【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄筋コンクリート構造物の補強方法および補強鉄筋コンクリート構造物に関するものである。 さらに詳しくは、たとえば橋脚など既設の基礎をせん断補強するための鉄筋コンクリート構造物の補強方法および補強鉄筋コンクリート構造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図６に示すような橋脚など既設の基礎１をせん断補強する補強鉄筋コンクリート構造物１０としては、図７に示すようなものが知られている。 図７に示す補強鉄筋コンクリート構造物１０は、基礎１の上面１ａおよび側面１ｂに対して略垂直に複数穿孔された所定深さの孔２と、これら孔２内に挿入された鉄筋３と、これら孔２内に充填されたモルタル４と、打ち増しされた杭５とを主たる要素として構成されたものである。
【０００３】
つぎに、上記補強鉄筋コンクリート構造物１０を実際に施工する場合の、鉄筋コンクリート構造物の補強方法について説明する。
まず、基礎１の周辺部に杭５を複数本打ち増しして、基礎１の上面１ａおよび側面１ｂに目荒らしを施した後、これら上面１ａおよび側面１ｂに対して略垂直な所定深さの孔２を複数穿孔（コア抜き）する。 そして、これら穿孔した孔２内にそれぞれ鉄筋３を挿入した後、それぞれの孔２内にモルタル４を充填する。 その後、基礎１の上面１ａおよび側面１ｂを新しいコンクリート６で覆って一連のせん断補強工事を終了する。 新しいコンクリート６は打ち増しされた杭５の上に設けられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の鉄筋コンクリート構造物の補強方法および補強鉄筋コンクリート構造物においては、杭を打ち増したり、基礎の表面に目荒らしを施さなければならないためコストが高くなり、また作業工数も多く工期が長くかかってしまうといった問題点があった。
【０００５】
また、既設の基礎を取り囲むようにコンクリートで基礎を増設するため、広い作業スペースが必要とされるとともに、工事後の補強された基礎自体も大型になってしまうという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、作業が簡単でコストも低く抑えることができて、また作業スペースを最小限にとどめることができるとともに工事後の補強された基礎自体の大きさも大型にならずにすむ鉄筋コンクリート構造物の補強方法および補強鉄筋コンクリート構造物を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の鉄筋コンクリート構造物の補強方法および補強鉄筋コンクリート構造物においては、つぎに示すような手段を講じた。
すなわち、請求項１記載の鉄筋コンクリート構造物の補強方法によれば、 上側主筋と下側主筋を有する既設の鉄筋コンクリート構造物をせん断補強する鉄筋コンクリート構造物の補強方法であって、補強すべき前記鉄筋コンクリート構造物におけるせん断応力が発生する方向を横切るように有底の所定深さの孔を上側主筋側から穿孔し、該孔内に該孔より長さの短い棒状の補強部材をその先端が下側主筋のいくらか上側位置またはいくらか下側位置になるまで没入した後、該補強部材の全部を覆うように自己硬化型充填材を充填することを特徴とする。
この鉄筋コンクリート構造物の補強方法では、補強すべき鉄筋コンクリート構造物のせん断応力が発生する方向を横切るように有底の所定深さの孔が上側主筋側から穿孔され、この孔内に棒状の補強部材がその先端が下側主筋のいくらか上側位置またはいくらか下側位置になるまで没入された後、該補強部材の全部を覆うように自己硬化型充填材が充填されることとなる。
すなわち、新たな杭を打ち増ししたり、旧基礎の増厚のために補強すべき鉄筋コンクリート構造物の表面を目荒らしする必要がなくなり、工事費用が安上がりなものとなるばかりでなく作業工数も大幅に削減されることになる。
また、補強すべき鉄筋コンクリート構造物自体に直接せん断補強工事がなされるため作業スペースが最小限で済み、工事後の補強された鉄筋コンクリート構造物自体の大きさも元のままとされる。
【０００８】
