JP6955986B2 - コンクリート構造物の補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、既設のコンクリート構造物を補強するのに、そのコンクリート構造物の壁面、床面、天井面などの一面側からの補強を可能にするコンクリート構造物の補強方法に関する。

例えば、既設のコンクリート構造物である鉄筋コンクリート柱の補強方法として、鉄筋コンクリート柱の周囲に鋼板を巻き付けたり、鉄筋コンクリートで覆ったりする方法や、鉄筋コンクリート柱の周囲に炭素繊維やアラミド繊維を巻き付けて固化する方法が知られている。

しかしながら、上記した鉄筋コンクリート柱の補強方法は、いずれも鉄筋コンクリート柱の全周面に対して行われるため、例えば、補強対象となる鉄筋コンクリート柱の側面が、店舗等の外壁面の一部をなしている場合には、鉄筋コンクリート柱の両側の外壁面を取り壊すとともに、店舗等として利用している室内側での作業も要し、更に補強後には店舗等を復元しなければならず、大掛かりな工事が必要となる。
また、補強対象となる鉄筋コンクリート柱と隣接する各種構築物との間のスペースが僅かであったり無かったりする場合にも、隣接する構築物を取り壊すなどの大掛かりな工事が必要となる。

こうした大掛かりな工事を行わずに鉄筋コンクリート柱を補強する方法として、鉄筋コンクリート柱の一側面に補強材挿入用の長孔を穿ち、その長孔に補強材を打ち込み、更に長孔の残部空隙に硬化性材料を充填して固化させるようにした鉄筋コンクリート柱の補強方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０００−１１０３６５号公報

しかしながら、近時、上記特許文献１の補強方法よりも、より高い補強性能の向上が得られる技術が望まれることがある。
そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、上記特許文献１の補強方法よりも、耐震性の強化を図ることができる技術を見出した。

本発明の目的は、コンクリート構造物を好適に補強することができるコンクリート構造物の補強方法を提供することである。

上記目的を達成するため、この発明は、
棒状のアンカー本体と、前記アンカー本体の先端部に取り付けられ、前記アンカー本体に向かって先細るテーパー面を有する定着体と、前記定着体のテーパー面に装着された拡開可能な略環状の係着部材と、を備えた補強材を用いてコンクリート構造物を補強するコンクリート構造物の補強方法であって、
前記コンクリート構造物の所定の一面から内部に向けて長穴を形成する工程と、
前記アンカー本体の後端部が前記長穴から突き出た状態になるように前記補強材を前記長穴に挿入する工程と、
前記補強材が挿入されている前記長穴の空隙に固化材料を充填する工程と、
前記係着部材を拡開させて、前記長穴の内周面に係着させる工程と、
前記長穴から突き出ている前記アンカー本体を通す貫通孔が形成されている鋼板を前記コンクリート構造物の前記一面に配設する工程と、
前記固化材料が固化した後、前記補強材を前記鋼板に向けて引き付けて固定する工程と、
を備えるようにした。

かかる構成のコンクリート構造物の補強方法であれば、固化材料が固化した後に、補強材を鋼板に向けて引き付けて固定することで、その補強材（アンカー本体）に緊張力を導入し、コンクリート構造物にプレストレスを導入することができる。
また、係着部材を拡開させて長穴の内周面に係着させることで、補強材を長穴内に定着させることができる。係着部材を長穴の内周面に係着させて、補強材を長穴内に定着させれば、補強材による補強効果がコンクリート構造物に作用し易くなる。
そして、コンクリート構造物の所定の一面に形成された長穴に埋め込まれて緊張力が導入された補強材によるプレストレスと、コンクリート構造物の所定の一面に圧接された鋼板とによって、コンクリート構造物を好適に補強することができる。
特に、この補強方法であれば、補強対象となった既設のコンクリート構造物の壁面などの一面側からの施工によって補強することができるので、コンクリート構造物と隣接する各種構築物との間のスペースが僅かであったり、スペースが無かったりする場合でも、そのコンクリート構造物を好適に補強することができる。

