コンクリート部材の補強装置に用いられる継手
【課題】コンクリート柱の耐震補強ための補強装置において、緊締部材を連結するための継手の共通化を図るとともに、装着作業を安定して行うことができるようにする。
【解決手段】コンクリート柱１を囲う環状の補強装置は、コンクリート柱１の側面に沿う複数の細長いねじ鉄筋３（緊締部材）と、継手４とを備えている。各継手４は、第１、第２の金物１０，２０を備えている。各金物は、コンクリート柱１の側面に当たる当接面１１ａ，２１ａを有する本体部１１，２１と、回動連結部１２，２２とを有している。本体部１１、２１はねじ鉄筋連結部１１ｃ，２１ｃを有している。回動連結部１２，２２は、回動軸線Ｌを中心にして互いに回動可能に連結されている。回動連結部１２，２２は、当接面１１ａ，２１ａからねじ鉄筋連結部１１ｃ，２１ｃとは反対側に突出しており、回動軸線Ｌは、ねじ鉄筋３の軸線３ｘより当接面１１ａ，２１ａ寄りに偏移している。
【解決手段】コンクリート柱１を囲う環状の補強装置は、コンクリート柱１の側面に沿う複数の細長いねじ鉄筋３（緊締部材）と、継手４とを備えている。各継手４は、第１、第２の金物１０，２０を備えている。各金物は、コンクリート柱１の側面に当たる当接面１１ａ，２１ａを有する本体部１１，２１と、回動連結部１２，２２とを有している。本体部１１、２１はねじ鉄筋連結部１１ｃ，２１ｃを有している。回動連結部１２，２２は、回動軸線Ｌを中心にして互いに回動可能に連結されている。回動連結部１２，２２は、当接面１１ａ，２１ａからねじ鉄筋連結部１１ｃ，２１ｃとは反対側に突出しており、回動軸線Ｌは、ねじ鉄筋３の軸線３ｘより当接面１１ａ，２１ａ寄りに偏移している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高架橋や橋のコンクリート柱等の耐震性を高める補強装置に用いられる継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
既設の高架橋や橋等の鉄筋コンクリート製の柱（コンクリート部材）の耐震性を高めるために、特許文献１に開示された補強装置が開発されている。詳述すると、４本のねじ鉄筋（緊締部材）を断面正方形のコンクリート柱の外周の４つの辺に沿ってそれぞれ配置し、これらねじ鉄筋の端部を、コンクリート柱の角部毎に配置されたアングル継手に、ナットを用いて連結する。これにより、４本のねじ鉄筋と４つのアングル継手を有する四角形の環状の補強装置が組み立てられ、コンクリート柱を一周にわたって囲むように配される。
【０００３】
上記ナットを締め付けることにより、４本のねじ鉄筋に引張力が付与され、４つのアングル継手がコンクリート柱の角部近傍の側面に当たる。
上記補強装置はコンクリート柱の長手方向に間隔をおいて多数配置され、これによってコンクリート柱の補強がなされる。
【０００４】
上記特許文献１の補強装置では、各アングル継手が直角をなす単一の金物により構成されており、隣り合う２本のねじ鉄筋をそれぞれ連結するための２つの鉄筋連結部が一体をなしている。そのため、断面が正方形や長方形をなし角部が直角をなすコンクリート柱にしか適用できなかった。
仮に、断面が正方形や長方形でないコンクリート柱の耐震補強に特許文献１の補強装置を適用しようとすると、コンクリート柱の角部の角度に応じてアングル継手を製造しなくてはならず、製造コストが増大してしまう。
【０００５】
特許文献２は、上記アングル継手の代わりに、互いに回動可能な２つの金物を有する継手を用いた補強装置を提案している。この継手は、コンクリート部材の角部の角度に対応して２つの金物の角度を変えることができるので、いかなる断面形状のコンクリート部材にも対応でき、継手を共通化することによりその製造コストを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３５２１１１号公報
【特許文献２】特開２００１−２６２８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２の図１〜図９に示す第１実施例の継手では、２本のねじ鉄筋の軸線の交点に２つの金物の回動軸線が位置している。そのため、補強装置をコンクリート柱に装着する際、各継手の２つの金物にそれぞれねじ鉄筋の端部を挿通させてナットで締め付けた時に、２本のねじ鉄筋の引っ張り力に起因する回動モーメントのバランスが悪く、各金物が不安定になり、装着時の作業性が悪かった。なお、この回動モーメントの議論は本発明の実施形態において詳述する。
特許文献２の図１０〜図１２の第２実施例の継手では、各金物が、コンクリート柱の側面に当たる当接板部と、この当接板部と直交する起立板部とを有してＬ字形をなしている。２つの金物の当接板部の端部（起立壁の反対側の他端部）同士が回動可能に連結され、各金物の起立板部にねじ鉄筋が挿通されてナットで連結される。しかし、上記当接板部は均一厚さをなし、その端部を連結する構造であるため、この回動連結部の強度を十分に確保することができず、現実的でない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、コンクリート部材を囲う環状の補強装置を組み立てるために、コンクリート部材の側面に沿う複数の細長い緊締部材を、コンクリート部材の角部において連結する継手であって、
第１、第２の金物を備え、これら第１、第２の金物の各々が、上記コンクリート部材の側面に当たる当接面を有する本体部と、この本体部の一端側に一体に設けられた回動連結部とを有し、
上記本体部が、上記回動連結部から上記緊締部材の軸線方向に離れた緊締部材連結部を有し、この緊締部材連結部に上記緊締部材の端部が連結されるようになっており、
上記第１、第２の金物の回動連結部が、連結されるべき上記緊締部材の軸線方向と直交する方向に延びる回動軸線を中心にして、互いに回動可能に連結される継手において、
上記第１、第２の金物の各々において、上記回動連結部の一部が、上記当接面から上記緊締部材連結部とは反対側に突出しており、上記回動軸線が、連結されるべき上記緊締部材の軸線より上記当接面寄りに偏移していることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、コンクリート部材の角部の角度に対応して第１、第２金物の角度を変えることができるので、いかなる断面形状のコンクリート部材であっても共通構造の継手を用いることができ、継手の製造コストを抑制することができる。
しかも、回動軸線が当接面寄りに偏移しているので、補強装置をコンクリート部材に装着する際に、各金物に大きな回動モーメントが掛からず安定しており、装着作業が向上する。
また、回動連結部は当接面から突出しているため、回動軸線を当接面寄りに偏移させても回動連結部の強度を十分に確保することができる。回動連結部が当接面から突出していても、コンクリート部材の角部に面取りがあるため、コンクリート部材と干渉することはない。
【００１０】
好ましくは、各金物の上記本体部は更に、上記緊締部材連結部と上記緊締部材の軸線方向に対峙する支持部を有し、上記回動連結部がこの支持部に連なるとともに上記当接面に対して傾斜する方向に突出することにより、各金物が屈曲形状をなす。
上記構成によれば、金物の重量を増大させることなく、回動連結部の強度を高めることができる。
【００１１】
好ましくは、上記第１、第２の金物の回動連結部を回動可能に連結する軸部の少なくとも一部が、上記当接面から突出している。
上記構成によれば、軸部の径の大きさを十分確保しつつ、金物に掛かる回動モーメントをより一層低減することができる。
【００１２】
上記緊締部材が少なくとも両端部に雄ねじを有するねじ鉄筋である場合に、好ましくは、各金物の上記緊締部材連結部が挿通孔を有し、この挿通孔に挿通されたねじ鉄筋の端部にナットが螺合されて締め付けられることにより、当該金物とねじ鉄筋が連結され、各金物の上記本体部は更に、上記回動軸線方向に対峙する一対の側壁部を有し、これら一対の側壁部と上記緊締部材連結部と上記支持部が連なることにより収容凹部が画成され、この収容凹部に上記ナットが収容され、この収容凹部はコンクリート部材側が底壁部で塞がれ、反対側が開放されており、この底壁の外面が上記当接面の一部として提供される。
上記構成によれば、収容凹部が当接面の反対側に開放しているので、ナットを締め付けるための工具を操作し易い。
また、収容凹部が上記一対の側壁部と支持部と緊締部材連結部により囲われており、底壁部で塞がれているので、本体部の強度が減じられない。
さらに、底壁部の外面が当接面の一部として提供されるので、当接面の面積を大きくすることができ、コンクリート部材の角部近傍の側面を安定して押さえることができる。
【００１３】
