淺沼組技術研究報告

No.30(2018)

８．増打ち補強打ち継ぎ部せん断実験

Test on Shear Strength of the Joint Retrofitting Concrete

森 浩二＊1

関 敏宏*2

橋本 聡*3

藤田 利郎*4

要 旨
免震装置を交換する際に、免震装置の周囲に油圧ジャッキを配置するためのスペースを確保することを目的として、既存躯体への増打ち補強が必要となる場合がある。増打ち補強躯体は PC 鋼棒で既存躯体に圧着させ、鉛直荷重の伝達は既存躯体と増打ち躯体の摩擦力によって伝達させることになる。そのため、既存躯体コンクリートの表面処理方法による摩擦強度の差異に着目し、打ち継ぎ部の直接せん断実験を行った。実験の結果、超高圧水による表面処理を行った場合には接合部のずれ変形が生じず、良好な結果を得ることができた。
キーワード：直接せん断実験／摩擦／目荒らし／超高圧水
１．はじめにけた形状で、先打ち部と後打ち部はそれぞれを鉄筋で補強

免震装置の交換工法としてジャッキアップによる方法している。先打ち部と後打ち部は、試験体を貫通する PCを採用する場合、免震装置の周囲に建物の鉛直荷重を受け鋼棒で圧着させる構造で、鉄筋は接合面を貫通しない。コるためのジャッキを配置する。免震装置の交換中に地震がンクリートの設計基準強度は 60N/mm2 として計画した。

発生し、免震層に水平変位が生じる場合を想定すると、ジ2.2 実験因子

ャッキ周辺には十分なクリアランスを確保する必要があ

実験因子は表－1 に示すように、接合面の目荒らし処理

り、場合によっては、ジャッキの設置スペースを拡大するの違いと接合面に作用させる面圧である。面圧は標準的な

1)締付け力の場合（H）と、その 20%（L）の 2 通り、目荒ために躯体に増打ち補強などを行うことになる 。
コンクリートによる増打ち補強を行う場合、既存躯体とらし処理の種類は無処理（N）、チッピング（C）、および増打ち補強部の接合方法は、PC 鋼棒による圧着接合とし、超高圧水による表面処理（A）の 3 通りで、計 6 体である。

PC 鋼棒の緊張によって生じる摩擦力で鉛直荷重を伝達さ2.3 表面処理せる考え方となる。接合部分の表面は、無処理とする場合表面処理の施工状況を図－2 に示す。チッピングには電やチッピングによる目荒らしを行う場合がある。チッピン

動チッパーを用い、深さが 2～5mm 程度、範囲が接合面のグによる目荒らしは、無処理とする場合に比較して高い摩面積の 15%程度となるようにし、チッピング後はワイヤー擦力を得ることを目的として行われるが、施工時に発生すブラシでコンクリート表面を清掃した。超高圧水による表る騒音や、作業時間の長さ、既存躯体を損傷させる可能性

面処理では、高速回転するブラストノズルから高圧水をコなどが短所となる。
超高圧水による表面処理は、チッピングと比較して既存躯体への負荷が小さく、作業時間も短いといった長所がある。しかし、超高圧水による表面処理を行った場合の摩擦力については不明であるため、直接せん断実験により、各表面処理方法による摩擦力の差違について検討を行った。

２．実験概要2.1 試験体形状
図－1 に試験体を示す。試験体は既存躯体を想定した中図－1 試験体形状

央先打ち部の左右に、増打ち躯体を想定した後打ち部を設*1 技術研究所構造研究グループ*2 名古屋設計部*3 名古屋建築部
8-1*4 名古屋建築部工事課

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表－1 試験体一覧
コンクリート試験体名

設計基準強度(N/mm2)

接合面積2(mm )面圧

表面処理方法

NL無し

NH

プレストレスト力
2(N/mm )

(kN)

