JP6826404B2 - 既存柱の補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、既存の柱を補強する補強方法に関するものである。

図７，図８は、既存柱２を備える柱脚構造１について説明するために参照する図である。

図７に示すように、Ｈ形鋼（図１０参照）を用いた既存柱２は、その下端面が平板状の柱脚金物３の上面に溶接により接合されていた。また、柱脚金物３は、基礎コンクリート４の上方にモルタル７を介して設けられ、基礎コンクリート４中からモルタル７を貫いて上方に突出するアンカーボルト５の上端部が、柱脚金物３のボルト挿通孔３ａを挿通していた。

そして、アンカーボルト５に形成されたオネジ部に上下に２つ重ねられたナット６（ダブルナット）のメネジ部がねじ締結されることにより、既存柱２は、柱脚金物３を介して基礎コンクリート４上に立設して固定されていた（例えば、特許文献１参照）。

また、アンカーボルト５を基礎コンクリート４中に定着させるために、アンカーボルト５の下端部は、図７に示すように、基礎コンクリート４中の定着板２２に固定されていた。

そして、図８に示すように、地震等により既存柱２に対して図中左向きの外力Ｆ１が加わった場合には、既存柱２の下端部を図８中反時計回り方向に回転させようとする曲げモーメントＭが発生していた。

そして、既存柱２から柱脚金物３とモルタル７を介して、曲げモーメントＭの回転中心より図８中左側の基礎コンクリート４に圧縮力（基礎コンクリート４を上方から押す力）が伝わり、その反力として基礎コンクリート４に図８中上向きの圧縮反力Ｐ１が発生していた。

また、既存柱２から柱脚金物３を介して、図８中右側のアンカーボルト５に引張力（アンカーボルト５を引き抜こうとする力）が伝わり、その反力として図８中右側のアンカーボルト５に図８中下向きの引張反力Ｔ１が発生していた。

そして、既存柱２の曲げ耐力は、引張側の応力中心位置（図８中、右側のアンカーボルト５の位置）から、圧縮側の応力中心位置（図８中、圧縮反力Ｐ１を示す矢印の位置）までの距離で規定される応力中心距離Ｌ１の長さに比例していた。

図９，図１０は、既存柱２を耐震補強するための従来の補強方法について説明するために参照する図である。

従来の既存柱２の補強方法には、図９，図１０に示すように、既存柱２の下端部の外周に鉄筋８を配筋してから型枠（不図示）を仮設し、その型枠内に被覆コンクリート９を打設することにより、既存柱２の下端部の周りを鉄筋コンクリート（ＲＣ）により固める方法（根巻柱脚工法）があった（例えば、特許文献２参照）。

図９に示すように、従来の既存柱２の補強方法により形成された柱脚構造１０において、被覆コンクリート９は、アンカーボルト５の上端部よりも高い位置に上面を有しており、既存柱２の下端部、柱脚金物３、モルタル７、アンカーボルト５の上端部、ナット６をその内部に埋設するようになっていた。

このように、従来の既存柱２の補強方法においては、既存柱２の下端部の周りを鉄筋コンクリート（ＲＣ）により固める方法（根巻柱脚工法）により、既存柱２の曲げ耐力を上昇させていた。

特許第４００６５０３号公報 特開２００１−１７３２４１号公報

しかしながら、従来の既存柱２の補強方法（根巻柱脚工法）においては、被覆コンクリート９の幅（図１０中、上下左右方向の長さ寸法）が、既存柱２の幅（図１０中、上下左右方向の長さ寸法）の２倍以上になるように施工されていた。

さらに、従来の既存柱２の補強方法（根巻柱脚工法）においては、被覆コンクリート９の高さ（図９中、上下方向の長さ寸法）が、床面（不図示）から略２メートルになるように施工されていた。

このため、既存柱２の下端部の周りに大きな被覆コンクリート９が設けられることにより、施工現場となった工場等の使用可能な空間が大きく減少し、工場等の生産性を損なうという問題があった。例えば、工場内の通路が狭くなり、フォークリフト等の重機が通行できなくなるという問題があった。

また、従来の既存柱２の補強方法（根巻柱脚工法）においては、既存柱２の下端部の外周に鉄筋８を配筋してから型枠を仮設し、その型枠内に被覆コンクリート９を打設して、型枠を取り除くという多くの作業をする必要があった。さらに、型枠内に被覆コンクリート９を打設した後、被覆コンクリート９が固まるまで待ってから、型枠を取り除く必要があった。

