(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状構造物の外周に前記柱状構造物を取り囲むように配置された補強用鋼板と、前記補強用鋼板と前記柱状構造物との間の空隙に充填されて前記補強用鋼板と前記柱状構造物とを一体化する硬化性充填材と、前記柱状構造物の損傷状態を検知する検知体とを備えた補強構造であって、
前記補強用鋼板に設けられた孔部と、
前記硬化性充填材の前記補強用鋼板側で、前記孔部の前記柱状構造物側に設けられた穴部と、
前記孔部と前記穴部とから成る収納部に埋設される圧力検知体とを備え、
前記圧力検知体が、
圧縮力により非可逆的に変色する圧力測定用シートと前記圧力測定用シートを両側から挟持する２枚の透明板とを備え、
前記透明板のうちの少なくとも一方の透明板は、
前記補強用鋼板側の面が前記補強用鋼板の作る平面に平行で、
前記硬化性充填材側の面が前記補強用鋼板の作る平面に対して傾斜した反射面を有することを特徴とする柱状構造物の補強構造。
【請求項２】
柱状構造物の外周に前記柱状構造物を取り囲むように配置された補強用鋼板と、前記補強用鋼板と前記柱状構造物との間の空隙に充填されて前記補強用鋼板と前記柱状構造物とを一体化する硬化性充填材と、前記柱状構造物の損傷状態を検知する検知体とを備えた補強構造であって、
圧縮力により非可逆的に変色する圧力測定用シートと前記圧力測定用シートを両側から挟持する２枚の透明板とを備えた圧力検知体と、
前記圧力検知体を上下方向から挟持するとともに、前記補強用鋼板の表面に固定される２枚の取付板とを備え、
前記透明板うちの少なくとも一方の透明板は、
前記補強用鋼板側の面が前記補強用鋼板の作る平面に平行で、
前記硬化性充填材側の面が前記補強用鋼板の作る平面に対して傾斜した反射面を有することを特徴とする柱状構造物の補強構造。
【請求項３】
前記柱状構造物の断面高さをＤとしたとき、前記圧力検知体を、前記柱状構造物の剛結側の端部からの距離Ｌが１Ｄ≦Ｌ≦２Ｄの範囲にある、当該柱状構造物の１Ｄ〜２Ｄ区間に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の柱状構造物の補強構造。
【請求項４】
前記圧力測定用シートが、それぞれが異なる大きさの圧縮力により非可逆的に変色する複数枚のシート部材から成ることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の柱状構造物の補強構造。
【請求項５】
圧縮力により非可逆的に変色する平面視長方形状の圧力測定用シートと、
前記圧力測定用シートを両側から挟持する２枚の透明板とを備え、
前記透明板のうちの少なくとも一方の透明板は、前記圧力測定用シートの短辺の延長方向に直交する面と前記短辺の延長方向と交差する面とを有することを特徴とする圧力検知体。
【請求項６】
前記圧力検知体を上下方向から挟持する２枚の取付板を備えることを特徴とする請求項５に記載の圧力検知体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、損傷の確認が容易な柱状構造物の補強構造と、鋼板巻き立てによる補強がなされた柱状構造物の損傷の度合いを検知する圧力検知体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼板巻立て工法により補強された柱状構造物の損傷状態を確認する方法として、補強用鋼板を上下方向に複数段配置するとともに、２枚の補強用鋼板間に検知体用凹部を設け、この検知体用凹部内に、大きな応力が作用した場合に非可逆的に変色する圧力検知体を取付けた後、補強用鋼板と柱状構造物との間の空隙にモルタル等の硬化性充填材を充填する構成の柱状構造物の補強構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このように、補強用鋼板の巻立て時に、２枚の補強用鋼板間に予め圧力検知体を取付けておけば、震災後には、補強用鋼板を取り除くことなく、柱状構造物の損傷の度合いを容易に確認することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０２１３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の方法は、新たに耐震補強を行う柱状構造物が適用対象であって、既に鋼板巻立て工法により補強された柱状構造物の損傷の確認を行う方法については、提案されていなかった。
