JP6727854B2 - 鉄筋コンクリート構造物のせん断補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄筋コンクリート構造物のせん断補強構造に関するものであり、例えば、既設鉄筋コンクリート構造物の補強工事に適したせん断補強構造に関するものである。

近い将来発生すると懸念される大規模地震に備えて、鉄筋コンクリート構造物に対する耐震補強の重要性が認識されており、耐震補強工事に関する種々の提案がなされている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。既設の鉄筋コンクリート構造物のせん断耐荷力が不足している場合には、主鉄筋と交差する方向に補強部材を追加することにより、鉄筋コンクリート構造物のせん断耐荷力を増加させなければならない。このような補強工事では、補強部材が確実に定着することが必要であるだけではなく、既設構造物の損傷を最小限とし、さらに施工の容易性が要求される。

特許文献１に記載された技術は、せん断補強構造に関するものであり、既設の鉄筋コンクリート構造物と、この鉄筋コンクリート構造物に形成された補強部材挿入孔の内部に配設される線材を主体とした補強部材と、補強部材挿入孔に充填される充填材とからなる。そして、補強部材が、基端側および先端側に鉄筋コンクリート構造物に配筋された既設の主筋と同等の被りコンクリート厚を確保した状態で配置されている。また、補強部材挿入孔が、線材の直径よりも大きい内径の一般部と、補強部材挿入孔の基端部に形成されて、一般部よりも大きい内径を有する基端拡幅部とから構成されている。

特許文献２に記載された技術は、既設鉄筋コンクリート構造物のせん断補強構造に関するものであり、既設の壁状または版状の鉄筋コンクリート構造物に、当該構造体の一面側から反対面側へ向けて穿設された補強鋼材挿入孔と、補強鋼材挿入孔に挿入された棒鋼からなる補強鋼材と、補強鋼材挿入孔と補強鋼材との隙間に充填された硬化性充填材を構成要素とする。そして、補強鋼材の端部には該端部を覆う耐食性のある素材からなる定着体を一体化するとともに、補強鋼材の外径よりも径の大きい定着部を鉄筋コンクリート構造物の表面近傍に形成している、

特許第４１５７５１０号公報 特許第５００３４４８号公報

しかし、特許文献１に記載された技術では、鉄筋コンクリート構造物に配筋された既設の主筋と同等の被りコンクリート厚を確保した状態で、補強部材を配置しなければならないため、補強部材の配設位置が限られてしまう。

また、補強部材挿入孔は、その基端側に、一般部よりも大きい内径を有する基端拡幅部を備えているが、この基端拡幅部はプレートヘッド等を挿入するための部分であり、上述したように、既設の主筋と同等の被りコンクリート厚を確保した状態で、補強部材を配置しなければならないため、必然的にプレートヘッド等も既設の主筋と同等の被りコンクリート厚を確保した状態で配設されることになる。

このため、鉄筋コンクリート構造物と主鉄筋との間に、十分な被りコンクリート厚を確保することができる場合であっても、当該位置に補強部材を配設することができないため、状況に応じた柔軟な設計を行うことができない。

特許文献２に記載された技術では、補強鋼材の外径より径の大きい定着部を備えているため、補強部材の定着性能を向上させることができるが、この定着部は鉄筋コンクリート構造物の表面近傍に配設されている。特許文献２の明細書及び図面の記載を参酌すると、鉄筋コンクリート構造物の表面近傍とは、表面から浅い位置、表面と同等の位置（面一）、表面から突出した位置を意味している。このため、定着部を金属で形成する場合には防錆処理が必須となり、また、定着部が鉄筋コンクリート構造物の表面から突出して邪魔になったり、見栄えが悪くなったりすることもあり、改善の余地があった。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、補強部材の定着性能を向上させて、確実に鉄筋コンクリート構造物のせん断耐荷力を増加させるとともに、施工性を向上させることが可能な鉄筋コンクリート構造物のせん断補強構造を提供することを目的とする。

本発明に係る鉄筋コンクリート構造物のせん断補強構造は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物のせん断補強構造は、鉄筋コンクリート構造物の一側表面から他側へ向かって穿孔した補強部材挿入孔と、補強部材挿入孔内に挿入する補強部材と、補強部材挿入孔内に充填する充填材とからなる。

