JP7257858B2 - 組積造構造物の補強構造および補強方法 - Google Patents

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に対してＰＣ鋼棒などを設けることにより耐震補強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、既存のレンガ造（組積造）建物の耐震補強において、レンガ壁に頂部から鉛直に孔を堀り、中にＰＣ鋼棒を挿入し、端部を定着し、プレストレスを導入することによりレンガ壁の構造性能を向上させる工法がある。この工法でレンガ壁下部でＰＣ鋼棒を定着させる方法として、レンガ壁頂部からに鉛直下向きに鉛直孔をあけ、レンガ壁下部あるいは基礎コンクリートに、鉛直孔につながる横孔を側面から掘り、横孔内でＰＣ鋼棒下端部に定着板を取り付けて定着する方法（例えば、特許文献１を参照）、横孔からさらに径の大きな縦孔を掘ってその中で定着板を取り付けて定着する方法（例えば、特許文献２を参照）などが考案されている。これらの方法では側面に大きな孔をあける必要があり、手間がかかるとともに、建物の外観に影響を与えて文化財的価値を損なうという問題があった。

これに対し、本特許出願人は、横孔をあけない方法（特許文献３を参照）を提案中である。この特許文献３に記載の方法は、鉛直孔の下端部を削って径を拡大し、その中に鉛直孔を通る大きさの定着部を有するＰＣ鋼棒を挿入するものである。この方法によれば、側面に大きな孔をあけないので、建物の外観に与える影響を小さく抑えることができる。

特開２０１０－２８１０３４号公報 特開２０１８－１７８６４６号公報 特願２０１８－２３３７４７号（現時点で未公開）

しかしながら、上記の従来の特許文献３の方法では、鉛直孔の下端部の径を大きく拡大する作業に手間がかかるおそれがあった。このため、こうした手間をかけることなく、建物の外観に与える影響を小さく抑えることのできる補強技術が求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、手間をかけることなく、外観に与える影響を小さく抑え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を補強する構造であって、組積造構造物の頂部から組積造構造物の下部またはその基礎の内部にかけて設けられた非貫通の鉛直孔と、鉛直孔の下部の孔壁に設けられた凹部と、鉛直孔に挿通配置され、緊張材または補強材として機能する棒状材と、棒状材の下部に接合され、凹部よりも下側に配置される定着部と、少なくとも凹部の位置の鉛直孔に充填され、定着部を埋設する固化材とを備え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を補強する方法であって、組積造構造物の頂部から組積造構造物の下部またはその基礎の内部にかけて、非貫通の鉛直孔を穿孔するステップと、鉛直孔の下部の孔壁に凹部を形成するステップと、緊張材または補強材として機能する棒状材の下部に定着部を接合した後、この棒状材を鉛直孔に挿通配置するとともに定着部を凹部よりも下側に配置するステップと、少なくとも凹部の位置の鉛直孔に固化材を充填して定着部を埋設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、棒状材は緊張材として機能するものであり、この棒状材の下部を固定端、上部を緊張端として棒状材に緊張力を付与して組積造構造物に上下方向の圧縮力を作用させるステップをさらに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を補強する構造であって、組積造構造物の頂部から組積造構造物の下部またはその基礎の内部にかけて設けられた非貫通の鉛直孔と、鉛直孔の下部の孔壁に設けられた凹部と、鉛直孔に挿通配置され、緊張材または補強材として機能する棒状材と、棒状材の下部に接合され、凹部よりも下側に配置される定着部と、少なくとも凹部の位置の鉛直孔に充填され、定着部を埋設する固化材とを備えるので、凹部に充填された固化材と組積造構造物との間にシアキーが形成されて、大きなせん断力の伝達が可能となる。定着部からシアキーに向けて斜め方向に圧縮ストラットが形成されるため、大きな定着耐力を得ることができる。また、側面に横孔をあけることなく、上からの作業だけで定着部の施工が可能となる。側面に孔をあけないので、組積造構造物の外観に与える影響を小さく抑え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を補強する方法であって、組積造構造物の頂部から組積造構造物の下部またはその基礎の内部にかけて、非貫通の鉛直孔を穿孔するステップと、鉛直孔の下部の孔壁に凹部を形成するステップと、緊張材または補強材として機能する棒状材の下部に定着部を接合した後、この棒状材を鉛直孔に挿通配置するとともに定着部を凹部よりも下側に配置するステップと、少なくとも凹部の位置の鉛直孔に固化材を充填して定着部を埋設するステップとを備えるので、凹部に充填された固化材と組積造構造物との間にシアキーが形成されて、大きなせん断力の伝達が可能となる。定着部からシアキーに向けて斜め方向に圧縮ストラットが形成されるため、大きな定着耐力を得ることができる。また、側面に横孔をあけることなく、上からの作業だけで定着部の施工が可能となる。側面に孔をあけないので、組積造構造物の外観に与える影響を小さく抑え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、棒状材は緊張材として機能するものであり、この棒状材の下部を固定端、上部を緊張端として棒状材に緊張力を付与して組積造構造物に上下方向の圧縮力を作用させるステップをさらに備えるので、組積造構造物に圧縮力を作用させる場合において、組積造構造物の外観に与える影響を小さく抑えることのできる補強方法を提供す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正面断面図である。 図２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の変形例を示す正面断面図である。 図３は、凹部の断面形状例を示す正面断面図である。

