JP6037276B2

JP6037276B2 - せん断補強方法

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Publication number: JP6037276B2
Application number: JP2012253937A
Authority: JP
Inventors: 圭亮河村; 尚之福浦; 岡本　晋; 晋岡本
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2032-11-20
Also published as: JP2014101674A

Description

本発明は、狭い場所などにある鉄筋コンクリート構造物のせん断耐力を増加させるためのせん断補強方法に関するものである。

既設の鉄筋コンクリート構造物は、構築された時代に適用されていた設計基準に基づいているため、現在の耐震基準からするとせん断耐力が不足している場合がある。

そこで、せん断耐力が不足している既設の鉄筋コンクリート構造物に、異形鉄筋などの棒状のせん断補強材を配置することで、せん断耐力の増加を図る方法が知られている（特許文献１−３など参照）。

例えば、特許文献１，２には、異形鉄筋の一端にプレートを固着させるとともに他端に円板状の先端突起が設けられたせん断補強材を、ボックスカルバートの内空側から配置する方法が開示されている。

また、特許文献３には、鉄筋コンクリート製の橋脚の側面に壁厚方向（壁面直交方向）に孔を開けて、その孔に棒状のせん断補強材を挿入し、孔にモルタルを充填してせん断補強材を定着させる補強方法が開示されている。

これらの特許文献１−３に開示されたせん断補強材は、鉄筋コンクリート構造物の主筋間に掛け渡されるように配置される。すなわち、簡単に曲げることができない異形鉄筋などの棒状のせん断補強材を、鉄筋コンクリート構造物の表面に対して垂直に向けて挿入する。

特許第４１５７５１０号公報特許第３６６８４９０号公報特開２００３−１１３６７３号公報

しかしながら、曲げられない棒状のせん断補強材を鉄筋コンクリート構造物の表面に対して垂直に向けて挿入するためには、鉄筋コンクリート構造物の表面から少なくともせん断補強材の長さ以上の作業空間が確保されていなければならない。

これに対して、鉄筋コンクリート構造物の部材厚が厚いうえにその部材厚よりも狭い作業空間しか確保できない場合は、曲げられない棒状のせん断補強材を使ったせん断補強ができないことがある。

そこで、本発明は、作業空間が狭い場合でも実施可能なせん断補強方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明のせん断補強方法は、既設の鉄筋コンクリート構造物のせん断耐力を増加させるためのせん断補強方法であって、前記鉄筋コンクリート構造物に板状の挿入孔を削孔する工程と、前記挿入孔に可撓性かつ板状のせん断補強材を挿入する工程と、前記せん断補強材を挿入する工程とは順序を問わずに前記挿入孔に充填材を充填する工程とを備えたことを特徴とする。

ここで、前記挿入孔に、複数枚のせん断補強材を挿入する構成であってもよい。また、前記挿入孔に挿入するせん断補強材は、複数の板状材を積層させた構成であってもよい。

さらに、前記せん断補強材は、前記挿入孔の奥行き方向の少なくとも一方の端部に面外方向に突出する定着部が形成された構成とすることができる。また、前記せん断補強材は、表面の少なくとも一部に複数の粒状物が固着された構成とすることができる。

このように構成された本発明のせん断補強方法は、可撓性かつ板状のせん断補強材を挿入孔に挿入することで、既設の鉄筋コンクリート構造物のせん断耐力を増加させる。

このため、鉄筋コンクリート構造物に対する作業空間が狭く、作業空間よりも配置するせん断補強材が長い場合であっても、せん断補強材を撓ませて挿入孔に挿入することができる。

また、せん断補強材は板状になっているため、可撓性を保持させるという制約があっても、せん断補強材としての必要断面積を棒状部材に比べて容易に確保することができる。

さらに、挿入孔に複数枚のせん断補強材を挿入する方法であれば、それぞれのせん断補強材にはより撓みやすいものを使用することができるため、非常に狭い作業空間であっても、一枚ずつせん断補強材を配置していくことができる。これに対してある程度の作業空間が確保できる場合は、予め板状材を積層させたせん断補強材を使用することで、作業効率を向上させることができる。

さらに、せん断補強材の端部に面外方向に突出する定着部を設けることで、せん断補強材の定着力を増加させることができる。また、せん断補強材の表面に複数の粒状物を固着させることで、充填材との付着抵抗を増加させることができる。

