JPH08338104A - 強化したコンクリート柱と、その強化方法 - Google Patents
強化したコンクリート柱と、その強化方法Info
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- JPH08338104A JPH08338104A JP17044195A JP17044195A JPH08338104A JP H08338104 A JPH08338104 A JP H08338104A JP 17044195 A JP17044195 A JP 17044195A JP 17044195 A JP17044195 A JP 17044195A JP H08338104 A JPH08338104 A JP H08338104A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 新設、既設のコンクリート柱の鉛直耐力をＰ
Ｃ鋼材によって強化する。 【構成】 新設なら柱の水平鉄筋のあい間に、また既設
柱の強化なら柱の外側に、水平に多段にＰＣ鋼材を使っ
て、これを緊張させ、内部コンクリートに水平圧縮応力
をプレストレスとして与えておく。柱に鉛直荷重が加わ
ると、内部コンクリートは三軸応力となるため鉛直耐力
が著増する。
Ｃ鋼材によって強化する。 【構成】 新設なら柱の水平鉄筋のあい間に、また既設
柱の強化なら柱の外側に、水平に多段にＰＣ鋼材を使っ
て、これを緊張させ、内部コンクリートに水平圧縮応力
をプレストレスとして与えておく。柱に鉛直荷重が加わ
ると、内部コンクリートは三軸応力となるため鉛直耐力
が著増する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は土木、建築構造等のコ
ンクリート柱に関し、コンクリートに事前に水平圧縮応
力を与えるＰＣ鋼材の新しい用法により、柱の鉛直方向
耐力を強化するものである。
ンクリート柱に関し、コンクリートに事前に水平圧縮応
力を与えるＰＣ鋼材の新しい用法により、柱の鉛直方向
耐力を強化するものである。
【０００２】
【従来の技術】コンクリート柱の補強手段としては周知
の鉄筋を縦横に加えるほか、フープ筋、スパイラル筋と
呼ばれる補強筋を加えるとか、既設の柱なら周囲に鋼板
を巻き立てたり、フープ筋を配置した鉄筋コンクリート
を外周に打ち足すなどの方法がある。柱ではないが煙突
などの円筒状構造物の外周に繊維シート、繊維ロープ等
をそのままか、又は若干引張力を加えて巻き付ける補強
工法もある。これは風呂桶の「タガ」と同様、円筒の周
方向引締めにより周壁の変形を防ぐものである。
の鉄筋を縦横に加えるほか、フープ筋、スパイラル筋と
呼ばれる補強筋を加えるとか、既設の柱なら周囲に鋼板
を巻き立てたり、フープ筋を配置した鉄筋コンクリート
を外周に打ち足すなどの方法がある。柱ではないが煙突
などの円筒状構造物の外周に繊維シート、繊維ロープ等
をそのままか、又は若干引張力を加えて巻き付ける補強
工法もある。これは風呂桶の「タガ」と同様、円筒の周
方向引締めにより周壁の変形を防ぐものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】我が国は地震国であ
り、度々大地震に見まわれ大多数の死傷者と多くの構築
物の損害を経験している。このようなことから我が国の
耐震設計は世界で最も厳しく設定され、地震による構造
物の倒壊はあり得ないとまで言われてきた。しかし、さ
きの阪神大震災ではその地震と共に多くの構造物が損傷
し、特に構築物の柱が破壊するという問題を生じた。こ
の理由は古い耐震設計規準により施工された構築物が補
強されないまま残されていたこと、現行の設計震度をも
上回る強烈な縦揺れ、横揺れが作用したことなどによる
ものである。これらにより生ずる過大な作用力に対し
て、新たに構造物を作る場合には柱の軸方向筋と共にそ
れを囲む形で周方向に配置されるフープ筋・スパイラル
筋の量を増やすか、コンクリートの強度を上げるなどに
より強化していた。また、既設の構造物を補強する場合
には柱を巻く形で鋼板を配置し、強化していた。
り、度々大地震に見まわれ大多数の死傷者と多くの構築
物の損害を経験している。このようなことから我が国の
耐震設計は世界で最も厳しく設定され、地震による構造
物の倒壊はあり得ないとまで言われてきた。しかし、さ
きの阪神大震災ではその地震と共に多くの構造物が損傷
し、特に構築物の柱が破壊するという問題を生じた。こ
の理由は古い耐震設計規準により施工された構築物が補