【０００５】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、既に鋼板巻立て工法により補強された柱状構造物の損傷の度合いを容易に確認することのできる柱状構造物の補強構造と、損傷の度合いを検知するための圧力検知体とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、柱状構造物の外周に前記柱状構造物を取り囲むように配置された補強用鋼板と、前記補強用鋼板と前記柱状構造物との間の空隙に充填されて前記補強用鋼板と前記柱状構造物とを一体化する硬化性充填材と、前記柱状構造物の損傷状態を検知する検知体とを備えた補強構造であって、前記補強用鋼板に設けられた孔部と、前記硬化性充填材の前記補強用鋼板側で、前記孔部の前記柱状構造物側に設けられた穴部と、前記孔部と前記穴部とから成る収納部に埋設される圧力検知体とを備え、前記圧力検知体が、圧縮力により非可逆的に変色する圧力測定用シートと前記圧力測定用シートを両側から挟持する２枚の透明板とを備え、前記透明板のうちの少なくとも一方の透明板は、前記補強用鋼板側の面が前記補強用鋼板の作る平面に平行で、前記硬化性充填材側の面が前記補強用鋼板の作る平面に対して傾斜した反射面を有することを特徴とする。  
これにより、既に鋼板巻立て工法により補強された柱状構造物についても、補強用鋼板を取り外すことなく、柱全体の損傷の状態を確実に推定することができる。
【０００７】
また、本発明は、柱状構造物の外周に前記柱状構造物を取り囲むように配置された補強用鋼板と、前記補強用鋼板と前記柱状構造物との間の空隙に充填されて前記補強用鋼板と前記柱状構造物とを一体化する硬化性充填材と、前記柱状構造物の損傷状態を検知する検知体とを備えた補強構造であって、圧縮力により非可逆的に変色する圧力測定用シートと前記圧力測定用シートを両側から挟持する２枚の透明板とを備えた圧力検知体と、前記圧力検知体を上下方向から挟持するとともに、前記補強用鋼板の表面に固定される２枚の取付板とを備え、前記透明板うちの少なくとも一方の透明板は、前記補強用鋼板側の面が前記補強用鋼板の作る平面に平行で、前記硬化性充填材側の面が前記補強用鋼板の作る平面に対して傾斜した反射面を有することを特徴とする。
このように、圧力検知体を取付板で挟持し、この取付板を補強用鋼板の表面に固定する構成とすれば、柱の損傷を否かを容易に判定することができるともに、検知体の取付けや取替えも容易に行うことができる。
【０００８】
また、前記柱状構造物の断面高さをＤとしたとき、前記圧力検知体を、前記柱状構造物の剛結側の端部からの距離Ｌが１Ｄ≦Ｌ≦２Ｄの範囲にある、当該柱状構造物の１Ｄ〜２Ｄ区間に配置したので、柱の損傷を確実に推定することができる。
また、前記圧力測定用シートを、それぞれが異なる大きさの圧縮力により非可逆的に変色する複数枚のシート部材から構成したので、柱の損傷の度合いについても推定することができる。
【０００９】
また、本発明は、加圧された箇所の圧力の大きさを検知する圧力検知体であって、  圧縮力により非可逆的に変色する平面視長方形状の圧力測定用シートと、前記圧力測定用シートを両側から挟持する２枚の透明板とを備え、前記透明板のうちの少なくとも一方の透明板は、前記圧力測定用シートの短辺の延長方向に直交する面と前記短辺の延長方向と交差する面とを有することを特徴とする。
このような圧力検知体を既成の既に鋼板巻立て工法により補強された柱状構造物に埋設すれば、補強用鋼板を取り外すことなく、柱全体の損傷を確実に推定することができる。
