JP7499382B1 - Earthquake-resistant reinforcement structure - Google Patents
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Abstract
【課題】中間貫通鋼材を用いることなく、なおかつ短工期かつ低コストで耐力あるいは靭性を高めることが可能な耐震補強構造を提供する。【解決手段】本発明に係る耐震補強構造11は、RC柱部材である壁式橋脚1の脚部2を本発明の既設部としてこれを耐震補強の対象となる鉄筋コンクリート部とし、該脚部にあらたな鉄筋コンクリート部12を新設部として巻き立てて構成してあり、鉄筋コンクリート部12は、新設側コンクリート34、該新設側コンクリートに埋設された新設側軸方向鉄筋37及びこれを取り囲むせん断補強筋36からなる。ここで、新設側軸方向鉄筋37は、それらが各々個別の鋼管38に独立して挿通された状態で新設側コンクリート34に埋設配置してあり、鋼管38に挿通された長さ範囲において、それぞれ座屈拘束鉄筋35として機能する。【選択図】 図2[Problem] To provide an earthquake-resistant reinforcement structure that can increase strength or toughness without using intermediate penetrating steel material, and with a short construction period and low cost. [Solution] The earthquake-resistant reinforcement structure 11 according to the present invention is configured by wrapping a new reinforced concrete part 12 around the leg part 2 of a wall-type bridge pier 1, which is an RC column member, as a newly constructed part, and the newly constructed part is made up of a newly constructed concrete 34, a newly constructed axial reinforcing bar 37 embedded in the newly constructed concrete, and a shear reinforcing bar 36 surrounding the newly constructed concrete. Here, the newly constructed axial reinforcing bars 37 are embedded in the newly constructed concrete 34 in a state where each of them is independently inserted into an individual steel pipe 38, and function as a buckling restraint reinforcing bar 35 within the length range where the steel pipe 38 is inserted. [Selected Figure] Figure 2
Description
本発明は、鉄筋コンクリート部材を耐震補強する際に適用される耐震補強構造に関する。 The present invention relates to a seismic reinforcement structure that is used when providing seismic reinforcement to reinforced concrete members.
柱や橋脚といった鉄筋コンクリート部材(以下、RC柱部材)を耐震補強するにあたっては、これを既設部として該既設部の回りにあらたな鉄筋コンクリートを新設部として巻き立て、場合によってはその周囲をさらに鋼板で拘束することで、柱や橋脚の耐力あるいは靭性を高める方法が広く知られている。 When strengthening the earthquake resistance of reinforced concrete members (hereafter referred to as RC column members) such as columns and piers, a widely known method is to wrap new reinforced concrete around the existing part as the new part, and in some cases to further restrain the perimeter with steel plates, thereby increasing the strength or toughness of the columns or piers.
ここで、繰り返し地震荷重によって新設部の軸方向鉄筋が座屈すると、側方への孕み出し、さらにはかぶりコンクリートの剥落、ひいてはRC柱部材の破壊へと進行するおそれがある。 If the axial rebars in the newly constructed section buckle due to repeated seismic loads, they may protrude to the side, causing the covering concrete to spall, and ultimately leading to the destruction of the RC column members.
かかる事態は、鉄筋コンクリートの巻立てによる耐震補強作用が発揮されない結果となるため、これを防止すべく、PC鋼棒等で構成された中間貫通鋼材をRC柱部材に貫通させた上、該中間貫通鋼材の各端を、新設部の軸方向鉄筋近傍あるいはその周囲に巻回されるせん断補強筋近傍に定着させる対策が講じられる(特許文献1の図8,9)。 In such a case, the seismic reinforcement effect of wrapping the reinforced concrete will not be realized, so to prevent this, measures are taken to penetrate intermediate steel members made of PC steel bars or the like into the RC column members, and to fix each end of the intermediate steel members near the axial reinforcing bars of the newly constructed section or near the shear reinforcement bars wrapped around them (Figures 8 and 9 of Patent Document 1).
かかる対策によれば、中間貫通鋼材によって新設部に配置された軸方向鉄筋の座屈が防止されるため、鉄筋コンクリートの巻立てによる上述の耐力向上作用あるいは靭性向上作用が確実に発揮される。 This measure prevents buckling of the axial reinforcing bars placed in the newly constructed section by the intermediate penetrating steel material, ensuring that the aforementioned strength-improving or toughness-improving effects of wrapping the reinforced concrete are achieved.
しかしながら、上記対策では、中間貫通鋼材を貫通配置するための挿通孔を既設部であるRC柱部材に削孔する際、該RC柱部材に埋設された鉄筋を傷付けてしまうおそれがあるとともに、それを避けるべく何度も削孔位置を変更すると、RC柱部材を傷める、工事が遅れる、コストがかさむといった問題を生じていた。 However, with the above measures, when drilling holes for inserting intermediate-penetrating steel materials into the existing RC column members, there is a risk of damaging the rebar embedded in the RC column members. In addition, changing the drilling position multiple times to avoid this leads to problems such as damage to the RC column members, construction delays, and increased costs.