このため、従来の既存柱２の補強方法（根巻柱脚工法）においては、施工工期が長くなるため、そのことによっても施工現場となった工場等の生産性を落としてしまうという問題があった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みて、使用可能な空間の減少を抑えることができると共に、施工現場での作業工数を少なくし、施工工期を短縮することができる既存柱の補強方法を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の既存柱の補強方法は、
基礎コンクリートの上方に、アンカーボルトが挿通されていない補強用柱脚金物を載置して、前記補強用柱脚金物に補強用柱を接合し、
前記補強用柱と既存柱を連結したことを特徴とするものである。

また、本発明の既存柱の補強方法は、
前記補強用柱を前記既存柱の両横に設置したことを特徴とするものである。

また、本発明の既存柱の補強方法は、
前記補強用柱と前記既存柱を連結部材により連結したことを特徴とするものである。

また、本発明の既存柱の補強方法は、
前記連結部材が板状に形成されたことを特徴とするものである。

このような本発明の既存柱の補強方法によれば、
基礎コンクリートの上方に、アンカーボルトが挿通されていない補強用柱脚金物を載置して、前記補強用柱脚金物に補強用柱を接合し、
前記補強用柱と既存柱を連結したことにより、
使用可能な空間の減少を抑えることができると共に、施工現場での作業工数を少なくし、施工工期を短縮することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る既存柱２の補強方法を用いて、既存柱２の下端部を補強することにより形成された柱脚構造２１を示す側面図である。 図１に示す柱脚構造２１の左側部分を拡大した一部拡大図である。 図１に示す柱脚構造２１のＡ−Ａ線矢視断面図である。 図３に示す柱脚構造２１の左側部分を拡大した一部拡大図である。 柱脚構造２１の既存柱２に外力Ｆ２が作用した場合に発生する、圧縮反力Ｐ２、引張反力Ｔ２，Ｔ３を説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態に係る既存柱２の補強方法を用いて、既存柱２の下端部を補強することにより形成された柱脚構造３０を示す側面図である。 既存柱２を備える柱脚構造１を示す側面図である。 柱脚構造１の既存柱２に外力Ｆ１が作用した場合に発生する、圧縮反力Ｐ１、引張反力Ｔ１を説明するための図である。 従来の既存柱２の補強方法を用いて、既存柱２の下端部を補強することにより形成された柱脚構造１０を示す側面図である。 図９に示す柱脚構造１０のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

以下、本発明に係る既存柱の補強方法を実施するための形態について、図面に基づいて具体的に説明する。

図１から図５は、本発明の第１の実施の形態に係る既存柱２の補強方法について説明するために参照する図である。なお、図７，図８に示した柱脚構造１と同様の部分には同じ符号を付して説明するものとする。

図１，図３に示すように、本実施の形態に係る既存柱２の補強方法により形成された柱脚構造２１は、既存柱２、補強用柱脚金物１１，１２、補強用柱１３〜１６、板状部材１７〜２０（連結部材）等を備えている。

図１に示すように、Ｈ形鋼（図３参照）を用いた既存柱２は、その下端面が平板状の柱脚金物３の上面に溶接により接合されている。また、柱脚金物３は、基礎コンクリート４の上方にモルタル７を介して設けられ、基礎コンクリート４中からモルタル７を貫いて上方に突出するアンカーボルト５の上端部が、柱脚金物３のボルト挿通孔３ａを挿通している。

そして、アンカーボルト５に形成されたオネジ部に上下に２つ重ねられたナット６（ダブルナット）のメネジ部がねじ締結されることにより、既存柱２は、柱脚金物３を介して基礎コンクリート４上に立設して固定されている。

また、アンカーボルト５を基礎コンクリート４中に定着させるために、アンカーボルト５の下端部は、図１に示すように、基礎コンクリート４中の定着板２２に固定されている。

また、図１，図３に示すように、柱脚金物３の図３中右側には、少し間隔を空けて平板状の補強用柱脚金物１１が配置され、柱脚金物３の図３中左側には、少し間隔を空けて平板状の補強用柱脚金物１２が配置されている（図２，図４参照）。

補強用柱脚金物１１，１２は、図１，図２に示すように、それぞれの上面が柱脚金物３の上面と略同じ高さ位置になるように、基礎コンクリート４の上方にモルタル７を介して設けられている。