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に示すようなレンガ壁１０を例にとり説明する。このレンガ壁１０は、組積材としてのレンガ１２を積み上げて形成した壁体であり、図示しない地中に設けたコンクリート基礎上に構築されている。レンガ１２は、粘土や頁岩と泥を焼き固めて、または圧縮して作られた直方体状の建築材である。上下および左右に隣り合うレンガ１２間には、モルタルやグラウトなどからなる目地１４が設けられている。なお、本発明の組積造構造物はレンガ壁に限るものではなく、例えば、コンクリートブロックを組積材として積み上げたコンクリート壁や、石材などを組積材として積み上げた壁であってもよい。

また、本実施の形態では、棒状材がＰＣ鋼棒（緊張材）である場合を例にとり説明するが、本発明の棒状材はこれに限るものではない。例えばＰＣ鋼線、ＦＲＰ製のより線、ロッドなどの緊張材でもよいし、鉄筋などの補強材であってもよい。

本実施の形態の補強方法は、ステップ１～６の施工手順で行われる。以下、各ステップの施工内容について説明する。

（ステップ１）
まず、図１に示すように、レンガ壁１０の上端１８（頂部）から下部に向けて鉛直方向に孔を掘る。以下、この孔を鉛直孔と呼ぶことにする。この鉛直孔１６は、円形断面の非貫通孔であり、レンガ壁１０あるいは図外のコンクリート基礎の下まで貫通させず、レンガ壁１０下部あるいはコンクリート基礎内のＰＣ鋼棒２０の下部を定着させる位置まで穿孔する。鉛直孔１６の孔径は、後述するように、ＰＣ鋼棒２０に接合する定着板２２（定着部）の直径あるいは最大寸法よりも若干大径に設定する。なお、特に図示しないが、鉛直孔１６は、レンガ壁１０の長さ方向に沿って間隔をあけて複数形成するものとする。

（ステップ２）
次に、鉛直孔１６の下部の孔壁２４を切削し、孔壁２４にリング状（環状）の凹部２６を形成する。この凹部２６は、定着板２２の上面より上に少なくとも１か所以上設ける。凹部２６は、凹状の部分が全体としてリング状を呈するものでよく、周方向に非連続な部分があってもよい。また、リング状に限らず、孔壁２４に対して螺旋状に形成してもよい。凹部２６は、鉛直方向に間隔をあけて複数設けてもよい。凹部２６の鉛直断面はどのような形状でもよく、例えば図３に示すように、鉛直断面視で（１）四角形状、（２）三角形状、（３）任意の多角形状、（４）丸形状、（５）任意の曲線形状であってもよい。