そして、補強部材挿入孔は、補強部材の挿入方向の奥側に位置する奥側挿入孔と、補強部材の挿入方向の手前側かつ既設主筋のコンクリート被り厚内に位置するとともに、奥側挿入孔の内径よりも大きな内径を有する拡径挿入孔とを備えている。また、補強部材は、本体部と、当該本体部の両端部に設けた第１の定着体と、挿入方向の手前側（鉄筋コンクリート構造物の表面側）の第１の定着体と接続部により接続されるとともに、拡径挿入孔内において既設鉄筋の近傍に配設する第２の定着体と、第２の定着体の最大径よりも小さな最大径を有するとともに、第１の定着体と第２の定着体との間に位置し、第１の定着体と第２の定着体とそれぞれ接続部により接続された第３の定着体とを備えている。

さらに、各接続部の太さは、本体部よりも細くなっているとともに、第１の定着体と第３の定着体を接続する接続部、第３の定着体と第２の定着体を接続する接続部の順に細くなっており、第２の定着体の最大径は、本体部の最大径の２倍以上である。

上述した構成からなる鉄筋コンクリート構造物のせん断補強構造において、少なくとも第１の定着体以外の定着体は、その表面に防錆処理を施してあることが好ましい。

本発明に係る鉄筋コンクリート構造物のせん断補強構造によれば、補強部材の挿入方向の手前側かつ既設主筋のコンクリート被り厚内であって、当該既設鉄筋の近傍に位置するとともに、奥側挿入孔の内径よりも大きな内径を有する拡径挿入孔を備えており、この拡径挿入孔内に、補強部材の本体部の最大径の２倍以上の直径を有する第２の定着体を配設してある。

したがって、補強部材の定着性能を向上させることができるだけではなく、鉄筋コンクリート構造物の表面側において、定着体を配設する位置の自由度が増すので、状況に応じた柔軟な設計を行うことが可能となる。

また、第２の定着体は、既設主筋のコンクリート被り厚内であって、既設主筋の近傍に配設されているため、定着体が鉄筋コンクリート構造物の表面から突出して邪魔になったり、見栄えが悪くなったりすることがない。

また、定着体を接続するための接続部の太さを本体部よりも細くし、さらに、各定着体を接続する各接続部の太さを本体部の接続側から順次細くすることにより、定着体の材料使用量を削減するとともに、補強部材を軽量化することが可能となる。なお、定着体において、鉄筋への接続側と、鉄筋コンクリート構造物の表面側とを比較すると、鉄筋コンクリート構造物の表面側の方が定着体に加わる引抜力が小さいため、このような構造としても何ら問題がない。

また、鉄筋コンクリート構造物の表面側に位置する定着体の表面に防錆処理を施すことにより、補強部材の腐食を効果的に防止することができる。特に、定着体の配設位置において、コンクリート被り厚が小さい場合に、防錆処理が有効となる。

本発明に係る鉄筋コンクリート構造物のせん断補強構造の模式図（実施例１）。 本発明に係る鉄筋コンクリート構造物のせん断補強構造の模式図（実施例２）。 補強部材を構成する各部材を分解した状態の側面図。 補強部材を構成する各部材を分解した状態の平面図。

以下、図面を参照して、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物のせん断補強構造（以下、せん断補強構造と略記する）の実施形態を説明する。図１〜図４は本発明の実施形態に係るせん断補強構造を説明するもので、図１及び図２はせん断補強構造の模式図、図３は補強部材の側面図、図４は補強部材を構成する各部材を分解した状態の平面図である。なお、図４において、第１の定着体及び第２の定着体は本体部への接続側から見た状態、本体部は第１の定着体への接続側から見た状態を示してある。

＜せん断補強構造の概要＞
本発明の実施形態に係るせん断補強構造は、図１及び図２に示すように、鉄筋コンクリート構造物１０の一側表面から他側へ向かって穿孔した補強部材挿入孔２０と、補強部材挿入孔２０内に挿入する補強部材３０と、補強部材挿入孔２０内に充填する充填材（図示せず）とからなり、補強部材挿入孔２０の形状と、補強部材３０の定着体３２、３３、３４の構造に特徴を有している。

