JP7257850B2

JP7257850B2 - 組積造構造物の補強構造および補強方法

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Publication number: JP7257850B2
Application number: JP2019067441A
Authority: JP
Inventors: 靖夫神野
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2023-04-14
Anticipated expiration: 2039-03-29
Also published as: JP2020165217A

Description

本発明は、組積造構造物の補強構造および補強方法に関し、例えばレンガ壁などの既設の組積造構造物のひびわれを補強または補修する組積造構造物の補強構造および補強方法に関するものである。

従来、レンガ壁などの組積造構造物では、地震や経年劣化などにより、開口部周辺などにひびわれが生じ、その補修が必要になることがある。ひびわれの補修方法としては、エポキシ樹脂やセメントスラリーをひびわれに注入する方法がある。しかし、歴史的な建物では、エポキシ樹脂は経年劣化などの問題から使用が難しく、セメントスラリーはひびわれへの充填性に問題がある。

ひびわれた組積造を元の耐力に戻すためには、ひびわれへの注入により母材と同等の強度に戻す必要があり、将来のひびわれを防止するためにはさらにそれ以上の強度にする必要がある。しかしながら、ひびわれに対する注入だけでは十分な補修効果、すなわち、ひびわれ前と同等あるいはそれ以上の構造性能を持たせることは難しく、補修後の損傷拡大を防止することは困難である。

一方、既往の技術として、レンガの目地内にアラミドロッドを埋め込んで補強する工法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。しかし、アラミドロッドは補強材としての剛性が小さいため、ひびわれ補強で効果を発揮するために大きな変形を許し、建物の損傷が大きくなるおそれがある。また、強度が小さいため、局所的なひびわれを十分に補強することができない。

特開２０１２－９７４７１号公報

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、外観に影響を与えることなく、ひびわれ発生前の強度に回復させることのできる組積造構造物の補強構造および補強方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る組積造構造物の補強構造は、組積材を積み上げてなる既設の組積造構造物に生じたひびわれを補強する構造であって、ひびわれと交差する目地に形成され、ひびわれと交差する方向に延びる溝と、溝に配置された補強材と、補強材を埋設する態様で溝に充填された固化材とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る他の組積造構造物の補強構造は、上述した発明において、目地は、ひびわれの両側で位置ずれしており、溝は、この両側の目地のうち片側の目地に形成され、補強材は、溝と、もう片側の目地の近傍の組積材に穿孔された孔とに挿入配置され、固化材は、補強材を埋設する態様で溝および孔に充填されることを特徴とする。

また、本発明に係る組積造構造物の補強方法は、組積材を積み上げてなる既設の組積造構造物に生じたひびわれを補強する方法であって、ひびわれと交差する目地に対して、ひびわれと交差する方向に延びる溝を形成するステップと、溝に補強材を配置するステップと、補強材を埋設する態様で溝に固化材を充填するステップとを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る他の組積造構造物の補強方法は、上述した発明において、目地が、ひびわれの両側で位置ずれしている場合に、この両側の目地のうち片側の目地に溝を形成するステップと、形成した溝から、もう片側の目地の近傍の組積材に孔を穿孔するステップと、溝および孔に補強材を挿入配置するステップと、補強材を埋設する態様で溝および孔に固化材を充填するステップとを備えることを特徴とする。