請求項２記載の鉄筋コンクリート構造物の補強方法によれば、 上側主筋と下側主筋を有する既設の鉄筋コンクリート構造物をせん断補強する鉄筋コンクリート構造物の補強方法であって、前記鉄筋コンクリート構造物における少なくともせん断応力発生部位に対応してせん断応力が発生する方向を横切るように略垂直な有底の所定深さの孔を上側主筋側から複数穿孔し、これら孔内に該孔より長さの短い棒状の補強部材をその先端が下側主筋のいくらか上側位置またはいくらか下側位置になるまで没入した後、補強部材の全部を覆うように自己硬化型充填材を充填することを特徴とする。
この鉄筋コンクリート構造物の補強方法では、鉄筋コンクリート構造物における少なくともせん断応力発生部位に対応してせん断応力が発生する方向を横切るように略垂直な有底の所定深さの孔が上側主筋側から複数穿孔され、これら孔内に棒状の補強部材がその先端が下側主筋のいくらか上側位置またはいくらか下側位置になるまで没入された後、補強部材の全部を覆うように自己硬化型充填材が充填される。
すなわち、新たな杭を打ち増ししたり、補強すべき鉄筋コンクリート構造物の表面を目荒らしする必要がなくなり、工事費用が安上がりなものとなるばかりでなく作業工数も大幅に削減されることになる。
また、補強すべき鉄筋コンクリート構造物自体に直接せん断補強工事がなされるため作業スペースが最小限で済み、工事後の補強された鉄筋コンクリート構造物自体の大きさも元のままとされる。
【０００９】
請求項３記載の鉄筋コンクリート構造物の補強方法によれば、請求項１または２記載の鉄筋コンクリート構造物の補強方法において、前記補強部材は、主軸部と、該主軸部の両端において該主軸部と直交する方向に張り出された頭部とを有してなることを特徴とする。
この鉄筋コンクリート構造物の補強方法では、補強部材が、主軸部と、この主軸部の両端において主軸部と直交する方向に張り出された頭部とを有している。 すなわち、自己硬化型充填材内における補強部材の定着性が向上されることとなる。
【００１０】
請求項４記載の鉄筋コンクリート構造物の補強方法によれば、請求項１または２記載の鉄筋コンクリート構造物の補強方法において、前記自己硬化型充填材は、無収縮モルタルであることを特徴とする。
この鉄筋コンクリート構造物の補強方法では、自己硬化型充填材として無収縮モルタルが使用されている。
すなわち、孔と自己硬化型充填材との間に隙間は生じないこととなる。
【００１１】
請求項５記載の鉄筋コンクリート構造物の補強方法によれば、請求項１または２記載の鉄筋コンクリート構造物の補強方法において、前記自己硬化型充填材は、鋼繊維補強コンクリートであることを特徴とする。
この鉄筋コンクリート構造物の補強方法では、自己硬化型充填材として鋼繊維補強コンクリートが使用されている。
すなわち、孔内に充填された充填材自体もせん断応力に対して耐力を有することとなる。
【００１２】
請求項６記載の補強鉄筋コンクリート構造物によれば、 上側主筋と下側主筋を有する既設の鉄筋コンクリート構造物をせん断補強してなる補強鉄筋コンクリート構造物であって、前記鉄筋コンクリート構造物における少なくともせん断応力発生部位に対応してせん断応力が発生する方向を横切るように略垂直に上側主筋側から複数穿孔された有底の所定深さの孔と、これら孔内にその先端が下側主筋のいくらか上側位置またはいくらか下側位置になるまで没入された孔より長さの短い棒状の補強部材と、補強部材の全部を覆うように孔内に充填された自己硬化型充填材とからなることを特徴とする。
この補強鉄筋コンクリート構造物では、鉄筋コンクリート構造物における少なくともせん断応力発生部位に対応してせん断応力が発生する方向を横切るように略垂直に複数穿孔された有底の所定深さの孔と、これら孔内にその先端が下側主筋のいくらか上側位置またはいくらか下側位置になるまで没入された孔より長さの短い棒状の補強部材と、これら孔内に充填された自己硬化型充填材とが設けられている。
すなわち、せん断応力が生じる方向を横切るように孔が形成され、この孔に補強部材および自己硬化型充填材が設けられており、せん断応力に対する耐力が向上されることとなる。
【００１３】
請求項７記載の補強鉄筋コンクリート構造物によれば、請求項６記載の補強鉄筋コンクリート構造物において、前記補強部材は、主軸部と、該主軸部の両端において該主軸部と直交する方向に張り出された頭部とを有してなることを特徴とする。
この補強鉄筋コンクリート構造物では、補強部材が、主軸部と、この主軸部の両端において主軸部と直交する方向に張り出された頭部とを有している。