強されないまま残されていたこと、現行の設計震度をも
上回る強烈な縦揺れ、横揺れが作用したことなどによる
ものである。これらにより生ずる過大な作用力に対し
て、新たに構造物を作る場合には柱の軸方向筋と共にそ
れを囲む形で周方向に配置されるフープ筋・スパイラル
筋の量を増やすか、コンクリートの強度を上げるなどに
より強化していた。また、既設の構造物を補強する場合
には柱を巻く形で鋼板を配置し、強化していた。
【０００４】これまで行なわれてきたコンクリート柱の
耐力向上工法の問題点には次のようなものがある。 強い縦揺れが生じた場合、柱構造は鉛直圧縮力の増加
と減少が繰り返されることになるが、予め拘束力を付与
しない既存の強化工法は圧縮力の増加に対して抵抗して
も、減少方向の抵抗力は小さい。 コンクリート構造物は基本的にメンテナンスフリーで
あるが、既設構造物の鋼板巻き立て等の補強では鋼板塗
装などのメンテナンスが必要になる。 既設コンクリート建築物の場合には壁・窓などが柱の
周囲に配置されているため鋼板巻き立て補強は困難であ
った。 鋼板を巻き付ける補強で、鉛直力の増力が著しい場合
に、鋼管とコンクリート柱が接着されている場合は鋼管
が座屈してぜい性的な破壊となり、鋼管とコンクリート
の付着を切ってある場合はコンクリートの変形がある程
度進行しなければ耐力向上効果を発揮しないなどの欠点
があった。 新設構造物の柱においてその耐力を上げる目的で軸方
向・周方向の鉄筋を増やせばどうしても過密配筋とな
り、コンクリート打設時にこれらが障害となって施工性
が著しく低下するか、最悪の場合にはコンクリートが充
填されないなどの問題を生じていた。
耐力向上工法の問題点には次のようなものがある。 強い縦揺れが生じた場合、柱構造は鉛直圧縮力の増加
と減少が繰り返されることになるが、予め拘束力を付与
しない既存の強化工法は圧縮力の増加に対して抵抗して
も、減少方向の抵抗力は小さい。 コンクリート構造物は基本的にメンテナンスフリーで
あるが、既設構造物の鋼板巻き立て等の補強では鋼板塗
装などのメンテナンスが必要になる。 既設コンクリート建築物の場合には壁・窓などが柱の
周囲に配置されているため鋼板巻き立て補強は困難であ
った。 鋼板を巻き付ける補強で、鉛直力の増力が著しい場合
に、鋼管とコンクリート柱が接着されている場合は鋼管
が座屈してぜい性的な破壊となり、鋼管とコンクリート
の付着を切ってある場合はコンクリートの変形がある程
度進行しなければ耐力向上効果を発揮しないなどの欠点
があった。 新設構造物の柱においてその耐力を上げる目的で軸方
向・周方向の鉄筋を増やせばどうしても過密配筋とな
り、コンクリート打設時にこれらが障害となって施工性
が著しく低下するか、最悪の場合にはコンクリートが充
填されないなどの問題を生じていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明の強化したコン
クリート柱は、内部の水平方向鉄筋のあい間に、ほぼ水
平に、多段にシース管入りＰＣ鋼材を通したコンクリー
ト柱であって、上記ＰＣ鋼材の緊張により隣接コンクリ
ートに水平圧縮応力を生じており、その水平圧縮応力
は、当該コンクリート柱に鉛直荷重が加わった時、コン
クリート内応力が三軸になって、柱の垂直耐力を所要値
まで増大する値であることを特徴とする。上記シース管
入りＰＣ鋼材は柱内をほぼ水平に横断して、両端を柱表
面に定着させてよい。あるいはまた、そのシース管入り
ＰＣ鋼材は柱の外周よりやや内側を水平にほぼ一周して
いるか、らせん状にめぐっているものも勧められる。
クリート柱は、内部の水平方向鉄筋のあい間に、ほぼ水
平に、多段にシース管入りＰＣ鋼材を通したコンクリー
ト柱であって、上記ＰＣ鋼材の緊張により隣接コンクリ
ートに水平圧縮応力を生じており、その水平圧縮応力
は、当該コンクリート柱に鉛直荷重が加わった時、コン
クリート内応力が三軸になって、柱の垂直耐力を所要値
まで増大する値であることを特徴とする。上記シース管
入りＰＣ鋼材は柱内をほぼ水平に横断して、両端を柱表
面に定着させてよい。あるいはまた、そのシース管入り
ＰＣ鋼材は柱の外周よりやや内側を水平にほぼ一周して
いるか、らせん状にめぐっているものも勧められる。
【０００６】この発明のコンクリート柱の強化方法は、
コンクリート柱の構築時、水平方向鉄筋のあい間にシー
ス管入りＰＣ鋼材をほぼ水平に多段に配設し、その端部
を型枠の外に出してコンクリートを打設し、コンクリー
ト硬化後、上記ＰＣ鋼材端部をけん引してコンクリート
表面に定着させることを特徴とする。