好ましくは、上記収容凹部の底壁部の内面が上記一対の側壁部に向かって高くなる凹曲面をなしている。
上記構成によれば、本体部の側壁部と底壁部の境部を肉厚にすることができ、金物の強度をさらに高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、継手の製造コストを増大させずに、種々の断面形状のコンクリート部材の耐震補強を行うことができるとともに、継手強度を減じることなく補強装置のコンクリート部材への装着作業の作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】補強装置により耐震補強されたコンクリート柱を示す概略側面図であり、この補強装置は本発明の第１実施形態に係わる継手を装備している。
【図２】図１中Ａ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図２中Ｂ部における上記継手の拡大断面図である。
【図４】上記継手を１８０°開いた状態で示す平面図である。
【図５】上記継手の第１、第２金物を分解して示す側面図である。
【図６】上記第１金物に働くモーメントについて説明する図３相当図であり、ハッチングを省いて示す。
【図７】上記第２金物に働くモーメントについて説明する図３相当図であり、ハッチングを省いて示す。
【図８】上記継手におけるナット締め付け工程を示す拡大断面図である。
【図９】上記補強装置を断面形状が正方形ではないコンクリート柱に装着した場合の図２相当図である。
【図１０】図９図中Ｃ部の拡大断面図である。
【図１１】図９図中Ｄ部の拡大断面図である。
【図１２】補強装置の変形例を示す図２相当図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係わる継手を示す図４相当図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係わる継手の金物を示す要部拡大平面図である。
【図１５】本発明の第４実施形態に係わる継手を示す図３相当図であり、ナットおよび連結ピンのハッチングを省いて示す。
【図１６】同第４実施形態の継手の第１金物の凸部を、ねじ鉄筋の軸線方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図１１を参照しながら説明する。図１に示すように、高架橋や橋等の既設の鉄筋コンクリート柱１（コンクリート部材）には、その長手方向（垂直方向）に間隔をおいて多数の補強装置２が装着される。
【００１７】
図２に示すように、コンクリート柱１は断面四角形をなし、４つの平坦な側面１ａと、側面１ａの交差部に位置する４つの角部１ｂと有している。角部１ｂには隣接する２つの側面１ａに対して傾斜する面取り１ｃが形成されている。各補強装置２は、コンクリート柱１の断面形状に対応した四角形の環状をなし、コンクリート柱１を一周にわたって囲っている。
【００１８】
上記補強装置２は、４本の直線状のねじ鉄筋３（緊締部材）と４つの継手４とを備えている。ねじ鉄筋３は、コンクリート柱１の４つの平坦な側面１ａに沿って略水平に（コンクリート柱１の長手方向と直交する方向に）配置されている。継手４は、コンクリート柱１の角部１ｂ毎に配置され、隣り合う２本のねじ鉄筋３の端部を連結する。
【００１９】
図３〜図５に最も良く示すように、各継手４は、それぞれ鋳物等からなる第１金物１０と第２金物２０とを、互いに回動可能に連結することにより構成されている。この回動軸線を符号Ｌで示す。
【００２０】
上記第１金物１０は、平面長方形をなす扁平な本体部１１と、この本体部１１の一端側一体に連なる回動連結部１２とを有している。同様に第２金物２０も、平面長方形をなす扁平な本体部２１と、この本体部２１の一端側に一体に連なる回動連結部２２とを有している。
【００２１】
上記第１金物１０の回動連結部１２は、本体部１１の端部においてその幅方向中央に１つだけ突出形成され、第２金物２０の回動連結部２２は、本体部２１の端部においてその幅方向に対峙して一対形成されている。そして、回動連結部１２を一対の回動連結部２２間に入れ、これら回動連結部１２，２２にそれぞれ形成された軸穴１２ａ，２２ａ（軸受部）に連結ピン３０（軸部）を貫通させることにより、金物１０，２０が回動可能に連結されている。なお、本実施形態では連結ピン３０はボルトにより形成されており、ボルトの先端部にはナット３１が螺合されている。
【００２２】
上記第１金物１０の本体部１１は、平坦な当接面１１ａを有するとともに、支持部１１ｂと、鉄筋連結部１１ｃ（緊締部材連結部）と、一対の側壁部１１ｄとを一体に有している。当接面１１ａは、コンクリート柱１の側面１ａに当接するようになっている。
【００２３】
上記支持部１１ｂと鉄筋連結部１１ｃは、後述するように、連結されるべきねじ鉄筋３の軸線３ｘ方向（上記回転軸線Ｌと直交する方向）に離れて対峙している。鉄筋連結部１１ｃは、中心軸線が回動軸線Ｌと直交する穴１１ｙを有しており、この穴１１ｙにねじ鉄筋３が挿通されるようになっている。なお、鉄筋連結部１１ｃにおいて支持部１１ｂと対向する面は、穴１１ｙの中心軸線と直交する平坦面となっている。
【００２４】
上記一対の側壁部１１ｄは回動軸線Ｌ方向に離間対峙し、上記支持部１１ｂと鉄筋連結部１１ｃを連ねている。
上記支持部１１ｂ，鉄筋連結部１１ｃ，一対の側壁部１１ｄで囲われるようにして収容凹部１１ｚが形成されている。この収容凹部１１ｚは平面矩形をなし、一方側（コンクリート柱１側）は底壁１１ｅで塞がれ、他方側が開放されている。この底壁１１ｅの外面は、上記当接面１１ａの一部として提供されている。
【００２５】
図８に示すように上記底壁１１ｅの内面すなわち収容凹部１１ｚの底面は、中心軸線が上記回動軸線Ｌと直交する円弧面（一対の側壁部１１ｄに向かって高くなるような凹曲面）をなしている。
【００２６】
上記第２金物２０の本体部２１は、第１金物１０の本体部１１と同一形状をなしており、当接面２１ａ、支持部２１ｂ、穴２１ｙを有する鉄筋連結部２１ｃ、一対の側壁部２１ｄ、底壁２１ｅ、収容凹部２１ｚを有している。
【００２７】
上記第１金物１０において、上記支持部１１ｂに上記回動連結部１２が連なっている。この回動連結部１２は、本体１１と鈍角をなし当接面１１ａに対して傾斜方向に突出しており、これにより第１金物１０は屈曲形状をなしている。回動連結部１２の一部は当接面１１ａから、上記支持部１１ｂ、鉄筋連結部１１ｃの反対方向に突出している。この突出量を図５において符号Ｔで示す。これに伴い、回動連結部１２における連結ピン３０を通す軸穴１２ａの軸線が鉄筋連結部１１ｃの挿通孔１１ｙの軸線から外れ、当接面１１ａ寄りに偏移している。
上記第２金物２０も第１金物１０と同様に屈曲形状をなし、回動連結部２２の一部が当接面２１ａから突出し、上記回動連結部２２の軸穴２２ａが挿通孔２１ｙの軸線から外れ当接面２１ａ寄りに偏移している。
その結果、金物１０，２０を連結ピン３０で連結し、これら金物１０，２０に２本のねじ鉄筋３をそれぞれ連結した状態では、回動軸線Ｌは２本のねじ鉄筋３の軸線３ｘの交点より内方向に偏移することになる。
【００２８】
本実施形態では、第１金物１０において、回動連結部１２の軸穴１２ａを当接面１１ａの延長面が横切っている。第２金物２０も同様である。その結果、これら軸穴１２ａ、２２ａに支持される連結ピン３０の一部が当接面１１ａから突出することになる。
【００２９】
上記構成をなす補強装置２の作用を説明する。最初に図２に示すような断面正方形をなすコンクリート柱１の耐震補強に用いられる場合について説明する。
コンクリート柱１の下端において、補強装置２を組み立てる。すなわち、４本のねじ鉄筋３をコンクリート柱１の側面に沿って配置し、４つの継手４をコンクリート柱１の角部に配置する。
【００３０】
各継手４を第１、第２金物１０，２０が直角をなすように折り曲げ、これら第１金物１０と第２金物２０に、隣り合うねじ鉄筋３の端部をそれぞれ連結する。具体的には、ねじ鉄筋３の端部を金物１０，２０の鉄筋連結部１１ｃ，２１ｃの穴１１ｙ、２１ｙに挿通させるとともに、収容凹部１１ｚ、２１ｚに突出させる。さらにこの収容凹部１１ｚ、２１ｚにおいて、ねじ鉄筋３の端部に締付ナット４１とロックナット４２を螺合する。
【００３１】
上記のようにして補強装置２はコンクリート柱１を一周にわたって囲うようにして略正方形の環状をなして組み立てられるが、その周長はコンクリート柱１の外周長より大きく、コンクリート柱１を緩く囲んでいる。
【００３２】