すなわち、自己硬化型充填材内における補強部材の定着性が向上されることとなる。
【００１４】
請求項８記載の補強鉄筋コンクリート構造物によれば、請求項６記載の補強鉄筋コンクリート構造物において、前記自己硬化型充填材は、無収縮モルタルであることを特徴とする。
この補強鉄筋コンクリート構造物では、自己硬化型充填材として無収縮モルタルが使用されている。
すなわち、孔と自己硬化型充填材との間に隙間は生じないこととなる。
【００１５】
請求項９記載の補強鉄筋コンクリート構造物によれば、請求項６記載の補強鉄筋コンクリート構造物において、前記自己硬化型充填材は、鋼繊維補強コンクリートであることを特徴とする。
この補強鉄筋コンクリート構造物では、自己硬化型充填材として鋼繊維補強コンクリートが使用されている。
すなわち、孔内に充填された充填材自体もせん断応力に対して耐力を有することとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図１を参照して説明する。 図１において、符号１は上述した既設の基礎である。
【００１７】
図１に示すように、本発明による補強鉄筋コンクリート構造物１００は、基礎１の上面１ａに対して略垂直に複数穿孔された有底の所定深さの孔１０２と、これら孔１０２内に没入された棒状の補強部材１０３と、これら孔１０２内に充填されて補強部材１０３を全部覆う自己硬化型充填材１０４とを主たる要素として構成されたものである。
【００１８】
ここで、補強部材１０３はたとえば通常の鋼材（ＳＳ材）あるいは高張力鋼などからなるもので所定深さの孔１０２より短い長さに形成され 、主軸部１０３ａと頭部１０３ｂとを有するＴヘッドバーである。 頭部１０３ｂは主軸部１０３ａの両端において、この主軸部１０３ａと略直交する方向に張り出して形成されたものである。 なお、この頭部１０３ｂは主軸部１０３ａと一体に形成されたものであっても良いし、それぞれ別個に作製された後結合されたものであっても良い。
【００１９】
また、自己硬化型充填材１０４としては、たとえば無収縮モルタルや鋼繊維補強コンクリートなどが挙げられる。
【００２０】
つぎに、上記補強鉄筋コンクリート構造物１００を実際に施工する場合の、鉄筋コンクリート構造物１００の補強方法について説明する。
まず、基礎１の上面１ａに対して略垂直な所定深さの孔１０２を複数穿孔（コア抜き）する。 そして、これら穿孔した孔１０２内にそれぞれ棒状の補強部材１０３を挿入した後、それぞれの孔１０２内に自己硬化型充填材１０４を充填して一連のせん断補強工事を終了する。
【００２１】
以下、図２から図５の右上欄に示す配筋状況と寸法とを有する試験体を使用して行った、せん断破壊試験の実験結果について説明する。 このせん断破壊試験は、図２から図５の右上欄に矢印で示す点に荷重をかけて行ったものである。
【００２２】
図２に示す試験体は、本願発明との比較をするためのもので、この図の右上欄に示すようにせん断補強について全く考慮されていない配筋構造を有するものである。 この図の右下欄に示すひび割れ状況および破壊状況から、この試験体ではせん断破壊が２箇所で一気に起こったことがわかる。 また、この図の左下欄に示す荷重−中央変位から実験中の荷重と中央変位の関係がわかる。 図２の左下欄および左上欄から、この試験体における最大荷重は＋６０８，−５７５（kN）、最大中央変位は＋３２，−２１（mm）であることがわかる。
【００２３】
図３に示す試験体は、同じく本願発明との比較をするためのもので、この図の左上欄の「フック形状」の項目および右上欄に示すように、予めせん断補強を考慮した配筋構造、すなわち上側主筋１１０と下側主筋１１１とが１８０゜フック１１２で結合された配筋構造を有するものである。 この図の右下欄に示すひび割れ状況および破壊状況から、せん断破壊は図における左側１箇所でしか起こっておらず、またそのせん断破壊も一気に起こったものではなく時間をかけてゆっくり起こったものであることがわかる。 図３の左下欄および左上欄から、この試験体における最大荷重は＋９７１，−８９３（kN）、最大中央変位は＋２３，−２７（mm）であり、図２のものと比べて最大荷重が飛躍的に向上していることがわかる。
【００２４】
