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建築物を使いながらの耐震補強に幅広く適用できる間接接合工法を開発 -(2011年5月26日)

建築物を使いながらの耐震補強に幅広く適用できる間接接合工法を開発
―短い埋め込み深さ・高い接合耐力・低い工事騒音で耐震補強を実施―

 飛島建設株式会社(社長:伊藤寛治)、株式会社大本組(社長:大本榮一)、サンコーテクノ株式会社(社長:洞下英人)の3社は、建築物の耐震補強に幅広く適用可能な高性能接合部材(以下、ディスクシアキー)を開発し、それを用いた構面内の間接接合工法について、(社)建築研究振興協会より技術性能評価を取得いたしました。
 本工法は、トグル制震構法のような制震ブレースを用いた耐震補強の他、強度型の鉄骨ブレース補強にも適用可能であり、構面内の耐震補強に幅広く適用することが可能です。また、短い埋め込み深さで高い接合耐力を発揮することから、SRC造のような埋め込み深さが制限される建築物の耐震補強にも適用することが可能です。
 施工環境に配慮した施工法により、従来の間接接合工法に比べ、最大30dBの施工時騒音低減を達成しました。また1個あたりの接合耐力が高く、施工数量も低減できることから、建物を使いながらの耐震補強に適しています。
 また、一般的なSRC造建築物を対象とした場合、工事費ならびに工期は従来の間接接合工法に比べ10~15%程度の削減・短縮が可能です。 今後、本工法を様々な建築物の耐震補強に積極的に提案し、建築物の耐震性能向上に役立てていく予定です。
 なお、ディスクシアキーの開発は国土交通省の住宅・建築関連先導技術開発助成事業(平成21年度~平成22年度)の助成を受けて実施いたしました。

開発の背景

 地震による建物被害を軽減するため、旧耐震基準で設計された建築物の耐震補強を行うことが急務となっています。制震ブレース等の補強架構を建築物に取り付ける耐震補強工法では、地震時に補強架構は既存躯体と一体となって挙動する必要があるため、両者を接合する接合部には高い接合耐力と剛性が要求されます。
 一般的な接合工法として間接接合工法があります。この工法では、既存躯体に打設されるあと施工アンカーを介して補強架構にせん断力を伝達することから、補強架構の性能が向上すると、あと施工アンカーには高い接合耐力が必要となり、径が太く埋め込み深さが長いアンカーボルトが要求されます。対象とする建築物がSRC造の場合、内蔵鉄骨までの"かぶり"が100mm程度のものが多いため、必要な埋め込み深さを確保できず、接合部の設計ができない場合があります。また、適用できた場合でも、施工数量が増加し、施工の煩雑さと施工時の騒音の問題が発生します。
 そこで、これらの問題を解決し、耐震補強を推進するため、短い埋め込み深さで高い接合耐力を発揮する接合部材の開発を行いました。

ディスクシアキーの構造

 開発したディスクシアキーは、ディスクと拡張機能を有する接着系注入方式のアンカーボルトを併用した複合型接合部材です。
 図-1にディスクシアキーの概念図を示します。ディスクシアキーは、ディスク、アンカーボルト(先端部拡張機能付き)、高ナット、接続ボルト、接着剤で構成されています。写真-1にディスクシアキーの構成部品(接着剤を除く)を示します。
 ディスクは外径90mm、高さ42mmで、片面の外周に厚さ6mm、高さ19mmの円形突出部を有しています。この突出部を既存躯体側に埋め込み、コンクリートとの支圧抵抗により高いせん断耐力とせん断剛性を発揮します。なお、ディスクと既存躯体との間隙には接着剤が充填されています。
 アンカーボルトは接着系注入方式のあと施工アンカーであり、先端部に拡張機能を具備しています。大きなせん断力を受けた場合でも、アンカーボルトの引き抜き耐力により、ディスクの転倒や浮き上がりを抑制し、支圧抵抗を継続的に保有し続けます。
 アンカーボルトはディスクの中心部に設けた孔を通じて既存躯体に差し込まれ、高ナットで接続ボルトに連結されています。ディスクと高ナットとの接触面は球面形状となっており、アンカーボルトとディスクの一体性を高めるとともに、アンカーボルトがディスクの中心に設置されるようにしています。

