JP5594889B2 - コンクリート躯体の耐震補強構造及び耐震補強工法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばカルバート、トンネルの擁壁、建物等のコンクリート躯体の耐震補強構造及び耐震補強工法に関する。

カルバート等のコンクリート躯体の耐震強度が不足する場合に、コンクリート躯体に剪断補強を施して耐震強度を補強する構造が知られている。この剪断補強による耐震補強構造は、コンクリート躯体の補強面に長孔状の挿入孔を複数形成し、この挿入孔の各々に棒状の剪断補強材を挿入すると共に、挿入孔と剪断補強材との間の空隙にモルタル等の定着材を充填するものである。

この耐震補強構造における剪断補強材の挿入孔への定着材の充填は、挿入孔に剪断補強材を挿入した後に挿入孔と剪断補強材との間の空隙に定着材を圧入する方法により行うことも可能であるが、この方法では、現場でのモルタルの混錬、定着材の注入孔の設置等の作業労力が大きくなる。そのため、モルタル等の定着材を筒状のカプセルに収容し、そのカプセルを挿入孔に配置した後、剪断補強材を挿入孔に打ち込み、挿入孔内に剪断補強材を挿入配置すると共に、剪断補強材で突き破られたカプセル内の定着材を挿入孔と剪断補強材との間の空隙に充填する方法が行われている（特許文献１参照）。

特開２００３−１１３６７３号公報

ところで、カルバート等のコンクリート躯体の耐震補強では、上記剪断補強により必要な補強ができる場合もあるが、上記剪断補強のみでは必要とされる耐震強度が得られない場合もある。そのため、剪断補強に合わせて別の補強が施され、高い耐震強度が得られる構造が求められている。更に、その剪断補強と別の補強とは効率的に行えることが望まれる。

本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、コンクリート躯体に剪断補強と増設補強の両方を施し、高い耐震強度を得ることができると共に、その剪断補強と増設補強を効率的に行うことができるコンクリート躯体の耐震補強構造及び耐震補強工法を提供することを目的とする。

本発明のコンクリート躯体の耐震補強構造は、コンクリート躯体の躯体面に形成され、前記コンクリート躯体の奥行方向の長さの半分以上の深さを有する長孔状の挿入孔と、一方の棒部が前記一方の棒部の径に合わせた穿孔径の前記挿入孔に打設されると共に、折曲部と他方の棒部が前記挿入孔から突出した状態で設けられる略Ｌ字状の剪断補強材と、水を内部に吸水可能でセメントモルタルが収容されている筒状のカプセルを水に浸漬して前記セメントモルタルに吸水させ、前記挿入孔に配置して、前記一方の棒部の打設による破断で流出させ、前記挿入孔と前記一方の棒部との間の空隙に充填されたセメントモルタル定着材と、増設コンクリートと前記増設コンクリート内に埋設される増設補強鉄筋とから構成され、前記剪断補強材の前記折曲部と前記躯体面に沿って延びる前記他方の棒部を差し筋として、前記躯体面の外側に増設される増設躯体とを備え、前記剪断補強材の前記折曲部と前記他方の棒部とが前記躯体面と前記増設補強鉄筋との間で前記増設補強鉄筋と離間した位置で前記増設コンクリートに埋設されることを特徴とする。
この構成によれば、コンクリート躯体に剪断補強と増設補強の両方を施し、高い耐震強度を得ることができる。更に、略Ｌ字状の剪断補強材の一方の棒部を既存躯体の剪断補強として機能させると同時に、他方の棒部を増設躯体中に配置して差し筋として機能させることができ、剪断補強と差し筋施工という別種の施工を一度の工程で同時に行うことができ、剪断補強と増設補強を効率的に行うことができる。また、増設躯体の厚さよりも他方の棒部が長い剪断補強材を増設躯体内に埋設することも可能であり、増設躯体の厚さが薄い場合にも、剪断補強材の増設躯体に対する十分な埋め込み深さ（定着長）を確保することができる。そして、直線状の剪断補強材を躯体面から突出して増設躯体を設ける場合に比べ、既存躯体及び増設躯体に対して優れたアンカー力を発揮することができ、特に、増設躯体が薄い場合にその効果はより顕著となる。また、剪断補強と増設補強の双方で耐震補強することから、複数の剪断補強材を打設する場合に剪断補強材の打設本数を少なくすることが可能となり、既存躯体の配筋と剪断補強材との干渉を極力避けることができる。

