の水平部と垂直補強枠のウェブ部が補強リブとして機能し、補強筋の量を少なくして耐震性を向上させ、外周に固定された繊維シートが地震時のエネルギーを減衰することが可能となる。
水平補強枠と垂直補強枠の外周に型枠部材を配置し、型枠部材の外周に繊維シートを固定することで、より強固な補強構造とすることが可能となる。
断面Ｌ字形部材、断面Ｔ字形部材及び型枠部材を鋼又はＦＲＰで形成することで、鋼製でもＦＲＰ製でも高強度の補強構造とすることが可能となる。
コンクリートが充填される空隙に軸方向筋、水平筋を配筋することで、高強度の補強構造とすることが可能となる。

本発明の実施形態を示す図である。本発明の実施形態を示す図である。本発明の実施形態を示す図である。本発明の実施形態を示す図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の実施形態を示す図である。本発明の実施形態を示す図である。本発明の実施形態を示す図である。

本発明の実施の形態を図により説明する。図１は、既存コンクリート柱と既存コンクリート梁の補強構造の一実施形態を示す図である。

既存コンクリート構造物は、床構造１から既存コンクリート柱２が鉛直に立設し、既存コンクリート柱２に既存コンクリート梁３が水平に交差する。既存コンクリート柱２は既存コンクリート梁３の上部にも鉛直方向に立設する。既存コンクリート梁３に床スラブ４が支持される。

床構造１から鉛直方向に伸びる既存コンクリート柱２の補強構造を、図２、図３、図４、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）により説明する。床構造１から鉛直方向に立設する既存コンクリート柱２に対して所定間隔をおいて、断面Ｌ字形部材５の水平部５ａが床構造１に接触するよう配置し、複数の断面Ｌ字形部材５を連結して矩形状の水平補強枠６を形成する。断面Ｌ字形部材５を矩形状に連結する際、コーナー部に位置する断面Ｌ字形部材５の端部を４５度の角度で切除して連結する。水平補強枠６の床構造１と接する水平部５ａと床構造１をアンカーボルト７で固定する。断面Ｌ字形部材５で形成された水平補強枠６の水平部５ａには、垂直補強枠８を連結固定するための連結部材９が連結部材固定ピン１７で固定される。連結部材９には、垂直補強枠固定ピン挿通孔９a形成される。

水平補強枠６の水平部５ａに連結固定される垂直補強枠８は、断面Ｔ字形部材１０により形成される。断面Ｔ字形部材１０は、ウェブ部１０ａとウェブ部１０ａと直交するフランジ部１０ｂにより構成される。フランジ部１０ｂの上下部は、ウェブ部１０ａの上下端が固定される断面Ｌ字形部材５の水平部５ａから垂直部５ｂ上下端までの長さだけ切除する。ウェブ部１０ａの一部を切除することにより、断面Ｔ字形部材１０のウェブ部１０ａを、断面Ｌ字形部材５の水平部５ａに連結部材９と垂直補強枠固定ピン１１で連結固定すると、断面Ｌ字形部材５の垂直部５ｂと断面Ｔ字形部材１０のフランジ部１０ｂの表面が面一になる。

複数の断面Ｔ字形部材１０を矩形状に連結して構成される水平補強枠６の一辺をなす水平部５ａに複数の断面Ｔ字形部材１０を連結固定して垂直補強枠８を形成する場合、図５（ａ）に示すように、隣接するフランジ部１０ｂの端部が接触するように配置する。コーナー部に位置する断面Ｔ字形部材１０のフランジ部１０ｂの端部を４５度の角度で切除して連結すると、矩形状に連結された水平補強枠６の上に垂直補強枠８のフランジ部１０ｂが矩形状に配置される。隣接するフランジ部１０ｂの端部が互いに密着するように配置されるので、水平補強枠６と垂直補強枠８で形成される矩形状の外周は、垂直部５ｂとフランジ部１０ｂにより閉じられた滑らかな外周面となる。

図２に示すように、床構造１から上に位置する水平補強枠８は、１対の断面Ｌ字形部材５の水平部５ａ同士を接触させ、上下の水平部５ａを水平補強枠連結ピン１２で固定する。床構造１から立設する既存コンクリート柱２の周囲に水平補強枠６と垂直補強枠８を矩形状に連結配置する。

床構造１から鉛直に立設する既存コンクリート柱２の周囲に水平補強枠６と垂直補強枠８の連結配置が終了すると、水平補強枠６と垂直補強枠８の外周に繊維シートを巻きつける。必要に応じて、矩形状に連結した水平補強枠６と垂直補強枠８の外周に型枠部材１３を配置しても良い。型枠部材１３を配置する場合、型枠部材１３の外周に繊維シート１４を巻きつける。水平補強枠６の垂直部５ａと垂直補強枠８のフランジ部１０ｂが面一になっているので型枠部材１３の配置が容易になる。その後、既存コンクリート柱２と水平補強枠６、垂直補強枠８との間には、軸方向筋１５と必要に応じて水平筋１６を配筋する。

