(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐力が法定基準耐力に達していない鉄筋コンクリート系建造物の補強対象箇所に対して、セルロース材にエポキシ樹脂接着剤を含浸させることにより上記セルロース材のＯＨ基と上記エポキシ樹脂接着剤のエポキシ基の分子間架橋による化学的結合が行われて所定の断面積と厚みを有してシート状に一体化されてなる補強体を被覆形成することにより、当該補強対象箇所が上記法定基準耐力よりも大きな耐力となるように補強する鉄筋コンクリート系建造物の補強工法であり、
法定基準仕様の基準耐力と補強対象箇所の耐力との差を帯筋鉄筋量の差として算出するステップと、
算出した上記帯筋鉄筋量の差を帯筋の不足断面積値として換算するステップと、
換算した上記不足断面積値について、帯筋との剛性比率による補正を行うステップとを経て上記補強体の最小断面積寸法及び最小厚み寸法を設定し、
上記補強対象箇所を被覆して、上記最小断面積寸法及び上記最小厚み寸法よりも大きな断面積及び厚みを有する上記補強体を形成することを特徴とする鉄筋コンクリート系建造物の補強工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート（ＲＣ：reinforced concrete）建造物或いは鉄骨鉄筋コンクリート（ＳＲＣ：steel encased reinforced concrete）建造物等の鉄筋コンクリート系建造物に対して、簡易な施工を施して例えば建築基準法の改正前に建設された鉄筋コンクリート系建造物の耐力を現行法の基準耐力以上に引き上げる鉄筋コンクリート系建造物の補強工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建造物は、建築基準法に規定する基準強度を最低基準値として建築される。建築基準法は、２００５年７月１日に「建造物の安全性及び市街地の防災機能等を図るための建築基準法等の一部を改正する法律」が施行され、構造各部材、部位の結合部位における耐震性や耐久性の向上を図る基準強度を引き上げる改正が行われた。建造物においては、この建築基準法の改正前に建設された物件における耐震性や耐久性を向上させる補強対策が極めて大きな課題となっている。また、建造物には、経時劣化に対して初期強度を回復するために、適宜の補強工事が実施される。
【０００３】
鉄筋コンクリート系建造物においては、地震等により柱や梁に引張り力や圧縮力或いは曲げモーメントや剪断力が作用され、これらの作用力をコンクリート躯体と埋め込まれた鉄筋等により対抗する。鉄筋コンクリート系建造物においては、コンクリート躯体に埋め込まれる鉄筋が、主筋と、この主筋に対して所定の間隔を以って組み合わせ配筋した帯筋（あばら筋）とにより構成され、曲げモーメントにより生じる引張り力に対してもっぱら主筋が耐力要素となり、剪断力に対してもっぱら帯筋が耐力要素となって所定の耐震強度が保持される。
【０００４】
鉄筋コンクリート系建造物においては、一般に鉄筋コンクリートの巻立て工法や補強鋼板の貼付け工法によって補強工事が行われる。しかしながら、かかる鉄筋コンクリート系建造物の補強工事は、重量や断面積の増加、長工期化、高コスト等の問題があった。このために、鉄筋コンクリート系建造物の補強工事においては、補強対象の柱体等に強化繊維体を巻き付けるとともにこの強化繊維体を接着剤により固めることにより重量や断面積の増加を抑制し、簡易な施工とコスト低減等を図る補強工法が提案されている（例えば、特許文献１乃至特許文献３を参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１２０９４８号公報
【特許文献２】特開２０００−５４５６１公報
【特許文献３】特開２０００−３１４２３６公報
【特許文献４】特開２００４−４４３２２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した強化繊維体と接着剤を用いる補強工法においては、強化繊維体の基材繊維としてカーボン繊維、ガラス繊維、金属繊維或いはアラミド繊維、ポリエステル繊維等が挙げられ、また接着剤としてエポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、ゴム系接着剤或いはアクリル系接着剤やポリエステル系接着剤等の種々の接着剤が挙げられている。かかる補強工法においては、強化繊維体の基材繊維間に接着剤が含浸して硬化することによってアンカー的作用による機械的結合と分子間引力による物理的結合とにより一体化され、強化繊維体の機械的強度によって構造部材を補強するとともに接着剤の接着力により構造部材に接合されることになる。
【０００７】
しかしながら、かかる補強工法においては、強化繊維体として用いるカーボン繊維やアラミド繊維等が高価であるとともに繊維径も大きく接着剤の含浸効率も小さいといった特徴がある。かかる補強工法においては、接着剤によって構造部材に接合された強化繊維体により構造部材の機械的強度を保持することから、強化繊維体の特性によって補強強度も決定されることになる。かかる補強工法においては、上述した従来工法と比較して、充分な補強強度を得ることが困難であるとともに繊維の並び方向に対してのみ機械的強度が発揮されることになる。