次に、補強装置２をコンクリート柱１に沿って装着位置まで上方に移動し、この装着位置で、４つの継手４における締付ナット４１を締め付けて、ねじ鉄筋３に引っ張り力を付与し、継手４の第１金物１０、第２金物２０の当接面１１ａ、２１ａを強い力でコンクリート柱１の側面に密着させる。さらに、ロックナット４２を締め付けて締付ナット４１の緩みを防止する。なお、ロックナット４２を用いる代わりに接着剤により締付ナット４１をねじ鉄筋３に固定してもよい。
【００３３】
なお、図８に示すように上記収容凹部１１ｚ、２１ｚは当接面１１ａ、２１ａ側が開放されているので、上記ナット４１，４２の締め付けの際にスパナ５０（工具）の操作がし易い。また、上記収容凹部１１ｚ、２１ｚの底面が円弧面をなしているので、当接面１１ａ，２１ａと一対の側壁部１１ｄ、２１ｄの境を厚肉にできるにも拘わらず、スパナ５０の回動操作に支障をきたさない。
【００３４】
上記補強装置２の装着作業の際、ナット４１の締め付け時に、各継手４の金物１０，２０には、２本のねじ鉄筋３からの引っ張り力に起因した回動モーメントが掛かる。以下、図６を参照しながら、第１金物１０に掛かる回動モーメントについて説明する。
【００３５】
コンクリート柱１の側面１ａと面取り１ｃの交点Ａを支点として、第１金物１０には、第２金物２０に連結されたねじ鉄筋３からの引っ張り力Ｆ２に起因する時計回り方向の回動モーメントＭ２が付与される。この回動モーメントＭ２は、連結ピン３０を作用点として第１金物１０に働くから、下記式で表すことができる。
Ｍ２＝Ｈ２×Ｆ２ （１）
ただし、Ｈ２は、力Ｆ２と直交する方向での支点Ａと回動軸線Ｌとの間の距離である。
【００３６】
他方、第１金物１０には、第１金物１０に連結されたねじ鉄筋３からの引っ張り力Ｆ１に起因する反時計回り方向の回動モーメントＭ１が付与される。この回動モーメントＭ１は、下記式で表すことができる。
Ｍ１＝Ｈ１×Ｆ１ （２）
ただし、Ｈ１は、力Ｆ１と直交する方向での支点Ａとねじ鉄筋３の軸線３ｘとの間の距離である。
【００３７】
第１金物１０は、回動モーメントＭ２が回動モーメントＭ１より大きくその差が大きいほど、不安定になる。本実施形態では、回動軸線Ｌが、第２金物２０に連結されたねじ鉄筋３の軸線３ｘから当接面２１ａ寄りに偏移しているため、上記距離Ｈ２を小さくすることができるので、回動モーメントＭ１、Ｍ２の差、すなわち第１金物１０に掛かる時計回り方向の回動モーメントを減じることができ、安定して保持できる。
【００３８】
比較のために、回動軸線Ｌがねじ鉄筋３の軸線３ｘ上に位置する場合について説明する。この場合には、時計回りの回動モーメントＭ２は、下記式で表されるように大きくなり、第１金物１０が不安定化する。
Ｍ２＝Ｈａ×Ｆ２ （３）
ただし、Ｈａは、力Ｆ２と直交する方向での支点Ａとねじ鉄筋３の軸線３ｘとの間の距離である。
【００３９】
次に、図７を参照しながら、第２金物１０に掛かる回動モーメントについて説明する。
コンクリート柱１の側面１ａと面取り１ｃの交点Ｂを支点として、第２金物２０には、第１金物１０に連結されたねじ鉄筋３からの引っ張り力Ｆ１に起因する反時計回り方向の回動モーメントＭ１’が付与される。この回動モーメントＭ１’は、連結ピン３０を作用点として第２金物１０に働くから、下記式で表すことができる。
Ｍ１’＝Ｈ１’×Ｆ１ （４）
ただし、Ｈ１’は、力Ｆ１と直交する方向での支点Ｂと回動軸線Ｌとの間の距離である。
【００４０】
他方、第２金物１０には、第２金物１０に連結されたねじ鉄筋３からの引っ張り力Ｆ２に起因する時計回り方向の回動モーメントＭ２’も付与される。この回動モーメントＭ２’は、下記式で表すことができる。
Ｍ２’＝Ｈ２’×Ｆ２ （５）
ただし、Ｈ２’は、力Ｆ２と直交する方向での支点Ｂとねじ鉄筋３の軸線３ｘとの間の距離である。
【００４１】
第２金物１０は、回動モーメントＭ１’が回動モーメントＭ２’より大きくその差が大きいほど、不安定になる。本実施形態では、回動軸線Ｌがねじ鉄筋３の軸線３ｘより当接面１１ｘ寄りに偏移しているため、上記距離Ｈ１’を小さくすることができるので、回動モーメントＭ１’、Ｍ２’の差、すなわち反時計回り方向の回動モーメントを減じることができる。そのため、第２金物２０も安定して維持できる。
【００４２】
比較のために、回動軸線Ｌがねじ鉄筋３の軸線３ｘ上に位置する場合について説明する。この場合には、反時計回りの回動モーメントＭ１’は、下記式で表されるように、大きくなり、第２金物１０が不安定化する。
Ｍ１＝Ｈｂ×Ｆ１ （６）
ただし、Ｈｂは、力Ｆ１と直交する方向での支点Ｂとねじ鉄筋３の軸線３ｘとの間の距離である。
【００４３】
上記のように、金物１０，２０に掛かる回動モーメントを低減でき、その保持が容易であるので、補強装置２の装着作業を円滑に行うことができる。
上記回動連結部１２，２２は、当接面１１ａ，２１ａから突出するので、回動軸線Ｌが当接面１１ａ，２１ａ寄りに偏移しても、連結ピン３０を囲む軸穴１２ａ，２２ａ周壁の肉厚を十分に確保でき、必要な強度を確保することができる。
なお、回動連結部１２，２２が当接面１１ａ，２１ａから突出しても、コンクリート柱１の角部１ｂには面取り１ｃが形成されているので、この突出部がコンクリート柱１の角部１ｂと干渉することはない。
【００４４】
また、金物１０，２０が屈曲形状をなし、回動連結部１２，２２が傾斜することにより当接面１１ａ，２１ａから突出するので、余分な材料を省くことができ、金物１０，２０を軽量化できる。
【００４５】
更に本実施形態では、連結ピン３０の一部も金物１０，２０の当接面１１ａ，２１ａから突出しているので、連結ピン３０の径を十分に確保しつつ、回動軸線Ｌをねじ鉄筋３の軸線３ａからより一層偏移させることができる。
【００４６】
上記のようにして、補強装置２を上から順々に間隔をおいて装着し、図１のような耐震補強構造が完成する。
本実施形態では、金物１０，２０が、本体部１１，２１の底壁部１１ｅ、２１ｅを含む広い面積の当接面１１ａ，２１ａにより、コンクリート柱１の角部１ｂ近傍の側面１ａを面接触状態で押圧するので、地震の際のコンクリート柱１の断面積の膨らみを確実に抑制することができ、その破壊を防止できる。
【００４７】
本発明の補強装置２は、４つの角部が直角をなす正方形のコンクリート柱１のみならず、非正方形のコンクリート柱の補強にも用いることができる。以下、例を挙げて説明する。
図９に示すコンクリート柱１’は、図において左上の角部１ｂと左下の角部１ｂが直角をなすものの、右上の角部１ｂが鋭角をなし、右下の角部１ｂが鈍角をなしている。
【００４８】
上記コンクリート柱１’の鋭角をなす角部１ｂでは、図１０に示すように、この角部１ｂに対応して継手４の第１金物１０と第２金物２０の角度を鋭角にすることができ、その当接面１１ａ、２１ａをコンクリート柱１の側面１ａに面接触させることができ、ひいてはねじ鉄筋３をコンクリート１’の側面１ａに沿って配置することができる。
【００４９】
上記コンクリート柱１’の鈍角をなす角部１ｂでは、図１１に示すように、この角部１ｂに対応して継手４の第１金物１０と第２金物２０の角度を鈍角にすることができ、その当接面１１ａ、２１ａをコンクリート柱１の側面１ａに面接触させることができ、ひいてはねじ鉄筋３をコンクリート１’の側面１ａに沿って配置することができる。
【００５０】
図９のコンクリート柱１’に補強装置を装着する場合にも、前述したように各継手４の金物１０，２０を安定して保持できることは勿論である。
【００５１】
図９のコンクリート柱１’は２つの角度が直角であったが、全ての角度が直角でないコンクリート柱の耐震補強にも、上記継手４を適用できることは、容易に理解できるところである。
【００５２】
なお、図９の断面形状のコンクリート柱１’の場合、直角の角部では特許文献１と同様に２つの本体部を一体に有する直角のアングル継手を用いてねじ鉄筋３を連結してもよい。
【００５３】
上述のように、コンクリート柱１の角部がいかなる角度であっても、同一構造の継手４を用いることができるので、継手４の製造コストを抑えることができ、ひいては補強装置２のコストを抑えることができる。
【００５４】
図１２は、断面四角形のコンクリート柱１”の補強のために用いられる、他の補強装置２”を示す。この補強装置２”では、２本のほぼＬ字形に折り曲げられたねじ鉄筋３Ａ、３Ｂを用いる。
ねじ鉄筋３Ａ，３Ｂの端部は、第１実施形態と同様の継手４により、コンクリート柱１”の２つの角部において連結される。他の２つの角部では、これら角部と同角度をなすねじ鉄筋３Ａ，３Ｂの折り曲げ部を、これら角部と同角度をなすアングル金物６Ａ，６Ｂにより支持する。このアングル金物６Ａ，６Ｂは、ねじ鉄筋３Ａ，３Ｂの折り曲げ部を収容する溝を有して横断面Ｕ字形をなしている。
【００５５】
図１３は第２実施形態の継手１０４を示す。この継手１０４では、第１金物１１０と第２金物１２０は同一形状をなしている。これら金物１１０，１２０の本体部１１１，１２１は、前述した金物１０，２０の本体部１１，２１と同様の構造であるので説明を省略する。
