(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設の鉄筋コンクリート柱の外周面に鋼板を巻立て、この鋼板の外周に形鋼を一体に形成するとともに、この形鋼と、上記鉄筋コンクリート柱が立設されたフーチング等とを複数のアンカー筋によって連結してなり、
上記アンカー筋と上記形鋼との間に、上記アンカー筋に引っ張り方向の外力が作用した場合のみ、上記アンカー筋と形鋼とを係合させる係止機構を設け、
上記アンカー筋のフーチングより上の区間は上記鉄筋コンクリート柱の外部に露出し、上記鉄筋コンクリート柱の変形に追従して曲げ変形が可能であることを特徴とする鉄筋コンクリート柱の耐震補強構造。
【請求項２】
上記アンカー筋をフーチング等に定着する方法として、フーチング内にねじ式カプラー継手を埋設し、それとアンカー筋とを連結した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の耐震補強構造。
【請求項３】
上記係止機構を、上記アンカー筋の先端部に螺着され、かつ、上記形鋼の上記フーチング等と反対側の面に当接させられるナットによって構成した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の耐震補強構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高架橋柱・橋脚等の鉄筋コンクリート柱に適用される補強構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高架橋柱・橋脚等の鉄筋コンクリート柱の耐震性を高めるために、既設の鉄筋コンクリート柱に種々の補強を施すことが行なわれている。
【０００３】
図１８および図１９は、従来の鉄筋コンクリート柱に対する補強構造の一例を示すものである。
これらの図において、符号１はフーチングであり、このフーチング１の上部に鉄筋コンクリート柱２が一体に立設されている。
そして、上記鉄筋コンクリート柱２に施される補強構造は、この鉄筋コンクリート柱２の外周全面に亘って鋼板３をジャケット状に巻立てた後に、この鋼板３と上記鉄筋コンクリート柱２との隙間にエポキシ樹脂等の充填材を充填してこれらを一体化し、また、上記鋼板３の外周面に、図１９に示すようなＨ型鋼からなる形鋼４を一体に設け、さらに、上記フーチング１に、補強用のアンカー筋５を複数立設し、これらのアンカー筋５の上端部を上記形鋼４のウェブに貫通させるとともに、これらのアンカー筋５の上端部に一対の固定ナット６を螺着しておき、これらの固定ナット６を上記形鋼４のウェブの上下面に圧接させることによって、上記各アンカー筋５の上端部を上記形鋼４に固定したものである。
【０００４】
このような補強を施された鉄筋コンクリート柱２においては、この鉄筋コンクリート柱２に水平力が作用すると、この水平力が上記巻立てられた鋼板３および複数のアンカー筋５によって支持されることにより、耐力が高められて耐震性が向上する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような補強構造にあっては、補強を施さない場合に比して高い耐震性が得られるものの、なお、つぎのような改善すべき問題点が残されている。
【０００６】
すなわち、上記各アンカー筋５は、その上端部において一対の固定ナット６によって上記形鋼４に一体に固定されていることから、鉄筋コンクリート柱２に水平力が作用した際に、上記アンカー筋５の一部に引っ張り力が加わるとともに他の一部に圧縮力が加わることとなるが、この圧縮力を受けたアンカー筋５が座屈してしまい、そして、上記水平力が交番荷重であることから、上記のように座屈したアンカー筋５に逆の引っ張り力が作用した時点で、このアンカー筋５が破断してしまうといった問題点である。
そして、１本のアンカー筋５が破断してしまうと、健全な他のアンカー筋５に作用する外力が大きくなるから、これらの健全なアンカー筋５が連鎖的に破断し、この結果、鉄筋コンクリート柱２の耐力が急激に低下し、最終的には破壊に至る。
【０００７】
本発明は、このような従来の技術において残されている問題点を有効に解消するためになされたもので、既設の鉄筋コンクリート柱に併設される補強用のアンカー筋の座屈を防止して、より高い耐震性を確保することのできる鉄筋コンクリート柱の補強構造を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の請求項１に記載の鉄筋コンクリート柱の補強構造は、上記課題を解決するために、既設の鉄筋コンクリート柱の外周面に鋼板を巻立て、この鋼板の外周に形鋼を一体に形成するとともに、この形鋼と、上記鉄筋コンクリート柱が立設されたフーチング等とを複数のアンカー筋によって連結してなり、上記アンカー筋と上記形鋼との間に、上記アンカー筋に引っ張り方向の外