JPH10148038A

JPH10148038A - 既設柱の耐震補強方法および既設柱の耐震補強構造

Info

Publication number: JPH10148038A
Application number: JP9342650A
Authority: JP
Inventors: Fumio Shiraishi; 文雄白石; Masanobu Arano; 政信荒野; Mikio Takeuchi; 幹雄竹内; Yoshinori Nakano; 良則中野
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 1997-12-12
Filing date: 1997-12-12
Publication date: 1998-06-02
Anticipated expiration: 2015-12-13
Also published as: JP3406820B2

Abstract

(57)【要約】【課題】手間がかからず、欠陥の少ない既設柱の補強
を行なうことができる既設柱の耐震補強方法を提供す
る。【解決手段】既設柱５１の回りにこの既設柱５１の外
周面から一定間隔を隔てて連続した螺旋フープ筋１を巻
き付けながら配設し、既設柱５１と螺旋フープ筋１の隙
間にモルタルを充填する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄筋コンクリート
製の既設柱を外周から耐震補強する既設柱の耐震補強方
法および耐震補強構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】平成７年１月１７日に阪神地区を襲った
阪神大震災により、多くの構造物が倒壊あるいは破損
し、とりわけ高架道路等の鉄筋コンクリート製の支柱の
倒壊は、未曾有のものであった。そのため、将来の大震
災に備えて、かかる鉄筋コンクリート製の支柱の補強が
現在も盛んに行なわれている。

【０００３】このような柱の耐震補強方法の１つとし
て、図７(Ａ),(Ｂ)に示す鋼板巻き建て工法がある。こ
の工法は、既設柱５１の周囲全体を、上端の水平梁５２
下の隙間５３を残してコ字状断面の１対の鋼板５４で囲
み、両鋼板の裏当金付き縦継手を溶接(５５)するととも
に、鋼板５４の外周を縦方向に所定間隔をおいて水平に
溶接した押え帯板５６で補強した後、鋼板５４と既設柱
５１の間の空間にモルタル５７を充填する手法である。
しかし、この工法は、現場溶接(５５)を必要とするため
品質管理が難しいうえ、鋼板５４の建て込みにクレーン
あるいは用地が狭い場合には吊り設備を要し、さらに施
工性の面から鋼板を強度上必要な厚さ以上に厚くした
り、外気に晒される鋼板を防錆塗装しなければならない
ため、フープ筋による補強に比して不経済であるという
欠点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そのため、柱のいま１
つの耐震補強方法として、図７(Ｃ),(Ｄ)に示すＲＣ(鉄
筋コンクリート)巻き建て工法がある。この工法は、既
設柱５１の外側四隅に添え筋５８を垂設し、これらの添
え筋５８に、例えば直径16mmの鉄筋コンクリート用棒鋼
(SD35)を矩形に加工してなるフープ筋５９を外嵌してフ
ープの継目を溶接(５９a)し、このフープ筋５９を縦方
向に順次例えば10cmの間隔で添え筋５８に溶接または結
束線で結束した後、フープ筋５８の周囲全体を水平梁５
２下の隙間５３を残して囲んだ仮枠(図示せず)内にモル
タル５７を打設する手法である。ところが、このＲＣ巻
き建て工法は、既設柱５１の下端には基礎,上端には水
平梁５２があるため、フープ筋５９を１つずつ外嵌して
継目を溶接してから所定間隔に順次固定するという手法
に依らざるを得ず、手間がかかり、現場溶接による品質
管理面および施工性の面で問題がある。

【０００５】そこで、本発明の目的は、１つずつ別々の
輪になった従来のフープ筋に代えて、螺旋状の束に加工
した１本のフープ筋を用いることによって、手間がかか
らず、欠陥の少ない既設柱の補強を行なうことができる
既設柱の耐震補強方法および耐震補強構造を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の既設柱の耐震補強方法は、既設柱の回り
にこの既設柱の外周面から一定間隔を隔てて螺旋フープ
筋を配設し、上記既設柱と螺旋フープ筋の隙間にモルタ
ルを充填することを特徴とする。尚、この明細書では、
モルタルとは、モルタルそのものの他に、コンクリート
を含む広い意味で使っている。

