JPH09291510A - 鉄筋コンクリート柱の補強方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】地震時に水平力が作用した場合、せん断破壊を
防止する方法において、終局的に曲げ破壊が最も大きく
生じる柱の上下端部を十分に補強することができるよう
にすること。 【解決手段】鉄筋コンクリート柱に巻回固定された補強
用の鋼鈑の上下端部の少なくとも下端部周縁に、補助鋼
鈑が取りつけられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として橋桁等に
使用されている既設の鉄筋コンクリート柱の補強方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】兵庫県南部地震により、地上ならびに地
下の鉄筋コンクリート柱に大きな被害が生じたことか
ら、橋桁等に使用されている従来の設計仕様の鉄筋コン
クリート柱の補強が求められている。このような鉄筋コ
ンクリート柱の補強方法としては、従来から図１６に示
されるように、既設の鉄筋コンクリート柱３０の外周に
間隙を配して補強用の鋼鈑３１を巻回固定し、当該間隙
内に無収縮モルタルまたはエポキシ樹脂等の硬化性充填
剤３２を注入して鉄筋コンクリート柱３０と補強用の鋼
鈑３１を一体化させる補強方法がある。

【０００３】そしてこの場合、図１６（ａ）に示される
ように、補強用の鋼鈑３１の上端縁と下端縁とを、上側
と下側の床版桁コンクリート３３、３４に密着させて巻
回固定させる方法と、図１６（ｃ）に示されるように、
補強用の鋼鈑３１の上端縁と下端縁とを上側と下側の床
版桁コンクリート３３、３４と間隙３５、３６を配して
巻回固定させる方法がある。これらの補強方法は、地震
時に水平力が作用した場合、鉄筋コンクリート柱３０の
上下の相対変位とこれに伴う付加モーメントによる鉄筋
コンクリート柱のせん断破壊を防止し、終局において曲
げ破壊させる目的で行なわれる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】地震時に鉄筋コンクリ
ート柱に水平力が作用した場合、鉄筋コンクリート柱に
せん断破壊が生じることが実証、実験等で知られている
が、上記のような従来の補強方法では、終局における曲
げ破壊が最も大きく生じる鉄筋コンクリート柱の上下端
部においても、中間部分と同様の補強で済ませ、地震時
において水平力が作用する外力に相応する補強がなされ
ていないために、上下端部の剛性が不足し、鉄筋コンク
リート柱に対する十分な補強効果が発揮できないという
問題点が生じていた。

【０００５】すなわち、従来の補強方法のうちの、既設
の鉄筋コンクリート柱３０の外周に補強用の鋼鈑３１を
間隙を配して巻回し、該間隙内に無収縮モルタルまたは
エポキシ樹脂等の硬化性充填剤３２を注入したものにお
いて、補強用の鋼鈑３１の上端縁と下端縁とを、上側と
下側の床版桁コンクリート３３、３４に密着させて鉄筋
コンクリート柱３０に巻回固定させる図１６（ａ）に示
されるような方法の場合、地震による水平力が作用する
と、鉄筋コンクリート柱３０の水平変位により、補強用
の鋼鈑３１の下端縁が、図１７（ａ）に示されるよう
に、下側の床版桁コンクリート３４に食い込み、該床版
桁コンクリート３４のコンクリートが破壊されることに
なる。

【０００６】また、補強用の鋼鈑３１の上端縁と下端縁
とを上側と下側の床版桁コンクリート３３、３４と間隙
３５、３６を配して巻回固定させる図１６（ｂ）に示さ
れるような方法の場合、地震による水平力が作用する
と、鉄筋コンクリート柱３０と補強用の鋼鈑３１との間
隙内に注入した充填剤３２の上端部と下端部が損壊し、
その結果図１７（ｂ）に示されるように、鉄筋コンクリ
ート柱３０の上下端部の補強用の鋼鈑３１の周縁に膨ら
み３１ａが生じ、鉄筋コンクリート柱３０の上下端部に
おけるコンクリート破壊、すなわち曲げによる破壊が生
じることになる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来の鉄筋コ
ンクリート柱の補強方法のこのような問題点を解決する
ためになされたもので、鉄筋コンクリート柱に間隙を配
して補強用の鋼鈑を巻回固定し、この鉄筋コンクリート
柱と補強用の鋼鈑との間隙内に、硬化充填剤を注入する
鉄筋コンクリート柱の補強方法において、前記鉄筋コン
クリート柱に巻回固定した補強用の鋼鈑の上下端部の少
なくとも下端部周縁、または下端部周縁と、補強用の鋼
鈑と鉄筋コンクリート柱間の間隙を閉塞する方向とに補
助鋼鈑を取りつけることとしている。

