JPWO2003027416A1 - Structure reinforcement structure, reinforcement material, seismic isolation device, and reinforcement method - Google Patents
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Abstract
角型部材1と扁平部材3の接合部に、扁平部材3を貫通するスリット5を設ける。補強材7aの両端を、角型部材1の側面8a側からスリット5に通し、接着剤11で角型部材1に仮付けする。次に、補強材7bの両端を角型部材1の側面8b側からスリット5に通し、接着剤9で補強材7aに接着する。さらに、補強材7cの両端を角型部材1の側面8a側からスリット5に通し、接着剤9で補強材7bに接着する。A slit 5 penetrating the flat member 3 is provided at the joint between the square member 1 and the flat member 3. Both ends of the reinforcing member 7 a are passed through the slit 5 from the side surface 8 a side of the square member 1 and temporarily attached to the square member 1 with the adhesive 11. Next, both ends of the reinforcing member 7 b are passed through the slit 5 from the side surface 8 b side of the square member 1 and bonded to the reinforcing member 7 a with the adhesive 9. Further, both ends of the reinforcing member 7 c are passed through the slit 5 from the side surface 8 a side of the square member 1 and bonded to the reinforcing member 7 b with the adhesive 9.
Description
技術分野
本発明は、構造物の補強構造、補強材料、免震装置および補強方法に関するものである。
背景技術
従来、部材の外周部分に伸展性のある材料を設置して部材の破壊を制御したり、破壊後の耐荷力を維持、向上させる方法(PCT/JP00/09283、以下、前出願)がある。
しかしながら、部材の形状が、壁付き柱のように起伏や凹凸のある場合、窓枠等が設置されている柱のように、補強する部材が他の部材や非構造部材と接合されているか、極めて近接している場合には、十分な補強効果が得られない。また、部材と補強材、補強材と外界の作用によって補強材が劣化する可能性のある場合がある。さらに、小さい範囲の変形から大きな変形まで、補強効果を必要とする場合や、免震補強が必要な場合がある。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、補強効果を高めることができる構造物の補強構造、免震装置および補強方法を提供することにある。
発明の開示
第1の発明は、隣接する複数の部材の外周面に補強材を設置する構造物の補強方法であって、近接した、もしくは接合された第1の部材と他の部材の間を貫通する空間に補強材を通すことを特徴とする構造物の補強方法である。
第1の部材は、例えば角柱であり、他の部材は角柱の側面に近接する、もしくは接合された壁である。第1の発明は、起伏や凹凸を有する部材を補強する方法である。空間とは、例えば、近接する角柱と壁の間の隙間や、接合された角柱と壁の接合部に設けられたスリットや孔等である。補強材には、例えばゴム系や繊維系等のシート材や帯状材を使用する。空間に補強材を通し、角柱の外周を周回するように補強材を設置することにより、第1の部材の周方向に張力を伝達する。
第1の発明では、隣接する複数の部材の外周面に補強材を設置する補強方法において、近接する複数の部材の間の空間や、接合された複数の部材の接合部を貫通する空間に補強材を通す。
第2の発明は、扁平な部材の外周面に補強材を設置する構造物の補強方法であって、扁平な部材を貫通する空間に、両端に接着面が設けられた帯状の補強材を通すことを特徴とする構造物の補強方法である。
扁平な部材とは、例えば壁等である。空間とは、扁平な部材に設けられた孔等である。補強材には、例えばゴム系や繊維系等の帯状材を使用する。帯状材の両端部には、必要に応じて、例えばラッパ状に接着面を設け、接着面積を確保する。空間に補強材を通すことにより、扁平な部材の対面する側面間で張力を伝達する。
第2の発明では、扁平な部材の外周面に補強材を設置する構造物の補強方法において、扁平な部材を貫通するように設けられた空間に補強材を通す。
第3の発明は、シート状の補強材を部材の外側に筒状に形成し、前記補強材の内側に粒状体の充填材を充填することを特徴とする構造物の補強方法である。
部材とは、中空部材や、複雑な断面形状を有する部材である。補強材には、例えば、繊維系、ゴム系、金属等のシート材が使用される。充填材には、例えば、砂などの天然の粒状体、樹脂等の人工的な粒状体が使用される。部材が見かけの体積膨張を伴って変形しようとするときに、粒状体の充填材がこれを補強材に伝達し、変形を制御する。充填材には、これに加えて、部材を熱等から守る効果を得るため、無機系の材料を用いることもできる。
第3の発明では、部材の外周に沿って補強材を筒状に形成し、部材の内部に粒状体の充填材を充填する。または、部材との間に空間を設けて補強材を筒状に形成し、補強材と部材との間に粒状体の充填材を充填する。
第4の発明は、粒状体の充填材、コンクリート製の部材、または鋼製の部材の周囲に、補強材が設置されたことを特徴とする免震装置である。
補強材には、例えば、繊維系、ゴム系、金属等のシート材、帯状材が使用される。充填材には、例えば、砂などの天然の粒状体、樹脂等の人工的な粒状体が使用される。充填材、コンクリート製の部材、鋼製の部材の内部には、必要に応じて、鉄筋等の引張りに抵抗する材料が配置される。また、コンクリートの内部には、強度低下を防止する充填材を混入することもある。第4の発明の免震装置の水平断面は、円形状とするのが望ましい。
第4の発明では、粒状体の充填材、コンクリート製の部材、または鋼製の部材の周囲に、補強材を設置する。
第5の発明は、第4の発明の免震装置を、構造物の層内、構造物の基礎と躯体の間、または構造物の基礎に設置することを特徴とする構造物の補強方法である。
構造物の層内に設置する場合には、免震装置を柱として設置する。または、構造物の基礎と躯体即ち上部構造との間に設置する。構造物の基礎に設置する場合には、通常の杭と併用して設置する。第4の発明の免震装置は、構造物の上下、左右、斜めの3次元方向の振動に対して免震効果を発揮する。
第5の発明では、第4の発明の免震装置を、柱として構造物の層内に設置する。または、構造物の基礎と躯体の間に免震装置として設置する。構造物の基礎の部分に、杭兼免震装置として設置する場合もある。
第6の発明は、部材の外周面に補強材を設置する構造物の補強方法であって、前記部材の外周面に、複数の補強材を多重に設置することを特徴とする構造物の補強方法である。
複数の補強材とは、例えば、ヤング率の異なる材質の複数の補強材、異なる力学的メカニズムで部材を補強する複数の補強材等である。これらは、補強材の材質、厚みや幅、設置量等を変えることで実現できる。部材や外界の作用からこれらの補強材を保護するための保護用補強材を、さらに設置してもよい。
第6の発明では、前記部材の外周面に、異なる特性を有する複数の補強材を多重に設置する。
第7の発明は、帯状の補強材を部材の外周に接着剤で接着し、前記帯状の補強材により、前記部材のひびわれ幅の増大を抑制して破壊を制御することを特徴とする構造物の補強方法である。
補強材には、ポリエステル製シートよりも剛性、強度の高い材質、例えば、ポリエステル等の繊維系の材質の帯状材を使用する。帯状の補強材は、部材にらせん状に隙間なく巻きつけられる。または、所定の間隔をおいて、部材を周回する補強材を多段に設置してもよい。または/かつ部材の軸方向に隙間なく、もしくは所定の間隔をおいて設置してもよい。部材の表面に接着剤で直接接着された剛性、強度の高い補強材が、部材の変形が小さな範囲から大きな範囲まで、連続的に補強効果を発揮する。
第7の発明では、帯状の補強材を部材の外周に接着剤で直接接着し、補強材の張力で部材に発生したひびわれの幅が増大するのを抑制する。
第8の発明は、複数の部材の接合部を補強する構造物の補強方法であって、シート状もしくは帯状の補強材の端部を第1の部材の側面に接着し、前記端部に連続する部分を第2の部材の側面に接着して、前記補強材で前記第1の部材と前記第2の部材との接合部を覆うことを特徴とする構造物の補強方法である。
第1の部材、第2の部材は、例えば、梁、柱である。シート状もしくは帯状の補強材の厚さ、幅、長さ等の寸法は、接合部に作用する荷重を考慮して決定する。補強材の端部が梁の側面に接着され、端部に続く部分が柱の側面に接着されて、柱と梁の接合部が補強材で覆われる。第3の部材として、柱の他の側面に別の梁が接合される場合、補強材の他端を別の梁の側面に接着してもよい。
第8の発明では、シート状もしくは帯状の補強材の一端を第1の部材の側面に接着し、他端を第2の部材の側面に接着して、補強材で接合部を覆う。
第9の発明は、接合部を有する部材を補強する補強方法であって、前記接合部の上方と下方では、前記部材の周囲に帯状補強材をらせん状に巻きつけ、前記接合部では、前記帯状補強材を襷がけにして巻き付けることを特徴とする構造物の補強方法である。
接合部とは、例えば、第8の発明の第1の部材と第2の部材の接合部等である。第9の発明の帯状補強材は、第8の発明の補強材の上に巻きつけても良い。この場合、帯状補強材と第8の発明の補強材とは、お互いの張力を伝達する様に接着される。または、補強される接合部の要求性能に応じてお互いを接着せずに、独立に部材を補強する構造とすることもできる。また、帯状補強材は、多重に繰り返して巻き付けられる場合もある。
第9の発明では、帯状補強材を、接合部を含む部材の全面に連続して巻きつける。接合部の上方では螺旋状に巻きつけ、接合部では襷がけにして巻き付け、接合部の下方では螺旋状に巻きつける。
第10の発明は、被含浸性を有する繊維系材料に樹脂を含浸させたことを特徴とする補強材料である。
第10の発明では、伸展性があり、被含浸性のあるシート状、もしくは帯状の繊維系材料に樹脂を含浸させることによって、歪の小さい範囲での剛性を高め、かつ歪の大きい範囲までの変形性能を保持させる。第10の発明の補強材料は、第1から第9の発明の構造物の補強方法、免震装置に用いられる。
第11の発明は、第1から第3、第5から第9のいずれかの発明の構造物の補強方法で補強された構造物の補強構造である。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面に基づいて、本発明の第1の実施の形態について詳細に説明する。第1図は、補強される部材の斜視図を示す。補強される部材は、角型部材1の両端に扁平部材3が接合されたもので、例えば、角型部材1が柱、扁平部材3が壁である壁付き柱等である。角型部材1と扁平部材3の接合部付近には、角型部材1と扁平部材3の間に形成される表面の凹凸に対処するため、扁平部材3を貫通するスリット5が設けられる。
第2図および第3図は、補強後の第1図のA−A断面図を示す。まず、第2図に示す補強について説明する。第2図では、角型部材1は、角型部材1の周長の約4分の3長さを有するシート状の補強材7a、7b、7c、接着剤9、接着剤11を用いて補強される。
補強材7aは、側面8a側から両端をスリット5に通して設置され、角型部材1の周長の約4分の3の面を覆う。補強材7aの両端は、接着剤11で角型部材1に仮付けされる。補強材7bは、側面8b側から両端をスリット5に通して設置される。補強材7bは、角型部材1の残りの面、即ち側面8bを覆い、両端は補強材7aの外側に重ねて設置される。補強材7bの両端は、接着剤9で補強材7aに接着される。
補強材7cは、補強材7aと重なるように、側面8a側から両端をスリット5に通して設置される。補強材7cの両端は、補強材7bの外側に重ねて設置され、接着剤9で補強材7bに接着される。
次に、第3図に示す補強について説明する。第3図では、角型部材1は、角型部材1の周長の約1倍弱の長さを有するシート状の補強材13a、角型部材1の周長の約1倍強の長さを有するシート状の補強材13b、接着剤9、接着剤11を用いて補強される。
補強材13aは、一方の端部が側面14bの角に、もう一方の端部が側面14bの表面にくるように、スリット5を通して角型部材1のほぼ全面に巻きつけられる。補強材13aの一端は、接着剤11を用いて、側面14bの表面に仮付けされる。
補強材13bは、両端が角型部材1の側面14a側にくるように、補強材13aの外側に、スリット5を通して筒状に巻きつけられる。補強材13bは、接着剤11と重なる位置で、接着剤9を用いて補強材13aに接着される。補強材13bの一端は、接着剤9を用いて補強材13bの他端付近に接着される。
第2図に示す補強材7a、7b、7c、第3図に示す補強材13a、13bは、例えば、繊維系、ゴム系等の伸展性のあるシート材である。接着剤11は補強材7a、13aを角型部材1に仮付けするものであり、過度に接着されることがないよう工夫される。接着剤9は、補強材7aと7bと7cが、また、補強材13aと13bが、相互に十分に張力を伝達できる材質とする。
このように、第1の実施の形態では、隣接する角型部材1と扁平部材3との接合部にスリット5を設けて補強材を通すことにより、角型部材1の周方向に張力を伝達し、補強効果を高める。第1図では、接合された複数の部材の接合部付近にスリット5を設けたが、近接する複数の部材間の隙間をスリット5に相当するものとして、補強材を設置することもできる。また、第1の実施の形態の補強方法は、角型部材1と扁平部材3の接合部や隣接部に限らず、起伏や凹凸のある任意の形状の部材に用いることができる。
次に、第2の実施の形態について説明する。第4図は、補強される部材の斜視図を示す。第2の実施の形態では、第1の実施の形態と同様の部材を異なる方法で補強する。第1の実施の形態の角型部材1に相当する角型部材21と、扁平部材3に相当する扁平部材23の接合部付近には、扁平部材23を貫通する複数の孔25が所定の間隔で設けられる。
第5図は、接続用補強材15の平面図、第6図は、補強後の第4図のB−B断面図、第7図は、補強後の第4図のB−B断面の一部を示す図である。第5図に示すように、接続用補強材は、帯状の連結部19の両端に接着面17を有する。接着面17は、連結部19の端部を増幅したものである。
まず、第6図に示す補強について説明する。第6図では、角型部材21は、複数の接続用補強材15、2枚のシート状の補強材27、接着剤9、接着剤11を用いて補強される。
複数の接続用補強材15は、連結部19を軸として接着面17を丸めた状態で、角型部材21の両側の複数の孔25にそれぞれ1つずつ通される。そして、連結部19が孔25の位置となったところで接着面17を広げる。接続用補強材15の接着面17は、接着剤11を用いて角型部材21に仮付けされる。
2枚の補強材27は、角型部材21の側面のうち、扁平部材23と隣接していない側面28を覆うようにそれぞれ設置される。補強材27の両端は、接続用補強材15の接着面17の外側に重ねて設置される。補強材27の両端は、接着剤9を用いて接続用補強材15の接着面17に接着される。
次に、第7図に示す補強について説明する。第7図では、角型部材21と扁平部材23とが、複数の接続用補強材15、2枚のシート状の補強材29、接着剤9を用いて補強される。接続用補強材15は、第6図に示す補強の場合と同様に、連結部19を軸として接着面17を丸めた状態で、角型部材21の両側の孔25に通される。そして、連結部19が孔25の位置となったところで接着面17を広げる。接続用補強材15の接着面17は、接着剤11を用いて角型部材21に仮付けされる。
補強材29は、角型部材21の側面30aと扁平部材23の側面30bとを連続して覆うように設置される。補強材29は、接続用補強材15の接着面17に重なる位置で、接着剤9を用いて接続用補強材15に接着される。
