JP4152070B2 - 鉄筋コンクリート支持構造体またはプレストレストコンクリート支持構造体を補強およびまたは復元する方法および帯状引張り材並びにこの方法を実施する装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載した、鉄筋コンクリート支持構造体またはプレストレストコンクリート支持構造体を補強およびまたは復元するための方法に関する。
【０００２】
鉄筋コンクリートまたはプレストレストコンクリートからなる支持構造体の支持能力を高める（補強する）ためにあるいは元の支持能力を回復させる（復元する）ために、後で、予緊張された引張り材を支持構造体の外面に取付けることが知られている。この引張り材を固着するために、例えば鋼製または鉄筋コンクリート製のブラケットがコンクリート表面に接合され、そして引張り材がこのブラケットの間で緊張される。しかし、引張り材の軸線とコンクリート表面の間のオフセット（ずれ）によって、不所望なオフセットモーメントが生じる。このオフセットモーメントはブラケット固着部で受け止めおよび導き去らなければならない。更に、引張り材とコンクリート表面の結合は行うことができない。
【０００３】
引張り材の軸線とコンクリート表面の間のオフセットによって生じるこの欠点を回避するために、冒頭に述べた種類の方法において、鉄筋コンクリート支持構造体またはプレストレストコンクリート支持構造体を補強およびまたは復元するために、後で、帯状の引張り材をコンクリート表面に接着することが知られている。このような連続する接着結合は特に、コンクリートに亀裂が存在するかまたは発生し得るとき、およびこの亀裂の開放を防止すべきときに重要である。
【０００４】
引張り材を緊張した状態でコンクリート表面に接着すると、予緊張力を加えることによって生じる剪断力によって、接着面が持続的に応力を受ける。接着面のこの剪断応力によるクリープ損失を回避するために、変形率のできるだけ小さな接着剤が使用される。この接着剤は硬化した状態で充分に剛性のある接着面を生じさせる。
【０００５】
引張り材としては、取扱い上の理由から、特に薄くて比較的軽量の高強度の帯状体が使用される。高強度の材料からなるこの帯状体は通常は破壊まで直線的に弾性的に変形する。このような高強度の材料の場合には、平坦な降伏、すなわち伸びにわたって力がほぼ同じである範囲が生じない。
【０００６】
このような性質を有する予緊張された帯状の引張り材が、支持構造体の負荷の際に開放するコンクリート表面の亀裂を架橋すると、上記の剛性のある接着結合の際に、引張り材が亀裂範囲内で、塑性変形の形で告知されないで突然破壊するまで、両亀裂面を越えて伸びるという危険がある。
【０００７】
この延性不足は不利であり、引張り材の利用を制限する。従って、亀裂を架橋すべき範囲において、所定の変形性を有する接着結合剤、すなわち大きな変形率を有する接着結合剤を選択しなければならないので、亀裂の開放時に、亀裂の幅の増大よりもはるかに大きな長さにわたって、引張り材の伸び補償を行えるようにする。しかし、大きな変形率を有するこのような接着結合剤は、それに伴うクリープ損失のために、永久固着部として適していない。
【０００８】
更に、予緊張された引張り材の端部において引張り力が下部構造体に導入される必要があるという問題がある。このため、従来のプレストレストコンクリート構造体の場合には、緊張部材固着部の直後の亀裂形成を防止するいわゆる背面懸垂式補強部材が設けられている。予緊張される引張り材が後で取付けられる場合でも、このような背面懸垂式補強部材が必要である。
【０００９】
