コンクリート構造体のせん断補強構造
【課題】コンクリート構造体自体の強度を向上させ、かつ、コストを抑えることができるコンクリート構造体のせん断補強構造を提供する。
【解決手段】コンクリート構造体４の一方の壁面３ａから形成された環状の溝部５と、溝部５内に嵌合された変形板より成る補強部材６とを備えた。また、前記溝部５内に充填材３５を充填した。また、前記補強部材６の変形板は円筒体３０、又は、スリット付き円筒体、又は、孔付き円筒体、又は、両端にスリットを介して対向する複数の断面半円体、又は、円筒状メッシュ体等より成る。
【解決手段】コンクリート構造体４の一方の壁面３ａから形成された環状の溝部５と、溝部５内に嵌合された変形板より成る補強部材６とを備えた。また、前記溝部５内に充填材３５を充填した。また、前記補強部材６の変形板は円筒体３０、又は、スリット付き円筒体、又は、孔付き円筒体、又は、両端にスリットを介して対向する複数の断面半円体、又は、円筒状メッシュ体等より成る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設のコンクリート構造体のせん断補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリート構造体の補強面に、ドリル等の回転工具を用いて、内部に向けてせん断補強材挿入用長穴を形成し、このせん断補強材挿入用長穴に異形鉄筋等からなるせん断補強材を挿入し、前記長穴内に生じた残部空隙を流動性硬化性樹脂若しくはセメントモルタル等の充填材で充填固化し、一体化させることが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、鉄筋コンクリート部材に掘削孔を設け、この掘削孔に鋼管を挿入し、掘削孔内の空隙にグラウトを充填し、このグラウトが硬化することで、一体化させることが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１１３６７３号公報
【特許文献２】特開２００７−２０４９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１によれば、せん断応力に対する耐力を向上させるためには、せん断補強材を挿入可能な、細径のせん断補強材挿入用長穴をコンクリート構造体の補強面に多数又は太径に形成する必要があるが、このように、多数のせん断補強材挿入用長穴をコンクリート構造体の補強面に形成することによりコンクリート構造体自体の強度が低下することがあり、太径の場合、補強部材も太径にする必要がありコスト高となる。更に、特許文献２では、鋼管挿入用の掘削孔を設けてから、この掘削孔にグラウトを充填して埋設するため、掘削孔内に充填させるためのグラウトの量が増加してしまうので、材料費が高価となる。また、鉄筋コンクリート部材の掘削孔に鋼管を挿入するために掘削孔の掘削範囲を大きくしなければならず、掘削により発生した廃棄物の量も増加してしまうので、廃棄物の処理コストが高くなるという問題もあった。そこで、本発明は、コンクリート構造体自体の強度を向上させ、かつ、コストを抑えることができるコンクリート構造体のせん断補強構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるコンクリート構造体のせん断補強構造によれば、コンクリート構造体の一方の壁面から形成された環状の溝部と、溝部内に嵌合された変形板より成る補強部材とを備えたので、補強部材で囲まれた部分は、コア部として残し、除去する必要がないので、従来のようにグラウト等の充填材で満たさなくても良く、既在の剛性の高いコンクリート部分が芯材となり断面の大きな補強部材となるので、せん断応力に対する耐力が向上する。
溝部内に充填材を充填したので、充填材で円筒体等の変形板を溝部内の壁面と密接に結合することができるので、せん断応力が発生した初期の段階で補強部材にせん断応力を負担させることが可能となる。
補強部材の変形板は円筒体、又は、スリット付き円筒体、又は、孔付き円筒体、又は、両端にスリットを介して対向する複数の断面半円体、又は、円筒状メッシュ体等より成るので、溝部内の補強部材の周囲への充填材の充填が確実に行えるとともに充填材がスリット、又は、円筒体の孔、又は、断面半円体間のスリット、又は、円筒状メッシュ体の孔にも充分に充填されるので補強部材の変形板と充填材との摩擦力が上がるので結合をより強固とさせることにより引き抜き耐力が向上するので、せん断応力に対する耐力が更に向上する。
補強部材の変形板の後端部に、壁面に接して溝部を被う鍔部を備えたので、鍔部の面でコンクリート構造体及び補強部材をより強固に補強することができ、鍔部の開口周囲の剛性が上がるので、コンクリートの破砕を防ぐことができ、更に、補強部材の剛性を上げることができるので、せん断応力に対する耐力を向上させることができる。
鍔部に充填孔を備え、充填孔を介して充填材を充填するようにしたので、円筒体等の変形板を溝部内に設置した後に充填材を外から溝部内に容易に充填できるようになるため、充填材の充填作業時期を任意に決めることができ、工事の作業管理がし易く、更に、補強部材の全周に充填材を充填し易くなる。
複数の溝部内に嵌入される各変形板の後端部に設けられる鍔部同士を一体化したので、溝部の開口周囲における剛性の上がる範囲が拡がるので、せん断応力に対して耐力を更に向上させることができる。
補強部材の変形板の先端に溝部内の外面に圧接する拡開部を設けたので、補強部材の引き抜きに対する抵抗が増すので、せん断応力に対する耐力が更に向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】切削装置をコンクリート構造体に取付けた状態を示す図。（実施の形態１）。
【図２】筒型の変形板を示す斜視図（実施の形態１）。
【図３】コンクリート構造体のせん断補強構造を示す断面図（実施の形態１）。
【図４】（ａ）は円筒体を示す斜視図、（ｂ）はコンクリート構造体のせん断補強構造を示す断面図（実施の形態２）。
【図５】円筒体を示す斜視図（実施の形態２）。
【図６】（ａ）は円筒体を示す斜視図、（ｂ）はコンクリート構造体のせん断補強構造を示す断面図（実施の形態３）。
【図７】コンクリート構造体のせん断補強方法を示す図（実施の形態３）。
【図８】円筒体を示す斜視図（実施の形態３）
【図９】円筒体と鍔部とを示す斜視図（実施の形態４）。
【図１０】（ａ）は拡開部を備えた円筒体を示す斜視図、（ｂ）は拡開部の要部拡大断面図、（ｃ）はコンクリート構造体のせん断補強方法を示す図（実施の形態５）。
【図１１】コンクリート構造体のせん断補強方法を示す断面図（実施の形態６）。
【図１２】鍔部を備えた円筒体のコンクリート構造体への配置を示す斜視図（実施の形態８）。
【図１３】円筒体を示す図（実施の形態９）。
【図１４】円筒体を示す図（実施の形態９）。
【図１５】円筒体を示す図（実施の形態９）。
【図１６】円筒体を示す図（実施の形態９）。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
実施の形態１
図１に示す切削装置２は、図３に示すように、せん断補強構造１をコンクリート構造体４に形成するための環状の溝部５を形成する装置である。せん断補強構造１は切削装置２によりコンクリート構造体４の一方の壁面から形成された環状の溝部５と、溝部５内に嵌合された補強部材６とを備える。
コンクリート構造体４は例えば、橋脚、ボックスカルバート等のコンクリートにより構築された既設のコンクリート構造物である。コンクリート構造体４は鉄筋コンクリート構造物、無鉄コンクリート構造物、鉄骨鉄筋コンクリート構造物でもよい。
切削装置２は、図１に示すように、コアドリル装置１０により形成される。コアドリル装置１０は、コアドリル装置１０を支持するベース１１と、ベース１１と直交する方向に延長する支柱１２と、支柱１２の延長方向に沿って設けられたラック１３と、ラック１３と噛み合うことにより支柱１２の延長方向に移動可能なピニオンを備えたドリルヘッド１４と、ドリルヘッド１４の出力軸１５に着脱可能に接続される接続部材であるシャンク１６を備えた筒型に形成された変形板７と、ドリルヘッド１４に設けられ、筒型の変形板７を回転駆動させる減速機を備えたモータ２１と、上記ピニオンと一体化された軸部１７に連結されたピニオンを回動操作するためのハンドル１８とを備える。図２，図３に示すように、シャンク１６は筒型の変形板７の後端部の円盤部７ａに連結される。円筒型の変形板７は先端に切削ビット８を備える。切削ビット８はダイヤモンドチップにより形成される。コンクリート構造体４の切り込み（切削）時には、ベース１１をコンクリート構造体４にアンカーボルト１９により固定し、筒型の変形板７をモータ２１により回転させるとともにハンドル１８を操作して筒型の変形板７の先端の切削ビット８をコンクリート構造体４の表面（壁面３ａ）よりコンクリート構造体４内部に押圧して貫通しないように切削させることでコンクリート構造体４に環状の溝部５を形成する（図３参照）。尚、橋脚等の両端側に作業空間が形成されたコンクリート構造体４にせん断補強構造１を構築する場合には、作業空間に跨るコンクリート構造体４を貫通するような孔部を形成してもよい。筒型の変形板７は、鋼等の金属等の材料により成形される。尚、筒型の変形板７は一体成形された鋼管等の円筒体を用いてもよいし、円筒の先端に切削ビット８が一体成形された筒状コアビット８を用いてもよい。円盤部７ａは筒型の変形板７の後端部を塞ぐような円形の板により形成されて、筒型の変形板７と溶接等で一体化される。
