JPH09228657A - Ｒｃ部材の耐震補強工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 横方向補強筋の代替品として鋼板を断面周囲
に巻きつける鋼板巻き立て工法において、既存ＲＣ部材
の軸方向鉄筋の塑性化する長さをより大きくすることが
できるので、従来に比べて、部材のねばりを著しく改善
することができる。 【解決手段】 あらかじめ既存ＲＣ部材１の軸と直角方
向にスリット７もしくはスリット状のノッチを設けた鋼
板２を使用して、この鋼板２で既存ＲＣ部材１を巻き立
てる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、古い耐震基準類で
設計されたＲＣ（鉄筋コンクリート）部材の地震時変形
性能向上のために行う耐震補強工法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】橋梁における橋脚などのように主として
地震荷重によってその断面設計が決まる構造部材におい
ては、一般に中小地震に対しては供用性が損なわれない
ようにし、大地震に対しては崩壊しないような設計が行
われる。

【０００３】特に後者の地震荷重に対しては構造部材の
破壊モードが重要となり、多くの場合、曲げ破壊モード
とせん断モードがその検討対象となる。すなわち、部材
の曲げ破壊に対しては、構造物に作用する地震エネルギ
ーが吸収できるように部材に十分のねばり（変形性また
はじん性）を付与し、せん断破壊に対しては、部材のね
ばりがほとんど期待できないので十分のせん断耐力を付
与するように部材設計が行われる。そして、一般には、
曲げ破壊がせん断破壊に先行するように部材設計され
る。

【０００４】前記２つの破壊モードに対する設計上有効
でかつ基本的な方法は、帯筋やスターラップなどの横方
向補強筋の量を増やすことである。

【０００５】しかし、古い耐震基準で設計されたＲＣ構
造物では、現行耐震基準で考慮されているような大地震
時における大きな地震荷重が考慮されていなかったた
め、曲げ破壊型の部材ではねばりが小さく、また、せん
断破壊型部材では耐荷力が必ずしも十分ではなかった。
そのため、大地震時に崩壊の恐れのある構造部材も少な
くない。

【０００６】ところで、既存のＲＣ部材の耐震補強工法
を大別すると、ＲＣ部材に対して横方向補強筋を追加し
てコンクリートを増し厚するＲＣ巻き立て工法、横方向
補強筋の代替品として鋼板を断面周囲に巻きつける鋼板
巻き立て工法、およびカーボンファイバーなどの新材料
を断面周囲に張りつける新材料巻き立て工法がある。

【０００７】耐震補強の対象となる橋梁下の道路交通に
対する建築限界に余裕がない場合には、配筋および型枠
設置等で作業スペースを必要とするＲＣ巻き立て工法の
採用は困難である。そのような場合には、新材料巻き立
て工法に比べて安価である鋼板巻き立て工法が多く用い
られる。

【０００８】鋼板巻き立て工法の概要を図10に示す。図
中１は既存ＲＣ（鉄筋コンクート）部材、２は鋼板であ
るが、この鋼板巻き立て工法には、既存ＲＣ部材１と鋼
板２との間に充填材３として樹脂を充填する工法と、セ
メントミルクまたはセメントモルタルを充填する工法の
２種類がある。４は溶接継ぎ目である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】鋼板巻き立て工法のう
ち、樹脂を充填する工法、およびセメント系充填材を充
填する工法、特に充填材３との付着強度を向上させるた
めに設けた内側に凹凸を有する鋼板２を用いる工法にお
いては、次に示すような問題点がある。

【００１０】すなわち、一般に鉄筋にはこれが降伏した
あとひずみの増加につれて応力度が増加するいわゆるひ
ずみ硬化領域があるので、十分に横方向補強された本来
のＲＣ部材においては、図11に示されるように部材の固
定端もしくは部材接合部から部材軸方向の一定区間の軸
方向の鉄筋５が塑性化することになる。この塑性化する
領域、すなわち塑性化する鉄筋体積が大きいとエネルギ
ー吸収能力も大きく、したがって、部材は大きなねばり
を有することになる。

【００１１】横方向補強筋量の少ないＲＣ部材に対する
鋼板巻き立て工法は、部材の大変形に伴って斜め方向に
発生するいわゆるせん断ひびわれの幅の拡大を抑制し、
横方向鉄筋より内側のコンクリートのはらみ出しや剥落
および軸方向鉄筋の座屈を抑制する効果を有している。

【００１２】鋼板２と部材コンクリートを一体化させる
効果を有する充填材３として樹脂の充填、およびセメン
ト系材料を充填する場合でも内側に凹凸を有する鋼板２
を使用することは、コンクリートとの協同作用の結果と
して鋼板２の部材軸直角方向の剛性が大きくなるので、
前記の機能を向上させる上でより有効である。