なお、図１，図３に示すように、アンカーボルト５は、柱脚金物３のボルト挿通孔３ａを挿通しているが、補強用柱脚金物１１，１２には挿通していない。

そして、図１，図３に示すように、コの字型鋼を用いた補強用柱１３，１４の下端部が、補強用柱脚金物１１の上面に溶接によりそれぞれ接合され、コの字型鋼を用いた補強用柱１５，１６の下端部が、補強用柱脚金物１２の上面に溶接によりそれぞれ接合されている。

図３に示すように、補強用柱１３は、コの字の開口部が図中上側を向くように配置され、補強用柱１４は、コの字の開口部が図中下側を向くように配置されている。また、補強用柱１３，１４は、それぞれのコの字の開口側の両端面１３ｂ，１４ｂ（図３参照）が互いに対向するように、図３中上下方向に少し間隔を空けて配置されている。

また、補強用柱１５は、コの字の開口部が図中上側を向くように配置され、補強用柱１６は、コの字の開口部が図中下側を向くように配置されている。また、補強用柱１５，１６は、それぞれのコの字の開口側の両端面１５ｂ，１６ｂ（図３，図４参照）が互いに対向するように、図３中上下方向に少し間隔を空けて配置されている。

そして、図３に示すように、補強用柱１３における、コの字の開口側とは反対側の底部１３ａに、平板状の板状部材１７の図中上面の右側部分が溶接により接合されている（図１参照）。また、板状部材１７の図３中左側面が、既存柱２の図３中上下方向に伸びるフランジ部２ａにおける、図３中右側面の下端部に溶接により接合されている（図１参照）。

また、図３に示すように、補強用柱１４における、コの字の開口側とは反対側の底部１４ａに、平板状の板状部材１８の図中下面の右側部分が溶接により接合されている。また、板状部材１８の図３中左側面が、既存柱２の図３中上下方向に伸びるフランジ部２ａにおける、図３中右側面の上端部に溶接により接合されている。

このため、補強用柱１３は、板状部材１７を介して既存柱２に接合され、補強用柱１４は、板状部材１８を介して既存柱２に接合されている。

また、図３に示すように、補強用柱１５における、コの字の開口側とは反対側の底部１５ａに、平板状の板状部材１９の図中上面の左側部分が溶接により接合されている（図１参照）。また、板状部材１９の図３中右側面が、既存柱２の図３中上下方向に伸びるフランジ部２ｂにおける、図３中左側面の下端部に溶接により接合されている（図１参照）。

また、図３に示すように、補強用柱１６における、コの字の開口側とは反対側の底部１６ａには、平板状の板状部材２０の図中下面の左側部分が溶接により接合されている。また、板状部材２０の図３中右側面が、既存柱２の図３中上下方向に伸びるフランジ部２ｂにおける、図３中左側面の上端部に溶接により接合されている。

このため、補強用柱１５は、板状部材１９を介して既存柱２に接合され、補強用柱１６は、板状部材２０を介して既存柱２に接合されている。

このように、本実施の形態に係る既存柱２の補強方法は、補強用柱１３，１４、板状部材１７，１８を介して、補強用柱脚金物１１を既存柱２に連結し、補強用柱１５，１６、板状部材１９，２０を介して、補強用柱脚金物１２を既存柱２に連結することにより既存柱２を補強するものである。

そして、図５に示すように、地震等により既存柱２に対して図中左向きの外力Ｆ２が加わった場合には、既存柱２の下端部を図５中反時計回り方向に回転させようとする曲げモーメントＭ１が発生する。

そして、既存柱２から板状部材１９，２０（図３参照）、補強用柱１５，１６（図３参照）、補強用柱脚金物１２、モルタル７を介して、基礎コンクリート４に圧縮力（基礎コンクリート４を上方から押す力）が伝わり、その反力として基礎コンクリート４に図５中上向きの圧縮反力Ｐ２が発生する。

また、既存柱２から柱脚金物３を介して、図５中右側のアンカーボルト５に引張力（アンカーボルト５を引き抜こうとする力）が伝わり、その反力として図５中右側のアンカーボルト５に図５中下向きの引張反力Ｔ２が発生する。