本発明のコンクリート躯体の耐震補強工法は、コンクリート躯体の躯体面に、前記コンクリート躯体の奥行方向の長さの半分以上の深さで、且つ略Ｌ字状の剪断補強材の一方の棒部の径に合わせた穿孔径で、長孔状の挿入孔を形成する工程と、水を内部に吸水可能でセメントモルタルが収容されている筒状のカプセルを水に浸漬して前記セメントモルタルに吸水させ、前記カプセルの破断後所定時間の経過に伴って前記セメントモルタルが硬化する状態にした後、前記カプセルを前記挿入孔に挿入配置する工程と、略Ｌ字状の剪断補強材の一方の棒部を前記挿入孔に打設することにより、前記カプセルを破断して吸水した前記セメントモルタルを流出させ、前記挿入孔と前記一方の棒部との間の空隙にセメントモルタル定着材を充填し、所定時間の経過に伴って硬化させると共に、前記剪断補強材の折曲部と他方の棒部を前記挿入孔から突出した状態とし、突出する前記他方の棒部を前記躯体面に沿って延びるように配置する工程と、前記躯体面から離間し且つ前記剪断補強材の前記折曲部と前記他方の棒部とから離間した位置に前記増設補強鉄筋を配置する工程と、前記躯体面から離間して型枠を組み立て、前記型枠と前記躯体面との間にコンクリートを流し込み、前記増設補強鉄筋を埋設し且つ前記剪断補強材の前記折曲部と前記他方の棒部とを前記躯体面と前記増設補強鉄筋との間で前記増設補強鉄筋と離間した位置で埋設するようにして、増設コンクリートを形成し、前記剪断補強材の前記折曲部と前記他方の棒部を差し筋として、前記躯体面の外側に前記増設コンクリートと前記増設補強鉄筋とから構成される増設躯体を形成する工程とを備えることを特徴とする。
この構成によれば、コンクリート躯体に剪断補強と増設補強の両方を施し、高い耐震強度を得ることができる。更に、略Ｌ字状の剪断補強材の一方の棒部を既存躯体の剪断補強として機能させると同時に、他方の棒部を増設躯体中に配置して差し筋として機能させることができ、剪断補強と差し筋施工という別種の施工を一度の工程で同時に行うことができ、剪断補強と増設補強を効率的に行うことができる。また、増設躯体の厚さよりも他方の棒部が長い剪断補強材を増設躯体内に埋設することも可能であり、増設躯体の厚さが薄い場合にも、剪断補強材の増設躯体に対する十分な埋め込み深さ（定着長）を確保することができる。そして、直線状の剪断補強材を躯体面から突出して増設躯体を設ける場合に比べ、既存躯体及び増設躯体に対して優れたアンカー力を発揮することができ、特に、増設躯体が薄い場合にその効果はより顕著となる。また、剪断補強と増設補強の双方で耐震補強することから、複数の剪断補強材を打設する場合に剪断補強材の打設本数を少なくすることが可能となり、既存躯体の配筋と剪断補強材との干渉を極力避けることができる。

また、本発明のコンクリート躯体の耐震補強構造では、躯体面に複数の挿入孔を形成し、各挿入孔に略Ｌ字状の剪断補強材の一方の棒部を打設すると共にセメントモルタル定着材を充填し、各挿入孔から突出して躯体面に沿って延びる剪断補強材の他方の棒部の延設方向を揃える構造とすると、剪断補強材の一方の棒部と他方の棒部を既存躯体と増設躯体に所定間隔でバランス良く配置することが可能となり、全体的により平均して耐震強度を向上することができて好適である。

同様に、本発明のコンクリート躯体の耐震補強工法でも、躯体面に複数の挿入孔を形成し、各挿入孔に略Ｌ字状の剪断補強材の一方の棒部を打設すると共にセメントモルタル定着材を充填し、各挿入孔から突出して躯体面に沿って延びる剪断補強材の他方の棒部の延設方向を揃えるようにとすると、剪断補強材の一方の棒部と他方の棒部を既存躯体と増設躯体に所定間隔でバランス良く配置することが可能となり、全体的により平均して耐震強度を向上することができて好適である。