【０００８】
また、かかる補強工法においては、上述した強化繊維体、例えば大きな機械的強度を有するカーボン繊維体を用いて断面矩形や多角形或いは凹凸形状の柱体の外周部に巻き付ける補強を行う場合に、カーボン繊維の硬くかつ折れやすい特性からカーボン繊維体を柱体の稜線に沿って略直角に折り曲げて密着させながら巻き付けることが困難である。かかる補強工法においては、このために柱体とカーボン繊維体との間に隙間が生じて所定の強度で柱体の補強を行い得ないといった問題がある。かかる補強工法においては、カーボン繊維体が柱体の外周部に密着した状態で巻き付けるために、例えば柱体のコーナ部分を円弧状に削り落とす段取り工程が施される。かかる補強工法においては、段取り工程により補修費用も増えてしまうとともに工期も長くなってしまうといった問題があった。
【０００９】
さらに、補強工法においては、上述した接着剤、例えばエポキシ樹脂接着剤を用いた場合に強化繊維体と柱体とが強固に接合されるが、硬化状態で大きな硬度を有するが脆さもあるエポキシ樹脂の特性により地震等による上下、左右の大きな揺れによって柱体から剥離し強化繊維体による柱体の補強が充分に行い得ないといった問題もある。すなわち、補強工法においては、柱体の外周部に接合された強化繊維体が、強靱であるとともに地震等による柱体の上下、左右の大きな揺れに対してある程度の弾性を有してこれに追従する特性を有することが必要である。
【００１０】
一方、上述した従来の補強工法においては、いずれも柱体等の補強を対象とするが、例えば柱体と一体に形成された耐震補強壁或いは梁やスラブ等の箇所にはそのまま採用することが困難である。特許文献２は、柱部分に連設した壁部分に多数個の貫通孔を形成するとともに、これら貫通孔内に強化繊維アンカーを通して柱部分で接着剤により固定することによりかかる箇所の補強を行うことを可能とする工法である。しかしながら、かかる補強工法は、各柱部分に沿って壁部分に多数個の貫通孔を形成する極めて大規模な工事を必要とするとともに耐震補強壁の機能が損なわれるといった問題がある。
【００１１】
したがって、本発明は、鉄筋コンクリート系建造物を対象としてあらゆる箇所における補強に適用することが可能であり、簡易な施工により補強対象箇所の強度を向上する鉄筋コンクリート系建造物の補強工法を提供することを目的に提案されたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した目的を達成する本発明にかかる鉄筋コンクリート系建造物の補強工法は、耐力が法定基準耐力に達していない鉄筋コンクリート系建造物の補強対象箇所に対して、セルロース材にエポキシ樹脂接着剤を含浸させることによりセルロース材のＯＨ基とエポキシ樹脂接着剤のエポキシ基の分子間架橋による化学的結合が行われて所定の断面積と厚みを有してシート状に一体化されてなる補強体を被覆形成することにより、当該補強対象箇所が法定基準耐力よりも大きな耐力となるように補強する。鉄筋コンクリート系建造物の補強工法は、法定基準仕様の基準耐力と補強対象箇所の耐力との差を帯筋鉄筋量の差として算出するステップと、算出した帯筋鉄筋量の差を帯筋の不足断面積値として換算するステップと、換算した不足断面積値について帯筋との剛性比率による補正を行うステップとを経て補強体の最小断面積寸法及び最小厚み寸法を設定する。鉄筋コンクリート系建造物の補強工法は、補強対象箇所を被覆して、最小断面積寸法及び最小厚み寸法よりも大きな断面積及び厚みを有する補強体を形成する。
【００１３】
鉄筋コンクリート系建造物の補強工法は、法定基準仕様の基準耐力に対して不足する耐力の補強対象箇所に、セルロース材にエポキシ樹脂接着剤を含浸させる簡易な作業を施して帯筋鉄筋量の差に基づいて算定した最小断面積寸法及び最小厚み寸法よりも大きな値の断面積と厚みが精密にコントロールされたシート状の補強体を被覆形成する。鉄筋コンクリート系建造物の補強工法は、補強体により、当該補強対象箇所に不足していた耐力を補完して法定基準仕様の基準耐力とほぼ同等以上の耐力となるように補強する。鉄筋コンクリート系建造物の補強工法は、セルロース材にエポキシ樹脂接着剤を含浸させることによりセルロース材のＯＨ基とエポキシ樹脂接着剤のエポキシ基の分子間架橋による化学的結合が行われてシート状に一体化されてなる補強体を形成する。鉄筋コンクリート系建造物の補強工法は、素材として従来工法に挙げられたカーボン繊維やアラミド繊維等の強化繊維等と比較して廉価であるとともに柔らかくかつ軽量で取り扱いが簡便であるセルロース材を用いることで、矩形や多角形或いは凹凸形状等を有する補強対象箇所に対しても全面に亘って密着した状態で補強体を設けることが可能である。鉄筋コンクリート系建造物の補強工法は、セルロース材が従来工法の強化繊維等と比較してＯＨ基を多く有しており、これらＯＨ基が二官能性化合物からなる硬化剤の作用により開環したエポキシ基と重合することによってエポキシ樹脂が硬化する分子間架橋構造をエポキシ樹脂とセルロース材との間でも効率よく生じさせて化学的に結合した補強体を形成する。