0.63

84.8

3.14423.9

チッピング

0.63

84.8

（面積 15.2%）

3.14423.9

AL

アクアブラスト

0.63

84.8

AH

（面積 100%）

3.14423.9

CL60CH

135000

表－2 コンクリート圧縮強度

部位

4 週圧縮強度

実験時

目荒し時（標準養生）

圧縮強度（封緘）(N/mm2)（封緘）(N/mm2)(N/mm2)
先打ち

70.1

65.4

57.4

後打ち82.176.5―(a) チッピング

3000kN
油圧ジャッキP
球座

Q(b) 超高圧水図－2 表面処理状況

球座

ンクリート面に吹きつけると同時に、バキュームで研磨粉

P/2

球座

P/2＝Q

図－3 載荷装置と水を吸い取る形式の装置（アクアブラスト）を使用した。
水圧の設定は 200N/mm2 とし、目荒らしの粗度は水圧と時間によって管理し、表面の状態を目視によって確認した。
接合面の面圧は、鉛直方向に配置した 6 本の PC 鋼棒（φ2.4 載荷方法
載荷装置の概要を図－3 に示す。載荷は試験体左右の後打ち部を球座上に設置し、中央の先打ち部に鉛直荷重 P を油圧ジャッキで作用させる形式で行った。先打ち部と後打11mm，SBPR930/1080）に緊張力を加えて作用させた。面ち部の接合面に作用するせん断力 Q は片側で P/2 となる。

圧は標準の 3.14N/mm2 と標準に対し 20%となる 0.63N/mm2

載荷履歴は単調載荷とし、計測項目は鉛直荷重 P、接合面の 2 水準である。20%の面圧は接合面固着力推定のために鉛直変位 s とした。

設定した。
2.3 コンクリート強度

３. 実験結果

試験体先打ち部および後打ち部のコンクリート標準養実験結果の一覧を表－3、荷重 P と接合面鉛直変位 s と生 4 週圧縮強度と実験時の圧縮強度、および目荒し時におの関係を図－3、試験体の破壊状況を図－4 に示す。変位 s

ける先打ち部コンクリートの圧縮強度試験結果を表－2 には最終的に卓越したずれが生じた側を採用した。すべり出示す。
8-2

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表－3 試験体耐力一覧
最大耐力
ePmax(kN)1808

μ=0.8Pc(kN)

NH

すべり荷重ePs(kN)
1256

CHAH

727
1993

1863
2594

682

NLCL776536

12141008

AL

18942257

試験体名

134

ePs/PcePmax/Pc

破壊モード

1.84

2.65

接合部すべり

1.07
2.92

2.73
3.81

接合部すべり
―

5.77
3.99

9.03
7.50

接合部すべり
接合部すべり

14.10

16.80

先打ち部

荷重(kN)

3000
2500

NH

2000

CH

AH
μ=0.8

1500
1000
500
000.1

0.2

0.3

0.40.5

接合面鉛直変位 s (mm)(a)(a) H シリーズ

NH

3000
2500

荷重(kN)

2000
1500

NL
AL

1000

CL
μ=0.8

500
000.1

0.2

0.3

0.40.5(b) AL
図－4 試験体破壊状況

接合面鉛直変位 s (mm)(b) L シリーズ
図－3 荷重-変形関係～3.81 倍の値で、20%面圧 0.63N/mm2 の試験体の実験値はし荷重 ePs は荷重-変位関係における最初の折れ点とした。
試験体は超高圧水処理の AH、AL を除いて接合面すべ計算値の 7.50～16.80 である。
４. 考察りによる脆性的な破壊となった（図－4(a)）
。AH では装置

図－5 に最大荷重およびすべり出し荷重と計算値との比の載荷能力に達したため 2600kN で載荷を中断したため、較を示す。面圧に対する実験値の勾配はすべり出し荷重で最大強度および破壊状況については確認できていない。