このため、引張側の応力中心位置（図５中、右側のアンカーボルト５の位置）から、圧縮側の応力中心位置（図５中、圧縮反力Ｐ２を示す矢印の位置）までの応力中心距離Ｌ２が、既存柱２を補強していない柱脚構造１における応力中心距離Ｌ１（図８参照）よりも長くなっている。

このため、既存柱２を補強していない柱脚構造１に比べて、曲げモーメントＭ１に対して抵抗するように作用する曲げモーメントＭ２を大きくすることができるため、既存柱２の曲げ耐力を大きくすることができるようになっている。

また、図５に示すように、応力中心距離Ｌ２を応力中心距離Ｌ１（図８参照）よりも長くすることにより、曲げモーメントＭ１の回転中心よりも図中右側に、図中左側のアンカーボルト５が配置されることになる。

このため、柱脚構造２１においては、既存柱２から柱脚金物３を介して、図５中左側のアンカーボルト５にも引張力が伝わり、その反力として図５中左側のアンカーボルト５に図中下向きの引張反力Ｔ３が発生する。

したがって、既存柱２を補強していない柱脚構造１（図８参照）において、図８中左向きの外力Ｆ１が加わった場合には、図８中左側のアンカーボルト５には引張力が伝わっていなかったが、柱脚構造２１においては、図５中左側のアンカーボルト５に引張力が伝わるため、既存柱２の曲げ耐力を大きくすることができる。

また、地震等により既存柱２に対して図５中右向きの外力（不図示）が加わり、既存柱２の下端部を図５中時計回り方向に回転させようとする曲げモーメント（不図示）が発生した場合も同様である。

すなわち、既存柱２から板状部材１７，１８（図３参照）、補強用柱１３，１４（図３参照）、補強用柱脚金物１１、モルタル７を介して、基礎コンクリート４に圧縮力（基礎コンクリート４を上方から押す力）が伝わり、その反力として基礎コンクリート４に図５中上向きの圧縮反力（不図示）が発生する。

また、既存柱２から柱脚金物３を介して、図５中左右両側のアンカーボルト５に引張力（アンカーボルト５を引き抜こうとする力）が伝わり、その反力として図５中左右両側のアンカーボルト５に図５中下向きの引張反力（不図示）がそれぞれ発生する。

そして、既存柱２に対して図中右向きの外力（不図示）が加わった場合も、応力中心距離（不図示）が、柱脚構造１における応力中心距離Ｌ１（図８参照）よりも長くなるため、既存柱２の曲げ耐力を大きくすることができる。

このように、本実施の形態に係る既存柱２の補強方法は、補強用柱脚金物１１，１２を、補強用柱１３〜１６、板状部材１７〜２０を介して、既存柱２に連結するだけであるため、従来の既存柱２の補強方法（根巻柱脚工法）に比べて、施工現場での作業数、及び施工工期を減少させることができる。

また、本実施の形態に係る既存柱２の補強方法においては、補強用柱脚金物１１，１２、及び補強用柱１３〜１６をそれぞれ高さ、及び幅の小さい部材にすることができるため、従来の既存柱２の補強方法（根巻柱脚工法）に比べて、使用可能な空間の減少を抑えることができる。

また、本実施の形態に係る既存柱２の補強方法においては、アンカーボルト５を補強用柱脚金物１１，１２に挿通する必要がないため、従来の既存柱２の補強方法（根巻柱脚工法）に比べて、施工現場での作業数を減少させることができる（図１，図３参照）。

したがって、以上に説明したように、本実施の形態に係る既存柱２の補強方法によれば、使用可能な空間の減少を抑えることができると共に、施工現場での作業工数を少なくし、施工工期を短縮することができる。

図６は、本発明の第２の実施の形態に係る既存柱２の補強方法について説明するために参照する図である。なお、前記第１の実施の形態に係る既存柱２の補強方法により形成された柱脚構造２１と同様の部分には同じ符号を付して説明するものとする。

本実施の形態に係る既存柱２の補強方法は、図６に示すように、既存柱２の下端部と、柱脚金物３が基礎コンクリート４中に埋め込まれた埋め込み柱脚構造の既存柱２を補強している点において、前記第１の実施の形態における既存柱２の補強方法と異なるものである。

したがって、本実施の形態に係る既存柱２の補強方法により形成された柱脚構造３０においては、図６に示すように、既存柱２の下端部が基礎コンクリート４中に埋め込まれているため、板状部材１７〜２０（図３参照）は、既存柱２における基礎コンクリート４中に埋め込まれた下端部より上方の基礎コンクリート４中に埋め込まれていない部分に接合されている。