【００１４】
鉄筋コンクリート系建造物の補強工法は、硬化状態で大きな硬度を有するが脆さがあるエポキシ樹脂接着剤の特性を化学的に結合したセルロース材の特性によって補完し、従来工法に挙げられた強化繊維等にエポキシ樹脂を含浸させた補強シート体と比較してより強靱でかつ弾性も有する補強体により補強対象箇所を補強する。鉄筋コンクリート系建造物の補強工法は、地震等により補強対象箇所が上下・左右に大きく揺れた場合でも、補強体の弾力特性により補強対象箇所から剥離することも無く密着状態が保持され、当該補強対象箇所を確実かつ強固に補強する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる鉄筋コンクリート系建造物の補強工法は、耐力が法定基準耐力に達していない補強対象箇所に対して、当該補強対象箇所を被覆して帯筋鉄筋量の差に基づいて算定した最小断面積寸法及び最小厚み寸法よりも大きな値の最適な断面積と厚みを有する補強体を形成する。本発明にかかる鉄筋コンクリート系建造物の補強工法は、補強体が、セルロース材にエポキシ樹脂接着剤を含浸させることによりセルロース材のＯＨ基とエポキシ樹脂接着剤のエポキシ基の分子間架橋による化学的結合が行われて、硬化状態で大きな硬度を有するが脆さがあるエポキシ樹脂接着剤の特性を化学的に結合したセルロース材の特性により補完して強靱でかつ弾性を有する。本発明によれば、補強対象箇所を被覆して帯筋鉄筋量の差に基づいて算定した最小断面積寸法及び最小厚み寸法よりも大きな値の最適な断面積と厚みを有する補強体を形成する。本発明にかかる鉄筋コンクリート系建造物の補強工法によれば、補強対象箇所に対して簡易な施工により上述した特性を有する補強体を形成することによって、当該補強対象箇所を法定基準仕様の基準耐力と同等以上の耐力に補強する。本発明にかかる鉄筋コンクリート系建造物の補強工法によれば、補強体が補強対象箇所から剥離等することは無く、耐力が法定基準耐力に達していない鉄筋コンクリート系建造物に対して低コスト、短期間の作業により耐震性や耐久性の向上を図る補強を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態として示した鉄筋コンクリート建造物（ＲＣ建造物）を対象として補強する補強体１及び補強体１を用いる補強工法について図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、鉄筋コンクリート建造物の補強にのみ適用されるものではなく、鉄骨の周囲に鉄筋を配筋する鉄骨鉄筋コンクリート建造物（ＳＲＣ建造物）にも同様にして適用されることは勿論である。本発明は、鉄筋コンクリート建物ばかりでなく、高架橋脚等の様々な鉄筋コンクリート系建造物に対しても適用される。
【００１７】
補強体１は、図１に示すように例えばセルロースシート体２に主剤と硬化剤とからなるエポキシ樹脂接着剤３を含浸させた所定の厚みｈ（ｍｍ）を有する長尺のシート体により構成される。補強体１は、図２に示すように補強の対象となる既存の鉄筋コンクリート系建造物、例えば柱体４の外周部に所定の長さＬ（ｍｍ）の範囲に亘って巻き付けられることにより、柱体４の耐震強度を現行の建築基準法に規定する基準耐力以上に引き上げる。
【００１８】
補強体１は、エポキシ樹脂接着剤３が硬化してセルロースシート体２を固めるとともに柱体４の外周面に接合することから、セルロースシート体２とエポキシ樹脂接着剤３との特性が発揮され、補強材として要求される引張り力と圧縮力に対して大きな機械的耐性を発揮するとともに弾性特性も有する。したがって、補強体１は、地震により上下・左右に揺れる柱体４から剥離することなく外周部に密着した状態を保持して補強作用を奏する。補強体１には、セルロースシート体２の素材として例えば脱脂処理を施したコットンやパンヤ綿或いはセルロースファイバー等が用いられてシート体に形成されたものが用いられる。セルロースシート体２は、従来工法に提案されたカーボン繊維やアラミド繊維等と比較して廉価であり、小さな径の繊維が複雑に絡み合って柔軟性や保水性が大きい特性を有している。
【００１９】
セルロースシート体２は、天然素材であり、万一火災が発生した場合でも有毒ガスが発生することは無い。なお、パンヤ綿は、パンヤ科の常緑高木から得られる繊維綿であり、例えばクッション、布団或いは枕等の充填材として用いられている安全な素材である。また、セルロースファイバーは、天然木素材を主原料とした段ボールを粉砕して繊維質とした素材であり、建築材として例えば天井裏等に敷き込んで断熱材として用いられている素材である。
【００２０】
セルロースは、［Ｃ６Ｈ７Ｏ２（ＯＨ）３］ｎの分子式で示され、上述したカーボン繊維等と比較して多くのＯＨ基を有することにより、未硬化状態のエポキシ樹脂接着剤３の酸素原子に活発に付加して分子間架橋する性質がある。セルロースシート体２は、上述した脱脂処理を施したコットン等を用いることによりＯＨ基の露出度が大きくなり、エポキシ樹脂接着剤３との反応性がより大きい。
【００２１】
