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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-07-28
(45)【発行日】2023-08-07
(54)【発明の名称】目荒らし施工方法
(51)【国際特許分類】
E04G 21/02 20060101AFI20230731BHJP
E04G 23/02 20060101ALI20230731BHJP
【ＦＩ】
E04G21/02 103A
E04G23/02 D
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2019186279
(22)【出願日】2019-10-09
(65)【公開番号】P2021059950
(43)【公開日】2021-04-15
【審査請求日】2022-06-15
(73)【特許権者】
【識別番号】000219406
【氏名又は名称】東亜建設工業株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000235543
【氏名又は名称】飛島建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001368
【氏名又は名称】清流国際弁理士法人
(74)【代理人】
【識別番号】100129252
【弁理士】
【氏名又は名称】昼間 孝良
(74)【代理人】
【識別番号】100155033
【弁理士】
【氏名又は名称】境澤 正夫
(72)【発明者】
【氏名】樋渡 健
(72)【発明者】
【氏名】阿部 隆英
(72)【発明者】
【氏名】坂本 啓太
【審査官】吉村 庄太郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－１３６９２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－１５８２７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１４５１７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２０２１３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第２００３－００３７１１７（ＫＲ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０４Ｇ ２１／０２
Ｅ０４Ｇ ２３／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
コンクリートを増し打ちする既設コンクリートの施工表面に間隔をあけて多数の円柱形状に窪んだシアキーを形成する目荒らし施工方法において、前記既設コンクリートと増し打ちコンクリートとの接合部に要求されるせん断耐力を算出し、その算出したせん断耐力を満足する前記シアキーの直径、深さおよび配置数の組合せを求め、前記シアキーの直径および深さを予め設定した許容範囲内にした条件下で、前記組合せを満たす前記シアキーの配置数を算出し、前記直径および深さを前記許容範囲内にして、算出した配置数の前記シアキーを前記施工表面に形成するに際して、
チッピング工法に基づいて設定されている前記施工表面に対する目荒らし面積の施工条件から前記接合部に要求されるせん断耐力を算出することを特徴とする目荒らし施工方法。
【請求項2】
コンクリートを増し打ちする既設コンクリートの施工表面に間隔をあけて多数の円柱形状に窪んだシアキーを形成する目荒らし施工方法において、前記既設コンクリートと増し打ちコンクリートとの接合部に要求されるせん断耐力を算出し、その算出したせん断耐力を満足する前記シアキーの直径、深さおよび配置数の組合せを求め、前記シアキーの直径および深さを予め設定した許容範囲内にした条件下で、前記組合せを満たす前記シアキーの配置数を算出し、前記直径および深さを前記許容範囲内にして、算出した配置数の前記シアキーを前記施工表面に形成するに際して、