また、本実施の形態に係る既存柱２の補強方法により形成された柱脚構造３０においては、図６に示すように、柱脚金物３が基礎コンクリート４中に埋め込まれているため、補強用柱脚金物１１，１２が柱脚金物３よりも上方に配置されている。

その他の構成は、前記第１の実施の形態に係る既存柱２の補強方法により形成された柱脚構造２１（図１参照）と同様であり、補強用柱１３〜１６（図３参照）、板状部材１７〜２０（図３参照）を介して、補強用柱脚金物１１，１２が既存柱２にそれぞれ連結されている。

このような本実施の形態に係る既存柱２の補強方法によっても、前記第１の実施の形態に係る既存柱２の補強方法と同様の理由により、使用可能な空間の減少を抑えることができると共に、施工現場での作業工数を少なくすることができ、施工工期を短縮することができる。

なお、本発明は、前記第１，第２の実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を達成することができる範囲内であれば、種々の変更が可能である。

例えば、前記第１，第２の実施の形態に係る既存柱２の補強方法においては、既存柱２にＨ型鋼が用いられていたが、Ｈ型鋼に限定される必要はなく、例えば、角筒状、円筒状の既存柱が用いられていてもよい。

また、前記第１，第２の実施の形態に係る既存柱２の補強方法においては、板状部材１７〜２０が平板状に形成されていたが、このような形状に限定される必要はなく、既存柱２から板状部材１７〜２０、補強用柱１３〜１６、補強用柱脚金物１１，１２、モルタル７を介して基礎コンクリート４に圧縮力が伝わるのであれば、他の形状であってもよい。

また、前記第１，第２の実施の形態に係る既存柱２の補強方法においては、補強用柱１３〜１６にコの字型鋼が用いられていたが、コの字型鋼に限定される必要はなく、既存柱２から板状部材１７〜２０、補強用柱１３〜１６、補強用柱脚金物１１，１２、モルタル７を介して基礎コンクリート４に圧縮力が伝わるのであれば、他の形状の鋼材が用いられていてもよい。

また、前記第１，第２の実施の形態に係る既存柱２の補強方法においては、補強用柱１３〜１６と既存柱２が、板状部材１７〜２０によりそれぞれ連結されていたが、このような構成に限定される必要はなく、板状部材１７〜２０を用いずに、補強用柱１３〜１６と既存柱２が溶接等により直接連結されていてもよい。

１ 柱脚構造
２ 既存柱
２ａ フランジ部
２ｂ フランジ部
３ 柱脚金物
３ａ ボルト挿通孔
４ 基礎コンクリート
５ アンカーボルト
６ ナット
７ モルタル
８ 鉄筋
９ 被覆コンクリート
１０ 柱脚構造
１１ 補強用柱脚金物
１２ 補強用柱脚金物
１３ 補強用柱
１３ａ 底部
１３ｂ 端面
１４ 補強用柱
１４ａ 底部
１４ｂ 端面
１５ 補強用柱
１５ａ 底部
１５ｂ 端面
１６ 補強用柱
１６ａ 底部
１６ｂ 端面
１７ 板状部材
１８ 板状部材
１９ 板状部材
２０ 板状部材
２１ 柱脚構造
２２ 定着板
３０ 柱脚構造
Ｆ１ 外力
Ｆ２ 外力
Ｌ１ 応力中心距離
Ｌ２ 応力中心距離
Ｍ 曲げモーメント
Ｍ１ 曲げモーメント
Ｍ２ 曲げモーメント
Ｔ１ 引張反力
Ｔ２ 引張反力
Ｔ３ 引張反力
Ｐ１ 圧縮反力
Ｐ２ 圧縮反力

Claims (4)

1. 基礎コンクリートの上方に、アンカーボルトが挿通されていない補強用柱脚金物を載置して、前記補強用柱脚金物に補強用柱を接合し、
   前記補強用柱と既存柱を連結した
   ことを特徴とする既存柱の補強方法。
2. 前記補強用柱を前記既存柱の両横に設置した
   ことを特徴とする請求項１に記載の既存柱の補強方法。
3. 前記補強用柱と前記既存柱を連結部材により連結した
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の既存柱の補強方法。
4. 前記連結部材が板状に形成された
   ことを特徴とする請求項３に記載の既存柱の補強方法。

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