軸方向筋１５と必要に応じて配置される水平筋１６が配筋された空間に未硬化のセメントモルタルを打設する。セメントモルタルに金属繊維、有機繊維を混合したものを用いると強度の大きいコンクリートとすることが可能となる。セメントモルタルが固化することにより、既存コンクリート柱２と水平補強枠、垂直補強枠８、型枠部材１３、繊維シート１４が固化したコンクリートにより一体化して既存コンクリート柱２の耐震性能が大幅に補強される。

セメントモルタルが打設される側の水平補強枠６と垂直補強枠８には、断面Ｌ字形部材５の水平部５ａと断面Ｔ字形部材１０の垂直なウェブ部１０ａが水平方向、垂直方向の補強リブとして機能して耐震性能を向上させると共に、型枠部材１３の外周に巻き付けられた繊維シート１４も地震時のエネルギーを減衰する機能を有する。既存コンクリート梁３の上から立設する既存コンクリート柱２の補強構造も同様に実施する。

断面Ｌ字形部材５、断面Ｔ字形部材１０、型枠部材１３は、鋼又は高強度なＲＲＰで形成しても良い。構造が簡単な規格部材で水平補強枠６と垂直補強枠８が形成することが可能であるため、組み立て作業が容易で低コストの既存コンクリート構造物補強構造とすることが可能となる。

図６は、既存コンクリート柱２と既存コンクリート梁３の交差部の補強構造を示す図である。既存コンクリート柱２と既存コンクリート梁３の交差部に水平補強枠６と垂直補強枠８を連結して既存コンクリート柱２と既存コンクリート梁３の交差部に接する部分とコンクリートが充填される空隙部を形成する。既存コンクリート柱２と既存コンクリート梁３と接する断面Ｌ字形部材５の垂直部５ｂと既存コンクリート柱２、既存コンクリート梁３とをアンカーボルト７で固定する。

水平補強枠６と垂直補強枠８の外周に繊維シート１４を巻きつける。必要に応じて、矩形状に連結した水平補強枠６と垂直補強枠８の外周に型枠部材１３を配置しても良い。型枠部材１３を配置する場合、型枠部材１３の外周に繊維シート１４を巻きつける。その場合、型枠部材１３と繊維シートの両端をアンカーボルト７を介して既存コンクリート梁３に固定しても良い。図６では、既存コンクリート柱２と既存コンクリート梁３の交差部の一面側のみを示しているが、既存コンクリート柱２と既存コンクリート梁３の交差部の全周を補強する。

既存コンクリート柱２、既存コンクリート梁３と水平補強枠６、垂直補強枠８との間には、軸方向筋１５と必要に応じて水平筋１６を配筋する。

図７は、既存コンクリート柱１の一面側にのみ補強される補強構造を示す図である。
既存コンクリート柱２の一側面側に水平補強枠６と垂直補強枠８を矩形状に連結して配置する。矩形状に連結した水平補強枠６の垂直部５ｂと垂直補強枠８のフランジ部１０ｂが既存コンクリート柱２の一面と接する。既存コンクリート柱２の一面と接する断面Ｌ字形部材５の垂直部５ｂと既存コンクリート柱１の一面とがアンカーボルト７で固定される。矩形状に連結した水平補強枠６と垂直補強枠８の外周に繊維シート１４を巻きつける。
必要に応じて、水平補強枠６と垂直補強枠８の外周に型枠部材１３を配置しても良い。その場合、型枠部材１３の外周に繊状シート１４を巻きつける。型枠部材１３と繊維シートの両端をアンカーボルト７を介して既存コンクリート柱２の側面に固定しても良い。

既存コンクリート柱２の一面側と水平補強枠６、垂直補強枠８との間には、軸方向筋１５と必要に応じて水平筋１６を配筋する。軸方向筋１５と必要に応じて配置される水平筋１６が配筋された空間に未硬化のセメントモルタルを打設する。セメントモルタルに金属繊維、有機繊維を混合したものを用いると強度の大きいコンクリートとすることが可能となる。セメントモルタルが固化することにより、既存コンクリート柱２と水平補強枠、垂直補強枠８、型枠部材１３、繊維シート１４が固化したコンクリートにより一体化して既存コンクリート柱２の耐震性能が大幅に補強される。

以上のように、本発明の既存コンクリートコンクリート構造物補強構造及びコンクリート構造物補強工法によれば、構造が簡単で組み立てが容易で、コンクリートと一体化した水平補強枠の水平部と垂直補強枠のウェブ部が補強リブとして機能し、補強筋の量を少なくして耐震性能を向上させ、型枠部材の外周に巻き付けられる繊維シートが地震時のエネルギーを減衰することが可能となる。

