JP3851643B2 - せん断力補強方法 - Google Patents
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Description
これらのRC構造体は、機能の特性上、地中に埋設されている場合がほとんどであり、施工後に補強する際には、構造物躯体の側壁や底版を外側から補強することができず、内側からのみその補強を行わざるをえない。
(1)前記既設のRC造の面材又は版材の一面側から他面側に向けて、せん断補強部材を設置するための補強部材挿入孔を形成する有底の補強部材挿入孔を穿孔する工程。
(2)せん断補強鉄筋と、前記せん断補強鉄筋の先端部及び基端部に設けられている、当該せん断補強鉄筋より断面形状が大きい各定着部材と、を備える前記せん断補強部材を、前記補強部材挿入孔に挿入するとともに、前記補強部材挿入孔に充填材を注入して、前記せん断補強部材を前記既設の鉄筋コンクリート造の面材又は版材に埋設する、せん断補強部材を挿入する工程。
せん断補強部材の設置とは、せん断補強部材の遊嵌による設置や固定による設置など、特に区別は無く、その設置方法は問わない。
さらに、充填材は、せん断補強部材とRC造面版材のコンクリートとを強固に一体とさせるために注入するものであり、エポキシ樹脂、セメント系ミルクあるいはセメント系モルタルなどを用いることが好適である。
第一の実施の形態に係る補強方法は、(1)補強部材挿入孔を穿孔する工程と、(2)せん断補強部材を挿入する工程の各工程を主要部として構成されている。
本工程は、既設RC構造体の側壁の内側から外側に向けて、せん断補強部材を設置するための補強部材挿入孔を形成する作業を行う工程である。
そして、補強部材挿入孔10の拡幅部11の穿孔が完了したら、当該孔内に穿孔のために生じたコンクリート粉を除去する。
本工程は、図2(a)〜(d)に示した、補強部材挿入孔10にせん断補強部材20を挿入するとともに、当該補強部材挿入孔10に充填材30を注入して、一体化する作業を行う工程である。
つまり、面外のせん断力Sが側壁Wに作用すると斜めひび割れcが発生しようとするが、せん断補強部材20に引張力が働くために、両端部のリングヘッド22やプレートヘッド23に引き抜き力ftが作用する。このために、リングヘッド22及びプレートヘッド23の内側にあるコンクリート(以下「内部コンクリート」という)には、その反力として内部コンクリートに支圧力が作用して、圧縮応力fcの場が形成される。つまり、内部コンクリートは横拘束を受けて、斜め引張に対して、抵抗力を増大する結果となる。このために、端部にそれぞれリングヘッド22とプレートヘッド23の付いたせん断補強部材20により側壁Wの面外せん断耐力が増大するとともに、内部コンクリートに圧縮応力fcが発生する(圧縮応力場が形成される)ことによる靱性性能の増大も図られることになる。
図5(b)は、同様に異形鉄筋(D22)を用い、RC部材中に直径32mmの補強部材挿入孔を穿孔し、当該補強部材挿入孔に、厚さ16mm、直径が45mmの円形の形状のプレートヘッドを有するせん断補強部材と比較例とを挿入して、各せん断補強部材の引張応力と、抜け出し変位の関係を求めたものである。
第二の実施の形態に係る補強方法は、(1)補強部材挿入孔を穿孔する工程と、(2)充填材を圧入する工程と、(3)せん断補強部材を挿入する工程の各工程を主要部として構成されている。
本工程は、第一の実施の形態において説明した補強部材挿入孔10の穿孔工程と同様であるため、詳細な説明は省略する。なお、本実施の形態による補強部材挿入孔10の孔径は、せん断補強鉄筋21’の鉄筋径に若干の余裕を見込んだ値とする。
本工程は、図6(a)に示した、補強部材挿入孔10に充填材30を圧入機械Mにより圧入する作業を行う工程である。
本工程は、図6(b)〜(c)に示した、充填材30が充填された補強部材挿入孔10にせん断補強部材20’を挿入するとともに、拡幅部11に充填材30のコテ塗りを行い、せん断補強部材20’と側壁Wとを一体化する作業を行う工程である。
ここで、せん断補強部材20’の尖鋭部25の加工方法は、せん断補強鉄筋21’の先端部を鋭角に切り落としたり、加熱して変形させるなど、限定されるものではない。せん断補強鉄筋21’の先端部に尖鋭部25設けることにより、せん断補強部材20’を充填材30に挿入する際に空気を巻き込むことを防止することが可能となる。