冒頭に述べた種類の方法（ＷＯ９７／２１００９、図５）の場合には、繊維要素を備えた引張り材がその長さの中央領域において予緊張され、支持構造体のコンクリート表面に接着されている。引張り材はその両端領域において挟持装置内に収容されている。この挟持装置は塑性変形可能な伝達要素を介して支持構造体に連結されている。塑性変形可能な伝達要素は、引張り材の中央領域の接着結合剤の変形率よりもはるかに大きな変形率を有する結合手段を形成する。両端範囲における引張り材の固着部は、その中間領域全体にわたって引張り材が過負荷されるときにのみ作用し、局部的な過負荷の場合には作用しないので、これにより亀裂の領域における破壊の危険は回避されない。
【００１０】
本発明の課題は、上記の欠点を克服し、帯状の引張り材をコンクリート表面に直接取付ける際にオフセットモーメントを回避しながら、亀裂の範囲内の破壊の危険を回避し、同時にクリープ損失を排除する、鉄筋コンクリート支持構造体またはプレストレストコンクリート支持構造体を補強およびまたは復元するための方法を提供することである。
【００１１】
この課題は本発明に従い、第２の変形率が第１の変形率よりもはるかに小さいことによって解決される。
【００１２】
引張り材の長さの大部分にわたって延びる予緊張された領域において、建物から結合剤を経て、引張り材とコンクリート表面の間に剪断力が伝達されない。伸びと特に亀裂がコンクリートに発生するときにのみ、局部的に制限された領域内で、引張り材とコンクリート表面の間に剪断力が伝達される。しかし、引張り材のこの中央領域において比較的に剪断しやすい結合剤が使用されるので、引張り材内の伸びの補償は亀裂幅を越えて行われる。それによって、全体として可延性の状態が生じる。
【００１３】
引張り材の両端領域の緊張されていない突出部は、固着部材および背面懸垂式補強部材として役立つ。予緊張されていないこの領域において、変形率の小さな接着結合剤、すなわち充分に剛性のある接着結合剤が使用されるので、予緊張力がクリープ損失なしに充分にコンクリートに伝達される。
【００１４】
帯状の引張り材を表面と面一に配置することにより、オフセットモーメントの発生が防止される。特別な固着部材と背面懸垂式補強部材は不要である。なぜなら、この機能が、予緊張されてない引張り材の端領域をコンクリート表面に接着結合することにより、きわめて簡単にかつ省スペース的に達成されるからである。
【００１５】
本発明による方法の他の有利な実施形は従属請求項の対象である。
【００１６】
本発明は更に、鉄筋コンクリート支持構造体またはプレストレストコンクリート支持構造体を補強およびまたは復元するための帯状の引張り材に関する。その長さの中央領域において予緊張され、かつ第１の変形率を有する第１の結合剤によって支持構造体のコンクリート表面に連結され、その両端領域で予緊張されてない状態で、第２の変形率を有する第２の結合剤によってコンクリート表面に連結されている、鉄筋コンクリート支持構造体またはプレストレストコンクリート支持構造体を補強およびまたは復元するための帯状の引張り材から出発して、本発明による引張り材は、第２の変形率が第１の変形率よりもはるかに小さいことを特徴とする。引張り材は鋼繊維、合成樹脂繊維または特に炭素繊維によって形成することができる。
【００１７】
本発明は更に、支持構造体のコンクリート表面に配置すべき帯状の引張り材と、この引張り材に作用する緊張装置および端部固着装置を備えた、方法を実施するための装置に関する。この装置は本発明に従い、緊張装置が帯状の引張り材に力伝達可能に連結された力導入部材を備え、この力導入部材が支持構造体に固定された本体と相対的に引張り材の縦方向に摺動可能であり、力導入部材と本体の間に緊張駆動装置が挿入可能であり、互いに向き合った、本体と力導入部材の支持面の間に、少なくとも１個のスペーサが挿入可能であることを特徴とする。
【００１８】
予緊張された引張り材の中央領域の一方の端部または好ましくは両端部に配置されたこの緊張装置は、構造的に簡単にかつ省スペース的に、必要な予緊張力を引張り材の中央領域に加えることができる。この場合、力導入個所の向こう側にある引張り材の両端領域は、緊張されないままである。
【００１９】
本発明による装置の有利な実施形は他の従属請求項の対象である。