エポキシ樹脂接着剤３には、取り扱いが簡易で一般に用いられている主剤に硬化剤を混合することにより硬化する２液型エポキシ樹脂接着剤、或いは混合処理が不要な１液常温硬化型エポキシ樹脂接着剤が用いられる。２液混合型エポキシ樹脂接着剤は、周知のようにビスフェノールＡとエピクロロヒドリンの重合により生成され１分子中に２個以上のエポキシ基を有する熱硬化性樹脂を主剤とし、この主剤に対して例えばジエチレントリアミン等のアミン類、有機酸或いは酸無水物等の二官能性化合物からなる硬化剤を混合して用いられる。２液混合型エポキシ樹脂接着剤は、主剤に硬化剤を混合することによってエポキシ基の開環及びＯＨ基との反応が起こり、架橋結合が生じて安定した三次元構造となって硬化する。２液混合型エポキシ樹脂接着剤は、高硬度で硬化時の収縮が小さくかつ強力な接着強度を有しているが、脆性が大きいといった特徴がある。なお、２液混合型エポキシ樹脂接着剤には、硬化剤に例えば三級アミン等の低温反応性硬化促進剤も添加される。
【００２２】
エポキシ樹脂接着剤３としては、例えば日本シーカ（株）製のエバーボンドＥＰ−４００が用いられる。エバーボンドＥＰ−４００は、フェノールノボラック型エポキシ樹脂とｎ−ブチル−２，３−エポキシプロピルエーテルと反応性希釈剤を成分とした主剤と、変性脂肪族ポリアミンと脂肪族ポリアミンとメタ−キシリレンジアミン及び適宜含有されたポリアミドアミンやフェノール、クレゾールを成分とした硬化剤とからなる。
【００２３】
１液常温硬化型エポキシ樹脂接着剤としては、例えばコニシ（株）製のエポキシ樹脂系１液常温硬化形接着剤「ユニエポ補修用プライマー」が用いられる。１液常温硬化型エポキシ樹脂接着剤は、液状のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と硬化剤のケチミンとに、酸化カルシウムやシリカ、酸化亜鉛を混合したもので、大気に晒すことによってＯＨ基と反応して硬化する特性を有している。
【００２４】
補強工法においては、図２に示すように補強対象の柱体４の外周面に所定の長さ領域Ｌに亘ってエポキシ樹脂接着剤３をスプレーガン等の適宜の接着剤吹き付け手段５によって塗布して下地接着剤層６を形成する。補強工法においては、下地接着剤層６のエポキシ樹脂接着剤３が未硬化の状態において所定の厚みと幅に形成された上述したセルロースシート体２を、柱体４の外周面に巻き付ける。補強工法においては、巻き付けたセルロースシート体２に対してさらに接着剤吹き付け手段５によりエポキシ樹脂接着剤３を吹き付けて補強体１を形成し、この補強体１により柱体４を補強する。
【００２５】
補強工法においては、下地接着剤層６のエポキシ樹脂接着剤３が、セルロースシート体２の内面側からその内部に含浸して硬化し、このセルロースシート体２を柱体４の外周面に強固に接合する。補強工法においては、後工程で吹き付けられたエポキシ樹脂接着剤３がセルロースシート体２の外面側からその内部に含浸して下地接着剤層６のエポキシ樹脂接着剤３とともに分子間架橋構造による化学的結合が行われて補強体１を形成する。補強工法においては、硬化状態で大きな硬度を有するが脆さがあるエポキシ樹脂接着剤３の特性を化学的に結合したセルロースシート体２の特性によって補完し、引張り力と圧縮力とに対する大きな機械的耐性を有する補強体１により柱体４を補強する。また、補強工法においては、補強体１が、セルロースシート体２が有する適宜の弾性も保持されることから、地震による大きな揺れによる作用力を吸収して柱体４からの剥離や破断の発生が低減されて柱体４を確実かつ強固に保持して耐震性や耐久性の向上を図る。
【００２６】
なお、補強工法においては、例えば予めエポキシ樹脂接着剤３を含浸させたセルロースシート体２を柱体４に巻き付けて補強体１を構成するようにしてもよい。また、補強工法においては、例えば予めセルロースシート体２を柱体４に巻き付けて仮保持した状態でエポキシ樹脂接着剤３を吹き付けることにより下地接着剤層６の形成工程を省略するようにしてもよい。さらに、補強工法においては、エポキシ樹脂接着剤３を吹き付ける工程に限定されず、例えばセルロースシート体２とエポキシ樹脂接着剤３とをセパレート部により隔離した状態で収納するパッケージを用い、使用時にセパレート部を取り外してエポキシ樹脂接着剤３をセルロースシート体２に揉み込んで含浸させることにより補強体１を構成するようにしてもよい。補強工法においては、吹き付け法ばかりでなく適宜の方法によりエポキシ樹脂接着剤３を柱体４やセルロースシート体２に塗布するようにしてもよい。
【００２７】
補強工法においては、上述したように現行の建築基準法に規定する基準耐力を有していない柱体４に対して所定の厚みｈを有する補強体１を所定の長さＬに亘って形成することにより、当該柱体４を基準耐力とほぼ同等若しくはそれ以上となるようにして耐震強度を引き上げる。鉄筋コンクリート系建造物においては、上述したように柱体４に作用する剪断力に対して主筋よりもむしろ帯筋（あばら筋）が重要な耐力要素であることから、帯筋の補強が有効な対策となる。補強工法においては、後述するように現行建築基準法に規定する基準耐力に対する柱体４の不足耐力を鉄筋量の差により算出するとともに鉄筋の断面積値に換算する。補強工法においては、上述した補強体１が、この断面積値から鉄筋との剛性比率に基づいて断面積と厚みを算出し、この断面積と厚みよりも大きな値となるように形成される。