力が作用した場合のみ、上記アンカー筋と形鋼とを係合させる係止機構を設け、上記アンカー筋のフーチングより上の区間は上記鉄筋コンクリート柱の外部に露出し、上記鉄筋コンクリート柱の変形に追従して曲げ変形が可能であることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項２に記載の鉄筋コンクリート柱の補強構造は、上記アンカー筋をフーチング等に定着する方法として、フーチング内にねじ式カプラー継手を埋設し、それとアンカー筋とを連結したことを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、本発明の請求項３に記載の鉄筋コンクリート柱の補強構造は、請求項１または請求項２において、上記係止機構を、上記アンカー筋の先端部に螺着され、かつ、上記形鋼の上記フーチング等と反対側の面に当接させられるナットによって構成したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面１ないし図３を参照して説明する。
図１において符号１０は、本実施形態に係わる補強構造が適用された鉄筋コンクリート柱を示し、フーチング１１からその上方に向かって一体に立設されている。
そして、その外周面には鋼板１２が全周に亘って巻立てられており、また、本実施形態においては、上記鋼板１２の平行な一対の面に、Ｌ型鋼の一辺を当接させた状態で水平に固定することによって形成された形鋼１３が、上記鋼板１２から水平方向に突出するように一体に形成されている。
また、この形鋼１３の上下面と上記鋼板１２との間には、補強用のリブ１４が、図１および図２に示すように、上記フランジ１３の長さ方向に所定間隔をおいて複数（本実施形態においては上下にそれぞれ４枚ずつ）一体に取り付けられている。
【００１２】
一方、上記フーチング１１の、上記各形鋼１３と対向させられる位置には、それぞれ３本のアンカー筋１５が植設されており、これらの上端部には螺子部１５ａがそれぞれ形成されているとともに、図１および図２に示すように、これらの螺子部１５ａが、上記形鋼１３の、上記各リブ１４間において上下に貫通させられ、さらに、上記螺子部１５ａには係止用のナット１６が螺着されるとともに、これらの各ナット１６が上記形鋼１３の上面に当接させられていることにより、上記各アンカー筋１５と上記形鋼１３とが、この形鋼１３が上方へ移動しようとする場合のみ、上記ナット１６を介して相互に係合させられるようになっている。
そして、本実施形態においては、上記形鋼１３とナット１６とによって係止機構１７が構成されている。
また、上記形鋼１３、アンカー筋１５、および、ナット１６等は、図３に示すように、鉄筋コンクリート柱１０の平行な一対の面側に、それぞれ設けられている。
【００１３】
一方、地震後のアンカー筋の取り替えを容易に行うために、たとえば、図４に示すように、上記フーチング１１にねじ式カプラー１８を埋設し、上記アンカー筋１５と上記フーチング１１とをねじ式カプラー１８を用いて連結することも可能である。ねじ式カプラー１８及びその取り付け方法を図６に示す。
【００１４】
ここで、上記図３に示す鉄筋コンクリート柱１０を試験体１とし、また、図４に示す鉄筋コンクリート柱１０を試験体２とし、さらに、図１８および図１９に示す鉄筋コンクリート柱２を試験体３として、これらの各試験体に対して、所定の軸方向鉛直荷重を加えつつ、水平方向の交番荷重を加え、そのときの荷重−変位履歴を測定したところ、試験体１に対して図５に示す履歴曲線が得られた。
【００１５】
これらの図からも明らかなように、試験体３は最大耐力以降急激に耐力低下しているのに対し、試験体１および試験体２は安定した荷重−変位履歴を保持することにより変形能力が高められており、この結果、上記鉄筋コンクリート柱１０の耐震性能が大幅に改善される。
【００１６】
これは、上記のように、アンカー筋１５と形鋼１３との間に、上記アンカー筋１５に引っ張り方向の外力が作用した場合のみ、上記アンカー筋１５と形鋼１３とを係合させる係止機構１７（上記実施形態においては形鋼１３とナット１６とによって構成されている）を設けたことにより、鉄筋コンクリート柱１０に対して水平荷重が作用した際に、上記アンカー筋１５へ圧縮力が作用することを防止するとともに、その座屈を防止することができることによるものである。
【００１７】
一方、試験体１と試験体２との構造上の差であるねじ式カプラー１８の有無による耐震性への影響は、その最大耐力においては殆ど差は見られないものの、変形能力において若干の優位性が見られる。
これは、巻立てられた鋼板１２とコンクリートとの密着性が高められて、コンクリートの圧壊や、このコンクリートの内部に配設されている主筋の破断が抑制されることによるものと考えられる。
【００１８】