【００２０】
次に、図に示した本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００２１】
鉄筋コンクリート支持構造体またはプレストレストコンクリート支持構造体１を補強または復元するために、この支持構造体のコンクリート表面２には、帯状の引張り材３が取付けられている。この引張り材は例えば炭素繊維からなっている。引張り材３の中央領域３ａは２つの力導入個所４の間で、図１において矢印５で示した予緊張力によって予緊張されている。引張り材３は、力導入個所４の向こう側にあるその両端領域３ｂでは、予緊張されていない。
【００２２】
帯状の引張り材３は、その中央の予緊張された領域３ａにおいて、比較的に大きな変形率（変形係数）を有する第１の接着結合剤によってコンクリート表面２に連結されている。引張り材３はその両端領域３ｂにおいて第２の接着結合剤によってコンクリート表面２に連結されている。この第２の接着結合剤は、第１の接着結合材に対してはるかに小さな変形率を有する。すなわち、この第２の接着結合剤は硬化した状態で充分な剛性がある。
【００２３】
支持構造体１の負荷時にコンクリート表面２に存在または生じる亀裂６が開くと、接着結合剤の変形性により、亀裂６の両側で引張り材３のひずみ補償が行われる。
【００２４】
引張り材３の中央領域３ａに予緊張力を加えるために、両力導入個所４にそれぞれ、図２〜６に示すような緊張装置７が配置されている。
【００２５】
各々の緊張装置７は板状の本体８を備えている。この本体はコンクリート表面２の浅い凹部９の底に固定、特に接着されている。
【００２６】
上から見てＴ字の形をしている力導入部材１０は、そのＴ字の柄部分１０ａが帯状の引張り材３の下面に固定、特に接着され、そして同様にコンクリート表面２の凹部９内に入るように本体８の切欠き１１内に配置されている。引張り材３に特に接着によって連結された力導入部材１０の連結面、すなわちＴ字の柄部分１０ａの上面は、コンクリート表面２の平面内に位置している。
【００２７】
選択的に、Ｔ字形の力導入部材１０と帯状の引張り材３の間の連結部を次のように形成してもよい。
１．Ｔ字の柄部分１０ａが図示よりも長く形成可能である。
２．第２のＴ字形の力導入部材（図示していない）が、第１の力導入部材１０と反対の側に配置可能であり、かつ引張り材３と力導入部材１０に連結、特に接着可能である。
３．帯状の引張り材３への力の導入を改善するために、複数の薄板、例えば鋼製薄板が引張り材３に接着可能であり、かつ力導入部材１０に連結、例えば同様に接着または形状補完的に連結可能である。
【００２８】
力導入部材１０のＴ字の両アーム部分１０ｂにはそれぞれ、本体８に支持されている緊張駆動装置１２の液圧式または機械式緊張要素が作用している。図示した実施の形態の場合、緊張駆動装置１２はＴ字の柄部分１０ａの両側に配置された２個の液圧式緊張シリンダ１２ａを備えている。この緊張シリンダはＴ字の両アーム部分１０ｂに作用している。アングル材状のカバー１３は本体８に連結され、緊張駆動装置１２を固定するために役立つ。
【００２９】
引張り材３はその中央の領域３ａをコンクリート表面２に接着した後で、第１の接着結合剤が硬化する前に、両力作用個所４の緊張装置７の間で予緊張される。
【００３０】
予緊張力を加えた後で、少なくとも一方の力作用個所４で、好ましくは両力作用個所４で、引張り材３をコンクリート表面に対して機械的におよび形状補完的に固定するために、互いに向き合った、力導入部材１０の支持面１０ｃと本体８の支持面８ａの間に、それぞれ少なくとも１個のスペーサ１４が挿入される。図示した実施の形態の場合には、スペーサ１４は複数の薄板片からなっている。この薄板片によって、力導入部材１０は本体８に対してくさび止めされる。
【００３１】
くさび止めの後で、他の引張り材を予緊張するのに使用するために、緊張駆動装置１２が緊張装置７から取り外される。
【００３２】