【００５６】
上記第１金物１１０は、回動軸線Ｌ方向に偏移した一対の回動連結部１１２を有し、第２金物１２０も同様の一対の回動連結部１２２を有している。これら回動連結部１１２，１２２を噛み合わせた状態で、連結ピン３０を貫通させることにより、金物１１０，１２０が回動可能に連結されている。
この継手１０４は、第１、第２の金物１１０，１２０が同一形状であるので、製造コストをさらに下げることができる。
回動連結部１１２，１２２と本体部１１１，１２１の当接面との関係は第１実施形態と同様である。
【００５７】
また、図１４に示す第３実施形態のように、金物１１０（及び／又は１２０）に、穴１５０を形成してもよい。これら穴１５０からコンクリート釘やビスをコンクリート柱へ打ち込んで、補強装置をコンクリート柱に固定する。
【００５８】
図１５、図１６は第４実施形態の継手４Ａを示す。この継手４Ａは、金物１０，２０の鉄筋連結部１１ｃ、２１ｃにそれぞれ凸部１５、２５を形成した点を除いて第１実施形態の継手４と同様である。この凸部１５，２５は、図１５に示すように収容凹部１１ｚ、２１ｚに向かって突出し、図１６に示すように例えば逆Ｕ字形をなし、鉄筋３の軸線と直交する平坦な受面を有している。この受面にナット４１の上部（コンクリート柱１の側面から遠い方の部分）が当たるようになっている。ナット４１の下部（コンクリート柱１の側面に近い方の部分）は凸部１５，２５の当接面に当たらない。
【００５９】
上記構成によれば、継手４でのナット４１による締め付けの際に、継手４の金物１０，２０をより安定して保持することができる。その理由を、第１金物１０を例にとって説明する。
第２金物２０に連結されたねじ鉄筋３からの引っ張り力Ｆ２に起因する時計回り方向の回動モーメントＭ２は、最初の実施形態と同じく前述の式（１）で表される。
【００６０】
他方、第１金物１０に連結されたねじ鉄筋３からの引っ張り力Ｆ１に起因する反時計回り方向の回動モーメントＭ１は、下記式で表すことができる。
Ｍ１＝Ｈｘ×Ｆ１ （７）
ただし、Ｈｘは、力Ｆ１と直交する方向での支点Ａと引っ張り力Ｆ１の作用点との間の距離である。この作用点は、ナット４１の上部が凸部１５の受面に当たるため、鉄筋３の軸線３ｘよりコンクリート１の側面から離れる方向に偏移しており、そのため、距離Ｈｘは前述の式（２）の距離Ｈ１（支点Ａとねじ鉄筋３の軸線３ａとの間の距離）より大きくなる。その結果、上記式（７）で得られる反時計回り方向の回動モーメントＭ１が（１）式で得られる回動モーメントＭ１より大きくなるため、回動モーメントＭ１，Ｍ２の差がさらに小さくなり、第１金物１０をより一層安定して保持することができる。
【００６１】
第１金物１０についての議論は、第２金物２０に働く支点Ｂでの回動モーメントについても適用される。
図１５の凸部１５，２５の代わりに、鉄筋連結部１１ｃにおいてナット４１が当たる受面を緩やかな傾斜面としてもよい。この傾斜面は当接面１１ａから離れるにしたがって支持部１１に近づくように傾斜する。
【００６２】
本発明は上記実施形態に制約されず、種々の形態を採用可能である。例えば、第１、第２金物をヒンジ結合する連結ピンとして、ねじ鉄筋を用いてもよい。この場合、第１、第２金物の回動連結部を貫通するねじ鉄筋の両端突出部にナットが螺合される。
また、連結ピンは丸棒形状であってもよい。この場合、回動連結部を貫通する連結ピンの両端突出部に、連結ピンと直交する小径のロックピンを貫通させて連結ピンの脱落を防止する。一端にヘッド部を有する丸棒形状の連結ピンを用いる場合には、他端部だけにロックピンを貫通させる。
また、一端にヘッド部を有する丸棒形状の連結ピンを用いる場合、連結ピンの他端部外周の環状溝および金物の軸穴内周の環状溝に嵌るＣリングを用いて、連結ピンの脱落を防止してもよい。
【００６３】
コンクリート部材の長手方向に間隔をおいて配置される多数の補強装置の連結ピンとして、コンクリート部材の角部に沿って配置された共通の長尺の棒材を用いてもよい。長尺部材として例えば丸棒やねじ鉄筋を用いることができる。丸棒を用いる場合には、各組の第１、第２金物の上下または下側において、丸棒にロックピンを貫通させることにより、これら第１、第２金物が長尺棒材に沿って移動するのを阻止する。また、ねじ棒を用いる場合には、各組の第１、第２金物の上下または下側において、ねじ棒にナットを螺合させることにより、第１、第２金物が長尺棒材に沿って移動するのを阻止する。なお、長尺部材に設けられるロックピンやナットを省くこともできる。この場合、ねじ鉄筋をナットで締めることにより、第１、第２金物がコンクリート部材に当たり、その上下移動が阻止される。
【００６４】
また、第１、第２金物を回動可能に連結する連結ピンを省き、その代わりにこれら金物の回動連結部に形成された凹凸を互いに嵌めることにより、ヒンジ結合してもよい。すなわち、一方の金物の回動連結部に軸部（凸部）を一体に形成し、他方に軸受（凹部）を形成するのである。
【００６５】
ねじ鉄筋は、周知のように圧延により全長にわたって外周にねじ節を形成したもののみならず、両端部に機械ねじを形成したものを含む。
緊締部材としてねじ鉄筋以外の鉄筋を用いてもよい。この場合、ナットの代わりに溶接等の固定手段が用いられる。
補強装置において、断面四角形のコンクリート柱の少なくとも１つの角部に本発明の継手を配してもよい。
コンクリート柱は、断面四角形以外の多角形であってもよい。
補強されるコンクリート部材は、柱等のように垂直に延びるものに限らず、水平に延びるものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、高架橋や橋の鉄筋コンクリート柱を耐震補強するために用いることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１、１’、１” コンクリート柱（コンクリート部材）
２，２” 補強装置
３，３Ａ，３Ｂ ねじ鉄筋（緊締部材）
３ｘ 軸線
４，４Ａ，１０４ 継手
１０，１１０ 第１金物
２０，１２０ 第２金物
１１、２１，１１１，１２１ 本体部
１２，２２，１１２，１２２ 回動連結部
１１ａ，２１ａ 当接面
１１ｂ、２１ｂ 支持部
１１ｃ、２１ｃ 鉄筋連結部（緊締部材連結部）
１１ｄ、２１ｄ 側壁部
１１ｅ、２１ｅ 底壁部
１１ｚ、２１ｚ 収容凹部
３０ 連結ピン（軸部）
４１，４２ ナット
Ｌ 回動軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高架橋や橋のコンクリート柱等の耐震性を高める補強装置に用いられる継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
既設の高架橋や橋等の鉄筋コンクリート製の柱（コンクリート部材）の耐震性を高めるために、特許文献１に開示された補強装置が開発されている。詳述すると、４本のねじ鉄筋（緊締部材）を断面正方形のコンクリート柱の外周の４つの辺に沿ってそれぞれ配置し、これらねじ鉄筋の端部を、コンクリート柱の角部毎に配置されたアングル継手に、ナットを用いて連結する。これにより、４本のねじ鉄筋と４つのアングル継手を有する四角形の環状の補強装置が組み立てられ、コンクリート柱を一周にわたって囲むように配される。
【０００３】
上記ナットを締め付けることにより、４本のねじ鉄筋に引張力が付与され、４つのアングル継手がコンクリート柱の角部近傍の側面に当たる。
上記補強装置はコンクリート柱の長手方向に間隔をおいて多数配置され、これによってコンクリート柱の補強がなされる。
【０００４】
上記特許文献１の補強装置では、各アングル継手が直角をなす単一の金物により構成されており、隣り合う２本のねじ鉄筋をそれぞれ連結するための２つの鉄筋連結部が一体をなしている。そのため、断面が正方形や長方形をなし角部が直角をなすコンクリート柱にしか適用できなかった。
仮に、断面が正方形や長方形でないコンクリート柱の耐震補強に特許文献１の補強装置を適用しようとすると、コンクリート柱の角部の角度に応じてアングル継手を製造しなくてはならず、製造コストが増大してしまう。
【０００５】
特許文献２は、上記アングル継手の代わりに、互いに回動可能な２つの金物を有する継手を用いた補強装置を提案している。この継手は、コンクリート部材の角部の角度に対応して２つの金物の角度を変えることができるので、いかなる断面形状のコンクリート部材にも対応でき、継手を共通化することによりその製造コストを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３５２１１１号公報