（ステップ３）
次に、ＰＣ鋼棒２０の下端部に定着板２２を取り付けた後、このＰＣ鋼棒２０をレンガ壁１０の上端１８から鉛直孔１６に挿入する。定着板２２の大きさ・形状は、上述したように、鉛直孔１６の径よりも小さく、鉛直孔１６の上端１８から挿入できる大きさ・形状に設定する。なお、本発明の定着部はこれに限るものではなく、ＰＣ鋼棒等の棒状材に定着用の頭部を付加するものであればいかなるものでもよい。例えばＰＣ鋼棒に螺合するタイプの定着ナットでもよいし、定着ナットの上に鋼板などを設けてもよい。緊張材や補強材に定着板を溶接や摩擦圧接やネジ接合により取り付けてもよいし、緊張材や補強材自体を成形して頭部を作ってもよい。また、定着板２２は、図２に示すように鉛直方向に間隔をあけてＰＣ鋼棒２０の下端部に複数設けてもよい。この場合は、最上部に配置した定着板２２よりも上側に凹部２６が少なくとも１か所あるように設定する必要がある。

（ステップ４）
続いて、定着板２２が鉛直孔１６の凹部２６よりも下側に納まる位置までＰＣ鋼棒２０を挿入する。凹部２６と定着板２２との間には一定の鉛直距離を確保することが好ましい。定着板２２と凹部２６の間に圧縮ストラット（束）を形成して定着力を伝達させるためである。

（ステップ５）
次に、鉛直孔１６内に固化材２８を充填する。固化材２８は、鉛直孔１６の全長に充填する必要はないが、少なくともＰＣ鋼棒２０の定着部となる定着板２２の周囲から凹部２６までの範囲には必ず充填する。固化材３０は既設のレンガ壁１０よりも圧縮強度の大きい材料を使用することが望ましい。固化材２８としては、例えばモルタル、グラウト、コンクリートなどの無機材料、エポキシ樹脂などの有機材料など、ＰＣ鋼棒２０の定着部から作用する力を孔壁２４のリング状の凹部２６に伝達できるものなら何でもよい。

（ステップ６）
次に、固化材２８が固化した後、ＰＣ鋼棒２０の下端を固定端、上端を緊張端としてＰＣ鋼棒２０に緊張力を付与して、ＰＣ鋼棒２０の上端をレンガ壁１０の上端１８に設けた図外の定着板等に定着する。これにより、レンガ壁１０の上端１８と下部の定着板２２との間に上下方向の圧縮力を作用させてレンガ壁１０を補強し、本実施の形態に係る組積造構造物の補強構造１００を得ることができる。

この補強方法によれば、リング状の凹部２６に充填した固化材２８が固化すると、固化材２８とレンガ壁１０の間にリング状のシアキーが形成され、大きなせん断力の伝達が可能となる。ＰＣ鋼棒２０の定着部からリング状のシアキーに向けて斜めに圧縮ストラットが形成され、大きな定着耐力が発揮される。

また、この補強方法によれば、ＰＣ鋼棒２０を鉛直方向に挿入するレンガ壁１０の補強方法において、側面からの削孔作業を行うことなく、上からの削孔作業だけで大きな定着耐力を有する下側定着部を形成することが可能となる。このため掘削量は殆ど生じない。

また、レンガ壁１０の側面に横孔をあけないため、レンガ壁１０の外観に与える影響は少ないか、または影響は殆どない。したがって、本実施の形態によれば、比較的手間をかけずに、外観に与える影響を小さく抑えながらレンガ壁１０を補強することができる。このため、レンガ壁１０の文化財としての価値低下を抑止することができる。