加えて、例えば橋脚の場合、フーチングに接合される脚部近傍で曲げモーメントが最大となるため、地盤面以下での作業となって周辺地盤を一定深さまで掘り下げる必要が生じるとともに、削孔された挿通孔に壁厚相当長さの中間貫通鋼材を水平に挿通させるためには、水平方向にも相当の余堀りが必要になるという問題も生じていた。 In addition, for example, in the case of bridge piers, the bending moment is greatest near the leg that is joined to the footing, so work must be done below ground level, making it necessary to excavate the surrounding ground to a certain depth. In addition, there is also the problem that a considerable amount of over-excavation is required in the horizontal direction in order to insert intermediate steel members with a length equivalent to the wall thickness horizontally into the drilled insertion holes.
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、中間貫通鋼材を用いることなく、なおかつ短工期かつ低コストで耐力あるいは靭性を高めることが可能な耐震補強構造を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned circumstances, and aims to provide an earthquake-resistant reinforcement structure that can increase strength or toughness without using intermediate penetrating steel materials, and that can be constructed in a short period of time and at low cost.
上記目的を達成するため、本発明に係る耐震補強構造は請求項1に記載したように、耐震補強の対象となる鉄筋コンクリート部を既設部とし、該既設部にあらたな鉄筋コンクリート部を新設部として巻き立てた耐震補強構造において、
前記新設部を構成する新設側軸方向鉄筋のうち、一部又は全部を、それらが各々個別の鋼管に独立して挿通された状態でなおかつ該各鋼管内に同一鉄筋のみが配置された形で前記新設部を構成する新設側コンクリートに埋設されるように配置したものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a seismic reinforcement structure, as described in
Some or all of the newly installed side axial reinforcing bars that make up the newly installed section are arranged so that they are embedded in the newly installed side concrete that makes up the newly installed section, with each of them being inserted independently into an individual steel pipe and with only the same reinforcing bars being arranged in each steel pipe .
また、本発明に係る耐震補強構造は、前記既設部を構成する既設側軸方向鉄筋のうち、該既設部を構成する既設側コンクリートに露出した状態で該既設側コンクリートに埋設された鉄筋の断面積割合を既設側ボンド鉄筋比率として該既設側ボンド鉄筋比率を70%以上とするとともに、前記新設側軸方向鉄筋のうち、前記鋼管に挿通された状態で前記新設側コンクリートに埋設された鉄筋の断面積割合を新設側アンボンド鉄筋比率として該新設側アンボンド鉄筋比率を70%以上としたものである。 In addition, the earthquake-resistant reinforcement structure of the present invention is such that, among the existing side axial rebars that make up the existing section, the cross-sectional area ratio of the rebars that are embedded in the existing side concrete while exposed to the existing side concrete that makes up the existing section is called the existing side bonded rebar ratio, and the existing side bonded rebar ratio is 70% or more, and, among the new side axial rebars, the cross-sectional area ratio of the rebars that are embedded in the new side concrete while inserted into the steel pipe is called the new side unbonded rebar ratio, and the new side unbonded rebar ratio is 70% or more.
また、本発明に係る耐震補強構造は、前記既設側ボンド鉄筋比率を90%以上、前記新設側アンボンド鉄筋比率を90%以上としたものである。 In addition, the earthquake-resistant reinforcement structure of the present invention has a bonded rebar ratio on the existing side of 90% or more and an unbonded rebar ratio on the new side of 90% or more.
また、本発明に係る耐震補強構造は、前記既設部をRCフーチングから立設されたRC柱部材の脚部とし、前記新設側軸方向鉄筋を前記RCフーチングとの境界面を越えて該RCフーチングに延びるように配置するとともに、前記鋼管を前記境界面近傍に位置決めされ少なくとも前記新設側コンクリートの側に延設されるように配置したものである。 The earthquake-resistant reinforcement structure according to the present invention has the existing section as the leg of an RC column member erected from an RC footing, the newly constructed axial reinforcing bar is arranged to extend beyond the boundary surface with the RC footing to the RC footing, and the steel pipe is positioned near the boundary surface and extends at least toward the newly constructed concrete side.
また、本発明に係る耐震補強構造は、前記鋼管の上端に前記新設側軸方向鉄筋が挿通される形で環状の縁切り材を当接配置することにより、前記新設側コンクリートから前記鋼管に圧縮荷重が伝達しないように構成したものである。 The earthquake-resistant reinforcement structure of the present invention is configured so that compressive load is not transmitted from the newly constructed concrete to the steel pipe by placing a ring-shaped edge cutter against the upper end of the steel pipe so that the newly constructed axial rebar is inserted through it.
また、本発明に係る耐震補強構造は、所定横断面における曲げモーメントMが曲げ耐力Muに達したときの該横断面におけるせん断力Qがせん断ひび割れ耐力Qcより小さくなるように構成したものである。 The earthquake-resistant reinforcement structure of the present invention is configured so that when the bending moment M in a given cross section reaches the bending strength Mu, the shear force Q in that cross section is smaller than the shear crack strength Qc.
