(57)【要約】【課題】小形軽量で重機を用いることなく人力で施工でき、かつ、狭隘な場所においても効率よく施工が可能なトラス構造物の補強構造および補強方法を提供する。【解決手段】上弦材４と下弦材６との間に斜材８を設けて構成した既設トラス構造物２に対する補強構造１００であって、上弦材４および下弦材６との間に傾斜してトラス２面外に架設される軽量な引張材１０を備えるようにする。張弦梁効果を発揮するように引張材１０を配置すれば、トラス２の現状モーメントを相殺する逆モーメントを発生させることが可能であることから、比較的少ない部材で大きな補強効果を奏することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上弦材と下弦材との間に斜材を設けて構成した既設トラス構造物に対する補強構造であって、前記上弦材および前記下弦材との間に架設される軽量な引張材を備えることを特徴とするトラス構造物の補強構造。
【請求項２】
前記引張材は、前記上弦材から鉛直内側下方へ傾斜して前記下弦材に架設されることを特徴とする請求項１に記載のトラス構造物の補強構造。
【請求項３】
前記引張材の一端は、前記既設トラス構造物の長手方向端部の前記上弦材に接合され、前記引張材の他端は、前記既設トラス構造物の長手方向略中央部の前記下弦材に接合されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトラス構造物の補強構造。
【請求項４】
前記上弦材および前記下弦材に前記引張材を接合するためのガセットプレートをさらに備え、前記引張材は前記既設トラス構造物の面外に配置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のトラス構造物の補強構造。
【請求項５】
上弦材と下弦材との間に斜材を設けて構成した既設トラス構造物に対する補強構造であって、
上端が前記上弦材に接合され、前記上弦材から鉛直内側下方へ傾斜し、前記既設トラス構造物の両面側にそれぞれ配置される引張材と、
前記引張材の下端同士を接続し、略水平方向に伸縮自在なダンパと、
前記ダンパを前記上弦材に接続する接続部材と、を備え、
前記既設トラス構造物に作用する振動に伴って生じる略上下方向変位を前記ダンパの略水平方向変位に変換して振動を減衰する減衰機構をさらに備えることを特徴とするトラス構造物の補強構造。
【請求項６】
前記減衰機構は、前記既設トラス構造物の長手方向の両側にそれぞれ配置され、両側の前記ダンパ同士を接続する接続部材を備えることを特徴とする請求項５に記載のトラス構造物の補強構造。
【請求項７】
前記既設トラス構造物の下側に天井クレーンが既設されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一つに記載のトラス構造物の補強構造。
【請求項８】
前記既設トラス構造物は、原子力発電所の建屋の屋根トラスであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一つに記載のトラス構造物の補強構造。
【請求項９】
前記引張材は、張力を導入してあることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一つに記載のトラス構造物の補強構造。
【請求項１０】
前記引張材は、軽量なＰＣワイヤであることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一つに記載のトラス構造物の補強構造。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一つに記載のトラス構造物の補強構造を前記既設トラス構造物に組み付けるトラス構造物の補強方法であって、前記既設トラス構造物のせい内に吊足場を設けるステップと、前記吊足場から前記既設トラス構造物に前記補強構造を組み付けるステップを含むことを特徴とするトラス構造物の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラス構造物の補強構造および補強方法に関し、とくに屋根トラスの耐震補強構造および耐震補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、既設トラス構造物の耐震性を高める補強方法あるいは構造として、トラス部材を高強度の部材に交換したり、部材同士の接合部を補強することが知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３３６３７１号公報