本発明によれば、コンクリート躯体に剪断補強と増設補強の両方を施し、高い耐震強度を得ることができると共に、その剪断補強と増設補強を効率的に行うことができる。

本発明による実施形態のコンクリート躯体の耐震補強構造を示す断面図。 実施形態のコンクリート躯体の耐震補強構造の補強機能を説明する断面説明図。 実施形態のコンクリート躯体の耐震補強構造を壁と柱に適用する例を説明する斜視説明図。 コンクリート躯体の躯体面に挿入孔を形成してカプセルを挿入する施工工程を説明する断面説明図。 剪断補強材を挿入孔に挿入してカプセルを破断し、挿入孔に定着材を充填する施工工程を説明する断面説明図。 型枠を組み立てて増設躯体を形成する施工工程を説明する断面説明図。

〔実施形態のコンクリート躯体の耐震補強構造及び耐震補強工法〕
次に、本発明による実施形態のコンクリート躯体の耐震補強構造及び耐震補強工法について説明する。

本実施形態のコンクリート躯体の耐震補強構造は、図１及び図２に示すように、コンクリート躯体１０の躯体面１１に複数形成される長孔状の挿入孔１２と、一方の棒部２１と他方の棒部２２とを有し、挿入孔１２の各々に一方の棒部２１が打設される剪断補強材２０と、挿入孔１２に配置される筒状のカプセル３５（図４、図５参照）から剪断補強材２０の一方の棒部２１の打設による破断で流出し、挿入孔１２と一方の棒部２１との間の空隙に充填される定着材３０と、挿入孔１２から突出して躯体面１１に沿って延びる剪断補強材２０の他方の棒部２２を差し筋として、躯体面１１の外側に増設される増設躯体４０とを備える。尚、既設のコンクリート躯体１０内の配筋は図示省略している。

剪断補強材２０は、剪断補強すべきコンクリート躯体１０の厚さに対して十分な長さを有する一方の棒部２１と、一方の棒部２１から折曲部２３で略直角に折り曲げられて設けられる他方の棒部２２とを有する略Ｌ字状であり、本例では曲げ鉄筋である。一方の棒部２１の先端には鋭角部２４が形成されており、一方の棒部２１を打設した際にカプセル３５を破断させやすくなっている。本例の剪断補強材２０は、表面に所定形状のリブ２５を有する異形鉄筋であるが、その表面形状は適宜である。また、剪断補強材２０は、既設のコンクリート躯体１０と後述する増設躯体４０とを連結する機能を有する。

定着材３０は、例えばセメントモルタルなど無機系材料等であり、定着材３０を内包するカプセル３５は和紙や不織布等の水を内部に吸水可能な素材で形成されている。本例のカプセル３５は水に所定時間浸漬した後、挿入孔１２に挿入して使用され、水の浸漬で吸水した定着材３０は所定時間経過すると硬化するようになっている。即ち、カプセル３５から挿入孔１２内に流出した定着材３０は所定時間経過後に硬化して挿入孔１２内に充填される。

増設躯体４０は、剪断補強材２０の他方の棒部２２を差し筋として、躯体面１１の外側に増設される増設コンクリート４１と、増設コンクリート４１内に埋設される増設補強鉄筋４２とから構成される。図示例の増設コンクリート４１は、躯体面１１に沿って設けられる増設壁であり、他方の棒部２２と折曲部２３が差し筋として埋め込まれるように設けられている。また、図示例の増設補強鉄筋４２は、縦筋４２１と横筋４２２を格子状に配置し、縦筋４２１と横筋４２２とを溶接等で結合したものであり、剪断補強材２０から離間した位置で増設コンクリート４１内に埋め込まれている。

本実施形態の耐震補強構造では、コンクリート躯体１０に作用する力を剪断補強材２０の一方の棒部２１や定着材３０等による剪断補強と、剪断補強材２０の他方の棒部２２や増設躯体４０等による増設補強とにより、耐震強度が強化される。例えば図２に示す太線矢印に力が加わった場合には、増設補強鉄筋４２や増設コンクリート４１のＡ部等により曲げ補強がなされると共に、剪断補強材２０の一方の棒部２１や定着材３０のＢ部等により剪断補強がなされる。