図４に示す試験体は、図２のものに本発明の構成を適用したものである。 すなわち、図４に示すものは、図２に示す配筋構造を有する鉄筋コンクリート構造物における少なくともせん断応力発生部位に対応して略垂直な所定深さの孔を穿孔し、これら孔内に棒状の補強部材を挿入した後、自己硬化型充填材を充填した状態を模擬したものである。 この図の右上欄に示す配筋状況からわかるように、図４のものでは補強部材１０３が下側主筋１１１のいくらか下側まで挿入されていることがわかる。 またこの図の右下欄に示すひび割れ状況および破壊状況から、顕著なせん断破壊は図における左側１箇所でしか起こっておらず、またそのせん断破壊も一気に起こったものではなく時間をかけてゆっくり起こったものであることがわかる。 図４の左下欄および左上欄から、この試験体における最大荷重は＋８９７，−９４５（kN）、最大中央変位は＋３８，−２８（mm）であり、図３に示したものと略同等のせん断補強が得られていることがわかる。
【００２５】
図５に示す試験体も、図４に示す試験体同様、図２のものに本発明の構成を適用したものである。 図５と図４とで異なる点はそれぞれの図の右上欄に示す配筋状況からわかるように、図５のものでは補強部材１０３が下側主筋１１１のいくらか上側までしか挿入されていないことである。 またこの図の右下欄に示すひび割れ状況および破壊状況から、補強部材１０３が下側主筋１１１のいくらか上側まで挿入されたものでも顕著なせん断破壊は図における左側１箇所でしか起こっておらず、またそのせん断破壊も一気に起こったものではなく時間をかけてゆっくり起こったものであることがわかる。 図５の左下欄および左上欄から、この試験体における最大荷重は＋８５１，−６６１（kN）、最大中央変位は＋１９，−２５（mm）であり、図４に示すものよりはせん断応力に対する耐力がいくらか劣るものの、図４に示すものと略同等のせん断補強が得られていると考えられる。
【００２６】
以上説明したように、図２に示すものに本発明を適用することにより、従来施工時にしか行えなかった１８０゜フックを用いたものと略同程度のせん断補強を実現することができる。
【００２７】
上記の従来の鉄筋コンクリート構造物の補強方法および補強鉄筋コンクリート構造物によれば、杭の打ち増しおよび既設の基礎表面の目荒らしを行う必要がないので、コストを大幅に削減することができるとともに作業工数を大幅に削減することができる。
【００２８】
また、せん断補強工事自体は既設の鉄筋コンクリート構造物に直接孔を複数穿孔し、これら穴内に補強部材を挿入するとともに自己硬化型充填材を充填するものなので、せん断補強工事を行うための作業スペースを最小限にとどめることができるとともに、補強鉄筋コンクリート構造物自体の大きさを既設の鉄筋コンクリート構造物より大型化させることなくせん断補強することができる。
【００２９】
以上、本発明は橋脚などの基礎をせん断補強するものとして説明してきたが、これに限らず、せん断応力が発生する他の部材、たとえば橋桁や梁などにも適用することができる。
【００３０】
また、上記実施形態においては鉄筋コンクリート構造物（ＲＣ）について説明してきたが、本発明は必要であれば鉄骨鉄筋コンクリート構造物（ＳＲＣ）にも適用できるものである。
【００３１】
なお、上記の説明において孔および補強部材を既設の鉄筋コンクリート構造物に対して略垂直に設けるようにしている。 これはせん断応力が発生する方向をこれら孔および補強部材が横切るように設けられなければならないからである。 したがって、せん断応力が発生する方向に応じて、これら孔および補強部材はいかなる方向にでも設けることができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の鉄筋コンクリート構造物の補強方法および補強鉄筋コンクリート構造物によれば、以下の効果が得られる。
すなわち、補強すべき鉄筋コンクリート構造物におけるせん断応力が発生する方向を横切るように有底の所定深さの孔が上側主筋側から穿孔され、この孔内に該孔より長さの短い棒状の補強部材がその先端が下側主筋のいくらか上側位置またはいくらか下側位置になるまで没入された後、補強部材の全部を覆うように自己硬化型充填材が充填されるため、新たな杭を打ち増ししたり、補強すべき鉄筋コンクリート構造物の表面を目荒らしする必要がなくなるので、コストを減少させることができるとともに、作業工数が大幅に削減されることにより工期を著しく短縮することができるという効果を奏する。