コンクリート柱の構築時、水平方向鉄筋のあい間にシー
ス管入りＰＣ鋼材をほぼ水平に多段に配設し、その端部
を型枠の外に出してコンクリートを打設し、コンクリー
ト硬化後、上記ＰＣ鋼材端部をけん引してコンクリート
表面に定着させることを特徴とする。
【０００７】柱が既設の場合は、既製コンクリート柱の
外周にほぼ水平に多段にＰＣ鋼材を沿わし、そのＰＣ鋼
材を緊張させて隣接コンクリートに水平圧縮応力を生ぜ
しめておき、該コンクリート柱が鉛直荷重を受けた時、
上記隣接コンクリートに三軸応力を生じて柱の鉛直耐力
を所要値まで増大するようにしておくことを特徴とす
る。柱の断面が円形か類似円形か多角形なら、そのＰＣ
鋼材は該柱外周に輪状またはらせん状に巻つけてよい。
柱の対向側面が平行していたら、上記柱の平行する両側
面に支圧梁材を当て、各梁材の両端部に通した上記ＰＣ
鋼材により、上記梁同士を締合わせてよい。あるいは
又、既製コンクリート柱に水平に横断穿孔し、その孔内
にＰＣ鋼材通して緊張させ、その両端を孔縁に定着させ
てよい。
外周にほぼ水平に多段にＰＣ鋼材を沿わし、そのＰＣ鋼
材を緊張させて隣接コンクリートに水平圧縮応力を生ぜ
しめておき、該コンクリート柱が鉛直荷重を受けた時、
上記隣接コンクリートに三軸応力を生じて柱の鉛直耐力
を所要値まで増大するようにしておくことを特徴とす
る。柱の断面が円形か類似円形か多角形なら、そのＰＣ
鋼材は該柱外周に輪状またはらせん状に巻つけてよい。
柱の対向側面が平行していたら、上記柱の平行する両側
面に支圧梁材を当て、各梁材の両端部に通した上記ＰＣ
鋼材により、上記梁同士を締合わせてよい。あるいは
又、既製コンクリート柱に水平に横断穿孔し、その孔内
にＰＣ鋼材通して緊張させ、その両端を孔縁に定着させ
てよい。
【０００８】
【作用】ＰＣ鋼材を使ってコンクリート構造物にプレス
トレストを与えるということは、従来の概念では、使用
時引張り歪みを生ずる位置に予め同方向の圧縮歪みを与
えておく事であった。この発明では使用時圧縮歪みを生
ずる位置に、予め側方から圧縮歪みを与えておく。つま
り鉛直荷重を受ける柱にＰＣ鋼材による水平方向圧縮力
を加えておく。多軸応力による耐力向上作用を利用した
のである。以上は弾性限内の歪みを考えているが、弾性
限を超す歪みについては、次のように考えられる。
トレストを与えるということは、従来の概念では、使用
時引張り歪みを生ずる位置に予め同方向の圧縮歪みを与
えておく事であった。この発明では使用時圧縮歪みを生
ずる位置に、予め側方から圧縮歪みを与えておく。つま
り鉛直荷重を受ける柱にＰＣ鋼材による水平方向圧縮力
を加えておく。多軸応力による耐力向上作用を利用した
のである。以上は弾性限内の歪みを考えているが、弾性
限を超す歪みについては、次のように考えられる。
【０００９】通常、コンクリート柱のような形状の物質
を上下から拘束し、荷重を加えた場合の破壊を便宜的に
圧縮破壊と呼んでいるが、厳密には内部に生じた剪断面
がずれて破壊するものであって、コンクリートの内部組
織が圧縮によって崩壊することにより破壊するものでは
ない。本発明はこのずれを押しとどめる方向の剪断力を
拘束力として予め与えておくものであり、本発明者らの
さきの発明「剪断プレストレス入りコンクリート床版合
成部材とその製法」（特公平７−３１０１）における剪
断プレストレスと同価である。図１４ａ、１４ｂにさき
の阪神大震災でみられた柱の代表的な破壊形態を示す。
図１４ａは破壊前、図１４ｂは破壊後で、１はコンクリ
ート柱、２は鉄筋である。この場合の破壊においても柱
には明らかな剪断ひびわれが生じており、コンクリート
が圧縮によって粉々に粉砕されたのではないことがわか
る。
を上下から拘束し、荷重を加えた場合の破壊を便宜的に
圧縮破壊と呼んでいるが、厳密には内部に生じた剪断面
がずれて破壊するものであって、コンクリートの内部組
織が圧縮によって崩壊することにより破壊するものでは
ない。本発明はこのずれを押しとどめる方向の剪断力を
拘束力として予め与えておくものであり、本発明者らの
さきの発明「剪断プレストレス入りコンクリート床版合
成部材とその製法」（特公平７−３１０１）における剪
断プレストレスと同価である。図１４ａ、１４ｂにさき
の阪神大震災でみられた柱の代表的な破壊形態を示す。
図１４ａは破壊前、図１４ｂは破壊後で、１はコンクリ
ート柱、２は鉄筋である。この場合の破壊においても柱
には明らかな剪断ひびわれが生じており、コンクリート
が圧縮によって粉々に粉砕されたのではないことがわか
る。
【００１０】柱構造が地震を受けたとき、柱には曲げと