【０００７】請求項１の既設柱の耐震補強方法では、連
続した螺旋フープ筋を既設柱の回りに巻き付けて一定間
隔を隔てて配設するので、従来のように輪状のフープ筋
を柱に１つずつ外嵌して継目を溶接する必要がないか
ら、欠陥の少ない能率的なフープ筋の施工により既設柱
を能率良く強固に耐震補強することができる。

【０００８】請求項２の既設柱の耐震補強方法は、既設
柱の回りにこの既設柱の外周面から一定間隔を隔てて螺
旋フープ筋を配設し、上記既設柱と螺旋フープ筋の隙間
にモルタルを吹き付けながら充填するとともに、上記螺
旋フープ筋をモルタルで被覆することを特徴とする。

【０００９】請求項２の耐震補強方法では、連続した螺
旋フープ筋を既設柱の回りに巻き付けて一定間隔を隔て
て配設するので、従来のように輪状のフープ筋を柱に１
つずつ外嵌して継目を溶接する必要がないから、欠陥の
少ない能率的なフープ筋の施工により既設柱を能率良く
強固に耐震補強することができる。また、モルタルによ
る既設柱と螺旋フープ筋の隙間の充填および螺旋フープ
筋の被覆を吹き付けで行なうので、モルタル充填用の仮
枠を要さずに螺旋フープ筋まで被覆できるから、施工を
一層能率化できるとともに、螺旋フープ筋の防錆塗装を
省略することができる。

【００１０】請求項３の既設柱の耐震補強構造は、既設
柱の回りにこの既設柱の外周面から一定間隔を隔てて配
設された螺旋フープ筋と、上記既設柱と螺旋フープ筋の
隙間に充填されたモルタルとを備えたことを特徴とす
る。請求項３の耐震補強構造では、既設柱の回りに連続
した螺旋フープ筋が配設されているので、従来のように
輪状のフープ筋を柱に１つずつ外嵌して継目を溶接する
必要がないから、施工能率の良い強固な耐震補強構造と
なる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
により詳細に説明する。図１(Ａ),(Ｂ)は、既設柱の耐
震補強方法の要部をなす螺旋フープ筋の配設方法の一形
態を示す夫々斜視図,側面図である。螺旋フープ筋１
は、高強度の鋼線を、既設柱５１の外周に沿う矩形のル
ープをなして螺旋状の束に加工したものである。上記螺
旋フープ筋１の既設柱５１への巻き付けは、図示の如
く、螺旋フープ筋１を、既設柱５１の外面に近接させ、
かつ螺旋フープ筋１の開口面(ループ面)を上記外面に対
向するように横方向に向けて,つまり鉛直面に沿う方向
に配置するとともに、巻き始めとなる図示しない直角に
曲げた先端を、既設柱５１の下端に柱面に垂直に穿設し
た図示しない穴に差し込んで固定し、螺旋フープ筋１の
束をその開口面が鉛直方向に沿うように保持したまま、
図１(Ｂ)の矢印Ｘで示す束がほどける方向に回転させつ
つ、既設柱５１の周囲を矢印Ｙで示す方向に巡らせて、
１ループずつ既設柱５１の回りに巻き付けて行なう。な
お、図１の既設柱５１の下端外周に水平に重なっている
のが、既に巻き付けられた螺旋フープ筋であり、既設柱
５１の外面に対向して鉛直に保持されている束が、これ
から巻き付けられる螺旋フープ筋である。