本発明の実施の形態のせん断補強方法を説明するための斜視図である。せん断補強材の構成を説明するための斜視図である。せん断補強方法の工程を示した説明図である。実施例１のせん断補強方法を説明する断面図である。実施例２のせん断補強方法を説明する図であって、（ａ）は複数の板状材が全長で一体化されたせん断補強材を使用する場合の断面図、（ｂ）は複数の板状材が両端だけ固着されたせん断補強材を使用する場合の断面図である。実施例３の粒状物を固着させたせん断補強材の構成を説明する斜視図である。実施例４のせん断補強材の構成を説明する図であって、（ａ）は一面側にのみ定着体が取り付けられた構成を示した側面図、（ｂ）は両面に定着体が取り付けられた構成を示した側面図である。実施例４のＬ金具を使った定着部の構成を説明する斜視図である。実施例４のフック状に成形された定着部の構成を説明する斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態で説明するせん断補強方法は、既設の鉄筋コンクリート構造物に対して適用される。

本実施の形態では、既設の鉄筋コンクリート構造物としてＲＣ壁１を例に説明するが、これに限定されるものではなく、床や天井や橋脚などせん断補強を必要とするあらゆる鉄筋コンクリート構造物に対して適用することができる。

また、本実施の形態では、図３に示すようにＲＣ壁１の内面１ａと隣接する障害物Ｓとの間隔が狭い場合について説明するが、適用箇所はこれに限定されるものではなく、広い作業空間が確保できる場合でも、当然に適用することができる。

ＲＣ壁１は、図１に示すように内面１ａに沿って間隔を置いて主筋となる鉄筋１１Ａ，・・・が配置されるとともに、外面１ｂに沿っても間隔を置いて主筋となる鉄筋１１Ｂ，・・・が配置される。

そして、本実施の形態のせん断補強材３は、鉛直方向に延びる鉄筋１１Ａ，１１Ｂ間に略直交する向きで架け渡されるように配置される。すなわち、図３（ｃ）に示すように、せん断補強材３はＲＣ壁１の壁厚方向（内面１ａ直交方向）に向けて配置される。

図２に、本実施の形態のせん断補強材３の構成を説明するための斜視図を示す。せん断補強材３は、可撓性が確保できる厚さの板状に形成される。本実施の形態では、板状材である単位シート３１，３１を２枚重ねた積層構造のせん断補強材３について説明するが、これに限定されるものではない。せん断補強材３は、１枚の板状材で形成されていてもよいし、３枚以上の板状材で形成されていてもよい。

単位シート３１には、炭素繊維やアラミド繊維などの繊維シート、薄い鋼板などが使用できる。繊維シートの繊維には、炭素繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ガラス繊維、ビニロン繊維等が使用できる。また、織り方による分類では、単一配向シート、単一配向シートの向きを交互に変えて積層させたシート、クロス状に織ったシート等が使用できる。

例えば炭素繊維シートは、繊維目付量が200〜300
g/m2と軽量であり、錆びない特性を有する。また、繊維方向では鉄筋の3〜8倍の2000〜3500
N/mm2という大きな引張強度を有している。

そして、短冊状（長方形）に形成されたせん断補強材３の長手方向の両側の端部には、面外方向に突出する定着部３ａ，３ａが形成される。この定着部３ａは、円柱状の芯材３２に単位シート３１，３１を覆い被せることによって形成することができる。

芯材３２は、例えば後述する充填材４と同じ材料や鋼材などによって製作することができる。また、芯材３２の形状は、円柱状に限定されるものではなく、三角柱や四角柱などの多角柱状など、別の形状であってもよい。

定着部３ａでは、芯材３２を挟んで単位シート３１，３１を折り返し、４層に重なった箇所を接着剤で固着させる。接着剤には、エポキシ樹脂系、酢酸ビニル樹脂系、ＥＶＡ系（エチレン酢酸ビニル共重合樹脂系）、アクリル樹脂系等の樹脂系接着剤や、クロロプレンゴム系、スチレン・ブタジエンゴム系等のゴム系接着剤や、セメント系、石膏系等の水・気硬性接着剤などを用いることができる。