前記シアキーの深さの許容範囲を前記シアキーの直径の１／１０以上１／５未満に設定することを特徴とする目荒らし施工方法。
【請求項3】
チッピング工法に基づいて設定されている前記施工表面に対する目荒らし面積の施工条件から前記接合部に要求されるせん断耐力を算出する請求項２に記載の目荒らし施工方法。
【請求項4】
前記シアキーの直径の許容範囲を３０ｍｍ以上６０ｍｍ以下に設定する請求項１～３のいずれかに記載の目荒らし施工方法。
【請求項5】
前記施工表面にすべて同じ直径の前記シアキーを形成する請求項１～４のいずれかに記載の目荒らし施工方法。
【請求項6】
前記施工表面に異なる直径の前記シアキーを混在させて形成する請求項１～４のいずれかに記載の目荒らし施工方法。
【請求項7】
前記施工表面の平面視における隣り合う前記シアキーどうしの中心から中心までの離間距離を、隣り合う前記シアキーのうちの直径が大きい方の前記シアキーの直径の１．５倍以上６倍以下に設定する請求項１～６のいずれかに記載の目荒らし施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、目荒らし施工方法に関し、さらに詳しくは、設計で期待されている既設コンクリートと増し打ちコンクリートとの接合部のせん断耐力をより確実に確保できる目荒らし施工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
既設コンクリートに新たなコンクリートを増し打ちする耐震補強工事や改修工事では、既設コンクリートと増し打ちコンクリートとの接合部のせん断耐力を高めるために、コンクリートを増し打ちする既設コンクリートの施工表面に凹凸を形成する目荒らし作業を行う。従来では、電動ピックやチッピングハンマなどにより既設コンクリートの施工表面を打撃して斫るチッピングを行うことで、施工表面に多数の細かな凹部を形成している。
【0003】
現状では、目荒らし作業について、様々な指針や施工規準において前述したチッピング工法による施工表面に対する目荒らし面積比（施工表面の面積に対する凹部の面積の割合）の施工条件が示されている。しかしながら、チッピング工法では、作業者によって施工表面に形成する凹部の大きさや形状、配置、個数などにバラツキが生じる。施工現場では、チッピングした目荒らし面積（凹部の面積）を正確に把握することが難しく、目荒らし作業の施工品質を定量的に管理することは困難である。それ故、チッピング工法では、設計で期待されている既設コンクリートと増し打ちコンクリートとの接合部のせん断耐力を確実に確保することが難しい。
【0004】
そこで、本発明者らは、チッピング工法に代わる新たな目荒らし施工方法として、既設コンクリートの施工表面に間隔をあけて多数の円柱形状に窪んだシアキーを形成する目荒らし施工方法（以下、シアキー工法という）を提案している（特許文献１参照）。このシアキー工法では、コアドリルやバキュームブラストなどを用いて、既設コンクリートの施工表面に円柱形状の定形のシアキーを形成するので、シアキーの寸法と配置数を確認することで、目荒らし作業の施工品質を定量的に管理することが可能となる。しかしながら、現状では目荒らし作業についてシアキー工法の施工条件が設定されている施工現場は非常に少ないため、形成するシアキーの適切な大きさや配置数を決定することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１４－１３６９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、設計で期待されている既設コンクリートと増し打ちコンクリートとの接合部のせん断耐力をより確実に確保できる目荒らし施工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため本発明の目荒らし施工方法は、コンクリートを増し打ちする既設コンクリートの施工表面に間隔