また、補強すべき鉄筋コンクリート構造物自体に直接せん断補強工事がなされるので、作業スペースを最小限に抑えることができ、工事後の補強された鉄筋コンクリート構造物自体の大きさも大型化しなくて済むという効果を奏する。
更に、補強部材を上側主筋から下側主筋のいくらか上側位置またはいくらか下側位置になるまで没入配置させたことで、予めせん断補強を考慮した配筋構造、すなわち上側主筋と下側主筋を１８０°フックで結合した配筋構造と略同等なせん断補強が得られるという効果を奏する。
【００３３】
さらに、鉄筋コンクリート構造物における少なくともせん断応力発生部位に対応してせん断応力が発生する方向を横切るように略垂直な有底の所定深さの孔が上側主筋側から複数穿孔され、これら孔内に孔より長さの短い棒状の補強部材がその先端が下側主筋のいくらか上側位置またはいくらか下側位置になるまで没入された後、補強部材の全部を覆うように自己硬化型充填材が充填されたため、新たな杭を打ち増ししたり、補強すべき鉄筋コンクリート構造物の表面を目荒らしする必要がなくなるので、コストを減少させることができるとともに、作業工数が大幅に削減されることにより工期を著しく短縮することができるという効果を奏する。
さらにまた、補強すべき鉄筋コンクリート構造物自体に直接せん断補強工事がなされるので、作業スペースを最小限に抑えることができ、工事後の補強された鉄筋コンクリート構造物自体の大きさも大型化しなくて済むという効果を奏する。
【００３４】
さらにまた、補強部材が、主軸部と、この主軸部の両端において主軸部と直交する方向に張り出された頭部とを有しているので、自己硬化型充填材内における補強部材の定着性を著しく向上することができるという効果を奏する。
【００３５】
さらにまた、自己硬化型充填材として無収縮モルタルが使用されており、孔と自己硬化型充填材との間に隙間が生じることがないので、補強部材を既設の鉄筋コンクリート構造物に十分定着させることができるという効果を奏する。
【００３６】
さらにまた、自己硬化型充填材として鋼繊維補強コンクリートが使用されており、孔内に充填された充填材自体もせん断応力に対して耐力を有することとなるので、せん断応力に対する耐力をさらに向上させることができるという効果を奏する。
【００３７】
さらにまた、せん断応力が発生する方向を横切るように孔が形成され、この孔に孔より長さの短い補強部材および自己硬化型充填材が設けられているので、せん断応力に対する耐力を著しく向上させることができるという効果を奏する。
【００３８】
さらにまた、補強部材が、主軸部と、この主軸部の両端において主軸部と直交する方向に張り出された頭部とを有しているので、自己硬化型充填材内における補強部材の定着性を著しく向上することができるという効果を奏する。
【００３９】
さらにまた、自己硬化型充填材として無収縮モルタルが使用されており、孔と自己硬化型充填材との間に隙間が生じることがないので、補強部材を既設の鉄筋コンクリート構造物に十分定着させることができるという効果を奏する。
【００４０】
さらにまた、自己硬化型充填材として鋼繊維補強コンクリートが使用されており、孔内に充填された充填材自体もせん断応力に対して耐力を有することとなるので、せん断応力に対する耐力をさらに向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による補強鉄筋コンクリート構造物の要部縦断面図である。
【図２】 せん断破壊試験の実験結果を示す図であって、せん断補強について全く考慮されていない配筋構造を有するものに関する図である。
【図３】 せん断破壊試験の実験結果を示す図であって、１８０゜フックを使用して予めせん断補強を考慮した配筋構造を有するものに関する図である。
【図４】 せん断破壊試験の実験結果を示す図であって、本発明による構成を下側主筋のいくらか下側まで適用したものに関する図である。
【図５】 せん断破壊試験の実験結果を示す図であって、本発明による構成を下側主筋のいくらか上側まで適用したものに関する図である。
【図６】 せん断補強について考慮されていない既設の基礎を示す正面図である。
【図７】 従来の鉄筋コンクリート構造物の補強方法によりせん断補強された補強鉄筋コンクリート構造物の要部縦断面図である。
【符号の説明】
１ 基礎１０２ 孔１０３ 補強部材１０３ａ 主軸部１０３ｂ 頭部１０４ 自己硬化型充填材