【００１２】図２は、本発明の螺旋フープ筋の巻き付け
のピッチとそのときに生じる応力を、図７(Ｃ),(Ｄ)で
述べた従来例と対比して検討するための模式図である。
まず、柱単位長さ当たりの螺旋フープ筋の合計断面が担
う許容荷重が、従来例のフープ筋の同様の合計断面が担
う許容荷重と等しいとして、実施の形態の巻き付けピッ
チを求める。従来例のフープ筋は、直径:d＝16mm,柱１m
当たりの本数:n＝10本／m (10cmピッチ),降伏点:σy＝3
8kgf／mm²であるから、柱１m当たりこのフープ筋が担う
許容荷重Ｗは、Ｗ＝σy×(πd²／４)×２×n＝152700kg
となる。一方、本実施の形態の螺旋フープ筋(ＰＣ鋼棒S
BPD130/145)は、柱１m当たりの本数をn'(本／m)とし、
d'＝7.4mm,σy'＝134kgf／mm²だから許容荷重Ｗ'は、
Ｗ'＝σy'πd'²n'／２＝11520n'kg となり、Ｗ＝Ｗ'と
おけば、n'＝152500/11510＝13.3 と求まる。そこで安
全率を考慮して、n'＝20 即ち巻き付けのピッチを5cm
と決定する。このように本実施の形態は、ピッチが従来
例の半分になって柱１mの巻き付けに要するフープ筋の
長さは２倍になるが、フープ筋の断面積が従来例の0.21
4(＝3.7²/8²)倍になるから、従来と同等の補強度を維持
しつつ、フープ筋重量を略半減して施工の軽量化を図れ
る。

【００１３】次に、巻き付けの際の捩りにより生じる剪
断応力について検討する。直径d（mm)の丸棒の捩り剛性
Ｔは、丸棒の横弾性係数をＧ(kgf／mm²),単位長さ当た
りの捩れ角をθ(rad／mm)として、Ｔ＝ＧＩ＝Ｇπd⁴θ
／３２で与えられ、これを丸棒の最大剪断応力τ(kgf
／mm²)の式 τ＝１６Ｔ／(πd³) に代入すると、τ＝Ｇ
dθ／２…(１) となる。螺旋フープ筋１の捩れ角は、図
２に示すように、柱５１に固定された下端１sから既に
巻き付けられた最上ループの第１隅部１aまでが零で、
ここから漸増して第２隅部１bに至って45°になり、第
３隅部１cまで45°の一定値を保ち、再び漸増して第４
隅部１dで90°になると考えることができる。つまり、
柱５１(900mm □)の半周長1800mmに対して捩れ角が90°
増加するから、単位長さ当たりの捩れ角θは、θ＝(πr
ad／180°)×(90°／1800mm)＝0.000873(rad／mm) とな
る。

【００１４】上記(１)式中のＧは、Ｇ＝Ｅ／２(ν＋１)
Ｅ:ヤング率,ν:ポアソン比で与えられ、この値は、
従来例のSD35,本発明のSWPR1を問わず鉄鋼である限り、
一定(8100kgf／mm²)であり、また(１)式中のθも、本発
明,従来例を問わず上記一定値である。従って、捩りに
よりフープ筋に生じる最大剪断応力τは、(１)式からフ
ープ筋の直径dに比例することになる。一方、材料の許
容最大剪断応力τaは、その材料の降伏点をσyとすれ
ば、τa＝σy／２√３…(２) で与えられるので、フー
プ筋の許容最大剪断応力は、材料の降伏点σyに比例す
ることになる。従って、従来例および本実施の形態の材
料特性値等を上記(１),(２)式に代入して夫々の最大剪
断応力τ,許容最大剪断応力τaを求めると、従来例で
は、τ＝56.6(kgf／mm²)＞τa＝11.0(kgf／mm²) となっ
て巻き付けが不可能だが、本発明では、τ＝26.2(kgf／
mm²)＜τa＝38.7(kgf／mm²) となって弾性変形内での巻
き付けが可能になる。これは、本実施の形態が、従来例
のSD35よりも遥かに高強度のSWPR1を用いているので、
許容最大剪断応力τaを大きくできるのに加えて、フー
プ筋を小径にできて捩りで生じる最大剪断応力τを直径
に逆比例して小さくできるからである。