をあけて多数の円柱形状に窪んだシアキーを形成する目荒らし施工方法において、前記既設コンクリートと増し打ちコンクリートとの接合部に要求されるせん断耐力を算出し、その算出したせん断耐力を満足する前記シアキーの直径、深さおよび配置数の組合せを求め、前記シアキーの直径および深さを予め設定した許容範囲内にした条件下で、前記組合せを満たす前記シアキーの配置数を算出し、前記直径および深さを前記許容範囲内にして、算出した配置数の前記シアキーを前記施工表面に形成するに際して、チッピング工法に基づいて設定されている前記施工表面に対する目荒らし面積の施工条件から前記接合部に要求されるせん断耐力を算出することを特徴とする。
本発明の別の目荒らし施工方法は、コンクリートを増し打ちする既設コンクリートの施工表面に間隔をあけて多数の円柱形状に窪んだシアキーを形成する目荒らし施工方法において、前記既設コンクリートと増し打ちコンクリートとの接合部に要求されるせん断耐力を算出し、その算出したせん断耐力を満足する前記シアキーの直径、深さおよび配置数の組合せを求め、前記シアキーの直径および深さを予め設定した許容範囲内にした条件下で、前記組合せを満たす前記シアキーの配置数を算出し、前記直径および深さを前記許容範囲内にして、算出した配置数の前記シアキーを前記施工表面に形成するに際して、前記シアキーの深さの許容範囲を前記シアキーの直径の１／１０以上１／５未満に設定することを特徴とする。
本発明の別の目荒らし施工方法は、コンクリートを増し打ちする既設コンクリートの施工表面に間隔をあけて多数の円柱形状に窪んだシアキーを形成する目荒らし施工方法において、前記既設コンクリートと増し打ちコンクリートとの接合部に要求されるせん断耐力を算出し、その算出したせん断耐力を満足する前記シアキーの直径、深さおよび配置数の組合せを求め、前記シアキーの直径および深さを予め設定した許容範囲内にした条件下で、前記組合せを満たす前記シアキーの配置数を算出し、前記直径および深さを前記許容範囲内にして、算出した配置数の前記シアキーを前記施工表面に形成するに際して、前記シアキーの深さの許容範囲を前記シアキーの直径の１／１０以上１／５未満に設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、既設コンクリートと増し打ちコンクリートとの接合部に要求されるせん断耐力を算出する。そして、その算出したせん断耐力を満足するシアキーの直径、深さおよび配置数の組合せを求め、シアキーの直径および深さを予め設定した許容範囲内にした条件下で、前記組合せを満たすシアキーの配置数を算出する。これにより、目荒らし作業についてシアキー工法とは異なる施工条件が設定されている施工現場においても、シアキー工法とは異なる施工条件を、設計で期待されている既設コンクリートと増し打ちコンクリートとの接合部のせん断耐力を満足するシアキー工法における適切な施工条件に置換して、シアキー工法による目荒らし作業を行うことが可能となる。そのため、目荒らし作業の施工品質を定量的に管理することが可能となり、設計で期待されている既設コンクリートと増し打ちコンクリートとの接合部のせん断耐力をより確実に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の目荒らし施工方法で目荒らしをした既設コンクリートの施工表面を平面視で例示する説明図である。
【図3】チッピング工法による目荒らしをした既設コンクリートの施工表面を平面視で例示する説明図である。
【図5】せん断実験で使用する加圧装置と試験体を側面視で例示する説明図である。
【図6】チッピング工法による目荒らし面積比と単位面積当たりの全体支圧抵抗によるせん断耐力との関係を示すグラフ図である。
【図7】チッピング工法による目荒らし面積比と局所噛み合い抵抗によるせん断耐力との関係を示すグラフ図である。
【図8】チッピング工法について立式したせん断耐力式で算出したせん断耐力の計算値とせん断実験で計測したせん断耐力の実験値との関係を示すグラフ図である。
