JP6494488B2 - コンクリート構造物耐震補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、繊維シートサンドイッチ鋼板を永久型枠として用いたコンクリート構造物耐震補強構造に関する。

従来、コンクリート構造物の耐震補強構造として、コンクリート柱、コンクリート梁、コンクリート壁からなるコンクリート構造物の外周部に鋼製の永久型枠を配置し、コンクリート構造物と永久型枠間の空間に、未硬化のコンクリートを打設して、コンクリートを硬化させ、永久型枠とコンクリート構造物を一体化するコンクリート構造物耐震補強構造が提案されている。

また、鋼製の永久型枠の外周に繊維シートを巻き付け固定し、耐震性をより向上させたコンクリート構造物耐震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、従来のコンクリート構造物耐震補強構造においては、鋼製の永久型枠に囲まれた空間に打設固化されるコンクリートと永久型枠との一体化が不十分であるという問題と、鋼製の永久型枠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、鋼製の永久型枠に囲まれた空間に配筋される軸方向筋やフープ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。

また、鋼製の永久型枠の外周に繊維シートを巻き付け固定するコンクリート構造物耐震補強構造においては、繊維シートと鋼製永久型枠外周面との接着面が一面であるため、繊維シートと鋼板との付着力が不十分で繊維シートの引張強度が十分に発揮することができず、さらに複数層の繊維シートを巻き付け固定することが困難である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、製造が容易で耐震性能を向上することが可能な繊維シートサンドイッチ鋼板を永久型枠として用いたコンクリート構造物耐震補強構造を提供することを目的とする。

コンクリート柱、コンクリート梁からなるコンクリート構造物の耐震補強構造であって、断面コ字形又は断面半円形の2枚の薄肉鋼板の間に繊維シートを圧着固定した繊維サンドイッチ鋼板を折り曲げ加工して上下横リブと左右縦リブを形成し、上下横リブと左右縦リブに複数の連結ボルト挿通孔を形成して、コンクリート柱又はコンクリート梁の周囲に向き合わせ配置された1対の永久型枠と、１対の永久型枠とコンクリート柱又はコンクリート梁との空隙に充填される硬化性充填材と、を備え、永久型枠の硬化性充填材の充填側の薄肉鋼板の表面を粗面とすることを特徴とする。

また、本発明のコンクリート構造物耐震補強構造は、異なる繊維方向の繊維シートを複数枚積層して用いることを特徴とする。

また、本発明のコンクリート構造物耐震補強構造は、繊維シートの材料をカーボン繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維及びポリアレート繊維のいずれかとすることを特徴とする。

コンクリート柱、コンクリート梁からなるコンクリート構造物の耐震補強構造であって、断面コ字形又は断面半円形の2枚の薄肉鋼板の間に繊維シートを圧着固定した繊維サンドイッチ鋼板を折り曲げ加工して上下横リブと左右縦リブを形成し、上下横リブと左右縦リブに複数の連結ボルト挿通孔を形成して、コンクリート柱又はコンクリート梁の周囲に向き合わせ配置された1対の永久型枠と、1対の永久型枠とコンクリート柱又はコンクリート梁との空隙に充填される硬化性充填材と、を備え、永久型枠の硬化性充填材の充填側の薄肉鋼板の表面を粗面とすることで、２枚の薄肉鋼板と一体化された繊維シートが引張強度、減衰性能を発揮し、耐震性が向上し、永久型枠の横方向、縦方向の連結が溶接手段を用いることなく容易となり、横リブ、縦リブが補強リブとして機能することが可能となり、硬化性充填材との付着力を向上させることが可能となる。
異なる繊維方向の繊維シートを複数枚積層して用いることで、より引張強度、減衰性能を向上させることが可能となる。
繊維シートの材料をカーボン繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維及びポリアレート繊維のいずれかとすることで、引張強度の大きな材料で繊維シートを形成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。 （ａ）（ｂ）（ｃ）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。 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の実施形態を示す図である。 （ａ）（ｂ）本発明の実施形態を示す図である。 （ａ）（ｂ）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）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、本発明のコンクリート構造物耐震構造に用いる永久型枠を形成する繊維シートサンドイッチ鋼板の一実施形態を示す図である。