【特許文献２】特開２００１−２６２８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２の図１〜図９に示す第１実施例の継手では、２本のねじ鉄筋の軸線の交点に２つの金物の回動軸線が位置している。そのため、補強装置をコンクリート柱に装着する際、各継手の２つの金物にそれぞれねじ鉄筋の端部を挿通させてナットで締め付けた時に、２本のねじ鉄筋の引っ張り力に起因する回動モーメントのバランスが悪く、各金物が不安定になり、装着時の作業性が悪かった。なお、この回動モーメントの議論は本発明の実施形態において詳述する。
特許文献２の図１０〜図１２の第２実施例の継手では、各金物が、コンクリート柱の側面に当たる当接板部と、この当接板部と直交する起立板部とを有してＬ字形をなしている。２つの金物の当接板部の端部（起立壁の反対側の他端部）同士が回動可能に連結され、各金物の起立板部にねじ鉄筋が挿通されてナットで連結される。しかし、上記当接板部は均一厚さをなし、その端部を連結する構造であるため、この回動連結部の強度を十分に確保することができず、現実的でない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、コンクリート部材を囲う環状の補強装置を組み立てるために、コンクリート部材の側面に沿う複数の細長い緊締部材を、コンクリート部材の角部において連結する継手であって、
第１、第２の金物を備え、これら第１、第２の金物の各々が、上記コンクリート部材の側面に当たる当接面を有する本体部と、この本体部の一端側に一体に設けられた回動連結部とを有し、
上記本体部が、上記回動連結部から上記緊締部材の軸線方向に離れた緊締部材連結部を有し、この緊締部材連結部に上記緊締部材の端部が連結されるようになっており、
上記第１、第２の金物の回動連結部が、連結されるべき上記緊締部材の軸線方向と直交する方向に延びる回動軸線を中心にして、互いに回動可能に連結される継手において、
上記第１、第２の金物の各々において、上記回動連結部の一部が、上記当接面から上記緊締部材連結部とは反対側に突出しており、上記回動軸線が、連結されるべき上記緊締部材の軸線より上記当接面寄りに偏移していることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、コンクリート部材の角部の角度に対応して第１、第２金物の角度を変えることができるので、いかなる断面形状のコンクリート部材であっても共通構造の継手を用いることができ、継手の製造コストを抑制することができる。
しかも、回動軸線が当接面寄りに偏移しているので、補強装置をコンクリート部材に装着する際に、各金物に大きな回動モーメントが掛からず安定しており、装着作業が向上する。
また、回動連結部は当接面から突出しているため、回動軸線を当接面寄りに偏移させても回動連結部の強度を十分に確保することができる。回動連結部が当接面から突出していても、コンクリート部材の角部に面取りがあるため、コンクリート部材と干渉することはない。
【００１０】
好ましくは、各金物の上記本体部は更に、上記緊締部材連結部と上記緊締部材の軸線方向に対峙する支持部を有し、上記回動連結部がこの支持部に連なるとともに上記当接面に対して傾斜する方向に突出することにより、各金物が屈曲形状をなす。
上記構成によれば、金物の重量を増大させることなく、回動連結部の強度を高めることができる。
【００１１】
好ましくは、上記第１、第２の金物の回動連結部を回動可能に連結する軸部の少なくとも一部が、上記当接面から突出している。
上記構成によれば、軸部の径の大きさを十分確保しつつ、金物に掛かる回動モーメントをより一層低減することができる。
【００１２】
上記緊締部材が少なくとも両端部に雄ねじを有するねじ鉄筋である場合に、好ましくは、各金物の上記緊締部材連結部が挿通孔を有し、この挿通孔に挿通されたねじ鉄筋の端部にナットが螺合されて締め付けられることにより、当該金物とねじ鉄筋が連結され、各金物の上記本体部は更に、上記回動軸線方向に対峙する一対の側壁部を有し、これら一対の側壁部と上記緊締部材連結部と上記支持部が連なることにより収容凹部が画成され、この収容凹部に上記ナットが収容され、この収容凹部はコンクリート部材側が底壁部で塞がれ、反対側が開放されており、この底壁の外面が上記当接面の一部として提供される。
上記構成によれば、収容凹部が当接面の反対側に開放しているので、ナットを締め付けるための工具を操作し易い。
また、収容凹部が上記一対の側壁部と支持部と緊締部材連結部により囲われており、底壁部で塞がれているので、本体部の強度が減じられない。
さらに、底壁部の外面が当接面の一部として提供されるので、当接面の面積を大きくすることができ、コンクリート部材の角部近傍の側面を安定して押さえることができる。
【００１３】
好ましくは、上記収容凹部の底壁部の内面が上記一対の側壁部に向かって高くなる凹曲面をなしている。
上記構成によれば、本体部の側壁部と底壁部の境部を肉厚にすることができ、金物の強度をさらに高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、継手の製造コストを増大させずに、種々の断面形状のコンクリート部材の耐震補強を行うことができるとともに、継手強度を減じることなく補強装置のコンクリート部材への装着作業の作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】補強装置により耐震補強されたコンクリート柱を示す概略側面図であり、この補強装置は本発明の第１実施形態に係わる継手を装備している。
【図２】図１中Ａ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図２中Ｂ部における上記継手の拡大断面図である。
【図４】上記継手を１８０°開いた状態で示す平面図である。
【図５】上記継手の第１、第２金物を分解して示す側面図である。
【図６】上記第１金物に働くモーメントについて説明する図３相当図であり、ハッチングを省いて示す。
【図７】上記第２金物に働くモーメントについて説明する図３相当図であり、ハッチングを省いて示す。
【図８】上記継手におけるナット締め付け工程を示す拡大断面図である。
【図９】上記補強装置を断面形状が正方形ではないコンクリート柱に装着した場合の図２相当図である。
【図１０】図９図中Ｃ部の拡大断面図である。
【図１１】図９図中Ｄ部の拡大断面図である。
【図１２】補強装置の変形例を示す図２相当図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係わる継手を示す図４相当図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係わる継手の金物を示す要部拡大平面図である。
【図１５】本発明の第４実施形態に係わる継手を示す図３相当図であり、ナットおよび連結ピンのハッチングを省いて示す。
【図１６】同第４実施形態の継手の第１金物の凸部を、ねじ鉄筋の軸線方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図１１を参照しながら説明する。図１に示すように、高架橋や橋等の既設の鉄筋コンクリート柱１（コンクリート部材）には、その長手方向（垂直方向）に間隔をおいて多数の補強装置２が装着される。
【００１７】
図２に示すように、コンクリート柱１は断面四角形をなし、４つの平坦な側面１ａと、側面１ａの交差部に位置する４つの角部１ｂと有している。角部１ｂには隣接する２つの側面１ａに対して傾斜する面取り１ｃが形成されている。各補強装置２は、コンクリート柱１の断面形状に対応した四角形の環状をなし、コンクリート柱１を一周にわたって囲っている。
【００１８】
上記補強装置２は、４本の直線状のねじ鉄筋３（緊締部材）と４つの継手４とを備えている。ねじ鉄筋３は、コンクリート柱１の４つの平坦な側面１ａに沿って略水平に（コンクリート柱１の長手方向と直交する方向に）配置されている。継手４は、コンクリート柱１の角部１ｂ毎に配置され、隣り合う２本のねじ鉄筋３の端部を連結する。
【００１９】
図３〜図５に最も良く示すように、各継手４は、それぞれ鋳物等からなる第１金物１０と第２金物２０とを、互いに回動可能に連結することにより構成されている。この回動軸線を符号Ｌで示す。
【００２０】
上記第１金物１０は、平面長方形をなす扁平な本体部１１と、この本体部１１の一端側一体に連なる回動連結部１２とを有している。同様に第２金物２０も、平面長方形をなす扁平な本体部２１と、この本体部２１の一端側に一体に連なる回動連結部２２とを有している。
【００２１】