このように定着部３ａ，３ａ周辺のみを接着剤で一体化させておくだけでも単位シート３１，３１がばらばらになることなく、一枚のせん断補強材３として扱うことができる。また、可撓性が保持できるのであれば、単位シート３１，３１の全長にわたって接着剤による一体化を行ってもよい。

次に、本実施の形態のせん断補強方法及びその作用について説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、ＲＣ壁１の内面１ａ側から削孔を行う。このＲＣ壁１は、内面１ａと隣接する障害物Ｓとの間に、せん断補強材３の長さより短い離隔しか確保できない場所に設けられている。また、ＲＣ壁１の外面１ｂは地山Ｇに接しているので、外面１ｂ側から削孔を行うことはできない。

削孔は、削孔機５にロッド５２とビット５１を装着して行う。ロッド５２は、ＲＣ壁１の内面１ａと障害物Ｓとの離隔よりも短い長さのものを使用し、削孔の進捗に合わせてロッド５２を逐次、継ぎ足しながら所望する奥行きの挿入孔２を形成する。

挿入孔２は、図１及び図３（ｂ）に示すように板状（直方体状）に形成される。そして、その挿入孔２に、せん断補強材３を挿入する。せん断補強材３は、図３（ｂ）に示すように内面１ａと障害物Ｓとの離隔より長いので、撓ませた状態で挿入作業を行う。

ここで、図３（ｃ）に示すように、挿入孔２の奥行きはせん断補強材３の長さより少し長く形成されている。このため、せん断補強材３は、挿入孔２の中で真っ直ぐに伸びた状態になって配置される。

続いて、図１に示すような注入ホース４１などを使って、挿入孔２に充填材４を充填する。充填材４には、モルタルや流動性の高い高強度コンクリートなどが使用できる。充填材４は、図１に示すように挿入孔２の孔口まで充填する。

なお、図３（ｂ），（ｃ）のせん断補強材３を挿入する工程と、図３（ｄ）の充填材４を充填する工程とは、いずれの工程が先になってもよい。例えば、挿入孔２の削孔後にまず充填材４を充填しておき、充填された充填材４の中にせん断補強材３を押し込むこともできる。

また、挿入孔２の中ほどまで充填材４を充填しておき、せん断補強材３を挿入した後に残りの空洞を埋めるために追加で充填材４を充填するという順序であってもよい。

以上で説明した本実施の形態のせん断補強方法は、可撓性かつ板状のせん断補強材３を挿入孔２に挿入することで、既設のＲＣ壁１のせん断耐力を増加させる。

すなわち、可撓性のせん断補強材３を使用するため、ＲＣ壁１の内面１ａと隣接する障害物Ｓとの間の作業空間が狭く、それよりも配置するせん断補強材３が長い場合であっても、せん断補強材３を撓ませることで挿入孔２に挿入することができる。

また、せん断補強材３は板状になっているため、可撓性を保持させるという制約があっても、せん断補強材３としての必要断面積を棒状部材に比べて容易に確保することができる。すなわち、棒状部材の断面積を増加させると撓ませることが難しくなるが、板状であれば厚みを変えずに幅を広げることで断面積を増加させることができるので、可撓性を保持したまま断面積を増加させることが可能である。

さらに、せん断補強材３の端部に面外方向に突出する定着部３ａ，３ａを設けることで、充填材４に対するせん断補強材３の定着力を増加させることができる。

次に、前記実施の形態とは別の形態のせん断補強方法について、図４を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語や同一符号を付して説明する。

前記実施の形態では、一つの挿入孔２に対して一枚のせん断補強材３を配置する場合について説明したが、実施例１では、一つの挿入孔２に対して複数のせん断補強材３Ａ，３Ｂを配置する場合について説明する。

せん断補強材３Ａ，３Ｂは、前記実施の形態で説明したせん断補強材３と同様に定着部３ａを備えていてもよいし、積層構造であってもよい。ここでは図示したように、定着部３ａのない一枚の板状材によって形成されたせん断補強材３Ａ，３Ｂを使って説明する。

このせん断補強材３Ａ，３Ｂは、図４に示すように１枚であれば撓ませることができるが、２枚を重ねた場合は、作業空間内（内面１ａと障害物Ｓとの間）で挿入孔２に挿入可能となるほど撓ませることができないものとする。

