(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行四辺形の平面からなる底面と、上記底面に隣接する平面からなる４つの側面と、上記底面に対向するとともに、上記側面に連なる円弧面からなり、互いに平行な複数の溝を形成した上面とを備えたコンクリートブロックにおいて、
上記底面および上面は、底面の法線方向からの投影図において平行四辺形をなし、この平行四辺形の上記溝の方向と交わる方向の一対の辺の一方の一端から他方の辺へ下ろした垂線の足と、上記他方の辺の一端との距離が、上記溝のピッチの１／４よりも小さいことを特徴とするコンクリートブロック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄筋コンクリート建造物における既設柱を地震などに対して補強するために用いられるコンクリートブロックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のコンクリートブロックとして、例えば図８に示すようなものが知られている(特公昭５３−１６２１４号公報)。このコンクリートブロックは、図８(Ｂ)に示すように、長方形の平面からなる底面５１aと、この底面を弦とし、既設柱の軸心を中心とする円の１／４円弧面からなる上面５１bと、底面の上下に隣接する三日月形の平面からなる２つの側面５１cで構成されるＰＣ板５１である。
【０００３】
既設柱の補強は、図８(Ａ)に示すように、上記ＰＣ板５１を、正方形断面をもつ鉄筋コンクリート製の既設柱５２の四周面に略全長に亘ってセメントペースト等で接着し、その周囲にＰＣ鋼線５３を一定の緊張力を加えながらスパイラル状に巻き付けて一体化した後、ＰＣ板５１で覆われた既設柱５２の全周に表面仕上げ５４を施して行なわれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
既設柱の上記補強方法は、地震で加わる繰り返し荷重による既設柱５１の剪断破壊を、コアコンクリートを有効に拘束することによって防止するものだと述べられている。
しかしながら、上記従来の既設柱の補強方法は、既設柱５２の四周面を略全長に亘って一体物のＰＣ板５１で覆い、その周囲をＰＣ鋼線５３で締め付けているため、補強柱の曲げ剛性が大きくなり過ぎて、補強柱の変形能およびエネルギ吸収能が低下し、結果的に補強柱の耐震性が向上しないという問題がある。
【０００５】
また、ＰＣ鋼線５３に一定の緊張力を加えながらＰＣ板５１の周りに巻き付けているため、補強柱の円形断面の巻き付けに伴って常に変化する接線方向に向けてＰＣ鋼線５３を引っ張る必要があり、人力では不可能なため、油圧シリンダ等の装置が必須になるという問題もある。
さらに、ＰＣ板５１の表面が平坦であるため、巻き付けたＰＣ鋼線５３がずれる虞もあり、補強が不完全になったり、全周にモルタル４を塗布してずれを防がねばならないことから、施工に手間と費用がかかるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、補強された柱の曲げ剛性の増加を抑えつつ剪断耐力を高めることができる寸法や形状のコンクリートブロックを工夫することによって、容易かつ安価に既設柱の耐震補強を行なうことができるコンクリートブロックを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明のコンクリートブロックは、平行四辺形の平面からなる底面と、上記底面に隣接する平面からなる４つの側面と、上記底面に対向するとともに、上記側面に連なる円弧面からなり、互いに平行な複数の溝を形成した上面とを備えたコンクリートブロックにおいて、上記底面および上面は、底面の法線方向からの投影図において平行四辺形をなし、この平行四辺形の上記溝の方向と交わる方向の一対の辺の一方の一端から他方の辺へ下ろした垂線の足と、上記他方の辺の一端との距離が、上記溝のピッチの１／４よりも小さいことを特徴とする。
【０００８】
上記コンクリートブロックは、図８(Ｂ)の従来例で述べたＰＣ板と異なり、平行四辺形の平面からなる底面に対向する上面の円弧面の円弧方向(左右方向)両端が、平面からなる側面になっている。従って、このコンクリートブロックを、正多角形断面をもつ既設柱の各周面に例えばセメントペースト等によって張り付けると、正多角形の各角において対向する上記側面の間に隙間ができる。また、コンクリートブロックの平面図における上記側面の長さを短くして、望ましくは既設柱の一辺の長さよりも短くして、コンクリートブロックを複数積み重ねて既設柱の各周面の全長を覆えば、積み重ね部分に円周状の隙間ができる。そして、このコンクリートブロックの外周面の平行な複数の溝に鋼線を巻き付ける。