本発明に係る耐震補強構造においては、従来と同様、耐震補強の対象となる鉄筋コンクリート部を既設部とし、該既設部にあらたな鉄筋コンクリート部を新設部として巻き立てて構成するが、本発明では、新設部を構成する新設側軸方向鉄筋のうち、一部又は全部を、それらが各々個別の鋼管に独立して挿通された状態で新設側コンクリートに埋設されるように配置してある。 In the earthquake-resistant reinforcement structure of the present invention, as in the conventional structure, the reinforced concrete section to be earthquake-resistant reinforced is the existing section, and a new reinforced concrete section is wrapped around the existing section as the new section. However, in the present invention, some or all of the newly installed axial rebars that make up the newly installed section are arranged so that they are embedded in the newly installed concrete while being inserted independently into individual steel pipes.
このようにすると、新設側軸方向鉄筋のうち、鋼管に挿通された鉄筋は、鋼管に挿通された範囲においてそれらの曲げ変形が鋼管によって拘束されるため、軸圧縮力による座屈が防止される。 In this way, the bending deformation of the newly installed axial rebars that are inserted into the steel pipe is restrained by the steel pipe within the area where they are inserted, preventing buckling due to axial compression force.
ここで、新設側軸方向鉄筋は、鋼管に挿通された範囲においてコンクリートと付着しない形となるため、コンクリートとの間で荷重伝達が行われないが、既設側軸方向鉄筋が既設側コンクリートとの間で荷重伝達を行うので、新設側コンクリートを既設側コンクリートに連続一体化させておけば、既設側軸方向鉄筋によって新設側コンクリートに生じるひび割れが分散され、それゆえ新設側コンクリートの鋼管付近で割れが集中するおそれはない。 Here, the new side axial rebar does not adhere to the concrete in the area where it is inserted into the steel pipe, so no load is transferred between it and the concrete. However, the existing side axial rebar transfers load between it and the existing concrete. Therefore, if the new side concrete is continuously integrated with the existing side concrete, the existing side axial rebar will disperse any cracks that occur in the new side concrete, and there will be no risk of cracks concentrating near the steel pipe in the new side concrete.
このように、鋼管の曲げ拘束による新設側軸方向鉄筋の座屈防止作用と、既設側軸方向鉄筋による新設側コンクリートのひび割れ抑制作用とが相俟って、新設部では、圧縮引張に伴う履歴減衰によるエネルギー吸収作用が確実に発揮されることとなり、かくして巻立てが行われた部位の靭性を大幅に向上させることが可能となる。 In this way, the bending restraint of the steel pipe prevents the buckling of the axial rebar on the newly installed side, and the axial rebar on the existing side prevents cracking of the concrete on the newly installed side. This works together to ensure that the newly installed section absorbs energy through hysteretic damping caused by compression and tension, thus making it possible to significantly improve the toughness of the wrapped section.
耐震補強は、柱、梁、壁といった部材全体を対象とする場合のほか、部材の脚部や頂部といった部分領域に限定されることも多いため、本願では、全体のみならず、部分領域も含める主旨で、耐震補強の対象を鉄筋コンクリート部と呼ぶ。 In addition to cases where seismic reinforcement is targeted at entire components such as columns, beams, and walls, it is often limited to partial areas such as the base or top of a component. Therefore, in this application, the subject of seismic reinforcement is referred to as the reinforced concrete section, with the intention of including not only the entire component but also partial areas.
新設側軸方向鉄筋は、鉄筋コンクリートを柱や梁として扱う際にそれらの材軸方向に沿って配置された鉄筋という意味で一般的に用いられているが、本願においては、かかる意味を含め、広く曲げ補強を目的とした鉄筋という意味で用いるものとし、せん断補強筋は除外されるものとする。 The term "newly installed axial reinforcement" is generally used to mean reinforcement arranged along the material axis when reinforced concrete is used as a column or beam, but in this application, it is used broadly to mean reinforcement intended for bending reinforcement, including this meaning, and shear reinforcement is excluded.
耐震補強の対象となる既設部は、曲げモーメントが大きくなる部位に広く適用することが可能であって、RC柱部材の脚部や頂部、RC壁の脚部や頂部、RC梁の端部などが該当するが、RC柱部材の脚部、特に横断面の縦横比が大きい壁状をなすRC柱部材の脚部が典型例となり、より具体的には、RCフーチングから立設された橋脚の脚部が該当する。 Existing sections that can be subject to seismic reinforcement can be widely applied to areas where bending moments are large, such as the legs and tops of RC column members, the legs and tops of RC walls, and the ends of RC beams. A typical example is the legs of RC column members, particularly those that form walls with a large aspect ratio of their cross sections, and more specifically, the legs of bridge piers erected from RC footings.
この場合、新設側軸方向鉄筋をRCフーチングとの境界面を越えて該RCフーチングに延びるように配置するとともに、鋼管を境界面近傍に位置決めされ少なくとも上記脚部の側に延設されるように配置したならば、橋脚等のRC柱部材の脚部を適切に耐震補強することが可能となる。 In this case, if the newly constructed axial rebar is placed so that it extends beyond the boundary surface with the RC footing and into the RC footing, and the steel pipe is positioned near the boundary surface and extends at least toward the side of the leg, it will be possible to adequately reinforce the legs of RC column members such as bridge piers against earthquakes.