同時に鉛直力が加わる。図に示した柱の破壊形態は明ら
かに鉛直力が作用したことを示しており、曲げだけでは
この様な破壊は生じない。過大な鉛直力Ｌが作用したと
き、柱内部の剪断力は図１５のτＬのごとくになる。在
来工法のフープ筋やスパイラル筋・鋼管などは、図１６
に示されるように、柱の破壊に伴う変位を拘束する形で
反力Ｒが生じ、その作用により生じた剪断反力τＲが図
１５のτＬに抵抗する。本発明においては図１７のごと
く、将来発生するであろうτＬに対して、予め拘束力ｐ
を与えることにより逆向きの剪断力τｐを与えておくも
ので、この拘束力は在来工法のような柱の破壊に伴う受
動的なものではない。もちろん、予め導入した剪断力τ
ｐの耐力向上効果を上回る鉛直力Ｌが作用したときに
は、荷重による剪断力τＬが卓越することになるが、予
め拘束力ｐを与えた材料が反力Ｒを生じて拘束するた
め、柱の破壊が生じた以降は在来工法と同様な耐力向上
効果がある。
同時に鉛直力が加わる。図に示した柱の破壊形態は明ら
かに鉛直力が作用したことを示しており、曲げだけでは
この様な破壊は生じない。過大な鉛直力Ｌが作用したと
き、柱内部の剪断力は図１５のτＬのごとくになる。在
来工法のフープ筋やスパイラル筋・鋼管などは、図１６
に示されるように、柱の破壊に伴う変位を拘束する形で
反力Ｒが生じ、その作用により生じた剪断反力τＲが図
１５のτＬに抵抗する。本発明においては図１７のごと
く、将来発生するであろうτＬに対して、予め拘束力ｐ
を与えることにより逆向きの剪断力τｐを与えておくも
ので、この拘束力は在来工法のような柱の破壊に伴う受
動的なものではない。もちろん、予め導入した剪断力τ
ｐの耐力向上効果を上回る鉛直力Ｌが作用したときに
は、荷重による剪断力τＬが卓越することになるが、予
め拘束力ｐを与えた材料が反力Ｒを生じて拘束するた
め、柱の破壊が生じた以降は在来工法と同様な耐力向上
効果がある。
【００１１】
【実施例】図１８、１９はこの発明の用途の例として、
橋の橋脚８と高層建築の柱９を示す。図２０は従来工法
による鉄筋コンクリート柱の例で、１はコンクリート
柱、２は軸方向鉄筋（縦筋）、３はいわゆるフープ筋、
スパイラル筋等の周方向鉄筋（横筋）で、矢印Ａは鉛直
荷重を示す。この従来の構造では荷重Ａによりコンクリ
ート１に生ずる縦方向圧縮応力が弾性限内の時は縦横の
鉄筋２、３はほとんど働かず、荷重Ａがさらに大きくな
ってコンクリートが降伏し、ダイレタンシーにより膨れ
はじめると横筋３がこれを拘束する。さらに大きな力が
加わると、縦筋２が座屈により折れ曲ってコンクリート
から飛び出そうとするが、横筋３はそれを拘束する。つ
まり従来の横筋３はコンクリートが鉛直荷重で降伏し膨
れはじめてから働くものであった。図２１は既設のコン
クリート柱１に、モルタル、樹脂等の充填材をはさんで
鋼板１１を巻きつけ補強した従来技術を示す。この工法
は図２０の横筋３が不足する場合に施工するもので、鋼
板１１の作用は図２０の横筋３と同様である。
橋の橋脚８と高層建築の柱９を示す。図２０は従来工法
による鉄筋コンクリート柱の例で、１はコンクリート
柱、２は軸方向鉄筋（縦筋）、３はいわゆるフープ筋、
スパイラル筋等の周方向鉄筋（横筋）で、矢印Ａは鉛直
荷重を示す。この従来の構造では荷重Ａによりコンクリ
ート１に生ずる縦方向圧縮応力が弾性限内の時は縦横の
鉄筋２、３はほとんど働かず、荷重Ａがさらに大きくな
ってコンクリートが降伏し、ダイレタンシーにより膨れ
はじめると横筋３がこれを拘束する。さらに大きな力が
加わると、縦筋２が座屈により折れ曲ってコンクリート
から飛び出そうとするが、横筋３はそれを拘束する。つ
まり従来の横筋３はコンクリートが鉛直荷重で降伏し膨
れはじめてから働くものであった。図２１は既設のコン
クリート柱１に、モルタル、樹脂等の充填材をはさんで
鋼板１１を巻きつけ補強した従来技術を示す。この工法
は図２０の横筋３が不足する場合に施工するもので、鋼
板１１の作用は図２０の横筋３と同様である。
【００１２】図１〜１３にこの発明の実施例を示す。そ
の１はコンクリート柱、２は縦筋、３は横筋で、部分拡
大図を添えた４はシース管、５はその中に通して緊張さ
せたＰＣ鋼材である。このＰＣ鋼材５は緊張により、隣
接コンクリートを求心方向へ締付けて水平圧縮応力を生
ぜしめている。従って柱１に鉛直荷重Ａが加わって垂直
圧縮応力が生ずると三軸応力になり、従来の垂直応力だ
けの場合より鉛直耐力を大きく強める。
の１はコンクリート柱、２は縦筋、３は横筋で、部分拡
大図を添えた４はシース管、５はその中に通して緊張さ