図-1 ディスクシアキーの概念図  写真-1 ディスクシアキーの構成部材(ディスク,アンカーボルト、高ナット、接続ボルト)
 
図-1 ディスクシアキーの概念図
 
写真-1 ディスクシアキーの構成部材
(ディスク、アンカーボルト、高ナット、接続ボルト)

ディスクシアキーを用いた間接接合工法の適用範囲

 ディスクシアキーを用いた間接接合工法の適用範囲を表-1に示します。構面内の耐震補強であれば、補強架構には鉄骨ブレース、制震ブレースともに適用することが可能です。図-2に制震ブレースを補強架構とした場合の間接接合部の概念図を示します。

表-1 ディスクシアキーを用いた間接接合工法の適用範囲
(技術性能評価の対象範囲)
項目 対象範囲
補強架構の位置 構面内(内側補強)
補強架構の種類 鉄骨枠付き補強架構
  • 鉄骨枠付き耐震補強架構(鉄骨ブレース)
  • 鉄骨枠付き制震補強架構(制震ブレース)
被補強建築物の構造形式 RC造およびSRC造
既存躯体のコンクリート種類 普通コンクリート
既存躯体のコンクリート強度 13.5N/mm2以上

図-2トグル制震ブレースを対象とした場合の間接接合部の概念図
図-2 トグル制震ブレースを対象とした場合の間接接合部の概念図

ディスクシアキーの接合耐力

 ディスクシアキー単体の要素実験や接合部を模擬した構造実験を様々な条件で複数実施し、構面内の間接接合部に適用した場合のせん断耐力を評価し、せん断耐力式を構築しました。写真-2に構造実験の一例(架構実験:補強架構は鉄骨ブレース)を示します。
 アンカーボルトの埋め込み深さは、SRC造への対応を考慮し、標準的には90mmから可能としました。さらにSRC造建築物の施工誤差によるかぶり不足に対応するため、埋め込み深さは60mmまで短くすることが可能です。
 埋め込み深さが90mmの場合、ディスクシアキーのせん断耐力は標準的な在来工法の約6倍であり、施工数量を1/6に低減することが可能です。

写真-2 架構実験の試験体および実験装置(補強架構は鉄骨ブレースを使用)
写真-2 架構実験の試験体および実験装置
(補強架構は鉄骨ブレースを使用)

ディスクシアキーの施工

 ディスクシアキーの施工手順を図-3に示します。穿孔作業に湿式コアドリルを使用することにより、ハンマードリルを用いる従来工法に比べて最大で30dBの騒音低減が可能であり、周辺環境に配慮した施工を行うことができます。また穿孔以外にも、接着剤にはカプセル型に代わり注入方式を採用し、アンカーボルトの端部拡張に対しても低騒音の専用施工機械(アンカー打込機;サンコーテクノ製)を使用する事で打撃音・騒音がなく、かつ安全確実な施工を行うことができます。写真-3にディスクシアキーの施工状況を写真-4に施工後の状況を示します。

図-3 ディスクシアキーの施工手順
図-3 ディスクシアキーの施工手順

写真-3 ディスクシアキーの施工状況(ディスク用の溝掘状況)
写真-3 ディスクシアキーの施工状況
(ディスク用の溝掘状況)

写真-4 ディスクシアキーの設置状況(接続ボルトを設置する前の状況)
写真-4 ディスクシアキーの設置状況
(接続ボルトを設置する前の状況)

その他

 ディスクシアキーについては、飛島建設株式会社、株式会社大本組、サンコーテクノ株式会社の3社共同で特許出願中です。

ニュースリリースに関するお問い合せ先

飛島建設株式会社 経営管理本部 経営企画部 広報室   松尾 和昌  TEL:03-5214-8212

技術・資料に関するお問い合せ先

飛島建設株式会社 建設事業本部 技術研究所 池田 隆明   TEL:04-7198-7553
株式会社大本組 建築本部 設計部 尾中 敦義   TEL:03-3593-1523
サンコーテクノ株式会社 技術開発部 八木沢康衛  TEL:04-7178-3500

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