新設側軸方向鉄筋を鋼管に挿通するにあたり、該鋼管は、曲げ補強が必要となる断面位置の範囲に応じて、新設側軸方向鉄筋の所定長さにわたり該新設側軸方向鉄筋に被せられれば足りるものであって、新設側軸方向鉄筋の全長にわたって被せる必要はない。 When inserting the newly installed axial rebar into the steel pipe, it is sufficient for the steel pipe to cover the newly installed axial rebar over a specified length depending on the range of cross-sectional positions where bending reinforcement is required, but it is not necessary to cover the entire length of the newly installed axial rebar.
なお、以下の記載においては、新設側軸方向鉄筋のうち、鋼管に挿通された長さ範囲を、鋼管を含めた概念として座屈拘束鉄筋と呼ぶ。 In the following description, the length of the newly installed axial rebar that is inserted into the steel pipe is referred to as the buckling restraint rebar, including the steel pipe.
本発明においては、必ずしも新設側軸方向鉄筋の全てを鋼管に挿通する必要はなく、それらの一部を鋼管に挿通し、残りを通常の鉄筋、すなわちコンクリートに露出する形で該コンクリートに埋設された鉄筋(以下、ボンド鉄筋と呼ぶ)としてもかまわないし、既設側軸方向鉄筋もその一部にアンボンド鉄筋(コンクリートとの付着が切れる形で該コンクリートに埋設された鉄筋。本発明の座屈拘束鉄筋もこれに含まれる)が含まれていてもかまわないが、既設部においては、既設側軸方向鉄筋全体に対するボンド鉄筋の断面積割合(既設側ボンド鉄筋比率)を70%以上とするとともに、新設側においては、新設側軸方向鉄筋全体に対する座屈拘束鉄筋の断面積割合(新設側アンボンド鉄筋比率)を70%以上とした構成が望ましく、これらに代えて、それぞれ90%以上とした構成がさらに望ましい。 In the present invention, it is not necessary to insert all of the new side axial rebars into the steel pipes. Some of them may be inserted into the steel pipes, and the rest may be ordinary rebars, i.e. rebars embedded in the concrete in a form exposed to the concrete (hereinafter referred to as bonded rebars). The existing side axial rebars may also include unbonded rebars (rebars embedded in the concrete in a form in which the bond with the concrete is cut off. This includes the buckling restraint rebars of the present invention). However, it is preferable that the cross-sectional area ratio of the bonded rebars to the entire existing side axial rebars (existing side bonded rebar ratio) is 70% or more in the existing part, and that the cross-sectional area ratio of the buckling restraint rebars to the entire new side axial rebars (new side unbonded rebar ratio) is 70% or more in the existing part, and that the cross-sectional area ratio of the buckling restraint rebars to the entire new side axial rebars (new side unbonded rebar ratio) is 70% or more in the new part. Instead of these, it is even more preferable that each is 90% or more.
これは、既設側でボンド鉄筋の割合が90%未満、新設側で座屈拘束鉄筋の割合が90%未満になると、上述した既設側軸方向鉄筋によるひび割れ抑制作用及び座屈拘束鉄筋による座屈防止作用が若干不足して、巻立てが行われた部位の靭性を十分に向上させることができないおそれがあるからであり、それぞれ70%未満になると、上記2つの作用が大幅に不足して、巻立て部位の靭性向上が困難になるからである。 This is because if the proportion of bonded rebars on the existing side is less than 90% and the proportion of buckling restrained rebars on the new side is less than 90%, the crack suppression effect of the axial rebars on the existing side and the buckling prevention effect of the buckling restrained rebars described above will be slightly insufficient, and there is a risk that the toughness of the wrapped area will not be sufficiently improved. If they are less than 70% each, the above two effects will be significantly insufficient, making it difficult to improve the toughness of the wrapped area.