面外のせん断力が側壁Wに作用すると斜めひび割れcが発生しようとするが、せん断補強鉄筋21’があるのでこのせん断補強鉄筋21’に引張力が働いて、端部のプレートヘッド23に引き抜き力ftが作用する。このために、プレートヘッド23の内側にあるコンクリートにはプレートヘッド23からの支圧力が作用して、側壁W内部のコンクリートには圧縮応力fcが作用する。つまりプレートヘッド23の内側のコンクリートは横拘束を受けて、斜め引張に対して抵抗力を増大する結果となる。このため、端部にプレートヘッド23のついた鉄筋補強により側壁Wの面外せん断耐力の増大とともに、内部コンクリートに圧縮応力fcが形成させることによる靱性能も増大する。
なお、本実施の形態による補強を行った場合においても、定着効果を調べるために第一の実施の形態において行われた引き抜き実験を行ったところ、図5(a),(b)と同様の結果が得られた。
さらに、補強部材挿入孔10は、充填材30により外部と遮断されるので、補強後の耐久性の観点で劣化の抑制を期待できる。
特に、本発明の補強方法の対象とするRC構造体は、前記実施形態に限られず、カルバート等を使用した構造であってもよい。
特に、補強対象である既設RC構造体は、RC造であればよく、現場打ち鉄筋コンクリート構造体や、プレキャストコンクリート構造体等その種類は問わないとともに、補強を行う部位についても限定されず、底版等にも適用可能である。
特に、せん断補強部材の挿入間隔・挿入数は、前記実施形態に限られず、適宜に定めることができる。
11 拡幅部
12 拡孔部
20,20’ せん断補強部材
21,21’ せん断補強鉄筋
22 リングヘッド
23 プレートヘッド
25 尖鋭部
30 充填材
31 キャップ
32 注入管
33 排出管
c 斜めひび割れ
fc 圧縮応力
ft 引き抜き力
G 地盤
R1 主鉄筋
R2 配力鉄筋
S せん断力
W 側壁
Claims (6)
- せん断力が作用する既設の鉄筋コンクリート造の面材又は版材の補強方法であって、以下の工程を含むことを特徴とするせん断力補強方法。
(1)前記既設の鉄筋コンクリート造の面材又は版材の一面側から他面側に向けて、せん断補強部材を設置するための有底の補強部材挿入孔を形成する補強部材挿入孔を穿孔する工程。
(2)せん断補強鉄筋と、前記せん断補強鉄筋の先端部及び基端部に設けられている、当該せん断補強鉄筋より断面形状が大きい各定着部材と、を備える前記せん断補強部材を、前記補強部材挿入孔に挿入するとともに、
前記補強部材挿入孔に充填材を注入して、前記せん断補強部材を前記既設の鉄筋コンクリート造の面材又は版材に埋設する、せん断補強部材を挿入する工程。 - 前記せん断補強部材における先端部の定着部材は、
厚さ寸法が前記せん断補強鉄筋径の15%乃至40%、長さ寸法が前記せん断補強鉄筋径の100%乃至250%となるように形成された金属製の環状筒材の中空部を、前記せん断補強鉄筋の先端部に挿通し、
前記環状筒材に押圧力を付与して塑性変形させることにより前記せん断補強鉄筋と接合されていることを特徴とする請求項1に記載のせん断力補強方法。 - 前記せん断補強部材における先端部の定着部材は、
幅寸法が前記せん断補強鉄筋径の150%乃至250%、長さ寸法が前記せん断補強鉄筋径の100%乃至250%となるように形成されたナット部材を、
前記充填材を介在させた状態で前記せん断補強鉄筋の先端部に挿通することにより接合されていることを特徴とした請求項1に記載のせん断力補強方法。 - 前記せん断補強部材における先端部の定着部材は、
厚さ寸法が前記せん断補強鉄筋径の40%乃至80%、幅寸法が前記せん断補強鉄筋径の150%乃至250%となるように形成された鉄鋼製プレート材を、
前記せん断補強鉄筋の先端部に摩擦圧接することにより接合されていることを特徴とした請求項1に記載のせん断力補強方法。 - 前記せん断補強部材における基端部の定着部材は、
厚さ寸法が前記せん断補強鉄筋径の40%乃至80%、幅寸法が前記せん断補強鉄筋径の150%乃至300%となるように形成された鉄鋼製プレート材を、
前記せん断補強鉄筋の基端部に摩擦圧接することにより接合されていることを特徴とした請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のせん断力補強方法。 - 前記既設コンクリート造の面材又は版材の一面側から他面側に向けて、前記せん断補強部材を設置するための前記補強部材挿入孔を形成するにあたり、前記せん断補強部材の先端部付近の孔径を、せん断補強鉄筋が挿入される部分の孔径の120%乃至200%程度とする拡孔部を設けることを特徴とした請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のせん断力補強方法。
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