本発明に係る組積造構造物の補強構造によれば、組積材を積み上げてなる既設の組積造構造物に生じたひびわれを補強する構造であって、ひびわれと交差する目地に形成され、ひびわれと交差する方向に延びる溝と、溝に配置された補強材と、補強材を埋設する態様で溝に充填された固化材とを備えるので、組積造構造物にひびわれが生じたとき、外観に影響を与えることなく、ひびわれ発生前の強度に回復させることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の組積造構造物の補強構造によれば、目地は、ひびわれの両側で位置ずれしており、溝は、この両側の目地のうち片側の目地に形成され、補強材は、溝と、もう片側の目地の近傍の組積材に穿孔された孔とに挿入配置され、固化材は、補強材を埋設する態様で溝および孔に充填されるので、ひびわれの両側の目地に段差があるような場合でも、外観に影響を与えることなく、ひびわれ発生前の強度に回復させることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る組積造構造物の補強方法によれば、組積材を積み上げてなる既設の組積造構造物に生じたひびわれを補強する方法であって、ひびわれと交差する目地に対して、ひびわれと交差する方向に延びる溝を形成するステップと、溝に補強材を配置するステップと、補強材を埋設する態様で溝に固化材を充填するステップとを備えるので、組積造構造物にひびわれが生じたとき、外観に影響を与えることなく、ひびわれ発生前の強度に回復させることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の組積造構造物の補強方法によれば、目地が、ひびわれの両側で位置ずれしている場合に、この両側の目地のうち片側の目地に溝を形成するステップと、形成した溝から、もう片側の目地の近傍の組積材に孔を穿孔するステップと、溝および孔に補強材を挿入配置するステップと、補強材を埋設する態様で溝および孔に固化材を充填するステップとを備えるので、ひびわれの両側の目地に段差があるような場合でも、外観に影響を与えることなく、ひびわれ発生前の強度に回復させることができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る組積造構造物の補強構造および補強方法の実施の形態を示す図であり、（１）は正面図、（２）は側断面図である。図２は、帯板状補強材を示す斜視図である。図３は、ひびわれの左右の水平目地に上下段差があるときの補強方法の説明図であり、（１）は水平断面図、（２）は正面図である。図４は、本発明の効果を検証するために行った実験の説明図であり、（１）は水平断面図、（２）は正面図、（３）は側面図である。図５は、実験結果を示すグラフ図である。

以下に、本発明に係る組積造構造物の補強構造および補強方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

本実施の形態では、補強対象の組積造構造物として、図１に示すような組積造壁１０を例にとり説明する。この組積造壁１０は、直方体状の組積材１２を積み上げて形成した壁体であり、左下側には開口１４がある。開口１４の隅部から組積造壁１０にひびわれ１６が右上方向に生じている。上下および左右に隣り合う組積材１２間には、モルタルやグラウトなどからなる目地１８が設けられている。目地１８は、水平方向に延びる水平目地１８Ａと、鉛直方向に延びる鉛直目地１８Ｂとで構成される。組積材１２は、例えば、レンガ、コンクリートブロック、石材などで構成される。組積造壁１０の例としては、例えば、レンガを積み上げたレンガ壁、コンクリートブロックを積み上げたコンクリート壁、石材などを積み上げた壁を挙げることができる。

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１について説明する。
本実施の形態１の補強方法は、以下の施工手順で行われる。

まず、図１に示すように、組積造壁１０に生じたひびわれ１６に、エポキシ樹脂あるいはセメントスラリーなどの注入材２０を注入する。

注入材２０の硬化後、組積造壁１０に生じたひびわれ１６を横切る部分の水平目地１８Ａを、壁面から削って溝状に掘る。これにより、水平目地１８Ａ内にひびわれ１６と交差する方向に延びる溝２２を形成する。溝２２はひびわれ１６を横切り、ひびわれ１６の両側にそれぞれ十分な長さがあるように形成する。

次に、溝２２内に、棒状あるいは帯板状の補強材２４を入れ込み、その後、溝２２内にモルタルやグラウト等の充填材２６（固化材）を充填して、補強材２４を埋設する。補強材２４は、ひびわれ１６あるいはひびわれ１６が将来進展しそうな位置を横切る水平目地１８Ａに、ひびわれ１６の延びる方向と交差させて、ひびわれ１６から両側に十分な長さの定着長Ｌをとって埋め込む。この補強材２４は、水平目地１８Ａにのみ埋め込むものとし、鉛直目地１８Ｂには埋め込まない。定着長Ｌとしては、例えば、４０ｄ程度以上（ｄは補強材２４の直径または厚さ）を確保することが望ましい。補強材２４は、水平目地１８Ａ内に納まるサイズとする。通常レンガ壁の目地幅は約１０ｍｍであるので、棒状の補強材２４ならば直径１０ｍｍ以下、帯板状の補強材２４ならば厚さ１０ｍｍ以下となる。また、溝２２の深さは、溝２２の幅の２倍以上とするのが望ましい。

