(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
補強すべき鉄筋コンクリート柱の周囲に配置された補強用鋼板と前記鉄筋コンクリート柱との間にモルタルを注入する際に発生する、前記補強用鋼板の変形を抑制する方法であって、
前記鉄筋コンクリート柱の周囲に補強用鋼板を配置して前記鉄筋コンクリート柱の外周を覆う工程と前記鉄筋コンクリート柱と補強用鋼板との間にモルタルを注入して硬化させる工程との間に、
前記補強用鋼板の中央部外側に、前記鉄筋コンクリート柱の高さ方向に沿って延長する複数の棒状部材を取付ける工程と、
前記棒状部材の外側に帯状部材を巻き付ける工程と、前記帯状部材の両端部を、締結部材を用いて、前記帯状部材を緊張させた状態で締結する工程とを設けたことを特徴とする鉄筋コンクリート柱補強用鋼板の変形抑制方法。
【請求項２】
前記鉄筋コンクリート柱の延長方向に垂直な断面における、前記帯状部材と前記補強用鋼板とのなす角度が１０°〜３０°の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート柱補強用鋼板の変形抑制方法。
【請求項３】
前記帯状部材が、引張強度が2.06［kN/mm2］以上、弾性率が118［kN/mm2］以上、かつ、破断伸度が2.4［%］以下である、高強度で高弾性率を有する繊維から成ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鉄筋コンクリート柱補強用鋼板の変形抑制方法。
【請求項４】
前記繊維がアラミド繊維であり、
前記締結部材が、前記アラミド繊維から成る帯状部材を巻き取って固定する巻き取り式バックルであることを特徴とする請求項３に記載の鉄筋コンクリート柱補強用鋼板の変形抑制方法。
【請求項５】
前記帯状部材を、前記鉄筋コンクリート柱の高さ方向に複数本配置するとともに、
前記鉄筋コンクリート柱の下側における前記帯状部材の間隔を、前記鉄筋コンクリート柱の上側における前記帯状部材の間隔よりも狭くしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の鉄筋コンクリート柱補強用鋼板の変形抑制方法。
【請求項６】
請求項４に記載の鉄筋コンクリート柱補強用鋼板の変形抑制方法に使用される帯状部材であって、
前記帯状部材の前記棒状部材側の面に貼り付けられる粘着テープを備えることを特徴とする締付用帯状部材。
【請求項７】
請求項４に記載の鉄筋コンクリート柱補強用鋼板の変形抑制方法に使用される帯状部材であって、
前記帯状部材の前記棒状部材側の面に縫い付けられた樹脂シートを備えることを特徴とする締付用帯状部材。
【請求項８】
請求項４に記載の鉄筋コンクリート柱補強用鋼板の変形抑制方法に使用される帯状部材であって、
前記帯状部材を構成するアラミド繊維内に樹脂が含浸されていることを特徴とする締付用帯状部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、橋脚等の鉄筋コンクリート柱の補強方法に関するもので、特に、鉄筋コンクリート柱と補強用鋼板との間にモルタルを注入した際に発生する鋼板のはらみ出しを防止する方法と補強用鋼板の締め付けに使用される帯状部材とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄筋コンクリート柱の耐震性を向上させるため、鉄筋コンクリート柱の周囲を補強用鋼板で囲った後、鉄筋コンクリート柱と補強用鋼板との間にエポキシ樹脂やモルタル等を注入して鉄筋コンクリート柱と補強用鋼板とを密着させて一体化する方法が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
ところで、鉄筋コンクリート柱と補強用鋼板との間にモルタルを注入する際の液圧で、補強用鋼板が外側に膨らむように変形する、いわゆる、はらみ出しが発生する。そこで、従来は、図１０に示すように、鉄筋コンクリート柱１１を囲む補強用鋼板１２を、アルミ製のコラム１５等の柱型枠締付具により締め付けることで、補強用鋼板１２のはらみ出しを抑制するようにしていた。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７０５１１号公報
【特許文献２】特開２００５−２３７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の柱型枠締付具を用いる方法では、重さが３０ｋｇ以上と重く、かつバランスの悪い形状のパイプ１５ａを持ち上げて枠状に組み上げる必要があるため、狭い足場内での施工に手間がかかるだけでなく、補強用鋼板１２を均一に拘束することが困難であるため、補強用鋼板表面に凹凸が発生する場合があった。