せたＰＣ鋼材である。このＰＣ鋼材５は緊張により、隣
接コンクリートを求心方向へ締付けて水平圧縮応力を生
ぜしめている。従って柱１に鉛直荷重Ａが加わって垂直
圧縮応力が生ずると三軸応力になり、従来の垂直応力だ
けの場合より鉛直耐力を大きく強める。
【００１３】機械工学便覧の「多軸応力下の静的強度」
の項には、最大剪断応力説によれば σ1-σ3=σf 但しσ1、σ2、σ3 は主応力（σ1 ＞σ2 ＞σ3 ）で、σ
f は単軸応力下の静的強度である。となっている。従っ
てσ1=σf+σ3 となる。これを柱の鉛直耐力に当てはめ
ると、三軸応力下の鉛直耐力σ1 は、単軸応力下の鉛直
耐力σf に最も弱い水平圧縮応力σ3 を加えた値に向上
するということである。つまり所要の鉛直耐力と単軸応
力下の鉛直耐力との差以上の水平圧縮応力を生ぜしめる
ようＰＣ鋼材で締付ければよいのである。この簡素な理
論がコンクリート柱にはよく適合することを実験で確か
めている。
の項には、最大剪断応力説によれば σ1-σ3=σf 但しσ1、σ2、σ3 は主応力（σ1 ＞σ2 ＞σ3 ）で、σ
f は単軸応力下の静的強度である。となっている。従っ
てσ1=σf+σ3 となる。これを柱の鉛直耐力に当てはめ
ると、三軸応力下の鉛直耐力σ1 は、単軸応力下の鉛直
耐力σf に最も弱い水平圧縮応力σ3 を加えた値に向上
するということである。つまり所要の鉛直耐力と単軸応
力下の鉛直耐力との差以上の水平圧縮応力を生ぜしめる
ようＰＣ鋼材で締付ければよいのである。この簡素な理
論がコンクリート柱にはよく適合することを実験で確か
めている。
【００１４】図１のＰＣ鋼材５は図２のように環状のも
のを多段に入れても、また図３のようにらせん状に入れ
てもよい。いずれにしろＰＣ鋼材５の端部はコンクリー
トから露出させておき、打設したコンクリートが硬化し
てから油圧ジャッキ等により緊張させ、コンクリート表
面で定着する。定着方法は図４のように、コンクリート
表面に出たＰＣ鋼材５の両端を、周知のように油圧ジャ
ッキでけん引して、一体化した二本の鋼管１２に、定着
具１３を介して定着するとか、図５のように、コンクリ
ート柱１内に輪状に通したシース管４内のＰＣ鋼材５の
両端を、上下に食い違わせて図のように、コンクリート
柱１の周面の垂直***部１ａから外へ引き出して油圧ジ
ャッキでけん引し、支圧板６と定着具１３とでコンクリ
ート外面に定着するなど自由である。
のを多段に入れても、また図３のようにらせん状に入れ
てもよい。いずれにしろＰＣ鋼材５の端部はコンクリー
トから露出させておき、打設したコンクリートが硬化し
てから油圧ジャッキ等により緊張させ、コンクリート表
面で定着する。定着方法は図４のように、コンクリート
表面に出たＰＣ鋼材５の両端を、周知のように油圧ジャ
ッキでけん引して、一体化した二本の鋼管１２に、定着
具１３を介して定着するとか、図５のように、コンクリ
ート柱１内に輪状に通したシース管４内のＰＣ鋼材５の
両端を、上下に食い違わせて図のように、コンクリート
柱１の周面の垂直***部１ａから外へ引き出して油圧ジ
ャッキでけん引し、支圧板６と定着具１３とでコンクリ
ート外面に定着するなど自由である。
【００１５】円柱にくらべて角柱の場合、ＰＣ鋼材５の
端部処理が簡単である。すなわち図６ａ、６ｂの角柱の
場合、縦横のシース管４内ＰＣ鋼材５が柱を横断し、両
端を柱表面の凹みに嵌めた支圧板６により定着してい
る。シース管４に通したＰＣ鋼材５は、コンクリート投
入前からのアンボンドＰＣ鋼材にするか、またはシース
管４だけでコンクリート投入し、その硬化後に挿入する
か、どちらでもよい。いずれにしろ従来のＰＣコンクリ
ートへのプレストレス導入工法をそのまま利用するの
で、詳細説明は略す。
端部処理が簡単である。すなわち図６ａ、６ｂの角柱の
場合、縦横のシース管４内ＰＣ鋼材５が柱を横断し、両
端を柱表面の凹みに嵌めた支圧板６により定着してい
る。シース管４に通したＰＣ鋼材５は、コンクリート投
入前からのアンボンドＰＣ鋼材にするか、またはシース
管４だけでコンクリート投入し、その硬化後に挿入する
か、どちらでもよい。いずれにしろ従来のＰＣコンクリ
ートへのプレストレス導入工法をそのまま利用するの
で、詳細説明は略す。
【００１６】図６ａ、６ｂのコンクリート柱は断面が正
方形ゆえ、シース管４、ＰＣ鋼材５を水平方向縦横に通
したが、図７のコンクリート柱１（又は壁）は長方形断
面ゆえ、短辺方向のみに強化を施した例である。短辺方
向にのみ多くのＰＣ鋼材５を通し緊張させたが、長辺方
向にはポアソン比で短辺方向の三分の一程度の圧縮応力