＜補強部材挿入孔＞
補強部材挿入孔２０は非貫通孔であり図１及び図２に示すように、補強部材３０の挿入方向の奥側に位置する奥側挿入孔２１と、補強部材３０の挿入方向の手前側かつ既設主筋４１のコンクリート被り厚内に位置するとともに、奥側挿入孔２１の内径よりも大きな内径を有する拡径挿入孔２２とを備えている。

奥側挿入孔２１は、補強部材３０の挿入方向の先端部側を挿入するための孔であり、補強部材３０の本体部３１及び第１の定着体３２を挿入するようになっている。したがって、奥側挿入孔２１の内径は、補強部材３０の本体部３１及び第１の定着体３２の最大外径よりも大きくなっている。奥側挿入孔２１は、補強対象となる鉄筋コンクリート構造物１０の一側から他側へ向かって穿孔される。そして、奥側挿入孔２１の先端部（鉄筋コンクリート構造物１０の内部側）は、奥側の既設主筋４２の手前側に位置している。

拡径挿入孔２２は、補強部材３０の挿入方向の手前側かつ既設主筋４１のコンクリート被り厚内に位置するとともに、奥側挿入孔２１の内径よりも大きな内径を有しており、この拡径挿入孔２２内に第２の定着体３３を配設する。

＜補強部材＞
補強部材３０は、図１〜図４に示すように、本体部３１と、当該本体部３１の両端部に設けた第１の定着体３２と、挿入方向の手前側の第１の定着体３２と接続部３５により接続されるとともに、拡径挿入孔２２内に配設する第２の定着体３３とを備えている。

＜本体部＞
本体部３１は、例えば、異形鉄筋により構成されており、その端部に塑性加工を施すとともに、先端部に向かって縮径した雄ネジ部（テーパーネジ部）３１ａを形成してある。

＜第１の定着体＞
第１の定着体３２は、本体部３１の両端部に設ける定着体である。このような本体部３１及び第１の定着体３２を備えた補強部材３０は、例えば、特許第４３９５１９１号公報に記載されている。すなわち、本体部３１である鉄筋は、先端部が先細り状に加工され、さらに外周面に雄ネジ部（テーパーネジ部）３１ａが形成されている。鉄筋は、少なくとも雄ネジ部（テーパーネジ部）３１ａの基端部分において塑性硬化処理が施されていることが好ましい。このように、鉄筋の端部に塑性硬化処理を施すことにより、加工前と比較して見かけ上の降伏点が増大して、鉄筋の端部の強度を増加させることができる。

第１の定着体３２は、図３及び図４に示すように、本体部３１の外径よりも大きな外径を有したナット状となっており、雄ネジ部３１ａを組み付けるための雌ネジ部３２ａが形成されている。上述したように雄ネジ部３１ａは先端部に向かって縮径しているため、雌ネジ部３２ａも先端部に向かって縮径している。また、第１の定着体３２の外周面には、スパナ等の回転治具を係合させるためのスパナ係合面が形成されている。さらに、第１の定着体３２の先端部側（本体部３１と反対側）には、接続部３５に設けた接続雄ネジ部３５ａを組み付けるための接続雌ネジ部３２ｂを設けてある。

＜第２の定着体＞
第２の定着体３３は、図１及び図２に示すように、拡径挿入孔２２内に配設するための定着体であり、挿入方向の手前側（鉄筋コンクリート構造物１０の表面側）の第１の定着体３２と、接続部３５を介して接続されている。第２の定着体３３の最大径は、本体部３１の最大径の２倍以上に設定されている。図１及び図２に示す第２の定着体３３は、鉄筋の最大径Ｄの２倍の最大径２Ｄを有している。また、第２の定着体３３の外周面には、スパナ等の回転治具を係合させるためのスパナ係合面が形成されている。さらに、第２の定着体３３の基端部側（本体部３１側）には、第１の定着体３２に設けた接続雌ネジ部３２ｂに組み付けるための接続雄ネジ部３５ａを設けてある。図３及び図４に示す例では、第２の定着体３３と接続部３５とを一体として、全体がボルト状となっている。

また、第２の定着体３３は、図１及び図２に示すように、補強部材３０の挿入方向の手前側かつ既設主筋４１（補強部材３０の表面側に配設した既設鉄筋）のコンクリート被り厚内であって、当該既設鉄筋４１の近傍に位置するように設置する。補強部材３０の表面側に配設した既設鉄筋４１の近傍とは、例えば、コンクリート構造物の表面から４０ｍｍ以上離隔した位置である。すなわち、第２の定着体３３は、その先端面（コンクリート構造物の表面側の面）がコンクリート構造物の表面から十分離隔して配設されている。