補強材２４は、錆びにくい材料であることが望ましく、例えば、（１）表面に凹凸を持つステンレス製の棒状の補強材（ステンレス鉄筋、ステンレス寸切りボルト）、（２）樹脂でコーティングされた鉄筋、（３）メッキされた寸切りボルト、（４）ステンレス製の帯板状の補強材（フラットバー）に複数の孔をあけて付着強度を大きくしたものなどを用いることができる。図２に、帯板状の補強材の一例を示す。この図に示すように、補強材２４の長手方向に沿って間隔をあけて複数の孔２８が設けられている。この帯板状の補強材２４を溝２２内に設ける場合は、補強材２４の長手方向と水平目地１８Ａの延びる方向を一致させるとともに、孔２８の貫通方向を上下方向にして溝２２内に設ける。

本実施の形態１によれば、組積造壁１０の開口１４付近などにひびわれ１６が生じたとき、外観に影響を与えることなく、ひびわれ発生前の強度に回復させることができる。また、補強量を多くすることで、将来的なひびわれの再発生や進展を防ぐことができる。ひびわれ発生前の組積造壁に適用することで、ひびわれの発生と進展を未然に防ぐことができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施の形態２は、図３に示すように、ひびわれ１６の両側で変形が大きく、ひびわれ１６を横切る部分の水平目地１８Ａに位置ずれ（上下段差）が生じている場合の補強方法である。本実施の形態２は、以下の施工手順で行われる。

まず、ひびわれ１６の片側（図の左側）の水平目地１８Ａについて、上記の実施の形態１と同様に溝２２を掘り、溝２２の中からドリル等でひびわれ１６の反対側（図の右側）の組積材１２に穿孔して孔３０を形成する。溝２２の深さａは、溝２２の幅の２倍以上（例えば４０ｍｍ程度）とするのが望ましい。次に、補強材２４を溝２２の側から孔３０に挿入する。挿入する長さは、上述したように、ひびわれ１６を挟んで溝２２内に４０ｄ以上、孔３０内に４０ｄ以上とするのが望ましい。その後、孔３０内および溝２２内にモルタルやグラウト等の充填材２６（固化材）を充填する。

本実施の形態２によれば、ひびわれ１６の両側で変形が大きく、ひびわれ１６を横切る部分の水平目地１８Ａに位置ずれ（例えば上下段差）が生じている場合、外観に影響を与えることなく、ひびわれ発生前の強度に回復させることができる。また、補強量を多くすることで、将来的なひびわれの再発生や進展を防ぐことができる。ひびわれ発生前の組積造壁に適用することで、ひびわれの発生と進展を未然に防ぐことができる。

なお、本実施の形態２の補強方法は、ひびわれ１６の両側の水平目地１８Ａに位置ずれが生じていない場合にも適用可能である。例えば、水平目地１８Ａの目地幅が小さい場合に適用することができる。

（本発明の効果の検証）
本発明の効果を検証するために、実験を行った。以下に、その内容および結果について説明する。

本実験は、図４に示すように、レンガ組積体を左右に２分割し、ひびわれを想定した５ｍｍの隙間にグラウトを注入してひびわれ補修を行うとともに、水平目地１段に細径ステンレス筋（Ｄ６）を埋め込んで補強を行い、３点曲げ形式の加力を行って補強効果を調べたものである。試験体は、以下の４体とした。

・比較例１：ひびわれのない一体で作られた組積体
・比較例２：ひびわれにグラウト注入のみを行ったもの
・実施例１：ひびわれへのグラウト注入および、水平目地１段にステンレス筋Ｄ６を２本埋め込んだもの
・実施例２：ひびわれへのグラウト注入および、水平目地１段にステンレス筋Ｄ６を４本埋め込んだもの