これらの溝は、例えば平面図において平行四辺形の上下辺と平行に延びているので、これらの溝が既設柱の各角の上記隙間を介して周方向に連なって一周すると例えば１ピッチ進むように、正多角形断面の既設柱の各周面に螺旋状にコンクリートブロックを順次張り付けていけば、予め螺旋状の溝の直径よりも少し小さい径のスパイラル状に加工した鋼線を、小さな力で、例えば人力でも上記溝に容易に巻き付けることができ、巻き付けられた鋼線は、従来例のように表面にモルタルを塗布しなくてもずれることがなく、コンクリートブロックを強固に既設柱に一体化して、既設柱の剪断耐力を大きく向上させる。それ故、地震による繰り返し水平荷重に対する剪断耐力を高めて既設柱を強固に補強することができるうえ、補強に要する手間と費用を大幅に削減することができる。
全周をコンクリートブロックで補強された既設柱は、地震荷重を受けたとき上記隙間が変化するから、従来例に比して地震荷重に対する曲げ剛性を大きくすることなく、剪断耐力を大きくして、地震エネルギの吸収能を高めることができる。つまり、上記コンクリートブロックと鋼線によれば、地震による繰り返し水平荷重に対して既設柱を強固に補強することができる。また、図８(Ｂ)の従来例では既設柱の全周に図８(Ａ)のように張り付けたとき、隣接するコンクリートブロックが、隙間がなくて互いに当接し、当接箇所が地震による既設柱の変形で欠け落ちる虞があるが、本発明のコンクリートブロックではそのような虞はない。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
また、上記コンクリートブロックは、平面図における平行四辺形の例えば右辺の上端から左辺へ下ろした垂線の足と左辺の上端との距離が、溝のピッチの１／４よりも小さい。具体的には、溝のピッチの１／４よりも、平面図で左右の辺をなす側面の高さに相当するピッチ、つまり正方形断面の既設柱の４隅にできる隙間の１つに相当するピッチだけ小さい。従って、コンクリートブロックを正方形断面の既設柱の四周面に螺旋状に順次張り付けていけば、上記溝が４隅の隙間を介して円滑に螺旋状に連なり、この溝に上述と同様にして、予めスパイラル状に加工した鋼線を人力で容易に巻き付けることができ、従来例のように表面仕上げしなくても鋼線がずれることがなく、コンクリートブロックが強固に既設柱と一体化する。
【００１５】
なお、コンクリートブロックの平面図において平行四辺形の上記右辺の上端から左辺へ下ろした垂線の足と左辺の上端との距離を、溝のピッチの１／ｎ(ｎ：３以上の整数)とすれば、正ｎ角形断面をもつ既設柱について上述と同じ耐震補強を行なうことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図１は、既設柱を補強するために用いられるコンクリートブロックの一例を示す斜視図であり、図２(Ａ)〜(Ｅ)は、図１のコンクリートブロックの夫々平面図、上側面図、下側面図、右側面図、左側面図である。
上記コンクリートブロック１は、図２(Ａ)に示すような平行四辺形の平面からなる底面１１と、この底面１１に隣接する平面であって、図２(Ｂ),(Ｃ)に示すような両端を切り取った三日月形の上,下側面１２a,１２bおよび図２(Ｄ),(Ｅ)に示すような基本的には長方形の左,右側面１３a,１３bからなる４つの側面と、底面１１に対向するとともに、対向する上記左,右側面１３a,１３bに連なる円弧面からなる上面１４で構成される。
コンクリートブロック１の上面１４には、上,下側面１２a,１２bが図２(Ａ)の平面図で作る上,下辺と平行、かつ互いに平行に延びる図１に示すような複数の弧状の溝１５を形成している。図１において、破線は溝１５の底を、破線の間の実線は隣接する溝間の山を夫々示している。
【００１７】
図３,図４は、上記コンクリートブロック１を正方形断面の既設柱２０の四周面に張り付けて補強した状態を示す縦断面図および平面図である。コンクリートブロック１は、左右側面１３a,１３bの幅が既設柱２０の幅よりも小さくしてあり、さらに上下側面１２a,１２bの高さも既設柱２０の幅よりも低くなっている。このコンクリートブロックは、底面１１を既設柱２０の下部周面２１にセメントペーストによって接着しつつ周方向に順次張り付けられ、次いで貧配合モルタル２３などを充填した離間部２２を介して既に張り付けられたコンクリートブロック上に積み重ねるとともに同様に既設柱２０の周面２１に周方向に順次張り付けられて、既設柱２０の外周を基礎部２０aから上に向かって螺旋状に覆っていくことになる。但し、既設柱２０の上下端は、補強柱の曲げ剛性の増加を抑えて、地震荷重で柔軟に撓みうるように、コンクリートブロック１で覆っていない(図３参照)。