【００２８】
現行建築基準法に規定する基準耐力を有する柱体４Ａは、図３に示すように、フーチング等から立設された多数本の主筋７Ａの外周部を所定のピッチＰ１（ｍｍ）を以って取り巻いて帯筋８Ａを配筋することにより鉄筋を構成し、これら主筋７Ａと帯筋８Ａとを埋め込んでコンクリート躯体９Ａを成形する。現行法仕様の柱体４Ａは、コンクリート躯体９Ａの表面に塗装や化粧体の貼り付け等の表面処理が施されて構成される。現行法仕様の柱体４Ａは、主筋７Ａに外径１３ｍｍ以上の異形鉄筋（リブと節付き）が用いられ、この主筋７Ａをコンクリート断面の０．８％以上の鉄筋比を以って埋め込む。
【００２９】
現行法仕様の柱体４Ａは、帯筋８Ａに外径１０ｍｍ以上の節付き鉄筋が用いられ、主筋７Ａに対して１００ｍｍ以下で０．２％以上の帯筋比を以って配筋される。帯筋８Ａは、断面積がＡ１（ｍｍ２）、鉄筋の許容引張り応力がＴ１（Ｎ／ｍｍ２）、ヤング係数がＥｔ（Ｎ／ｍｍ２）であり、柱長Ｌ（ｍｍ）の範囲において主筋７Ａに対してピッチＰ１（ｍｍ）で配筋される。
【００３０】
補強工法は、上述したように建築基準法の改正法以前に建築された鉄筋コンクリート系建造物の柱体４Ｂに対して、図４に示すように外周部に補強体１を一体化して設けることにより改正後の柱体４Ａと同等以上の耐力に補強する。従前仕様の柱体４Ｂは、一般に主筋７Ｂや帯筋８Ｂに外径が９ｍｍ以上の普通丸鋼が用いられるとともに主筋７Ｂの外周部に大きなピッチで帯筋８Ｂを配筋して鉄筋を構成し、これら主筋７Ｂと帯筋８Ｂとを埋め込んでコンクリート躯体９Ｂが形成されている。従前仕様の柱体４Ｂにおいては、帯筋８Ｂが現行法仕様の帯筋８Ａと同等のヤング係数Ｅｔ（Ｎ／ｍｍ２）であるが、許容引張り応力をＴ２（Ｎ／ｍｍ２）、断面積をＡ２（ｍｍ２）とされ、柱長Ｌ（ｍｍ）の範囲において主筋７Ｂに対してピッチＰ２（ｍｍ）で配筋される。
【００３１】
補強体１は、図４に示すように上述した従前仕様の柱体４Ｂの外周部に、所定の厚みｈと所定の長さＬに亘って形成されることにより、この柱体４Ｂに対して上述した現行法仕様の柱体４Ａの基準耐力との不足耐力を補完する。補強体１は、引張り強度がＦｅ（Ｎ／ｍｍ２）、許容引張り応力がＴｅ（Ｎ／ｍｍ２）、ヤング係数がＥｅ（Ｎ／ｍｍ２）であり、厚さがｈ（ｍｍ）、断面積がＡｅ（ｍｍ２）であり柱長Ｌ（ｍｍ）の範囲において形成される。
【００３２】
補強工法においては、以下の算出ステップにより補強体１の仕様を決定して、従前仕様の柱体４Ｂの外周部に形成する。
【００３３】
（算出ステップ１）
現行法仕様の柱体４Ａに対する従前仕様の柱体４Ｂの不足耐力Ｆを鉄筋量の差によって算出する。不足耐力Ｆは、
現行法仕様の柱体４Ａの鉄筋量Ｋ１：Ｔ１×Ｌ／Ｐ１×２Ａ１
従前仕様の柱体４Ｂの鉄筋量Ｋ２：Ｔ２×Ｌ／Ｐ２×２Ａ２
不足耐力Ｆ＝Ｋ１−Ｋ２＝（Ｔ１×Ｌ／Ｐ１×２Ａ１）−（Ｔ２×Ｌ／Ｐ２×２Ａ２）
によって求めることができる。
【００３４】
（算出ステップ２）
不足耐力Ｆを、鉄筋の断面積Ａ３に換算する。鉄筋の断面積Ａ３は、
Ａ３＝Ｆ／Ｔ２
によって求めることができる。
【００３５】
（算出ステップ３）
換算鉄筋断面積Ａ３に基づいて、補強体１の必要断面積Ａｅと必要厚みｈを求める。補強体１は、上述したようにセルロースシート体２とエポキシ樹脂接着剤３とにより形成することから鉄筋との剛性を異にし、そのヤング係数Ｅｅと鉄筋のヤング係数Ｅｔの比率により補正を行って必要断面積Ａｅを求める。必要断面積Ａｅは、
Ａｅ＝Ａ３×Ｅｔ／Ｅｅ
によって求められ、必要厚みｈは、
ｈ＝Ａｅ／２Ｌ
によって求めることができる。
【００３６】
（算出ステップ４）
以上のステップ１〜ステップ３により求めた断面積Ａｅ、厚みｈを有する補強体１を形成した従前仕様の柱体４Ｂが、現行法仕様の柱体４Ａの耐力まで引き上げられているかを検証する。検証は、許容引張り応力Ｔｅと断面積Ａｅとから補強体１の引張り耐力Ｆｅを次式により求め、
Ｆｅ＝Ｔｅ×Ａｅ
当該引張り耐力Ｆｅが不足耐力Ｆと同等以上である
Ｆｅ≧Ｆ
の条件を満たすことにより確認が行われる。補強工法においては、鉄筋量の差に基づいて算出された断面積Ａｅと厚みｈ仕様の補強体１により、従前仕様の柱体４Ｂに対して適正な補強を行う。
【００３７】
ところで、鉄筋コンクリート系建造物は、現行建築基準法の規定に基づく１９８１年以降の鉄筋仕様Ａに対して、基準を異にする１９７１年〜１９８０年代の建築基準法の規定に基づく鉄筋仕様Ｂ及び１９７１年以前の建築基準法の規定に基づく鉄筋仕様Ｃとにより建造されている。
【００３８】
表１に示した鉄筋仕様Ｂ、Ｃにより建造された鉄筋コンクリート系建造物に対して上述した算出ステップに基づいて断面積Ａｅと厚みｈの仕様を決定して鉄筋仕様Ａと同等以上の耐力とする補強体１を形成する補強工法の具体例について以下説明する。なお、同表に示した各鉄筋の引張り強さは、鉄筋コンクリート構造計算基準・同解説に記載された許容耐力の最小値である。
【００３９】
【表１】
0004392415.tif 000002
【００４０】