また前記透明板を上下方向から挟持する２枚の取付板を設けたので、この取付板を補強用鋼板の表面に固定すれば、圧力検知体を埋設することなく、柱の損傷の有無を容易に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１を示す図である。
【図２】圧力検知体の詳細を示す図である。
【図３】圧力測定用シートの視認方法を示す図である。
【図４】圧力検知体の取付方法を示す図である。
【図５】柱に作用する曲げモーメントと塑性ヒンジの位置を示す図である。
【図６】本実施の形態２に係る補強板付圧力検知体の構成例を示す図である。
【図７】本発明による圧力検知体の他の例を示す図である。
【図８】本発明による圧力検知体の他の配置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
実施の形態１．
図１（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態１を示す模式図で、（ａ）図は正面図、（ｂ）図は（ａ）図のＡ−Ａ断面図、（ｃ）図は埋設された圧力検知体４０の断面図である。
各図において、１０Ｚは本発明による耐震補強柱で、耐震補強柱１０Ｚは、断面形状が矩形の鉄筋コンクリート柱（以下、柱という）１０と、補強用鋼板２０Ａ，２０Ｂと、補強用鋼板２０Ａ，２０Ｂと柱１０との間の空隙に充填されるモルタル３０と、柱１０の損傷状態を検知する圧力検知体４０とを備える。なお、柱１０としては、円柱などの他の断面形状を有するものであってもよい。
柱１０は、（ａ）図の上側と下側である上端側と下端側にて梁などの上部構造物１１及び下部構造物１２に剛結されている。
補強用鋼板２０Ａ，２０Ｂは、それぞれ、平板状の鋼板を断面がコの字型になるように折り曲げ加工したもので、（ｂ）図の下側を柱１０の正面側、上側を裏面側、左右側を、柱１０の左右の側面側としたとき、補強用鋼板２０Ａと補強用鋼板２０Ｂとは、柱１０の左右の側面側で、それぞれ、溶接Ｋ等により接合されている。柱１０と、補強用鋼板２０Ａ，２０Ｂと、モルタル３０とが、鋼板巻き立て工法により補強された既成の耐震補強柱１０Ａを構成する。
本例の耐震補強柱１０Ｚは、この既成の耐震補強柱１０Ａに、圧力検知体４０を埋設したものである。
圧力検知体４０は、圧縮力により非可逆的に変色する圧力測定用シート４１と、圧力測定用シートを両側から挟持する第１及び第２の透明板４２，４３とを備える。
圧力測定用シート４１としては、マイクロカプセルに収納された発色剤と顕色剤とをＰＥＴなどのフィルムで挟持したものが好適に用られる。
また、第１及び第２の透明板４２，４３としては、アクリル樹脂や強化ガラスなどのような圧縮強度が高く、かつ、透過率及び屈折率の高い材料が好適に用いられる。
圧力検知体４０は、（ｃ）図示すように、圧力測定用シート４１の作る面が、上下方向に垂直になるように、既成の補強用鋼板２０Ａ及びモルタル３０に設けられた収納部４０Ｓに埋設される。
【００１２】
図２（ａ），（ｂ）は、圧力検知体４０の詳細を示す図で、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ断面図である。
圧力測定用シート４１は、長さ寸法がｌ、幅寸法がｗ（ｌ＞ｗ）である平面視長方形のシート状の部材で、圧力検知体４０が埋設されたときに補強用鋼板２０Ａ側となる面を表面、モルタル３０側となる面を裏面としたとき、裏面から表面に向かう方向が圧力測定用シート４１の幅方向（短辺の延長方向に平行な方向）となるように、２枚の透明板４２，４３により挟持される。
第１の透明板４２は、直方体状をなし、表面４２ａと裏面４２ｂとが平行である。
一方、第２の透明板４３は、表面４３ａは第１の透明板４２の表面４２ａと平行であるが、裏面４３ｂは、補強用鋼板２０Ａの作る平面に対して角度θだけ傾斜している（ここでは、θ＝２０°とした）。すなわち、第２の透明板４３の裏面４３ｂは、圧力測定用シート４１から離れるにしたがって、厚さ寸法（表面４３ａと裏面４３ｂとの距離）が小さくなるように傾斜している。