力導入部材１０は好ましくはその下面に同様に、接着結合剤を備えている。この接着結合剤は緊張の後で硬化し、充分な剛性を有する接着結合部となる。
【００３３】
引張り材３の端領域３ｂは接着結合剤によってコンクリート表面２に固定される。この接着結合剤は硬化の後で充分な剛性を有する。このようにしてコンクリート表面２に取付けられた端領域３ｂは、引張り材３の両端のための背面懸垂式補強部を形成する。
【００３４】
図１に示した上記の実施の形態の場合、中央領域３ａのための予緊張力は、それぞれ中央領域３ａとそれに続く端領域３ｂの間にある２つの力導入個所４で加えられる。これと異なり、図７では、第１の接着結合剤が中央領域３ａにのみ塗布された後で、予緊張力５が引張り材３の端部にある力導入個所４′を経て加えられる。この第１の接着結合剤が硬化した後で、引張り材３の端部は、力導入個所４′に設けられた緊張装置から取り外され、例えば切断される。引張り材３の端領域３ｂは上方に折り畳まれ、第２の接着結合剤を塗布され、この第２の接着結合剤によってコンクリート表面２に固定される。
【００３５】
図８には、複数の帯状の引張り材３，３′が順々に積み重ね可能であることを示している。先ず最初に、最も下側の帯状の引張り材３が既に述べたようにコンクリート表面２に取付けられる。中央領域３ａと端領域３ｂの下の接着結合剤が硬化した後で、第２の帯状の引張り材３′が第１の帯状の引張り材３の上面に載せられる。この第２の引張り材は大きな変形率を有する接着結合剤を有する（波線によって示してある）。両端に配置された緊張装置７は必要な予緊張力を加える。
【００３６】
中央領域３ａ′の下の接着結合剤が硬化した後で、引張り材３′の端部が上記のように緊張装置７から分離される。端領域３ｂ′は上方に折り畳まれ、小さな変形率を有する接着結合剤が塗布され、コンクリート表面２に接着される。
【００３７】
この過程は、複数の引張り材を順々に積み重ねるために複数回繰り返すことが可能である。この場合、その都度、端領域３ｂ，３ｂ′・・・がコンクリート表面２に直接固定される。
【００３８】
緊張装置７はすべての引張り材３，３′・・・を取付けた後で、コンクリート表面２から完全に取り外すことができる。その代わりに、基板８だけを残し、緊張装置７の他のすべての部品を取り除くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 引張り材を取付けた鉄筋コンクリート支持構造体またはプレストレストコンクリート支持構造体の概略図である。
【図２】 引張り材の一方の力導入個所に配置した緊張装置の出発状態を、図１の矢印ＩＩ方向に見た図である。
【図３】 予緊張過程の後の図２の緊張装置を示す図である。
【図４】 緊張装置を図２の矢印ＩＶ方向に見た図である。
【図５】 緊張装置を図３の矢印Ｖ方向に見た図である。
【図６】 図２〜５の緊張装置の分解図である。
【図７】 変形された方法で取付けられた引張り材を備えた鉄筋コンクリート支持構造体またはプレストレストコンクリート支持構造体を、図１と同様に示す図である。
【図８】 重ねられた複数の引張り材の端部の概略的な縦断面図である。

Claims (14)

1. 帯状の引張り材（３）が、その長さの中央領域（３ａ）において予緊張され、かつ第１の変形率を有する第１の結合剤によって支持構造体（１）のコンクリート表面（２）に連結され、その両端領域（３ｂ）で予緊張されてない状態で、第２の変形率を有する第２の結合剤によってコンクリート表面（２）に連結される、鉄筋コンクリート支持構造体またはプレストレストコンクリート支持構造体を補強およびまたは復元するための方法において、第２の変形率が第１の変形率よりもはるかに小さいことを特徴とする方法。
