(57)【要約】【課題】施工が容易で、既設構造物の補強対象部のせん断強度、剛性、曲げ強度を上げることができる既設構造物の補強方法を提供する。【解決手段】既設構造物２の補強対象部と補強板とを一体化させて補強対象部を補強する既設構造物の補強方法において、補強板として、圧縮強度が１５０Ｎ／ｍｍ２以上、曲げ強度が２０Ｎ／ｍｍ２以上、引張り強度が８Ｎ／ｍｍ２以上の繊維コンクリート板３を用い、既設構造物の補強対象部と補強板とを一体化させる一体化手段が、繊維コンクリート板を補強対象部に取付けるための機械接合要素と、機械接合要素により補強対象部に取付けられた繊維コンクリート板と補強対象部との間に形成されるグラウト充填空間１５内に充填されるグラウト材１６とにより構成され、一体化手段と繊維コンクリート板とにより増設された増設部分を、当該増設部分と隣接する既設構造物の補強対象部以外の既設部位（柱４０）に定着させた。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設構造物の補強対象部と補強板とを一体化させて補強対象部を補強する既設構造物の補強方法において、補強板として、圧縮強度が１５０Ｎ／ｍｍ２以上、曲げ強度が２０Ｎ／ｍｍ２以上、引張り強度が８Ｎ／ｍｍ２以上の繊維コンクリート板を用い、既設構造物の補強対象部と補強板とを一体化させる一体化手段が、繊維コンクリート板を補強対象部に取付けるための機械接合要素と、機械接合要素により補強対象部に取付けられた繊維コンクリート板と補強対象部との間に形成されるグラウト充填空間内に充填されるグラウト材とにより構成され、一体化手段と繊維コンクリート板とにより増設された増設部分を、当該増設部分と隣接する既設構造物の補強対象部以外の既設部位に定着させたことを特徴とする既設構造物の補強方法。
【請求項２】
増設部分に形成されたグラウト部分と既設部位の内部とに跨って補強鉄筋を設置することにより、増設部分を既設部位に定着させたことを特徴とする請求項１に記載の既設構造物の補強方法。
【請求項３】
増設部分の表面と既設部位の表面とに跨って繊維補強シートを貼付けることにより、増設部分を既設部位に定着させたことを特徴とする請求項１に記載の既設構造物の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、施工が容易で、かつ、既設構造物の補強対象部のせん断強度、剛性、曲げ強度を上げることが可能な既設構造物の補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板のような補強材を既設の鉄筋コンクリート構造物の柱や梁に取付けて柱や梁を補強した既設構造物の耐震補強工法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１５２９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既設構造物の耐震補強の手法として、柱、梁、壁などの厚さを増して構造物全体の強さを増す方法があるが、この場合、増設部分と既設部分との一体化を図らなければならない。また、必要に応じて、増設部分には引張鉄筋やせん断補強筋を配置する必要がある。つまり、増設部分と既設部分との一体化作業や鉄筋配置作業を行わなくてはならない。特許文献１の補強方法では、増設部分と既設部分とを一体化するために、補強材を柱や梁に取付けるためのアンカーボルトの数を多くしなければならず、また、鉄筋配置作業も必要となり、施工が大変であるという問題点があった。
本発明は、増設部分と既設部分との一体化作業を簡単にでき、鉄筋配置作業も不要とできて、施工が容易であるとともに、既設構造物の補強対象部のせん断強度、剛性、曲げ強度を上げることができる既設構造物の補強方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る既設構造物の補強方法は、既設構造物の補強対象部と補強板とを一体化させて補強対象部を補強する既設構造物の補強方法において、補強板として、圧縮強度が１５０Ｎ／ｍｍ２以上、曲げ強度が２０Ｎ／ｍｍ２以上、引張り強度が８Ｎ／ｍｍ２以上の繊維コンクリート板を用い、既設構造物の補強対象部と補強板とを一体化させる一体化手段が、繊維コンクリート板を補強対象部に取付けるための機械接合要素と、機械接合要素により補強対象部に取付けられた繊維コンクリート板と補強対象部との間に形成されるグラウト充填空間内に充填されるグラウト材とにより構成され、一体化手段と繊維コンクリート板とにより増設された増設部分を、当該増設部分と隣接する既設構造物の補強対象部以外の既設部位に定着させた。このように、高強度の繊維コンクリート板を用いて、既設構造物の柱、梁、壁、床などの補強対象部の厚さを増やすので、軽量かつ小型の高強度の繊維コンクリート板を用いることができるため、増設部分と既設部分との一体化作業を簡単にでき、鉄筋配置作業も不要とできて、施工が容易となるとともに、既設構造物の補強対象部のせん断強度、剛性を上げることができ、また、増設部分を、当該増設部分と隣接する既設構造物の補強対象部以外の既設部位に定着させたので、補強対象部の曲げ強度を上げることができる。