【０００８】このように構成することにより、鉄筋コン
クリート柱に地震による水平力が加えられても、鉄筋コ
ンクリート柱に巻回された補強用の鋼鈑の上下端は補助
鋼鈑により変形が阻止され、充填剤や鉄筋コンクリート
柱の一部が落下することがなく、それだけ鉄筋コンクリ
ート柱の上下端部が補強されることになる。また、補強
用の鋼鈑の上下端縁を床版桁コンクリートに密着させて
も、補助鋼鈑により面接触となるので地震による水平力
が鉄筋コンクリート柱に加えられても、補強用の鋼鈑の
上下端縁が床版桁コンクリートに食い込むこともなくな
るため、床版桁コンクリートの損壊も可及的に防止する
ことになる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の鉄筋コンクリート柱の補
強方法では、まず補強対象となる既設の鉄筋コンクリー
ト柱の外周に、鉄筋コンクリート柱との間に適宜の間隙
を設けて補強用の鋼鈑を巻きつけ、固定する。つぎに、
前記鉄筋コンクリート柱と補強用の鋼鈑との間隙内に、
無収縮モルタルまたはエポキシ樹脂等の硬化性の充填剤
を注入する。つぎに、前記補強用の鋼鈑の上下端部の少
なくとも下端部周縁、または下端部周縁と、補強用の鋼
鈑と鉄筋コンクリート柱間の間隙を閉塞する方向とに補
助鋼鈑をスポット溶接等で固定する。

【００１０】補助鋼鈑を補強用の鋼鈑の下端部周縁に固
定すると、補強用の鋼鈑の下端部周縁が強化されるの
で、地震で鉄筋コンクリート柱に水平力が作用してもそ
の下端部周縁の充填剤やコンクリートが損壊せず、補強
用の鋼鈑の下端部も膨出しないので、補助鋼鈑の固定は
補強用の鋼鈑の下端部のみでも良いが、補強用の鋼板の
上端部の変形を防止し、鉄筋コンクリート柱上側の床版
桁コンクリートと接触する補強用の鋼鈑上端が該コンク
リートに食い込むのを防ぐためには、補強用の鋼鈑の上
端部周縁にも補助鋼鈑を固定して、補強用の鋼鈑の上端
と上側の床版桁コンクリートとを面接触とすることが好
ましい。

【００１１】

【実施例】以下本発明に係る鉄筋コンクリート柱の補強
方法の実施例を図に基づいて説明する。図１および図２
の実施例（以下「実施例１．」という。）では、既設の
鉄筋コンクリート柱１の周囲に、鉄筋コンクリート柱１
と適宜の間隙２を配して補強用の鋼鈑３が巻回され、こ
の補強用の鋼鈑３が鉄筋コンクリート柱１にコンクリー
トアンカー４により固定される。補強用の鋼鈑３の上端
部周縁および下端部周縁には、あらかじめ鉄筋コンクリ
ート柱１と補強用の鋼板３との間隙２を閉塞する方向に
補助鋼鈑としての断面平板状のフランジ５、６がスポッ
ト溶接により取りつけられており、フランジ５、６の上
端と下端はそれぞれ上側の床版桁コンクリート７と下側
の床版桁コンクリート８に密着して取りつけられてい
る。

【００１２】補強用の鋼板３が鉄筋コンクリート柱１に
固定された後、補強用の鋼板３の適宜箇所に穿設された
充填剤注入孔９から、補強用の鋼板３と鉄筋コンクリー
ト柱１との間隙２内に、無収縮モルタル、あるいはエポ
キシ樹脂等からなる硬化性の充填剤１０が注入され、補
強用の鋼板３と鉄筋コンクリート柱１とが一体化されて
補強工事を完了する。なお、ここで用いられる補強用の
鋼板３としては、補強しようとする橋脚の長さや周囲長
により、周囲および上下に適宜複数に分割されたものが
用いられる。