補強材27、補強材29は、例えば、繊維系、ゴム系等の伸展性のあるシート材である。接続用補強材15は、孔25を介した両側の補強材27、または補強材29に加わる張力を伝達する強度を有する材質とする。接着剤11は接続用補強材15を角型部材21に仮付けするものであり、過度に接着されることがないよう工夫される。接着剤9は、接続用補強材15と補強材27が、また、接続用補強材15と補強材29が、相互に十分に張力を伝達できる材質とする。
このように、第2の実施の形態では、隣接する角型部材21と扁平部材23との接合部に複数の孔25を設け、孔25に接続用補強材15を通し、角型部材21の周方向に張力を伝達し、補強効果を高める。第2の実施の形態は、起伏や凹凸のある任意の形状の部材に用いることができる。
なお、接続用補強材15のかわりに、第24図に示すような帯状のポリエステルベルト99を使用してもよい。ポリエステルベルト99の材質は、つり紐等に用いられているポリエステル系の繊維でよい。土木シート等の補強用シートの強度は3cm幅あたり500〜1000kgfであるが、ポリエステルベルト99は、5cm幅あたり15000kgf程度の強度を有する。ポリエステルベルト99を孔25に貫通させることで、シート状の補強材27、補強材29に働く張力を少ない断面で伝達することが可能である。
また、第6図または第7図に示す補強構造では効果が不十分な場合、補強量を増加させるために、同様の補強構造を繰り返して用いることができる。
次に、第3の実施の形態について説明する。第8図は、補強される扁平部材31の斜視図を示す。扁平部材31は、例えば壁である。扁平部材31には、部材厚を貫通する複数の孔33が、格子状の個所に設けられる。第9図は、接続用補強材35の斜視図、第10図は、補強後の扁平部材31の孔33付近の断面図を示す。
第9図に示すように、接続用補強材35は、軸状の連結部39の両端に接着面37を有する。接着面37は、連結部39の軸方向と垂直に、ラッパ状に設けられる。第10図では、扁平部材31は、複数の接続用補強材35、2枚のシート状の補強材41、接着剤9を用いて補強される。
接続用補強材35は、連結部39を軸として接着面37を丸めた状態で、扁平部材31の複数の孔33にそれぞれ通される。そして、連結部39が孔33の位置となったところで接着面37を広げる。接着面37の外側には、扁平部材31の両側面32を覆うように、補強材41が設置される。接着面37は、接着剤9を用いて補強材41に接着される。
補強材41は、例えば、繊維系、ゴム系等の伸展性のあるシート材である。接続用補強材35は、孔33を介した両側の補強材41に加わる張力を伝達する強度を有する材質とする。接着剤9は、接続用補強材35と補強材41が、相互に十分に張力を伝達できる材質とする。
このように、第3の実施の形態では、扁平部材31に複数の孔33を設け、孔33に接続用補強材35を通して側面32間で張力を伝達し、補強効果を高める。第3の実施の形態は、壁のみでなく、中空の管等の、表面に起伏や凹凸のない任意の形状の部材に用いることができる。
なお、孔33に通しやすくするため、接続用補強材35の接着面37に切欠きを入れてもよい。
また、第2の実施の形態と同様に、接続用補強材35の代替として、第24図に示すようなポリエステルベルト99を使用することもできる。
次に、第4の実施の形態について説明する。第11図は補強後のH型部材43の斜視図である。第11図に示すように、H型部材43は、補強材45と粒状体の充填材47を用いて補強される。
H型部材43の周囲には、空間を設けてシート状の補強材45が筒状に設置される。H型部材43と補強材45の間の空間には、粒状体の充填材47が充填される。補強材45には、例えば、繊維系、ゴム系等のシート材が使用される。充填材47には、例えば、砂などの天然の粒状体、樹脂等の人工的な粒状体が使用される。
粒状体の充填材47は、エネルギー損失を伴って変形しながら補強材45に応力を伝達するので、従来の連続繊維、鉄板巻き等の補強法とは異なり、充填材47を樹脂、接着剤で固定する必要はない。施工上の理由等で、接着や固定等を行う場合でも、常時の重量下や軽微な地震で形状を保持する程度の仮付けでよい。
第4の実施の形態は、H型部材43以外にも、断面形状が複雑な部材の補強に使用できる。第4の実施の形態では、粒状体の充填材47が、部材が見かけの体積膨張を伴って変形しようとするときに、これを補強材45に伝達し、補強効果を高める。また、例えば無機系の不燃かつ熱容量の大きな材料を用いて、熱からH型部材43を保護する効果を加えることができる。
なお、第4の実施の形態の補強方法により、H型部材43に限らず、複雑な断面形状を有する任意の部材を補強できる。
次に、第5の実施の形態について説明する。第12図は、補強後の中空部材49の斜視図である。第12図に示すように、中空部材49は、補強材45と粒状体の充填材47を用いて補強される。
中空部材49の周囲の表面には、シート状の補強材45が筒状に設置される。中空部材49の内部には、粒状体の充填材47が充填される。補強材45には、例えば、繊維系、ゴム系等のシート材等が使用される。充填材47には、例えば、砂などの天然の粒状体、樹脂等の人工的な粒状体が使用される。
粒状体の充填材47は、中空部材49の空隙を満たす目的で設置されるが、エネルギ損失を伴って変形しながら補強材45に応力を伝達するので、従来のコンクリート充填鋼管工法のように、内部に充填したコンクリート等の材料を固化させる必要はない。
第5の実施の形態では、中空の形状の部材を補強する場合に、粒状体の充填材47を内部に設置することによって補強効果を高める。充填材47は中空部材49がエネルギ損失を伴いながら破壊しようとするときの見かけの体積膨張を補強材45に伝達する役割を持つ。第5の実施の形態の補強方法で補強する中空部材の断面形状は、円形に限らない。
なお、第4、第5の実施の形態では、充填材47を用いたH型部材43や中空部材49等の補強に、第1から第3の実施の形態の補強方法を併用してもよい。
次に、第6の実施の形態について説明する。第13図は、免震装置55の斜視図である。免震装置55は、補強材45と粒状体の充填材47で構成される。補強材45には、例えば、繊維系、ゴム系等の伸展性のあるシート材、帯状材等が使用される。充填材47には、例えば、砂などの天然の粒状体、樹脂等の人工的な粒状体が使用される。免震装置55は、第11図でH型部材43の断面積が零に近い場合である。
免震装置55では、充填材47が見かけの体積膨張を伴って変形すると、補強材45が弾性によって周方向の圧縮力を充填材47に作用させ、見かけの体積膨張を拘束する。補強材45として高延性材を使用することで、免震装置55は、大きな変形に耐えることができ、吸収エネルギが大きくなる。
第14図から第16図は、免震装置55、55a、55bのいずれかを使用した構造物53の立面図である。第14図では、地盤51に構築された構造物53の上部構造54内の層57に免震装置55、55a、55bが設置される。層57に設置された免震装置55、55a、55bは、大黒柱のように、フロアの荷重を支え、大地震時に構造物53の倒壊を防止する。
第15図では、地盤51に設置された基礎59と構造物53の上部構造54との間の層57aに免震装置55、55a、55bが設置される。第15図に示す免震装置55、55a、55bは、大きなエネルギ吸収機能を利用し、免震装置として用いられる。
第16図では、基礎59(図示せず)と支持地盤・岩盤64との間の層57bに免震装置55、55a、55bが設置される。第16図では、構造物53の杭として、地盤51に設置された通常の杭61と免震装置55、55a、55bとが併用される。第16図に示す免震装置55、55a、55bは、免震機能と大沈下防止機能を有する杭として用いられる。
第17図、第18図は、それぞれ、第14図から第16図に示すように構造物の層に設置された免震装置55b付近の鉛直断面図、免震装置55a付近の鉛直断面図である。第19図は免震装置55aの水平断面図、第20図は免震装置55bの水平断面図を示す。
第17図、第18図に示すように、免震装置55a、55bは、層57、かつ/または基礎59と上部構造54の間の層57aに上下部材柱として設置されたり、地盤51の層57bに、杭として設置される。層57、層57aの上下の部材63は、それぞれ、スラブ、梁、基礎59等である。層57bでは、下の部材63のかわりに、地盤や岩盤64がある。
第19図に示すように、免震装置55aは、免震装置55と同様に粒状体の充填材47、補強材45等で形成される。充填材47には、エネルギ吸収機能が大きく、粒子が破砕しにくい樹脂等が、補強材45には、伸展性のある材料が使用される。免震装置55aは、側面が球形の形状を有する。
免震装置55aは、補強材45、充填材47等で構成したが、充填材47のかわりに鉄筋コンクリートや鉄骨を使用してもよい。第20図に示すように、免震装置55bでは、内部に鉄筋等の引張抵抗材65が配置されたコンクリート67、すなわち鉄筋コンクリート製の部材の周囲を、補強材45で補強する。
この場合、コンクリート67に特殊な構造の充填材(図示せず)を混入してもよい。この充填材は、コンクリートの強度低下を抑える樹脂等の内容物を有する。コンクリート67が繰り返し荷重の作用で破砕されていく過程で、充填材の内容物が染み出し、コンクリートの強度低下を抑える。これにより、免震装置55bの抵抗力の低下、単位変形当たりのエネルギ吸収能力の低下が低減され、構造物の形状変化を抑えられる。
免震装置55a、55bの内部には、鉛直方向に複数の引張抵抗材65が配置される。引張抵抗材65の両端は、それぞれ上下の部材63に、または上の部材63と下の地盤や岩盤64に埋め込まれる。引張抵抗材65により、免震装置55a、55bは部材63、地盤や岩盤64に連結される。
免震装置55a、55bを柱として使用する場合、引張抵抗材65には、例えば、鉄筋、鉄板、第24図に示すポリエステルベルト99のような帯状の連結用補強材等を使用する。また、杭として使用する場合、引張抵抗材65には、例えば、アースアンカ、ロックアンカ等を使用する。引張抵抗材65は、構造物53の層57、または/かつ、基礎59と上部構造54の間の層57a、または/かつ、基礎と支持地盤・岩盤64の間が上下方向に引き離される力に抵抗する。
第19図、第20図に示すように、免震装置55a、55bの水平断面は円形であり、内部に4本の引張抵抗材65が配置される。免震装置55a、55bの円形断面は、繰り返し荷重を受けて変形した部材の断面形状を先取りしたものである。水平断面を円形とすることにより、補強材45が効果を発揮するときに断面形状の変化を小さくし、軸方向の変形である伸び縮みを抑制し、構造物の形状変化を抑えることができる。
このように、第6の実施の形態では、補強材45と充填材47で新たに構築した免震装置55、55a、55bを上部構造54内、または/かつ、上部構造54と基礎59の間、または/かつ、地盤21に柱や杭として設置し、構造物53の補強効果を高める。免震装置55、55a、55bは、従来の免震装置とは異なり、上下、左右、斜めの3次元各方向の振動に対して免震効果を発揮する。即ち、軸引張、軸圧縮、曲げ、捻りの各断面力に対して大きなエネルギ吸収機能を発揮させることができる。これは、従来の免震機能にはない利点である。従来の免震装置を、第16図に示すような免震機能と大沈下防止機能を有する杭として使用することは困難であったが、第6の実施の形態によれば、容易に実施できる。
なお、免震装置55、55a、55bにおいて、引張抵抗材の本数は4本に限らない。また、補強材45は、例えば、ポリエステル製のシート、ベルト等の補強材を接着剤で直接部材に貼り付け、補強材同士をさらに接着剤で連結させる多重構造としてもよい。多重構造については、第7の実施の形態で詳細に説明する。
第6の実施の形態では、第17図から第20図に示すように、引張抵抗材65が層57、57a、57bの上下方向の引張りに抵抗するが、これは、鉄筋コンクリート性の壁や柱では通常行われていることである。免震装置55bは、通常の設計、施工方法で構築された柱、壁等の部材を補強して形成できるので、従来の免震装置に比べ、設計や施工が極めて容易で、価格が安価である。
第21図は、第14図から第16図に示す層57、57a、57bの鉛直部材69に作用する力を示す図である。鉛直部材69とは、例えば、免震装置55、55a、55b等の、柱並びに杭である。但し、杭の場合には、下面は岩盤または地盤である。
構造物のある鉛直部材69に作用する力は、鉛直力と水平力に分けることができる。さらに、鉛直力は構造物の重量Pw、ΔPwと、地震力の鉛直成分Psに分けられる。Pwは、層57から上の構造物の重量の内、鉛直部材69が負担する力であり、ΔPwは、鉛直部材69の自重である。
鉛直部材69には、鉛直力として、上端に重量Pw+鉛直地震力Ps71が、下端に重量(Pw+ΔPw)+鉛直地震力Ps73が作用し、水平力として、水平地震力Q79が作用する。また、鉛直部材69の上下の端部には曲げモーメントM77、捻りモーメントMz75が作用する。地震時のこれらの荷重の大きさは、鉛直部材69の剛性によって決まる。剛性がなければ、荷重は作用しない。
鉛直部材69が免震装置55、55a、55bである場合も、同様の荷重が作用する。従来の免震装置は、剛性が大きい方向が限られているものが殆どであり、これに応じて免震効果が発揮される方向が限られていた。従って、効果の少ない方向の地震力によるエネルギを免震装置以外の部材で負担する必要があった。特に、上下方向の引張り力に対しては、剛性のないものが多かった。また、曲げに関しては剛性が極めて大きいものもあり、免震装置に曲げモーメントが集中する結果、周辺の補強が必要になる課題があった。
一方、第6の実施の形態の免震装置55a、55bは、第17図から第20図に示したような構造であり、通常の部材の設計法と施工法を用いて、上下方向の引張剛性はもとより、構造物の任意の方向の水平剛性、曲げ剛性、捻り剛性を容易に与えることができる。免震装置55の場合は、第8の発明の方法を用いる。これら各方向の剛性に、伸展性のあるシート、ベルト等によって、大きなエネルギ吸収機能を付与することが、第6の実施の形態の大きな特徴である。免震装置55、55a、55bを、構造物53の免震に使用する際は、新たに免震装置55、55a、55bを設置してもよいし、既存の部材を変更、補強して免震装置55、55a、55bとしてもよい。
次に、第7の実施の形態について説明する。第22図は、補強後の部材81の断面の一部を示す図である。第22図では、部材81は、保護用補強材83、補強材85、補強材87、保護用補強材89を用いて補強される。
部材81には、内側から順に、保護用補強材83、補強材85、補強材87、保護用補強材89が設置される。保護用補強材83は、部材81の作用から、補強材85、87、保護用補強材89を保護するために設置される。例えば、部材81がアルカリを析出するコンクリート等の材料で、補強材85、87、保護用補強材89が耐アルカリ性の低いポリエステル繊維等の材料である場合、保護用補強材83には、部材81からのアルカリの析出を防止する効果のある樹脂等の材料を用いる。
保護用補強材89は、外界の物質の作用による保護用補強材83、補強材85、補強材87の機能の劣化を防止するために設置される。例えば、保護用補強材83、補強材85、補強材87がポリエステル繊維製のシート等である場合には、紫外線によって劣化しやすいので、保護用補強材89にはエポキシ、ウレタン等の樹脂を使用し、内部の補強材の劣化を防止する。保護用補強材89を防火帯とすることもできる。
補強材85と補強材87は、部材81に対して異なる補強効果を有する材質である。例えば、補強材87にはポリエステル繊維等を、補強材85には樹脂や、繊維に樹脂を含浸させたもの等の材料を使用する。この場合、補強材87は部材81の歪が大きな範囲(15%程度)まで補強効果を発揮し、補強材85は部材81の歪が小さい範囲(1%以下)で補強効果を発揮する。
ポリエステル繊維のみで部材81を補強する場合、部材81のヤング率に比べて補強材のヤング率が小さいため、部材81の歪が小さい段階で補強効果を発揮させるには厚みを要する。しかし、大きなヤング率を有する樹脂や、繊維に樹脂を含浸させたもの等の材料を併用することにより、ポリエステル繊維のみの場合よりも薄い厚さの補強材で、部材81の歪が小さい範囲(1%以下)でも補強効果を発揮できる。また、補強材85を部材81もしくは保護用補強材83の表面に直接接着することによって、歪の小さい範囲内で効果を発揮させることができる。保護用補強材83は、必要に応じて部材81の表面と補強材85の間のせん断力を伝達する機能を有するものとする。例えば、樹脂系のプライマー等を用いる。
