JP4990087B2 - 建築物の孔補強構造及び孔補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、建築物に形成された丸孔の外周部を補強するための孔補強構造及び孔補強方法に関するものである。

一般に、鉄筋コンクリート造等の建築物を新築する場合に、建築物の梁、壁、床等に設備配管用の丸孔を開口する際、断面欠損による構造強度の低下を防止するため、予め、丸孔の外周部に補強用鉄筋を配設した上でコンクリートを打設している。

一方、建築物の梁等の構造物に後から丸孔を開口した場合には、図１１及び図１２に示すように、開口された丸孔１の外周部に沿って構造物２の両側面に鋼板３をアンカーボルト４によって固定し、構造物２と鋼板３との間に無収縮モルタルや接着剤を充填し、丸孔１の外周部を補強している。

ところが、上記した従来の孔補強構造や孔補強方法では、丸孔の外周部に補強用鉄筋を配設したり、或いは、鋼板３をアンカーボルト４で固定したりする作業を現場で行う必要があるため、現場作業が煩雑となり、施工コストの低減化や工期の短縮化が図り難いといった問題があった。

また、従来の新築工事において当初設計図に記載されていない丸孔を開口する際には、その孔が国交省公共建築共通仕様書において構造的に開口がないものとみなしても良いとされている程度の小さな開口（例えば、梁せいの１／１０以下且つ１５０ｍｍ以下の開口）の場合には、補強せずに済ませていることが多いが、このような小さな開口であっても、数が増えたり、間隔が狭くなったりすると、強度上、無視できなくなることもある。

そこで、近年、上記したような各種問題点を解決するため、図１３に示すように、繊維５を縦横交差状に配列した繊維メッシュによって強化したプラスチックシート６を丸孔７が開口されたコンクリート構造物８に貼り付け、丸孔７の外周部を補強する構造及び方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平０９−１２５６０１号公報

しかしながら、上記した特許文献１に記載の補強構造及び補強方法では、繊維５を縦横に交差させて丸孔７の外周部を補強しているため、繊維５を交差させる分、使用する繊維５の量が多くなり、効率良く繊維５を配置させることが難しく、コストの低減化が図り難いといった問題があった。

また、図１３に破線で示すように、コンクリート構造物８の丸孔７の外周部に発生するひび割れ９は、通常、丸孔７の法線方向に向かって発生するため、繊維５の配置方向とひび割れ９の発生方向が必ずしも直交するとは限らない。したがって、繊維５の配置方向やひび割れ９の発生方向によっては、プラスチックシート６によってひび割れ９の発生や成長を十分に防止することができないおそれがあった。

本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、繊維を効率よく使用し、コストの低減化を図り、丸孔の外周部におけるひび割れの発生や成長を確実に防止することのできる建築物の孔補強構造及び孔補強方法を提供することを目的とするものである。

上記した目的を達成するため、本発明は、建築物に形成された丸孔の外周部を補強するための孔補強構造であって、前記丸孔の外周部に沿うように長繊維を巻回し、円環状に成形された繊維体により構成されていることを特徴とする。

そして、前記繊維体は、炭素繊維の長繊維に樹脂を含浸することにより形成されているのが好ましい。

さらに、一方の面は粗面を成していてもよい。

また、本発明は、建築物に形成された丸孔の外周部を補強するための孔補強方法であって、前記丸孔の外周部に沿うように長繊維を巻回し、円環状の繊維体を成形する工程と、前記繊維体を前記建築物の丸孔の外周部に貼付する工程とを備えていることを特徴とする。

そして、前記繊維体を形成する工程は、炭素繊維の長繊維を円環状に巻回する工程と、該炭素繊維の長繊維を樹脂に含浸する工程とを備えているのが好ましい。

本発明によれば、丸孔の外周部に沿うように長繊維を巻回し、円環状に成形された繊維体により構成されているため、繊維を効率よく使用し、コストの低減化を図り、丸孔の外周部におけるひび割れの発生や成長を確実に防止することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。ここで、図１は本発明の実施の形態に係る建築物の孔補強構造を示す平面図、図２は同建築物の孔補強構造を示す断面図、図３は同建築物の孔補強構造を製造する時に使用する製造装置の一例を示す概念図、図４は同建築物の孔補強構造を製造する時に使用する糸車の一例を示す側面図、図５は同建築物の孔補強構造を梁に貼付する前の状態と貼付した後の状態を示す正面図、図６は同建築物の孔補強構造を梁に貼付した状態を示す断面図、図７は同建築物の孔補強構造による効果を説明するための説明図である。なお、以下の説明では、本発明の実施の形態に係る建築物の孔補強構造及び孔補強方法を鉄筋コンクリート造の建築物の梁に開口された丸孔の外周部の補強に適用した場合について例示して説明する。