【００１３】図３に示される実施例では、実施例１．と
同様にして、既設の鉄筋コンクリート柱１に、あらかじ
めフランジ５、６が取りつけられた補強用の鋼板３を巻
回固定し、充填剤１０を充填して鉄筋コンクリート柱１
の補強を行なうが、実施例１．と異なるのは、補強用の
鋼板３の上端部周縁および下端部周縁に溶接されたフラ
ンジ５、６がそれぞれ上側の床版桁コンクリート７およ
び下側の床版桁コンクリート８と所望間隙１１を配して
取りつけられた点が異なる。

【００１４】図４に示される実施例では、実施例１．と
同様にして、既設の鉄筋コンクリート柱１に、あらかじ
めフランジ５、６が取りつけられた補強用の鋼板３を巻
回固定し、充填剤１０を充填して鉄筋コンクリート柱１
の補強を行なうが、実施例１．と異なるのは、補強用の
鋼板３の上端部周縁および下端部周縁に溶接されたフラ
ンジがそれぞれ断面Ｌ状のフランジ１２、１３からな
り、かつ上側のフランジ１２は上側の床版桁コンクリー
ト７に密着して取りつけられ、下側のフランジ１３は下
側の床版桁コンクリート８と所望間隙１４を配して取り
つけられた点が異なる。

【００１５】図５に示される実施例では、実施例１．と
同様にして、既設の鉄筋コンクリート柱１に、補強用の
鋼板３を巻回固定し、充填剤１０を充填して鉄筋コンク
リート柱１の補強を行なうが、実施例１．と異なるの
は、補強用の鋼板３の上端縁および下端縁に形成される
フランジ１５が、補強用の鋼板３の製造後に溶接される
のではなく、その製造時に同時に一体に折り曲げて形成
された点が異なる。

【００１６】なお、上記各実施例では平板状のフランジ
およびＬ状のフランジで、すべてのフランジがあらかじ
め鉄筋コンクリート柱１と補強用の鋼板３との間隙２を
閉塞する方向に取りつけられたものについて述べたが、
鉄筋コンクリート柱１と補強用の鋼板３の上端部周縁お
よび下端部周縁を強化できる形状のものであれば、如何
様な形状でも差し支えなく、かつ帯状の補助鋼鈑を補強
用の鋼鈑の上端部周縁または下端部周縁に巻回固定して
もよいことは勿論であるとともに、鉄筋コンクリート柱
１は既設のものに限らず、新設のものに設置しても良い
ことは当然である。

【００１７】つぎに、上記実施例による鉄筋コンクリー
ト柱と、従来の鉄筋コンクリート柱との強度の実験結果
について説明する。実験に際して使用される装置および
実験方法としてはつぎのような構成からなる装置および
方法を用いた。従来の被実験鉄筋コンクリート柱として
は、図６に示されるように、柱部分３０に補強用の鋼板
が巻回されていないもの（ケース１）と、図７に示され
るように、柱部分３０に厚さ6mm の補強用の鋼板３１が
４mmの間隙を配して巻回され、かつその下端縁と下側の
床版桁コンクリート３４上面との間隙３６が50mm配設さ
れるとともに、柱部分３０と補強用の鋼板３１との間隙
内にエポキシ樹脂からなる充填剤が注入されたもの（ケ
ース２）と、図８に示されるように、柱部分３０に厚さ
6mm の補強用の鋼板３１が、２４mmの間隙を配して巻回
され、かつその下端縁と下側の床版桁コンクリート３４
上面との間隙３６が50mm配設されるとともに、柱部分３
０と補強用の鋼板３１との間隙内に無収縮モルタルから
なる充填剤が注入されたもの（ケース３）が使用され
る。

【００１８】そして、この被実験鉄筋コンクリート柱３
０の大きさとしては、下側の床版桁コンクリート部分３
４が 2,000mm角で高さが 1,150mm、柱部分３０が 600mm
角で高さが 1,500mm、上側の床版桁コンクリート部分３
３が 1,000mm角で高さが 600mmのものが用いられるとと
もに、これら各部分３４、３０、３３内には所定量の鉄
筋が配筋されているものが使用される。