このような場合に、まず１枚目のせん断補強材３Ａを撓ませて挿入孔２に挿入し、続いて２枚目のせん断補強材３Ｂを撓ませて、先に挿入したせん断補強材３Ａの上に配置する。そして、充填材４を挿入孔２に充填して、ＲＣ壁１とせん断補強材３Ａ，３Ｂとを一体化させる。

このように挿入孔２に複数枚のせん断補強材３Ａ，３Ｂを挿入する方法であれば、それぞれのせん断補強材３Ａ，３Ｂにはより撓みやすいものを使用することができる。このため、非常に狭い作業空間であっても、一枚ずつせん断補強材３Ａ，３Ｂを配置していくことができる。

なお、この他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるため説明を省略する。

次に、前記実施の形態又は実施例とは別の形態のせん断補強方法について、図５を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は他の実施例で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語や同一符号を付して説明する。

前記実施例１では、複数のせん断補強材３Ａ，３Ｂを一枚ずつ挿入孔２に挿入する場合について説明したが、実施例２ではまとめて挿入する場合について説明する。

図５（ａ）には、３枚の板状材としての単位シート６１，６１，６１を接着剤で全長にわたって一体化させたせん断補強材６Ａを示している。ここで、単位シート６１には前記実施の形態の単位シート３１で説明した材料が適用でき、接着剤には前記実施の形態で説明した材料が適用できる。

また、この実施例２では単位シート６１と呼んでいるが、実施例１のようにそれぞれ別体にした場合は、せん断補強材と呼ぶことができる。そして、単位シート６１，・・・を積層させたせん断補強材６Ａは、接着剤で全長にわたって一体化されていても撓ませることができる。

これに対して接着剤で全長にわたって一体化させると可撓性が低下する場合は、図５（ｂ）に示すように両側の端部６２，６２のみを接着剤で一体化させたせん断補強材６Ｂを使用することもできる。

このように端部６２，６２間の単位シート６１，６１，６１どうしが固着されていなければ、曲げたときにずれたり別々に変形したりすることができるので、全長にわたって一体化させた場合と比べて撓ませやすくすることができる。

このように作業空間内で撓ませることが可能な範囲で予め板状材を積層させたせん断補強材６Ａ，６Ｂを使用することで、作業効率を向上させることができる。

次に、前記実施の形態又は実施例とは別の形態のせん断補強方法について、図６を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は他の実施例で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語や同一符号を付して説明する。

この実施例３では、せん断補強材７Ａの表面の付着力を増加させる構成について説明する。ここで、通常のせん断補強材として使用される異形鉄筋は、表面に凹凸が形成されているため、充填材４との付着抵抗を確保しやすい。

一方、板状のせん断補強材７Ａは表面が平面状になるため、必要に応じて表面に多数の粒状物を固着させることで付着抵抗を増加させることができる。この実施例３では、粒状物として硅砂７１，・・・を使用する場合について説明する。

例えば、長方形板状のせん断補強材７Ａの長手方向の端部の表面に、接着剤を塗布又は含浸させ、その上から硅砂７１，・・・を散布する。このようにせん断補強材７Ａの表面に多数の硅砂７１，・・・を固着させることで、充填材４との付着抵抗を増加させることができる。

また、このような粒状物を端部だけでなくせん断補強材７Ａの全長にわたって固着させることで、せん断補強材７Ａの全体の付着抵抗を増加させることができる。

ここで、粒状物は、せん断補強材７Ａの上面のみ、下面のみ又は両方の面というように付着抵抗を増加させたい面及び範囲を任意に選択して固着させることができる。

次に、前記実施の形態又は実施例とは別の形態のせん断補強方法について、図７−図９を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は他の実施例で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語や同一符号を付して説明する。

この実施例４では、定着部の様々な形態について説明する。まず、図７では、前記実施例３で説明した粒状物よりも大きく面外方向に突出する定着体７２，７３を設ける場合について説明する。

例えば、図７（ａ）に示すように、せん断補強材７Ｂの両方の端部の上面に、直方体状の定着体７２を固着させて定着部とすることができる。

また、図７（ｂ）には、せん断補強材７Ｃの上面だけでなく、下面にも定着体７３を固着させた定着部の構成を示している。このような定着体７２，７３は、例えば充填材４と同様の材料や鋼材などで成形することができる。