＜第３の定着体＞
第３の定着体３４は、図１に示すように、第１の定着体３２と第２の定着体３３との間に、第１の定着体３２の直径と同等で、第２の定着体３３の最大径よりも小さな最大径を有するとともに、第１の定着体３２と第２の定着体３３と、それぞれ接続部３５、３６により接続された定着体である。この第３の定着体３４を設けることにより、鉄筋コンクリート構造物１０の表面側において、３段の定着体が存在することになる。第３の定着体３４は、第２の定着体３３と一体となるように形成してもよいし、第２の定着体３３と別体として形成してもよい。いずれの場合にも、本体部３１側に位置する基端部側には、第１の定着体３２に設けた接続雌ネジ部３２ｂに組み付けるための接続雄ネジ部（図示せず）を設けてある。

＜接続部＞
図１及び図２に示すように、第１の定着体３２と第２の定着体３３を接続する接続部３５と、第３の定着体３４と第１の定着体３２または第２の定着体３３を接続する接続部３６の太さ（直径）は、本体部３１よりも細くなっている。さらに、各定着体３２、３３、３４を接続する各接続部３５、３６の太さ（直径）は、本体部３１の接続側から第２の定着体３３側へ向かって順次細くなっている。

すなわち、定着体が２段の場合（第１の定着体３２と第２の定着体３３のみを備えた場合）には、接続部３５の太さ（直径）は、本体部３１の最大外径よりも細くなっている。また、定着体が３段の場合（第１の定着体３２、第２の定着体３３、第３の定着体３４を備えた場合）には、各接続部３５、３６の太さ（直径）は、本体部３１の最大外径よりも細くなっているとともに、第３の定着体３４と第２の定着体３３とを接続する接続部３５の太さ（直径）は、第３の定着体３４と第１の定着体３２とを接続する接続部３６の太さ（直径）よりも細くなっている。

＜防錆処理＞
コンクリート構造物の表面側から深い位置に存在する（コンクリート被り厚が大きい）第１の定着体３２以外の定着体（第２の定着体３３及び第３の定着体３４）は、その表面に防錆処理を施すことが好ましい。本発明の鉄筋コンクリート構造物１０のせん断補強構造では、第２の定着体３３の先端面（コンクリート構造物の表面側の面）がコンクリート構造物の表面から十分離隔して配設されており、第３の定着体３４は、第２の定着体３３よりも深い位置に配設されている。

したがって、第２の定着体３３及び第３の定着体３４を金属（例えば鉄）により形成した場合であっても、コンクリート構造物の表面から浸入する水分等により錆が発生する可能性は低い。しかし、本実施形態では、万が一、コンクリート構造物の表面から水分等が浸入した場合であっても、第２の定着体３３及び第３の定着体３４に錆が発生することを未然に防止するために、これらの定着体に防錆処理を施している。なお、この防錆処理は必須ではなく、また、第１の定着体３２に対して防錆処理を施してもよい。

＜充填材＞
図示しないが、充填材は、補強部材３０が挿入された補強部材挿入孔２０を充填するための部材であり、注入時期は、補強部材挿入孔２０内へ補強部材３０を挿入する前、あるいは挿入した後のいずれの時点であってもよい。充填材としては、モルタルや樹脂系の接着剤を使用することができる。

＜実施例１＞
実施例１は、鉄筋コンクリート構造物１０の表面側において、３段の定着体が存在するものである。すなわち、図１に示すように、鉄筋コンクリート構造物１０の表面側から奥側に位置する既設鉄筋４２の手前側まで補強部材挿入孔２０を削孔する。上述したように、補強部材挿入孔２０は、補強部材３０の挿入方向の奥側に位置する奥側挿入孔２１と、補強部材３０の挿入方向の手前側かつ既設主筋４１のコンクリート被り厚内に位置するとともに、奥側挿入孔２１の内径よりも大きな内径を有する拡径挿入孔２２とを備えている。