ちなみに、本発明は、耐震補強の対象となる既設部の既設側軸方向鉄筋が実質的にほぼすべてボンド鉄筋であることから、新設部のひび割れ抑制作用についてはこれらのボンド鉄筋に委ねることができるとともに、それによって新設側軸方向鉄筋のほぼすべてを所定長さ範囲にわたって座屈拘束鉄筋で構成することが可能になり、それによって新設側軸方向鉄筋の座屈を確実に防止することができるものであって、言い換えれば、既設部を耐震補強するにあたって該既設部自体の性能を積極的に有効利用することにより、座屈拘束鉄筋の作用を最大限に発揮させることができる点に特徴があるものであり、通常の鉄筋(ボンド鉄筋)と座屈拘束鉄筋とを当初から混在させて新規の鉄筋コンクリート部を構築する特許文献2記載の発明とは一線を画する。
Incidentally, in this invention, since the existing axial rebars in the existing section that is the target of seismic reinforcement are substantially all bonded rebars, the crack suppression effect in the new section can be left to these bonded rebars, and this makes it possible to construct almost all of the axial rebars on the new section from buckling restrained rebars over a specified length range, thereby reliably preventing buckling of the axial rebars on the new section. In other words, this invention is characterized by the fact that it is possible to maximize the effect of the buckling restrained rebars by actively and effectively utilizing the performance of the existing section itself when seismically reinforcing the existing section, and is distinct from the invention described in
既設側軸方向鉄筋による新設側コンクリートのひび割れ抑制作用と新設側軸方向鉄筋の座屈防止作用との相乗作用によって巻立て部位の靭性を大幅に向上させることができるという上述の効果を得るためには、鋼管がせん断力によって破損する事態を可能な限り回避可能な構成とするのが望ましいが、所定横断面における曲げモーメントMが曲げ耐力Muに達したときの該横断面におけるせん断力Qがせん断ひび割れ耐力Qcより小さくなるように構成したならば、鋼管による座屈防止作用が発揮される前にせん断ひび割れが生じて該せん断ひび割れに沿ったせん断すべりで鋼管が破損する事態を未然に回避することができる。 In order to achieve the above-mentioned effect of significantly improving the toughness of the lining section through the synergistic effect of the existing axial rebar suppressing cracking of the newly installed concrete and the buckling prevention effect of the newly installed axial rebar, it is desirable to have a configuration that can prevent the steel pipe from being damaged by shear force as much as possible. However, if the configuration is such that the shear force Q at a given cross section when the bending moment M at that cross section reaches the bending strength Mu is smaller than the shear crack strength Qc, it is possible to prevent shear cracks from occurring before the buckling prevention effect of the steel pipe is exerted, and the steel pipe is damaged by shear slip along the shear cracks.
鋼管は、それに挿通される新設側軸方向鉄筋の座屈を防止するための部材であるため、自ら座屈しないように厚みや径を適宜設定する必要があるとともに、周囲に拡がる新設側コンクリートから圧縮荷重が作用しないようにすることが望ましく、具体的には、鋼管の上端に新設側軸方向鉄筋が挿通される形で環状の縁切り材を当接配置する構成を採用することが可能である。 The steel pipe is a component that prevents the axial rebar on the newly installed side from buckling when it is inserted through it, so its thickness and diameter must be set appropriately so that it does not buckle. It is also desirable to prevent compressive loads from the surrounding concrete on the newly installed side. Specifically, it is possible to adopt a configuration in which a ring-shaped edge cutter is placed against the upper end of the steel pipe so that the axial rebar on the newly installed side is inserted through it.
以下、本発明に係る耐震補強構造の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。 Below, an embodiment of the earthquake-resistant reinforcement structure according to the present invention will be described with reference to the attached drawings.
本実施形態に係る耐震補強構造11は図1に示すように、RC柱部材である壁式橋脚1の脚部2を本発明の既設部としてこれを耐震補強の対象となる鉄筋コンクリート部とし、該脚部にあらたな鉄筋コンクリート部12を新設部として巻き立てて構成してある。
As shown in FIG. 1, the earthquake-
壁式橋脚1は、その脚部2でRCフーチング3に立設してあるとともに、頂部4で上部工5に連結してあり、該上部工からの鉛直荷重及び水平荷重を、RCフーチング3を介して地盤6に伝達するようになっている。