また、増設部分に形成されたグラウト部分と既設部位の内部とに跨って補強鉄筋を設置することにより、増設部分を既設部位に定着させたり、増設部分の表面と既設部位の表面とに跨って繊維補強シートを貼付けることにより、増設部分を既設部位に定着させたりすることで、補強対象部の曲げ強度を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】梁が補強された耐震補強構造物を示す図（形態１）。
【図２】耐震補強構造物の縦断面図（形態１）。
【図３】耐震補強構造物の機械接合要素近傍を示す縦断面図（形態１）。
【図４】耐震補強構造物の横断面図（形態１）。
【図５】耐震補強構造物と柱との定着を示す横断面図（形態１）。
【図６】耐震補強構造物と柱との定着を示す横断面図（形態２）。
【図７】梁貫通ボルトを用いた耐震補強構造物の縦断面図（他例）。
【図８】繊維コンクリート板の端面を平面としたことを示す横断面図（他例）。
【図９】梁の表面より突出するボルトを用いた耐震補強構造物の縦断面図（他例）。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
形態１
図１に示すように、形態１に係る耐震補強された耐震補強構造物１は、鉄筋コンクリート構造物などの既設構造物２と、既設構造物２の柱、壁、梁、床などの補強対象部に取付けられた補強板としての繊維コンクリート板３と、繊維コンクリート板３と補強対象部とを一体化させるための一体化手段４と、一体化手段４と繊維コンクリート板３とにより構成された増設部分５を、当該増設部分５と隣接する補強対象部以外の既設構造物２の既設部位に定着させる定着手段６とを備える。尚、図１では、既設構造物２の補強対象部としての梁１０を繊維コンクリート板３で補強した例を示している。
【０００８】
繊維コンクリート板３は、鋼繊維や有機繊維などの繊維が混合されて形成されたコンクリート板であって、例えば、圧縮強度が１５０Ｎ／ｍｍ２〜２００Ｎ／ｍｍ２、曲げ強度が２０Ｎ／ｍｍ２〜５０Ｎ／ｍｍ２、引張り強度が８Ｎ／ｍｍ２〜１２Ｎ／ｍｍ２の超高強度繊維補強コンクリート薄肉板である。当該繊維コンクリート板３は、工場で製造されるものであり、例えば、長辺長さ１０００ｍｍ、短辺長さ８００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの矩形寸法の大きさのもので重量１８ｋｇ程度であり、取扱いが容易である。従って、現場において、繊維コンクリート板３を扱う作業が容易となる。
【０００９】
繊維コンクリート板３は、繊維コンクリート板３の表面３ａと裏面３ｂとに貫通するボルト通孔９を備える（図２参照）。このボルト通孔９は、例えば５００ｍｍ間隔毎に設けられている。さらに、繊維コンクリート板３は、繊維コンクリート板３の表面３ａと裏面３ｂとに貫通するグラウト注入用孔１１、及び、空気逃がし孔１２を備える。
【００１０】
一体化手段４は、機械接合要素１３とグラウト材１６とにより構成される。
機械接合要素１３は、繊維コンクリート板３を補強対象部に取付けるためのボルト及びナットである。グラウト材１６は、機械接合要素１３により補強対象部に取付けられた繊維コンクリート板３と補強対象部との間に形成されたグラウト充填空間１５内に充填される。
【００１１】
補強対象部の補強方法を説明する。ここでは、既設構造物２の補強対象部としての梁１０を補強する方法を例にして説明する。まず、既設構造物２の梁１０の表面１０ａを目荒らしする。即ち、既設構造物２の梁１０の表面１０ａを凹凸面に形成する。次に、繊維コンクリート板３の裏面３ｂと梁１０の表面１０ａとが所定の間隔（例えば１０ｍｍ程度）を隔てて対向するように、繊維コンクリート板３をボルト１８及びナット１９を用いて梁１０に取付けることで、繊維コンクリート板３の裏面３ｂと梁１０の表面１０ａとの間にグラウト充填空間１５を形成する。このグラウト充填空間１５内にモルタルやエポキシ系接着剤などのグラウト材１６を充填する。よって、グラウト材１６による付着力と機械接合要素１３とで繊維コンクリート板３と梁１０とが一体化される。この繊維コンクリート板３と一体化手段４とにより増加した増設部分５で梁１０の梁幅が増すので、梁１０のせん断強度、梁１０の剛性が大きくなる。また、繊維コンクリート板３が高強度であるから、薄い板による補強で強度や剛性が増す。