また、鉛直孔１６の下部の径を大きく拡大する必要がないため、リング状の凹部２６を形成する切削作業が軽微で済み、コスト低減、工期短縮、騒音低減を図ることができる。

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を補強する構造であって、組積造構造物の頂部から組積造構造物の下部またはその基礎の内部にかけて設けられた非貫通の鉛直孔と、鉛直孔の下部の孔壁に設けられた凹部と、鉛直孔に挿通配置され、緊張材または補強材として機能する棒状材と、棒状材の下部に接合され、凹部よりも下側に配置される定着部と、少なくとも凹部の位置の鉛直孔に充填され、定着部を埋設する固化材とを備えるので、凹部に充填された固化材と組積造構造物との間にシアキーが形成されて、大きなせん断力の伝達が可能となる。定着部からシアキーに向けて斜め方向に圧縮ストラットが形成されるため、大きな定着耐力を得ることができる。また、側面に横孔をあけることなく、上からの作業だけで定着部の施工が可能となる。側面に孔をあけないので、組積造構造物の外観に与える影響を小さく抑えることができる。

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を補強する方法であって、組積造構造物の頂部から組積造構造物の下部またはその基礎の内部にかけて、非貫通の鉛直孔を穿孔するステップと、鉛直孔の下部の孔壁に凹部を形成するステップと、緊張材または補強材として機能する棒状材の下部に定着部を接合した後、この棒状材を鉛直孔に挿通配置するとともに定着部を凹部よりも下側に配置するステップと、少なくとも凹部の位置の鉛直孔に固化材を充填して定着部を埋設するステップとを備えるので、凹部に充填された固化材と組積造構造物との間にシアキーが形成されて、大きなせん断力の伝達が可能となる。定着部からシアキーに向けて斜め方向に圧縮ストラットが形成されるため、大きな定着耐力を得ることができる。また、側面に横孔をあけることなく、上からの作業だけで定着部の施工が可能となる。側面に孔をあけないので、組積造構造物の外観に与える影響を小さく抑えることができる。

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、棒状材は緊張材として機能するものであり、この棒状材の下部を固定端、上部を緊張端として棒状材に緊張力を付与して組積造構造物に上下方向の圧縮力を作用させるステップをさらに備えるので、組積造構造物に圧縮力を作用させる場合において、組積造構造物の外観に与える影響を小さく抑えることのできる補強方法を提供することができる。

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、例えばレンガ壁などの既設の組積造構造物に対してＰＣ鋼棒などでプレストレスを導入することにより耐震補強したり、また、既設の組積造構造物に鉄筋を挿入して補強する際に、手間を要さずに施工するのに有用であり、特に、既設の組積造構造物の外観に与える影響を小さく抑えて耐震補強するのに適している。

１０ レンガ壁（組積造構造物）
１２ レンガ（組積材）
１４ 目地
１６ 鉛直孔
１８ 上端（頂部）
２０ ＰＣ鋼棒（棒状材）
２２ 定着板（定着部）
２４ 孔壁
２６ 凹部
２８ 固化材
１００ 組積造構造物の補強構造

Claims (3)

1. 組積材を積み上げてなる既設の組積造構造物を補強する構造であって、
   組積造構造物の頂部から組積造構造物の下部またはその基礎の内部にかけて設けられた非貫通の鉛直孔と、鉛直孔の下部の組積造構造物の孔壁に設けられた凹部と、鉛直孔に挿通配置され、緊張材または補強材として機能する棒状材と、棒状材の下部に接合され、凹部よりも下側に配置される定着部と、少なくとも凹部の位置の鉛直孔に充填され、定着部を埋設する固化材とを備えることを特徴とする組積造構造物の補強構造。
2. 組積材を積み上げてなる既設の組積造構造物を補強する方法であって、
   組積造構造物の頂部から組積造構造物の下部またはその基礎の内部にかけて、非貫通の鉛直孔を穿孔するステップと、
   鉛直孔の下部の組積造構造物の孔壁に凹部を形成するステップと、
   緊張材または補強材として機能する棒状材の下部に定着部を接合した後、この棒状材を鉛直孔に挿通配置するとともに定着部を凹部よりも下側に配置するステップと、
   少なくとも凹部の位置の鉛直孔に固化材を充填して定着部を埋設するステップとを備えることを特徴とする組積造構造物の補強方法。
3. 棒状材は緊張材として機能するものであり、この棒状材の下部を固定端、上部を緊張端として棒状材に緊張力を付与して組積造構造物に上下方向の圧縮力を作用させるステップをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の組積造構造物の補強方法。

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