本実施の形態に係る建築物の孔補強構造は、建築物の梁１１に開口された丸孔１２の外周部に沿うように炭素繊維の長繊維１３を巻回すると共に長繊維１３に樹脂２６を含浸して円環状に成形された繊維体１４により構成されている。そして、この繊維体１４は、長繊維１３を渦巻状、或いは、所要の重ね長をとって重合するように巻回したり、或いは、長繊維１３間の樹脂２６の含浸量を調整したりすることによって、所望の厚さのシート状或いは板状に形成される。

図３はこのような構成を備えた孔補強構造を製造する時に使用する製造装置１５の一例を示しており、この製造装置１５は、回転可能に支持され炭素繊維の長繊維１３が巻回された原糸車１６と、原糸車１６の下流側に配置され樹脂２６を収容する樹脂容器１７と、樹脂容器１７の内部と上流側及び下流側にそれぞれ配置されたローラ１８ａ，１８ｂ，１８ｃと、下流側のローラ１８ｃのさらに下流側に配置された糸車１９とを備えて構成されている。

図４に示されているように、糸車１９は、両側にボルト部２０ａ，２０ｂが形成された心棒２１と、心棒２１に貫設されて心棒２１の中央に配置される円環板状のスペーサ２２と、心棒２１に貫設されてスペーサ２２の両側に平行に配置される２枚の円環板状のプレート２３ａ，２３ｂと、心棒２１のボルト部２０ａ，２０ｂに螺合してプレート２３ａ，２３ｂをスペーサ２２側に押圧するナット２４ａ，２４ｂとにより構成されている。

このような製造装置１５を使用して孔補強構造を製造する場合、糸車１９を所定方向（図３では時計回り方向）に回転させる。そうすると、原糸車１６及び樹脂容器１７の前後のローラ１８ｂ，１８ｃが糸車１９と同一方向に回転すると共に、樹脂容器１７の内部のローラ１８ａが糸車１９と反対方向に回転する。その結果、原糸車１６に巻回されている炭素繊維の長繊維１３は樹脂容器１７の内部の樹脂２６に含浸された後、糸車１９のプレート２３ａ，２３ｂの間においてスペーサ２２の周囲に巻回される。この時、スペーサ２２の厚みや外径を変えることにより、繊維体１４の厚みや繊維体１４の中心孔１９の大きさを自由に変えることができる。

次いで、このように成形された繊維体１４が硬化した後、糸車１９の心棒２１から、ナット２４ａ，２４ｂ及びプレート２３ａ，２３ｂを取り外し、さらに硬化した円環状の繊維体１３を取り外し、この繊維体１４を現場に搬入する。

現場では、図５の左側の図に示すように、先ず、梁１１にコアドリル等を使用して所望の大きさの丸孔１２を開口する。この時、電磁式の鉄筋センサー等によって事前に補強鉄筋の位置を確認し、補強鉄筋を切断しないように注意する。

次いで、補強すべき梁１１の両側面の丸孔１２の外周部表面を下地処理し、清掃する。この時、丸孔１２の外周部にひび割れや欠損箇所がある場合には、修復してから下地処理を行う。そして、梁１１の両側面の丸孔１２の外周部表面に、エポキシ系樹脂のプライマを塗布し、コンクリートに浸透させた後、プライマと同種類のエポキシ系接着剤を塗布し、繊維体１４を貼り付ける（図５の右側の図及び図６参照）。その後、必要に応じて、繊維体１４に仕上げ処理を施す。

上記したように本発明の実施の形態によれば、丸孔１２の外周部に沿うように長繊維１３が巻回されて繊維体１４が円環状に成形されており、図７に破線で示すように、長繊維１３が丸孔１２の外周部に発生するひび割れ２５の方向（法線方向）と直交するため、ひび割れ２５が発生するのを防止することができる。また、例え丸孔１２の外周部にひび割れ２５が発生したとしても、ひび割れ２５の成長を確実に抑制することができ、梁１１等の構造体の強度や靭性の低下を防止することができる。