【図9】シアキーによって生じる支圧応力を平面視で模式的に示す説明図である。
【図10】シアキーによって生じる支圧応力のせん断方向成分を平面視で模式的に示す説明図である。
【図11】シアキー工法について立式したせん断耐力式で算出したせん断耐力の計算値とせん断実験で計測したせん断耐力の実験値との関係を示すグラフ図である。
【図12】施工表面に直径が異なるシアキーを混在させた既設コンクリートを平面視で例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の目荒らし施工方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。
【0011】
本発明の目荒らし施工方法は、コンクリートを増し打ちする既設コンクリートの施工表面を目荒らしする目荒らし作業について、シアキー工法の施工条件が設定されていない施工現場、具体的には例えば、チッピング工法に基づいた施工条件が設定されている施工現場で使用する。
【0012】
図１および図２に例示するように、シアキー工法は、コアドリルやバキュームブラストなどを用いて、コンクリートを増し打ちする既設コンクリート１の施工表面１ａに間隔をあけて多数の円柱形状に窪んだシアキー４を形成する目荒らし工法である。図３および図４に例示するように、チッピング工法は、電動ピックやチッピングハンマなどにより、既設コンクリート１の施工表面１ａを打撃して斫ることで、施工表面１ａに多数の細かな凹部７を形成する目荒らし工法である。
【0013】
現状では、目荒らし作業についてシアキー工法の施工条件が設定されている施工現場は非常に少ない。また、施工現場では目荒らしにより既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２との接合部３に要求されるせん断耐力の具体的な数値が示されていない場合がほとんどである。そこで、本発明では、施工現場で目荒らし作業について設定されているシアキー工法とは異なる施工条件から、目荒らしにより既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２との接合部３に要求されるせん断耐力Ｑｃｈ〔Ｎ〕を算出するせん断耐力算出工程を行う。
【0014】
そして、せん断耐力算出工程で求めたせん断耐力Ｑｃｈを満足するシアキー工法におけるシアキーの直径Ｒ〔ｍｍ〕、深さｔ〔ｍｍ〕および配置数ｎｓｋｙ〔個〕の組合せを求める組合せ導出工程を行うことで、施工現場で目荒らし作業について設定されているシアキー工法とは異なる施工条件をシアキー工法の施工条件に置換する。そして、組合せ導出工程で求めたシアキー工法の施工条件に基づいて既設コンクリート１の施工表面１ａにシアキー４を形成するシアキー形成工程を行う。以下に、各工程の詳細を説明する。
【0015】
この実施形態では、施工現場で目荒らし作業についてチッピング工法に基づいた施工条件が設定されている場合を例示する。チッピング工法に基づいた施工条件が設定されている場合には、せん断耐力算出工程において、チッピング工法に基づいて設定されている既設コンクリート１の施工表面１ａに対する目荒らし面積Ａｃｒ（施工表面１ａに形成する凹部７の合計面積）、即ち、施工表面１ａに対する目荒らし面積比ｒｃｒと施工表面１ａの面積Ａｊ〔ｍｍ２〕の施工条件から、目荒らしにより既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２との接合部３に要求されるせん断耐力Ｑｃｈを算出する。このせん断耐力算出工程では、チッピング工法による施工表面１ａに対する目荒らし面積Ａｃｒ（＝ｒｃｒ・Ａｊ）と、接合部３のせん断耐力Ｑｃｈとの関係式を用いる。この関係式は、予めチッピング工法に関するせん断実験を行うことで立式できる。
【0016】
チッピング工法に関するせん断実験では、直方体形状の既設コンクリート１の試験体を作成する。そして、その既設コンクリート１の施工表面１ａを電動ピックやチッピングハンマなどにより打撃して斫るチッピングを行うことで、施工表面１ａに多数の細かな凹部７を形成する。