繊維シートサンドイッチ鋼板１は、厚さ１．０〜２．３ｍｍの薄肉鋼板２，３を接着樹脂材に含浸し、２枚の薄肉鋼板２、３の表面に接着樹脂材を付着させる。接着樹脂材の付着した２枚の薄肉鋼板２，３野間に繊維シート４を置き、２枚の薄肉鋼板２、３に荷重を加え、繊維シート４を圧着固定する。２枚の薄肉鋼板２、３の表面の接着樹脂材が付着しているので複数層の繊維シート４を積層配置しても確実に２枚の薄肉鋼板２，３の間に繊維シート４が圧着固定される。

２枚の薄肉鋼板２、３の間に繊維シート４を圧着固定するので繊維シートの付着強度が向上し、繊維シート４の引張強度が著しく増大する。従来の鋼板の外表面に繊維シートを固定するものは、繊維シートの鋼板への付着性能が低いため、付着強度が繊維シートの設計引張強度より著しく小さくなる。

繊維シート４の材料としてはカーボン繊維などの無機系繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維及びポリアレート繊維などの有機系繊維を用いる。これらの繊維で形成される１方向及び２方向の繊維シート４の引張強度は５〜１８０ｔｏｎ／ｍと大きい。２枚の薄肉鋼板２、３の間に複数層の繊維シート４を積層する場合、繊維方向が異なるように積層配置する。繊維方向が異なるように積層配置することにより、繊維シート４の引張強度と減衰性能が向上する。

繊維シートサンドイッチ鋼板１は、接着樹脂材の強度管理や圧着装置が整った工場で形成し、強度のばらつきがない製品とする。減衰性に優れた繊維シート４と伸び率の大きな軟鋼材の薄肉鋼板２、３を用いて繊維シートサンドイッチ鋼板１が形成されているので、繊維シートサンドイッチ鋼板１自体が履歴減衰特性を有するので、これを永久型枠として用いるとコンクリート構造物の制震性能が向上する。繊維シートサンドイッチ鋼板１の２枚の薄肉鋼板２、３の一方の表面をサンドブラスト等の手段により粗面とする。繊維シートサンドイッチ鋼板１から永久型枠５を形成する際、薄肉鋼板の租面加工された側を硬化材が充填される側とする。

図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、繊維シートサンドイッチ鋼板１から形成される永久型枠５の第一実施形態を示す図である。第一実施形態の永久型枠５は、矩形の繊維シートサンドイッチ鋼板１の上下端を直角に折り曲げて上下の横リブ６を形成し、左右端を直角に折り曲げ左右の縦リブ７を形成する。上下の横リブ６と左右の縦リブ７に複数の連結ボルト挿通孔８を形成する。第一実施形態の永久型枠５は、上面視が直線状の一文字形でるので一文字形永久型枠と称する。

図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、繊維シートサンドイッチ鋼板１から形成される永久型枠５の第二実施形態を示す図である。第二実施形態の永久型枠５は、矩形の繊維シートサンドイッチ鋼板１の左右を直角に折り曲げ、上面視コ字形の形状とする。上面視コ字形に折り曲げ加工した繊維シートサンドイッチ鋼板１の上下端を直角に折り曲げて上下の横リブ６を形成し、左右端を直角に折り曲げ左右の縦リブ７を形成する。上下の横リブ６と左右の縦リブ７に複数の連結ボルト挿通孔８を形成する。第二実施形態の永久型枠５は、上面視がコ字形であるのでコ字形永久型枠と称する。

図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、繊維シートサンドイッチ鋼板１から形成される永久型枠５の第三実施形態を示す図である。第三実施形態の永久型枠５は、矩形の繊維シートサンドイッチ鋼板１の中央を直角に折り曲げ、上面視Ｌ字形の形状とする。上面視Ｌ字形に折り曲げ加工した繊維シートサンドイッチ鋼板１の上下端を直角に折り曲げて上下の横リブ６を形成し、左右端を直角に折り曲げ左右の縦リブ７を形成する。上下の横リブ６と左右の縦リブ７に複数の連結ボルト挿通孔８を形成する。第三実施形態の永久型枠５は、上面視がＬ字形であるのでＬ字形永久型枠と称する。