また、望ましくは、
前記係着部材には、前記長穴の空隙に充填される前記固化材料が通過する流路が形成されているようにする。
こうすることで、流動性を有する固化材料を長穴の奥まで充填し易くなる。

また、望ましくは、
前記定着体のテーパー面には、圧縮変形可能な表面層が設けられており、
前記固化材料が固化した後に前記補強材を前記鋼板に向けて引き付ける際に、前記表面層を圧縮させることに伴い前記定着体を変位させて、前記係着部材を拡開させるようにする。

例えば、固化材料が固化した後に補強材のアンカー本体を強く引くと、定着体の表面層が圧縮されて、その表面層の厚み程度、定着体が長穴に沿って変位する。
定着体が長穴に沿って変位した際、固化した固化材料によって長穴に沿う移動が規制されている係着部材は、略円錐形状を有する定着体の大径側に相対的に移動して、定着体のテーパー面に倣って拡開するので、その拡開した係着部材を長穴の内周面に係着させることができる。

また、望ましくは、
前記補強材を前記長穴に挿入した後、前記長穴内で前記係着部材の移動を規制した状態で前記アンカー本体を前記長穴の外に引いて前記定着体を移動させて、前記係着部材を拡開させるようにする。

例えば、補強材を長穴に挿入した後に長穴内で係着部材の移動を規制した状態で、補強材のアンカー本体を長穴の外に引いて定着体を移動させると、長穴に沿う移動が規制されている係着部材は、略円錐形状を有する定着体の大径側に相対的に移動して、定着体のテーパー面に倣って拡開するので、その拡開した係着部材を長穴の内周面に係着させることができる。
こうすることで、長穴に固化材料を充填する前に、係着部材を長穴の内周面に係着させて、補強材を長穴内に定着させることができる。

また、望ましくは、
前記係着部材が前記長穴の内周面に接する係着面には目粗し加工が施されているようにする。
係着部材の係着面に目粗し加工が施されて微細な凹凸が形成されていれば、係着部材を拡開させて係着面を長穴の内周面に圧接した際に、係着部材と長穴の内周面の間に比較的強い摩擦力が作用するので、その係着部材を長穴の内周面により強く係着させることができる。

また、望ましくは、
前記鋼板が前記コンクリート構造物に接する面には目粗し加工が施されているようにする。
鋼板の内面に目粗し加工が施されて微細な凹凸が形成されていれば、鋼板をコンクリート構造物の一面に圧接した際に、その圧接面に比較的強い摩擦力が作用するので、その鋼板によってコンクリート構造物の一面を覆う補強を行い易くなる。

本発明によれば、コンクリート構造物を好適に補強することができる。

本実施形態のコンクリート構造物の補強方法による施工後の鉄筋コンクリート柱の一例を示す断面図である。 施工後の鉄筋コンクリート柱を示す概略斜視図である。 補強材の定着体を断面視して示す係着部材の説明図である。 本実施形態のコンクリート構造物の補強方法によって、鉄筋コンクリート柱を補強する手順を示す工程図（ａ）（ｂ）である。 本実施形態のコンクリート構造物の補強方法によって、鉄筋コンクリート柱を補強する手順を示す工程図（ａ）（ｂ）である。 係着部材の変形例を示す説明図である。 鉄筋コンクリート柱を補強する手順の変形例を示す説明図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るコンクリート構造物の補強方法の実施形態について詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

本実施形態では、既設のコンクリート構造物である鉄筋コンクリート柱Ｐを補強する方法として、鉄筋コンクリート柱Ｐの４つの壁面のうちの一面側からの補強を行う技術について説明する。
図１は、本実施形態のコンクリート構造物の補強方法による施工後の鉄筋コンクリート柱Ｐの一例を示す断面図であり、図２は、施工後の鉄筋コンクリート柱Ｐを示す概略斜視図である。
なお、補強対象となった鉄筋コンクリート柱Ｐの両側には、壁体Ｗが隣接して構築されている。