本実施の形態１の特徴は、コンクリート構造体４の壁面３ａに切り込みを入れて環状の溝部５を形成した場合に、この環状の溝部５により囲まれた円柱型のコア部９の底部側をコンクリート構造体４と一体のまま取除くことなく、残存させることである。
【０００８】
環状の溝部５は、径が３ｃｍ〜１０ｃｍ、幅が３ｍｍ〜５ｍｍ程度、深さが５ｃｍ〜１００ｃｍ程度の長さとなるように形成される。溝部５の幅は、溝部５内の内周面２１ａ（コア部９の外周面）と、その内周面２１ａと対面する溝部５内の外周面２２との幅Ｗである。尚、切削装置２のシャンク１６に切り込みの深さに応じた長さを有する筒型の変形板７を接続して、コアドリル装置１０がコンクリート構造体４の一方の壁面３ａから切り込む（切削）ことで溝部５を形成する。尚、溝部５の数、径、幅、深さは補強部材６が負担するせん断応力の大きさや、既在のコンクリート構造体の状況から適時決定すればよい。
溝部５はコンクリート構造体４に１つ以上形成される。例えば、コンクリート構造体４に複数の列の群、又は、複数の行の群を成すように形成される。例えば、複数の列と複数の行の群の間隔は等間隔のピッチ、又は、不等間隔のピッチで形成される。
コア部９は、コンクリート構造体４より取除かれずに残存されることによりせん断応力に対して高い耐力を有する。しかも、補強部材６で囲まれた部分は、コア部９として残し、除去する必要がないので、従来のようにグラウト等の充填材３５で満たさなくても良く、既在の剛性の高いコンクリート部分が芯材となり断面の大きな補強部材６となるので、せん断応力に対する耐力が向上する。しかも、廃棄物の量を少なくでき、処理コストを低減できる。
【０００９】
溝部５内には溝部５毎に補強部材６が設置される。補強部材６としては、切削装置２の筒型の変形板７が用いられる。
筒型の変形板７は、切削ビット８によりコンクリート構造体４の壁面３ａよりコンクリート構造体４の内部に向けて環状の溝部５を形成するとともに、筒型の変形板７の切削ビット８側が溝部５の底部２５に到達した状態でシャンク１６を切削装置２より取外すことで、溝部５内に残置される。つまり、環状の溝部５を形成した筒型の変形板７を引抜かずに溝部５内に摩擦力を有して埋殺しされた状態とする。本実施形態では筒型の変形板７が本発明の補強部材６に相当する。
筒型の変形板７は、溝部５内に溝部５の内壁面２６（コア部９の壁面２１ａと対向する溝部５内のコンクリート構造体４の外周面２２）間には空隙が無い、又は、空隙が少ない状態で残置される。
【００１０】
次に、図３に示すように、せん断補強方法を説明する。
まず、コンクリート構造体４の壁面３ａと切削装置２のベース１１とを接触させてアンカーボルト１９をベース１１を介してコンクリート構造体４に打ち込むことにより切削装置２をコンクリート構造体４に固定させる。次に、ハンドル１８を操作して切削装置２の筒型の変形板７がコンクリート構造体４の壁面３ａよりコンクリート構造体４の内部に所定深さまで切削することにより、コア部９を残存させたままコンクリート構造体４に環状の溝部５を形成させる。そして、モータ２１の電源をＯＦＦにした後、シャンク１６を切削装置２の出力軸１５より取外すことにより筒型の変形板７を溝部５の底部２５に位置した状態で残置させることができる。
【００１１】
筒型の変形板７が溝部５の底部２５に到達した状態で切削装置２より取り外されて溝部５内に残置されるので、溝部５内に設置された筒型の変形板７と筒型の変形板７によって囲まれたコア部９とにより複合された複合補強部６Ａを構築することができるので、せん断応力に対する耐力を向上させることができる。
尚、溝部５内に残置された筒型の変形板７と溝部５の内壁面２６との間に隙間が発生した場合、例えば、筒型の変形板７が引抜ける程度の隙間が筒型の変形板７の外周面とコンクリート構造体４の外周面２２との間、又は、筒型の変形板７の内周面とコア部９の壁面２１ａとの間にある場合には、この隙間に鋼材や棒材等の図外の間挿部材や充填材３５を充填することにより、筒型の変形板７と溝部５内の内壁面２６とをより密接な状態とする。従って、せん断応力が補強部材６としての筒型の変形板７と溝部５内の内壁面２６との間の充填材３５や間挿部材を介してコア部９に伝達されるのでせん断応力に対し更に耐力を向上させることができる。
【００１２】
実施の形態１によれば、コア部９を取除かずに環状の溝部５内に補強部材６を設けるので、コア部９を折って撤去する作業とコア部９に充填材３５を充填する作業をする必要がなく作業効率が向上するという効果を奏する。すなわち、補強部材６で囲まれた部分は、コア部９として残し、除去する必要がないので、従来のように掘削孔全体をグラウト等の充填材３５で満たさなくても良く、既在の剛性の高いコンクリート部分が芯材となり断面の大きな補強部材６となるので、せん断応力に対する耐力が向上する。
溝部５を切削装置２の筒型の変形板７により形成し、当該筒型の変形板７を上記溝部５内に残置して上記補強部材６として用いたので、筒型の変形板７を引抜かずに溝部５内で埋殺しされた状態とすることができるので、施工効率を向上させることができる。
【００１３】
実施の形態２
実施の形態１では、補強部材６を筒型の変形板７としたが、環状の溝部５内に嵌入される変形板７としての円筒体３０を主体とし、この円筒体３０と、溝部５内の内壁面２６（コア部９の壁面２１ａとコンクリート構造体４の外周面２２）と円筒体３０の内面３１，外面３２との隙間に充填される充填材３５とにより形成してもよい。
円筒体３０はその後端部３３が溝部５内に嵌入されることによりコンクリート構造体４の壁面３ａに接して溝部５を被う鍔部３４を備える。
図４（ａ）に示すように円筒体３０は金属、グラスファイバー、樹脂等の材料により成形される。例えば、円筒体３０は鋼管３６を所定長さに切断したものを用いる。鋼管３６は、溝部５の幅Ｗよりも小さな厚みＷ１で形成される。鋼管３６の長さは、溝部５の深さと同程度の長さにより形成される。鋼管３６の孔３６ａはコア部９を嵌入させる孔として機能する。鍔部３４は鋼管３６の環状断面よりも断面積の大きな矩形の平板により形成される。例えば、鋼管３６と鍔部３４とは、鍔部３４の面の中心と鋼管の中心とが一致した位置で鋼管の後端部３３側の端面３３ａと鍔部３４の面３４ａとを溶接させることで結合される。鍔部３４は、鋼管３６との結合面に鋼管３６の環状断面よりも大きな接合面３７が形成される。尚、鍔部３４の形状は矩形に限らず、正方形、円形、十字形等、どのような形でもよい。
充填材３５は、グラウト、モルタル、セメントミルク、レジンコンクリート等により成り、図外の注入用ホース及びポンプ等の充填材充填装置により溝部５内に充填される。
【００１４】
次に、実施の形態２のせん断補強方法を説明する。
実施の形態１と同様な方法でコンクリート構造体４に形成された溝部５内に、図外の充填材充填用ホースを挿入して、充填材充填装置のポンプを駆動することにより溝部５内に充填材３５を充填させる。次に、充填材３５が充填された溝部５内に鍔部３４が無い側の先端部３８より溝部５に鋼管３６を嵌入させる。つまり、鋼管３６の孔３６ａにコア部９を嵌入するとともに、溝部５内の内壁面２６の隙間に鋼管３６が嵌入される。鋼管３６は、厚みが溝部５の幅Ｗよりも小さな厚みＷ１で形成されているので、がたつき無く溝部５内に嵌入させることができる。鋼管３６は、鍔部３４の接合面３７がコンクリート構造体４の壁面３ａと接触することで溝部５を被うように溝部５内に嵌入される。次に、充填材３５が固化することにより、鋼管３６が溝部５内に固定された状態で設置される。
【００１５】
尚、鋼管３６は、鋼管３６の中心軸とコア部９の中心軸とを一致させるとともに鋼管３６を回転させながら溝部５内に挿入するようにすれば、溝部５内の内壁面２６と鋼管３６の内，外面３１，３２との隙間に充填される充填材３５が均等に充填されるので望ましい。
図示しないが、コンクリート構造体４の壁面３ａと鍔部３４の接合面３７とが当接した状態で、鍔部３４の接合面３７とコンクリート構造体４の壁面３ａとを図外の接着剤や接着部材により密接に結合するようにしてもよい。これによれば、コンクリート構造体４と接着された鍔部３４によりせん断応力に対する耐力を更に向上させることができる。