【００１５】上述の螺旋フープ筋の巻き付けを含む既設
柱の耐震補強方法を、図３を参照しつつ説明する。ま
ず、既設柱５１のコンクリートを、後に吹き付けられる
モルタルとなじませるべく表面処理し、続いて柱５１の
外側四隅に結束用の添え筋５８を垂設する。次に、柱５
１の下端に柱面に垂直にアンカー穴(図示せず)を明け、
このアンカー穴に螺旋フープ筋１の直角に曲げた先端を
差し込んだ後、螺旋フープ筋１の束のループ面を柱外面
に対向させて、つまり鉛直方向に沿うように保持し、こ
の状態のまま束を図１(Ｂ)に示す矢印Ｘ方向に回転させ
つつ矢印Ｙ方向に柱の周囲に巡らせて、１ループずつ柱
５１に巻き付けていく。１束の巻き付けが終わると、柱
５１の下端外周に重なって巻き付いた螺旋ループ筋１の
上端を柱５１の上方へ図３(Ｂ)の如く持ち上げて、所定
のピッチP＝5cmを作って保持し、この状態で螺旋ループ
筋１の四隅を、添え筋５８に結束線で結束または溶接し
て固定する。次に、巻き建ての終わった螺旋ループ筋１
の先端が差し込まれたアンカー穴にグラウトを注入して
固定した後、既設柱５１と螺旋ループ筋１の隙間にモル
タルを吹き付けながら充填するとともに螺旋ループ筋１
をモルタルで覆って、厚さ40mmのモルタル層５７とし、
既設柱５１の耐震補強を終了する。

【００１６】このように、本実施の形態の既設柱の耐震
補強方法の要部である螺旋フープ筋の巻き付けは、螺旋
フープ筋１のループ面を既設柱５１の外面に対向させて
鉛直方向に沿って保持したまま、束がほどける方向(図
１(Ｂ)の矢印Ｘ)に回転させつつ既設柱の回りを巡らせ
て(図１(Ｂ)の矢印Ｙ)１ループずつ巻き付けていくの
で、従来のように矩形状のフープ筋の隅部を矩形面内で
曲げ力によりさらに90°開くのではなく、螺旋フープ筋
を柱の半外周長当たり90°捩るだけでよいから、弾性変
形範囲内での巻き付けが可能になるうえ、螺旋フープ筋
の束の鉛直保持により、柱の周囲空間が狭くても施工が
できる。さらに、本実施の形態では、従来のように輪状
のフープ筋を柱に１つずつ外嵌して継目を溶接する必要
がないので、能率的で欠陥の少ない既設柱の耐震補強を
行なうことができる。

【００１７】また、上記実施の形態では、螺旋フープ筋
１の材料に降伏点が134kgf／mm²の高強度鋼を用いてい
るので、従来と同等の補強強度を維持しつつ、フープ筋
の所要重量を略半減でき、施工の軽量化を図れるととも
に、降伏点の上昇による許容剪断応力の上昇およびフー
プ筋の小径化に比例した巻き付けに伴って生じる捩り最
大剪断応力の低減により、弾性範囲内での巻き付けを確
実に保証しつつ、巻き付けの一層の容易化を図ることが
できる。

【００１８】なお、上記実施の形態では、螺旋フープ筋
のループ形状を正方形としたが、この形状は既設柱の断
面形状に合わせて円形,長方形などにできることは勿論
である。また、螺旋フープ筋の材質は、上記実施の形態
のSWPR1に限らず、巻き付けに伴う捩り最大剪断応力が
弾性範囲内に収まるものであれば、どのようなものでも
よい。さらに、上記実施の形態では、螺旋フープ筋１を
巻き付けた上に吹き付けによりモルタル層５７を施工し
ているので、モルタル充填用の仮枠を要さずに螺旋フー
プ筋まで被覆できるから、施工を一層能率化できるとと
もに、螺旋フープ筋の防錆塗装を省略することができ
る。なお、螺旋フープ筋１の回りに仮枠を組み、この仮
枠内にモルタルを注入して施工することもできる。

【００１９】図４,図５,図６は、本発明の既設柱の耐震
補強方法の要部である螺旋フープ筋の自動巻付けを実施
するための装置を示す夫々平面図,側面図,正面図であ
る。この装置は、既設柱５１の外周に沿う矩形のループ
をなして螺旋状に加工して束ねられた螺旋フープ筋１
を、ループ面１fを既設柱５１の外面に対向させて、つ
まり鉛直方向に沿うように外周１１aで支持する枠部材
１１と、この枠部材１１の横軸である中心軸１１bの基
端を回転自在(図６の矢印Ｌ参照)かつ水平に枢支する支
柱部１２と、この支柱部１２を縦軸である鉛直軸１２a
を介して揺動自在(図４の矢印Ｍ参照)に搭載して、既設
柱５１の回りを旋回(図４の矢印Ｎ参照)する台車１３を
備えている。