なお、上下のコンクリートブロックの間に挟まれる部材は、上記貧配合モルタル２３に限らず、所定の地震荷重で破損して開口する木栓やゴムなどの材料を用いることができる。
【００１８】
コンクリートブロック１は、図４に示すように、既設柱２０を覆ったとき、上面である円弧面１４が既設柱の軸心Ｃを中心とする一定半径の円筒面をなすとともに、円弧面１４の両端が切り取られて左,右側面１３a,１３bになっているので、既設柱２０の角の両側に既設柱の周面２１が露出した隙間２２ができる。この隙間が存することによって、地震荷重が作用した後に既設柱の破損程度を隙間から直接観察することができる。
コンクリートブロック１の上面１４に上,下側面１２a,１２bと平行、かつ互いに平行に設けられた複数の溝１５は、コンクリートブロックが既設柱の四周面を図４の如く覆ったとき、上記４隅の隙間を介して周方向に隣接するコンクリートブロックの溝１５と円滑に螺旋状に連なる。
【００１９】
図５は、既設柱２０の四周面２１を覆うコンクリートブロック１の上記溝１５およびこの溝に嵌め込んで巻き付けたスパイラル状の鋼線２４を示す展開図である。
溝１５は、図５の左端に示すように、コンクリートブロック１の上面１４に正弦波状の凹部を形成してなるとともに、最初の周面２１aの下部に張り付けたコンクリートブロックの下端から始まって、既設柱２０の角の隙間２２を介して、順次右隣りの周面２１b,２１c,２１dに張り付けた３つのコンクリートブロックの溝１５に連なって、既設柱を一周した後、再び周面２１aのコンクリートブロック(図５の右端に重複して一部を示す)の１つ上の溝に連なり、これを繰り返して既設柱の上端に至る。この螺旋状の溝１５に図示の如く鋼線２４が巻き付けられる。
【００２０】
図５で平行四辺形の上,下辺として示されるコンクリートブロック１の上,下側面１２a,１２b、従ってこれと平行に延びる溝１５は、図５から判るように、既設柱の４つの周面２１a〜２１dを１周すると、溝１５の１ピッチｐの距離だけ上昇する。コンクリートブロック１を横切る１本の溝１５(例えば周面２１aの下端)について言えば、溝の上昇距離は、既設柱の１／４周に相当するｐ／４から柱角の間隔に相当する上昇分をαを減じた値(ｐ／４−α)となり、従ってコンクリートブロック１の上,下側面１２a,１２bの傾きも、図２(Ａ)中に示すように、平行四辺形の左,右辺の左辺１３aの下端から右辺１３bに下ろした垂線の足と、右辺１３bの下端との距離が(ｐ／４−α)になるような傾きとなる。上記隙間の間隔に相当する上昇分αとは、図４の柱角との隙間を溝１５がコンクリートブロック１におけると同じ傾きで進んだ場合の上昇距離をいう。
【００２１】
溝１５に巻き付けられる鋼線２４は、図８の従来例の直線状のものと異なり、既設柱２０の周りを１周する溝１５の直径より小さい直径(望ましくは既設柱断面の対角線を直径とする径の８０％の径)のスパイラル状の束に予め加工されていて、油圧シリンダ等の引張り機械を用いることなく、人手によって巻き付けられる。このような螺旋状に束ねられた鋼線２４を既設柱に巻き付ける方法については、本願出願人に帰属する特許第３１９０５５６号に詳しく述べられているので、ここでは簡単に説明するに留める。
【００２２】
即ち、スパイラル状の束に加工された鋼線２４を、束のループ面が既設柱の周面に平行になるよう鉛直に配置し、巻き始めとなる直角に曲げた始端２４a(図５参照)を周面２１aの下端に設けた穴(図示せず)に差し込んで固定し、鋼線の束を解ける方向に回転させつつ既設柱の周りに巡らせて、解きながら１ループずつ既設柱に巻き付けて、鋼線２４を螺旋状の溝１５に嵌め込んで順次上方へ巻き付けていく。最後に、直角に曲げた終端２４b(図４参照)を周面の上端に設けた穴に差し込んで固定して巻き付けを終了する。鋼線端部の固定方法は、既設柱の周面に固定するのではなく、鋼線をコンクリートブロックの外周に重ねて巻き付けて重なった部分をクリップで固定するようにしてもよい。
この方法は、鋼線のスパイラル状の束をループ面内でループを解く方向に曲げて大きく開くのでなく、鋼線のスパイラル状の束を既設柱の周りに巡らせながら鋼線をその軸の周りに僅かに捩じるだけの弾性変形範囲で巻き付けが行なえるので、図８の従来例で述べた油圧シリンダ等の大掛かりな機械を要さず、人力のみで容易かつ迅速に施工することができる。なお、鋼線は、棒鋼でも撚線でもよい。