さらに、定着手段６を用いて、補強対象部以外の既設部位である柱４０と隣接する増設部分５を当該柱４０に定着させる。
【００１２】
一体化手段４は、具体的には、図２；図３に示すように、梁１０の表面１０ａからボルト１８を螺着可能なように梁１０の内部に設けられたナット１９と、当該ナット１９に螺着されるホールインアンカーのようなボルト１８と、繊維コンクリート板３に設けられた上記ボルト通孔９と、繊維コンクリート板３の表面３ａに近いボルト通孔９の端部に設けられたボルト頭収納孔２０と、上記グラウト充填空間１５内に充填されたグラウト材１６とにより構成される。従って、ボルト通孔９の位置とナット１９の位置とが合うように繊維コンクリート板３の裏面３ｂと梁１０の表面１０ａとを対向させた状態で、ボルト１８をボルト通孔９に通してナット１９に締結する。この際、ボルト頭２１がボルト頭収納孔２０に収納された状態で繊維コンクリート板３の裏面３ｂと梁１０の表面１０ａとの間にグラウト充填空間１５が形成されるように繊維コンクリート板３を取付ける。つまり、図２に示すように、梁１０の両方の側面２５；２５、梁１０の底面２６を覆うように繊維コンクリート板３が設置される。尚、底面２６を覆う繊維コンクリート板３を設ければ、曲げ強度、及び、せん断強度が上がるが、底面２６を覆う繊維コンクリート板３を設けなくとも良い。この場合、梁１０の側面２５；２５と繊維コンクリート板３の裏面３ｂとで形成される空間の下端開口を板などで塞ぐことでグラウト充填空間１５を形成すれば良い。
【００１３】
尚、図４に示すように、梁１０に複数の繊維コンクリート板３を取付ける場合、互いに隣り合う繊維コンクリート板３の端面同士を突合わせて、この突合わされた各繊維コンクリート板３の端部の表面に接着剤を用いて繊維補強シート３０を貼付けることによって、当該繊維補強シート３０が互いに隣り合う繊維コンクリート板３同士を連結する。このように、繊維コンクリート板３が梁１０の表面１０ａ側に取付けられることで、繊維コンクリート板３の裏面３ｂと梁１０の表面１０ａとの間にグラウト充填空間１５が形成される。そして、梁１０の下部側に対応する位置にある繊維コンクリート板３のグラウト注入用孔１１からグラウト材１６をグラウト充填空間１５に充填する。この場合、グラウト注入用孔１１からグラウト材１６をグラウト充填空間１５に充填すると、グラウト注入用孔１１よりも上方に位置する空気逃がし孔１２から空気が排出されるので、グラウト材１６をグラウト充填空間１５にスムーズに充填できる。グラウト充填空間１５に充填されたグラウト材１６が固化することで、複数の繊維コンクリート板３と梁１０とが一体化される。この一体化手段４と繊維コンクリート板３とにより構成された増設部分５により、梁１０の梁幅が増加するので、梁１０のせん断強度、剛性が上がる。また、互いに隣り合う繊維コンクリート板３同士を繊維補強シート３０により連結したので、繊維コンクリート板３同士の一体性を確保することができる。従って、複数の繊維コンクリート板３同士を連結するという施工でも、連続した大型板での補強と同等の補強効果が得られる。
【００１４】
互いに付き合わされる一対の繊維コンクリート板３の端面は、図４に示すように、互いに凹凸係合するような凹凸端面３３；３３に形成される。これにより、繊維コンクリート板３の端部同士の厚さ方向へのずれを防止できる。
【００１５】
繊維コンクリート板３が、ボルト頭２１を収納するボルト頭収納孔２０を備えたので、図３に示すように、梁１０と連結された繊維コンクリート板３の表面３ａに接着剤を用いて化粧シート２８を貼り付けた場合、化粧シート２８の表面がボルト頭２１によって突出してしまうことが防止される。
【００１６】
定着手段６は、例えば、図５に示すように、一端４１が柱４０の内部に埋め込まれ、他端が増設部分５の一部であるグラウト内に埋め込まれる補強鉄筋４２により形成される。この補強鉄筋４２は、例えば、あと施工アンカーボルトのような埋め込み部３５（ケミカル式又は打ち込み式）の構造を備えたものを用いる。当該埋め込み部３５が増設部分５と隣接する柱４０の内部に埋め込まれ、柱４０より突出した補強鉄筋部分が柱４０と隣接する増設部分５のグラウト材１６に埋め込まれる。つまり、補強鉄筋４２により形成された定着手段６が、一体化手段４と繊維コンクリート板３とにより増設された増設部分５を、当該増設部分５と隣接する既設構造物２の補強対象部以外の既設部位に定着させる。換言すれば、柱４０と隣接する増設部分５に形成されたグラウト部分と柱４０の内部とに跨って補強鉄筋４２を埋設設置することにより、増設部分５を補強対象部である梁１０以外の既設部位である柱４０に定着させた。尚、柱４０と隣接するように取付けられる繊維コンクリート板３は、梁１０の側面２５；２５に平行な柱面４６と、既に設置されている最も柱４０側に近い繊維コンクリート板３の表面３ａとを繋ぐように斜めに設置される。