本実施形態のコンクリート構造物の補強方法では、図１に示すように、棒状のアンカー本体１０と、アンカー本体１０の先端部に取り付けられ、アンカー本体１０に向かって先細るテーパー面を有する定着体２０と、定着体２０のテーパー面に装着された拡開可能な略環状の係着部材３０と、を備えた補強材１００を用いて、鉄筋コンクリート柱Ｐを補強している。

アンカー本体１０は、例えば、鋼棒であり、その先端部に定着体２０が取り付けられている。また、アンカー本体１０の後端部には、ナット４が螺着される雄ネジ（図示省略）が形成されている。

定着体２０は、例えば、略円錐形状を有する金属製の部材であり、アンカー本体１０の先端部に螺着されて取り付けられている。なお、定着体２０は、アンカー本体１０に螺着によって固定されていることに限らず、その取り付け構造は任意である。
また、定着体２０のテーパー面には、所定の厚さを有し、圧縮変形可能な表面層２１が設けられている。この表面層２１は、例えば、発泡スチロールなどの樹脂材料からなり、本実施形態では１〜３０ｍｍの厚さを有している。ここでは表面層２１が定着体２０のテーパー面を成している。

係着部材３０は、例えば、図３に示すように、断面視略円弧形状を呈する４つの係着片３１が４つの係止片３２によって繋がれてなる略環状の部材であり、定着体２０の表面層２１のテーパー面に弱い接着力にて仮固定されている。
係着片３１は、金属製の部材であり、その円弧外面の係着面３１ａには目粗し加工が施され、微細な凹凸が形成されている。
係止片３２は、伸縮性を有する部材であり、例えば、ポリウレタン樹脂からなる。
この係着部材３０は、アンカー本体１０の軸心から離間する方向に拡開可能になっており、係着部材３０が拡開した際、係着片３１が長穴１の内周面（孔壁）に向けて押し付けられて、係着片３１の係着面３１ａが長穴１の内周面（孔壁）に接する。
なお、係着部材３０における係着片３１の間には、流動性を有している固化材料２（後述）が通過する隙間が設けられている。

そして、施工後の鉄筋コンクリート柱Ｐは、図１に示すように、鉄筋コンクリート柱Ｐの一面から内部に向けて形成された長穴１に補強材１００が挿入されており、その補強材１００が挿入された長穴１の空隙には固化材料２が充填されて固化している。また、図１、図２に示すように、長穴１が形成された鉄筋コンクリート柱Ｐの一面に鋼板３が配設され、補強材１００のアンカー本体１０が鋼板３にナット４で固定された態様を有している。
なお、鉄筋コンクリート柱Ｐに形成する長穴１の数、つまり、鉄筋コンクリート柱Ｐに埋め込む補強材１００の数は任意であり、鉄筋コンクリート柱Ｐの太さや高さなどに応じて適宜設定される。

以下に、本実施形態のコンクリート構造物の補強方法によって、鉄筋コンクリート柱Ｐを補強する手順について説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、鉄筋コンクリート柱Ｐの所定の壁面から内部に向けて長穴１を形成する。
なお、長穴１の直径は、定着体２０に装着されている係着部材３０の外径と略同じサイズであって、係着部材３０よりも僅かに大きなサイズに形成されている。

次いで、図４（ｂ）に示すように、長穴１に補強材１００を挿入する。このとき、定着体２０が長穴１の奥に挿し入れられ、アンカー本体１０の後端部が長穴１から突き出た状態になるように補強材１００が長穴１に挿入されている。
なお、定着体２０に装着されている係着部材３０の外径の寸法が、長穴１の直径と略同じであるので、係着部材３０を長穴１の孔壁に摺接させるように補強材１００を長穴１に挿入すれば、アンカー本体１０を長穴１の略中心に設置することができる。