【００２３】
上記実施形態のコンクリートブロック１を用いた既設柱２０の補強方法について次に述べる。
まず、既設柱２０の下端外周の基礎部２０a上に、貧配合モルタル２３を所定厚さで塗るとともに、既設柱２０の四周面２１またはコンクリートブロック１の底面１１の少なくともいずれかにセメントペーストを塗った後、コンクリートブロック１の下側面１２bを貧配合モルタル２３に載せつつ底面１１を各周面２１に当接させて、既設柱２０の外周に４つのコンクリートブロック１を張り付ける。次に、張り付けた各コンクリートブロックの上側面に貧配合モルタル２３を充填した厚さ１〜２cmの離間部２２を設け、この上に４つのコンクリートブロック１を積み重ねつつ同様に各周面２１に張り付けていく。ここで、コンクリートブロック１は、図５に示すように左,右辺と上,下辺が直交しない平行四辺形であるので、下端の貧配合モルタル２３の上面および上下ブロック間の貧配合モルタル２３を充填した離間部２２は、水平面に対して傾いている。
【００２４】
既設柱２０の四周面全長に亘るコンクリートブロック１の張り付けが終わると、既設柱の周りを１周するコンクリートブロックの螺旋状の溝１５の直径より僅かに小径のスパイラル状の束に予め加工された鋼線２４を、既に述べた人手による方法で螺旋状の溝１５に嵌め込んで、全コンクリートブロックに亘る巻き付けを終了する。この鋼線巻き付け方法は、既述の如く油圧シリンダ等の大掛かりな機械を要さず、人力のみで容易かつ迅速に施工できるという大きな利点を有する。
なお、既設柱の上下端は、既に述べた曲げ剛性を過大にしないという理由からコンクリートブロック１で覆わない。また、巻き付けた鋼線２４は、溝１５に密に嵌合していて、ずれることがないから、図８の従来例のように鋼線の表面全体にモルタルを塗布する必要もない。鋼線２４の始端２４aと終端２４bは、図４,図５で述べたように、既設柱の周面に設けた穴に差し込んで固定するが、これに代えて、鋼線同士を結束線などで結んで固定してもよい。
【００２５】
こうして補強された図３,４に示す既設柱２０は、地震の際に次のように挙動して、地震の振動エネルギを効果的に吸収する。
既設柱２０は、図８で述べた従来例のように縦長で一体物の４枚のＰＣ板５１を四周面に張り付けるのではなく、縦寸法の短い多数のコンクリートブロック１を、貧配合モルタル２３や木栓などの脆い材料を挟んで積み上げて張り付けて補強され、既設柱２０の角の周面が露出した隙間が生じる。従って、地震による曲げ荷重が加わった場合、既設柱２０は、ブロックの積み重ね部の貧配合モルタル２３が破壊して開口し、過大曲げ荷重が加わる前に図６に示すように変形する。つまり、本実施形態の補強柱は、図８の従来例と異なり、曲げ剛性が大きくなり過ぎて変形能やエネルギ吸収能が低下することがなく、結果的に耐震性が向上するのである。また、周方向に隣接するコンクリートブロックは、上記隙間２２によって互いに当接しないので、当接箇所が地震による既設柱の変形で互いに衝突して欠け落ちることもない。
【００２６】
既設柱２０は、螺旋状の溝１５の直径よりも僅かに小径のスパイラル状に予め加工した鋼線２４を、僅かに捩じりながら拡径して巻き付けるので、油圧シリンダ等を用いずとも、鋼線２４が弾性力でコンクリートブロック１に密着するとともに、巻き付いた鋼線２４が既設柱２０の剪断耐力を大幅に向上させる。つまり、本実施形態の補強柱は、曲げ剛性を過大にすることなく、剪断耐力を高めているので、結果的に靭性が向上し、地震エネルギを効果的に吸収して既設柱２０を強固に補強することができるのである。
【００２７】
図７は、本発明のコンクリートブロックの他の実施形態を示す断面図である。
このコンクリートブロック３１は、図４と同じ正方形断面の既設柱２０を補強するものであるが、上面３４の円弧面の曲率半径が、図４の既設柱に外接する円弧面１４の曲率半径よりも大きい点のみが異なる。
この実施形態のコンクリートブロック３１を用いた既設柱の補強方法は、先の実施形態で述べた方法と本質的に同じであり、説明を省略するが、同様の作用,効果を奏する。
【００２８】
上記実施形態では、コンクリートブロック１の図２の平面図における平行四辺形の上下辺である上下側面１２a,１２bが、左右辺である左右側面１３a,１３bと直交しない場合について述べた。しかし、本発明は、請求項３に記載のように、弧状の複数の溝１５を螺旋の一部を形成するように設けさえすれば、上下側面と左右側面が直交する平行四辺形、つまり平面図において長方形をなすコンクリートブロックについても適用でき、同様の作用,効果が奏される。