【００１７】
形態１によれば、例えば、圧縮強度が１５０Ｎ／ｍｍ２〜２００Ｎ／ｍｍ２、曲げ強度が２０Ｎ／ｍｍ２〜５０Ｎ／ｍｍ２、引張り強度が８Ｎ／ｍｍ２〜１２Ｎ／ｍｍ２という高強度の繊維コンクリート板３を用いて、既設構造物２の梁１０の厚さを増やすので、軽量かつ小型の高強度の繊維コンクリート板３を用いることができるため、重機などを使用せずに、増設部分５と梁１０との一体化作業を人手により簡単に行え、また、グラウト充填空間１５内での鉄筋配置作業も不要とできて、施工が容易となる。そして、外力に対しては、増設部分５の断面積と既設部分である梁１０の断面積との合計面積で抵抗するため、既設構造物２の補強対象部である梁１０のせん断強度、剛性を上げることができる。
また、梁１０の増設部分５に形成されたグラウト部分と当該梁１０の増設部分５と隣接する柱４０の内部とに跨って定着手段６としての補強鉄筋４２を設置することにより、当該梁１０の増設部分５を柱４０に定着させたので、当該補強鉄筋４２が梁１０に伝わる引張力を柱４０に伝達するので、梁１０の曲げ強度を上げることができる。
また、ＰＣ（プレキャストコンクリート）板を補強対象部に貼り付ける従来方法と比べて繊維コンクリート板３の強度が高いので、ボルト１８の設置間隔を５００ｍｍ程度とでき、ボルト取り付け箇所を少なくできるので、施工を容易とできる。
また、繊維コンクリート板３そのものが、グラウト充填空間１５にグラウト材１６を充填する際の型枠として機能するので、専用の型枠が不要となり、コスト低減が図れる。
【００１８】
形態２
増設部分５の表面と既設部位の表面とに跨って定着手段６としての繊維補強シート３０を接着剤で貼付けることにより、増設部分５を既設部位に定着させた。例えば、図６に示すように、柱４０と隣接する梁１０の増設部分５の表面５１と当該柱４０の柱面４６とに跨って繊維補強シート３０を貼付けることにより、増設部分５を柱４０に定着させたので、当該繊維補強シート３０が梁１０に伝わる引張力を柱４０に伝達するので、梁１０の曲げ強度を上げることができる。
【００１９】
一体化手段４のボルトとして、図７に示すように、補強対象部としての梁１０を貫通する貫通ボルト４５を用いても良い。尚、図５；６では、一体化手段４のボルトとして貫通ボルト４５を用いた構成を図示したが、一体化手段４のボルトとして図３に示したボルト１８を用いても良いことはもちろんである。
図８に示すように、互いに付き合わされる一対の繊維コンクリート板３の端面を平面とし、平らな端面同士を単に突合わせる形態としても良い。
図９に示すように、梁１０の内部に埋め込まれて梁１０の表面より突出するあと施工アンカーボルトのようなボルト１８ａを繊維コンクリート板３の表面３ａより突出させ、当該ボルト１８ａにナット２０ａを締結するようにしても良い。
繊維補強シート３０としては、炭素やアラミドを含有したＦＲＰ繊維シート等を用いれば良い。
繊維コンクリート板３は、内部に補強鉄筋４２を配置した構成のものを用いても良い。
繊維コンクリート板３は、ボックス型、コ字型、Ｌ字型などの形状のものを用いても良い。
尚、繊維コンクリート板３は、圧縮強度が１５０Ｎ／ｍｍ２以上、曲げ強度が２０Ｎ／ｍｍ２以上、引張り強度が８Ｎ／ｍｍ２以上のものを用いれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の補強方法は、補強対象部としての壁や柱や床を補強する場合にも同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００２１】
２  既設構造物、３  繊維コンクリート板、４  一体化手段、５  増設部分、
６  定着手段、１３  機械接合要素、１５  グラウト充填空間、
１６  グラウト材、３０  繊維補強シート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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