次いで、図５（ａ）に示すように、補強材１００を挿入した長穴１の空隙に流動性を有している固化材料２を充填する。この固化材料２には、例えば、モルタルやコンクリートなどのグラウト材を用いることができる。
また、図５（ａ）に示すように、長穴１から突き出ているアンカー本体１０の後端部を通す貫通孔が形成されている鋼板３を鉄筋コンクリート柱Ｐの壁面に配設する。特に、鋼板３が鉄筋コンクリート柱Ｐの壁面に接する内面３ａには目粗し加工が施され、微細な凹凸が形成されている。この鋼板３の内面３ａに目粗し加工が施されているので、鋼板３が鉄筋コンクリート柱Ｐの壁面に圧接されると、その圧接面に比較的強い摩擦力が作用し易くなっている。
なお、長穴１に固化材料２を充填した後に鋼板３を鉄筋コンクリート柱Ｐの壁面に配設しても、鋼板３を鉄筋コンクリート柱Ｐの壁面に配設した後に、鋼板３の貫通孔を通じて長穴１に固化材料２を充填してもよい。
ここで用いる固化材料２がチクソトロピー性を有していれば、長穴１に充填した固化材料２が漏れ出し難いので、固化材料２を長穴１内で好適に固化させることができる。

次いで、図５（ｂ）に示すように、固化材料２が固化した後、アンカー本体１０を長穴１から引き出すようにして、補強材１００を鋼板３に向けて引き付ける際に、表面層２１を圧縮させることに伴い定着体２０を変位させることで、係着部材３０を拡開させて長穴１の内周面に係着させる。（ここでは図中、左側２本のアンカー本体１０を長穴１から引き出すようにして、係着部材３０を拡開させている。）
具体的には、固化材料２が固化した後に油圧工具などを用いてアンカー本体１０を強く引くと、定着体２０の表面層２１が圧縮されて、その表面層２１の厚み程度、定着体２０が長穴１に沿って変位する。定着体２０が長穴１に沿って変位した際、固化した固化材料２によって長穴１に沿う移動が規制されている係着部材３０は、定着体２０の大径側に相対的に移動して定着体２０のテーパー面に倣って拡開し、長穴１の内周面に係着するようになっている。
特に、係着片３１の係着面３１ａには目粗し加工が施されているので、その係着面３１ａと長穴１の内周面との間に作用する摩擦力によって、係着部材３０を長穴１の内周面に強く係着させることができる。
こうして、係着部材３０を拡開させて長穴１の内周面に係着させると、補強材１００と長穴１の内周面との定着性が向上するので、補強材１００による補強効果が鉄筋コンクリート柱Ｐに作用し易くなる。

また、図５（ｂ）に示すように、係着部材３０を拡開させた後、さらに補強材１００を鋼板３に向けて引き付けて、アンカー本体１０の後端部にナット４を螺着するようにして、補強材１００を鋼板３に固定する。（ここでは図中、右側２本のアンカー本体１０の後端部にナット４を螺着して固定している。）
特に、補強材１００を鋼板３に向けて引き付けて鋼板３に固定する際、アンカー本体１０の後端部に螺着するナット４を強く締め付けるようにして、補強材１００（アンカー本体１０）を緊張し、鉄筋コンクリート柱Ｐにプレストレスを導入する。
なお、アンカー本体１０の後端部にナット４を締め付ける際、油圧工具などを用いてアンカー本体１０を強く引くようにすれば、プレストレスを導入し易くなる。

そして、全ての補強材１００を鋼板３にナット４で固定してプレストレスを導入する。
このような手順によって、図１に示すように、鉄筋コンクリート柱Ｐを補強することができる。