【００１６】
円筒体３０を鋼管３６により形成したが、充填材３５との密着性を向上させる円筒体３０を用いてもよい。例えば、図５（ｂ）に示すように、メッシュ（網目）で円筒型に形成された筒状メッシュ体４１や、図５（ｃ）に示すように、鋼管３６に複数の孔を形成した孔付き円筒体３６Ａが用いられる。筒状メッシュ体４１を補強部材６として用いる場合には、充填材３５が筒状メッシュ体４１の空隙ｄ中にも充填されるので、メッシュがより強固に一体化され、せん断応力に対する耐力が向上する。また、孔付き円筒体３６Ａを補強部材６として用いる場合には、充填材３５が孔付き円筒体３６Ａの孔４２中にも充填されるので、孔付き円筒体３６Ａと充填材３５とが強固に一体化されるので、せん断応力に対する耐力が向上する。
【００１７】
補強部材６としての円筒体３０に鍔部３４を備えなくてもよい。すなわち、補強部材６として、図５（ａ）に示す鋼管３６や、図５（ｂ）に示す筒状メッシュ体４１や、図５（ｃ）に示す孔付き円筒体３６Ａや、図５（ｄ）に示す断面凹凸型の筒体３６Ｄや、図５（ｅ）に示す両端にスリットＳを介して対向する複数の断面半円体３６Ｅや、図５（ｆ）に示すスリット付き円筒体３６Ｆを充填材３５が充填された溝部５内に嵌入して、溝部５内に円筒体３０を配置するようにしてもよい。
【００１８】
実施の形態２によれば、上記溝部５内に充填材３５を充填したので、充填材３５で円筒体３０等の変形板７を溝部５内の壁面３ａと密接に結合することができるので、せん断応力が発生した初期の段階で補強部材６にせん断応力を負担させることが可能となる。また、溝部５内部に設置された円筒体３０、又は、スリット付き円筒体３６Ｆ、又は、孔付き円筒体３６Ａ、又は、両端にスリットＳを介して対向する複数の断面半円体３６Ｅ、又は、円筒状メッシュ体４１等によって囲まれたコア部９と溝部５内の内壁面２６と円筒体３０の内，外面３１，３２との隙間に充填材３５が充填されたことにより、溝部５内の補強部材６の周囲への充填材３５の充填が確実に行えるとともに、充填材３５がスリットＳ、又は、円筒体の孔、又は、断面半円体３６Ｅのスリット、又は、円筒状メッシュ体４１の空隙ｄ間にも充分に充填されるので補強部材６の変形板７と充填材３５との摩擦力が上がるので結合をより強固とさせることにより引き抜き耐力が向上するので、せん断応力に対する耐力が更に向上する。
尚、円筒体３０とコア部９と充填材３５とにより複合された複合補強部６Ｂを構築することができるので、せん断応力に対する耐力を更に向上させることができる。
また、円筒体３０は鍔部３４を備えたので、鍔部３４の開口周囲の剛性が上がるので、コンクリートの破砕を防ぐことができ、更に、コンクリート構造体４、及び、補強部材６の剛性を上げることができるので、せん断応力に対する耐力を向上させることができる。尚、鍔部３４は円筒体３０と一体となったものを溝部５に嵌入しなくても、円筒体３０を嵌入後、円筒体３０の外周と鍔部３４とを溶接して一体化してもよい。また、円筒体３０の外周と、円筒体３０と当接する鍔部３４にねじ加工を施して、ねじによって円筒体３０と鍔部３４とを一体化してもよい。
【００１９】
実施の形態３
図６（ａ）に示すように、実施の形態２の円筒体３０に軸方向に沿ってスリット４４を備え、鍔部３４にスリット４４の後端と連接する充填孔４５を備えて、充填材３５を鍔部３４の充填孔４５を介してスリット方向に沿って充填材３５を充填させて図６（ｂ）に示すコンクリート構造体４のせん断補強構造１を構築する。
スリット４４は円筒体３０の軸方向に沿って円筒体３０の両端に跨るように形成される。充填孔４５は、図外の充填材充填用ホースを挿入可能な大きさに設定される。
【００２０】
次に、実施の形態３のせん断補強方法を説明する。
実施の形態２では充填材３５を溝部５内に充填した後に、充填された溝部５内に円筒体３０を挿入したが、実施の形態３では充填材３５を充填する前にスリット４４を備えた円筒体３０を溝部５内に挿入させる。すなわち、実施の形態１と同様な方法でコンクリート構造体４に形成された溝部５内に、鍔部３４が無い側の先端部より溝部５に円筒体３０を挿入させる。円筒体３０は、鍔部３４の接合面３７がコンクリート構造体４の壁面３ａと接触して溝部５が被われるまで嵌入される。次に、鍔部３４の充填孔４５に図外の充填材充填用ホースを挿入して、充填材充填装置のポンプを駆動することにより溝部５内に充填材３５を充填させる。充填材３５は円筒体３０のスリット４４より溝部５内の内壁面２６と円筒体３０の内，外面３１，３２の隙間Ｗ３，Ｗ４を埋めるように周方向の矢印ａ，ｂに向けて充填される。尚、充填材３５を充填する際に、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、円筒体３０を一方方向Ｍ、又は、他方方向Ｎ、若しくは、それぞれの方向を交互に回転させながら充填材３５を充填させる。これによれば、溝部５内の内壁面２６と円筒体３０の内，外面３１，３２の隙間Ｗ３，Ｗ４に容易に充填材３５を均等に行渡らせて充填することができる。次に、図７（ｃ）に示すように、充填材３５が固化することにより、鍔部３４の接合面３７がコンクリート構造体４の壁面３ａと接触した状態で円筒体３０が溝部５内に固定される。
【００２１】
尚、円筒体３０の溝部５内への挿入と、溝部５内への充填材３５の充填を同時に行うようにしてもよい。これによれば、工期を短縮させることができる。
【００２２】
尚、スリットを備えた円筒体３０をスリット４４を備えた鋼管３６により形成してもよい。また、円筒体３０を充填材３５との密着性を向上させる円筒の補強体を用いてもよい。例えば、図８（ａ）に示すようなスリット４４を備えたスリット付筒状メッシュ体４１Ａや、図８（ｂ）に示すようなスリット４４を備えた鋼管３６に複数の孔４２を形成したスリット付孔付鋼管３６Ｂにより形成してもよい。
【００２３】
実施の形態３によれば、上記鍔部３４に充填孔４５を備え、上記充填孔４５を介して上記充填材３５を充填するようにしたので、円筒体３０等の変形板７を溝部５内に設置した後に充填材３５を外から溝部５内に容易に充填できるようになるため、充填材３５の量が少なくて済み、充填材３５の充填作業時期を任意に決めることができるので、工事のコストが下がるとともに作業管理がし易くなる。更に、補強部材６の全周に充填材３５を充填し易くなる。
【００２４】
実施の形態４
図９に示すように、実施の形態２又は実施の形態３の溝部５毎に設置された鍔部３４を、複数一体化させてもよい。
鍔部３４は複数の溝部５内に嵌入される各円筒体３０の後端部に設けられる鍔部３４同士を一体化して形成される。つまり、複数の溝部５を被う長尺板により形成された複数管結合鍔部３４Ａを備える。複数管結合鍔部３４Ａと複数の円筒体３０とが溶接により結合されることにより補強部材６が形成される。複数の円筒体３０は、複数の溝部５と嵌合する位置で複数管結合鍔部３４Ａと結合させる。例えば、複数管結合鍔部３４Ａは隣接する２つの溝部５を被うような長さに設定されて、２つの円筒体３０は後端部３３側の端面３３ａが隣接する２つの溝部５と嵌合する位置となるように複数管結合鍔部の面３４ａと結合される。
【００２５】
実施の形態４によれば、鍔部３４は複数の溝部５内に嵌入される各円筒体３０の後端部に設けられる鍔部３４同士を一体化して形成されるので、溝部５の開口周囲における剛性の上がる範囲が拡がるので、せん断応力に対して耐力を更に向上させることができる。
【００２６】
実施の形態５
円筒体３０の先端に拡開部４７を設け、円筒体３０を溝部５内に嵌入したときに、この拡開部４７が広がって溝部５の外面に圧接するようにした。
図１０（ａ），図１０（ｂ）に示すように、拡開部４７は根元部４８から先端部４９に向けて末広がりな環状の部材により形成され、円筒体３０及びコンクリート構造体４よりも軟性な部材により形成される。すなわち、拡開部４７は根元部４８が円筒体３０の先端の外面と同程度の内径で形成されて、先端部４９は根元部４８よりも径が大きく形成されたテーパ形状で形成される。拡開部４７の幅Ｗ５は、コア部９の中心軸と円筒体３０の中心軸とが同軸状に位置した状態において、円筒体３０の外径と溝部５内の外面２２ａ（コンクリート構造体４の外周面２２）との隙間よりも短くなるように設定される。拡開部４７は円筒体３０と同じ材料でも広がれば問題ないが、鉛等の円筒体３０より柔らかい材料により形成されて、円筒体３０の先端部３８と溶接により結合される。
【００２７】
次に、実施の形態５のせん断補強方法を説明する。