が生ずる。なお図７はシース管を略している。
方形ゆえ、シース管４、ＰＣ鋼材５を水平方向縦横に通
したが、図７のコンクリート柱１（又は壁）は長方形断
面ゆえ、短辺方向のみに強化を施した例である。短辺方
向にのみ多くのＰＣ鋼材５を通し緊張させたが、長辺方
向にはポアソン比で短辺方向の三分の一程度の圧縮応力
が生ずる。なお図７はシース管を略している。
【００１７】図８は既製コンクリート円柱１を強化する
ため、その外周にＰＣ鋼材５を巻付け緊張させて、内部
コンクリートに求心方向圧縮応力をプレストレスとして
付与した例である。外周に巻付けるＰＣ鋼材５は外気に
さらされるため、防錆処理が施されたもの（シース管入
りアンボンドＰＣ鋼材、樹脂塗装ＰＣ鋼材等）を用い
る。ＰＣ鋼材５の配置は前述の新設柱の工法と同様に、
一巻き毎、あるいはらせん状にする。ＰＣ鋼材５の端部
の定着方法は一巻き毎の場合、図４の要領でよいが、ら
せん巻きした場合のＰＣ鋼材５の両端は、既製コンクリ
ート柱の周面に図５の***部１ａのようなアンカーを作
って定着すればよい。
ため、その外周にＰＣ鋼材５を巻付け緊張させて、内部
コンクリートに求心方向圧縮応力をプレストレスとして
付与した例である。外周に巻付けるＰＣ鋼材５は外気に
さらされるため、防錆処理が施されたもの（シース管入
りアンボンドＰＣ鋼材、樹脂塗装ＰＣ鋼材等）を用い
る。ＰＣ鋼材５の配置は前述の新設柱の工法と同様に、
一巻き毎、あるいはらせん状にする。ＰＣ鋼材５の端部
の定着方法は一巻き毎の場合、図４の要領でよいが、ら
せん巻きした場合のＰＣ鋼材５の両端は、既製コンクリ
ート柱の周面に図５の***部１ａのようなアンカーを作
って定着すればよい。
【００１８】図９ａ、９ｂの実施例のコンクリート柱１
は既製の角柱で、その強化のため縦横に水平貫通孔７を
コアボーリングマシンで削孔し、これにＰＣ鋼材５を通
して緊張させ、支圧板６に両端を定着している。その部
分の防錆処理が必要である。支圧板６の形状、寸法はコ
ンクリート柱１の寸法・強度によって定められるが、柱
に対して、できるだけ平均した拘束力が加わるようにす
る。
は既製の角柱で、その強化のため縦横に水平貫通孔７を
コアボーリングマシンで削孔し、これにＰＣ鋼材５を通
して緊張させ、支圧板６に両端を定着している。その部
分の防錆処理が必要である。支圧板６の形状、寸法はコ
ンクリート柱１の寸法・強度によって定められるが、柱
に対して、できるだけ平均した拘束力が加わるようにす
る。
【００１９】図１０の実施例も既製角柱を対象にしたも
ので、柱１の平行する両側面に支圧梁材１４を当て、そ
の梁材１４の両端部に通したＰＣ鋼材５により、梁材１
４同士を締合わせている。ＰＣ鋼材５の締付力の向きが
各段毎に９０°ずつ変わるようにして、柱内コンクリー
トに生ずる水平圧縮応力が縦横均等になるようにする。
支圧梁材１４は締付力を均等に分散するため、撓まない
剛性が必要である。
ので、柱１の平行する両側面に支圧梁材１４を当て、そ
の梁材１４の両端部に通したＰＣ鋼材５により、梁材１
４同士を締合わせている。ＰＣ鋼材５の締付力の向きが
各段毎に９０°ずつ変わるようにして、柱内コンクリー
トに生ずる水平圧縮応力が縦横均等になるようにする。
支圧梁材１４は締付力を均等に分散するため、撓まない
剛性が必要である。
【００２０】以上、少数の実施例について説明したが、
この発明はその要旨を変えることなく、実施条件に応じ
て多様に変化、応用し得るもので、円柱、角柱以外の柱
にも適用できること言うまでもない。ＰＣ鋼材５の使い
方も図１１、１２、１３のように多様になる。すなわち
図１１は角柱に対し輪形又はらせん状ＰＣ鋼材５を入
れ、柱１の側面に支圧板６により定着している。図１２
は円柱１にＰＣ鋼材５を直径方向に通した例である。図
１３は長円形の柱１に相似形にＰＣ鋼材５を通した例で
ある。この種の応用方法は極めて多様である。
この発明はその要旨を変えることなく、実施条件に応じ
て多様に変化、応用し得るもので、円柱、角柱以外の柱
にも適用できること言うまでもない。ＰＣ鋼材５の使い
方も図１１、１２、１３のように多様になる。すなわち
図１１は角柱に対し輪形又はらせん状ＰＣ鋼材５を入
れ、柱１の側面に支圧板６により定着している。図１２
は円柱１にＰＣ鋼材５を直径方向に通した例である。図
１３は長円形の柱１に相似形にＰＣ鋼材５を通した例で
ある。この種の応用方法は極めて多様である。
【００２１】
【発明の効果】この発明はコンクリート構造物に対する
プレストレス付与方法に新しい分野を開いた。それは従
来のように外力で引張応力を生ずる位置に予め圧縮応力