The wall-
一方、壁式橋脚1のうち、脚部2を除く高さ範囲、その代表である頂部4についても、鉄筋コンクリート12´を巻き立てることで耐震補強構造11´を構成してある。
On the other hand, the height range of the wall-
図2は、耐震補強構造11´及び耐震補強構造11を示したものであり、同図(a)でわかるように、頂部4は、コンクリート21、該コンクリートに埋設された軸方向鉄筋22及びこれを取り囲むせん断補強筋23からなり、該頂部に、同じくコンクリート24、該コンクリートに埋設された軸方向鉄筋25及びこれを取り囲むせん断補強筋26からなる鉄筋コンクリート12´を巻き立てるとともに、PC鋼棒等で構成された中間貫通鋼材27を頂部4に貫通させた上、該中間貫通鋼材の各端を、軸方向鉄筋25の近傍あるいはその周囲に巻回されるせん断補強筋26近傍に定着させることで耐震補強構造11´を構成してあるが、鉄筋コンクリート12´は従来公知の構成であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
Figure 2 shows the earthquake-resistant reinforcement structure 11' and the earthquake-
一方、耐震補強構造11は同図(b)及び同図(c)に示すように、既設側コンクリート31、該既設側コンクリートに埋設された既設側軸方向鉄筋32及びこれを取り囲むせん断補強筋33からなる脚部2に、新設側コンクリート34、該新設側コンクリートに埋設された新設側軸方向鉄筋37及びこれを取り囲むせん断補強筋36からなる鉄筋コンクリート部12を巻き立てて構成してある。
On the other hand, as shown in Fig. 1(b) and Fig. 1(c), the earthquake-
ここで、新設側軸方向鉄筋37は、それらが各々個別の鋼管38に独立して挿通された状態で新設側コンクリート34に埋設配置してあり、鋼管38に挿通された長さ範囲において、それぞれ座屈拘束鉄筋35として機能する。
The newly constructed
既設側軸方向鉄筋32は、その全てをボンド鉄筋として既設側コンクリート32に露出した状態で該既設側コンクリートに埋設してあり、既設側軸方向鉄筋全体に対するボンド鉄筋の断面積割合(既設側ボンド鉄筋比率)は本実施形態では100%となっている。
The existing side
一方、新設側軸方向鉄筋37は、その全てを鋼管38に挿通した状態で新設側コンクリート34に埋設してあり、新設側軸方向鉄筋全体に対する座屈拘束鉄筋の断面積割合(新設側アンボンド鉄筋比率)は本実施形態では100%となっている。
On the other hand, the new side
また、新設側軸方向鉄筋37は、鉄筋コンクリート部12とRCフーチング3との境界面を越えて、該RCフーチングに延びるように配置してあるとともに、鋼管38は、その下端がRCフーチング3に埋め込まれた状態で鉄筋コンクリート部12の側に延設されるように上述の境界面近傍に位置決めしてある。
The newly constructed axial reinforcing
鋼管38は、橋軸方向に沿った脚部2の幅にその両側に設けられる鉄筋コンクリート部12の厚みを加えた全体幅をDとしたとき(図2(b)参照)、上記境界面から該鋼管の上端までの高さL1を、0.25D以上、望ましくは0.5D以上、さらに望ましくはD以上とするのがよい。
When the overall width of the
このようにすれば、新設側軸方向鉄筋37に対する鋼管38の座屈防止作用がより確実となる。
This will more reliably prevent the
新設側軸方向鉄筋37は図3に示すように、鋼管38の曲げ剛性による座屈防止機能を享受できないような空隙が該鋼管との間に形成されることがないよう、該新設側軸方向鉄筋の外周面と鋼管38の内周面との間に充填材41を充填してある。
As shown in FIG. 3, the
鋼管38は、新設側軸方向鉄筋37や新設側コンクリート34から圧縮力が作用して自ら座屈することがないよう、内周面及び外周面に凹凸がない構造用鋼管を用いるのがよい。
For the
充填材41は、新設側軸方向鉄筋37と鋼管38との付着が切れるようにすることで、新設側軸方向鉄筋37からの圧縮力が鋼管38に実質的に伝達しないようにするのが望ましく、例えばモルタル又はセメントペーストで構成することができる。
The
モルタル又はセメントペーストは、標準よりも水量を多くした配合とすればよい。 Mortar or cement paste should be mixed with more water than standard.
本実施形態に係る耐震補強構造11を構築するには、鉄筋コンクリート部12の巻立てに先立ち、まず、図4(a)に示すように、本発明の既設部である脚部2の表面に複数の凹部51を格子状に離間形成する。凹部51は、例えば円筒体の先端側周縁に刃先が設けられたコアビット(コアドリル)を用いて形成すればよい。
To construct the earthquake-
凹部51を穿孔するにあたっては、その深さが脚部2に埋設されている既設側軸方向鉄筋32のかぶり厚さ未満となるように設定する。
When drilling the
次に、図4(b)に示すように、脚部2の周囲に新設側軸方向鉄筋37を配置するとともに、所定長さ範囲では該新設側軸方向鉄筋を鋼管38に挿通して座屈拘束鉄筋35とした上、それらの回りにせん断補強筋36を巻回する。
Next, as shown in Figure 4(b), the newly installed
次に、新設側コンクリート34の厚みに相当する位置に型枠(図示せず)を立て込んだ後、該型枠の内側にコンクリートを打設する。
Next, a formwork (not shown) is set up at a position equivalent to the thickness of the
なお、適当なタイミング、遅くとも上記コンクリート打設の前に新設側軸方向鉄筋37の外周面と鋼管38の内周面との間に充填材41を充填しておく。
Furthermore,
上述のようにコンクリート打設を行うと、脚部2と型枠との間に新設側コンクリート34が構築されるとともに、該コンクリートが脚部2の凹部51に流入し、該凹部に嵌合する凸部52が新設側コンクリート34に形成される。
When concrete is poured as described above, the
そして、突設形成された凸部52は、該凸部が嵌合される凹部51との協働作用によってシヤキーとして機能するので、脚部2の既設側コンクリート31と新設側コンクリート34とを一体化させることができる。
The protruding
鋼管38は、新設側軸方向鉄筋37を配筋した後、それに被せるように配置してもよいし、新設側軸方向鉄筋37を挿通した状態で一括配置するようにしてもよい。
The
以上説明したように、本実施形態に係る耐震補強構造11によれば、新設側軸方向鉄筋37を、それらが各々個別の鋼管38に独立して挿通された状態で新設側コンクリート34に埋設されるように配置したので、新設側軸方向鉄筋37のうち、鋼管38に挿通された長さ範囲では、それらの曲げ変形が鋼管38によって拘束されるため、軸圧縮力による座屈が防止される。
As described above, in the earthquake-