また、多数のパイプ１５ａを保管するには大きなスペースを要するので、橋脚の補強などのように施工ヤードが狭い場合には置き場所に困る、といった問題点がある。
【０００６】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、狭い施工スペースでも施工が容易で、かつ補強用鋼板のはらみ出しを確実に防止することのできる鉄筋コンクリート柱補強用鋼板の変形抑制方法と、補強用鋼板の締め付けに好適に使用される帯状部材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】
【０００７】
本発明は、補強すべき鉄筋コンクリート柱の周囲に配置された補強用鋼板と前記鉄筋コンクリート柱との間にモルタルを注入する際に発生する、前記補強用鋼板の変形（はらみ出し）を抑制する方法であって、前記鉄筋コンクリート柱の周囲に補強用鋼板を配置して前記鉄筋コンクリート柱の外周を覆う工程と前記鉄筋コンクリート柱と補強用鋼板との間にモルタルを注入して硬化させる工程との間に、前記補強用鋼板の中央部外側に、前記鉄筋コンクリート柱の高さ方向に沿って延長する複数の棒状部材を取付ける工程と、前記棒状部材の外側に帯状部材を巻き付ける工程と、前記帯状部材の両端部を、締結部材を用いて、前記帯状部材を緊張させた状態で締結する工程とを設けたことを特徴とする。
これにより、モルタルの注入時に発生する補強用鋼板のはらみ出しを効果的に抑制することができるので、補強後の外観を向上させることができる。また、棒状部材を補強部材の高さ方向に沿ってあてがい、その外周に帯状部材を巻き付ければよいので、狭い施工スペースでも施工が容易となる。
また、前記鉄筋コンクリート柱の延長方向に垂直な断面における、前記帯状部材と前記補強用鋼板とのなす角度を１０°〜３０°の範囲としたので、補強用鋼板のはらみ出し時に補強用鋼板を効果的に締め付けることができる。
【０００８】
また、前記帯状部材を、引張強度が2.06［kN/mm2］以上、弾性率が118［kN/mm2］以上、かつ、破断伸度が2.4［%］以下である、高強度で高弾性率を有する繊維から構成したので、補強用鋼板のはらみ出しを強制的に押さえ込むことができる。
また、前記繊維をアラミド繊維とし、前記締結部材を、前記アラミド繊維から成る帯状部材を巻き取って固定する巻き取り式バックルとすれば、簡単な構成で、棒状部材を補強用鋼板に押し付けることができるとともに、帯状部材及び締結部材を再利用できる。
【０００９】
また、前記帯状部材を、前記鉄筋コンクリート柱の高さ方向に複数本配置するとともに、前記鉄筋コンクリート柱の下側における前記帯状部材の間隔を、前記鉄筋コンクリート柱の上側における前記帯状部材の間隔よりも狭くしたので、補強用鋼板全体のはらみ出しを許容範囲内でかつ均等に抑えることができる。
【００１０】
また、本発明は、鉄筋コンクリート柱補強用鋼板の変形抑制方法に使用される締付用帯状部材であって、前記帯状部材の前記棒状部材側の面に貼り付けられる粘着テープを備えることを特徴とする。
このように、アラミド繊維から成る帯状部材（以下、アラミドベルトという）の棒状部材側の面に接着テープを貼り付けて、アラミドベルト面の平面保持性を上げるようにしたので、ねじれ易いというアラミドベルトの欠点を改善することができる。
また、粘着テープに代えて、樹脂シートを縫い付けることで、アラミドベルト面の平面保持性を上げるようにしてもよい。
あるいは、アラミドベルトを構成するアラミド繊維内に、ウレタン樹脂などの硬化後も柔軟性を保つ樹脂を含浸させてもよい。これにより、アラミドベルトを平面に保持しつつ曲げることができるので、アラミドベルトのねじれを低減できる。
【００１１】
なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る鉄筋コンクリート柱補強用鋼板のはらみ出し防止材とその設置方法を示す図である。
【図２】ラチェットバックル付きアラミドベルトの一例を示す図である。
【図３】棒状部材の有効でない配置例を示す図である。
【図４】本発明による鉄筋コンクリート柱補強用鋼板のはらみ出し防止方法を示すフローチャートである。
【図５】はらみ出し防止材とその設置手順を示す図である。
【図６】補強用鋼板のはらみ出し量の測定対象となるラーメン橋脚を示す図である。