また、この耐震補強構造は、図３に示すように、例えば連続する既設壁のコンクリート躯体１０ａと既設柱のコンクリート躯体１０ｂとに同時に設けることが可能である。図示例は、既設壁のコンクリート躯体１０ａと既設柱のコンクリート躯体１０ｂとに形成される各挿入孔１２に、略Ｌ字状の剪断補強材２０の一方の棒部２１を打設すると共に定着材３０（図示せず）を充填し、各挿入孔１２から突出して躯体面１１に沿って延びる剪断補強材２０の他方の棒部２２の延設方向を揃える構成である。この構成では、剪断補強材２０の一方の棒部２１と他方の棒部２２を既存のコンクリート躯体１０と増設躯体４０に所定間隔でバランス良く配置することが可能となり、全体的により平均して耐震強度を向上することができる。

本実施形態のコンクリート躯体の耐震補強構造を施工する際の耐震補強工法では、図４に示すように、例えばセメントモルタルの定着材３０が収容され、水を内部に吸水可能なカプセル３５を貯水トレー５１内の水５２に１〜３分程度浸漬して、定着材３０に吸水させると共に、既存のコンクリート躯体１０の所定位置に墨出しを行い、その躯体面１１に長孔状の挿入孔１２を穿孔ドリル等で複数形成する。挿入孔１２の穿孔径は、剪断補強材２０の一方の棒部２１の径に合わせ、これより若干大きな径とし、穿孔深さは、例えば奥行き方向の長さの半分以上など剪断補強すべきコンクリート躯体１０の厚さに対して十分な深さとする。

そして、浸漬した細長のカプセル３５を挿入孔１２内に挿入配置する。その後、図５に示すように、ハンマー５３により略Ｌ字状の剪断補強材２０を打設して一方の棒部２１を挿入孔１２に挿入し、一方の棒部２１でカプセル３５を破断して定着材３０を流出させ、一方の棒部２１を挿入孔１２内に配置すると共に、挿入孔１２と一方の棒部２１との間の空隙にセメントモルタルの定着材３０を充填する。空隙に充填された定着材３０は所定時間の経過に伴って硬化する。また、剪断補強材２０の他方の棒部２２は、一方の棒部２１の挿入孔１２への打設により、挿入孔１２から突出した状態で、躯体面１１に沿って延びるように配置される。

その後、図６に示すように、躯体面１１の外側に離間した位置で増設補強鉄筋４２を配置し、更にその外側に型枠５４を組み立てて配置する。更に、型枠５４と躯体面１１との間にコンクリートを流し込んで増設コンクリート４１を形成し、増設補強鉄筋４２と、剪断補強材２０の他方の棒部２２と折曲部２３を増設コンクリート４１内に埋設する。即ち、剪断補強材２０の他方の棒部２２等を差し筋として、躯体面１１の外側に増設躯体４０が形成される。

そして、増設コンクリート４１が硬化した後、型枠５４を撤去することにより、図１のコンクリート躯体１０の耐震補強構造が完成する。尚、必要に応じて型枠５４は撤去せずに、そのままの状態にして耐震補強構造とすることも可能である。

本実施形態のコンクリート躯体の耐震補強構造及び耐震補強工法では、既設壁等の既設のコンクリート躯体１０に剪断補強と増設補強の両方を施し、高い耐震強度を得ることができる。更に、略Ｌ字状の剪断補強材２０の一方の棒部２１を既存躯体の剪断補強として機能させると同時に、他方の棒部２２を増設躯体４０中に配置して差し筋として機能させることができ、剪断補強と差し筋施工を一度の工程で同時に行うことができ、剪断補強と増設補強を効率的に行うことができる。

また、増設躯体４０の厚さよりも他方の棒部２２が長い剪断補強材２０を増設躯体４０内に埋設することも可能であり、増設躯体４０の厚さが薄い場合にも、剪断補強材２０の増設躯体４０に対する十分な埋め込み深さ（定着長）を確保することができる。そして、直線状の剪断補強材を躯体面から突出して増設躯体を設ける場合に比べ、既存躯体及び増設躯体に対して優れたアンカー力を発揮することができ、特に、増設躯体４０が薄い場合にその効果はより顕著となる。

また、剪断補強と増設補強の双方で耐震補強することから、剪断補強材２０の打設本数を少なくすることが可能となり、既存のコンクリート躯体１０の配筋と剪断補強材２０との干渉を極力避けることができる。また、増設躯体４０に剪断補強材２０とは別に増設補強鉄筋４２を設ける構成とすると、剪断補強材２０による補強と相俟って既存のコンクリート躯体１０及び増設躯体４０の耐震強度をより向上することができる。