【特許文献２】特開平１１−１８２０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、原子力発電所の建屋などの既設の屋根トラスの耐震性を高める補強ニーズが顕在化している。こうした中、地震発生後に、原子力発電所の建屋を点検したり、建屋の屋根トラスの補強工事を実施する場合に、屋内で重要な機器が露出状態となっていたり、原子炉の蓋が開いた状態となっていることがある。このため、トラス補強工事のために屋根を一時的に取り外すと、放射能が外部に漏れてしまうおそれがあることから、屋根を解体せずに屋内で補強工事を行う必要がある。
【０００５】
このような屋根トラスに、上記の従来のトラスの補強構造および補強方法を適用すると、屋内に大掛かりな作業用足場や支保工を組み立てたり、大型重機を使用する必要があるが、上記の施工環境下では、こうした仮設備を設置したり、屋内で大型重機を使用することは難しく、上記の従来の方法あるいは構造を適用することは困難である。さらに、屋根トラスの直下には天井クレーンが近接設置されてトラス直下は狭くなっており、補強工事のための作業用スペースを確保し難い場合がある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、小形軽量で重機を用いることなく人力で施工でき、かつ、狭隘な場所においても効率よく施工が可能なトラス構造物の補強構造および補強方法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】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係るトラス構造物の補強構造は、上弦材と下弦材との間に斜材を設けて構成した既設トラス構造物に対する補強構造であって、前記上弦材および前記下弦材との間に架設される軽量な引張材を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係るトラス構造物の補強構造は、上述した請求項１において、前記引張材は、前記上弦材から鉛直内側下方へ傾斜して前記下弦材に架設されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係るトラス構造物の補強構造は、上述した請求項１または請求項２において、前記引張材の一端は、前記既設トラス構造物の長手方向端部の前記上弦材に接合され、前記引張材の他端は、前記既設トラス構造物の長手方向略中央部の前記下弦材に接合されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項４に係るトラス構造物の補強構造は、上述した請求項１から請求項３のいずれか一つにおいて、前記上弦材および前記下弦材に前記引張材を接合するためのガセットプレートをさらに備え、前記引張材は前記既設トラス構造物の面外に配置されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項５に係るトラス構造物の補強構造は、上弦材と下弦材との間に斜材を設けて構成した既設トラス構造物に対する補強構造であって、上端が前記上弦材に接合され、前記上弦材から鉛直内側下方へ傾斜し、前記既設トラス構造物の両面側にそれぞれ配置される引張材と、前記引張材の下端同士を接続し、略水平方向に伸縮自在なダンパと、前記ダンパを前記上弦材に接続する接続部材と、を備え、前記既設トラス構造物に作用する振動に伴って生じる略上下方向変位を前記ダンパの略水平方向変位に変換して振動を減衰する減衰機構をさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項６に係るトラス構造物の補強構造は、上述した請求項５において、前記減衰機構は、前記既設トラス構造物の長手方向の両側にそれぞれ配置され、両側の前記ダンパ同士を接続する接続部材を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項７に係るトラス構造物の補強構造は、上述した請求項１から請求項６のいずれか一つにおいて、前記既設トラス構造物の下側に天井クレーンが既設されていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項８に係るトラス構造物の補強構造は、上述した請求項１から請求項７のいずれか一つにおいて、前記既設トラス構造物は、原子力発電所の建屋の屋根トラスであることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項９に係るトラス構造物の補強構造は、上述した請求項１から請求項８のいずれか一つにおいて、前記引張材は、張力を導入してあることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項１０に係るトラス構造物の補強構造は、上述した請求項１から請求項９のいずれか一つにおいて、前記引張材は、軽量なＰＣワイヤであることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項１１に係るトラス構造物の補強方法は、請求項１から請求項１０のいずれか一つに記載のトラス構造物の補強構造を前記既設トラス構造物に組み付けるトラス構造物の補強方法であって、前記既設トラス構造物のせい内に吊足場を設けるステップと、前記吊足場から前記既設トラス構造物に前記補強構造を組み付けるステップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、引張材が上下弦材間に架設することにより、足場や支保工が設置困難な場所や大型重機が使用できない場所であっても、既設トラス構造物を容易に補強することができる。