ここで、新設側軸方向鉄筋37は、鋼管38に挿通された範囲において新設側コンクリート34と付着しない形となるため、該新設側コンクリートとの間で荷重伝達が行われないが、新設側コンクリート34を既設側コンクリート31に連続一体化させてあるので、既設側軸方向鉄筋32によって新設側コンクリート34に生じるひび割れが分散され、それゆえ鋼管38の付近で新設側コンクリート34の割れが集中するおそれはない。
Here, the new-side
このように、鋼管38の曲げ拘束による新設側軸方向鉄筋37の座屈防止作用と、既設側軸方向鉄筋32による新設側コンクリート34のひび割れ抑制作用とが相俟って、新設部である鉄筋コンクリート部12では、圧縮引張に伴う履歴減衰によるエネルギー吸収作用が確実に発揮されることとなり、かくして、従来のように中間貫通鋼材を用いずとも、巻立てが行われた部位の靭性を大幅に向上させることが可能となる。
In this way, the bending restraint of the
本実施形態では、壁式橋脚1の脚部2を既設部としてこれを耐震補強の対象としたが、本発明の耐震補強構造は、曲げモーメントが大きくなる部位に広く適用することが可能であって、壁式橋脚1の脚部2に代えて、RC柱部材の脚部や頂部、RC壁の脚部や頂部、RC梁の端部などに広く適用することができる。
In this embodiment, the
また、本実施形態では、既設部である脚部2の既設側コンクリート31にせん断補強筋33が埋設され、新設部である新設側コンクリート34にせん断補強筋36が埋設されるものとしたが、これらのせん断補強筋については適宜省略することが可能である。
In addition, in this embodiment, the shear reinforcement bars 33 are embedded in the existing
また、本実施形態では、鋼管38をその下端がRCフーチング3に根入れされるように、なおかつ該RCフーチングとの境界面からの高さL1が全体幅Dの0.25D以上、望ましくは0.5D以上、さらに望ましくはD以上としたが、鋼管を根入れするかどうか、あるいはその高さ(長さ)をどのように設定するかは、座屈防止による曲げ補強がどの断面位置で必要になるのか等を勘案しながら適宜決定すればよい。
Furthermore, in this embodiment, the
また、本実施形態では、既設側軸方向鉄筋32の全てをボンド鉄筋として既設側コンクリート32に露出した状態で該既設側コンクリートに埋設した構成(既設側ボンド鉄筋比率が100%)とするとともに、新設側軸方向鉄筋37の全てを鋼管38に挿通した状態で新設側コンクリート34に埋設した構成(新設側アンボンド鉄筋比率が100%)としたが、必ずしも既設側軸方向鉄筋の全てがボンド鉄筋である必要はなく、その一部にアンボンド鉄筋が含まれていてもかまわないし、新設側軸方向鉄筋の全てが鋼管に挿通されている必要もなく、その一部がボンド鉄筋であってもかまわない。
In addition, in this embodiment, all of the existing side
但し、既設側ボンド鉄筋比率や新設側アンボンド鉄筋比率が70%未満の場合には、上述した既設側軸方向鉄筋によるひび割れ抑制作用及び座屈拘束鉄筋による座屈防止作用が大幅に不足して巻立て部位の靭性向上が困難になるため、上記各比率を70%以上とするのが望ましく、巻立て部位の靭性を確実に高めるためには、90%以上とするのがさらに望ましい。 However, if the bonded rebar ratio on the existing side or the unbonded rebar ratio on the new side is less than 70%, the crack suppression effect of the axial rebar on the existing side and the buckling prevention effect of the buckling restraint rebar described above will be significantly insufficient, making it difficult to improve the toughness of the wrapped section. Therefore, it is desirable to set each of the above ratios at 70% or more, and it is even more desirable to set them at 90% or more in order to ensure that the toughness of the wrapped section is improved.
また、本実施形態では、脚部2に予め凹部51を設けた上、該凹部に嵌合する凸部52を新設側コンクリート34に形成することにより、脚部2の既設側コンクリート31と新設側コンクリート34とを一体化させるようにしたが、既設側コンクリート31と新設側コンクリート34とを一体化させる具体的な手段は任意であって、例えばチッピングによって既設側コンクリート31の表面を目荒らしするようにしてもかまわない。
In addition, in this embodiment, a
また、本実施形態では特に言及しなかったが、既設側軸方向鉄筋による新設側コンクリートのひび割れ抑制作用と新設側軸方向鉄筋の座屈防止作用との相乗作用によって巻立て部位の靭性を大幅に向上させることができるという上述の効果を得るためには、鋼管がせん断力によって破損する事態を可能な限り回避可能な構成とするのが望ましい。 Although not specifically mentioned in this embodiment, in order to obtain the above-mentioned effect of significantly improving the toughness of the lining portion through the synergistic effect of the existing axial rebar suppressing cracking of the newly installed concrete and the newly installed axial rebar preventing buckling, it is desirable to use a configuration that can prevent the steel pipe from being damaged by shear force as much as possible.
ここで、所定横断面における曲げモーメントMが曲げ耐力Muに達したときの該横断面におけるせん断力Qがせん断ひび割れ耐力Qcより小さくなるように構成したならば、鋼管による座屈防止作用が発揮される前にせん断ひび割れが生じて該せん断ひび割れに沿ったせん断すべりで鋼管が破損する事態を未然に回避することができる。 If the shear force Q in a given cross section is configured to be smaller than the shear crack resistance Qc when the bending moment M in that cross section reaches the bending strength Mu, it is possible to prevent a situation in which a shear crack occurs before the steel pipe exerts its buckling prevention effect, causing the steel pipe to break due to shear slip along the shear crack.