図５（ａ）（ｂ）は、繊維シートサンドイッチ鋼板１から形成される永久型枠５の第四実施形態を示す図である。第四実施形態の永久型枠５は、矩形の繊維シートサンドイッチ鋼板１を半円形に折り曲げ上面視半円形の形状とする。上面視半円形に折り曲げ加工した繊維シートサンドイッチ鋼板１の上下端に切れ目を入れて直角に折り曲げて上下の横リブ６を形成し、左右端を直角に折り曲げ左右の縦リブ７を形成する。上下の横リブ６と左右の縦リブ７に複数の連結ボルト挿通孔８を形成する。第四実施形態の永久型枠５は、上面視が半円形であるので半円形永久型枠と称する。

矩形の繊維シートサンドイッチ鋼板１を折り曲げ加工して各種形状の永久型枠５を準備し、コンクリート構造物の耐震補強個所に応じて選択使用する。

図６（ａ）（ｂ）は、永久型枠５を断面矩形コンクリート柱９の耐震補強に適用した例を示す図である。床構造１０から立設する断面矩形コンクリート柱９の耐震補強のため、断面矩形コンクリート柱９の周囲に増打ちコンクリートの充填空隙を開けて図３に示されるコ字形永久型枠５を向かい合わせに配置する。縦リブ７の連結ボルト挿通孔８に連結ボルト１１を挿入しナットを螺着して向かい合わせたコ字形永久型枠５を連結する。床構造１０に接する横リブ６の連結ボルト挿通孔８からアンカーボルト１２を床構造１０に打ち込み固定する。

１段目のコ字形永久型枠５の連結固定が終了すると、２段目のコ字形永久型枠５を連結固定する。２段目のコ字形永久型枠５の向きを１段目のコ字形永久型枠５の向きを９０度変えて縦リブ７の接合部が直線状になるのを防止する。１断面のコ字形永久型枠５の横リブ６の連結ボルト挿通孔８と２段目のコ字形永久型枠５の横リブの連結ボルト挿通孔８に連結ボルト１１を挿入し、ナットを螺着して固定する。この作業を順次実施し、断面矩形コンクリート柱９の上部までコ字形永久型枠５を連結固定し、段目矩形コンクリート柱９と永久型枠５の空隙に軸方向筋、フープ筋を配筋し、コンクリートモルタル等の硬化性充填材を充填し、硬化させ、断面矩形コンクリート柱９と連結固定されたコ字形永久型枠５を一体化する。

コ字形永久型枠５は、繊維シートサンドイッチ鋼板１により形成されているため、コ字形永久型枠５自体が引張強度が大きく、減衰性に優れているため、配筋量を少なくすることが可能となる。

図７は、永久型枠５を断面円形コンクリート柱１３の耐震補強に適用した例を示す図である。断面円形コンクリート柱１３の耐震補強のため、断面円形コンクリート柱１３の周囲に増打ちコンクリートの充填空隙を開けて図５に示される半円形永久型枠５を向かい合わせに配置する。縦リブ７の連結ボルト挿通孔８に連結ボルト１１を挿入しナットを螺着して向かい合わせた半円形永久型枠５を連結する。床構造１０への固定や、上部に積み上げていく構成は、断面矩形コンクリート柱９の耐震補強と同様であるので説明を省略する。

図８は、永久型枠５を断面矩形コンクリート柱９の一面のみの耐震補強に適用した例を示す図である。断面矩形コンクリート柱９の一面側にコ字形永久型枠５を向き合わせて連結し、断面矩形の増打ちコンクリート充填空隙を形成する。コ字形永久型枠５の断面矩形コンクリート柱９の一面と接する部分からアンカーボルト１２を打ち込みコ字形永久型枠５を断面矩形コンクリート柱９に固定する。上部に積み上げていく構成は、断面矩形コンクリート柱９の耐震補強と同様であるので説明を省略する。