とくに、引張材として軽量なＰＣワイヤを用いれば、屋根トラス直下に天井クレーンが近接設置されているような狭い場所であっても簡便かつ迅速に補強することが可能である。このため、補強工事を短期間かつ低コストで施工できる。
【００１９】
さらに、張弦梁効果を発揮するようにＰＣワイヤなどの引張材を配置すれば、トラスの現状モーメントを相殺する逆モーメントを発生させることが可能であることから、比較的少ない部材で大きな補強効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明に係るトラス構造物の補強構造および補強方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係るトラス構造物の補強構造の概略正面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った概略側断面図である。
【００２１】
図１および図２に示すように、既設の屋根トラス２が上弦材４と下弦材６と斜材としてのラチス材８によって構成されており、トラス２の長手方向左右両端は基礎に建てられた鉛直柱１に固定され、門形構造とされてある。本発明に係るトラス構造物の補強構造（以下、単に「補強構造」という。）１００は、既設トラス２の上弦材４および下弦材６間に架設される斜め方向の引張材としての複数のＰＣワイヤ１０を備える。
【００２２】
ＰＣワイヤ１０は、高強度かつ軽量のワイヤであり、図２および図３に示すように、上端は後付けのガセットプレート１２を介してＨ型鋼の上弦材４に接合される。そして、その接合部から鉛直内側下方へ傾斜して延び、下端は後付けのガセットプレート１４を介してＨ型鋼の下弦材６に接合した状態に配置される。ＰＣワイヤ１０には、下弦材６を上弦材４に向けて引っ張るような張力（テンション）が予め導入されてあってもよい。このＰＣワイヤ１０は、トラス２の面外の前後に互いに平行に配置されるとともに、トラス２の長手方向に関して略等間隔に互いに略平行な態様で複数本設けられる。そして、各ＰＣワイヤ１０は、トラス２の長手方向中央に関して下から上に進むに従い外方に拡がる左右対称形状に配置される。
【００２３】
既設の屋根トラス２では、水平方向および上下方向の振動を受けることによって全ラチス材８が繰り返しの圧縮力を受けて座屈破断するおそれがあり、既設トラス２で支持している屋根（不図示）が落下するおそれがあった。そこで、本発明の高強度のＰＣワイヤ１０を既設トラス２の構面外に追加架設することにより、この圧縮座屈に抗し、既設トラス２のラチス材８が仮に破断してもＰＣワイヤ１０の引っ張り耐力によって屋根の落下を未然に防止することができる。
【００２４】
また、ＰＣワイヤ１０を設けることによって、図４の概略モーメント図に示すように、張弦梁に生じている現状のモーメント（ａ）を相殺する方向のモーメント（ｂ）を発生することで、補強後における張弦梁のモーメントを図中（ｃ）のように小さくすることができる。このため、既設トラス２の曲げ耐力に対する余裕度を向上させるので、既設トラス２を補強することができる。
【００２５】
上記の実施形態において、既設トラス２に架設するＰＣワイヤ１０の配置としては、上記で説明した配置以外にも、図５に示すように、ＰＣワイヤ１０の一端を、既設トラス２の長手方向左端の上弦材４に接合するとともに、他端をトラス２の長手方向略中央部の下弦材６に接合する配置としてもよい。この場合、ＰＣワイヤ１０の配置を、このトラス２の長手方向略中央に関して左右対称形状にしてトラス２の正面視で略Ｖ字形状を描く配置とすることができる。また、下弦材６に接合される２本のＰＣワイヤ１０の他端同士を接続してもよい。
【００２６】
次に、既設の屋根トラス２に制震作用を付与する場合の本発明の補強構造１００による振動減衰機構２０について図を参照しながら説明する。図６は、本発明に係る振動減衰機構の一例を示す概略正面図であり、図７は、図６のＢ−Ｂ線に沿った概略側断面図である。図８は、上下方向の変位によってダンパが水平変位した状況の一例を示す概略側断面図である。
【００２７】