例えば壁式橋脚の場合であれば、図5に示したように、その脚部における曲げ耐力をMu、せん断ひび割れ耐力をQcとすると、曲げモーメントMが曲げ耐力Muに達したときのせん断力Qが、
Q<Qc
となるように断面を設計する。
For example, in the case of a wall-type pier, as shown in FIG. 5, if the bending strength of the foot is Mu and the shear crack strength is Qc , the shear force Q when the bending moment M reaches the bending strength Mu is:
Q < Q c
The cross section is designed so that
ここで、壁式橋脚の場合、図5に示すように、上部工に作用する水平力をQ´、その作用位置とRCフーチングの天端位置までの距離(せん断スパン)をaとすると、
M=a・Q´
であるから、中間荷重がないとすれば、
Q´=Q
であるので、
M=a・Q
となる。したがって、MがMuに達したときのせん断力Qは、
Q=Mu/a
となるから、
Mu/a<Qc
となるように断面を設計すればよい。
In the case of a wall-type pier, as shown in Figure 5, if the horizontal force acting on the superstructure is Q' and the distance between the acting position and the top end of the RC footing (shear span) is a, then:
M = a Q'
Therefore, if there is no intermediate load,
Q'=Q
Therefore,
M = a Q
Therefore, the shear force Q when M reaches Mu is
Q = M u / a
So,
M u /a<Q c
The cross section can be designed so that
また、本実施形態では特に言及しなかったが、図6に示すように、鋼管38の上端に新設側軸方向鉄筋37が挿通される形で環状の縁切り材61を当接配置するようにしてもよい。
Although not specifically mentioned in this embodiment, as shown in FIG. 6, a ring-shaped
縁切り材61は、圧縮剛性がコンクリートよりも格段に小さい材料、例えばスポンジやゴムなどで構成する。
The
かかる構成によれば、新設側コンクリート34から鋼管38に圧縮荷重が伝達しないため、鋼管38が自ら座屈するのを未然に防ぐことが可能となる。
With this configuration, compressive load is not transmitted from the newly constructed concrete 34 to the
次に、座屈拘束鉄筋により曲げ補強された壁式橋脚の変形性能を確認すべく、正負交番載荷実験を行ったので、以下にその概略を説明する。 Next, to confirm the deformation performance of the wall-type pier reinforced in bending with buckling restraint bars, we conducted alternating positive and negative load tests, the outline of which is given below.
試験体は、図1及び図2で説明した形状の壁式橋脚を実構造物の1/5程度のスケールで2つ製作し、一方を鋼管なし、もう一方を鋼管ありとした。 The test specimens were two wall-type piers with the shape described in Figures 1 and 2, fabricated at a scale of approximately 1/5 of the actual structure, one without steel pipes and the other with steel pipes.
既設側軸方向鉄筋及び新設側軸方向鉄筋はいずれの試験体もD10とし、鋼管ありとした試験体では、外径が15mm、厚みが1.2mmの構造用鋼管を用いた。 The existing side axial rebars and the new side axial rebars were D10 for both test specimens, and for the test specimens with steel pipes, structural steel pipes with an outer diameter of 15 mm and a thickness of 1.2 mm were used.
図7は、上記試験の結果を示したスケルトンカーブであり、実線が鋼管あり、破線が鋼管なしの結果であり、鋼管ありの試験体では、鋼管なしの試験体に比べ、変形性能が大幅に向上していることがわかる。 Figure 7 shows skeleton curves showing the results of the above test, with the solid line showing the results with steel pipes and the dashed line showing the results without steel pipes. It can be seen that the specimen with steel pipes has significantly improved deformation performance compared to the specimen without steel pipes.
1 壁式橋脚(RC柱部材)
2 脚部(既設部)
3 RCフーチング
11 耐震補強構造
12 鉄筋コンクリート部
31 既設側コンクリート
32 既設側軸方向鉄筋
34 新設側コンクリート
35 座屈拘束鉄筋
37 新設側軸方向鉄筋
38 鋼管
61 縁切り材
1. Wall-type pier (RC column member)
2 Legs (existing parts)
3
Claims (8)
前記新設部を構成する新設側軸方向鉄筋のうち、一部又は全部を、それらが各々個別の鋼管に独立して挿通された状態でなおかつ該各鋼管内に同一鉄筋のみが配置された形で前記新設部を構成する新設側コンクリートに埋設されるように配置したことを特徴とする耐震補強構造。 In a seismic reinforcement structure in which the reinforced concrete section to be reinforced is the existing section and a new reinforced concrete section is wrapped around the existing section as the new section,
An earthquake-resistant reinforcement structure characterized in that some or all of the newly installed side axial reinforcing bars that make up the newly installed portion are arranged so that they are embedded in the newly installed side concrete that makes up the newly installed portion, with each of them being independently inserted into an individual steel pipe and with only the same reinforcing bars being arranged in each steel pipe .
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