【図７】補強用鋼板のはらみ出し量の測定結果を示すグラフである。
【図８】ラチェットバックル付きアラミドベルトの他の例を示す図である。
【図９】ラチェットバックル付きアラミドベルトの他の例を示す図である。
【図１０】従来の補強用鋼板のはらみ出し防止方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
図１（ａ），（ｂ）は本実施の形態に係る鉄筋コンクリート柱１１の補強方法に使用されるアラミドベルトはらみ出し防止材１とその設置方法を示す図で、アラミドベルトはらみ出し防止材１は、ラチェットバックル付きアラミドベルト２と、角型鋼管３と、角型木材４とを備える。
本例では、鉄筋コンクリート柱１１の断面形状を正方形とし、補強用鋼板１２を鉄筋コンクリート柱１１の外側を囲むように配置した。
ラチェットバックル付きアラミドベルト２は、帯状部材としてのアラミドベルト２１と、締結部材としてのラチェットバックル２２とを組み合わせたものである。
アラミドベルト２１は、引張強度が2.06［kN/mm2］、弾性率が118［kN/mm2］、かつ破断伸度が2.4［%］である、高強度・高弾性率アラミド繊維から成り、軽量で、かつ、ほとんど伸びない特性を有するベルトで、図２（ａ），（ｂ）に示すように、一端２１ａはラチェットバックル２２の固定軸２２ａに固定され、他端２１ｂは、アラミドベルト２１を荷締めの対象物の周囲に巻きつけられた後、巻き取り軸２２ｂの図示しないスリットを通して巻き取り軸２２ｂの外側に導出される。本例では、一端２１ａを固定軸２２ａに巻きつけて固定軸２２ａの外側に延長した後、アラミドベルト２１の重なった部分にエポキシ樹脂を含浸させて接着して抜け止め部２１ｍを形成するとともに、他端２１ｂ側にもエポキシ樹脂を含浸させてほつれ防止部２１ｎを形成して、他端２１ｂ側のアラミド繊維がほつれないようにしている。
ラチェットバックル付きアラミドベルト２を締結する際には、ハンドル２２ｃを１回以上反復操作して巻き取り軸２２ｂに固定されたラチェットホイール２２ｄを回転させ、アラミドベルト２１の他端２１ｂ側を巻き取り軸２２ｂに巻き取る。これにより、ラチェットバックル２２間のアラミドベルト２１の長さを短くして荷締めを行うことができる。すなわち、荷締め時には、アラミドベルト２１の両端部２１ａ，２１ｂは、ラチェットバックル２２にて、緊張した状態で締結される。
【００１４】
角型鋼管３と角型木材４とは、いずれも、モルタルの注入高さと等しい長さを有する、断面形状が正方形の棒状部材で、後述するように、角型鋼管３と角型木材４とは一体となって本発明の棒状部材５を構成する。
角型鋼管３は、補強用鋼板１２の４面の中央にそれぞれ配置され、角型木材４は、角型鋼管３の補強用鋼板１２とは反対側の面上に配置される。
アラミドベルト２１は、角型木材４の外周側に巻き付けられた後、ラチェットバックル２２により締結される。このように、補強用鋼板１２の外周部を、棒状部材５を介して、ラチェットバックル付きアラミドベルト２により拘束しておけば、アラミドベルト２１はほとんど伸びない特性を有するので、モルタル注入時に補強用鋼板１２がはらみ出したときに、はらみ出しを強制的に押さえ込むことができる。
【００１５】
本例では、図１（ａ）に示すように、棒状部材５を補強用鋼板１２の各辺の中央に配置するとともに、アラミドベルト２１と補強用鋼板１２とのなす角度を１０°〜３０°としている。すなわち、図３（ａ）に示すように、棒状部材５を補強用鋼板１２の各辺の端部にそれぞれ配置した場合や、図３（ｂ）に示すように、棒状部材５を補強用鋼板１２の各辺の中心に対して対称に配置した場合には、補強用鋼板１２のはらみ出し時に棒状部材５には、棒状部材５を回転させるモーメントが作用するので、補強用鋼板１２のはらみ出しを抑制することが困難である。これに対して、本例では、棒状部材５がアラミドベルト２１の中心に位置しているので、棒状部材５に作用する左右のアラミドベルト２１からの回転モーメントが打ち消され、その結果、棒状部材５は、補強用鋼板１２の各辺に垂直な方向、すなわち、補強用鋼板１２のはらみ出しを抑制する方向の力のみを補強用鋼板１２に与えるので、補強用鋼板１２のはらみ出しを確実に抑制することができる。