補強体１は、使用するセルロースシート体２やエポキシ樹脂接着剤３の仕様により、ヤング係数と引張り耐力を異にするが、例えば試験体を製作して素材引張り試験を実施してこれらを求めるものとする。補強体１は、ヤング係数が１．６×１０３（Ｎ／ｍｍ２）、平均最大引張り応力が４２Ｎ／ｍｍ２であった。補強体１は、上述したように算出ステップに際して鉄筋に許容引張り応力値を用いることから、許容引張り応力値として最大引張り応力値の２／３、２８Ｎ／ｍｍ２を換算値として用いるものとする。なお、鉄筋のヤング係数は、２．０５×１０５（Ｎ／ｍｍ２）であり、補強体１よりも約１２８倍である。
【００４１】
Ａ．基準となる１９８１年以降の現行建築基準法の規定に基づく鉄筋仕様Ａが採用された鉄筋コンクリート系建造物（柱体４Ａ）における１０００ｍｍ間隔に配筋されている帯筋８Ａの総断面積（総鉄筋量）と引張り強度は、表１から
総断面積：１２７（ｍｍ２）×２×１０００（ｍｍ）／１００（ｍｍ）＝２５４０（ｍｍ２）
引張り強度：２９５（Ｎ／ｍｍ２）×２５４０（ｍｍ２）＝７４９３００（Ｎ）
となる。
【００４２】
Ｂ．１９７１年〜１９８０年の建築基準法の規定に基づく鉄筋仕様Ｂにより建造された鉄筋コンクリート系建造物（柱体４Ｂ）における１０００ｍｍ間隔に配筋されている帯筋８Ｂの総断面積（総鉄筋量）と引張り強度は、表１から
総断面積：６４（ｍｍ２）×２×１０００（ｍｍ）／１００（ｍｍ）＝１２８０（ｍｍ２）
引張り強度：２３５（Ｎ／ｍｍ２）×１２８０（ｍｍ２）＝３００８００（Ｎ）
となる。
【００４３】
柱体４Ｂに対する補強は、
不足する鉄筋量による不足耐力：ＦＢ＝７４９３００（Ｎ）−３００８００（Ｎ）＝４４８５００（Ｎ）
不足する帯筋８Ｂの断面積：Ａ３Ｂ＝４４８５００（Ｎ）÷２３５（Ｎ／ｍｍ２）＝１９０９（ｍｍ２）
帯筋８Ｂの不足断面積Ａ３Ｂを補強体１Ｃにより補強することから、ヤング係数比（１２８）を用いて剛性補正を行い必要膜厚ｈＢを求めると
必要膜厚ｈＢ＝１９０９（ｍｍ２）×１２８÷２０００（ｍｍ）＝１２２（ｍｍ）
となる。
【００４４】
補強体１Ｂは、上述したように許容引張り耐力値として２８（Ｎ／ｍｍ２）を採用すると、１２２ｍｍの厚みｈＢを有することから、その引張り耐力ＦｅＢが
引張り耐力ＦｅＢ＝２０００（ｍｍ）×１２２（ｍｍ）×２８（Ｎ／ｍｍ２）＝６８３２０００（Ｎ）
となり、上述した不足耐力ＦＢの４４８５００（Ｎ）を上回る。
【００４５】
したがって、鉄筋仕様Ｂが採用されて建造された鉄筋コンクリート系建造物の補強は、柱体４Ｂに対して１２２ｍｍの厚みｈＢを有する補強体１Ｂを形成することにより、柱体４Ｂを現行建築基準法の規定に基づく鉄筋仕様Ａにより建造された鉄筋コンクリート系建造物と同等の耐力に引き上げることが可能である。
【００４６】
Ｃ．１９７０年以前の建築基準法の規定に基づく鉄筋仕様Ｃにより建造された鉄筋コンクリート系建造物（柱体４Ｃ）における１０００ｍｍ間隔に配筋されている帯筋８Ｃの総断面積（総鉄筋量）と引張り強度は、表１から
総断面積：６４（ｍｍ２）×２×１０００（ｍｍ）／２００（ｍｍ）＝６４０（ｍｍ２）
引張り強度：２３５（Ｎ／ｍｍ２）×６４０（ｍｍ２）＝１５０４００（Ｎ）
となる。
【００４７】
柱体４Ｃに対する補強は、
不足する鉄筋量による不足耐力：ＦＣ＝７４９３００（Ｎ）−１５０４００（Ｎ）＝５９８９００（Ｎ）
不足する帯筋８Ｃの断面積：Ａ３Ｃ＝５９８９００（Ｎ）÷２３５（Ｎ／ｍｍ２）＝２５４９（ｍｍ２）
帯筋８Ｃの不足断面積Ａ３Ｃを補強体１Ｃにより補強することから、ヤング係数比（１２８）を用いて剛性補正を行って必要膜厚ｈＣを求めると
必要膜厚ｈＣ＝２５４９（ｍｍ２）×１２８÷２０００（ｍｍ）＝１６３（ｍｍ）
となる。
【００４８】
補強体１Ｃは、上述したように許容引張り耐力値として２８（Ｎ／ｍｍ２）を採用すると、１６３ｍｍの厚みｈＣを有することから、その引張り耐力ＦｅＣが
引張り耐力ＦｅＣ＝２０００（ｍｍ）×１６３（ｍｍ）×２８（Ｎ／ｍｍ２）＝９１２８０００（Ｎ）
となり、上述した不足耐力ＦＣの５９８９００（Ｎ）を上回る。
【００４９】
したがって、鉄筋仕様Ｃが採用されて建造された鉄筋コンクリート系建造物の補強は、柱体４Ｃに対して１６３ｍｍの厚みｈＣを有する補強体１Ｃを形成することにより、柱体４Ｃを現行建築基準法の規定に基づく鉄筋仕様Ａにより建造された鉄筋コンクリート系建造物と同等の耐力に引き上げることが可能である。
【００５０】
上述した第１の実施の形態は、独立の柱体４への適用例を示したが、本発明はかかる適用例に限定されるものでは無い。第２の実施の形態として図５に示した鉄筋コンクリート系建造物の補強工法は、柱体１１に耐震壁１２が一体化されていわゆる耐震壁構造体１０を構成する鉄筋コンクリート系建造物への適用例である。耐震壁構造体１０は、柱体部位と壁部位とに連続して配筋が行われて鉄筋芯材が形成され、この鉄筋芯材をコンクリート躯体１３により埋設して形成される。耐震壁構造体１０は、柱体１１の部位に上述した柱体４と同様に主筋７と帯筋８を組み合わせて鉄筋が構成されるとともに、耐震壁１２の部位に縦筋１８と横筋１９を例えばダブル配筋して鉄筋が構成される。
【００５１】