この補強材１００（アンカー本体１０）にプレストレスを導入すれば、補強材１００が鉄筋コンクリート柱Ｐを拘束する拘束力（アンカー本体１０の軸方向の拘束力）が好適に作用するので、図１に示すＡ方向の揺れに対する耐力を向上させることができる。
また、補強材１００（アンカー本体１０）に緊張力が導入されたことで、鋼板３が鉄筋コンクリート柱Ｐの壁面に圧接されて、鋼板３による摩擦力が鉄筋コンクリート柱Ｐに好適に作用するので、図１に示すＢ方向の揺れに対する耐力を向上させることができる。

このように、本実施形態のコンクリート構造物の補強方法によれば、長穴１に埋め込まれて緊張力が導入された補強材１００と、鉄筋コンクリート柱Ｐの壁面に圧接された鋼板３とによって、既設の鉄筋コンクリート柱Ｐを好適に補強することができる。
特に、長穴１に固化材料２にて埋め込まれている補強材１００は、長穴１の内周面に係着させた係着部材３０によって長穴１の内周面に良好に定着されており、補強材１００による補強効果が鉄筋コンクリート柱Ｐに作用し易くなっているので、より確実な補強を行うことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、図６に示すように、係着部材３０の係着片３１に、係着面３１ａの一部が切り欠かれてなる切欠溝３１ｂが形成されていてもよい。
この切欠溝３１ｂは、長穴１の空隙に充填される流動性を有する固化材料２が通過する流路となるので、長穴１の奥まで固化材料２を充填し易くなる。

また、上記実施形態では、固化材料２が固化した後にアンカー本体１０を強く引いて、定着体２０の表面層２１を圧縮させることに伴い、定着体２０を長穴１に沿って変位させることによって、係着部材３０を拡開させて長穴１の内周面に係着させたが、固化材料２を長穴１に充填する前に係着部材３０を拡開させて長穴１の内周面に係着させることもできる。
例えば、図７に示すように、定着体２０を長穴１の奥側に挿し入れ、アンカー本体１０の後端部が長穴１から突き出た状態で補強材１００を長穴１に挿入した後、長穴１内で係着部材３０の移動を規制した状態でアンカー本体１０を長穴１の外に引いて定着体２０を移動させることで、係着部材３０を拡開させて長穴１の内周面に係着させるようにする。
具体的には、図７に示すように、補強材１００を長穴１に挿入した後、長穴１の直径と略同じ外径サイズの円筒部材５を長穴１に挿し入れて係着部材３０に当接させ、その係着部材３０の移動を規制した状態でアンカー本体１０を長穴１の外に引くと、円筒部材５によって長穴１に沿う移動が規制されている係着部材３０は、定着体２０の大径側に相対的に移動して定着体２０のテーパー面に倣って拡開するので、その係着部材３０を長穴１の内周面に係着させることができる。

そして、係着部材３０を拡開させて長穴１の内周面に係着させた後に円筒部材５を抜き去り、補強材１００を挿入した長穴１の空隙に流動性を有している固化材料２を充填する工程と、長穴１から突き出ているアンカー本体１０の後端部を通す貫通孔が形成されている鋼板３を鉄筋コンクリート柱Ｐの壁面に配設する工程と、固化材料２が固化した後に補強材１００（アンカー本体１０）にプレストレスを導入して鋼板３に固定する工程と、を適宜実施することで、既設の鉄筋コンクリート柱Ｐを好適に補強することができる。

以上のように、本実施形態のコンクリート構造物の補強方法によれば、鉄筋コンクリート柱Ｐの壁面に形成された長穴１に埋め込まれてプレストレスが導入された補強材１００と、鉄筋コンクリート柱Ｐの壁面に圧接された鋼板３とによって、鉄筋コンクリート柱Ｐを好適に補強することができる。
特に、本実施形態のコンクリート構造物の補強方法であれば、補強対象となった既設のコンクリート構造物の壁面などの一面側からの施工によって補強することができるので、コンクリート構造物と隣接する各種構築物との間のスペースが僅かであったり、スペースが無かったりする場合でも、そのコンクリート構造物を好適に補強することができる。