なお、上記実施形態において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって、適用する鉄筋コンクリート柱１０の形状や、想定される荷重の大きさ等に基づき種々変更可能である。
【００１９】
たとえば、図８および図９に示すように、図１および図２において示した上方のリブ１４を省略することも可能であり、また、図１０および図１１に示すように、上方のリブ１４を形鋼１３の両端部のみに設けることも可能で、さらに、図１２および図１３に示すように、アンカー筋１５を４本以上（図示例では５本）設け、かつ、上方のリブ１４も上記各アンカー筋１５を挟み込むようにそれぞれ設けることもできる。
【００２０】
さらに、図１２に示す上方のリブ１４も、図１４および図１５に示すように、適宜の位置を設定して選択的に設けることも可能であり、図１６および図１７に示すように、上方のリブを省略することも可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に記載の鉄筋コンクリート柱の耐震補強構造は、既設の鉄筋コンクリート柱の外周面に鋼板を巻立て、この鋼板の外周に形鋼を一体に形成するとともに、この形鋼と、上記鉄筋コンクリート柱が立設されたフーチング等とを複数のアンカー筋によって連結してなり、上記アンカー筋と上記形鋼との間に、上記アンカー筋に引っ張り方向の外力が作用した場合のみ、上記アンカー筋と形鋼とを係合させる係止機構を設けたことを特徴とするもので、つぎのような優れた効果を奏する。
【００２２】
鉄筋コンクリート柱に交番水平荷重が作用した場合において、この鉄筋コンクリート柱の補強をなす複数のアンカー筋へ圧縮荷重が作用することを防止することによりこれらの座屈を防止し、この結果、各アンカー筋の破断を防止し、鉄筋コンクリート柱の最大耐力ならびに変形能力を高めて、その耐震性を大幅に改善することができる。
【００２３】
また、本発明の請求項２に記載の鉄筋コンクリート柱の耐震補強構造は、請求項１における上記アンカー筋とフーチング等とをねじ式カプラーを用いて連結したことを特徴とするもので、地震後に、必要により、アンカー筋の取り替えを容易に行うことができる。
【００２４】
さらに、本発明の請求項３に記載の鉄筋コンクリート柱の耐震補強構造は、請求項１または請求項２における上記係止機構を、上記アンカー筋の先端部に螺着され、かつ、上記フランジの上記フーチングと反対側の面に当接させられるナットによって構成したことを特徴とするもので、係止機構に要求されている機能を簡便な構造によって確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す要部の外観斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すもので、係止機構の正面図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すもので、鉄筋コンクリート柱の概略を示す縦断面図である。
【図４】本発明の一実施形態を示すもので、鉄筋コンクリート柱の他の例の概略を示す縦断面図である。
【図５】図３に示す鉄筋コンクリート柱（試験体１）における荷重−変位履歴曲線図である。
【図６】ねじ式カプラー及びその取付方法を示す側面図である。
【図７】図１８および図１９に示す鉄筋コンクリート柱（試験体３で、従来の鉄筋コンクリート柱）における荷重−変位履歴曲線図である。
【図８】本発明の変形例を示す要部の外観斜視図である。
【図９】本発明の変形例を示すもので、係止機構の正面図である。
【図１０】本発明の変形例を示す要部の外観斜視図である。
【図１１】本発明の変形例を示すもので、係止機構の正面図である。
【図１２】本発明の変形例を示す要部の外観斜視図である。
【図１３】本発明の変形例を示すもので、係止機構の正面図である。
【図１４】本発明の変形例を示す要部の外観斜視図である。
【図１５】本発明の変形例を示すもので、係止機構の正面図である。
【図１６】本発明の変形例を示す要部の外観斜視図である。
【図１７】本発明の変形例を示すもので、係止機構の正面図である。
【図１８】従来の鉄筋コンクリート柱の耐震補強構造の一例を示す縦断面図である。
【図１９】従来の鉄筋コンクリート柱の耐震補強構造の一例を示すもので、アンカー筋と巻立て鋼板との接続部を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０  鉄筋コンクリート柱
１１  フーチング
１２  鋼板
１３  形鋼（係止機構）
１４  リブ
１５  アンカー筋
１５ａ  螺子部
１６  ナット（係止機構）
１７  係止機構
１８  ねじ式カプラー
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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