また、補強材85と補強材87の補強効果を得るメカニズムを変えることで、異なる荷重条件、変形範囲にわたって補強効果を発揮させることができる。例えば、部材81のせん断力を直接補強材で分担する方法と、部材81の見かけの体積の膨張を拘束することによる方法を併用する場合などである。
補強材87には、見かけの体積の膨張を拘束することによって補強効果を発揮する材料と構造を用いることができる。補強材85には、部材81のせん断破壊耐力を向上させて耐荷力を向上させることを狙い、鉄板、炭素繊維、アラミド繊維等を用いる。補強材85は、部材81と補強材85の間でせん断力を直接伝達してせん断力を分担し、部材81を補強する。また、補強材85として、樹脂を含浸させたり、全面に接着剤を塗布して剛性を高めたポリエステルシートまたはポリエステルベルト等を用いることができる。この場合には、補強材85と補強材87を連続的に施工できるメリットがある。
第23図は、第22図に示すような多重構造での補強方法を用いた場合の部材81の荷重変形関係を示すグラフである。第23図の縦軸は荷重、横軸は変形を示す。この荷重とは、軸力、曲げモーメント、せん断力等の部材81の断面力であり、変形はそれぞれの荷重に適合する変形である軸縮み、曲げ率、せん断歪等である。補強しない場合91の曲線に比べ、多重構造補強を用いて補強した場合93の曲線では、部材81は広い範囲の変形に対して耐荷力を有する。
第23図は、補強材85と補強材87の有効な変形範囲が重複しておらず、補強材85の有効な範囲95と補強材87の有効な範囲97の間に若干の耐荷力の低減が生じる一般的な例を示す。補強材85と補強材87の有効な変形範囲を重複させることで、耐荷力の低減を避けることができる。
第7の実施の形態では、周囲に特性の異なる補強材を多重に用いることによって、広範囲の部材の荷重条件、外界の環境条件に対して補強効果を発揮させることができる。なお、部材81は、コンクリート部材等のみでなく、第11図や第13図に示すように、充填材47の場合もある。この場合には、充填材47に保護用補強材83と同等の効果をもつ材質を選択し、保護用補強材83を省略してもよい。
なお、部材81もしくは保護用補強材83の表面に直接接着する補強材85として、第24図に示すポリエステルベルト99などの、強度と剛性の高い帯状補強材を使用できる。ポリエステルベルト99は、ポリエステルシートに比べ、単位幅あたりのヤング率を大きくする構造で織ることができるので、小さい歪の段階で効果を発揮する補強材85として用いることができる。例えば、幅64mm、厚さ4mmのポリエステルベルト99の製品の引張試験結果では、2500kgf作用時で歪は2%である。
ポリエステルベルト99を補強材85として使用する場合、第25図から第28図に示す柱105が第22図の部材81に相当する。第25図から第28図に示す、ポリエステルベルト99での補強方法については、後述の第8の実施の形態の部分で述べる。
次に、第8の実施の形態について説明する。第24図は、ポリエステルベルト99の平面図、第25図と第26図は、帯状補強材101で補強した柱105の例を示す斜視図、第27図は第26図に示す柱105の立面図である。
まず、第25図に示す補強について説明する。第25図では、所定の間隔で、柱105を周回するように複数の帯状補強材101を設置する。柱105を周回させた帯状補強材101の端部同士は、機械的継手である接着、留め具の双方、またはいずれかで接続する。機械的継手を用いる場合には、短期間で補強効果を得ることができ、震災直後の緊急補強等に適する。また、部材軸方向に帯状補強材102を接着して、これと交差する方向のひび割れを制御する効果を期待することができる。
次に、第26図、第27図に示す補強について説明する。第26図、第27図に示す柱105の表面には、帯状補強材101が隙間なく巻き付けられる。矢印Cの方向に帯状補強材101に張力を加えながら、矢印Dの方向に巻き付けることで、補強効果を高めることができる。帯状補強材101は、柱105に直接接着される。なお、柱105のコーナー部での繊維破壊を避けるための面取りなどは特に必要ないが、帯状補強材(図示せず)を部材のコーナー部の辺に平行に接着して、辺の部分の補強材に対する応力集中を緩和する効果を期待することができる。
第27図に示すように、帯状補強材101は、柱105の上端部107と下端部111では部材周と平行に巻き、一般部109では一周でベルト幅分進むように螺旋状に巻くことで、隙間なく均等に巻きつけることができる。また、巻く向き(右巻き、左巻き)を変えて帯状補強材101を2層、3層に設置することによって、補強効果を高めることができる。この際、1層目を巻いた後、全面に接着剤を塗布し、この上に半幅ずらして2層目を巻くことで、帯状補強材101間のずれを押さえることができる。
第28図は、第25図から第27図に示す柱105の表面付近の断面図である。第28図に示すように、帯状補強材101は、接着剤113を用いて柱105に直接貼り付けられている。
第25図から第28図に示す帯状補強材101には、例えば、第24図に示すポリエステルベルト99を使用する。第2、第7の実施の形態の説明で述べたように、ポリエステルベルト99の材質は、つり紐等に用いられているポリエステル系の繊維である。ポリエステルベルト99は、土木シートより剛性・強度が高いので、柱105のクラック幅の増大を抑え、見かけの体積変形を歪の小さい範囲で制御することを特に考慮して使用される。
次に、柱105の歪が小さい範囲でクラック幅をおさえる補強での、補強量の計算方法について述べる。第29図は、帯状補強材101とクラック115の有効接着長の関係を示す図である。
曲げ、軸力、せん断力などが作用する部材が局部的に破壊する時には、部材の表面にクラック115が生じる。第29図では、柱105の表面に帯状補強材101が直接貼り付けられた状態で、クラック115が発生している。帯状補強材101のベルト幅119は、wである。帯状補強材101には、クラック115を押し広げようとする力、すなわち張力121が、1本あたりq作用している。第29図では、クラック幅117は、帯状補強材101の効果でd以下に押さえられている。
クラック115の近傍では、応力集中がある。クラック115を中心とする幅123(a)は、接着剤113もしくは近傍の部材表面がせん断破壊して接着効果を失っている部分の長さであり、以下、自由長と呼ぶ。また、拘束長125(b)は柱105の自然な拘束長であり、自由端から計った長さである。従って、帯状補強材101は、定着長s=b−aの長さで柱105に接着されている。
ここで、拘束長125は、柱105のような長方形断面の場合には一辺の長さ、円形断面の場合には中心角90度前後の周の部分である。これらの長さが帯状補強材101のベルト幅119(w)に比べて極めて大きいときは、実際に働いている接着力がゼロでない長さを取る。
なお、クラック115が、長方形断面の部材のある面の中央付近にある場合には、拘束長125が部材の他の面にも及ぶ。
帯状補強材101の剛性をkとすると、自由長a、即ち幅123と、クラック幅117(d)、張力121(q)との間には、次の関係がある。
定着長s=b−a内の帯状補強材101と柱105の平均せん断力をτとすると、
である。
式1、式2)より自由長aを消去すると、張力121(q)と平均せん断力τ、クラック幅117(d)の間には、次の2次関係がある。
この関係は、最大クラック幅dmax以下で2つの解qがあるが、大きいほうの解が先に実現するので、これを採用することにすると、qはクラック幅117(d)に応じて、最大値qmaxと最小値qminの間になる。
最小値qminに対応するクラック幅dmaxは、
である。
クラック幅がdmaxを越えると、式3)は解を持たない。即ち、このようなメカニズムが成り立たなくなる。以上の関係から、クラック115を押し広げようとする力を帯状補強材101で分担する時の最大値qmaxと最小値qminを求めて、上記のメカニズムを利用した構造補強を設計することができる。式4)から式6)の値は、柱105等の部材と帯状補強材101の間の接着力τ(平均せん断力)に比例する。
帯状補強材101としてポリエステルベルト99等の安価で伸展性に優れた材料を用いた場合には、材料としてのヤング率はコンクリートの約10分の1、鉄の約100分の1である。従って、平均せん断力τの大きな接着剤113を用いて接着したとしても、クラック115を生じずに弾性的に部材に加わるせん断力を分担することは困難である。しかし、変形の小さい範囲内での補強効果を特に必要とする場合には、ポリエステルベルト等に樹脂を含浸させて補強材の剛性を高めた上で、エポキシ樹脂系の接着剤を用いる。
第28図において、例えば、帯状補強材101が幅64mm、厚さ4mmのポリエステルベルト99であり、柱105が、拘束長125がb=30cmの鉄筋コンクリート柱であり、接着剤113として、トーヨーポリマー製のエポキシウレタン系接着剤ルビロンを用いるとする。このとき、平均せん断力τ=10kgf/cm2、帯状補強材101(ポリエステルベルト99)のベルト幅119はw=6.4cm、拘束長125はb=30cm、帯状補強材101(ポリエステルベルト99)の剛性k=153000kgf/cm2である。
式4)から式6)を用いて最大値qmax、最小値qmin、最大クラック幅dmaxを算出すると、最大値qmax=1920kgf、最小値qmin=960kgf、最大クラック幅dmax=0.12cmとなる。
従って、この補強を実施すると、最大クラック幅dmax=1.2mmまでを拘束することができ、このときの帯状補強材101(ポリエステルベルト99)1本あたりの張力121は、q=0.9tfとなる。
第30図は軸力と曲げとせん断を受ける柱105の概略図、第31図は柱105に発生するクラック115を押し広げようとする力を示す図である。第27図に示す方法で帯状補強材101としてポリエステルベルト99を用いて補強された柱105に、軸力129(P)を加えつづけた状態で、水平力を加え、曲げモーメント131(M)、せん断力Qを繰り返し発生させた場合について、以下に補強効果を述べる。
柱105は、通常の構築部の柱を想定している。せん断力127(Q)が柱105の高さhの中間の高さ(h/2)で水平に作用しており、柱105の上端と下端は回転しない様に水平にスライドするという条件である。この結果、柱105の内部には、水平方向に均等なせん断力(合力Q)と軸力(合力P)が発生する。曲げモーメントは、上端部でM=Qh/2、中間でゼロ、下端で−Mとなる。
せん断力127(Q)が、柱105の鉄筋、コンクリートの状態から決まる最大せん断力Qmaxに達すると、クラック115が角θ137の方向に発生する。このクラック115を水平方向に押し広げようとする力は、柱105に作用するせん断力127(Q)である。この力を、矢印c133で示す範囲の帯状補強材101で負担すると考える。帯状補強材101は、1本の幅がw、1本あたりの張力はqなので、矢印c133の範囲の帯状補強材101の合力Qは、Q=q・2C/wである。
但し、柱105は長方形断面であるので、前面と背面がともに働くとして係数2を用いた。また、矢印c133の長さCは、第31図から、C=btanθである。一般には、せん断力Qは、部材内部でも負担しているが、ベルトが顕著な効果を発揮するQmax付近の変形を超えると、ほぼ全てのせん断力がベルトの張力によって負担されると仮定している。
今、角θ137=45度とすれば、柱105の幅135がb(拘束長)=30cmである。よって、前に、式4)から式6)により算出した、ポリエステルベルト99(幅64mm、厚さ4mm)を使用したときの最大値qmax、最小値qminに対応する水平力Qmax、Qminは、Qmax=qmax2b/w=18000kgf、Qmin=qmin2b/w=9000kgfとなる。従って、本補強の効果で、クラック115の幅がdmax=1.2mmを越えない範囲では、9tf以上の水平抵抗力を保持することができる。
次に、補強なしの柱105と、第27図に示す帯状補強材101として前述のポリエステルベルト99(幅64mm、厚さ4mm)を用いて補強した柱105について、第30図に示す条件で、変位制御で水平繰り返し加力試験を実施した結果について述べる。但し、柱105のコンクリート強度は135kgf/cm2、軸方向鉄筋比0.56%、せん断補強鉄筋比0.08%、軸力は一定で、37tf(軸力比0.3)である。
第32図は、柱105の変形を示す概略図である。柱105の水平方向の変位を水平変位δh139、鉛直方向の変位を鉛直変位δv141とすると、実験により、第33図から第38図に示す結果が得られた。第33図は柱105の水平力Qと変位履歴の包絡線を示す図である。第34図は柱105の水平変位、鉛直変位、水平力の関係を示す図、第35図は、柱105の復元力特性関係を示す図である。
第33図の横軸は柱105の水平変位δh(139)を、縦軸は水平力Q(せん断力127)を示す。第35図の横軸は柱105の水平変位δh(139)と変形角を、縦軸は水平力Q(せん断力127)を示す。
第33図において、柱105を帯状補強材101で補強しない場合の包絡線が補強なし143a、補強した場合の包絡線が補強あり143bの曲線である。補強あり143bに示す包絡線は、第35図に示す履歴ループ153の阪神大震災相当157a、阪神大震災2倍相当157b、阪神大震災3倍相当157c、阪神大震災5倍相当157d等の点の包絡線である。
第34図では、横軸が水平変位δh(139)を、上向きの縦軸が水平力Q(せん断力127)を、下向きの縦軸が鉛直変位δv(141)を示す。補強なし143a、補強あり143bは、第33図の補強なし143a、補強あり143bに示したのと同じ包絡線である。補強なし145aは、帯状補強材で補強しなかった柱105の鉛直変位δvを、補強あり145bは、帯状補強材101(ポリエステルベルト99)で補強した柱105の鉛直変位δvを示す曲線である。
第33図、第34図に示すように、補強なし143aの場合の最大水平力をQmax1、補強あり143bの場合の最大水平力をQmax2、最小水平力をQminとすると、実験のデータから、補強なし143aの場合の最大水平力はQmax1=17.5tfである。また、補強あり143bの場合の最大水平力はQmax2=18tf、最小水平力はQmin=7tfである。
第34図で、補強なしの柱105の水平力Qを示す補強なし143aのライン、鉛直変位δvを示す補強なし145aのラインは、水平力QがQmax1となった時点から急降下している。これは、補強した柱105では、Qmax2に対応する水平変位から、Qminまでの水平変位の領域で、帯状補強材101(ポリエステルベルト99)での補強効果によってせん断力の大半が負担されているという前記の仮定を裏付けている。
補強あり143bでの最小水平力Qminの実験データが、第30図、第31図のモデルを用いた計算値9tfより小さいのは、実験誤差であるとともに、繰り返し荷重と変形で、柱105のコンクリート面と帯状補強材101(ポリエステルベルト99)との接着面での強度低下が生じたことも考えられる。最大せん断力Qmax2は、計算値18tfとほぼ等しい値である。
第34図に示すように、柱105の水平変位δhが変位振幅δhc147のとき、水平力Qを示す補強あり143bの曲線には水平力変曲点149が、鉛直変位δvを示す補強あり145bの曲線には鉛直変位変曲点153がある。変位振幅δhc147は、第35図に示す履歴ループ153の兵庫県南部地震3倍相当157c付近の水平変位δh、すなわち約140mm(変形角は0.15rad)である。
第36図は、柱105の累積水平変位Σδhと履歴吸収エネルギWの関係を示す図である。第37図は第36図の詳細図である。第36図では、横軸が水平累積変位Σδhを、縦軸が履歴吸収エネルギWを示す。
第36図、第37図の横軸に示す累積水平変位Σδhは、次の式で計算した。ここで、iは、データ記録のステップ数、nは現在のステップ数である。なお、累積水平変位Σδhは、第35図に示す履歴ループ153上での位置を示す指標として計算している。
縦軸に示す履歴吸収エネルギWは、次の式で計算した。履歴吸収エネルギWは、水平力Qすなわちせん断力127のした仕事である。