は小さく、すべり出し荷重が固着力に大きく依存している

AL では接合面のすべりは生じず、曲げによる接合面下部ことがわかる。標準面圧試験体の最大耐力はいずれも摩擦の開きと先打ち部の曲げせん断による破壊となった（図－係数 μ＝0.8 に対して 2.0 以上の安全率を有しているが、す4(b)）
。
摩擦係数 μ=0.8 として算定した強度 Pc を表－3 に示す。
標準面圧 3.14N/mm2 の試験体の最大耐力は計算値の 2.65

べり出し荷重では CH で 1.07、NH では 1.84 と 2.0 を下回った。AH では 2.92 であり、アクアブラスト処理面の固着力が高いことが確認できる。

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12(AH)

3000

AH

AL

最大時 τmax (N/mm2)

AL

2500

最大荷重 (kN)

10CH

2000

NH

1500

μ=0.8

NL

1000

安全率2.0CL実験

8CH
NH

64実験

NL

岡本・村井

CL

小山内ら

2500

00
0.0

1.0

2.0

3.00.0

4.0

1.0

2.0

3.04.0

面圧 σ (N/mm 2)

面圧 σ (N/mm2)(a) 最大時(a) 最大時
123000

10AH

2000

すべり出し時 τs (N/mm2)

すべり出し荷重 (kN)

2500

AL

1500

μ=0.8NH
1000

実験

NL500

安全率2.0CH

CL00.01.0

2.0

3.06実験

NH4

岡本・村井

NL

小山内ら

CH

2CL04.0AH

AL

80.0

面圧 σ (N/mm2)

1.0

2.0

3.0

4.0

面圧 σ (N/mm2)(b) すべり出し時(b) すべり出し時
図－6 τ-σ関係の比較

図－5 計算値との比較

合で摩擦係数に換算してμ＝1.6 を超えた。

コンクリート打継ぎ部のせん断強度は、コンクリート間(2) 面積比 15%程度のチッピング処理によるすべり出しに作用する接着力と接合面の粗さに起因する 2)ため、接合強度は無処理の場合を下回った。

部の強度は最大せん断応力τと圧縮応力σの関係で表せ、(3)一次関数で表現した場合の切片が接着力に、傾きが摩擦係

超高圧水処理の場合のせん断強度は無処理、チッピングの場合のいずれをも大きく上回った。

数に相当する。平滑な接合面に関する既往の研究 3),4)と本実験結果との比較を図－6 に示す。載荷形式が異なるため[参考文献]

単純に比較することはできないが、最大荷重におけるせん断応力 τmax の勾配は既往の研究に近い結果となっており、接着力については超高圧水処理（AL, AH）が無処理の接着

1) 江頭寛，鈴木亨，小阪英之，山中久幸，大塚繁：免震改修工事の柱軸力受替え工法に関する実験的研究，三井住友建設技術研究開発報告，第 3 号，pp.93-103，2005

力を大きく上回る結果となっている。すべり出し時せん断

2) 香取慶一：コンクリート接合部のせん断力伝達機構に応力 τs については面圧によるせん断応力増加の程度は最及ぼす表面形状の影響，東京工業大学学位論文，1999

大せん断応力ほどには得られておらず、表面処理の影響が

3) 岡本晴彦，村井和雄：プレキャストコンクリート柱・大きいことがわかる

梁接合部の圧着接合に関する研究，接合面のせん断伝達に関する実験結果，日本建築学会大会学術講演梗概

５. まとめ集，C，構造 II，pp.1063-1064，1993.9

免震装置交換工事時に増打ち補強が必要となる場合を4) 小山内裕，渡辺史夫、勅使川原正臣，小幡学，大島幸，

想定し、既存躯体コンクリートの表面処理方法による摩擦

木村義男：付帯柱と絶縁したプレキャスト壁の耐震性強度の違いについて検討するため、打ち継ぎ部のせん断実に関する実験的研究，その 6 柱梁接合部のせん断実験

験を行った。実験の結果、以下の事項を確認することがでの結果，日本建築学会大会学術講演梗概集，C-2，構きた。

造 IV，pp.905-906，1996.

(1) 打ち継ぎ部のせん断強度は面圧 3.14N/mm2 以下の場
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