【００１３】しかし、他方、鋼板２の端部から部材軸方
向に一定長さ離れた内側の補強領域では、部材軸方向に
対しても部材コンクリートとの一体性がある程度確保さ
れているため、部材軸方向に対しても耐震補強を施した
ことに相当している。そのため、補強領域における既存
ＲＣ部材１中の軸方向鉄筋５が塑性化しなかったり塑性
化する領域が図12に示すように著しく減少する。このこ
とは、補強領域が合成部材と見なされる鋼板２に着目し
た場合も同様である。

【００１４】その結果、部材のねばりが必ずしも期待す
るほど大きくならない。また、柱基部などの接合部付近
の断面耐力が増加するため、設計上の意図に反してフー
チングが先に破壊したり、ラーメン高架橋のような不静
定構造物において、他の部分がぜい性的に破壊したりす
るおそれが生じる。

【００１５】本発明の目的は前記の従来例の不都合を解
消し、ＲＣ部材の軸方向鉄筋の塑性化する長さをより大
きくすることができるので、従来に比べて、部材のねば
りを著しく改善することができるＲＣ部材の耐震補強工
法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、鋼板巻き立て工法のうち、樹脂を充填する工
法、およびセメント系充填材を充填する工法のうち内側
に凹凸を有する鋼板を用いるなどして付着を期待する工
法において、第１に、あらかじめＲＣ部材の軸と直角方
向にスリットもしくはスリット状のノッチを設けた鋼板
を使用して、この鋼板でＲＣ部材を巻き立てること、第
２に、薄い鋼板にＲＣ部材の軸と直角方向に一定間隔で
複数の鉢巻き状の帯板を接合させた鋼板を使用して、こ
の鋼板でＲＣ部材を巻き立てること、第３に、ＲＣ部材
の軸方向に波状に形状が変化する鋼板を使用して、この
鋼板でＲＣ部材を巻き立てることを要旨とするものであ
る。

【００１７】請求項１記載の本発明によれば、鋼板に設
けるスリットもしくはノッチは、ＲＣ部材中の横方向の
力に対しては帯鉄筋やスターラップの場合と同様に抵抗
し、部材軸方向の力に対して全く抵抗しないか、引っ張
り力が一定の大きさを超えると抵抗しない。その結果、
既存ＲＣ部材中の軸方向の鉄筋の塑性化する領域は、こ
れらのスリット等を設けない鋼板を使用する図12の場合
に比べて図９に示すように改善される。

【００１８】請求項２記載の本発明によれば、薄い鋼板
がスリットの役割を果して、請求項１と同様の作用が得
られる。

【００１９】請求項３記載の本発明によれば、波状に形
状が変化する鋼板（波板鋼板）も同様に、部材の横方向
の力に対しては抵抗するが、部材軸方向の力に対しては
ほとんど抵抗しないので、請求項１，２と同様の作用が
得られる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面について本発明の実施
の形態を説明する。図１は本発明のＲＣ部材の耐震補強
工法の第１実施形態を示す斜視図で、鋼板巻き立て工法
のうち、樹脂を充填する工法、およびセメント系充填材
を充填する工法のうち内側に凹凸を有する鋼板を用いる
などして付着を期待する工法におけるものである。

【００２１】既存ＲＣ（鉄筋コンクート）部材１に鋼板
２を巻き立て、既存ＲＣ部材１と鋼板２との間に樹脂や
セメントミルクまたはセメントモルタルの充填材３を充
填するが、この鋼板２として内側に水平方向の突起６を
リブ状に適宜間隔で一体成形し、かつこの突起６の間に
水平スリット７を設けた。この水平スリット７は使用す
る鋼板２に対して既存ＲＣ部材１の軸と直角方向に伸び
るスリットとなる。この水平スリット７は水平方向のス
リット状のノッチに代えてもよい。

【００２２】この水平スリット７もしくはノッチは、既
存ＲＣ部材１中の横方向の力に対しては帯鉄筋やスター
ラップの場合と同様に抵抗し、部材軸方向の力に対して
全く抵抗しないか、引っ張り力が一定の大きさを超える
と抵抗しないように意図して設けるものである。

【００２３】このような水平スリット７を有する鋼板２
の製造方法を以下に述べる。矩形断面形状の平鋼の一方
の面上に、長手方向に平行に延びる複数の突起ならびに
溝を設けた鋼板の製造方法としては、熱間圧延により
製造する方法、熱間圧延により複数の突起のみを設け
た鋼板に機械加工によって溝を成形する方法などがある
が、機械加工より熱間圧延する製造の方が安価である。

【００２４】熱間圧延により製造する場合、矩形断面形
状の平鋼の一方の面上に、突起６と水平スリット７とし
ての溝とを一体に成形することは困難な場合が少なくな
いことから、まず、粗圧延段階で、平鋼の一方の溝を圧
延成形し、最後の仕上げ圧延段階で突起を形成すること
で、突起ならびに溝を設けた鋼板を製造する。

【００２５】この製造方法の一例を図５〜図８を参照し
ながら説明する。初期圧延段階で用いる圧延ロールは、
図５、図６に示すように、圧延上ロール８に鋼片10に溝
を形成するための突起８ａが設けられたものであり、こ
の圧延上ロール８によって溝を有する初期圧延鋼片を形
成する。図中９は圧延下ロールである。