実施の形態１と同様な方法でコンクリート構造体４に形成された溝部５内に、図外の充填材充填装置で充填材３５を充填する。次に、充填材３５が充填された溝部５内に拡開部４７が設置された円筒体３０の先端より円筒体３０を溝部５に嵌入させる。そして、溝部５内の底面２５ａに拡開部４７の先端部４９が接触した状態で、更に、円筒体３０を溝部５内に押し込むことにより拡開部４７の先端部４９が根元部４８に対して拡径して溝部５内の外面２２ａに圧接される。つまり、円筒体３０の拡開部４７は、円筒体３０又は鍔部３４が図外のハンマーや押圧装置により打撃を受けることにより、先端部４９が溝部５内の底面２５ａに沿って溝部５内の外面２２ａに向けて拡開変形することで溝部５内の外面２２ａを圧接する。次に、充填材３５が固化することにより、円筒体３０が溝部５内に固定された状態で設置される。尚、溝部５への円筒体３０の変形板７を嵌入後、溝部５内に充填材３５を充填してもよい。
【００２８】
拡開部４７は末広がりな環状の部材により形成したが、円筒体３０を溝部５内に嵌入して溝部５の底面２５ａと接触時に変形可能な円筒体３０により形成してもよい。尚、円筒体３０に直接打撃を加えて溝部５の底面２５ａと接触時に円筒体３０の先端を変形させて溝部５内の外面２２ａを圧接するようにしてもよい。また、スリット付き円筒体３６Ｆを用いてもよい。このスリット付き円筒体３６Ｆは、コア部９と接触する径で形成された場合でも、スリットＳが拡がるように変形することにより、コア部９を囲むように溝部５内に嵌入することができる。また、スリット付き円筒体３６Ｆが溝部５内の外面２２ａと接触する径で形成された場合でも、スリットＳが縮まるようにスリット付き円筒体３６Ｆが変形することにより溝部５内に嵌入できる。
拡開部４７は、円筒体３０の先端部３８を円筒体３０より柔らかい材料で形成してもよい。また、円筒体３０全体を柔らかい材料で形成してもよい。
【００２９】
実施の形態５によれば、円筒体３０が拡開部４７を備え、打撃を受けることにより溝部５内の内壁面２６と密接した状態となるので充填材３５が固化するまで円筒体３０を支持する必要がなく施工性が向上する。また、変形板７の先端に溝部５内の外面２２ａに圧接する拡開部４７を設けたので、補強部材６の引き抜きに対する抵抗が増すので、せん断応力に対する耐力が更に向上する。
【００３０】
実施の形態６
実施の形態５では、拡開部４７を円筒体３０の先端に設けたが、溝部５の底部２５に、底面方向２５ｂに拡がるように傾斜するテーパ面５０を設け、円筒体３０を上記テーパ面５０方向に押圧したとき上記テーパ面５０をガイドとして円筒体３０の先端が矢印２５ｃに示すように拡開変形して溝部５内の外面２２ａに圧接するようにした。テーパ面５０は、切削によって残されたコンクリート構造体４の内壁面２６や、溝部５内に設置される拡開具５１により形成される。テーパ面５０は溝部５の底面２５ａより溝部５の開口に向けて縮径する断面直角三角形状の円錐形状の斜面により断面形状が形成される。拡開具５１はテーパ面５０を備える環状部材であって、断面三角形状の底部５２が溝部５の底面２５ａと接触し、断面三角形状の背部５３がコア部９の壁面２１ａと接触するように形成される。
テーパ面５０が形成された溝部５内に挿入させる円筒体３０としては、実施形態５の円筒体３０が用いられる。すなわち、拡開部４７を先端部３８に備えた円筒体３０や、スリット付き円筒体３６Ｆや、先端部３８を円筒体３０より柔らかい材料で形成した円筒体３０、全体を円筒体３０より柔らかい材料で形成した円筒体３０が用いられる。
【００３１】
次に、実施の形態６のせん断補強方法を説明する。
図１１に示すように、実施の形態１と同様な方法でコンクリート構造体４に形成された溝部５内に、拡開具５１を設置させる。拡開具５１は底部５２が溝部５の底面２５ａに設置されることで溝部５内にテーパ面５０を形成する。次に、図外の充填材充填装置で充填材３５を溝部５内に充填する。次に、充填材３５が充填された溝部５内に円筒体３０の先端部３８より円筒体３０を挿入させる。そして、図１１（ｂ）に示すように、円筒体３０の先端部３８と拡開具５１のテーパ面５０とが接触した状態で、更に、円筒体３０を溝部５内に押圧することにより円筒体３０の先端部３８が拡径して溝部５内の外面２２ａに圧接される。つまり、円筒体３０の先端部３８は、円筒体３０又は鍔部３４が図外のハンマーや押圧装置により打撃を受けることにより、円筒体３０の先端部３８が溝部５内のテーパ面５０に沿って溝部５内の外面２２ａに向けて拡開変形することで溝部５内の外面２２ａを圧接する。次に、充填材３５が固化することにより、円筒体３０が溝部５内に固定された状態で設置される。尚、溝部５へ円筒体３０等の変形板７を嵌入後、溝部５内に充填材３５を充填してもよい。
【００３２】
テーパ面５０は溝部５の底面２５ａより溝部５の開口に向けて拡径する断面直角三角形状の円環体の斜面により形成してもよい。これによれば、このテーパ面５０をガイドとして、円筒体３０の先端部３８が拡開変形することで溝部５内のコア部９の壁面２１ａに圧接させることができる。
【００３３】
実施の形態６によれば、実施の形態５と同様な効果が得られる。
【００３４】
実施の形態７
実施の形態５，実施の形態６の充填材３５を溝部５内に充填しなくてもよい。
【００３５】
実施の形態８
実施の形態４の複数管結合鍔部３４Ａの複数の円筒体３０を、隣接する複数管結合鍔部３４Ａと位置がずれるように溝部５内に嵌入してコンクリート構造体４に配置した。複数管結合鍔部３４Ａと隣接する複数管結合鍔部３４Ａとの位置ずれは、コンクリート構造体４の水平線上、又は、垂直線上、又は、斜線線上を交差するように複数配置される。例えば、図１２に示すように、コンクリート構造体４の壁面３ａの水平線Ｌ上と交差するように複数管結合鍔部３４Ａを一定間隔で交互に位置をずらすことにより千鳥状に配置した。これにより、溝部５の開口周囲における剛性の上がる範囲が拡がるので、せん断応力に対して耐力を更に向上させることができる。
【００３６】
実施の形態９
尚、円筒体３０の製法については、次のものが考えられる。
すなわち、円筒体３０は図１３（ａ）に示すように、平板３０ｉを湾曲させて、図１３（ｂ）に示すように、両端の継ぎ目３０ｈを溶接して形成してもよい。
また、円筒体３０は図１４（ａ）に示すように平板を半円状に湾曲形成した湾曲片３０ｍ，３０ｍを図１４（ｂ）に示すように継ぎ目３０ｈを溶接して形成してもよい。
あるいは、図１４（ａ）において両端にスリットＳを有する湾曲片３０ｍ，３０ｍを、スリットＳを有したまま溝部５に個別に差し込むようにしてもよい。これによれば湾曲片３０ｍの差込作業が容易となる。
あるいは、図１４（ａ）に示す湾曲片３０ｍ，３０ｍにおいて、図１５に示すように一方だけスリットＳを設け、他方のスリットＳを継ぎ合わせて溶接するようにして、このスリットＳ付きの円筒体３０を溝部５に差し込んでもよい。
又は、図１６に示すように、円筒体３０にスリ割りを入れることでスリットＳを設けてもよい。
【００３７】
尚、本発明のコンクリート構造体のせん断補強構造は、実施形態１の構成、即ち、変形板の構成は、実施の形態２乃至実施の形態９のいずれか１つ以上の実施形態の構成を加味したコンクリート構造体のせん断補強構造であればよい。
【符号の説明】
【００３８】
１ せん断補強構造、２ 切削装置、３ａ 壁面、４ コンクリート構造体、
５ 溝部、６ 補強部材、７ 変形板、３０ 円筒体、３３ 円筒体の後端部、
３４ 鍔部、３５ 充填材、３６ 鋼管、３６Ａ 孔付き円筒体、
Ｓ，４４ スリット、４５ 充填孔、４７ 拡開部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設のコンクリート構造体のせん断補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリート構造体の補強面に、ドリル等の回転工具を用いて、内部に向けてせん断補強材挿入用長穴を形成し、このせん断補強材挿入用長穴に異形鉄筋等からなるせん断補強材を挿入し、前記長穴内に生じた残部空隙を流動性硬化性樹脂若しくはセメントモルタル等の充填材で充填固化し、一体化させることが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、鉄筋コンクリート部材に掘削孔を設け、この掘削孔に鋼管を挿入し、掘削孔内の空隙にグラウトを充填し、このグラウトが硬化することで、一体化させることが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１１３６７３号公報