〔実施形態の変形例等〕
本明細書開示の発明は、各発明や実施形態の構成の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものを含むものである。そして、下記変形例も包含する。

例えば図３の例では、複数の挿入孔１２に挿入配置する剪断補強材２０の他方の端部２２の延設方向を揃える構成としたが、局所的に高度な補強が必要な場合等には、一部の剪断補強材２０の他方の端部２２を他の剪断補強材２０の他方の端部２２と異なる方向に延びるように設置することも可能である。

また、上記実施形態では、既設壁、既設柱を補強する例について説明したが、梁、天井などその補強対象とする部位は適宜である。

本発明は、例えばカルバート、トンネルの擁壁、建物の連続壁等の耐震補強に利用することができる。

１０…コンクリート躯体 １１…躯体面 １２…挿入孔 ２０…剪断補強材 ２１…一方の棒部 ２２…他方の棒部 ２３…折曲部 ２４…鋭角部 ２５…リブ ３０…定着材 ３５…カプセル ４０…増設躯体 ４１…増設コンクリート ４２…増設補強鉄筋 ４２１…縦筋 ４２２…横筋 ５１…貯水トレー ５２…水 ５３…ハンマー ５４…型枠

Claims (2)

1. コンクリート躯体の躯体面に形成され、前記コンクリート躯体の奥行方向の長さの半分以上の深さを有する長孔状の挿入孔と、
   一方の棒部が前記一方の棒部の径に合わせた穿孔径の前記挿入孔に打設されると共に、折曲部と他方の棒部が前記挿入孔から突出した状態で設けられる略Ｌ字状の剪断補強材と、
   水を内部に吸水可能でセメントモルタルが収容されている筒状のカプセルを水に浸漬して前記セメントモルタルに吸水させ、前記挿入孔に配置して、前記一方の棒部の打設による破断で流出させ、前記挿入孔と前記一方の棒部との間の空隙に充填されたセメントモルタル定着材と、
   増設コンクリートと前記増設コンクリート内に埋設される増設補強鉄筋とから構成され、前記剪断補強材の前記折曲部と前記躯体面に沿って延びる前記他方の棒部を差し筋として、前記躯体面の外側に増設される増設躯体とを備え、
   前記剪断補強材の前記折曲部と前記他方の棒部とが前記躯体面と前記増設補強鉄筋との間で前記増設補強鉄筋と離間した位置で前記増設コンクリートに埋設される
   ことを特徴とするコンクリート躯体の耐震補強構造。
2. コンクリート躯体の躯体面に、前記コンクリート躯体の奥行方向の長さの半分以上の深さで、且つ略Ｌ字状の剪断補強材の一方の棒部の径に合わせた穿孔径で、長孔状の挿入孔を形成する工程と、
   水を内部に吸水可能でセメントモルタルが収容されている筒状のカプセルを水に浸漬して前記セメントモルタルに吸水させ、前記カプセルの破断後所定時間の経過に伴って前記セメントモルタルが硬化する状態にした後、前記カプセルを前記挿入孔に挿入配置する工程と、
   略Ｌ字状の剪断補強材の一方の棒部を前記挿入孔に打設することにより、前記カプセルを破断して吸水した前記セメントモルタルを流出させ、前記挿入孔と前記一方の棒部との間の空隙にセメントモルタル定着材を充填し、所定時間の経過に伴って硬化させると共に、前記剪断補強材の折曲部と他方の棒部を前記挿入孔から突出した状態とし、突出する前記他方の棒部を前記躯体面に沿って延びるように配置する工程と、
   前記躯体面から離間し且つ前記剪断補強材の前記折曲部と前記他方の棒部とから離間した位置に前記増設補強鉄筋を配置する工程と、
   前記躯体面から離間して型枠を組み立て、前記型枠と前記躯体面との間にコンクリートを流し込み、前記増設補強鉄筋を埋設し且つ前記剪断補強材の前記折曲部と前記他方の棒部とを前記躯体面と前記増設補強鉄筋との間で前記増設補強鉄筋と離間した位置で埋設するようにして、増設コンクリートを形成し、前記剪断補強材の前記折曲部と前記他方の棒部を差し筋として、前記躯体面の外側に前記増設コンクリートと前記増設補強鉄筋とから構成される増設躯体を形成する工程と、
   を備えることを特徴とするコンクリート躯体の耐震補強工法。