ここで、棒状部材５の補強用鋼板１２と垂直な方向の長さを棒状部材５の厚さとすると、棒状部材５の厚さを薄くして、アラミドベルト２１と補強用鋼板１２とのなす角度を１０°未満とした場合、補強用鋼板１２の厚さはらみ出しを抑制する方向の力が小さくなってしまい、補強用鋼板１２のはらみ出し抑制効果が十分ではない。逆に、棒状部材５の厚さを、アラミドベルト２１と補強用鋼板１２とのなす角度が３０°を超えるような厚さとすると、棒状部材５を安定して補強用鋼板１２に押し付けることが難しくなるので、アラミドベルト２１と補強用鋼板１２とのなす角度としては、１０°〜３０°とすることが好ましい。
【００１６】
また、図１（ｂ）に示すように、ラチェットバックル付きアラミドベルト２を、鉄筋コンクリート柱１１の高さ方向に複数本配置するとともに、鉄筋コンクリート柱１１の下側におけるラチェットバックル付きアラミドベルト２の間隔を、鉄筋コンクリート柱１１の上側におけるラチェットバックル付きアラミドベルト２の間隔よりも狭くすることが好ましい。これは、鉄筋コンクリート柱１１と補強用鋼板１２との間にモルタルを注入する際に、液圧が下部ほど大きな値となって作用するためで、ラチェットバックル付きアラミドベルト２を下部ほど密に設置することで、補強用鋼板１２全体のはらみ出しを許容範囲内でかつ均等にすることができる。
【００１７】
次に、本発明のアラミドベルトはらみ出し防止材１を用いた鉄筋コンクリート柱の補強方法ついて、図４のフローチャートを参照して説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、鉄筋コンクリート柱１１の周囲に補強用鋼板１２を配置して鉄筋コンクリート柱１１の外周を覆った（ステップＳ１０）後、補強用鋼板１２の各辺の中央部外側に角型鋼管３と角型木材４とを取付ける（ステップＳ１１）。具体的には、角型鋼管３と角型木材４の上端部とにフックなどの取付具を取付け、この取付具を補強用鋼板１２の上端部に取付けることで、角型鋼管３と角型木材４とを補強用鋼板１２に取付ける。
そして、角型木材４の外側にラチェットバックル付きアラミドベルト２を巻き付け（ステップＳ１２）た後、ラチェットバックル２２により、アラミドベルト２１の両端部を締結して補強用鋼板１２を締め付けることで、図５（ｂ）に示すように、角型鋼管３と角型木材４とを補強用鋼板１２に固定する（ステップＳ１３）。なお、角型鋼管３と角型木材４の寸法は、ラチェットバックル付きアラミドベルト２の締結時には、アラミドベルト２１と補強用鋼板１２とのなす角度が２２°となるように設定されている。
次に、鉄筋コンクリート柱１１と補強用鋼板１２との間にモルタルを注入して硬化させる（ステップＳ１４）。
注入されたモルタルが硬化したら、ラチェットバックル付きアラミドベルト２を緩めた後、ラチェットバックル２２からアラミドベルト２１の他端２１ｂ側をはずし、はらみ出し防止部材であるラチェットバックル付きアラミドベルト２と角型木材４と角型鋼管３とを回収する（ステップＳ１５）。
【００１８】
［実験例］
図６（ａ），（ｂ）に示すように、全長が約550cm（床下部１２１；100cm、室内部１２２；250cm、天井部１２３；200cm）、断面が80cm×80cmのラーメン橋脚を、厚さが4.5mmの補強用鋼板１２で囲って耐震補強したものに、アラミドベルトはらみ出し防止材１を適用したときの補強用鋼板のはらみ出し量を測定した結果を図７のグラフに示す。
なお、実験では、補強用鋼板１２として、特許文献２に開示された、上下方向及び長手方向に係止用の凹凸部を設けた補強用鋼板部材１２ｋを橋脚に巻きつけ、更に、これらの補強用鋼板部材１２ｋを上下方向に複数係合したものを用いたが、従来の、一対のコの字型の補強用鋼板を付きあわせて溶接したものであってもよい。
実験は、予め下端部の約100cmにモルタルを注入した後、室内部にアラミドベルトはらみ出し防止材を設置し、天端までの約450cmの区間にモルタルを注入するとともに、補強用鋼板の複数個所に歪ゲージを設置して補強用鋼板のはらみ出し量を測定した。
はらみ出し量ｙは、補強用鋼板の歪εを歪ゲージで測定し、補強用鋼板の一辺が、長さＬの両端固定梁と仮定したときの歪−変位関係から、以下の式（１）を用いて算出した。
ｙ＝（Ｌ2/４）×（ε/０．６）……（１）
なお、モルタルとしては、単位容積質量が1.533kg/cm3と軽量な、太平洋プレユーロックスＬＷ３０（商品名；太平洋マテリアル株式会社製）を用いた。
また、角型鋼管としては、寸法仕様が10×10×250cm、t=2.3mmの、一般構造用角型鋼管（STKR400）を用いた。また、角型木材は90×90×250cmの木材を用いた。
アラミドベルトとしては、ファイベック社製ハイゼラス工法帯シートＡＫ−２４０（商品名）を用いた。ベルト寸法は、長さ510cm、幅5cmで、重量は0.5kg、設計耐荷力は11.79kNである。