【0017】
次いで、画像解析やレーザ変位計などを使用して、その目荒らしをした施工表面１ａの面積Ａｊに対する凹部７の面積比、即ち、チッピングによる目荒らし面積比ｒｃｒを計測する。その後、既設コンクリート１の施工表面１ａの上に新たにコンクリートを直方体形状に増し打ちして、チッピング工法による目荒らしをした既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２とが一体化した試験体２０を作成する。
【0018】
前述した試験体２０を既設コンクリート１の施工表面１ａに対する目荒らし面積比ｒｃｒの条件を変えて複数作成する。そして、図５に例示するように、加力装置１０を用いてそれぞれの試験体２０のせん断実験を行うことで、チッピング工法による施工表面１ａに対する目荒らし面積Ａｃｒと接合部３のせん断耐力Ｑｃｈとの関係を示す実験データを取得する。
【0019】
図５に例示するように、加力装置１０は、試験体２０に対する軸方向（上下方向）の荷重を制御するアクチュエータ１１と、試験体２０に対する水平方向の荷重を制御する油圧ジャッキ１４とを有している。アクチュエータ１１には軸方向の荷重を測定するロードセル１２が付設されていて、油圧ジャッキ１４には水平方向の荷重を測定するロードセル１５が付設されている。試験体２０は既設コンクリート１を下側、増し打ちコンクリート２を上側にして加力装置１０に設置する。
【0020】
加力装置１０による摩擦抵抗を小さくするために、アクチュエータ１１と試験体２０との間に介在させる加圧用鋼板１３には２方向のローラー支承を設置している。軸方向に作用する圧縮応力が試験体２０の全体に均等に作用するように、加圧用鋼板１３と試験体２０の上面との間にはゴムシートを配置している。試験体２０に対して軸方向は一定の荷重制御とし、水平方向は一方向単調載荷として、試験体２０の接合部３のせん断耐力を測定する。なお、せん断実験の方法や加力装置１０の構成はこの実施形態に限定されない。
【0021】
このせん断実験で取得した実験データに基づいて、チッピング工法による目荒らし面積Ａｃｒと接合部３のせん断耐力Ｑｃｈとの関係式を立式する。図４に例示するように、チッピングによって形成されるそれぞれの凹部７の表面には微小な凹凸ができる。それ故、チッピング工法によって目荒らしされた既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２との接合部３のせん断耐力Ｑｃｈに寄与するせん断方向の抵抗としては、全体支圧抵抗と局所噛み合い抵抗とが考えられる。
【0022】
全体支圧抵抗は、チッピングにより形成された既設コンクリート１の凹部７の側部と、その凹部７に充填される増し打ちコンクリート２の凸部の側部との間で生じる抵抗である。局所噛み合い抵抗は、チッピングにより形成された既設コンクリート１の凹部７の表面の微小な凹凸と、その凹部７に充填される増し打ちコンクリート２の凸部の微小な凹凸との局所の噛み合いによって生じる抵抗である。
【0023】
そのため、下記（１）式のように、チッピング工法における接合部３のせん断耐力Ｑｃｈは、全体支圧抵抗によるせん断耐力ＱＢ〔Ｎ〕と、局所噛み合い抵抗によるせん断耐力ＱＩ〔Ｎ〕との和として算出できる。
Ｑｃｈ＝ＱＢ＋ＱＩ …（１）
Ｑｃｈ＝ＱＢ＋ＱＩ …（１）
【0024】
図６は、せん断実験によって取得した、単位面積当たりの全体支圧抵抗によるせん断耐力ＢσＳ（＝ＱＢ／Ａｊ）〔Ｎ／ｍｍ２〕とチッピング工法による目荒らし面積比ｒｃｒとの相関関係を示すグラフ図である。この実験データから全体支圧抵抗によるせん断耐力ＱＢのせん断耐力式は、下記（２）式のように立式できる。
ＱＢ＝－４ｌｎ（ｒｃｒ）・Ａｊ・ｒｃｒ・ＣＣ・ＣＮ
＝－４ｌｎ（ｒｃｒ）・Ａｃｒ・ＣＣ・ＣＮ …（２）
ここで、ＣＣは既設コンクリート１の圧縮強度による補正係数、ＣＮは圧縮軸力による補正係数、ｌｎは自然対数である。補正係数ＣＣと補正係数ＣＮの値はせん断実験の実験データから導出できる。