なお、以上の実施の形態においては、既設のコンクリート構造物である鉄筋コンクリート柱Ｐを補強する場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、鉄筋コンクリート製の壁、鉄筋コンクリート製の床、鉄筋コンクリート製の天井など、その他のコンクリート構造物を補強するのにも本発明を適用することができる。

また、コンクリート構造物であるカルバートを補強する場合、カルバートの所定の一面を覆うほど大きなサイズの鋼板３は不要であり、例えば、長穴１の開口を塞ぐ程度の大きさであって、補強材１００のアンカー本体１０の他端部をナット４で固定し、補強材１００（アンカー本体１０）に緊張力を導入することが可能な大きさの鋼板を用いればよい。
ボックスカルバートは、床面と両側面と天井面とを有する断面が略長方形状であり、その延設方向に長いコンクリート構造物であるので、略直角に接続されている面構造体同士（床面体と壁面体、壁面体と天井面体）が互いを支え合うようになっている。そのため、側面などの一面を覆う大きなサイズの鋼板３による耐力向上を必要としないので、長穴１の開口を塞ぐ程度の大きさの鋼板を用いて、補強材１００（アンカー本体１０）に緊張力を導入することができればよいのである。

また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

１ 長穴
２ 固化材料
３ 鋼板
３ａ 内面
４ ナット
５ 円筒部材
１０ アンカー本体
２０ 定着体
２１ 表面層
３０ 係着部材
３１ 係着片
３１ａ 係着面
３１ｂ 切欠溝
３２ 係止片
１００ 補強材
Ｐ 鉄筋コンクリート柱（コンクリート構造物）
Ｗ 壁体

Claims (6)

1. 棒状のアンカー本体と、前記アンカー本体の先端部に取り付けられ、前記アンカー本体に向かって先細るテーパー面を有する定着体と、前記定着体のテーパー面に装着された拡開可能な略環状の係着部材と、を備えた補強材を用いてコンクリート構造物を補強するコンクリート構造物の補強方法であって、
   前記コンクリート構造物の所定の一面から内部に向けて長穴を形成する工程と、
   前記アンカー本体の後端部が前記長穴から突き出た状態になるように前記補強材を前記長穴に挿入する工程と、
   前記補強材が挿入されている前記長穴の空隙に固化材料を充填する工程と、
   前記係着部材を拡開させて、前記長穴の内周面に係着させる工程と、
   前記長穴から突き出ている前記アンカー本体を通す貫通孔が形成されている鋼板を前記コンクリート構造物の前記一面に配設する工程と、
   前記固化材料が固化した後、前記補強材を前記鋼板に向けて引き付けて固定する工程と、
   を備えたことを特徴とするコンクリート構造物の補強方法。
2. 前記係着部材には、前記長穴の空隙に充填される前記固化材料が通過する流路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート構造物の補強方法。
3. 前記定着体のテーパー面には、圧縮変形可能な表面層が設けられており、
   前記固化材料が固化した後に前記補強材を前記鋼板に向けて引き付ける際に、前記表面層を圧縮させることに伴い前記定着体を変位させて、前記係着部材を拡開させることを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリート構造物の補強方法。
4. 前記補強材を前記長穴に挿入した後、前記長穴内で前記係着部材の移動を規制した状態で前記アンカー本体を前記長穴の外に引いて前記定着体を移動させて、前記係着部材を拡開させることを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリート構造物の補強方法。
5. 前記係着部材が前記長穴の内周面に接する係着面には目粗し加工が施されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のコンクリート構造物の補強方法。
6. 前記鋼板が前記コンクリート構造物に接する面には目粗し加工が施されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のコンクリート構造物の補強方法。

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