図５は、実験により得られた荷重と、変位の関係を示したものである。この図に示すように、ステンレス筋を埋め込んだもの（実施例１、２）は、ひびわれ注入補修だけのもの（比較例２）に比べて耐力が大きく増加し、ステンレス筋が多いほど耐力は大きくなった。本実験では、ステンレス筋Ｄ６（２本）では元のひびわれのないレンガ組積体に近い耐力を発揮し、ステンレス筋Ｄ６（４本）では元のひびわれのないレンガ組積体の耐力を大きく上回った。本実験の結果より、本発明は、ひびわれ補修・補強に大きな効果を発揮することがわかる。

以上説明したように、本発明に係る組積造構造物の補強構造によれば、組積材を積み上げてなる既設の組積造構造物に生じたひびわれを補強する構造であって、ひびわれと交差する目地に形成され、ひびわれと交差する方向に延びる溝と、溝に配置された補強材と、補強材を埋設する態様で溝に充填された固化材とを備えるので、組積造構造物にひびわれが生じたとき、外観に影響を与えることなく、ひびわれ発生前の強度に回復させることができる。

また、本発明に係る他の組積造構造物の補強構造によれば、目地は、ひびわれの両側で位置ずれしており、溝は、この両側の目地のうち片側の目地に形成され、補強材は、溝と、もう片側の目地の近傍の組積材に穿孔された孔とに挿入配置され、固化材は、補強材を埋設する態様で溝および孔に充填されるので、ひびわれの両側の目地に段差があるような場合でも、外観に影響を与えることなく、ひびわれ発生前の強度に回復させることができる。

また、本発明に係る組積造構造物の補強方法によれば、組積材を積み上げてなる既設の組積造構造物に生じたひびわれを補強する方法であって、ひびわれと交差する目地に対して、ひびわれと交差する方向に延びる溝を形成するステップと、溝に補強材を配置するステップと、補強材を埋設する態様で溝に固化材を充填するステップとを備えるので、組積造構造物にひびわれが生じたとき、外観に影響を与えることなく、ひびわれ発生前の強度に回復させることができる。

また、本発明に係る他の組積造構造物の補強方法によれば、目地が、ひびわれの両側で位置ずれしている場合に、この両側の目地のうち片側の目地に溝を形成するステップと、形成した溝から、もう片側の目地の近傍の組積材に孔を穿孔するステップと、溝および孔に補強材を挿入配置するステップと、補強材を埋設する態様で溝および孔に固化材を充填するステップとを備えるので、ひびわれの両側の目地に段差があるような場合でも、外観に影響を与えることなく、ひびわれ発生前の強度に回復させることができる。

以上のように、本発明に係る組積造構造物の補強構造および補強方法は、既設のレンガ壁のような組積造構造物に生じたひびわれを補修・補強するのに有用であり、特に、外観に影響を与えることなく、ひびわれ発生前の強度に回復させるのに適している。

１０組積造壁（組積造構造物）
１２組積材
１４開口
１６ひびわれ
１８目地
１８Ａ水平目地
１８Ｂ鉛直目地
２０注入材
２２溝
２４補強材
２６充填材（固化材）
２８，３０孔

Claims

組積材を積み上げてなる既設の組積造構造物に生じたひびわれを補強する構造であって、
ひびわれと交差する目地に形成され、ひびわれと交差する方向に延びる溝と、溝に配置された補強材と、補強材を埋設する態様で溝に充填された固化材とを備え、
溝は、ひびわれの両側の目地のうち片側の目地に形成され、補強材は、溝と、もう片側の目地の近傍の組積材に穿孔された孔とに挿入配置され、固化材は、補強材を埋設する態様で溝および孔に充填されることを特徴とする組積造構造物の補強構造。
組積材を積み上げてなる既設の組積造構造物に生じたひびわれを補強する方法であって、
ひびわれと交差する目地に対して、ひびわれと交差する方向に延びる溝を形成する際に、ひびわれの両側の目地のうち片側の目地に溝を形成するステップと、形成した溝から、もう片側の目地の近傍の組積材に孔を穿孔するステップと、溝および孔に補強材を挿入配置するステップと、補強材を埋設する態様で溝および孔に固化材を充填するステップとを有することを特徴とする組積造構造物の補強方法。