ラチェットバックルは、アンクラジャパン社製Ｒ５０ＬＷ（商品名）を用いた。バックルの重量は1.08kg、破断強度は49kNである。
なお、アラミドベルトと補強用鋼板とのなす角度は２２°であった。
【００１９】
図７のグラフに示すように、橋脚下部（ｈ＝47.5cm及びｈ＝77.5cm）においては、時間の経過に伴いモルタルが硬化し、４０〜５０分付近（モルタル注入高さで200cm付近）において、はらみ出し量ｙが一定値となり、補強用鋼板の変形が収束していることがわかる。また、はらみ出し量ｙの最大値は０．０６ｃｍ程度と、設計値（０．３ｃｍ程度以下）に比較して大幅に小さくなっていることがわかる。また、橋脚上部（ｈ＝205.0cm）では、橋脚下部に比較して、短い時間ではらみ出し量ｙが一定値となることがわかる。
これにより、補強用鋼板による耐震補強工法に、本発明のアラミドベルトはらみ出し防止材を適用することで、補強用鋼板のはらみ出しを確実に抑制できることが確認された。
【００２０】
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。
【００２１】
例えば、前記実施形態においては、棒状部材５を角型鋼管３と角型木材４とから構成したが、これに限るものではなく、断面形状が長方形で、長いほうの辺の長さ（厚さ）が、実施の形態の角型鋼管３の一辺の長さと角型木材４の一辺の長さとの和であるような角型鋼管３もしくは角型木材４を用いてもよい。要は、棒状部材５の厚さを、鉄筋コンクリート柱１１の延長方向に垂直な断面におけるアラミドベルト２１と補強用鋼板１２とのなす角度が１０°〜３０°の範囲にあるように設定すればよい。
また、前記実施形態では、アラミドベルト２１を締結する締結部材としてラチェットバックル２２を用いたが、例えば、ターンバックルのような他の締結部材を用いてもよい。
【００２２】
また、前記実施形態では、アラミドベルト２１を、引張強度が2.06［kN/mm2］、弾性率が118［kN/mm2］、破断伸度が2.4［%］である高強度・高弾性率アラミド繊維から構成したが、カーボン繊維などの、引張強度が2.06［kN/mm2］以上、弾性率が118［kN/mm2］以上、破断伸度が2.4［%］以下である繊維から構成してもよい。
【００２３】
また、前記実施形態では、エポキシ樹脂を用いて、アラミドベルト２１の重なった部分に抜け止め部２１ｍを設けるとともに、他端２１ｂ側にほつれ防止部２１ｎを設けたが、図８に示すように、アラミドベルト２１の残りの部分に、ねじれ防止用の接着テープ２３を貼り付けて、ベルト面の平面保持性を上げるようにすれば、バックルのスリットを通過する際などに発生するアラミドベルトのねじれを大幅に低減できる。
ねじれ防止用の接着テープとしては、ポリエチレンクロステープのようなテープ状部材２３ａの裏面にアクリル系の接着剤２３ｂが塗布されているものなどを用いればよい。
なお、ねじれ防止用の接着テープ２３は、ラチェットバックルによる巻き取りに支障のない、アラミドベルト２１の裏面である棒状部材５側のみに設けることが好ましい。
あるいは、図９に示すように、ねじれ防止用の粘着テープに代えて、塩化ビニル、ポリエステル、ポリ塩化ビニル等の樹脂から成るねじれ防止用の樹脂シート２４をアラミドベルト２１に縫い付けることで、ベルト面の平面保持性を上げるようにしてもよい。ねじれ防止用の樹脂シート２４を設ける場合も、アラミドベルト２１の棒状部材５側のみに設けることが好ましい。
また、アラミドベルト２１に、ウレタン樹脂などの硬化後も柔軟性を保つ、ねじれ防止用の樹脂を含浸させてもよい。具体的には、周知の塗布装置を用いて、アラミドベルト２１の表面にねじれ防止用の樹脂を塗布して含浸させる。これにより、アラミドベルト２１を平面に保持しつつ曲げることができるので、バックルのスリットを通過する際に発生するベルトのねじれを大幅に低減できる。
【符号の説明】
【００２４】
１  アラミドベルトはらみ出し防止材、２  ラチェットバックル付きアラミドベルト、
３  角型鋼管、４  角型木材、５  棒状部材、１１  鉄筋コンクリート柱、
１２  補強用鋼板、２１  アラミドベルト、２２  ラチェットバックル。
【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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【図１０】
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