構造物のある柱105が受け持つ軸力129がPであれば、これに対応する質量mは、重力加速度gを用いて、m=P/gで表せる。従って、構造物に入力され、振動が終了するまでに消費されるエネルギのうち、柱105に作用するせん断力127がする仕事Eは、地震動の速度応答スペクトルSvを用いて、近似的に次の式で表される。
第36図に示す履歴吸収エネルギ157の曲線は、第35図に示す実験結果の履歴ループ153から式8)で計算した履歴吸収エネルギを表す。阪神大震災相当159aおよび阪神大震災5倍相当159bの直線で示される値は、履歴吸収エネルギ157の曲線との比較のため、式9)で算出したものである。第37図では、同様に式9)で算出した阪神大震災2倍相当159c、阪神大震災3倍相当159dの値をさらに示している。式9を使用するにあたり、速度応答スペクトルは、固有周期0.3秒での神戸海洋気象台記録での値であるSv=90cm/sを用いた。
第38図は、式7)で算出した累積水平変位Σδhと鉛直変位δvの関係を示す図である。第38図では、横軸が水平累積変位Σδhを、縦軸が鉛直変位δv(141)を示す。第34図の説明で述べたように、水平変位が変位振幅δhc147、すなわち約140mmのとき、鉛直変位変曲点153があり、このとき、累積水平変位Σδhは約1500mmである。第38図に示すように、鉛直変位変曲点153での累積変位約1500mmまでは、鉛直変位δvは5mm(歪0.5%)以下である。
この実験から、次のことが言える。
▲1▼従来の補強が困難である低強度コンクリート(135kgf/cm2)で補強効果を発揮した。
▲2▼歪の小さい範囲から大変形まで連続的に補強効果を発揮した。
▲3▼第33図に示す補強あり143bの曲線で、水平力に2つの変曲点(Q=Qmax2となる点、およびQ=Qminとなる点、すなわち水平力変曲点149)が確認された。
▲4▼第34図に示す補強あり145bの曲線で、鉛直変位δvにひとつの変曲点(鉛直変位変曲点153)が確認された。これは、▲3▼に記述した水平力変曲点149(Q=Qmin)に対応する点である。なお、鉛直変位変曲点153は、繰り返し荷重によってコンクリートが累積損傷し、コンクリート強度が低下し、帯状補強材101(ポリエステルベルト99)と柱105のコンクリート面の接着強度τが低下し、クラック幅117が限界dmaxを越え、式1から式6)のメカニズムが成り立たなくなった結果、柱105の断面形状が変化を開始し、大きな軸変形を生じるメカニズムに移行した点である。
▲5▼水平力Qの第2変曲点、すなわちQ=Qminとなる水平変曲点149に達するまで、即ち鉛直変位δvが鉛直変位変曲点153に達するまでは、鉛直変位δv(柱105の軸縮み)は0.5%以下であり、実用上、構造物が地震後再利用できる許容範囲である。
▲6▼補強しない場合(第33図、第34図に示した補強なし143a、145aの場合)には、阪神大震災相当の履歴吸収エネルギ以前に鉛直変位δvが急拡大し、構造物は崩壊したと考えられる。
▲7▼補強した場合、第36図、第37図に示す履歴吸収エネルギ157が阪神大震災約2.5倍相当の履歴吸収エネルギとなるまでは鉛直変位δvが0.5%以下であり、実用上、構造物が地震後再利用できる許容範囲である。
▲8▼補強した場合には、第38図に示すように、阪神大震災約2.5倍相当の履歴吸収エネルギ(累積水平変位Σδhが約1500mm)を越えると、鉛直変位δvは徐々に拡大する。しかし、第34図、第35図に示すように、水平耐力が上昇し、1サイクルあたりの吸収エネルギが増えるので、制振効果が高まり、大きな崩壊防止効果がある。
第8の実施の形態により、柱105等の部材にポリエステルベルト99等の帯状補強材101を直接接着する方法は、第33図から第38図の実験結果に示されるように、クラック115の発生後の小さな変形から大きな変形まで、連続的に補強効果を発揮する。
従来、部材を巻き立てて補強する場合は、クラックの発生を防ぐべく、部材を構成する主要な力学的要素の剛性と同等以上の剛性を持った炭素繊維、巻き鉄板等の補強材料を部材表面に直接樹脂等で張り付けることを特徴としていたが、第8の実施の形態では、部材表面のクラック115の発生を抑止しようとするのではなく、クラック幅117を有効な値、例えば2mm程度に押さえることで、部材の機能低下を制御し、構造物の使用性や安全性を維持する。
ポリエステルベルト99等の剛性が大きな材料を用いて部材表面に直接接着する方法は、有限なクラック115を伴う変形の範囲で、部材の形状を保持する効果を高めることを狙っている。この効果は、式1から式4)に示したように、補強材周方向の剛性に比例して高くなり、部材表面と補強材の間で伝達されるせん断力の大きさによって限界がある。よって、部材と、剛性の大きな補強材を直接接着することによって、効果を高めることができる。
なお、第8の実施の形態で使用する帯状補強材101は、ポリエステルベルト99に限らない。同等の強度、剛性を持つ任意の材質を使用することができる。
また、第8の実施の形態の補強方法は、クラック幅117の増大を制御することによって、部材の見かけの体積の膨張を抑える方法であり、原理的には前出願に等しいが、形状変化と軸歪を抑えるメカニズムを考案し、理論式と実験で実証したことは、今後の実用上意義が大きい。
次に、第9の実施の形態について説明する。第9の実施の形態は、第1の実施の形態と同様に、凹凸のある部材、ならびに部材と部材の接合部の補強効果を高める方法である。第39図は、柱161と梁163の接合部に接続用補強材169a、169bを設置した状態を示す斜視図である。柱161の左右の側面165bには、梁163が接合されている。
柱161と梁163の接合部は、まず、2枚のシート状の接続用補強材169aと、4枚の接続用補強材169bとで補強される。接続用補強材169aは、シート状の補強材であり、柱161の側面165bと梁163の側面167aとの接合部を覆うように接着される。接続用補強材169aの中央部は、柱161の側面165aと左右に隣接する側面165bとに接着され、両端部は、梁163の側面167aに接着される。
接続用補強材169bはシート状の補強材であり、柱161の側面165bと梁163の側面167bとの接合部を覆うように接着される。接続用補強材169a、169bは、例えば、繊維系、ゴム系等の伸展性のあるシート材である。
接続用補強材169a、169bは、シート状の補強材ではなく、ポリエステルベルト99等の帯状補強材を用いても良い。シート材、帯状補強材のいずれを用いる場合でも、接続用補強材169a、169bの厚さ、幅、長さ等は、必要な補強量に相当する寸法とする。
接続用補強材169a、169bを柱161や梁163に接着する方法は、第1の実施の形態の補強材7a等と同じく仮付けでもよいが、第7の実施の形態の補強材85のように、強度を期待した接着を用いることができる。一般に、構造物の変位振幅は、部材と部材の接合部の変形に大きく左右されるので、後述の第43図のステップ209に示した方法で補強量が決定されることを考えると、後者を用いることが実用的である。
第40図は、柱161と梁163の接合部に帯状補強材171a、171bを設置した状態を示す斜視図である。第40図では、第39図に示すように設置された接続用補強材169a、169bを覆うように、1本の帯状補強材171aと、2本の帯状補強材171bが設置される。帯状補強材171aは、太い側の部材、すなわち柱161の周囲に設置される。帯状補強材171aは、斜めに柱161と梁163の接合部を跨ぎ、接合部の上方と下方とで連続して巻き付けられる。帯状補強材171bは、細い側の部材、すなわち梁163の周囲に設置される。帯状補強材171bは、柱161の左右に接合された梁163にそれぞれ独立して巻き付けられる。
この方法を繰り返し用いて補強量を必要な量まで増やす。第40図では帯状補強材171a、171bを二重に設置し、柱161と梁163の接合部で襷がけにしてある。
柱161、梁163への帯状補強材171a、171bの接着には、前出願および本出願で用いたように強度を期待した接着を用いる。第41図は、接続用補強材169b等が設置された柱161と梁163の接合部の断面図を示す図である。シート状の接続用補強材169bの上には、帯状補強材171a、171bが巻き付けられる。柱161や梁163とシート状の接続用補強材169b、接続用補強材169bと帯状補強材171a、171bは、お互いの張力を接着面のせん断抵抗を介して伝達するように接着される。柱161や梁163と接続用補強材169a、接続用補強材169aと帯状補強材171a、171bも同様に接着される。
なお、必要に応じて、柱161の周囲に補強材173aを、また、梁163の周囲に補強材173bを巻き付ける。補強材173a、173bは、伸展性のあるシート材や帯状材である。
このように、第9の実施の形態では、柱161と梁163との接合部に接続用補強材169a、169bを設けて、部材間の補強効果を高める。さらに、帯状補強材171aを太い方の部材である柱161に襷がけにし、接合部を跨いで巻きつけたり、帯状補強材171a、171bを柱161や梁163の周囲に多重に巻きつけることで、必要な補強量を確保する。
第39図、第40図では、十字型の接合部を示したが、T型等の接合部でも同様の方法で施工できる。さらに、柱と梁の組合せに限らず、他の部材同士の接合部の補強にも有効である。また、第1、第2の実施の形態に示すような、スリットや孔を用いる方法と併用することもできる。これは、スラブと梁、壁と梁など、厚さや形状の大きく異なる部材間の接合部の補強に対して、特に有効である。なお、帯状補強材171a、171bのみで十分な補強量を得られる場合には、接続用補強材169a、169bを省略してもよい。
第42図、第43図は、本発明の方法で部材の補強を行うときの補強量の設計のフローチャートを示す図である。第42図、第43図のフローチャートを用いて、補強諸元を決定する方法について説明する。
第42図に示すように、まず、構造物の重量、形状、機能等の限界条件を決定する(ステップ201)。同時に、構造物に作用する突発的外力の振幅、周期、継続時間、エネルギを決定する(ステップ202)。さらに、構造物に作用する突発的外力の内、鉄筋、コンクリート等、従来の材料で負担する部分を決定する(ステップ203)。
次に、構造物や部材を新設する場合など、部材諸元を決定する場合(a)には、ステップ201からステップ203での決定事項を考慮して部材諸元を決定する(ステップ204)。部材諸元は、通常の構造設計計算方法もしくは他の補強指針を用いて決定することができる。
次に、本方法で負担する自重等の常時の荷重と突発外力を決定する(ステップ205)。すなわち、本発明の方法、構造、材料で負担する突発的な外力の種類、性質と大きさ(振幅、周期、継続時間、エネルギ)を決定する。これは、ステップ201で決定した、構造物がその耐用期間に受けると考えられる突発的外力のエネルギから、本発明の方法での補強以外で耐えうる突発的外力のエネルギ(ステップ203で決定した、従来の材料で負担する部分など)を除いたものとすることもできる。従って、新設時点の構造設計で本発明の補強を用いることを考慮する場合には、部材の材料、部材諸元を、この補強を考慮して節約することができる。
なお、既存の構造物や部材を補強材で補強する場合など、部材諸元を決定しない場合(b)には、ステップ202、ステップ203での決定事項からステップ205の内容を決定する。この場合も、構造物がその耐用期間に受けると考えられる突発的外力から、本発明の方法での補強以外で耐えうる突発的外力を除いたものとして決定することができる。
次に、部材に作用する断面力の振幅とエネルギを計算する(ステップ206)。すなわち、ステップ202で決定した、突発的な外力の種類、性質と大きさから、補強した部材、その他の部材を含む部材に作用する断面力(せん断力、軸力、曲げモーメント等)および部材の変形(せん断歪、軸歪、曲げ歪等)の振幅と大きさを計算する。同時に、構造物全体の突発外力による変位振幅と振動エネルギを計算する(ステップ207)。
ステップ206、ステップ207について、厳密には、第35図に示したような補強した部材とその他の部材の復元力特性を考慮した有限要素法、フレーム解析法等の構造解析計算を行うことによって計算できる。簡略法としては、通常の構造設計で行われているように、構造系を単純化して、エネルギー定則などの仮定を設けて行うことができる。従来の計算と比較して対象とする変形範囲が広いことを除けば、復元力特性が明らかな部材の構造設計と同じ要領で行うことができる。
次に、補強した部材の補強量と復元力特性、軸歪の関係を決定する(ステップ208)。ステップ206、ステップ207の計算により、ステップ208の内容を決定する。このとき、一般には、第43図の破線で示したように、ステップ210からステップ208を介してステップ206及びステップ207の間のフィードバックが必要になる。
そして、構造物の地震等の突発的な外力作用後の機能・使用性・修復可能性等の限界条件を決定し(ステップ209)、これとステップ207で計算した構造物の変位振幅と振動エネルギを比較して、補強諸元を決定する(ステップ210)。
すなわち、ステップ206からステップ208で計算した構造物の変形と、ステップ209で決定した、地震等の突発外力が作用した後にどのような形で構造物を使用するかの条件から求まる許容変形量とを比較し、補強諸元を決定する。この際、ステップ201で決定した構造物の重量、形状、機能等の限界条件も考慮に入れる。
大地震等に関しては、ステップ209で、崩壊しなければよいという条件であれば、許容変形は大きくとることができる。一方、新幹線の高架橋等のように、大地震直後であっても変形が大きいと脱線等の危険がある場合には、これを考慮して補強量を決定する。
第1から第9の発明は、伸展性のある材料を部材表面に接着剤で設置して、見かけの体積の膨張を拘束することによって、部材の破壊を制御する方法(前出願)の効果を高める補強方法、補強構造、免震装置に関するものである。
前出願では、補強材料として、ポリエステルシートなどの、安価で加工や接着が容易な材料を用いている。これらの補強材料のヤング率は、コンクリートの10分の1、鉄の100分の1程度である。よって、鉄筋コンクリートの鉄筋のような形で、歪が極めて小さい弾性範囲内で部材に作用する荷重の一部を直接分担する効果は、上記のヤング率の比に比例して、ごく小さい。
しかし、繰り返し荷重の作用により、部材を主として構成する鉄やコンクリート等の材料が降伏したり、ひび割れを発生したりして、塑性変形を開始した以降には、部材の剛性が低下するので、前出願の方法は、顕著な効果を発揮する。すなわち、部材を構成するコンクリート等の材料が粒状体を経て粉体となり、鉄が大きく塑性変形したり破断した以降も、これらを一体化させて保持し、軸力保持能力、曲げやせん断などの外力への抵抗能力を発揮させることができる。
補強した部材は、剛性を保持しながら、上述の一連の繰り返し変形過程で極めて大きなエネルギを吸収するので、地震等の突発的な外力から、構造物の崩壊を防止することができる。鉄筋コンクリート柱の例については、第8の実施の形態の部分で実験結果を示した。
第44図は、繰り返し荷重の作用による、補強した部材の累積変形と履歴吸収エネルギの関係を示す図である。横軸は累積変形を、縦軸は履歴吸収エネルギを示す。部材が、有限なひび割れを伴って変形する間にも、繰り返し外力の作用を受けることによって、部材を構成する材料が部分的な破壊を生ずる。従って、部材と補強材の間で伝達されるせん断力はこれに応じて低下するので、補強効果も低減し、部材の形状を保持する効果も低減する。繰り返し荷重による部材を構成する材料の破壊は、外力のした仕事、すなわち履歴吸収エネルギで計ることができる。
材料の種類と量に応じて、ある限界(形状保持限界エネルギ161と称する)が存在し、これを超えると材料が粒状体的に振る舞うので、部材の形状が顕著に変化し始める。本発明、ならびに前出願の方法で補強した部材では、断面は円形に、全体形状は球を繋げた形に近づいていく。これによって、構造物の形状も顕著に変化する。
第6の実施の形態の第18図から第20図に示した免震装置55、55a、55bの例は、この形状を先取りすることで、形状保持限界エネルギ161以降の形状変化を最小に抑えて、構造物の地震後の使用性を確保しうる履歴吸収エネルギ領域、すなわち入力地震動のエネルギ領域を増やすことを狙っている。この形状の工夫も前出願の効果を高める方法の一つである。
また、形状保持限界エネルギ161以前の過程で、部材内部には、部材を構成するコンクリートなどの材料を破壊する摩擦力と熱が発生する。第6の実施の形態の第20図についての説明で述べたように、特殊な充填材をコンクリート67等の前記の材料に混入させることで、上記の熱や摩擦力で充填材の内容物が染み出して材料の強度低下を抑え、形状保持エネルギ161を高めることができる。