【００２９】
また、溝１５の斜度は、正方形断面の既設柱２０に用いるコンクリートブロック１については、水平距離に対する高さが溝ピッチｐの１／４よりも４隅の隙間の１つに相当するピッチαだけ小さいものにしたが、溝ピッチｐの１／ｎよりもｎ隅の隙間の１つに相当するピッチだけ小さいものにすれば、正ｎ角形断面の既設柱の周りをスパイラル状に取り囲むものにできる。上記実施形態の溝１５は、１周で１ピッチ進む１条溝であったが、１周で２ピッチ進む２条溝にすることもでき、溝の断面形状も、実施形態の正弦波状のものに限られず、例えば、溝の断面形状を台形状にしてもよい。
【００３０】
さらに、本発明のコンクリートブロックは、周方向幅および円弧面の曲率半径を既設柱断面形状に適合するよう変化させることによって、長方形断面や各辺の長さが等しくないｎ角形断面の既設柱にも適用することができ、既述の実施形態で述べたと同様の作用,効果を奏することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の請求項１に係るコンクリートブロックは、平行四辺形の平面からなる底面に対向する上面の平行な複数の溝をもつ円弧面の円弧方向両端間の寸法が既設柱の一辺よりも短くしてあり、かつ平面からなる側面になっているので、上記複数の溝が既設柱の各角の上記隙間を介して周方向に連なって一周すると例えば１ピッチ進むように、コンクリートブロックを正多角形断面の既設柱の各周面に螺旋状に順次張り付けていけば、予めこの螺旋状の溝の直径よりも少し小さい直径のスパイラル状に加工した鋼線を、小さな人力で上記溝に容易に巻き付けることができ、巻き付けられた鋼線は、従来例のように表面にモルタルを塗布しなくてもずれることがなく、コンクリートブロックを強固に既設柱に一体化して、既設柱の剪断耐力を大きく向上させることができ、かつ、補強に要する手間と費用を大幅に削減することができる。また、補強柱は、曲げ変形の際に上記隙間が破壊して変化するから、地震荷重に対する曲げ剛性を従来例のように過大にすることなく、剪断耐力を大きくして、地震エネルギの吸収能を高め、地震による繰り返し荷重に対して既設柱を強固に補強することができるとともに、周方向に隣接するコンクリートブロック間の上記隙間によって、ブロック同士が衝突して欠け落ちるのを防ぐことができる。
【００３２】
【００３３】
【００３４】
また、上記コンクリートブロックは、平面図における平行四辺形の例えば右辺の上端から左辺へ下ろした垂線の足と左辺の上端との距離が、溝のピッチの１／４よりも小さい。従って、コンクリートブロックを正方形断面の既設柱の四周面に螺旋状に順次張り付けていけば、上記溝が４隅の隙間を介して円滑に螺旋状に連なるので、この溝に、予めスパイラル状に加工した鋼線を一層容易に巻き付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  既設柱の補強に用いる本発明のコンクリートブロックの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】  上記コンクリートブロックの底面図,上下側面図,左右側面図である。
【図３】  図１のコンクリートブロックで補強された既設柱の縦断面図である。
【図４】  図３の既設柱の平面図である。
【図５】  図３,４のコンクリートブロックの溝とこの溝に嵌め込んで巻き付けられたスパイラル状の鋼線の展開図である。
【図６】  地震荷重による上記既設柱の変形の様子を示す正面図である。
【図７】  本発明のコンクリートブロックの他の実施形態を示す平面図である。
【図８】  従来のＰＣ板による既設柱の補強方法を示す斜視図である。
【符号の説明】
１,３１  コンクリートブロック
１１  底面
１２a,１２b  上,下側面
１３a,１３b  左,右側面
１４,３４  上面
１５  溝
２０  既設柱
２１  周面
２２  離間部
２３  貧配合モルタル
２４,３５  鋼線
【図１】
0003942950.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003942950.tif 000006
【図６】
0003942950.tif 000007
【図７】
0003942950.tif 000008
【図８】
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