【特許文献２】特開２００７−２０４９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１によれば、せん断応力に対する耐力を向上させるためには、せん断補強材を挿入可能な、細径のせん断補強材挿入用長穴をコンクリート構造体の補強面に多数又は太径に形成する必要があるが、このように、多数のせん断補強材挿入用長穴をコンクリート構造体の補強面に形成することによりコンクリート構造体自体の強度が低下することがあり、太径の場合、補強部材も太径にする必要がありコスト高となる。更に、特許文献２では、鋼管挿入用の掘削孔を設けてから、この掘削孔にグラウトを充填して埋設するため、掘削孔内に充填させるためのグラウトの量が増加してしまうので、材料費が高価となる。また、鉄筋コンクリート部材の掘削孔に鋼管を挿入するために掘削孔の掘削範囲を大きくしなければならず、掘削により発生した廃棄物の量も増加してしまうので、廃棄物の処理コストが高くなるという問題もあった。そこで、本発明は、コンクリート構造体自体の強度を向上させ、かつ、コストを抑えることができるコンクリート構造体のせん断補強構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるコンクリート構造体のせん断補強構造によれば、コンクリート構造体の一方の壁面から形成された環状の溝部と、溝部内に嵌合された変形板より成る補強部材とを備えたので、補強部材で囲まれた部分は、コア部として残し、除去する必要がないので、従来のようにグラウト等の充填材で満たさなくても良く、既在の剛性の高いコンクリート部分が芯材となり断面の大きな補強部材となるので、せん断応力に対する耐力が向上する。
溝部内に充填材を充填したので、充填材で円筒体等の変形板を溝部内の壁面と密接に結合することができるので、せん断応力が発生した初期の段階で補強部材にせん断応力を負担させることが可能となる。
補強部材の変形板は円筒体、又は、スリット付き円筒体、又は、孔付き円筒体、又は、両端にスリットを介して対向する複数の断面半円体、又は、円筒状メッシュ体等より成るので、溝部内の補強部材の周囲への充填材の充填が確実に行えるとともに充填材がスリット、又は、円筒体の孔、又は、断面半円体間のスリット、又は、円筒状メッシュ体の孔にも充分に充填されるので補強部材の変形板と充填材との摩擦力が上がるので結合をより強固とさせることにより引き抜き耐力が向上するので、せん断応力に対する耐力が更に向上する。
補強部材の変形板の後端部に、壁面に接して溝部を被う鍔部を備えたので、鍔部の面でコンクリート構造体及び補強部材をより強固に補強することができ、鍔部の開口周囲の剛性が上がるので、コンクリートの破砕を防ぐことができ、更に、補強部材の剛性を上げることができるので、せん断応力に対する耐力を向上させることができる。
鍔部に充填孔を備え、充填孔を介して充填材を充填するようにしたので、円筒体等の変形板を溝部内に設置した後に充填材を外から溝部内に容易に充填できるようになるため、充填材の充填作業時期を任意に決めることができ、工事の作業管理がし易く、更に、補強部材の全周に充填材を充填し易くなる。
複数の溝部内に嵌入される各変形板の後端部に設けられる鍔部同士を一体化したので、溝部の開口周囲における剛性の上がる範囲が拡がるので、せん断応力に対して耐力を更に向上させることができる。
補強部材の変形板の先端に溝部内の外面に圧接する拡開部を設けたので、補強部材の引き抜きに対する抵抗が増すので、せん断応力に対する耐力が更に向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】切削装置をコンクリート構造体に取付けた状態を示す図。（実施の形態１）。
【図２】筒型の変形板を示す斜視図（実施の形態１）。
【図３】コンクリート構造体のせん断補強構造を示す断面図（実施の形態１）。
【図４】（ａ）は円筒体を示す斜視図、（ｂ）はコンクリート構造体のせん断補強構造を示す断面図（実施の形態２）。
【図５】円筒体を示す斜視図（実施の形態２）。
【図６】（ａ）は円筒体を示す斜視図、（ｂ）はコンクリート構造体のせん断補強構造を示す断面図（実施の形態３）。
【図７】コンクリート構造体のせん断補強方法を示す図（実施の形態３）。
【図８】円筒体を示す斜視図（実施の形態３）
【図９】円筒体と鍔部とを示す斜視図（実施の形態４）。
【図１０】（ａ）は拡開部を備えた円筒体を示す斜視図、（ｂ）は拡開部の要部拡大断面図、（ｃ）はコンクリート構造体のせん断補強方法を示す図（実施の形態５）。
【図１１】コンクリート構造体のせん断補強方法を示す断面図（実施の形態６）。
【図１２】鍔部を備えた円筒体のコンクリート構造体への配置を示す斜視図（実施の形態８）。
【図１３】円筒体を示す図（実施の形態９）。
【図１４】円筒体を示す図（実施の形態９）。
【図１５】円筒体を示す図（実施の形態９）。
【図１６】円筒体を示す図（実施の形態９）。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
実施の形態１
図１に示す切削装置２は、図３に示すように、せん断補強構造１をコンクリート構造体４に形成するための環状の溝部５を形成する装置である。せん断補強構造１は切削装置２によりコンクリート構造体４の一方の壁面から形成された環状の溝部５と、溝部５内に嵌合された補強部材６とを備える。
コンクリート構造体４は例えば、橋脚、ボックスカルバート等のコンクリートにより構築された既設のコンクリート構造物である。コンクリート構造体４は鉄筋コンクリート構造物、無鉄コンクリート構造物、鉄骨鉄筋コンクリート構造物でもよい。
切削装置２は、図１に示すように、コアドリル装置１０により形成される。コアドリル装置１０は、コアドリル装置１０を支持するベース１１と、ベース１１と直交する方向に延長する支柱１２と、支柱１２の延長方向に沿って設けられたラック１３と、ラック１３と噛み合うことにより支柱１２の延長方向に移動可能なピニオンを備えたドリルヘッド１４と、ドリルヘッド１４の出力軸１５に着脱可能に接続される接続部材であるシャンク１６を備えた筒型に形成された変形板７と、ドリルヘッド１４に設けられ、筒型の変形板７を回転駆動させる減速機を備えたモータ２１と、上記ピニオンと一体化された軸部１７に連結されたピニオンを回動操作するためのハンドル１８とを備える。図２，図３に示すように、シャンク１６は筒型の変形板７の後端部の円盤部７ａに連結される。円筒型の変形板７は先端に切削ビット８を備える。切削ビット８はダイヤモンドチップにより形成される。コンクリート構造体４の切り込み（切削）時には、ベース１１をコンクリート構造体４にアンカーボルト１９により固定し、筒型の変形板７をモータ２１により回転させるとともにハンドル１８を操作して筒型の変形板７の先端の切削ビット８をコンクリート構造体４の表面（壁面３ａ）よりコンクリート構造体４内部に押圧して貫通しないように切削させることでコンクリート構造体４に環状の溝部５を形成する（図３参照）。尚、橋脚等の両端側に作業空間が形成されたコンクリート構造体４にせん断補強構造１を構築する場合には、作業空間に跨るコンクリート構造体４を貫通するような孔部を形成してもよい。筒型の変形板７は、鋼等の金属等の材料により成形される。尚、筒型の変形板７は一体成形された鋼管等の円筒体を用いてもよいし、円筒の先端に切削ビット８が一体成形された筒状コアビット８を用いてもよい。円盤部７ａは筒型の変形板７の後端部を塞ぐような円形の板により形成されて、筒型の変形板７と溶接等で一体化される。
本実施の形態１の特徴は、コンクリート構造体４の壁面３ａに切り込みを入れて環状の溝部５を形成した場合に、この環状の溝部５により囲まれた円柱型のコア部９の底部側をコンクリート構造体４と一体のまま取除くことなく、残存させることである。
【０００８】
環状の溝部５は、径が３ｃｍ〜１０ｃｍ、幅が３ｍｍ〜５ｍｍ程度、深さが５ｃｍ〜１００ｃｍ程度の長さとなるように形成される。溝部５の幅は、溝部５内の内周面２１ａ（コア部９の外周面）と、その内周面２１ａと対面する溝部５内の外周面２２との幅Ｗである。尚、切削装置２のシャンク１６に切り込みの深さに応じた長さを有する筒型の変形板７を接続して、コアドリル装置１０がコンクリート構造体４の一方の壁面３ａから切り込む（切削）ことで溝部５を形成する。尚、溝部５の数、径、幅、深さは補強部材６が負担するせん断応力の大きさや、既在のコンクリート構造体の状況から適時決定すればよい。
溝部５はコンクリート構造体４に１つ以上形成される。例えば、コンクリート構造体４に複数の列の群、又は、複数の行の群を成すように形成される。例えば、複数の列と複数の行の群の間隔は等間隔のピッチ、又は、不等間隔のピッチで形成される。
コア部９は、コンクリート構造体４より取除かれずに残存されることによりせん断応力に対して高い耐力を有する。しかも、補強部材６で囲まれた部分は、コア部９として残し、除去する必要がないので、従来のようにグラウト等の充填材３５で満たさなくても良く、既在の剛性の高いコンクリート部分が芯材となり断面の大きな補強部材６となるので、せん断応力に対する耐力が向上する。しかも、廃棄物の量を少なくでき、処理コストを低減できる。
【０００９】
溝部５内には溝部５毎に補強部材６が設置される。補強部材６としては、切削装置２の筒型の変形板７が用いられる。