上記第１金物１０の回動連結部１２は、本体部１１の端部においてその幅方向中央に１つだけ突出形成され、第２金物２０の回動連結部２２は、本体部２１の端部においてその幅方向に対峙して一対形成されている。そして、回動連結部１２を一対の回動連結部２２間に入れ、これら回動連結部１２，２２にそれぞれ形成された軸穴１２ａ，２２ａ（軸受部）に連結ピン３０（軸部）を貫通させることにより、金物１０，２０が回動可能に連結されている。なお、本実施形態では連結ピン３０はボルトにより形成されており、ボルトの先端部にはナット３１が螺合されている。
【００２２】
上記第１金物１０の本体部１１は、平坦な当接面１１ａを有するとともに、支持部１１ｂと、鉄筋連結部１１ｃ（緊締部材連結部）と、一対の側壁部１１ｄとを一体に有している。当接面１１ａは、コンクリート柱１の側面１ａに当接するようになっている。
【００２３】
上記支持部１１ｂと鉄筋連結部１１ｃは、後述するように、連結されるべきねじ鉄筋３の軸線３ｘ方向（上記回転軸線Ｌと直交する方向）に離れて対峙している。鉄筋連結部１１ｃは、中心軸線が回動軸線Ｌと直交する穴１１ｙを有しており、この穴１１ｙにねじ鉄筋３が挿通されるようになっている。なお、鉄筋連結部１１ｃにおいて支持部１１ｂと対向する面は、穴１１ｙの中心軸線と直交する平坦面となっている。
【００２４】
上記一対の側壁部１１ｄは回動軸線Ｌ方向に離間対峙し、上記支持部１１ｂと鉄筋連結部１１ｃを連ねている。
上記支持部１１ｂ，鉄筋連結部１１ｃ，一対の側壁部１１ｄで囲われるようにして収容凹部１１ｚが形成されている。この収容凹部１１ｚは平面矩形をなし、一方側（コンクリート柱１側）は底壁１１ｅで塞がれ、他方側が開放されている。この底壁１１ｅの外面は、上記当接面１１ａの一部として提供されている。
【００２５】
図８に示すように上記底壁１１ｅの内面すなわち収容凹部１１ｚの底面は、中心軸線が上記回動軸線Ｌと直交する円弧面（一対の側壁部１１ｄに向かって高くなるような凹曲面）をなしている。
【００２６】
上記第２金物２０の本体部２１は、第１金物１０の本体部１１と同一形状をなしており、当接面２１ａ、支持部２１ｂ、穴２１ｙを有する鉄筋連結部２１ｃ、一対の側壁部２１ｄ、底壁２１ｅ、収容凹部２１ｚを有している。
【００２７】
上記第１金物１０において、上記支持部１１ｂに上記回動連結部１２が連なっている。この回動連結部１２は、本体１１と鈍角をなし当接面１１ａに対して傾斜方向に突出しており、これにより第１金物１０は屈曲形状をなしている。回動連結部１２の一部は当接面１１ａから、上記支持部１１ｂ、鉄筋連結部１１ｃの反対方向に突出している。この突出量を図５において符号Ｔで示す。これに伴い、回動連結部１２における連結ピン３０を通す軸穴１２ａの軸線が鉄筋連結部１１ｃの挿通孔１１ｙの軸線から外れ、当接面１１ａ寄りに偏移している。
上記第２金物２０も第１金物１０と同様に屈曲形状をなし、回動連結部２２の一部が当接面２１ａから突出し、上記回動連結部２２の軸穴２２ａが挿通孔２１ｙの軸線から外れ当接面２１ａ寄りに偏移している。
その結果、金物１０，２０を連結ピン３０で連結し、これら金物１０，２０に２本のねじ鉄筋３をそれぞれ連結した状態では、回動軸線Ｌは２本のねじ鉄筋３の軸線３ｘの交点より内方向に偏移することになる。
【００２８】
本実施形態では、第１金物１０において、回動連結部１２の軸穴１２ａを当接面１１ａの延長面が横切っている。第２金物２０も同様である。その結果、これら軸穴１２ａ、２２ａに支持される連結ピン３０の一部が当接面１１ａから突出することになる。
【００２９】
上記構成をなす補強装置２の作用を説明する。最初に図２に示すような断面正方形をなすコンクリート柱１の耐震補強に用いられる場合について説明する。
コンクリート柱１の下端において、補強装置２を組み立てる。すなわち、４本のねじ鉄筋３をコンクリート柱１の側面に沿って配置し、４つの継手４をコンクリート柱１の角部に配置する。
【００３０】
各継手４を第１、第２金物１０，２０が直角をなすように折り曲げ、これら第１金物１０と第２金物２０に、隣り合うねじ鉄筋３の端部をそれぞれ連結する。具体的には、ねじ鉄筋３の端部を金物１０，２０の鉄筋連結部１１ｃ，２１ｃの穴１１ｙ、２１ｙに挿通させるとともに、収容凹部１１ｚ、２１ｚに突出させる。さらにこの収容凹部１１ｚ、２１ｚにおいて、ねじ鉄筋３の端部に締付ナット４１とロックナット４２を螺合する。
【００３１】
上記のようにして補強装置２はコンクリート柱１を一周にわたって囲うようにして略正方形の環状をなして組み立てられるが、その周長はコンクリート柱１の外周長より大きく、コンクリート柱１を緩く囲んでいる。
【００３２】
次に、補強装置２をコンクリート柱１に沿って装着位置まで上方に移動し、この装着位置で、４つの継手４における締付ナット４１を締め付けて、ねじ鉄筋３に引っ張り力を付与し、継手４の第１金物１０、第２金物２０の当接面１１ａ、２１ａを強い力でコンクリート柱１の側面に密着させる。さらに、ロックナット４２を締め付けて締付ナット４１の緩みを防止する。なお、ロックナット４２を用いる代わりに接着剤により締付ナット４１をねじ鉄筋３に固定してもよい。
【００３３】
なお、図８に示すように上記収容凹部１１ｚ、２１ｚは当接面１１ａ、２１ａ側が開放されているので、上記ナット４１，４２の締め付けの際にスパナ５０（工具）の操作がし易い。また、上記収容凹部１１ｚ、２１ｚの底面が円弧面をなしているので、当接面１１ａ，２１ａと一対の側壁部１１ｄ、２１ｄの境を厚肉にできるにも拘わらず、スパナ５０の回動操作に支障をきたさない。
【００３４】
上記補強装置２の装着作業の際、ナット４１の締め付け時に、各継手４の金物１０，２０には、２本のねじ鉄筋３からの引っ張り力に起因した回動モーメントが掛かる。以下、図６を参照しながら、第１金物１０に掛かる回動モーメントについて説明する。
【００３５】
コンクリート柱１の側面１ａと面取り１ｃの交点Ａを支点として、第１金物１０には、第２金物２０に連結されたねじ鉄筋３からの引っ張り力Ｆ２に起因する時計回り方向の回動モーメントＭ２が付与される。この回動モーメントＭ２は、連結ピン３０を作用点として第１金物１０に働くから、下記式で表すことができる。
Ｍ２＝Ｈ２×Ｆ２ （１）
ただし、Ｈ２は、力Ｆ２と直交する方向での支点Ａと回動軸線Ｌとの間の距離である。
【００３６】
他方、第１金物１０には、第１金物１０に連結されたねじ鉄筋３からの引っ張り力Ｆ１に起因する反時計回り方向の回動モーメントＭ１が付与される。この回動モーメントＭ１は、下記式で表すことができる。
Ｍ１＝Ｈ１×Ｆ１ （２）
ただし、Ｈ１は、力Ｆ１と直交する方向での支点Ａとねじ鉄筋３の軸線３ｘとの間の距離である。
【００３７】
第１金物１０は、回動モーメントＭ２が回動モーメントＭ１より大きくその差が大きいほど、不安定になる。本実施形態では、回動軸線Ｌが、第２金物２０に連結されたねじ鉄筋３の軸線３ｘから当接面２１ａ寄りに偏移しているため、上記距離Ｈ２を小さくすることができるので、回動モーメントＭ１、Ｍ２の差、すなわち第１金物１０に掛かる時計回り方向の回動モーメントを減じることができ、安定して保持できる。
【００３８】
比較のために、回動軸線Ｌがねじ鉄筋３の軸線３ｘ上に位置する場合について説明する。この場合には、時計回りの回動モーメントＭ２は、下記式で表されるように大きくなり、第１金物１０が不安定化する。
Ｍ２＝Ｈａ×Ｆ２ （３）
ただし、Ｈａは、力Ｆ２と直交する方向での支点Ａとねじ鉄筋３の軸線３ｘとの間の距離である。
【００３９】
次に、図７を参照しながら、第２金物１０に掛かる回動モーメントについて説明する。
コンクリート柱１の側面１ａと面取り１ｃの交点Ｂを支点として、第２金物２０には、第１金物１０に連結されたねじ鉄筋３からの引っ張り力Ｆ１に起因する反時計回り方向の回動モーメントＭ１’が付与される。この回動モーメントＭ１’は、連結ピン３０を作用点として第２金物１０に働くから、下記式で表すことができる。
Ｍ１’＝Ｈ１’×Ｆ１ （４）
ただし、Ｈ１’は、力Ｆ１と直交する方向での支点Ｂと回動軸線Ｌとの間の距離である。
【００４０】
他方、第２金物１０には、第２金物１０に連結されたねじ鉄筋３からの引っ張り力Ｆ２に起因する時計回り方向の回動モーメントＭ２’も付与される。この回動モーメントＭ２’は、下記式で表すことができる。
Ｍ２’＝Ｈ２’×Ｆ２ （５）
ただし、Ｈ２’は、力Ｆ２と直交する方向での支点Ｂとねじ鉄筋３の軸線３ｘとの間の距離である。
【００４１】
第２金物１０は、回動モーメントＭ１’が回動モーメントＭ２’より大きくその差が大きいほど、不安定になる。本実施形態では、回動軸線Ｌがねじ鉄筋３の軸線３ｘより当接面１１ｘ寄りに偏移しているため、上記距離Ｈ１’を小さくすることができるので、回動モーメントＭ１’、Ｍ２’の差、すなわち反時計回り方向の回動モーメントを減じることができる。そのため、第２金物２０も安定して維持できる。