第44図に示すように、広い範囲のエネルギ領域と変形領域に対応できることが、前出願の特徴であり、本発明の方法は、この効果を高める方法である。さらに、免震装置に前出願と本発明の方法を用いた場合には、形状変化を最小に抑え、剛性を保持しつつ、装置の体積に相当する材料がほぼ完全に粉砕されるエネルギ量を吸収することができる。これは、免震装置としては極めて効率的な方法である。さらに、特殊な充填材を混入し、上記の過程の外力仕事によって発生する熱などのエネルギを利用して材料を内部で補強することで、免震効果を一層高めることができる。
次に、第10の実施の形態について説明する。第10の実施の形態では、第1から第9の実施の形態で用いられる繊維系のシート状補強材や帯状補強材に、樹脂を含浸させる。第45図は、樹脂を含浸させた補強材料および含浸させない補強材料の引張応力歪関係を示す図である。縦軸は張力を、横軸は伸び歪(%)を表す。
樹脂を含浸させた場合175の曲線は、ポリエステル製のシート状織布にエポキシ樹脂を含浸させ、樹脂が硬化した後に引張試験を行った応力歪関係を示す。含浸させない場合177の曲線は、同じシート状織布にエポキシ樹脂を含浸させずに引張試験を行った応力歪関係を示す。
第45図で、樹脂を含浸させた場合175と含浸させない場合177の曲線を比較すると、樹脂を含浸させることによって、歪0%から約3%までの範囲で剛性、即ちグラフの割線勾配が顕著に大きくなっていること、かつ、歪の大きい範囲まで破断することなく変形できることが読み取れる。なお、第24図に示すポリエステルベルト99等のポリエステル製の帯状材料でも、同様の試験結果が得られる。
第45図に示す試験結果は、樹脂を含浸させた場合175には、ポリエステル繊維で織ったシートもしくは帯状の材料に樹脂を含浸させたことによって、歪の小さい範囲内では樹脂が繊維の変形を拘束する効果があり、含浸させない場合177に比べて剛性が増加することを示している。また、変形が大きくなると、樹脂を含浸させた場合175では、繊維を大きく破損しないで前記の効果が失われる結果、15%以上の大きな歪まで変形性能を保ち得ることを示している。
このように、樹脂を含浸させた補強材料を第1から第9の実施の形態で用いたシート状補強材、もしくは帯状補強材として用いることによって、単一種類の材料で、歪の小さい範囲で変形を抑制する効果を高めながら、なおかつ、歪の大きい範囲での荷重保持効果を得ることができる。第10の実施の形態の補強材料は、第7の実施の形態の補強材85と補強材87を単一種類の材料で可能にする方法である。
産業用の利用可能性
このように、本発明にかかる構造物の補強構造、免震装置および補強方法は、補強する部材に起伏や凹凸のある場合、他の部材や非構造部材と接合されているか、極めて近接している場合、部材と補強材、補強材と外界の作用によって補強材が劣化する可能性のある場合、小さい範囲の変形から大きな変形まで補強効果を必要とする場合、免震補強が必要な場合等に用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
第1図は、補強される部材の斜視図である。
第2図は、補強後の第1図のA−A断面図である。
第3図は、補強後の第1図のA−A断面図である。
第4図は、補強される部材の斜視図である。
第5図は、接続用補強材15の平面図である。
第6図は、補強後の第4図のB−B断面図である。
第7図は、補強後の第4図のB−B断面の一部を示す図である。
第8図は、補強される扁平部材31の斜視図である。
第9図は、接続用補強材35の斜視図である。
第10図は、補強後の扁平部材31の孔33付近の断面図である。
第11図は、補強後のH型部材43の斜視図である。
第12図は、補強後の中空部材49の斜視図である。
第13図は、免震装置55の斜視図である。
第14図は、免震装置55、55a、55bのいずれかを使用した構造物53の立面図である。
第15図は、免震装置55、55a、55bのいずれかを使用した構造物53の立面図である。
第16図は、免震装置55、55a、55bのいずれかを使用した構造物53の立面図である。
第17図は、第14図から第16図に示すように構造物の層に設置された免震装置55b付近の鉛直断面図である。
第18図は、第14図から第16図に示すように構造物の層に設置された免震装置55a付近の鉛直断面図である。
第19図は、免震装置55aの水平断面図である。
第20図は、コンクリート製の免震装置55bの水平断面図である。
第21図は、第14図から第16図に示す層57、57a、57bの鉛直部材69に作用する力を示す図である。
第22図は、補強後の部材81の断面の一部を示す図である。
第23図は、部材81の荷重変形関係を示すグラフである。
第24図は、ポリエステルベルト99の平面図である。
第25図は、帯状補強材101で補強した柱105の例を示す斜視図である。
第26図は、帯状補強材101で補強した柱105の例を示す斜視図である。
第27図は、第26図に示す柱105の立面図である。
第28図は、第25図から第27図に示す柱105の表面付近の断面図である。
第29図は、帯状補強材101とクラック115の有効接着長の関係を示す図である。
第30図は、軸力と曲げとせん断を受ける柱105の概略図である。
第31図は、柱105に発生するクラック115を押し広げようとする力を示す図である。
第32図は、柱105の変形を示す図である。
第33図は、柱105の水平力Qと変位履歴の包絡線を示す図である。
第34図は、柱105の水平変位、鉛直変位、水平力の関係を示す図である。
第35図は、柱105の復元力特性関係を示す図である。
第36図は、柱105の累積水平変位Σδhと履歴吸収エネルギWの関係を示す図である。
第37図は、第36図の詳細図である。
第38図は、累積水平変位Σδhと鉛直変位δvの関係を示す図である。
第39図は、柱161と梁163の接合部に接続用補強材169a、169bを設置した状態を示す斜視図である。
第40図は、柱161と梁163の接合部に帯状補強材171a、171bを設置した状態を示す斜視図である。
第41図は、接続用補強材169b等が設置された柱161と梁163の接合部の断面図を示す図である。
第42図は、補強量の設計のフローチャートを示す図である。
第43図は、補強量の設計のフローチャートを示す図である。
第44図は、補強した部材の累積変形と履歴吸収エネルギの関係を示す図である。
第45図は、樹脂を含浸させた補強材料および含浸させない補強材料の引張応力歪関係を示す図である。
符号の説明
1,21 角型部材
3,23 扁平部材
5 スリット
7a,7b,7c,13a,13b,27,29,41,45,85,87,173a,173b 補強材
9,11 接着剤
15,35 接続用補強材
17,37,169a,169b 接着面
19,39 連結部
25,33 孔
47 充填材
53 構造物
55 免震装置
57,57a,57b 層
59 基礎
81 部材
83,89 保護用補強材
99 ポリエステルベルト
101,171a,171b 帯状補強材
105,161 柱
117 クラック幅
121 張力
163 梁Technical field
The present invention relates to a reinforcing structure for a structure, a reinforcing material, a seismic isolation device, and a reinforcing method.
Background art
Conventionally, there is a method (PCT / JP00 / 09283, hereinafter referred to as a prior application) for controlling the breakage of a member by installing an extensible material on the outer peripheral portion of the member and maintaining and improving the load bearing capacity after the breakage.
However, if the shape of the member is uneven or uneven like a walled pillar, the reinforcing member is joined to another member or a non-structural member like a pillar in which a window frame or the like is installed, In the case of extremely close proximity, a sufficient reinforcing effect cannot be obtained. Further, there is a possibility that the reinforcing material may be deteriorated by the action of the member and the reinforcing material, and the reinforcing material and the outside world. Furthermore, there is a case where a reinforcing effect is required from a small range of deformation to a large deformation, or seismic isolation reinforcement is necessary.
This invention is made | formed in view of such a problem, The place made into the objective is to provide the reinforcement structure of the structure which can improve a reinforcement effect, a seismic isolation apparatus, and the reinforcement method.
Disclosure of the invention
1st invention is the reinforcement method of the structure which installs a reinforcing material in the outer peripheral surface of a several adjacent member, Comprising: The space which penetrates between the 1st member which adjoined or was joined, and another member A reinforcing method for a structure is characterized in that a reinforcing material is passed through.
The first member is, for example, a prism, and the other member is a wall that is close to or joined to the side surface of the prism. 1st invention is the method of reinforcing the member which has undulations and unevenness | corrugations. The space is, for example, a gap between adjacent prisms and walls, or a slit or hole provided at a joined part between the joined prisms and walls. As the reinforcing material, for example, a rubber-based or fiber-based sheet material or a belt-shaped material is used. By passing the reinforcing material through the space and installing the reinforcing material so as to go around the outer periphery of the prism, tension is transmitted in the circumferential direction of the first member.
In 1st invention, in the reinforcement method which installs a reinforcing material in the outer peripheral surface of a several adjacent member, it reinforces to the space which penetrates the space | interval between several adjacent members, and the junction part of several joined members. Pass the material.
A second invention is a method for reinforcing a structure in which a reinforcing material is installed on the outer peripheral surface of a flat member, and a band-shaped reinforcing material having adhesive surfaces at both ends is passed through a space penetrating the flat member. This is a method for reinforcing a structure.
The flat member is, for example, a wall. A space is a hole or the like provided in a flat member. As the reinforcing material, for example, a band material such as rubber or fiber is used. At both ends of the belt-like material, a bonding surface is provided, for example, in a trumpet shape as necessary to ensure a bonding area. By passing the reinforcing material through the space, the tension is transmitted between the facing side surfaces of the flat member.
In 2nd invention, in the reinforcement method of the structure which installs a reinforcing material in the outer peripheral surface of a flat member, a reinforcing material is passed through the space provided so that the flat member might be penetrated.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for reinforcing a structure in which a sheet-like reinforcing material is formed in a cylindrical shape on the outside of a member, and a granular filler is filled inside the reinforcing material.