筒型の変形板７は、切削ビット８によりコンクリート構造体４の壁面３ａよりコンクリート構造体４の内部に向けて環状の溝部５を形成するとともに、筒型の変形板７の切削ビット８側が溝部５の底部２５に到達した状態でシャンク１６を切削装置２より取外すことで、溝部５内に残置される。つまり、環状の溝部５を形成した筒型の変形板７を引抜かずに溝部５内に摩擦力を有して埋殺しされた状態とする。本実施形態では筒型の変形板７が本発明の補強部材６に相当する。
筒型の変形板７は、溝部５内に溝部５の内壁面２６（コア部９の壁面２１ａと対向する溝部５内のコンクリート構造体４の外周面２２）間には空隙が無い、又は、空隙が少ない状態で残置される。
【００１０】
次に、図３に示すように、せん断補強方法を説明する。
まず、コンクリート構造体４の壁面３ａと切削装置２のベース１１とを接触させてアンカーボルト１９をベース１１を介してコンクリート構造体４に打ち込むことにより切削装置２をコンクリート構造体４に固定させる。次に、ハンドル１８を操作して切削装置２の筒型の変形板７がコンクリート構造体４の壁面３ａよりコンクリート構造体４の内部に所定深さまで切削することにより、コア部９を残存させたままコンクリート構造体４に環状の溝部５を形成させる。そして、モータ２１の電源をＯＦＦにした後、シャンク１６を切削装置２の出力軸１５より取外すことにより筒型の変形板７を溝部５の底部２５に位置した状態で残置させることができる。
【００１１】
筒型の変形板７が溝部５の底部２５に到達した状態で切削装置２より取り外されて溝部５内に残置されるので、溝部５内に設置された筒型の変形板７と筒型の変形板７によって囲まれたコア部９とにより複合された複合補強部６Ａを構築することができるので、せん断応力に対する耐力を向上させることができる。
尚、溝部５内に残置された筒型の変形板７と溝部５の内壁面２６との間に隙間が発生した場合、例えば、筒型の変形板７が引抜ける程度の隙間が筒型の変形板７の外周面とコンクリート構造体４の外周面２２との間、又は、筒型の変形板７の内周面とコア部９の壁面２１ａとの間にある場合には、この隙間に鋼材や棒材等の図外の間挿部材や充填材３５を充填することにより、筒型の変形板７と溝部５内の内壁面２６とをより密接な状態とする。従って、せん断応力が補強部材６としての筒型の変形板７と溝部５内の内壁面２６との間の充填材３５や間挿部材を介してコア部９に伝達されるのでせん断応力に対し更に耐力を向上させることができる。
【００１２】
実施の形態１によれば、コア部９を取除かずに環状の溝部５内に補強部材６を設けるので、コア部９を折って撤去する作業とコア部９に充填材３５を充填する作業をする必要がなく作業効率が向上するという効果を奏する。すなわち、補強部材６で囲まれた部分は、コア部９として残し、除去する必要がないので、従来のように掘削孔全体をグラウト等の充填材３５で満たさなくても良く、既在の剛性の高いコンクリート部分が芯材となり断面の大きな補強部材６となるので、せん断応力に対する耐力が向上する。
溝部５を切削装置２の筒型の変形板７により形成し、当該筒型の変形板７を上記溝部５内に残置して上記補強部材６として用いたので、筒型の変形板７を引抜かずに溝部５内で埋殺しされた状態とすることができるので、施工効率を向上させることができる。
【００１３】
実施の形態２
実施の形態１では、補強部材６を筒型の変形板７としたが、環状の溝部５内に嵌入される変形板７としての円筒体３０を主体とし、この円筒体３０と、溝部５内の内壁面２６（コア部９の壁面２１ａとコンクリート構造体４の外周面２２）と円筒体３０の内面３１，外面３２との隙間に充填される充填材３５とにより形成してもよい。
円筒体３０はその後端部３３が溝部５内に嵌入されることによりコンクリート構造体４の壁面３ａに接して溝部５を被う鍔部３４を備える。
図４（ａ）に示すように円筒体３０は金属、グラスファイバー、樹脂等の材料により成形される。例えば、円筒体３０は鋼管３６を所定長さに切断したものを用いる。鋼管３６は、溝部５の幅Ｗよりも小さな厚みＷ１で形成される。鋼管３６の長さは、溝部５の深さと同程度の長さにより形成される。鋼管３６の孔３６ａはコア部９を嵌入させる孔として機能する。鍔部３４は鋼管３６の環状断面よりも断面積の大きな矩形の平板により形成される。例えば、鋼管３６と鍔部３４とは、鍔部３４の面の中心と鋼管の中心とが一致した位置で鋼管の後端部３３側の端面３３ａと鍔部３４の面３４ａとを溶接させることで結合される。鍔部３４は、鋼管３６との結合面に鋼管３６の環状断面よりも大きな接合面３７が形成される。尚、鍔部３４の形状は矩形に限らず、正方形、円形、十字形等、どのような形でもよい。
充填材３５は、グラウト、モルタル、セメントミルク、レジンコンクリート等により成り、図外の注入用ホース及びポンプ等の充填材充填装置により溝部５内に充填される。
【００１４】
次に、実施の形態２のせん断補強方法を説明する。
実施の形態１と同様な方法でコンクリート構造体４に形成された溝部５内に、図外の充填材充填用ホースを挿入して、充填材充填装置のポンプを駆動することにより溝部５内に充填材３５を充填させる。次に、充填材３５が充填された溝部５内に鍔部３４が無い側の先端部３８より溝部５に鋼管３６を嵌入させる。つまり、鋼管３６の孔３６ａにコア部９を嵌入するとともに、溝部５内の内壁面２６の隙間に鋼管３６が嵌入される。鋼管３６は、厚みが溝部５の幅Ｗよりも小さな厚みＷ１で形成されているので、がたつき無く溝部５内に嵌入させることができる。鋼管３６は、鍔部３４の接合面３７がコンクリート構造体４の壁面３ａと接触することで溝部５を被うように溝部５内に嵌入される。次に、充填材３５が固化することにより、鋼管３６が溝部５内に固定された状態で設置される。
【００１５】
尚、鋼管３６は、鋼管３６の中心軸とコア部９の中心軸とを一致させるとともに鋼管３６を回転させながら溝部５内に挿入するようにすれば、溝部５内の内壁面２６と鋼管３６の内，外面３１，３２との隙間に充填される充填材３５が均等に充填されるので望ましい。
図示しないが、コンクリート構造体４の壁面３ａと鍔部３４の接合面３７とが当接した状態で、鍔部３４の接合面３７とコンクリート構造体４の壁面３ａとを図外の接着剤や接着部材により密接に結合するようにしてもよい。これによれば、コンクリート構造体４と接着された鍔部３４によりせん断応力に対する耐力を更に向上させることができる。
【００１６】
円筒体３０を鋼管３６により形成したが、充填材３５との密着性を向上させる円筒体３０を用いてもよい。例えば、図５（ｂ）に示すように、メッシュ（網目）で円筒型に形成された筒状メッシュ体４１や、図５（ｃ）に示すように、鋼管３６に複数の孔を形成した孔付き円筒体３６Ａが用いられる。筒状メッシュ体４１を補強部材６として用いる場合には、充填材３５が筒状メッシュ体４１の空隙ｄ中にも充填されるので、メッシュがより強固に一体化され、せん断応力に対する耐力が向上する。また、孔付き円筒体３６Ａを補強部材６として用いる場合には、充填材３５が孔付き円筒体３６Ａの孔４２中にも充填されるので、孔付き円筒体３６Ａと充填材３５とが強固に一体化されるので、せん断応力に対する耐力が向上する。
【００１７】
補強部材６としての円筒体３０に鍔部３４を備えなくてもよい。すなわち、補強部材６として、図５（ａ）に示す鋼管３６や、図５（ｂ）に示す筒状メッシュ体４１や、図５（ｃ）に示す孔付き円筒体３６Ａや、図５（ｄ）に示す断面凹凸型の筒体３６Ｄや、図５（ｅ）に示す両端にスリットＳを介して対向する複数の断面半円体３６Ｅや、図５（ｆ）に示すスリット付き円筒体３６Ｆを充填材３５が充填された溝部５内に嵌入して、溝部５内に円筒体３０を配置するようにしてもよい。
【００１８】
実施の形態２によれば、上記溝部５内に充填材３５を充填したので、充填材３５で円筒体３０等の変形板７を溝部５内の壁面３ａと密接に結合することができるので、せん断応力が発生した初期の段階で補強部材６にせん断応力を負担させることが可能となる。また、溝部５内部に設置された円筒体３０、又は、スリット付き円筒体３６Ｆ、又は、孔付き円筒体３６Ａ、又は、両端にスリットＳを介して対向する複数の断面半円体３６Ｅ、又は、円筒状メッシュ体４１等によって囲まれたコア部９と溝部５内の内壁面２６と円筒体３０の内，外面３１，３２との隙間に充填材３５が充填されたことにより、溝部５内の補強部材６の周囲への充填材３５の充填が確実に行えるとともに、充填材３５がスリットＳ、又は、円筒体の孔、又は、断面半円体３６Ｅのスリット、又は、円筒状メッシュ体４１の空隙ｄ間にも充分に充填されるので補強部材６の変形板７と充填材３５との摩擦力が上がるので結合をより強固とさせることにより引き抜き耐力が向上するので、せん断応力に対する耐力が更に向上する。
尚、円筒体３０とコア部９と充填材３５とにより複合された複合補強部６Ｂを構築することができるので、せん断応力に対する耐力を更に向上させることができる。