減衰機構２０は、図６および図７に示すように、上下弦材間に設けられるＰＣワイヤ１０と、制震用のオイルダンパ１６と、オイルダンパ１６を上弦材に接続する接続部材としての鋼管１８とを備える。ＰＣワイヤ１０の上端は既設トラス２の長手方向両端で上弦材４にガセットプレート１２を介して回転自在にピン接合され、トラス２の長手方向略中央下方に伸びて下端はオイルダンパ１６の一端に接続されてある。このＰＣワイヤ１０は、既設トラス２の両面外に配置される。
【００２８】
オイルダンパ１６は、ＰＣワイヤ１０の下端同士を接続し、略水平方向に伸縮自在とされてある。オイルダンパ１６は、十分な伸縮しろを有し、トラス面外に配置される一対のＰＣワイヤ１０とオイルダンパ１６とによって画成される形状は、側断面視で上に向かうに従い狭くなる略台形断面形状とされてある。なお、この構成において、上弦材４に下向きの外力が作用してトラス２が撓むと、一対のＰＣワイヤ１０は、上端の上弦材４との接合部２４を支点として下端を互いに引き離す方向に所定角度回転する。これによってオイルダンパ１８は略水平方向に伸びるように変位する。
【００２９】
減衰機構２０は、既設トラス２の長手方向略中央に関して左右対称に配置され、両側のオイルダンパ１６同士を接続する接続部材としての鋼管２２を備える。左右２つのオイルダンパ１６は、ちょうど既設トラス２の長手方向略中央付近に位置している。また、各オイルダンパ１６は各鋼管１８、２２によって既設トラス２の長手方向略中央部で上弦材４に接合される。このため、既設トラス２の片面に配置される３本の鋼管１８、２２は、正面視で正三角形状を描くように配置されることとなる。
【００３０】
この減衰機構２０において、図８に示すように、既設トラス２に作用する振動に伴って生じる既設トラス２の略上下方向の変位は、オイルダンパ１６の略水平方向の変位に変換され、このオイルダンパ１６が変位することで既設トラス２に伝えられた振動エネルギは減衰されることとなる。このため、地震発生時における既設トラス２の上下方向の振動を減衰する効果を奏することができる。この場合、上下方向の振動が卓越する上下動地震の場合にはとくに有効に作用する。
【００３１】
上記の実施形態において、本発明の補強構造１００を施工する場合には、まず、仮設備として、作業用足場としての吊足場および歩廊を既設トラス２のせい内に設け、ついで、その吊足場および歩廊を利用して、ＰＣワイヤ１０等の部材を既設トラス２の所定箇所に設置すればよい。
【００３２】
以上説明したように、本発明によれば、ＰＣワイヤなどの軽量の引張材を既設トラスの上下弦材間に設置してテンションを導入することにより補強を行う。このため、足場や支保工が設置困難な場所や大型重機が使用できない場所であっても、既設トラスを効率よく補強することができる。
【００３３】
また、屋根トラス直下に天井クレーンが近接設置されている場合や、天井クレーンが稼働している場合、さらには、地震直後の原子力発電所の建屋のように放射能漏れのおそれがあって屋根を取り外しての工事ができない場合や、建屋内での作業滞在時間を長く確保できない場合などにおいても屋根トラスなどの既設トラス構造物を補強することが可能である。
【００３４】
このように、本発明によれば、狭い場所でも補強工事の施工が可能であるとともに、短期間かつ低コストにて施工できる。さらに、張弦梁効果を発揮するようにＰＣワイヤを配置すれば既設トラスの現状モーメントを相殺する逆モーメントを発生させることが可能であることから、比較的少ない部材で大きな補強効果を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係るトラス構造物の補強構造の概略正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った概略側断面図である。
【図３】本発明によるＰＣワイヤと上弦材の接合部の一例を示す概略正面図である。
【図４】本発明による補強効果の一例を示す概略モーメント図である。
【図５】側面養生部材が鋼製型枠に装着された状態を示す概略側断面図である。
【図６】本発明の振動減衰機構の一例を示す概略正面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ線に沿った概略側断面図である。
【図８】上下方向の変位によってダンパが水平変位した状況の一例を示す概略側断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
２  既設トラス
４  上弦材
６  下弦材
８  ラチス材
１０  ＰＣワイヤ
１２，１４  ガセットプレート
１６  オイルダンパ
１８，２２  鋼管
２０  振動減衰機構
１００  トラス構造物の補強構造
【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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