The member is a hollow member or a member having a complicated cross-sectional shape. As the reinforcing material, for example, a fiber material, a rubber material, a metal sheet or the like is used. As the filler, for example, a natural granule such as sand or an artificial granule such as resin is used. When the member is about to deform with apparent volume expansion, the particulate filler transmits this to the reinforcement to control the deformation. In addition to this, an inorganic material can also be used as the filler in order to obtain an effect of protecting the member from heat and the like.
In 3rd invention, a reinforcing material is formed in a cylinder shape along the outer periphery of a member, and the filler of a granular material is filled into the inside of a member. Alternatively, a space is provided between the reinforcing member and the reinforcing member is formed in a cylindrical shape, and a granular filler is filled between the reinforcing member and the member.
A fourth invention is a seismic isolation device, wherein a reinforcing material is provided around a granular filler, a concrete member, or a steel member.
As the reinforcing material, for example, a fiber material, a rubber material, a metal sheet material, or a band material is used. As the filler, for example, a natural granule such as sand or an artificial granule such as resin is used. Inside the filler, the concrete member, and the steel member, a material that resists tension, such as a reinforcing bar, is disposed as necessary. Moreover, the filler which prevents a strength fall may be mixed in the inside of concrete. The horizontal cross section of the seismic isolation device of the fourth invention is preferably circular.
In the fourth aspect of the invention, the reinforcing material is installed around the granular filler, the concrete member, or the steel member.
A fifth aspect of the invention is a method for reinforcing a structure, characterized in that the seismic isolation device of the fourth aspect of the invention is installed in a layer of a structure, between a foundation of a structure and a frame, or on the foundation of a structure. is there.
When installing in a layer of a structure, install a seismic isolation device as a pillar. Or it installs between the foundation of a structure, and a frame, ie, a superstructure. When installing on the foundation of a structure, install it with a normal pile. The seismic isolation device according to the fourth aspect of the present invention exhibits a seismic isolation effect against vibrations in the three-dimensional directions that are up, down, left, and right of the structure.
In 5th invention, the seismic isolation apparatus of 4th invention is installed in the layer of a structure as a pillar. Or install it as a seismic isolation device between the foundation of the structure and the frame. Sometimes installed as a pile and seismic isolation device on the foundation of the structure.
6th invention is the reinforcement method of the structure which installs a reinforcing material in the outer peripheral surface of a member, Comprising: A plurality of reinforcing materials are installed in multiple in the outer peripheral surface of the said member, The reinforcement of the structure characterized by the above-mentioned Is the method.
The plurality of reinforcing materials are, for example, a plurality of reinforcing materials made of materials having different Young's moduli, a plurality of reinforcing materials that reinforce members with different mechanical mechanisms, and the like. These can be realized by changing the material, thickness, width, installation amount and the like of the reinforcing material. You may install further the protective reinforcement for protecting these reinforcements from the effect | action of a member or the external environment.
In 6th invention, the several reinforcing material which has a different characteristic is multiply installed in the outer peripheral surface of the said member.
7th invention adheres a strip | belt-shaped reinforcement to the outer periphery of a member with an adhesive agent, suppresses the increase in the crack width of the said member with the said strip | belt-shaped reinforcement, and controls destruction. This is a reinforcing method.
As the reinforcing material, a belt-like material made of a material having higher rigidity and strength than the polyester sheet, for example, a fiber material such as polyester is used. The band-shaped reinforcing material is wound around the member in a spiral shape without any gaps. Or you may install the reinforcing material which circulates a member in a multistage | stage at predetermined intervals. Alternatively, it may be installed without a gap in the axial direction of the member or at a predetermined interval. The reinforcing material having high rigidity and strength directly bonded to the surface of the member with an adhesive exhibits a reinforcing effect continuously from a small range to a large range of deformation of the member.
In the seventh invention, a band-shaped reinforcing material is directly bonded to the outer periphery of the member with an adhesive, and an increase in the width of cracks generated in the member due to the tension of the reinforcing material is suppressed.
An eighth invention is a method for reinforcing a structure that reinforces a joint portion of a plurality of members, wherein an end portion of a sheet-like or strip-like reinforcing material is bonded to a side surface of the first member, and is continuous with the end portion. A structure reinforcing method is characterized in that a portion to be bonded is adhered to a side surface of a second member, and the joint portion between the first member and the second member is covered with the reinforcing material.
The first member and the second member are, for example, a beam and a column. The thickness, width, length and other dimensions of the sheet-like or belt-like reinforcing material are determined in consideration of the load acting on the joint. The end portion of the reinforcing material is bonded to the side surface of the beam, the portion following the end portion is bonded to the side surface of the column, and the joint between the column and the beam is covered with the reinforcing material. When another beam is joined to the other side surface of the column as the third member, the other end of the reinforcing material may be bonded to the side surface of the other beam.
In the eighth invention, one end of the sheet-like or belt-like reinforcing material is bonded to the side surface of the first member, the other end is bonded to the side surface of the second member, and the joint portion is covered with the reinforcing material.
A ninth aspect of the invention is a reinforcing method for reinforcing a member having a joint portion, wherein a strip-shaped reinforcing material is spirally wound around the member above and below the joint portion. A method for reinforcing a structure, characterized in that a band-shaped reinforcing material is wound and wound.