さらに、長繊維１３を巻回し、樹脂２６に含浸するだけで所望の厚さや大きさの繊維体１４を製造することができると共に製造作業を現場外で行うことができるため、製造が簡素化され、製造コストの低減化や工期の短縮化を図ることができる。また、長繊維１３を交差させる必要がないため、使用する長繊維１３の量を削減することができ、効率良く長繊維１３を配置させることができ、更なるコストの低減化を図ることができる。

なお、製造装置１５に使用する糸車は、図８に示すように、一方のプレート２３ｂの内面が粗面を成すように形成してもよく、この場合、繊維体１４の一方の面が粗面となり、この粗面を梁１１の丸孔１２の外周部表面に貼付することにより、梁１１に対する繊維体１４の付着強度を増大させることができる。

また、繊維体１４は、図９に示すように、法線方向にスリット状の切断部２６を設けたシート２７を重ね貼りして円環状に形成したり、或いは、図１０に示すように、半割り状のシート２８を重ね貼りして円環状に形成したりすることもできる。これにより、既に設備配管されている丸孔１２に対しても簡単に補強工事を施すことができる。

また、孔補強構造の製造方法は、上記した例に限定されるものではなく、炭素繊維の長繊維１３を糸車１９に巻回した状態で樹脂２６に含浸したり、或いは、糸車１９のプレート２３ａ，２３ｂの間に樹脂２６を充填した後、該樹脂２６が硬化する前に炭素繊維の長繊維１３を糸車１９に巻き取ったり、或いは、糸車１９自体を樹脂容器１７内の樹脂２６中に沈めた状態で炭素繊維の長繊維１３を巻き取ったりする等、各種変更が可能である。

さらに、繊維体１４を構成する長繊維１３の材質は、上記した炭素繊維に限定されるものではなく、アラミド繊維、ガラス繊維、或いはビニロン繊維等、炭素繊維以外のものを使用することができる。さらにまた、長繊維１３に含浸する樹脂２６としては、エポキシ樹脂やメタクリル樹脂等、炭素繊維と相性の良い樹脂であれば各種樹脂を使用することができる。

さらに、上記した実施の形態では、本発明を鉄筋コンクリート造の建築物の梁１１に開口された丸孔１２の外周部の補強に適用した場合について説明したが、これは単なる例示に過ぎず、本発明は、鉄筋コンクリート造の建築物の壁、床、柱は勿論のこと、鉄骨造や木造等、鉄筋コンクリート造以外の建築物の梁、壁、床、柱等にも適用可能である。

また、本発明は、上記した梁１１を貫通する丸孔１２の他、貫通しない丸い欠込み等にも適用可能であり、本発明の「丸孔」にはこれらの貫通しない丸い欠込み等も含むものとする。

本発明の実施の形態に係る建築物の孔補強構造を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る建築物の孔補強構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る建築物の孔補強構造を製造する時に使用する製造装置の一例を示す概念図である。 本発明の実施の形態に係る建築物の孔補強構造を製造する時に使用する糸車の一例を示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る建築物の孔補強構造を梁に貼付する前の状態と貼付した後の状態を示す正面図である。 本発明の実施の形態に係る建築物の孔補強構造を梁に貼付した状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る建築物の孔補強構造による効果を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態に係る建築物の孔補強構造を製造する時に使用する糸車の別の例を示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る建築物の孔補強構造の変形例を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る建築物の孔補強構造の別の変形例を示す平面図である。 従来例を示す正面図である。 従来例を示す断面図である。 別の従来例を示す正面図である。

符号の説明

１１ 梁（建築物）
１２ 丸孔
１３ 長繊維
１４ 繊維体
２６ 樹脂

Claims (2)

1. 建築物に形成された丸孔の外周部を補強するための孔補強構造であって、
   前記丸孔の外周部に沿うように長繊維を巻回すると共に該長繊維に樹脂を含浸して円環状に成形された繊維体の法線方向にスリット状の切断部を設けたものを重ね貼りすることにより円環状に形成されていることを特徴とする建築物の孔補強構造。
2. 建築物に形成された丸孔の外周部を補強するための孔補強構造であって、
   前記丸孔の外周部に沿うように長繊維を巻回すると共に該長繊維に樹脂を含浸して円環状に成形された繊維体を半割り状にしたものを重ね貼りすることにより円環状に形成されていることを特徴とする建築物の孔補強構造。
   

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