次に、図８では、金具を使った定着部７４について説明する。この図に示した定着部７４は、せん断補強材７Ｄの長手方向の端部の上面と下面に配置される一対のＬ金具７４ａ，７４ａと、それらを締結させるボルト７４ｂとによって主に構成される。

せん断補強材７Ｄが繊維シートで形成されている場合は、織り目にボルト７４ｂを通した後に繊維シートに接着剤などを含浸させるようにすれば、特別に穴などを開けなくてもボルト７４ｂを使ったＬ金具７４ａ，７４ａの固定を行うことができる。

Ｌ金具７４ａは、せん断補強材７Ｄの面直交方向に大きく突出されるので、定着部７４として効果的である。なお、Ｌ金具７４ａを、上面又は下面のいずれか一方の面にのみ配置する構成であってもよい。

図９には、フック状に加工された定着部７５を備えたせん断補強材７Ｅを図示した。例えば繊維シートなどのように変形させた形状を保持させ難い弾性材料でせん断補強材７Ｅを形成する場合は、ブロックなどの型を使って端部を所望する形状に加工する。

例えば断面半長円の柱状の曲面ブロック７５ａを使い、せん断補強材７Ｅの端部を曲面ブロック７５ａに沿って折り曲げて、接着剤によって貼り付けることで定着部７５を形成することができる。

このように加工することで、せん断補強材７Ｅの端部は、フック状に成形された定着部７５となる。ここで、曲面ブロック７５ａは、例えば充填材４と同様の材料や鋼材などによって成形することができる。

このようにせん断補強材７Ｂ−７Ｅの端部に面外方向に突出する様々な形態の定着部（７２−７５）を設けることで、せん断補強材７Ｂ−７Ｅの定着力を調整することができる。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施例３で説明した粒状物は、単独で使用することもできるが、前記実施の形態や他の実施例で説明した定着部３ａ，７２−７５と併せて使用することもできる。

また、前記実施の形態又は実施例では、せん断補強材３，７Ｂ，７Ｃの両方の端部に定着部（３ａ，７２，７３）を設ける場合について説明したが、これに限定されるものではなく、いずれか一方の端部にのみ定着部（３ａ，７２，７３）を設けることもできる。

１ＲＣ壁（鉄筋コンクリート構造物）
１ａ内面
２挿入孔
３，３Ａ，３Ｂせん断補強材
３ａ定着部
３１単位シート（板状材）
４充填材
６Ａ，６Ｂせん断補強材
６１単位シート（板状材）
７Ａ−７Ｅせん断補強材
７１硅砂（粒状物）
７２，７３定着体（定着部）
７４定着部
７５定着部

Claims

既設の鉄筋コンクリート構造物のせん断耐力を増加させるためのせん断補強方法であって、
前記鉄筋コンクリート構造物に板状の挿入孔を削孔する工程と、
前記挿入孔に可撓性かつ板状のせん断補強材を挿入する工程と、
前記せん断補強材を挿入する工程とは順序を問わずに前記挿入孔に充填材を充填する工程とを備え、
前記挿入孔に挿入するせん断補強材は、複数の板状材を積層させた構成であって、端部のみが接着剤で一体化されていることを特徴とするせん断補強方法。
既設の鉄筋コンクリート構造物のせん断耐力を増加させるためのせん断補強方法であって、
前記鉄筋コンクリート構造物に板状の挿入孔を削孔する工程と、
前記挿入孔に可撓性かつ板状のせん断補強材を挿入する工程と、
前記せん断補強材を挿入する工程とは順序を問わずに前記挿入孔に充填材を充填する工程とを備え、
前記せん断補強材には、前記挿入孔の奥行き方向の少なくとも一方の端部に面外方向に突出する定着部が形成されていることを特徴とするせん断補強方法。
前記定着部は、直方体状の定着体を前記せん断補強材の表面に固着させることによって形成されていることを特徴とする請求項２に記載の鉄筋コンクリート構造物。
前記定着部は、Ｌ金具をボルトで前記せん断補強材に締結させることによって形成されていることを特徴とする請求項２に記載の鉄筋コンクリート構造物。
前記定着部は、前記せん断補強材の両面に形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の鉄筋コンクリート構造物。