【００４２】
比較のために、回動軸線Ｌがねじ鉄筋３の軸線３ｘ上に位置する場合について説明する。この場合には、反時計回りの回動モーメントＭ１’は、下記式で表されるように、大きくなり、第２金物１０が不安定化する。
Ｍ１＝Ｈｂ×Ｆ１ （６）
ただし、Ｈｂは、力Ｆ１と直交する方向での支点Ｂとねじ鉄筋３の軸線３ｘとの間の距離である。
【００４３】
上記のように、金物１０，２０に掛かる回動モーメントを低減でき、その保持が容易であるので、補強装置２の装着作業を円滑に行うことができる。
上記回動連結部１２，２２は、当接面１１ａ，２１ａから突出するので、回動軸線Ｌが当接面１１ａ，２１ａ寄りに偏移しても、連結ピン３０を囲む軸穴１２ａ，２２ａ周壁の肉厚を十分に確保でき、必要な強度を確保することができる。
なお、回動連結部１２，２２が当接面１１ａ，２１ａから突出しても、コンクリート柱１の角部１ｂには面取り１ｃが形成されているので、この突出部がコンクリート柱１の角部１ｂと干渉することはない。
【００４４】
また、金物１０，２０が屈曲形状をなし、回動連結部１２，２２が傾斜することにより当接面１１ａ，２１ａから突出するので、余分な材料を省くことができ、金物１０，２０を軽量化できる。
【００４５】
更に本実施形態では、連結ピン３０の一部も金物１０，２０の当接面１１ａ，２１ａから突出しているので、連結ピン３０の径を十分に確保しつつ、回動軸線Ｌをねじ鉄筋３の軸線３ａからより一層偏移させることができる。
【００４６】
上記のようにして、補強装置２を上から順々に間隔をおいて装着し、図１のような耐震補強構造が完成する。
本実施形態では、金物１０，２０が、本体部１１，２１の底壁部１１ｅ、２１ｅを含む広い面積の当接面１１ａ，２１ａにより、コンクリート柱１の角部１ｂ近傍の側面１ａを面接触状態で押圧するので、地震の際のコンクリート柱１の断面積の膨らみを確実に抑制することができ、その破壊を防止できる。
【００４７】
本発明の補強装置２は、４つの角部が直角をなす正方形のコンクリート柱１のみならず、非正方形のコンクリート柱の補強にも用いることができる。以下、例を挙げて説明する。
図９に示すコンクリート柱１’は、図において左上の角部１ｂと左下の角部１ｂが直角をなすものの、右上の角部１ｂが鋭角をなし、右下の角部１ｂが鈍角をなしている。
【００４８】
上記コンクリート柱１’の鋭角をなす角部１ｂでは、図１０に示すように、この角部１ｂに対応して継手４の第１金物１０と第２金物２０の角度を鋭角にすることができ、その当接面１１ａ、２１ａをコンクリート柱１の側面１ａに面接触させることができ、ひいてはねじ鉄筋３をコンクリート１’の側面１ａに沿って配置することができる。
【００４９】
上記コンクリート柱１’の鈍角をなす角部１ｂでは、図１１に示すように、この角部１ｂに対応して継手４の第１金物１０と第２金物２０の角度を鈍角にすることができ、その当接面１１ａ、２１ａをコンクリート柱１の側面１ａに面接触させることができ、ひいてはねじ鉄筋３をコンクリート１’の側面１ａに沿って配置することができる。
【００５０】
図９のコンクリート柱１’に補強装置を装着する場合にも、前述したように各継手４の金物１０，２０を安定して保持できることは勿論である。
【００５１】
図９のコンクリート柱１’は２つの角度が直角であったが、全ての角度が直角でないコンクリート柱の耐震補強にも、上記継手４を適用できることは、容易に理解できるところである。
【００５２】
なお、図９の断面形状のコンクリート柱１’の場合、直角の角部では特許文献１と同様に２つの本体部を一体に有する直角のアングル継手を用いてねじ鉄筋３を連結してもよい。
【００５３】
上述のように、コンクリート柱１の角部がいかなる角度であっても、同一構造の継手４を用いることができるので、継手４の製造コストを抑えることができ、ひいては補強装置２のコストを抑えることができる。
【００５４】
図１２は、断面四角形のコンクリート柱１”の補強のために用いられる、他の補強装置２”を示す。この補強装置２”では、２本のほぼＬ字形に折り曲げられたねじ鉄筋３Ａ、３Ｂを用いる。
ねじ鉄筋３Ａ，３Ｂの端部は、第１実施形態と同様の継手４により、コンクリート柱１”の２つの角部において連結される。他の２つの角部では、これら角部と同角度をなすねじ鉄筋３Ａ，３Ｂの折り曲げ部を、これら角部と同角度をなすアングル金物６Ａ，６Ｂにより支持する。このアングル金物６Ａ，６Ｂは、ねじ鉄筋３Ａ，３Ｂの折り曲げ部を収容する溝を有して横断面Ｕ字形をなしている。
【００５５】
図１３は第２実施形態の継手１０４を示す。この継手１０４では、第１金物１１０と第２金物１２０は同一形状をなしている。これら金物１１０，１２０の本体部１１１，１２１は、前述した金物１０，２０の本体部１１，２１と同様の構造であるので説明を省略する。
【００５６】
上記第１金物１１０は、回動軸線Ｌ方向に偏移した一対の回動連結部１１２を有し、第２金物１２０も同様の一対の回動連結部１２２を有している。これら回動連結部１１２，１２２を噛み合わせた状態で、連結ピン３０を貫通させることにより、金物１１０，１２０が回動可能に連結されている。
この継手１０４は、第１、第２の金物１１０，１２０が同一形状であるので、製造コストをさらに下げることができる。
回動連結部１１２，１２２と本体部１１１，１２１の当接面との関係は第１実施形態と同様である。
【００５７】
また、図１４に示す第３実施形態のように、金物１１０（及び／又は１２０）に、穴１５０を形成してもよい。これら穴１５０からコンクリート釘やビスをコンクリート柱へ打ち込んで、補強装置をコンクリート柱に固定する。
【００５８】
図１５、図１６は第４実施形態の継手４Ａを示す。この継手４Ａは、金物１０，２０の鉄筋連結部１１ｃ、２１ｃにそれぞれ凸部１５、２５を形成した点を除いて第１実施形態の継手４と同様である。この凸部１５，２５は、図１５に示すように収容凹部１１ｚ、２１ｚに向かって突出し、図１６に示すように例えば逆Ｕ字形をなし、鉄筋３の軸線と直交する平坦な受面を有している。この受面にナット４１の上部（コンクリート柱１の側面から遠い方の部分）が当たるようになっている。ナット４１の下部（コンクリート柱１の側面に近い方の部分）は凸部１５，２５の当接面に当たらない。
【００５９】
上記構成によれば、継手４でのナット４１による締め付けの際に、継手４の金物１０，２０をより安定して保持することができる。その理由を、第１金物１０を例にとって説明する。
第２金物２０に連結されたねじ鉄筋３からの引っ張り力Ｆ２に起因する時計回り方向の回動モーメントＭ２は、最初の実施形態と同じく前述の式（１）で表される。
【００６０】
他方、第１金物１０に連結されたねじ鉄筋３からの引っ張り力Ｆ１に起因する反時計回り方向の回動モーメントＭ１は、下記式で表すことができる。
Ｍ１＝Ｈｘ×Ｆ１ （７）
ただし、Ｈｘは、力Ｆ１と直交する方向での支点Ａと引っ張り力Ｆ１の作用点との間の距離である。この作用点は、ナット４１の上部が凸部１５の受面に当たるため、鉄筋３の軸線３ｘよりコンクリート１の側面から離れる方向に偏移しており、そのため、距離Ｈｘは前述の式（２）の距離Ｈ１（支点Ａとねじ鉄筋３の軸線３ａとの間の距離）より大きくなる。その結果、上記式（７）で得られる反時計回り方向の回動モーメントＭ１が（１）式で得られる回動モーメントＭ１より大きくなるため、回動モーメントＭ１，Ｍ２の差がさらに小さくなり、第１金物１０をより一層安定して保持することができる。
【００６１】
第１金物１０についての議論は、第２金物２０に働く支点Ｂでの回動モーメントについても適用される。
図１５の凸部１５，２５の代わりに、鉄筋連結部１１ｃにおいてナット４１が当たる受面を緩やかな傾斜面としてもよい。この傾斜面は当接面１１ａから離れるにしたがって支持部１１に近づくように傾斜する。
【００６２】
本発明は上記実施形態に制約されず、種々の形態を採用可能である。例えば、第１、第２金物をヒンジ結合する連結ピンとして、ねじ鉄筋を用いてもよい。この場合、第１、第２金物の回動連結部を貫通するねじ鉄筋の両端突出部にナットが螺合される。
また、連結ピンは丸棒形状であってもよい。この場合、回動連結部を貫通する連結ピンの両端突出部に、連結ピンと直交する小径のロックピンを貫通させて連結ピンの脱落を防止する。一端にヘッド部を有する丸棒形状の連結ピンを用いる場合には、他端部だけにロックピンを貫通させる。
また、一端にヘッド部を有する丸棒形状の連結ピンを用いる場合、連結ピンの他端部外周の環状溝および金物の軸穴内周の環状溝に嵌るＣリングを用いて、連結ピンの脱落を防止してもよい。
【００６３】