補強工法は、かかる耐震壁構造体１０に対しては耐震壁１２が一体化されることから柱体１１に対して上述した独立柱体４のように外周部にセルロースシート体２を巻き付けた補強体１を形成することができない。したがって、補強工法においては、耐震壁構造体１０の両面に、それぞれ柱体１１とその両側の耐震壁１２の補強体形成部位１２Ａ、１２Ｂに跨って高さ方向に沿ってシート状補強体１４Ａ、１４Ｂを形成する。補強工法は、これらシート状補強体１４Ａ、１４Ｂを例えば粉末状のセルロース材１５をセルロース吹き付け手段１６により柱体１１と耐震壁１２に吹き付けて形成する。
【００５２】
吹き付け補強工法は、上述した補強工法と同様に、柱体１１と耐震壁１２の補強体形成部位１２Ａ、１２Ｂの表面から汚れ等を除去した状態で、図示を省略するが、接着剤吹き付け手段５によりエポキシ樹脂接着剤３を柱体１１と耐震壁１２に跨ってその表面に吹き付けて下地接着剤層６を形成する。吹き付け補強工法は、下地接着剤層６のエポキシ樹脂接着剤３が未硬化の状態で、例えばエコライフ社製セルロースファイバー（商品名：ハイサーム）や三菱商事社販売の天然セルロース油吸着剤（商品名：フロアーゲイター＆セルソープ）等の粉末状のセルロース材１５を適宜のセルロース吹き付け手段１６により吹き付けてセルロース層を形成する。
【００５３】
吹き付け補強工法においては、下地接着剤層６のエポキシ樹脂接着剤３がセルロース層に含浸して硬化することにより補強体１４を形成するとともに、この補強体１４を柱体１１と耐震壁１２の補強体形成部位１２Ａ、１２Ｂに跨って強固に接合する。吹き付け補強工法においては、補強体１４の表面側からも接着剤吹き付け手段５によりエポキシ樹脂接着剤３を吹き付けてセルロース材１５にエポキシ樹脂接着剤３を充分に含浸させ、エポキシ樹脂接着剤３とセルロース材１５とが分子間架橋構造による化学的に結合した補強体１４を形成する。
【００５４】
吹き付け補強工法においては、補強体１４が上述した厚みと断面積とに足らない場合には、セルロース材１５とエポキシ樹脂接着剤３との吹き付けを繰り返して所定の厚みとなるようにする。吹き付け補強工法においては、柱体１１の稜線部位や柱体１１と耐震壁１２の連設部位においても浮いた状態を呈することがなく全域に亘って密着した状態で補強体１４を形成する。吹き付け補強工法においても、硬化状態で大きな硬度を有するが脆さがあるエポキシ樹脂接着剤３の特性を化学的に結合したセルロース材１５の特性によって補完し、引張り力と圧縮力とに対する大きな機械的耐性を有する補強体１４を柱体１１と耐震壁１２に跨って形成することにより耐震壁構造体１０を補強する。
【００５５】
吹き付け補強工法においても、補強体１４が、セルロース材１５が有する適宜の弾性も保持することから、地震による大きな揺れによる作用力を吸収して柱体１１と耐震壁１２からの剥離や破断の発生が低減されて耐震壁構造体１０を確実かつ強固に保持して耐震性や耐久性の向上を図る。吹き付け補強工法においては、柱体１１と耐震壁１２との連設部位にセルロースシート体を貫通させる貫通孔を設ける必要が無い。したがって、吹き付け補強工法においては、耐震壁構造体１０の耐震強度を低下させることもなく簡易な施工により補強体１４を形成することが可能である。
【００５６】
ところで、補強体１４は、上述したように柱体１１と耐震壁１２とに跨って形成されることから、柱体１１のみの補強に注目すれば一部が途切れた構造となって上述した補強体１との比較で耐力が小さくなる。補強体１４は、柱体１１を挟む耐震壁１２の両側領域の補強体形成部位１２Ａ、１２Ｂに延長されて形成されることによりその形成部位において耐震壁１２を補強することから、この耐震壁１２と一体化された柱体１１を補強体１と同等に補強することになる。補強体１４は、最適な断面積と厚みに設定して形成することにより所定の補強を行うことから、耐震壁１２の補強体形成部位１２Ａ、１２Ｂの幅により全体を薄厚とすることが可能である。
【００５７】
なお、耐震壁構造体１０の補強工法については、上述した吹き付け補強工法に限定されず、例えば予めエポキシ樹脂接着剤３を混ぜたセルロース材１５を柱体１１と耐震壁１２とに跨って吹き付けて補強体１４を形成するようにしてもよく、耐震壁１２の耐震強度を損なわずに強度を向上させることが可能である。また、耐震壁構造体１０の補強工法については、セルロース材１５の吹き付け工法に限定されず、例えば予めエポキシ樹脂接着剤３を含浸させたセルロースシート体２を柱体１１と耐震壁１２とに跨って貼り付けて補強体１４を形成するようにしてもよい。セルロースシート体２は、エポキシ樹脂接着剤３の未硬化状態で柔軟性があり、柱体１１と耐震壁１２に密着させて接合することが可能である。
【００５８】
なお、耐震壁構造体１０の補強工法においては、上述したように柱体１１に沿って両側の耐震壁１２に跨る補強体１４を形成するようにしたが、かかる工法に限定されないことは勿論である。耐震壁構造体１０の補強工法においては、耐震壁構造体１０が柱体１１と耐震壁１２とが一体となって所定の耐震強度を得る構造であることから、耐震壁１２を全体に亘って補強することも必要となる。したがって、耐震壁構造体１０の補強工法においては、柱体１１とともに耐震壁１２の全体を被覆する補強体１４を形成するようにしてもよい。