また、円筒体３０は鍔部３４を備えたので、鍔部３４の開口周囲の剛性が上がるので、コンクリートの破砕を防ぐことができ、更に、コンクリート構造体４、及び、補強部材６の剛性を上げることができるので、せん断応力に対する耐力を向上させることができる。尚、鍔部３４は円筒体３０と一体となったものを溝部５に嵌入しなくても、円筒体３０を嵌入後、円筒体３０の外周と鍔部３４とを溶接して一体化してもよい。また、円筒体３０の外周と、円筒体３０と当接する鍔部３４にねじ加工を施して、ねじによって円筒体３０と鍔部３４とを一体化してもよい。
【００１９】
実施の形態３
図６（ａ）に示すように、実施の形態２の円筒体３０に軸方向に沿ってスリット４４を備え、鍔部３４にスリット４４の後端と連接する充填孔４５を備えて、充填材３５を鍔部３４の充填孔４５を介してスリット方向に沿って充填材３５を充填させて図６（ｂ）に示すコンクリート構造体４のせん断補強構造１を構築する。
スリット４４は円筒体３０の軸方向に沿って円筒体３０の両端に跨るように形成される。充填孔４５は、図外の充填材充填用ホースを挿入可能な大きさに設定される。
【００２０】
次に、実施の形態３のせん断補強方法を説明する。
実施の形態２では充填材３５を溝部５内に充填した後に、充填された溝部５内に円筒体３０を挿入したが、実施の形態３では充填材３５を充填する前にスリット４４を備えた円筒体３０を溝部５内に挿入させる。すなわち、実施の形態１と同様な方法でコンクリート構造体４に形成された溝部５内に、鍔部３４が無い側の先端部より溝部５に円筒体３０を挿入させる。円筒体３０は、鍔部３４の接合面３７がコンクリート構造体４の壁面３ａと接触して溝部５が被われるまで嵌入される。次に、鍔部３４の充填孔４５に図外の充填材充填用ホースを挿入して、充填材充填装置のポンプを駆動することにより溝部５内に充填材３５を充填させる。充填材３５は円筒体３０のスリット４４より溝部５内の内壁面２６と円筒体３０の内，外面３１，３２の隙間Ｗ３，Ｗ４を埋めるように周方向の矢印ａ，ｂに向けて充填される。尚、充填材３５を充填する際に、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、円筒体３０を一方方向Ｍ、又は、他方方向Ｎ、若しくは、それぞれの方向を交互に回転させながら充填材３５を充填させる。これによれば、溝部５内の内壁面２６と円筒体３０の内，外面３１，３２の隙間Ｗ３，Ｗ４に容易に充填材３５を均等に行渡らせて充填することができる。次に、図７（ｃ）に示すように、充填材３５が固化することにより、鍔部３４の接合面３７がコンクリート構造体４の壁面３ａと接触した状態で円筒体３０が溝部５内に固定される。
【００２１】
尚、円筒体３０の溝部５内への挿入と、溝部５内への充填材３５の充填を同時に行うようにしてもよい。これによれば、工期を短縮させることができる。
【００２２】
尚、スリットを備えた円筒体３０をスリット４４を備えた鋼管３６により形成してもよい。また、円筒体３０を充填材３５との密着性を向上させる円筒の補強体を用いてもよい。例えば、図８（ａ）に示すようなスリット４４を備えたスリット付筒状メッシュ体４１Ａや、図８（ｂ）に示すようなスリット４４を備えた鋼管３６に複数の孔４２を形成したスリット付孔付鋼管３６Ｂにより形成してもよい。
【００２３】
実施の形態３によれば、上記鍔部３４に充填孔４５を備え、上記充填孔４５を介して上記充填材３５を充填するようにしたので、円筒体３０等の変形板７を溝部５内に設置した後に充填材３５を外から溝部５内に容易に充填できるようになるため、充填材３５の量が少なくて済み、充填材３５の充填作業時期を任意に決めることができるので、工事のコストが下がるとともに作業管理がし易くなる。更に、補強部材６の全周に充填材３５を充填し易くなる。
【００２４】
実施の形態４
図９に示すように、実施の形態２又は実施の形態３の溝部５毎に設置された鍔部３４を、複数一体化させてもよい。
鍔部３４は複数の溝部５内に嵌入される各円筒体３０の後端部に設けられる鍔部３４同士を一体化して形成される。つまり、複数の溝部５を被う長尺板により形成された複数管結合鍔部３４Ａを備える。複数管結合鍔部３４Ａと複数の円筒体３０とが溶接により結合されることにより補強部材６が形成される。複数の円筒体３０は、複数の溝部５と嵌合する位置で複数管結合鍔部３４Ａと結合させる。例えば、複数管結合鍔部３４Ａは隣接する２つの溝部５を被うような長さに設定されて、２つの円筒体３０は後端部３３側の端面３３ａが隣接する２つの溝部５と嵌合する位置となるように複数管結合鍔部の面３４ａと結合される。
【００２５】
実施の形態４によれば、鍔部３４は複数の溝部５内に嵌入される各円筒体３０の後端部に設けられる鍔部３４同士を一体化して形成されるので、溝部５の開口周囲における剛性の上がる範囲が拡がるので、せん断応力に対して耐力を更に向上させることができる。
【００２６】
実施の形態５
円筒体３０の先端に拡開部４７を設け、円筒体３０を溝部５内に嵌入したときに、この拡開部４７が広がって溝部５の外面に圧接するようにした。
図１０（ａ），図１０（ｂ）に示すように、拡開部４７は根元部４８から先端部４９に向けて末広がりな環状の部材により形成され、円筒体３０及びコンクリート構造体４よりも軟性な部材により形成される。すなわち、拡開部４７は根元部４８が円筒体３０の先端の外面と同程度の内径で形成されて、先端部４９は根元部４８よりも径が大きく形成されたテーパ形状で形成される。拡開部４７の幅Ｗ５は、コア部９の中心軸と円筒体３０の中心軸とが同軸状に位置した状態において、円筒体３０の外径と溝部５内の外面２２ａ（コンクリート構造体４の外周面２２）との隙間よりも短くなるように設定される。拡開部４７は円筒体３０と同じ材料でも広がれば問題ないが、鉛等の円筒体３０より柔らかい材料により形成されて、円筒体３０の先端部３８と溶接により結合される。
【００２７】
次に、実施の形態５のせん断補強方法を説明する。
実施の形態１と同様な方法でコンクリート構造体４に形成された溝部５内に、図外の充填材充填装置で充填材３５を充填する。次に、充填材３５が充填された溝部５内に拡開部４７が設置された円筒体３０の先端より円筒体３０を溝部５に嵌入させる。そして、溝部５内の底面２５ａに拡開部４７の先端部４９が接触した状態で、更に、円筒体３０を溝部５内に押し込むことにより拡開部４７の先端部４９が根元部４８に対して拡径して溝部５内の外面２２ａに圧接される。つまり、円筒体３０の拡開部４７は、円筒体３０又は鍔部３４が図外のハンマーや押圧装置により打撃を受けることにより、先端部４９が溝部５内の底面２５ａに沿って溝部５内の外面２２ａに向けて拡開変形することで溝部５内の外面２２ａを圧接する。次に、充填材３５が固化することにより、円筒体３０が溝部５内に固定された状態で設置される。尚、溝部５への円筒体３０の変形板７を嵌入後、溝部５内に充填材３５を充填してもよい。
【００２８】
拡開部４７は末広がりな環状の部材により形成したが、円筒体３０を溝部５内に嵌入して溝部５の底面２５ａと接触時に変形可能な円筒体３０により形成してもよい。尚、円筒体３０に直接打撃を加えて溝部５の底面２５ａと接触時に円筒体３０の先端を変形させて溝部５内の外面２２ａを圧接するようにしてもよい。また、スリット付き円筒体３６Ｆを用いてもよい。このスリット付き円筒体３６Ｆは、コア部９と接触する径で形成された場合でも、スリットＳが拡がるように変形することにより、コア部９を囲むように溝部５内に嵌入することができる。また、スリット付き円筒体３６Ｆが溝部５内の外面２２ａと接触する径で形成された場合でも、スリットＳが縮まるようにスリット付き円筒体３６Ｆが変形することにより溝部５内に嵌入できる。
拡開部４７は、円筒体３０の先端部３８を円筒体３０より柔らかい材料で形成してもよい。また、円筒体３０全体を柔らかい材料で形成してもよい。
【００２９】
実施の形態５によれば、円筒体３０が拡開部４７を備え、打撃を受けることにより溝部５内の内壁面２６と密接した状態となるので充填材３５が固化するまで円筒体３０を支持する必要がなく施工性が向上する。また、変形板７の先端に溝部５内の外面２２ａに圧接する拡開部４７を設けたので、補強部材６の引き抜きに対する抵抗が増すので、せん断応力に対する耐力が更に向上する。
【００３０】
実施の形態６
実施の形態５では、拡開部４７を円筒体３０の先端に設けたが、溝部５の底部２５に、底面方向２５ｂに拡がるように傾斜するテーパ面５０を設け、円筒体３０を上記テーパ面５０方向に押圧したとき上記テーパ面５０をガイドとして円筒体３０の先端が矢印２５ｃに示すように拡開変形して溝部５内の外面２２ａに圧接するようにした。テーパ面５０は、切削によって残されたコンクリート構造体４の内壁面２６や、溝部５内に設置される拡開具５１により形成される。テーパ面５０は溝部５の底面２５ａより溝部５の開口に向けて縮径する断面直角三角形状の円錐形状の斜面により断面形状が形成される。拡開具５１はテーパ面５０を備える環状部材であって、断面三角形状の底部５２が溝部５の底面２５ａと接触し、断面三角形状の背部５３がコア部９の壁面２１ａと接触するように形成される。