図９は、永久型枠５を断面矩形コンクリート９とコンクリート梁１４の交差部の耐震補強に適用した例を示す図である。断面矩形コンクリート柱９に対応する位置にコ字形永久型枠５を増し打ちコンクリート充填空隙が形成するように配置し、コ字形永久型枠５の両端に連結鋼板１５の一端を固定し、連結鋼板１５の他端をコンクリート梁１４の表面と接２枚の薄肉鋼板の間に繊維シートを圧着固定した繊維シートサンドイッチ鋼板から形成される永久型枠２枚の薄肉鋼板の間に繊維シートを圧着固定した繊維シートサンドイッチ鋼板から形成される永久型枠梁１４にアンカーボルトを打ち込み、永久型枠５を固定する。上部に積み上げていく構成は、断面矩形コンクリート柱９の耐震補強と同様であるので説明を省略する。

図１０は、永久型枠５をコンクリート壁１６の耐震補強に適用した例を示す図である。床構造１０から立設するコンクリート壁１６の両側に一文字形永久型枠５をコンクリート壁１６との間に増す打ちコンクリートを充填する空隙を設けて連接配置する。床構造１０と接する一文字形永久型枠５の横リブ６の連結ボルト挿通孔８を通してアンカーボルト１２を打ち込み固定する。一文字形永久型枠５の横方向の連結は、縦リブ７の連結ボルト挿通孔８に連結ボルト１１を挿入しナットを螺着して連結する。一文字形永久型枠５の縦方向の連結は、横リブ７の連結ボルト挿通孔８に連結ボルト１１を挿入しナットを螺着して連結する。コンクリート壁１６と永久型枠５の間のコンクリートモルタル等の硬化性充填材を充填し硬化させ、コンクリート壁１６と連結固定された一文字形永久型枠５を一体化する。一文字形永久型枠５は、繊維シートサンドイッチ鋼板１により形成されているため、一文字形永久型枠５自体が引張強度が大きく、減衰性に優れているため、配筋量を少なくすることが可能となる

以上のように、本発明のコンクリート耐震補強構造は、永久型枠を２枚の薄肉鋼板の間に大きな付着力で繊維シートが付着させたサンドイッチ鋼板で形成しているため、大きな引張強度と減衰性能を有する永久型枠とすることが可能となり、耐震性に優れたコンクリート構造物耐震構造とすることが可能となる。

１：繊維シートサンドイッチ鋼板、２：薄肉鋼板、３：薄肉鋼板、４：繊維シート、５：永久型枠、６：横リブ、７：縦リブ、８：連結ボルト挿通孔、９：断面矩形コンクリート柱、１０：床構造、１１：連結ボルト、１２：アンカーボルト、１３：断面円形コンクリート柱、１４：コンクリート梁、１５：連結鋼板、１６：コンクリート壁

Claims (3)

1. コンクリート柱、コンクリート梁からなるコンクリート構造物の耐震補強構造であって、
   断面コ字形又は断面半円形の2枚の薄肉鋼板の間に繊維シートを圧着固定した繊維サンドイッチ鋼板を折り曲げ加工して上下横リブと左右縦リブを形成し、上下横リブと左右縦リブに複数の連結ボルト挿通孔を形成して、コンクリート柱又はコンクリート梁の周囲に向き合わせ配置された1対の永久型枠と、1対の永久型枠とコンクリート柱又はコンクリート梁との空隙に充填される硬化性充填材と、
   を備え、
   永久型枠の硬化性充填材の充填側の薄肉鋼板の表面を粗面とすることを特徴とするコンクリート構造物耐震補強構造。
2. 異なる繊維方向の繊維シートを複数枚積層して用いることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート構造物耐震補強構造。
3. 繊維シートの材料をカーボン繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維及びポリアレート繊維のいずれかとすることを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリート構造物耐震補強構造。

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