【００１９】また、本発明に係る被実験鉄筋コンクリー
ト柱１としては、図９に示されるように、図３に示され
る実施例のものにおいて、厚みが6mm の補強用の鋼板３
が、24mmの間隙を配して被実験鉄筋コンクリート柱１に
巻回され、かつ補強用の鋼板３の下端縁のみが下側の床
版桁コンクリート８の上面と50mmの間隙１１を配される
とともに、被実験鉄筋コンクリート柱１と補強用の鋼板
３との間隙内に無収縮モルタルからなる充填剤が注入さ
れた、被実験鉄筋コンクリート柱１の大きさおよび鉄筋
の配筋量が上記従来のものと同一のもの（ケース４）が
使用される。

【００２０】上記のように構成された各被実験鉄筋コン
クリート柱１、３０の強度実験に際しては、図１０に示
されるように、各被実験鉄筋コンクリート柱１、３０を
実験装置の反力床１６上に固定し、反力壁１７に設けら
れた１対の100tf のアクチュエータ１８を、加力梁１９
を介してピン治具２０により被実験鉄筋コンクリート柱
１、３０の上側の床版桁コンクリート７、３３に連結す
るとともに、被実験鉄筋コンクリート柱１、３０上に設
けられている反力フレーム２１には、被実験鉄筋コンク
リート柱１、３０の上面中心部にローラで支承されたピ
ン治具２２を介して300tf のアクチュエータ２３が設置
される。すなわち被実験鉄筋コンクリート柱１、３３の
上端部が反力壁１７に対して近接・離反可能に設置され
ている。この状態で各アクチュエータ１８、２３を作動
させるが、加力のために目標とする変形とその時の加力
パターンを表１のように設定する。

【００２１】

【表１】 そしてその加力スケジュールは図１１に示されるよう
に、1/400rad. から1/15rad.までそれぞれ３回正負繰り
返して行なわれる。側面のアクチュエータ１８の作動に
際しては、正負１サイクルあたり平均８０ステップの間
隔で間欠的に加力制御する。また、上側のアクチュエー
タ２３は、被実験鉄筋コンクリート柱１、３０の死加重
が70kg/cm2 (252ton) となるように加力する。

【００２２】上記ケース１乃至ケース４において、それ
ぞれの加力位置における加力と変形の関係を表すと図１
２乃至図１５のグラフのようになる。したがって、この
グラフからも明らかなように、本発明による鉄筋コンク
リート柱の方が従来の鉄筋コンクリート柱より１０乃至
２０％水平加重に耐えられること、すなわち強度が増大
していることが分かる。

【００２３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。鉄筋コ
ンクリート柱に巻回固定した補強用の鋼鈑の下端部周縁
に、補助鋼鈑が取りつけられたことにより、鉄筋コンク
リート柱の下端部周縁が補強されるので、鉄筋コンクリ
ート柱に地震により水平加重が加えられても、補強用の
鋼板の下端部周縁が変形したり、鉄筋コンクリート柱下
端部のコンクリートや充填剤等が損壊することを可及的
に防止できるとともに、損壊したコンクリート等により
補強用の鋼板の下側が膨出することも防止できるので、
鉄筋コンクリート柱の補強効果を増大できる。

【００２４】また、補強用の鋼鈑の上端部周縁にも補助
鋼鈑を取り付けられたものにおいては、鉄筋コンクリー
ト柱の下端部ばかりでなく、上端部における補強用の鋼
鈑の変形も防止できて、鉄筋コンクリート柱の一層の強
度向上を図ることができる。さらに、補強用の鋼鈑と鉄
筋コンクリート柱間の間隙を閉塞する方向に補助鋼鈑が
取りつけられたものにおいては、補強用の鋼板と上下各
床版桁コンクリートとの接触面が、線接触から面接触と
なるため、それだけ地震による水平加重が加えられても
床版桁コンクリートを損壊する度合いが少なくなり、一
層鉄筋コンクリート柱の強度維持に役立つ。

【００２５】また、既設、新設を問わず、補強用の鋼板
の上端部周縁または下端部周縁に単に補助鋼鈑を溶接す
るだけで足りるから、経済性および施工性において大き
な負担がかかることなく鉄筋コンクリート柱の補強がで
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による鉄筋コンクリート柱の補強方法の
実施例を示すもので、平板状の補助鋼鈑を補強用の鋼板
の上下端部周縁に溶接したものを使用した場合の断面図
である。