【００２０】上記既設柱５１の回りの地盤上には、コ字
状断面の形鋼を円形に加工してなる軌道１４が敷設さ
れ、内,外円をなす形鋼上にレール１５,１５が固定さ
れ、外側円の内周全体にラックギヤ１６が設けられると
ともに、内外円の中間にガイドレール１７が設けられて
いる。一方、上記台車１３には、上記レール１５上を転
動する４つの車輪１８と、上記ガイドレール１７を両側
から挾んでレール１５からの車輪１８の離脱を防ぐ位置
決めローラ１９と、上記ラックギヤ１６に噛合し,かつ
モータ２０で駆動されて台車１３を旋回させるピニオン
ギヤ２１と、モータ２０に電力を供給する発電機２２を
設けている。

【００２１】さらに、上記枠部材１１は、中心軸１１b
とその四隅に配した水平材１１aを筋違材２３で連結し
て直方体に形成され、各水平材１１aの先端に、90°内
側に回動して螺旋フープ筋１の抜け落ちを防ぐ抜止めピ
ン２４を有するとともに、中心軸１１bの基端が、上記
台車１３上に鉛直軸１２aを介して揺動自在に取り付け
られた支柱部１２の板状部２５の遠端から突出する支柱
２６の上端に軸受２７を介して枢支されている。

【００２２】上記装置による既設柱への螺旋フープ筋の
巻き付けは、次のとおりである。まず、枠部材１１の前
面四隅の抜止めピン２４を水平材１１aと一直線をなす
ようにして、前面から枠部材１１に螺旋フープ筋１の束
を外嵌し、螺旋フープ筋１の先端を引き出して既設柱５
１の下端のアンカー穴(図示せず)に係止し、上記抜止め
ピン２４を直角に回動してロックして、束の抜け落ちを
防止する。これにより、螺旋フープ筋１は、そのループ
面１fを既設柱５１の外面に対向させて鉛直に支持され
る。次に、発電機２２を起動して電力でモータ２０を駆
動し、ピニオンギヤ２１,ラックギヤ１６を介して台車
１３を既設柱５１の回りのレール１５上に矢印Ｎ(図４)
の方向に旋回させる。すると、台車１３上の支柱部１２
が水平面内で矢印Ｍ(図４)の方向へ揺動しながら、支持
２６の上端に軸受２７を介して枢支された枠部材１１が
矢印Ｌ(図６)の方向に回転して、螺旋ループ筋１の束が
１ループずつほどけ出して図示の如く既設柱５１の回り
に巻き付いていく。

【００２３】巻き付く際の螺旋フープ筋１は、図１,図
２で既述のように、柱の半外周長当たり90°ずつ弾性範
囲内で捩れ変形するので、従来のように輪状のフープ筋
を１本ずつ柱に外嵌して継目を溶接する必要がないか
ら、能率的で欠陥のない既設柱の補強を行なうことがで
きる。また、螺旋フープ筋１を高強度鋼製とすれば、既
述の如く補強強度を維持したままフープ筋の所要重量を
半減でき、施工の軽量化および弾性範囲内での巻き付け
の確実化と巻き付けの一層の容易化を図れるのはいうま
でもない。

【００２４】上記装置では、枠部材１１の中心軸１１b
の基端を支柱１２で水平に枢支し、この支柱部１２を鉛
直軸１２aを介して台車１３上に揺動自在に取り付けて
いるので、螺旋フープ筋１が矩形のループに束ねられて
いても、上記支柱部１２の揺動によって既設柱５１への
巻き付けが容易になるという利点がある。また、枠部材
１１の前面四隅に抜止めピン２４を設けているので、枠
部材１１からの螺旋フープ筋１の抜け落ちが確実に防止
できるという利点がある。