テーパ面５０が形成された溝部５内に挿入させる円筒体３０としては、実施形態５の円筒体３０が用いられる。すなわち、拡開部４７を先端部３８に備えた円筒体３０や、スリット付き円筒体３６Ｆや、先端部３８を円筒体３０より柔らかい材料で形成した円筒体３０、全体を円筒体３０より柔らかい材料で形成した円筒体３０が用いられる。
【００３１】
次に、実施の形態６のせん断補強方法を説明する。
図１１に示すように、実施の形態１と同様な方法でコンクリート構造体４に形成された溝部５内に、拡開具５１を設置させる。拡開具５１は底部５２が溝部５の底面２５ａに設置されることで溝部５内にテーパ面５０を形成する。次に、図外の充填材充填装置で充填材３５を溝部５内に充填する。次に、充填材３５が充填された溝部５内に円筒体３０の先端部３８より円筒体３０を挿入させる。そして、図１１（ｂ）に示すように、円筒体３０の先端部３８と拡開具５１のテーパ面５０とが接触した状態で、更に、円筒体３０を溝部５内に押圧することにより円筒体３０の先端部３８が拡径して溝部５内の外面２２ａに圧接される。つまり、円筒体３０の先端部３８は、円筒体３０又は鍔部３４が図外のハンマーや押圧装置により打撃を受けることにより、円筒体３０の先端部３８が溝部５内のテーパ面５０に沿って溝部５内の外面２２ａに向けて拡開変形することで溝部５内の外面２２ａを圧接する。次に、充填材３５が固化することにより、円筒体３０が溝部５内に固定された状態で設置される。尚、溝部５へ円筒体３０等の変形板７を嵌入後、溝部５内に充填材３５を充填してもよい。
【００３２】
テーパ面５０は溝部５の底面２５ａより溝部５の開口に向けて拡径する断面直角三角形状の円環体の斜面により形成してもよい。これによれば、このテーパ面５０をガイドとして、円筒体３０の先端部３８が拡開変形することで溝部５内のコア部９の壁面２１ａに圧接させることができる。
【００３３】
実施の形態６によれば、実施の形態５と同様な効果が得られる。
【００３４】
実施の形態７
実施の形態５，実施の形態６の充填材３５を溝部５内に充填しなくてもよい。
【００３５】
実施の形態８
実施の形態４の複数管結合鍔部３４Ａの複数の円筒体３０を、隣接する複数管結合鍔部３４Ａと位置がずれるように溝部５内に嵌入してコンクリート構造体４に配置した。複数管結合鍔部３４Ａと隣接する複数管結合鍔部３４Ａとの位置ずれは、コンクリート構造体４の水平線上、又は、垂直線上、又は、斜線線上を交差するように複数配置される。例えば、図１２に示すように、コンクリート構造体４の壁面３ａの水平線Ｌ上と交差するように複数管結合鍔部３４Ａを一定間隔で交互に位置をずらすことにより千鳥状に配置した。これにより、溝部５の開口周囲における剛性の上がる範囲が拡がるので、せん断応力に対して耐力を更に向上させることができる。
【００３６】
実施の形態９
尚、円筒体３０の製法については、次のものが考えられる。
すなわち、円筒体３０は図１３（ａ）に示すように、平板３０ｉを湾曲させて、図１３（ｂ）に示すように、両端の継ぎ目３０ｈを溶接して形成してもよい。
また、円筒体３０は図１４（ａ）に示すように平板を半円状に湾曲形成した湾曲片３０ｍ，３０ｍを図１４（ｂ）に示すように継ぎ目３０ｈを溶接して形成してもよい。
あるいは、図１４（ａ）において両端にスリットＳを有する湾曲片３０ｍ，３０ｍを、スリットＳを有したまま溝部５に個別に差し込むようにしてもよい。これによれば湾曲片３０ｍの差込作業が容易となる。
あるいは、図１４（ａ）に示す湾曲片３０ｍ，３０ｍにおいて、図１５に示すように一方だけスリットＳを設け、他方のスリットＳを継ぎ合わせて溶接するようにして、このスリットＳ付きの円筒体３０を溝部５に差し込んでもよい。
又は、図１６に示すように、円筒体３０にスリ割りを入れることでスリットＳを設けてもよい。
【００３７】
尚、本発明のコンクリート構造体のせん断補強構造は、実施形態１の構成、即ち、変形板の構成は、実施の形態２乃至実施の形態９のいずれか１つ以上の実施形態の構成を加味したコンクリート構造体のせん断補強構造であればよい。
【符号の説明】
【００３８】
１ せん断補強構造、２ 切削装置、３ａ 壁面、４ コンクリート構造体、
５ 溝部、６ 補強部材、７ 変形板、３０ 円筒体、３３ 円筒体の後端部、
３４ 鍔部、３５ 充填材、３６ 鋼管、３６Ａ 孔付き円筒体、
Ｓ，４４ スリット、４５ 充填孔、４７ 拡開部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造体の一方の壁面から形成された環状の溝部と、溝部内に嵌合された変形板より成る補強部材とを備えたことを特徴とするコンクリート構造体のせん断補強構造。
【請求項２】
前記溝部内に充填材を充填したことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート構造体のせん断補強構造。
【請求項３】
前記補強部材の変形板は円筒体、又は、スリット付き円筒体、又は、孔付き円筒体、又は、両端にスリットを介して対向する複数の断面半円体、又は、円筒状メッシュ体等より成ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコンクリート構造体のせん断補強構造。
【請求項４】
前記補強部材の変形板の後端部に、前記壁面に接して前記溝部を被う鍔部を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のコンクリート構造体のせん断補強構造。
【請求項５】
前記鍔部に充填孔を備え、前記充填孔を介して前記充填材を充填するようにしたことを特徴とする請求項４に記載のコンクリート構造体のせん断補強構造。
【請求項６】
複数の溝部内に嵌入される各変形板の後端部に設けられる鍔部同士を一体化したことを特徴とする請求項４に記載のコンクリート構造体のせん断補強構造。
【請求項７】
前記補強部材の変形板の先端に前記溝部内の外面に圧接する拡開部を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のコンクリート構造体のせん断補強構造。
【請求項１】
コンクリート構造体の一方の壁面から形成された環状の溝部と、溝部内に嵌合された変形板より成る補強部材とを備えたことを特徴とするコンクリート構造体のせん断補強構造。
【請求項２】
前記溝部内に充填材を充填したことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート構造体のせん断補強構造。
【請求項３】
前記補強部材の変形板は円筒体、又は、スリット付き円筒体、又は、孔付き円筒体、又は、両端にスリットを介して対向する複数の断面半円体、又は、円筒状メッシュ体等より成ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコンクリート構造体のせん断補強構造。
【請求項４】
前記補強部材の変形板の後端部に、前記壁面に接して前記溝部を被う鍔部を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のコンクリート構造体のせん断補強構造。
【請求項５】
前記鍔部に充填孔を備え、前記充填孔を介して前記充填材を充填するようにしたことを特徴とする請求項４に記載のコンクリート構造体のせん断補強構造。
【請求項６】
複数の溝部内に嵌入される各変形板の後端部に設けられる鍔部同士を一体化したことを特徴とする請求項４に記載のコンクリート構造体のせん断補強構造。
【請求項７】
前記補強部材の変形板の先端に前記溝部内の外面に圧接する拡開部を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のコンクリート構造体のせん断補強構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１９０６１２（Ｐ２０１１−１９０６１２Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５７６５５（Ｐ２０１０−５７６５５）
【出願日】平成２２年３月１５日（２０１０．３．１５）
【出願人】（０００００１３１７）株式会社熊谷組 (551)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１５日（２０１０．３．１５）
【出願人】（０００００１３１７）株式会社熊谷組 (551)
【Ｆターム（参考）】
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