また、本例では、裏面４３ｂを、鏡面に近い状態に研磨しておくことで、圧力測定用シート４１からの光を表面４３ａ側に反射させるようにしている。
なお、裏面４３ｂに反射材を取付けることで、裏面４３ｂを反射面としてもよい。
これにより、圧力測定用シート４１からの反射像を観測できるので、地震等で圧力測定用シート４１が変色したことを外部から容易に視認することができる。
すなわち、第２の透明板４３を、第１の透明板４２と同じ直方体状とした場合には、第２の透明板４２側から観測した場合には、圧力測定用シート４１を観察することが困難であるが、第２の透明板４３の裏面４３ｂを上下方向に対して傾斜した反射面にすれば、図３に示すように、圧力測定用シート４１の作る面が、上下方向に垂直になるように配置されていても、幅の広い圧力測定用シート４１の反射像４１Ｍを観察できるので、圧力測定用シート４１が変色を容易に視認することができる。
なお、図３では、第２の透明板４３を上側としたが、圧力検知体４０を柱１０上部側に埋設する場合には、第２の透明板４３が下側となるよう埋設して、圧力検知体４０の下側から圧力測定用シート４１を観察し、柱１０下部側に埋設する場合には、第２の透明板４３がとなるよう埋設して、圧力検知体４０の上側から圧力測定用シート４１を観察する。
【００１３】
本例では、図４（ａ）に示すように、既成補強柱１０Ｚの補強用鋼板２０Ａを切り欠いて孔部２０Ｓを形成し、次に、図４（ｂ）に示すように、孔部２０Ｓ内部のモルタル３０を掘削して穴部３０Ｓを形成することで、圧力検知体４０とほぼ同形状の収納部４０Ｓを設けた後、図４（ｃ）に示すように、収納部４０Ｓに圧力検知体４０を埋設した。
圧力検知体４０の設置箇所としては、図１（ａ）に示すように、柱１０の端部からの距離をＬ、柱１０の柱断面高さをＤとしたとき、１Ｄ≦Ｌ≦２Ｄ、すなわち、柱１０の１Ｄ〜２Ｄ区間に設けることが好ましい。
これは、補強用鋼板が巻き立てられた柱の両端に地震などによる外力（水平荷重）が作用すると、図５（ａ）に示すように、柱の両端部に大きな曲げモーメントが作用し、柱は曲げ変形する。曲げモーメントが更に大きくなると、図５（ｂ）に示すように、柱の両端から一定の長さの区間Ｌp（塑性ヒンジ長）は、一定の曲率で塑性変形する。区間Ｌpの中心位置は塑性ヒンジと呼ばれる。塑性ヒンジは、一般に、柱１０の上側と下側の１Ｄ〜２Ｄ区間に形成される。
本例では、図１（ａ）に示すように、柱１０の１Ｄ〜２Ｄ区間に、圧力検知体４０を設けているので、地震により、柱１０に、クラックなどの損傷が生じるような大きな応力が作用すると、圧力検知体４０の圧力測定用シート４１が変色する。したがって、地震後に圧力測定用シート４１が変色しているか否かを調べることで、柱１０が損傷しているか否かを容易に判定することができる。
これにより、補強用鋼板２０Ａ，２０Ｂを取り外すことなく、柱１０全体の損傷の状態を推定することができる。
【００１４】
実施の形態２．
前記実施形態１においては、既成の耐震補強柱１０Ａに圧力検知体４０を埋設したが、図６（ａ）に示すような、補強板付圧力検知体４４を作製し、この補強板付圧力検知体４４を、図６（ｂ）に示すように、溶接もしくは接着剤にて、耐震補強柱１０Ａの補強用鋼板２０Ａまたは補強用鋼板２０Ｂの表面に固定する構成としてもよい。
補強板付圧力検知体４４は、圧力検知体４０と、圧力検知体４０を圧力測定用シート４１の厚さ方向である上下方向から挟持する２枚の取付板４５，４５を備える。
取付板４５，４５は、金属もしくは合金から成る平板状の部材で、柱１０に作用した応力を圧力検知体４０の圧力測定用シート４１に伝達する機能を有する。
すなわち、圧力検知体４０を補強用鋼板２０Ａの表面に固定しただけでは、透明板４２，４３と補強用鋼板２０Ａの接触面積が小さいので、圧力測定用シート４１に作用する作用する圧力も小さくなり、その結果、柱１０に大きな応力が作用しても、圧力検知体４０の圧力測定用シート４１が変色しない。