【図２】図１のＡーＡ線拡大断面図である。

【図３】本発明による鉄筋コンクリート柱の補強方法の
実施例を示すもので、平板状の補助鋼鈑を補強用の鋼板
の上下端部周縁に溶接したものを使用し、かつその上端
および下端と各床版桁コンクリートとの間に間隙を配し
た場合の断面図である。

【図４】本発明による鉄筋コンクリート柱の補強方法の
他の実施例を示すもので、断面Ｌ状の補助鋼鈑を補強用
の鋼板の上下端部周縁に溶接したものを使用し、かつ下
側の補助鋼鈑と床版桁コンクリートとの間に間隙を配し
た場合の断面図である。

【図５】本発明による鉄筋コンクリート柱の補強方法の
さらに他の実施例を示すもので、補助鋼鈑があらかじめ
補強用の鋼鈑の上端および下端を鉄筋コンクリート柱側
に折り曲げられて形成された場合の断面図である。

【図６】補強用の鋼鈑が使用されていない実験用鉄筋コ
ンクリート柱の正面図である。

【図７】鉄筋コンクリート柱に補強用の鋼板が巻回さ
れ、かつ下側の補助鋼鈑と床版桁コンクリートとの間に
間隙を配した場合の従来の鉄筋コンクリート柱を模した
実験用鉄筋コンクリート柱の断面図である。

【図８】図７におけるものにおいて、鉄筋コンクリート
柱と補強用の鋼板との間隙を異にしかつ充填剤を異にし
た場合の断面図である。

【図９】鉄筋コンクリート柱に補強用の鋼板が巻回さ
れ、かつ下側の補助鋼鈑と床版桁コンクリートとの間に
間隙を配した場合の本発明にかかる鉄筋コンクリート柱
を模した実験用鉄筋コンクリート柱の断面図である。

【図１０】鉄筋コンクリート柱の強度実験装置の説明図
である。

【図１１】実験装置における加力スケジュールを示すグ
ラフである。

【図１２】実験用鉄筋コンクリート柱の図６の場合の加
力位置における水平加重と変形の関係を示すグラフであ
る。

【図１３】実験用鉄筋コンクリート柱の図７の場合の加
力位置における水平加重と変形の関係を示すグラフであ
る。

【図１４】実験用鉄筋コンクリート柱の図８の場合の加
力位置における水平加重と変形の関係を示すグラフであ
る。

【図１５】実験用鉄筋コンクリート柱の図９の場合の加
力位置における水平加重と変形の関係を示すグラフであ
る。

【図１６】（ａ）は従来の鉄筋コンクリート柱の補強方
法を説明する断面図、（ｂ）はそのＢーＢ線断面図、
（ｃ）は従来の方法の他の例を示すもので、補強用の鋼
板の上下端縁と上下の床版桁コンクリートとの間に間隙
を配したものを示す。

【図１７】（ａ）は補強用の鋼板の下端縁で下側の床版
桁コンクリートが損壊された状態を示す断面図、（ｂ）
は補強用の鋼板の上端部と下端部とが膨出した状態を示
す断面図である。

【符号の説明】

１：鉄筋コンクリート柱 ２：間隙 ３：補強用の鋼板 ５、６：フランジ（補助鋼鈑） １０：充填剤

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄筋コンクリート柱（１）に間隙（２）を
   配して補強用の鋼鈑（３）を巻回固定し、この鉄筋コン
   クリート柱（１）と補強用の鋼鈑（３）との間隙（２）
   内に、硬化充填剤（１０）を注入する鉄筋コンクリート
   柱の補強方法において、前記鉄筋コンクリート柱（１）
   に巻回固定した補強用の鋼鈑（３）の上下端部の少なく
   とも下端部周縁に、補助鋼鈑（５）（６）が取りつけら
   れたことを特徴とする鉄筋コンクリート柱の補強方法。
2. 【請求項２】補助鋼鈑（５）（６）が、補強用の鋼鈑
   （３）の上下端部の少なくとも下端部周縁と、補強用の
   鋼鈑（３）と鉄筋コンクリート柱（１）間の間隙（２）
   を閉塞する方向とに取りつけられた請求項１記載の鉄筋
   コンクリート柱の補強方法。