を生ぜしめておくのではない。外力で圧縮応力が生ずる
位置に、外力とは直角方向の圧縮応力をプレストレスと
して与えておく。従って外力がかかると三軸応力にな
り、外力方向の耐力が高まるという仕組みである。この
原理をコンクリート柱の鉛直耐力強化に使ったのであ
る。この発明は新設のコンクリート柱は無論のこと、既
設の柱に対しても容易に適用できるので、その効果は大
きい。
プレストレス付与方法に新しい分野を開いた。それは従
来のように外力で引張応力を生ずる位置に予め圧縮応力
を生ぜしめておくのではない。外力で圧縮応力が生ずる
位置に、外力とは直角方向の圧縮応力をプレストレスと
して与えておく。従って外力がかかると三軸応力にな
り、外力方向の耐力が高まるという仕組みである。この
原理をコンクリート柱の鉛直耐力強化に使ったのであ
る。この発明は新設のコンクリート柱は無論のこと、既
設の柱に対しても容易に適用できるので、その効果は大
きい。
【図１】この発明の一実施例説明図である。
【図２】輪形多段に柱に入れたＰＣ鋼材の説明図であ
る。
る。
【図３】らせん状ＰＣ鋼材の説明図である。
【図４】ＰＣ鋼材の両端結合部の一例説明図である。
【図５】円柱内の輪形ＰＣ鋼材の両端定着部実施例説明
図である。
図である。
【図６】ａは角柱に縦横ＰＣ鋼材を通した実施例の立面
説明図である。ｂは図６ａの平面説明図である。
説明図である。ｂは図６ａの平面説明図である。
【図７】扁平な柱に適用した実施例説明図である。
【図８】既製コンクリート円柱の実施例説明図である。
【図９】ａは既製の角柱の実施例の立面説明図である。
ｂは図９ａの平面説明図である。
ｂは図９ａの平面説明図である。
【図１０】角柱の他の実施例説明図である。
【図１１】角柱に輪形ＰＣ鋼材を使った実施例の平面説
明図である。
明図である。
【図１２】円柱に直線ＰＣ鋼材を使った実施例の平面説
明図である。
明図である。
【図１３】長円形柱の実施例の平面説明図である。
【図１４】ａはコンクリート柱の圧縮破壊前の説明図で
ある。ｂは図１４ａの破壊後の説明図である。
ある。ｂは図１４ａの破壊後の説明図である。
【図１５】圧縮破壊時の剪断力説明図である。
【図１６】図１５の反力Ｒの状態説明図である。
【図１７】この発明の拘束力Ｐの説明図である。
【図１８】この発明の用途の一例の橋脚説明図である。
【図１９】他の用途の一例の建築物の柱説明図である。
【図２０】従来の鉄筋コンクリート柱の説明図である。
【図２１】既設コンクリート柱強化のため鋼板を巻き立
てた従来技術説明図である。
てた従来技術説明図である。
４ シース管 ５ ＰＣ鋼材 ６ 支圧板
Claims (9)
- 【請求項１】 内部の水平方向鉄筋のあい間に、ほぼ水
平に、多段にシース管入りＰＣ鋼材を通したコンクリー
ト柱であって、上記ＰＣ鋼材の緊張により隣接コンクリ
ートに水平圧縮応力を生じており、その水平圧縮応力
は、当該コンクリート柱に鉛直荷重が加わった時、コン
クリート内応力が三軸になって、柱の垂直耐力を所要値
まで増大する値であることを特徴とする強化したコンク
リート柱。 - 【請求項２】 請求項１に記載のコンクリート柱におい
て、 そのシース管入りＰＣ鋼材は柱内をほぼ水平に横断し
て、両端を柱表面に定着させたものであることを特徴と
する強化したコンクリート柱。 - 【請求項３】 請求項１に記載のコンクリート柱におい
て、 そのシース管入りＰＣ鋼材は柱の外周よりやや内側を水
平にほぼ一周していることを特徴とする強化したコンク
リート柱。 - 【請求項４】 請求項１に記載のコンクリート柱におい
て、 そのシース管入りＰＣ鋼材は柱の外周よりやや内側をら
せん状にめぐっていることを特徴とする強化したコンク
リート柱。 - 【請求項５】 コンクリート柱の構築時、水平方向鉄筋
のあい間にシース管入りＰＣ鋼材をほぼ水平に多段に配
設し、その端部を型枠の外に出してコンクリートを打設
し、コンクリート硬化後、上記ＰＣ鋼材端部をけん引し
てコンクリート表面に定着させることを特徴とするコン
クリート柱の強化方法。 - 【請求項６】 既製コンクリート柱の外周にほぼ水平に
多段にＰＣ鋼材を沿わし、そのＰＣ鋼材を緊張させて隣
接コンクリートに水平圧縮応力を生ぜしめておき、該コ
ンクリート柱が鉛直荷重を受けた時、上記隣接コンクリ
ートに三軸応力を生じて柱の鉛直耐力を所要値まで増大
するようにしておくことを特徴とするコンクリート柱の
強化方法。 - 【請求項７】 請求項６に記載の強化方法において、 そのＰＣ鋼材は該柱外周に輪状またはらせん状に巻つけ