ＱＢ＝－４ｌｎ（ｒｃｒ）・Ａｊ・ｒｃｒ・ＣＣ・ＣＮ
＝－４ｌｎ（ｒｃｒ）・Ａｃｒ・ＣＣ・ＣＮ …（２）
ここで、ＣＣは既設コンクリート１の圧縮強度による補正係数、ＣＮは圧縮軸力による補正係数、ｌｎは自然対数である。補正係数ＣＣと補正係数ＣＮの値はせん断実験の実験データから導出できる。
【0025】
図７は、せん断実験によって取得した、局所噛み合い抵抗によるせん断耐力ＱＩと、チッピング工法による目荒らし面積比ｒｃｒとの相関関係を示すグラフ図である。この実験データから局所噛み合い抵抗によるせん断耐力ＱＩのせん断耐力式は、下記（３）式のように立式できる。
ＱＩ＝ＩσＳ・Ａｊ・ｒｃｒ・ＣＣ・ＣＮ＝ＩσＳ・Ａｃｒ・ＣＣ・ＣＮ …（３）
ここで、ＩσＳは局所噛み合い抵抗によるせん断耐力の基準値（＝２．３２Ｎ／ｍｍ２）である。基準値ＩσＳは、チッピング工法による目荒らし面積比ｒｃｒを１００％とした場合のせん断耐力をせん断実験から求めて、その求めたせん断耐力を１００で割ることで算出できる。
ＱＩ＝ＩσＳ・Ａｊ・ｒｃｒ・ＣＣ・ＣＮ＝ＩσＳ・Ａｃｒ・ＣＣ・ＣＮ …（３）
ここで、ＩσＳは局所噛み合い抵抗によるせん断耐力の基準値（＝２．３２Ｎ／ｍｍ２）である。基準値ＩσＳは、チッピング工法による目荒らし面積比ｒｃｒを１００％とした場合のせん断耐力をせん断実験から求めて、その求めたせん断耐力を１００で割ることで算出できる。
【0026】
上述した（１）～（３）式からチッピング工法による施工表面１ａに対する目荒らし面積Ａｃｒ（＝ｒｃｒ・Ａｊ）と接合部３のせん断耐力Ｑｃｈとの関係式は下記（４）式のように立式できる。
Ｑｃｈ＝Ａｊ・ｒｃｒ・ＣＣ・ＣＮ｛ＩσＳ－４ｌｎ（ｒｃｒ）｝
＝Ａｃｒ・ＣＣ・ＣＮ｛ＩσＳ－４ｌｎ（ｒｃｒ）｝ …（４）
Ｑｃｈ＝Ａｊ・ｒｃｒ・ＣＣ・ＣＮ｛ＩσＳ－４ｌｎ（ｒｃｒ）｝
＝Ａｃｒ・ＣＣ・ＣＮ｛ＩσＳ－４ｌｎ（ｒｃｒ）｝ …（４）
【0027】
図８に例示するように、チッピング工法に関するせん断実験で測定した接合部３のせん断耐力Ｑｃｈの実験値と、（４）式で算出したチッピング工法における接合部３のせん断耐力Ｑｃｈの計算値はほぼ一致する。
【0028】
上述したように、せん断耐力算出工程では、チッピング工法に関するせん断実験に基づいて予め立式した（４）式にチッピング工法に基づいて設定されている施工表面１ａに対する目荒らし面積Ａｃｒ、即ち、目荒らし面積比ｒｃｒと施工表面１ａの面積Ａｊの施工条件を代入することで、目荒らしにより既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２との接合部３に要求されるせん断耐力Ｑｃｈを算出できる。
【0029】
次に、組合せ導出工程では、せん断耐力算出工程で算出した接合部３に要求されるせん断耐力Ｑｃｈを満足する、シアキー工法におけるシアキー４の直径Ｒ、深さｔおよび配置数ｎｓｋｙの組合せを求める。組合せ導出工程では、シアキー工法における既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２との接合部３のせん断耐力ｂＱｓｋｙ〔Ｎ〕と、施工表面１ａに形成するシアキー４の直径Ｒ、深さｔおよび配置数ｎｓｋｙとの関係式を用いる。この関係式は、予めシアキー工法に関するせん断実験を行うことで立式できる。
【0030】
シアキー工法に関するせん断実験では、直方体形状の既設コンクリート１の試験体を作成する。そして、コアドリルやバキュームブラストなどを用いて、その既設コンクリート１の施工表面１ａに間隔をあけて複数の円柱形状に窪んだシアキー４を形成する。そして、既設コンクリート１の施工表面１ａに新たにコンクリートを直方体形状に増し打ちして、シアキー工法による目荒らしをした既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２とが一体化した試験体２０を作成する。
【0031】