第２の定着体３３と第３の定着体３４とが別体に形成されている場合には、本体部３１の両端に第１の定着体３２を組み付けるとともに、挿入方向の手前側（鉄筋コンクリート構造物１０の表面側）に、接続部３６を介して第３の定着体３４を組み付け、さらに、接続部３５を介して第２の定着体３３を組み付ける。また、第２の定着体３３と第３の定着体３４とが一体となっている場合には、本体部３１の両端に第１の定着体３２を組み付けるとともに、挿入方向の手前側（鉄筋コンクリート構造物１０の表面側）に、接続部３６を介して第２の定着体３３及び第３の定着体３４を組み付ける。

実施例１では、第２の定着体３３は、補強部材３０の挿入方向の手前側かつ既設主筋４１（補強部材３０の表面側に配設した既設鉄筋）のコンクリート被り厚内であって、当該既設鉄筋４１の近傍に位置するように設置する。また、第３の定着体３４は、補強部材３０の挿入方向の手前側かつ既設主筋４１（補強部材３０の表面側に配設した既設鉄筋）と、略同一の位置に配設する。そして、補強部材挿入孔２０内へ補強部材３０を挿入する前、あるいは挿入した後に、補強部材挿入孔２０内へ充填材を充填し、補強部材挿入孔２０を閉塞する。

＜実施例２＞
実施例２は、鉄筋コンクリート構造物１０の表面側において、２段の定着体が存在するものである。すなわち、図２に示すように、鉄筋コンクリート構造物１０の表面側から奥側に位置する既設鉄筋４２の手前側まで補強部材挿入孔２０を削孔する。上述したように、補強部材挿入孔２０は、補強部材３０の挿入方向の奥側に位置する奥側挿入孔２１と、補強部材３０の挿入方向の手前側かつ既設主筋４１のコンクリート被り厚内に位置するとともに、奥側挿入孔２１の内径よりも大きな内径を有する拡径挿入孔２２とを備えている。

実施例２では、第２の定着体３３は、補強部材３０の挿入方向の手前側かつ既設主筋４１（補強部材３０の表面側に配設した既設鉄筋）のコンクリート被り厚内であって、当該既設鉄筋４１の近傍に位置するように設置する。そして、補強部材挿入孔２０内へ補強部材３０を挿入する前、あるいは挿入した後に、補強部材挿入孔２０内へ充填材を充填し、補強部材挿入孔２０を閉塞する。

１０ 鉄筋コンクリート構造物
２０ 補強部材挿入孔
２１ 奥側挿入孔
２２ 拡径挿入孔
３０ 補強部材
３１ 本体部
３１ａ 雄ネジ部
３２ 第１の定着体
３２ａ 雌ネジ部
３２ｂ 接続雌ネジ部
３３ 第２の定着体
３４ 第３の定着体
３５、３６ 接続部
３５ａ 接続雄ネジ部
４１、４２ 既設主筋

Claims (2)

1. 鉄筋コンクリート構造物の一側表面から他側へ向かって穿孔した補強部材挿入孔と、前記補強部材挿入孔内に挿入する補強部材と、前記補強部材挿入孔内に充填する充填材とからなり、
   前記補強部材挿入孔は、前記補強部材の挿入方向の奥側に位置する奥側挿入孔と、前記補強部材の挿入方向の手前側かつ既設主筋のコンクリート被り厚内に位置するとともに、前記奥側挿入孔の内径よりも大きな内径を有する拡径挿入孔とを備え、
   前記補強部材は、本体部と、当該本体部の両端部に設けた第１の定着体と、挿入方向の手前側の第１の定着体と接続部により接続されるとともに、前記拡径挿入孔内において前記既設鉄筋の近傍に配設する第２の定着体と、前記第２の定着体の最大径よりも小さな最大径を有するとともに、前記第１の定着体と前記第２の定着体との間に位置し、前記第１の定着体と前記第２の定着体とそれぞれ接続部により接続された第３の定着体とを備え、
   前記各接続部の太さは、前記本体部よりも細くなっているとともに、前記第１の定着体と前記第３の定着体を接続する接続部、前記第３の定着体と前記第２の定着体を接続する接続部の順に細くなっており、
   前記第２の定着体の最大径は、前記本体部の最大径の２倍以上である、
   ことを特徴とする鉄筋コンクリート構造物のせん断補強構造。
2. 少なくとも前記第１の定着体以外の定着体は、その表面に防錆処理を施してある、
   ことを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物のせん断補強構造。

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