１：床構造、２：既存コンクリート柱、３：既存コンクリート梁、４：床スラブ、５：断面Ｌ字形部材、５ａ：水平部、５ｂ：垂直部、６：水平補強枠、７：アンカーボルト、８：垂直補強枠、９：連結部材、９a：垂直補強枠固定ピン挿通孔、１０：断面Ｔ字形部材、１０ａ：ウェブ部、１０ｂ：フランジ部、１１：垂直補強枠固定ピン固定ピン、１２：水平補強枠連結ピン、１３：型枠部材、１４：繊維シート、１５：軸方向筋、１６：水平筋、１７：連結部材固定ピン

Claims

既存コンクリート柱の全周を補強する補強構造であって、
既存コンクリート柱の全周に既存コンクリート柱に対して所定間隔を開けて配置され水平部と垂直部からなり、コーナー部に位置する一端が４５度の角度を有する断面Ｌ字形部材を矩形状に連結して形成され既存コンクリート柱の高さ方向に所定間隔毎に配置される水平補強枠と、
高さ方向に配置された水平補強枠の水平部間の長さを備え水平補強枠の水平部に連結部材を介して固定されるウェブ部と、ウェブ部が上下の水平補強枠の水平部に固定された状態で上下の水平補強枠の垂直部間の長さを備え水平補強枠の垂直部と面一になるフランジ部からなり、コーナー部に位置する一端が４５度の角度を有する断面Ｔ字形部材を水平補強枠と同じ形状に連結して配置される垂直補強枠と、
水平補強枠と垂直補強枠の外周に固定される繊維シートと、
既存のコンクリート柱と繊維シートが固定された水平補強枠と垂直補強枠間の空隙に充填されるコンクリートと、
からなることを特徴とする既存コンクリート構造物補強構造。
既存コンクリート柱の一面を補強する補強構造であって、
水平部と垂直部からなりコーナー部に位置する一端が４５度の角度を有する断面Ｌ字形部材を矩形状に連結して形成され既存コンクリート柱の一面と接触する部分がアンカーボルトにより固定され既存コンクリート柱の高さ方向に所定間隔毎に配置される水平補強枠と、
高さ方向に配置された水平補強枠の水平部間の長さを備え、水平補強枠の水平部に連結部材を介して固定されるウェブ部と、ウェブ部が上下の水平補強枠の水平部に固定された状態で上下の水平補強枠の垂直部間の長さを備え水平補強枠の垂直部と面一になるフランジ部からなり、コーナー部に位置する一端が４５度の角度を有する断面Ｔ字形部材を水平補強枠と同じ形状に連結して配置される垂直補強枠と、
水平補強枠と垂直補強枠の外周に固定される繊維シートと、
既存のコンクリート柱の一面に固定され繊維シートが固定された平補強枠と垂直補強枠間の空隙に充填されるコンクリートと、
からなることを特徴とする既存コンクリート構造物補強構造。
既存コンクリート柱と既存コンクリート梁の交差部を補強する補強構造であって、
水平部と垂直部からなりコーナー部に位置する一端が４５度の角度を有する断面Ｌ字形部材を既存コンクリート柱と既存コンクリート梁の交差部の表面と接触する部分とコンクリートが充填される空隙を形成する部分に連結して形成され既存コンクリート柱と既存コンクリート梁の交差部の表面と接触する部分がアンカーボルトにより固定され既存コンクリート柱と既存コンクリート梁の交差部の高さ方向に所定間隔毎に配置される水平補強枠と、
高さ方向に配置された水平補強枠の水平部間の長さを備え、水平補強枠の水平部に連結部材を介して固定されるウェブ部と、ウェブ部が上下の水平補強枠の水平部に固定された状態で上下の水平補強枠の垂直部間の長さを備え水平補強枠の垂直部と面一になるフランジ部からなり、コーナー部に位置する一端が４５度の角度を有する断面Ｔ字形部材を水平補強枠と同じ形状に連結して配置される垂直補強枠と、
水平補強枠と垂直補強枠の外周に固定される繊維シートと、
既存コンクリート柱と既存コンクリート梁の交差部の表面に固定され繊維シートが固定された水平補強枠と垂直補強枠間の空隙に充填されるコンクリートと、
からなることを特徴とする既存コンクリート構造物補強構造。
水平補強枠と垂直補強枠の外周に型枠部材を配置し、型枠部材の外周に繊維シートを固定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか1項に記載の既存コンクリート構造物補強構造。
断面Ｌ字形部材、断面Ｔ字形部材及び型枠部材を鋼又はＦＲＰで形成することを特徴とする請求項４に記載の既存コンクリート構造物補強構造。
コンクリートが充填される空隙に軸方向筋、水平筋を配筋することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の既存コンクリート構造物補強構造。