2. 第１の結合剤およびまたは第２の結合剤がそれぞれ接着結合剤であることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 引張り材（３）が、その中央領域（３ａ）を第１の接着結合剤によってコンクリート表面（２）に接着した後で、この接着結合剤が硬化する前に、両力導入個所（４）の間で予緊張されることを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 中央領域（３ａ）のための予緊張力が、その都度中央領域（３ａ）とそれに続く端領域（３ｂ）の間にある２つの力導入個所（４）で加えられることを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 第１の接着結合剤が中央領域（３ａ）においてのみ塗布され、予緊張力が引張り材（３）の端部にある力導入個所（４′）を経て加えられ、第１の接着結合剤が硬化した後で、引張り材（３）の端部が力導入個所（４′）から分離され、引張り材（３）の端領域（３ｂ）が第２の接着結合剤によってコンクリート表面（２）に固定されることを特徴とする請求項１記載の方法。
6. 引張り材（３）が、両力導入個所（４）の少なくとも一方において、予緊張力を加えた後で、コンクリート表面（２）に対して機械的におよび形状補完的に固定されることを特徴とする請求項４記載の方法。
7. 複数の帯状の引張り材（３，３′）が順々に重ねて接着されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
8. 引張り材（３）が、力導入個所（４）での予緊張の前に、コンクリート表面（２）と相対的に摺動可能な力導入部材（１０）に接着によって連結されることを特徴とする請求項４記載の方法。
9. その長さの中央領域（３ａ）において予緊張され、かつ第１の変形率を有する第１の結合剤によって支持構造体（１）のコンクリート表面（２）に連結され、その両端領域（３ｂ）で予緊張されてない状態で、第２の変形率を有する第２の結合剤によってコンクリート表面（２）に連結されている、鉄筋コンクリート支持構造体またはプレストレストコンクリート支持構造体を補強およびまたは復元するための帯状の引張り材（３）において、第２の変形率が第１の変形率よりもはるかに小さいことを特徴とする引張り材。
10. 引張り材が鋼繊維、合成樹脂繊維または特に炭素繊維からなっていることを特徴とする請求項９記載の引張り材。
11. 支持構造体のコンクリート表面に配置すべき帯状の引張り材と、この引張り材に作用する緊張装置および端部固着装置を備えた、請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法を実施するための装置において、緊張装置（７）が帯状の引張り材（３）に力伝達可能に連結された力導入部材（１０）を備え、この力導入部材が支持構造体（１）に固定された本体（８）と相対的に引張り材（３）の縦方向に摺動可能であり、力導入部材（１０）と本体（８）の間に緊張駆動装置（１２）が挿入可能であり、互いに向き合った、本体（８）と力導入部材（１０）の支持面（８ａ，１０ｃ）の間に、少なくとも１個のスペーサ（１４）が挿入可能であることを特徴とする装置。
12. 引張り材（３）に特に接着連結された連結面がコンクリート表面（２）の平面内に位置するように、本体（８）と力導入部材（１０）がコンクリート表面（２）の凹部（９）内に挿入されていることを特徴とする、コンクリート表面と組み合わせた、請求項１１記載の装置。
13. 力導入部材（１０）が上から見てＴ字形であり、そのＴ字の柄部分（１０ａ）が引張り材（３）に連結、特に接着され、Ｔ字の両アーム部分（１０ｂ）にそれぞれ、緊張駆動装置（１２）の液圧式または機械式緊張要素が作用していることを特徴とする請求項１１または１２記載の装置。
14. Ｔ字のアーム部分（１０ｂ）が挿入すべきスペーサ（１４）のための支持面（１０ｃ）を形成していることを特徴とする請求項１３記載の装置。

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