【００２６】最後の圧延段階、すなわち、仕上げ段階で
は、図７、図８に示すように、圧延上ロール８に、鋼片
10に突起を成形するための溝を設けたものを用い、これ
によって水平突起６ならびに溝としての水平スリット７
を有する鋼板２を得る。

【００２７】なお、矩形断面形状の平鋼の一方の面上
に、長手方向に平行に延びる複数の溝のみを設けた鋼板
を製造する場合は、上記製造工程のうち、最後の仕上げ
圧延段階で用いる圧延上ロールに溝を設けないものを用
いることで、溝のみを有する鋼板を得る。

【００２８】図２は本発明の第２実施形態を示すもの
で、鋼板２は水平、鉛直両方向の突起11を兼ね備える水
平スリット７つきのものとした。

【００２９】図３は本発明の第３実施形態を示すもの
で、鋼板２は薄い鋼板12に、既存ＲＣ部材１の軸と直角
方向に一定の間隔に鉢巻き状の帯板13を接合させたもの
を用いる。これら薄い鋼板12と帯板13には通常の鋼板と
帯板を使用し、鋼板と帯板は溶接などによってある程度
の一体化を行う。

【００３０】このような鋼板２を用いた場合、薄い鋼板
12が前記第１、第２実施形態でのスリットの役割を果た
す。

【００３１】図４は本発明の第４実施形態を示すもの
で、鋼板２は既存ＲＣ部材１の軸方向に波状に形状が変
化するいわゆる波板鋼板を用いた。

【００３２】この波板鋼板による鋼板２も同様に、既存
ＲＣ部材１の横方向の力に対しては抵抗するが、部材軸
方向の力に対してはほとんど抵抗しないという機能を有
している。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように本発明のＲＣ部材の耐
震補強工法は、横方向補強筋の代替品として鋼板を断面
周囲に巻きつける鋼板巻き立て工法において、既存ＲＣ
部材の軸方向鉄筋の塑性化する長さをより大きくするこ
とができるので、従来に比べて、部材のねばりを著しく
改善することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＲＣ部材の耐震補強工法の第１実施形
態を示す斜視図である。

【図２】本発明のＲＣ部材の耐震補強工法の第２実施形
態を示す斜視図である。

【図３】本発明のＲＣ部材の耐震補強工法の第３実施形
態を示す斜視図である。

【図４】本発明のＲＣ部材の耐震補強工法の第４実施形
態を示す斜視図である。

【図５】鋼板の製造工程の前段階を示す縦断側面図であ
る。

【図６】鋼板の製造工程の前段階を示す縦断正面図であ
る。

【図７】鋼板の製造工程の後段階を示す縦断側面図であ
る。

【図８】鋼板の製造工程の後段階を示す縦断正面図であ
る。

【図９】本発明のＲＣ部材の耐震補強工法の補強結果の
降伏強度を示す説明図である。

【図１０】従来例を示す斜視図である。

【図１１】鋼板巻き立てを行わない場合の降伏強度を示
す説明図である。

【図１２】鋼板巻き立てを行う従来例の降伏強度を示す
説明図である。

【符号の説明】

１…既存ＲＣ部材 ２…鋼板 ３…充填材 ４…溶接継ぎ目 ５…鉄筋 ６…水平突起 ７…水平スリット ８…圧延上ロール ８ａ，８ｂ…突起 ９…圧延下ロール 10…鋼片 11…水平、鉛直両方向
の突起 12…薄い鋼板 13…帯板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古市 耕輔 東京都江東区東陽六丁目３番２号 鹿島建 設株式会社関東支店内 (72)発明者 天野 玲子 東京都調布市飛田給二丁目19番１号 鹿島 建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 大久保 浩弥 東京都千代田区内幸町二丁目２番３号 川 崎製鉄株式会社内 (72)発明者 橋本 修身 東京都千代田区内幸町二丁目２番３号 川 崎製鉄株式会社内 (72)発明者 奥村 健人 東京都千代田区内幸町二丁目２番３号 川 崎製鉄株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 あらかじめＲＣ部材の軸と直角方向にス
   リットもしくはスリット状のノッチを設けた鋼板を使用
   して、この鋼板でＲＣ部材を巻き立てることを特徴とし
   たＲＣ部材の耐震補強工法。
2. 【請求項２】 薄い鋼板にＲＣ部材の軸と直角方向に一
   定間隔で複数の鉢巻き状の帯板を接合させた鋼板を使用
   して、この鋼板でＲＣ部材を巻き立てることを特徴とし
   たＲＣ部材の耐震補強工法。
3. 【請求項３】 ＲＣ部材の軸方向に波状に形状が変化す
   る鋼板を使用して、この鋼板でＲＣ部材を巻き立てるこ
   とを特徴としたＲＣ部材の耐震補強工法。