これに対して、２枚の取付板４５，４５により圧力検知体４０を上下方向から挟持する構成とすれば、取付板４５と補強用鋼板２０Ａとは、広い面積で接触しているので、柱１０に作用する応力を圧力測定用シート４１に確実に伝達することができる。
このように、補強板付圧力検知体４４を補強用鋼板２０Ａ（もしくは、補強用鋼板２０Ｂ）の表面に固定する構成としても、補強用鋼板２０Ａ，２０Ｂを取り外すことなく、柱１０が損傷しているか否かを容易に判定することができる。また、補強板付圧力検知体４４は、耐震補強柱１０Ａに埋設する必要がないので、検知体（補強板付圧力検知体４４）の取付けや取替えも容易であるという利点を有する。
【００１５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。
【００１６】
例えば、前記実施形態１，２では、第２の透明板４３の表面４３ａと裏面４３ｂとのなす角度θを２０°としたが、角度θの値としてはこれに限るものではなく、第２の透明板４３の圧縮強度、屈折率、高さ（上下方向の寸法）等により適宜設定すればよい。但し、角度θが１０°未満であると反射像の幅が狭くなるので、角度θは１０°以上とするのが好ましい。また、角度θが４５°を超えると、柱１０の降伏点における曲げ強度に対応する荷重よりも小さな荷重で第２の透明板４３が破断するおそれがあるので、角度θとしては、１０°≦θ≦４５°とすることが好ましい。
【００１７】
また、前記実施形態１，２では、圧力測定用シート４１を一枚としたが、図７に示すように、圧力測定用シート４１を、それぞれが異なる大きさの圧縮力により非可逆的に変色する複数枚のシート４１ａ，４１ｂ，４１ｃから構成してもよい。
具体的には、シート４１ａを、柱１０の降伏点Ｍyにおける曲げ強度に対応する荷重の約８０％の荷重で変色するシート（低圧用シート）とし、シート４１ｂを、降伏点Ｍyにおける曲げ強度に対応する荷重と最大対荷力点Ｍmにおける曲げ強度に対応する荷重との中間の荷重で変色するシート（中圧用シート）とし、最大対荷力点Ｍmにおける曲げ強度に対応する荷重で変色するシート（高圧用シート）とすればよい。
あるいは、中圧用シートと高圧用シートの２枚であってもよい。
また、柱１０の１Ｄに近い位置には、３枚のシートを備えた圧力検知体４０もしくは補強板付圧力検知体４４を配置し、２Ｄに近い位置には、中圧用シートと高圧用シートの２枚とするなどしてもよい。
【００１８】
また、前記実施形態では、柱状構造物を、上側と下側とが上部構造物及び下部構造物に剛結されている柱１０としたが、本発明はこれに限るものではなく、単柱式コンクリート橋脚のように、柱状構造物と上部構造物とが支承により連結されている場合には、橋脚に作用する曲げモーメントは橋桁で最も小さく、剛結側である橋脚の下側で最も大きくなる。したがって、圧力検知体４０もしくは補強板付圧力検知体４４は、下側の１Ｄ〜２Ｄ区間のみに配置する構成とすればよい。
また、前記実施形態で１，２では、平板状の鋼板を断面がコの字型になるように折り曲げ加工した２枚の補強用鋼板２０Ａ，２０Ｂを柱１０に巻き立てたが、図８に示すように、補強用鋼板２０を上下方向に複数段設けてもよい。この場合、補強板付圧力検知体４４は、１枚の補強用鋼板２０に設置してもよいし、２枚の補強用鋼板２０，２０に跨って設置してもよい。なお、図は省略するが、圧力検知体４０を埋設する場合も同様である。
【００１９】
１０  柱（鉄筋コンクリート柱）、１０Ｚ  耐震補強柱、１０Ａ  既成の耐震補強柱、
１１  上部構造物、１２  下部構造物、２０Ａ，２０Ｂ  補強用鋼板、２０Ｓ  孔部、
３０  モルタル、３０Ｓ  穴部、４０  圧力検知体、４０Ｓ  収納部、
４１  圧力測定用シート、４２  第１の透明板、４３  第２の透明板、
４４  補強板付圧力検知体、４５  取付板。
【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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