【００２５】なお、上記装置では、枠部材１１を直方体
としたが、この形状は螺旋フープ筋のループ形状に合わ
せて円筒状などにできることは勿論である。また、螺旋
フープ筋のループ形状が例えば円の場合は、支柱部１２
を台車１３上に揺動不可に取り付けても、巻き付けに支
障は生じない。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
の既設柱の耐震補強方法は、既設柱の回りにこの既設柱
の外周面から一定間隔を隔てて螺旋フープ筋を配設し、
上記既設柱と螺旋フープ筋の隙間にモルタルを充填する
ので、従来のように輪状のフープ筋を柱に１つずつ外嵌
して継目を溶接する必要がなく、従って、欠陥の少ない
能率的なフープ筋の施工により既設柱を能率良く強固に
耐震補強することができる。

【００２７】請求項２の既設柱の耐震補強方法は、既設
柱の回りにこの既設柱の外周面から一定間隔を隔てて螺
旋フープ筋を配設し、上記既設柱と螺旋フープ筋の隙間
にモルタルを吹き付けながら充填するとともに、上記螺
旋フープ筋をモルタルで被覆するので、請求項１と同様
に既設柱を能率良く強固に耐震補強できるうえ、モルタ
ル充填用の仮枠を要さずに螺旋フープ筋まで被覆できる
から、施工を一層能率化でき、螺旋フープ筋の防錆塗装
を省略することができる。

【００２８】請求項３の既設柱の耐震補強構造は、既設
柱の回りにこの既設柱の外周面から一定間隔を隔てて配
設された螺旋フープ筋と、上記既設柱と螺旋フープ筋の
隙間に充填されたモルタルとを備えているので、従来の
ように輪状のフープ筋を柱に１つずつ外嵌して継目を溶
接する必要がないから、施工能率の良い強固な耐震補強
構造となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の既設柱の耐震補強方法の要部をなす
螺旋フープ筋の配設方法の一形態を示す斜視図および側
面図である。

【図２】螺旋フープ筋の巻き付けのピッチとその際に
生じる応力を検討するための模式図である。

【図３】本発明の螺旋フープ筋の巻き付けを含む既設
柱の耐震補強方法を示す平面図,側面図および拡大平面
図である。

【図４】本発明の既設柱の耐震補強方法の要部である
螺旋フープ筋の自動巻付けを実施するための装置を示す
平面図である。

【図５】図４のV-V線矢視図である。

【図６】図５のVI-VI線矢視図である。

【図７】従来の柱の耐震補強方法である鋼板巻き建て
工法およびＲＣ巻き建て工法を示す平面図,側面図であ
る。

【符号の説明】

１…螺旋フープ筋、１f…ループ面、１１…枠部材、１
１a…水平材、１１b…中心軸、１２…支柱部、１２a…
鉛直軸、、１３…台車、１４…軌道、１５…レール、１
６…ラックギヤ、１８…車輪、２０…モータ、２１…ピ
ニオンギヤ、２２…発電機、２４…抜止めピン、２７…
軸受、５１…既設柱、５７…吹き付けモルタル、５８…
添え筋。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹内幹雄大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号株式会社奥村組内 (72)発明者中野良則大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号株式会社奥村組内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】既設柱の回りにこの既設柱の外周面から
一定間隔を隔てて螺旋フープ筋を配設し、上記既設柱と
螺旋フープ筋の隙間にモルタルを充填することを特徴と
する既設柱の耐震補強方法。
【請求項２】既設柱の回りにこの既設柱の外周面から
一定間隔を隔てて螺旋フープ筋を配設し、上記既設柱と
螺旋フープ筋の隙間にモルタルを吹き付けながら充填す
るとともに、上記螺旋フープ筋をモルタルで被覆するこ
とを特徴とする既設柱の耐震補強方法。
【請求項３】既設柱の回りにこの既設柱の外周面から
一定間隔を隔てて配設された螺旋フープ筋と、上記既設
柱と螺旋フープ筋の隙間に充填されたモルタルとを備え
たことを特徴とする既設柱の耐震補強構造。