The joining portion is, for example, a joining portion between the first member and the second member of the eighth invention. The strip-shaped reinforcing material of the ninth invention may be wound around the reinforcing material of the eighth invention. In this case, the belt-like reinforcing material and the reinforcing material of the eighth invention are bonded so as to transmit each other's tension. Or it can also be set as the structure which reinforces a member independently, without mutually bonding according to the performance requirement of the junction part reinforced. Moreover, a strip | belt-shaped reinforcement material may be repeatedly wound in multiple times.
In 9th invention, a strip | belt-shaped reinforcement is continuously wound around the whole surface of the member containing a junction part. The wire is wound spirally above the joint, wound around the joint, and wound spirally below the joint.
A tenth invention is a reinforcing material characterized in that a fiber-based material having impregnation property is impregnated with a resin.
In the tenth aspect of the invention, by impregnating a resin in a sheet-like or strip-like fiber material that is extensible and impregnated, the rigidity in a small strain range is increased, and the strain in a large strain range is increased. Maintains deformation performance. The reinforcing material of the tenth invention is used for the structure reinforcing method and seismic isolation device of the first to ninth inventions.
An eleventh invention is a reinforcing structure for a structure reinforced by the method for reinforcing a structure according to any one of the first to third and fifth to ninth inventions.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a perspective view of a member to be reinforced. The member to be reinforced is a member in which the
2 and 3 show the AA cross-sectional view of FIG. 1 after reinforcement. First, the reinforcement shown in FIG. 2 will be described. In FIG. 2, the
The reinforcing
The reinforcing
Next, the reinforcement shown in FIG. 3 will be described. In FIG. 3, the
The reinforcing
The reinforcing
Reinforcing
As described above, in the first embodiment, the
Next, a second embodiment will be described. FIG. 4 shows a perspective view of a member to be reinforced. In the second embodiment, the same members as those in the first embodiment are reinforced by different methods. In the vicinity of the joint portion between the
5 is a plan view of the connecting reinforcing
First, the reinforcement shown in FIG. 6 will be described. In FIG. 6, the
The plurality of
The two reinforcing
Next, the reinforcement shown in FIG. 7 will be described. In FIG. 7, the
The reinforcing
The reinforcing
As described above, in the second embodiment, a plurality of
Instead of the
Also, when the effect of the reinforcing structure shown in FIG. 6 or 7 is insufficient, the same reinforcing structure can be used repeatedly in order to increase the amount of reinforcement.
Next, a third embodiment will be described. FIG. 8 shows a perspective view of the
As shown in FIG. 9, the
The
The reinforcing
As described above, in the third embodiment, a plurality of
In order to facilitate passage through the
As in the second embodiment, a
Next, a fourth embodiment will be described. FIG. 11 is a perspective view of the H-shaped
Around the H-shaped
Since the
The fourth embodiment can be used for reinforcing members other than the H-shaped
Note that the reinforcing method of the fourth embodiment can reinforce any member having a complicated cross-sectional shape, not limited to the H-shaped
Next, a fifth embodiment will be described. FIG. 12 is a perspective view of the
On the surface around the
The
In the fifth embodiment, when a hollow member is reinforced, the reinforcing effect is enhanced by installing a
In the fourth and fifth embodiments, the reinforcing methods of the first to third embodiments may be used in combination for reinforcing the H-shaped
Next, a sixth embodiment will be described. FIG. 13 is a perspective view of the
In the
14 to 16 are elevation views of the
In FIG. 15,
In FIG. 16,
FIGS. 17 and 18 are a vertical sectional view in the vicinity of the
As shown in FIGS. 17 and 18, the
As shown in FIG. 19, the
The
In this case, a filler (not shown) having a special structure may be mixed into the concrete 67. This filler has contents such as a resin that suppresses a decrease in the strength of the concrete. In the process in which the concrete 67 is crushed by the action of repeated loads, the content of the filler oozes out and suppresses a decrease in the strength of the concrete. Thereby, the fall of the resistance of
A plurality of
When using the
As shown in FIGS. 19 and 20, the horizontal cross sections of the
Thus, in the sixth embodiment, the
In the
In the sixth embodiment, as shown in FIGS. 17 to 20, the
FIG. 21 is a diagram showing forces acting on the
The force acting on the
On the
A similar load is also applied when the
On the other hand, the
Next, a seventh embodiment will be described. FIG. 22 is a view showing a part of the cross section of the
The
The protective reinforcing
The reinforcing
In the case where the
Further, by changing the mechanism for obtaining the reinforcing effect of the reinforcing
The reinforcing
FIG. 23 is a graph showing the load deformation relationship of the
FIG. 23 shows that the effective deformation ranges of the reinforcing
In the seventh embodiment, by using multiple reinforcing materials having different characteristics in the surroundings, a reinforcing effect can be exerted against a wide range of member load conditions and external environmental conditions. The
As the reinforcing
When the
Next, an eighth embodiment will be described. 24 is a plan view of the
First, the reinforcement shown in FIG. 25 will be described. In FIG. 25, a plurality of strip-shaped reinforcing
Next, the reinforcement shown in FIGS. 26 and 27 will be described. The belt-like reinforcing
As shown in FIG. 27, the belt-like reinforcing
FIG. 28 is a cross-sectional view of the vicinity of the surface of the
For example, a
Next, a method of calculating the reinforcement amount in the reinforcement that suppresses the crack width in a range where the distortion of the
When a member to which bending, axial force, shearing force or the like acts locally breaks, a
There is stress concentration in the vicinity of the
Here, the
When the
When the rigidity of the belt-shaped reinforcing
When the average shearing force between the belt-like reinforcing
It is.
If the free length a is eliminated from the equations (1) and (2), the following quadratic relationship exists between the tension 121 (q), the average shear force τ, and the crack width 117 (d).
This relationship is related to the maximum crack width d max There are two solutions q below. Since the larger solution is realized first, if this is adopted, q is the maximum value q according to the crack width 117 (d). max And the minimum value q min Between.
Minimum value q min Crack width d corresponding to max Is
It is.
Crack width is d max Beyond, Equation 3) has no solution. That is, such a mechanism does not hold. From the above relationship, the maximum value q when the force to push and spread the
In the case where an inexpensive material having excellent extensibility such as the
In FIG. 28, for example, the belt-like reinforcing
Maximum value q using equations 4) to 6) max , Minimum value q min Maximum crack width d max Is the maximum value q max = 1920kgf, minimum q min = 960 kgf, maximum crack width d max = 0.12 cm.
Therefore, when this reinforcement is carried out, the maximum crack width d max = 1.2 mm can be constrained, and the
FIG. 30 is a schematic view of the
The
Maximum shearing force Q determined by shearing force 127 (Q) from the state of the reinforcing bars and concrete of the
However, since the
If the angle θ137 = 45 degrees, the
Next, with respect to the
FIG. 32 is a schematic diagram showing the deformation of the
33, the horizontal axis represents the horizontal displacement δh (139) of the
In FIG. 33, the envelope when the
In FIG. 34, the horizontal axis represents the horizontal displacement δ h (139), the upward vertical axis is the horizontal force Q (shearing force 127), and the downward vertical axis is the vertical displacement δ. v (141) is shown.
As shown in FIGS. 33 and 34, the maximum horizontal force in the case of no
In FIG. 34, the line of the unreinforced 143a indicating the horizontal force Q of the
Minimum horizontal force Q at 143b with reinforcement min It is an experimental error that the experimental data of Fig. 30 and Fig. 31 is smaller than the calculated value 9tf using the model shown in Figs. It is also conceivable that a decrease in strength occurs on the adhesive surface with (99). Maximum shear force Q max2 Is a value substantially equal to the calculated value 18tf.
As shown in FIG. 34, the horizontal displacement δ of the
FIG. 36 shows the cumulative horizontal displacement Σδ of the
Cumulative horizontal displacement Σδ shown on the horizontal axis of FIGS. 36 and 37 h Was calculated by the following formula. Here, i is the number of data recording steps, and n is the current number of steps. Cumulative horizontal displacement Σδ h Is calculated as an index indicating the position on the
The history absorption energy W shown on the vertical axis was calculated by the following equation. The history absorption energy W is a work performed by the horizontal force Q, that is, the
If the
The curve of the
FIG. 38 shows the cumulative horizontal displacement Σδ calculated by Equation 7). h And vertical displacement δ v It is a figure which shows the relationship. In FIG. 38, the horizontal axis represents the horizontal cumulative displacement Σδ h , The vertical axis is the vertical displacement δ v (141) is shown. As described in FIG. 34, the horizontal displacement is the displacement amplitude δ. hc 147, that is, about 140 mm, there is a vertical
From this experiment, the following can be said.
(1) Low-strength concrete (135kgf / cm, which is difficult to reinforce conventionally) 2 ) Showed a reinforcing effect.
(2) The reinforcing effect was continuously exhibited from a small strain range to a large deformation.
(3) In the curve of 143b with reinforcement shown in FIG. 33, two inflection points (Q = Q max2 And Q = Q min That is, a horizontal force inflection point 149) was confirmed.
(4) Vertical displacement δ in the curve of 145b with reinforcement shown in FIG. v One inflection point (vertical displacement inflection point 153) was confirmed. This is the horizontal
(5) Second inflection point of horizontal force Q, that is, Q = Q min Until the
(6) When no reinforcement is applied (in the case of no
(7) In the case of reinforcement, the vertical displacement δ is changed until the
(8) When reinforced, as shown in FIG. 38, the history absorbed energy equivalent to about 2.5 times the Great Hanshin Earthquake (cumulative horizontal displacement Σδ h Exceeds about 1500 mm), the vertical displacement δ v Gradually expands. However, as shown in FIGS. 34 and 35, since the horizontal proof stress is increased and the absorbed energy per cycle is increased, the vibration damping effect is enhanced and there is a large collapse preventing effect.
According to the eighth embodiment, the method of directly adhering the belt-like reinforcing
Conventionally, when reinforcing a member by rolling it up, a reinforcing material such as carbon fiber or a wound iron plate having rigidity equal to or greater than the rigidity of the main mechanical elements constituting the member is used to prevent the occurrence of cracks. However, in the eighth embodiment, the crack width 117 is set to an effective value, for example, about 2 mm, instead of trying to suppress the generation of the
The method of directly adhering to the member surface using a material having high rigidity such as the
The belt-like reinforcing
Further, the reinforcement method of the eighth embodiment is a method of suppressing the expansion of the apparent volume of the member by controlling the increase of the crack width 117, and is theoretically equivalent to the previous application, but the shape change and Inventing a mechanism that suppresses axial strain, and demonstrating it through theoretical formulas and experiments, has great practical significance in the future.
Next, a ninth embodiment will be described. As in the first embodiment, the ninth embodiment is a method for enhancing the reinforcing effect of the uneven member and the joint between the member and the member. FIG. 39 is a perspective view showing a state in which the connecting reinforcing
The joint portion between the
The connecting reinforcing
For the
The method of adhering the connecting reinforcing
FIG. 40 is a perspective view showing a state in which strip-shaped reinforcing
Repeat this method to increase the amount of reinforcement to the required amount. In FIG. 40, the band-shaped reinforcing
For bonding the strip-shaped reinforcing
If necessary, the reinforcing
As described above, in the ninth embodiment, the
In FIGS. 39 and 40, a cross-shaped joint is shown, but a T-shaped joint or the like can be applied in the same manner. Furthermore, it is effective not only for the combination of a column and a beam but also for reinforcing the joint portion between other members. Moreover, it can also use together with the method of using a slit and a hole as shown to the 1st, 2nd embodiment. This is particularly effective for reinforcing joints between members having greatly different thicknesses and shapes such as slabs and beams and walls and beams. In the case where a sufficient amount of reinforcement can be obtained with only the band-shaped reinforcing
FIGS. 42 and 43 are flowcharts for designing the amount of reinforcement when a member is reinforced by the method of the present invention. A method of determining the reinforcement specifications will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 42 and 43.
As shown in FIG. 42, first, limit conditions such as the weight, shape and function of the structure are determined (step 201). At the same time, the amplitude, period, duration, and energy of the sudden external force acting on the structure are determined (step 202). Further, a portion to be borne by a conventional material such as a reinforcing bar or concrete is determined among the sudden external forces acting on the structure (step 203).
Next, when determining a member specification (a), such as when a structure or a member is newly installed, the member specification is determined in consideration of the determination items from
Next, a constant load such as its own weight and a sudden external force to be borne by this method are determined (step 205). That is, the type, nature and magnitude (amplitude, period, duration, energy) of the sudden external force borne by the method, structure, and material of the present invention are determined. This is determined from the energy of the sudden external force that is determined to be received in the lifetime of the structure, which is determined in
In addition, when a member specification is not determined (b), such as when an existing structure or member is reinforced with a reinforcing material, the content of
Next, the amplitude and energy of the sectional force acting on the member are calculated (step 206). That is, based on the type, nature, and magnitude of the sudden external force determined in
Strictly speaking,
Next, the relationship between the reinforcement amount of the reinforced member, the restoring force characteristic, and the axial strain is determined (step 208). The content of
Then, limit conditions such as function / usability / repairability after a sudden external force action such as an earthquake of the structure are determined (step 209), and the displacement amplitude and vibration energy of the structure calculated in
In other words, the deformation of the structure calculated in
With regard to a large earthquake or the like, the allowable deformation can be greatly increased as long as it does not have to collapse in
In the first to ninth inventions, the effect of the method (previous application) for controlling the destruction of the member by placing an extensible material on the member surface with an adhesive and restraining the expansion of the apparent volume. The present invention relates to a reinforcing method, a reinforcing structure, and a seismic isolation device.