ることを特徴とするコンクリート柱の強化方法。 - 【請求項８】 請求項６に記載の強化方法において、 上記柱の平行する両側面に支圧梁材を当て、各梁材の両
端部に通した上記ＰＣ鋼材により、上記梁材同士を締合
わすことを特徴とするコンクリート柱の強化方法。 - 【請求項９】 既製コンクリート柱に水平に横断穿孔
し、その孔内にＰＣ鋼材を通して緊張させ、その両端を
孔縁に定着させることを特徴とするコンクリート柱の強
化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17044195A JPH08338104A (ja) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | 強化したコンクリート柱と、その強化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17044195A JPH08338104A (ja) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | 強化したコンクリート柱と、その強化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08338104A true JPH08338104A (ja) | 1996-12-24 |
Family
ID=15904985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17044195A Pending JPH08338104A (ja) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | 強化したコンクリート柱と、その強化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08338104A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008133725A (ja) * | 2008-03-06 | 2008-06-12 | Public Works Research Institute | 鉄筋コンクリート橋脚 |
| JP2013053412A (ja) * | 2011-09-01 | 2013-03-21 | Kajima Corp | 鉄筋コンクリート製構造物 |
| CN103575597A (zh) * | 2013-10-24 | 2014-02-12 | 湖南工业大学 | 轴心受压柱非卸载加固试验装置 |
| JP6186640B1 (ja) * | 2017-02-27 | 2017-08-30 | 株式会社神島組 | 鉄筋コンクリート構造物の配筋構造 |
| CN114893012A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-08-12 | 浙江翰达工程检测有限公司 | 一种钢筋混凝土柱重置方法 |
-
1995
- 1995-06-14 JP JP17044195A patent/JPH08338104A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008133725A (ja) * | 2008-03-06 | 2008-06-12 | Public Works Research Institute | 鉄筋コンクリート橋脚 |
| JP2013053412A (ja) * | 2011-09-01 | 2013-03-21 | Kajima Corp | 鉄筋コンクリート製構造物 |
| CN103575597A (zh) * | 2013-10-24 | 2014-02-12 | 湖南工业大学 | 轴心受压柱非卸载加固试验装置 |
| JP6186640B1 (ja) * | 2017-02-27 | 2017-08-30 | 株式会社神島組 | 鉄筋コンクリート構造物の配筋構造 |
| CN114893012A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-08-12 | 浙江翰达工程检测有限公司 | 一种钢筋混凝土柱重置方法 |
| CN114893012B (zh) * | 2022-05-07 | 2023-07-18 | 浙江翰达工程检测有限公司 | 一种钢筋混凝土柱重置方法 |
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