【００５９】
本発明は、上述したように柱体４、１１の補強ばかりでなく図６に第３の実施の形態として示した梁２０とスラブ２１の補強にも適用される。鉄筋コンクリート系建造物においては、柱体１と梁２０とを一体化したラーメン構造を採用することが多く、柱体１の補強とともに梁２０の補強も極めて重要である。かかるラーメン構造の梁２０は、柱体１の主筋７に直交して連結された複数本の主筋２２に対して所定のピッチであばら筋２３が配筋されて鉄筋を構成し、この鉄筋がコンクリート躯体２４に埋め込まれる。
【００６０】
梁２０の補強工法も、上述した耐震壁構造体１０と同様に梁２０にスラブ２１が一体化されていることから、吹き付け工法や貼り合わせ工法により補強体２５を梁２０とスラブ２１とに跨って形成する。梁２０の補強工法においても、地震等により作用される剪断力に対して主筋２２よりもあばら筋２３がより重要な耐力要素となる。したがって、梁２０の補強工法においても、上述した柱体１の補強工法と同様にして、現行の建築基準法に規定する基準耐力に対する梁２０の不足耐力を鉄筋量の差により算出するとともに鉄筋の断面積値に換算し、この断面積値から鉄筋との剛性比率に基づいて断面積と厚みを算出し、算出した断面積と厚みよりも大きな断面積と厚みを以って梁２０とスラブ２１とに跨る補強体２５を形成する。
【００６１】
なお、梁２０の補強工法においては、上述したように梁２０とその両側領域に沿ったスラブ２１に跨る補強体２５を形成するようにしたが、かかる工法に限定されないことは勿論である。梁２０の補強工法においては、梁２０とともにスラブ２１の全体を被覆する補強体２５を形成するようにしてもよい。
【００６２】
本発明は、上述したようにセルロースシート体２（セルロース材１５）にエポキシ樹脂接着剤３を含浸させて、硬化状態で大きな硬度を有するが脆さがあるエポキシ樹脂接着剤３の特性を化学的に結合したセルロースシート体２の特性により補完した所定の断面積と厚みの補強体１（補強体１４、２５）を形成して柱体４や梁２０等の鉄筋コンクリート系構造物の構造部位を補強する。したがって、本発明は、例えば図７に示したような複雑な断面形状を有する柱体３０に対して、その外周部に強靱でかつ弾性を有する弾性体３１を形成して補強を行うことを可能とする。
【００６３】
柱体３０は、外周部に多数の凹凸が形成されており、従来工法の鉄筋コンクリートの巻立て工法や補強鋼板の貼付け工法による補強を実施することができない。また、柱体３０は、例えばカーボン繊維体を用いた補強についても、硬くかつ折れやすい特性からカーボン繊維体を外周部に凹凸部位において直角に折り曲げて密着させながら巻き付けることが困難であり充分な補強が行い得ない。
【００６４】
本発明にかかる補強工法によれば、セルロースシート体２が柔軟性を有することで、柱体３０の外周部に形成された凹凸部位に倣って密着させることが可能であり、柱体３０の外周部に全域に亘って補強体３１を形成して強度を引き上げることが可能である。また、補強体３１は、柱体３０との接合面積の小さな部位であっても、強靱でかつ弾性を有することから地震等に際して変形が生じる柱体３０の各部に倣って弾性変形してある程度作用力を吸収し、柱体３０から剥離することなく補強特性を保持する。
【００６５】
上述したように本発明によれば、鉄筋コンクリート系建造物を対象として、柱や梁或いは壁やスラブ等の何れの部位に対しても同様の工程を施して強靱性と弾性を有する補強体を形成することが可能である。したがって、本発明によれば、建築基準法の改正前に建築され現基準の耐震強度に達しなくなった鉄筋コンクリート系建造物に対しても、簡易な作業によって各部に所定の断面積と厚みを有する補強体を形成して耐震性の引き上げを行うことを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】補強体の要部正面図である。
【図２】第１の実施の形態として示す柱体の補強工法の説明図である。
【図３】現行建築基準法に基づく鉄筋仕様の説明図である。
【図４】弾性体により補強された従前鉄筋仕様の説明図である。
【図５】第２の実施の形態として示す耐震壁構造体の補強工法の説明図である。
【図６】第３の実施の形態として示す梁・スラブの補強工法の説明図である。
【図７】第４の実施の形態として示す多角形柱の補強工法の説明図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  補強体、２  セルロースシート体、３  エポキシ樹脂接着剤、４  柱体、５  接着剤吹き付け手段、６  下地接着剤層、７  主筋、８  帯筋、９  コンクリート躯体、１０  耐震壁構造体、１１  柱体、１２  耐震壁、１３  コンクリート躯体、１４  補強体、１５  セルロース材、１６  セルロース吹き付け手段、２０  梁、２１  スラブ、２２  主筋、２３  あばら筋、２４  補強体、３０  柱体、３１  補強体
【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】
0004392415.tif 000009