In the previous application, a low-cost material that is easy to process and bond, such as a polyester sheet, is used as the reinforcing material. The Young's modulus of these reinforcing materials is about 1/10 of concrete and about 1/100 of iron. Therefore, the effect of directly sharing a part of the load acting on the member in the elastic range in which the distortion is extremely small in the form of a reinforced concrete reinforcing bar is very small in proportion to the ratio of the above Young's modulus.
However, since the material such as iron or concrete that mainly constitutes the member yields or cracks due to the action of repeated loads, and the plastic deformation starts, the rigidity of the member decreases. The method of application exhibits a remarkable effect. That is, the material such as concrete that constitutes the member becomes a powder through a granular material, and even after iron is greatly plastically deformed or broken, these are integrated and held, such as axial force holding ability, bending and shearing, etc. The ability to resist external forces can be demonstrated.
Since the reinforced member absorbs extremely large energy in the above-described series of repeated deformation processes while maintaining rigidity, the structure can be prevented from collapsing from sudden external forces such as earthquakes. About the example of the reinforced concrete pillar, the experimental result was shown in the part of 8th Embodiment.
FIG. 44 is a diagram showing the relationship between cumulative deformation of a reinforced member and hysteresis energy absorption due to the action of repeated loads. The horizontal axis represents cumulative deformation, and the vertical axis represents history absorbed energy. Even when the member is deformed with a finite crack, the material constituting the member is partially broken by being repeatedly subjected to an external force. Therefore, since the shearing force transmitted between the member and the reinforcing material is lowered accordingly, the reinforcing effect is reduced and the effect of maintaining the shape of the member is also reduced. The destruction of the material constituting the member due to the repeated load can be measured by the work applied by the external force, that is, the history absorbed energy.
Depending on the type and amount of the material, there is a certain limit (referred to as shape retention limit energy 161), and beyond this, the material behaves in a granular form, so that the shape of the member starts to change significantly. In the member reinforced by the method of the present invention and the previous application, the cross section is circular and the overall shape is close to a shape in which spheres are connected. This significantly changes the shape of the structure.
The example of the
Further, in the process before the shape
As shown in FIG. 44, it is a feature of the prior application that it can cope with a wide range of energy region and deformation region, and the method of the present invention is a method for enhancing this effect. Furthermore, when the previous application and the method of the present invention are used for the seismic isolation device, the amount of energy required to almost completely pulverize the material corresponding to the volume of the device while maintaining the rigidity while minimizing the shape change Can be absorbed. This is a very efficient method as a seismic isolation device. Furthermore, a special filler is mixed and the material is reinforced inside using energy such as heat generated by external force work in the above process, so that the seismic isolation effect can be further enhanced.
Next, a tenth embodiment will be described. In the tenth embodiment, resin is impregnated into the fiber-based sheet-like reinforcing material or the belt-like reinforcing material used in the first to ninth embodiments. FIG. 45 is a diagram showing the tensile stress-strain relationship between the reinforcing material impregnated with resin and the reinforcing material not impregnated. The vertical axis represents tension, and the horizontal axis represents elongation strain (%).
When the resin is impregnated, a
In FIG. 45, comparing the curves of 175 when the resin is impregnated and 177 when the resin is not impregnated, the rigidity, that is, the secant gradient of the graph, is prominent in the range of strain from 0% to about 3% when the resin is impregnated. It can be seen that it can be deformed without breaking up to a large strain range. The same test results can be obtained with a belt-shaped material made of polyester such as the
The test results shown in FIG. 45 show that when the resin is impregnated, the resin deforms the fiber within a small strain range by impregnating the resin with a sheet or belt-shaped material woven with polyester fibers. This shows that there is an effect of restraining, and the rigidity is increased as compared with 177 when not impregnated. Further, when the deformation becomes large, when the resin is impregnated, 175 shows that the above-mentioned effect is lost without greatly damaging the fiber, so that the deformation performance can be maintained up to a large strain of 15% or more.
Thus, by using the reinforcing material impregnated with the resin as the sheet-like reinforcing material or the belt-like reinforcing material used in the first to ninth embodiments, a single type of material can be used within a small strain range. While enhancing the effect of suppressing deformation, it is possible to obtain a load holding effect in a large strain range. The reinforcing material of the tenth embodiment is a method that enables the reinforcing
Industrial applicability
As described above, the structure reinforcing structure, the seismic isolation device, and the reinforcing method according to the present invention are joined to other members or non-structural members or extremely close to each other when the members to be reinforced have undulations or irregularities. If there is a possibility that the reinforcing material may deteriorate due to the action of the member and the reinforcing material, the reinforcing material and the outside world, the case where a reinforcing effect is required from a small range of deformation to a large deformation, the case where seismic isolation reinforcement is required, etc. Suitable for use in.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a member to be reinforced.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1 after reinforcement.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1 after reinforcement.
FIG. 4 is a perspective view of a member to be reinforced.
FIG. 5 is a plan view of the
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 4 after reinforcement.
FIG. 7 is a view showing a part of the BB cross section of FIG. 4 after reinforcement.
FIG. 8 is a perspective view of the
FIG. 9 is a perspective view of the
FIG. 10 is a sectional view of the vicinity of the
FIG. 11 is a perspective view of the H-shaped
FIG. 12 is a perspective view of the
FIG. 13 is a perspective view of the
FIG. 14 is an elevational view of the
FIG. 15 is an elevation view of the
FIG. 16 is an elevational view of the
FIG. 17 is a vertical sectional view of the vicinity of the
FIG. 18 is a vertical sectional view of the vicinity of the
FIG. 19 is a horizontal sectional view of the
FIG. 20 is a horizontal sectional view of the
FIG. 21 is a diagram showing forces acting on the
FIG. 22 is a view showing a part of the cross section of the
FIG. 23 is a graph showing the load deformation relationship of the
FIG. 24 is a plan view of the
FIG. 25 is a perspective view showing an example of a
FIG. 26 is a perspective view showing an example of a
FIG. 27 is an elevation view of the
FIG. 28 is a cross-sectional view of the vicinity of the surface of the
FIG. 29 is a view showing the relationship between the effective adhesion lengths of the belt-like reinforcing
FIG. 30 is a schematic view of the
FIG. 31 is a diagram showing the force for expanding the
FIG. 32 is a view showing a deformation of the
FIG. 33 is a diagram showing an envelope of the horizontal force Q of the
FIG. 34 is a diagram showing the relationship between the horizontal displacement, vertical displacement, and horizontal force of the
FIG. 35 is a diagram showing the restoring force characteristic relationship of the
FIG. 36 shows the cumulative horizontal displacement Σδ of the
FIG. 37 is a detailed view of FIG.
FIG. 38 shows the cumulative horizontal displacement Σδ h And vertical displacement δ v It is a figure which shows the relationship.
FIG. 39 is a perspective view showing a state in which the connecting reinforcing
FIG. 40 is a perspective view showing a state in which strip-shaped reinforcing
FIG. 41 is a view showing a cross-sectional view of the joint portion between the
FIG. 42 is a diagram showing a flowchart for designing the amount of reinforcement.
FIG. 43 is a diagram showing a flowchart for designing the amount of reinforcement.
FIG. 44 is a diagram showing the relationship between the cumulative deformation of the reinforced member and the history absorbed energy.
FIG. 45 is a diagram showing the tensile stress-strain relationship between the reinforcing material impregnated with resin and the reinforcing material not impregnated.
Explanation of symbols
1,21 Square member
3,23 flat member
5 Slit
7a, 7b, 7c, 13a, 13b, 27, 29, 41, 45, 85, 87, 173a, 173b
9,11 Adhesive
15, 35 Reinforcing material for connection
17, 37, 169a, 169b Adhesive surface
19,39 connecting part
25, 33 holes
47 Filler
53 Structure
55 Seismic isolation device
57, 57a, 57b layers
59 Basics
81 members
83,89 Protective reinforcement
99 Polyester belt
101, 171a, 171b Strip reinforcement
105,161 pillars
117 crack width
121 Tension
163 beams
Claims (53)
近接した、もしくは接合された第1の部材と他の部材の間を貫通する空間に補強材を通すことを特徴とする構造物の補強方法。A method of reinforcing a structure in which a reinforcing material is installed on the outer peripheral surface of a plurality of adjacent members,
A reinforcing method of a structure, wherein a reinforcing material is passed through a space penetrating between a first member and another member which are close to each other or joined.
近接した、もしくは接合された第1の部材と他の部材の間を貫通する空間に補強材が通されたことを特徴とする構造物の補強構造。A reinforcing structure of a structure in which a reinforcing material is installed on the outer peripheral surface of a plurality of adjacent members,
A reinforcing structure for a structure, wherein a reinforcing material is passed through a space penetrating between a first member and another member that are close to each other or joined.
扁平な部材を貫通する空間に、両端に接着面が設けられた帯状の補強材を通すことを特徴とする構造物の補強方法。A method of reinforcing a structure in which a reinforcing material is installed on the outer peripheral surface of a flat member,
A method for reinforcing a structure, characterized in that a band-shaped reinforcing material having adhesive surfaces at both ends is passed through a space penetrating a flat member.
扁平な部材を貫通する空間に、両端に接着面が設けられた帯状の補強材が通されたことを特徴とする構造物の補強構造。A reinforcing structure for a structure in which a reinforcing material is installed on the outer peripheral surface of a flat member,
A reinforcing structure for a structure, wherein a band-shaped reinforcing material having adhesive surfaces at both ends is passed through a space penetrating a flat member.
前記部材の外周面に、複数の補強材を多重に設置することを特徴とする構造物の補強方法。A method of reinforcing a structure in which a reinforcing material is installed on the outer peripheral surface of a member,
A reinforcing method of a structure, wherein a plurality of reinforcing materials are installed in multiple on the outer peripheral surface of the member.
前記部材のせん断力を分担する第1の補強材と、
前記部材の見かけの体積の膨張を拘束する第2の補強材と、
からなることを特徴とする請求項32記載の構造物の補強方法。The plurality of reinforcing materials are:
A first reinforcing material sharing the shearing force of the member;
A second reinforcement that restrains the apparent volume expansion of the member;
The method for reinforcing a structure according to claim 32, comprising:
前記補強材は、複数の補強材が多重に設置されたことを特徴とする構造物の補強構造。A reinforcing structure of a structure in which a reinforcing material is installed on the outer peripheral surface of the member,
The reinforcing material is a reinforcing structure for a structure in which a plurality of reinforcing materials are installed in multiple.
前記部材のせん断力を分担する第1の補強材と、
前記部材の見かけの体積の膨張を拘束する第2の補強材と、
からなることを特徴とする請求項36記載の構造物の補強構造。The plurality of reinforcing materials are:
A first reinforcing material sharing the shearing force of the member;
A second reinforcement that restrains the apparent volume expansion of the member;
The reinforcing structure for a structure according to claim 36, comprising:
シート状もしくは帯状の補強材の端部を第1の部材の側面に接着し、前記端部に連続する部分を第2の部材の側面に接着して、前記補強材で前記第1の部材と前記第2の部材との接合部を覆うことを特徴とする構造物の補強方法。A method of reinforcing a structure that reinforces joints of a plurality of members,
Adhering an end portion of the sheet-like or belt-like reinforcing material to the side surface of the first member, adhering a portion continuing to the end portion to the side surface of the second member, and using the reinforcing material, A method for reinforcing a structure, comprising covering a joint portion with the second member.
シート状もしくは帯状の補強材の端部が第1の部材の側面に接着され、前記端部に連続する部分が第2の部材の側面に接着され、前記補強材で前記第1の部材と前記第2の部材との接合部が覆われたことを特徴とする構造物の補強構造。It is a reinforcing structure for a structure that reinforces the joints of a plurality of members,
The end portion of the sheet-like or strip-like reinforcing material is bonded to the side surface of the first member, the portion continuing to the end portion is bonded to the side surface of the second member, and the first material and the A reinforcing structure for a structure, wherein a joint portion with the second member is covered.
前記接合部の上方と下方では、前記部材の周囲に帯状補強材をらせん状に巻きつけ、前記接合部では、前記帯状補強材を襷がけにして巻き付けることを特徴とする構造物の補強方法。A reinforcing method for reinforcing a member having a joint,
A method of reinforcing a structure, wherein a band-shaped reinforcing material is spirally wound around the member above and below the joint, and the band-shaped reinforcing material is wound around the joint at the joint.
前記接合部の上方と下方では、前記部材の周囲に帯状補強材がらせん状に巻きつけられ、前記接合部では、前記帯状補強材が襷がけにして巻き付けられたことを特徴とする構造物の補強構造。A reinforcing structure for reinforcing a member having a joint,
A band-shaped reinforcing material is spirally wound around the member above and below the joint, and the band-shaped reinforcing material is wound around the joint at the joint. Reinforced structure.
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