コンクリート部材の長手方向に間隔をおいて配置される多数の補強装置の連結ピンとして、コンクリート部材の角部に沿って配置された共通の長尺の棒材を用いてもよい。長尺部材として例えば丸棒やねじ鉄筋を用いることができる。丸棒を用いる場合には、各組の第１、第２金物の上下または下側において、丸棒にロックピンを貫通させることにより、これら第１、第２金物が長尺棒材に沿って移動するのを阻止する。また、ねじ棒を用いる場合には、各組の第１、第２金物の上下または下側において、ねじ棒にナットを螺合させることにより、第１、第２金物が長尺棒材に沿って移動するのを阻止する。なお、長尺部材に設けられるロックピンやナットを省くこともできる。この場合、ねじ鉄筋をナットで締めることにより、第１、第２金物がコンクリート部材に当たり、その上下移動が阻止される。
【００６４】
また、第１、第２金物を回動可能に連結する連結ピンを省き、その代わりにこれら金物の回動連結部に形成された凹凸を互いに嵌めることにより、ヒンジ結合してもよい。すなわち、一方の金物の回動連結部に軸部（凸部）を一体に形成し、他方に軸受（凹部）を形成するのである。
【００６５】
ねじ鉄筋は、周知のように圧延により全長にわたって外周にねじ節を形成したもののみならず、両端部に機械ねじを形成したものを含む。
緊締部材としてねじ鉄筋以外の鉄筋を用いてもよい。この場合、ナットの代わりに溶接等の固定手段が用いられる。
補強装置において、断面四角形のコンクリート柱の少なくとも１つの角部に本発明の継手を配してもよい。
コンクリート柱は、断面四角形以外の多角形であってもよい。
補強されるコンクリート部材は、柱等のように垂直に延びるものに限らず、水平に延びるものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、高架橋や橋の鉄筋コンクリート柱を耐震補強するために用いることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１、１’、１” コンクリート柱（コンクリート部材）
２，２” 補強装置
３，３Ａ，３Ｂ ねじ鉄筋（緊締部材）
３ｘ 軸線
４，４Ａ，１０４ 継手
１０，１１０ 第１金物
２０，１２０ 第２金物
１１、２１，１１１，１２１ 本体部
１２，２２，１１２，１２２ 回動連結部
１１ａ，２１ａ 当接面
１１ｂ、２１ｂ 支持部
１１ｃ、２１ｃ 鉄筋連結部（緊締部材連結部）
１１ｄ、２１ｄ 側壁部
１１ｅ、２１ｅ 底壁部
１１ｚ、２１ｚ 収容凹部
３０ 連結ピン（軸部）
４１，４２ ナット
Ｌ 回動軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート部材を囲う環状の補強装置を組み立てるために、コンクリート部材の側面に沿う複数の細長い緊締部材を、コンクリート部材の角部において連結する継手であって、
第１、第２の金物を備え、これら第１、第２の金物の各々が、上記コンクリート部材の側面に当たる当接面を有する本体部と、この本体部の一端側に一体に設けられた回動連結部とを有し、
上記本体部が、上記回動連結部から上記緊締部材の軸線方向に離れた緊締部材連結部を有し、この緊締部材連結部に上記緊締部材の端部が連結されるようになっており、
上記第１、第２の金物の回動連結部が、連結されるべき上記緊締部材の軸線方向と直交する方向に延びる回動軸線を中心にして、互いに回動可能に連結される継手において、
上記第１、第２の金物の各々において、上記回動連結部の一部が、上記当接面から上記緊締部材連結部とは反対側に突出しており、上記回動軸線が、連結されるべき上記緊締部材の軸線より上記当接面寄りに偏移していることを特徴とする継手。
【請求項２】
各金物の上記本体部は更に、上記緊締部材連結部と上記緊締部材の軸線方向に対峙する支持部を有し、上記回動連結部がこの支持部に連なるとともに上記当接面に対して傾斜する方向に突出することにより、各金物が屈曲形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の継手。
【請求項３】
上記第１、第２の金物の回動連結部を回動可能に連結する軸部の少なくとも一部が、上記当接面から突出していることを特徴とする請求項１または２に記載の継手。
【請求項４】
上記緊締部材が少なくとも両端部に雄ねじを有するねじ鉄筋である場合に用いられる請求項１〜３のいずれかに記載の継手であって、各金物の上記緊締部材連結部が挿通孔を有し、この挿通孔に挿通されたねじ鉄筋の端部にナットが螺合されて締め付けられることにより、当該金物とねじ鉄筋が連結され、
各金物の上記本体部は更に、上記回動軸線方向に対峙する一対の側壁部を有し、これら一対の側壁部と上記緊締部材連結部と上記支持部が連なることにより収容凹部が画成され、この収容凹部に上記ナットが収容され、この収容凹部はコンクリート部材側が底壁部で塞がれ、反対側が開放されており、この底壁の外面が上記当接面の一部として提供されることを特徴とする継手。
【請求項５】
上記収容凹部の底壁部の内面が上記一対の側壁部に向かって高くなる凹曲面をなしていることを特徴とする請求項４に記載の継手。
【請求項１】
コンクリート部材を囲う環状の補強装置を組み立てるために、コンクリート部材の側面に沿う複数の細長い緊締部材を、コンクリート部材の角部において連結する継手であって、
第１、第２の金物を備え、これら第１、第２の金物の各々が、上記コンクリート部材の側面に当たる当接面を有する本体部と、この本体部の一端側に一体に設けられた回動連結部とを有し、
上記本体部が、上記回動連結部から上記緊締部材の軸線方向に離れた緊締部材連結部を有し、この緊締部材連結部に上記緊締部材の端部が連結されるようになっており、
上記第１、第２の金物の回動連結部が、連結されるべき上記緊締部材の軸線方向と直交する方向に延びる回動軸線を中心にして、互いに回動可能に連結される継手において、
上記第１、第２の金物の各々において、上記回動連結部の一部が、上記当接面から上記緊締部材連結部とは反対側に突出しており、上記回動軸線が、連結されるべき上記緊締部材の軸線より上記当接面寄りに偏移していることを特徴とする継手。
【請求項２】
各金物の上記本体部は更に、上記緊締部材連結部と上記緊締部材の軸線方向に対峙する支持部を有し、上記回動連結部がこの支持部に連なるとともに上記当接面に対して傾斜する方向に突出することにより、各金物が屈曲形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の継手。
【請求項３】
上記第１、第２の金物の回動連結部を回動可能に連結する軸部の少なくとも一部が、上記当接面から突出していることを特徴とする請求項１または２に記載の継手。
【請求項４】
上記緊締部材が少なくとも両端部に雄ねじを有するねじ鉄筋である場合に用いられる請求項１〜３のいずれかに記載の継手であって、各金物の上記緊締部材連結部が挿通孔を有し、この挿通孔に挿通されたねじ鉄筋の端部にナットが螺合されて締め付けられることにより、当該金物とねじ鉄筋が連結され、
各金物の上記本体部は更に、上記回動軸線方向に対峙する一対の側壁部を有し、これら一対の側壁部と上記緊締部材連結部と上記支持部が連なることにより収容凹部が画成され、この収容凹部に上記ナットが収容され、この収容凹部はコンクリート部材側が底壁部で塞がれ、反対側が開放されており、この底壁の外面が上記当接面の一部として提供されることを特徴とする継手。
【請求項５】
上記収容凹部の底壁部の内面が上記一対の側壁部に向かって高くなる凹曲面をなしていることを特徴とする請求項４に記載の継手。
【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２０１３−３２６９３（Ｐ２０１３−３２６９３Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１４８４４３（Ｐ２０１２−１４８４４３）
【出願日】平成２４年７月２日（２０１２．７．２）
【出願人】（０００２２１６１６）東日本旅客鉄道株式会社 (833)
【出願人】（５９２１４５２６８）ジェイアール東日本コンサルタンツ株式会社 (53)
【出願人】（３９００２６７２３）東京鐵鋼株式会社 (37)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月２日（２０１２．７．２）
【出願人】（０００２２１６１６）東日本旅客鉄道株式会社 (833)
【出願人】（５９２１４５２６８）ジェイアール東日本コンサルタンツ株式会社 (53)
【出願人】（３９００２６７２３）東京鐵鋼株式会社 (37)
【Ｆターム（参考）】
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