前述した試験体２０を既設コンクリート１の施工表面１ａに対するシアキー４の直径Ｒ、深さｔ、配置数ｎｓｋｙの条件を変えて複数作成する。そして、図５に例示するように、チッピング工法に関するせん断実験と同様に、加力装置１０を用いてそれぞれの試験体２０のせん断実験を行ない、シアキー工法における接合部３のせん断耐力ｂＱｓｋｙと、シアキー４の直径Ｒ、深さｔおよび配置数ｎｓｋｙとの関係を示す実験データを取得する。そして、せん断実験で取得した実験データに基づいて、シアキー工法における接合部３のせん断耐力ｂＱｓｋｙと、シアキー４の直径Ｒ、深さｔおよび配置数ｎｓｋｙとの関係式を立式する。
【0032】
シアキー工法における接合部３のせん断耐力ｂＱｓｋｙは、下記（５）式のように、シアキー４の１個当たりの支圧破壊時のせん断耐力ｂｑｓｋｙにシアキー４の配置数ｎｓｋｙを掛けた値として算出できる。
ｂＱｓｋｙ＝ｎｓｋｙ・ｂｑｓｋｙ …（５）
ｂＱｓｋｙ＝ｎｓｋｙ・ｂｑｓｋｙ …（５）
【0033】
図９および図１０に例示するように、シアキー４の１個当たりの支圧破壊時のせん断耐力ｂｑｓｋｙは、実際に想定されるシアキー４の支圧応力分布σＣ〔Ｎ／ｍｍ２〕に対して、そのせん断方向成分σＣＳ〔Ｎ／ｍｍ２〕を評価して算出する。シアキー４の１個当たりの支圧破壊時のせん断耐力ｂｑｓｋｙは、下記（６）式で算出できる。
ｂｑｓｋｙ＝Ａｓｋｙ・ＣＣ・ＣＮ・ＣＲ・σｃｓ´ …（６）
ここで、Ａｓｋｙはシアキー４の受圧面積〔ｍｍ２〕、ＣＲはシアキー４の直径Ｒによる補正係数、σｃｓ´はシアキー４の支圧破壊時のせん断耐力の平均支圧応力度σｃのせん断方向成分σｃｓの基準値（＝７５．３Ｎ／ｍｍ２）である。σｃｓ´は補正係数ＣＣ、ＣＮ、ＣＲがすべて１であるときの平均支圧応力度σｃのせん断方向成分σｃｓの基準値でもある。補正係数ＣＣ、補正係数ＣＮ、および補正係数ＣＲのそれぞれの値と、基準値σｃｓ´は、せん断実験の実験データから導出できる。
ｂｑｓｋｙ＝Ａｓｋｙ・ＣＣ・ＣＮ・ＣＲ・σｃｓ´ …（６）
ここで、Ａｓｋｙはシアキー４の受圧面積〔ｍｍ２〕、ＣＲはシアキー４の直径Ｒによる補正係数、σｃｓ´はシアキー４の支圧破壊時のせん断耐力の平均支圧応力度σｃのせん断方向成分σｃｓの基準値（＝７５．３Ｎ／ｍｍ２）である。σｃｓ´は補正係数ＣＣ、ＣＮ、ＣＲがすべて１であるときの平均支圧応力度σｃのせん断方向成分σｃｓの基準値でもある。補正係数ＣＣ、補正係数ＣＮ、および補正係数ＣＲのそれぞれの値と、基準値σｃｓ´は、せん断実験の実験データから導出できる。
【0034】
図９に例示するように、円柱形状のシアキー４はその中心Ｃ１からせん断加力方向に向かって±π／２ｒａｄ．の範囲で主にせん断力に抵抗している。図１０に例示するように、シアキー４の支圧応力分布σＣのせん断方向成分σＣＳが、シアキー４の支圧応力分布σＣのせん断方向に対する角度θとシアキー４の深さ方向にかかわらず均一に作用すると考えると、シアキー４の受圧面積Ａｓｋｙは、下記（７）式で算出できる。
【0035】
上述した（５）～（７）式からシアキー工法における接合部３のせん断耐力ｂＱｓｋｙと、施工表面１ａに形成するシアキー４の直径Ｒ、深さｔおよび配置数ｎｓｋｙとの関係式は、下記（８）式のように立式できる。
ｂＱｓｋｙ＝ｎｓｋｙ・Ａｓｋｙ・ＣＣ・ＣＮ・ＣＲ・σｃｓ´
＝ｎｓｋｙ・（π・Ｒ・ｔ／２）・ＣＣ・ＣＮ・ＣＲ・σｃｓ´ ・・・（８）
ｂＱｓｋｙ＝ｎｓｋｙ・Ａｓｋｙ・ＣＣ・ＣＮ・ＣＲ・σｃｓ´
＝ｎｓｋｙ・（π・Ｒ・ｔ／２）・ＣＣ・ＣＮ・ＣＲ・σｃｓ´ ・・・（８）
【0036】
図１１に例示するように、シアキー工法に関するせん断実験で測定した接合部３のせん断耐力ｂＱｓｋｙの実験値と、（８）式で算出したシアキー工法における接合部３のせん断耐力ｂＱｓｋｙの計算値はほぼ一致する。
【0037】
上述したように、組合せ導出工程では、シアキー工法に関するせん断実験に基づいて予め立式した（８）式を用いることで、せん断耐力算出工程で算出した目荒らしにより接合部３に要求されるせん断耐力Ｑｃｈを満足する、シアキー工法におけるシアキー４の直径Ｒ、深さｔおよび配置数ｎｓｋｙの組合せを求めることができる。
【0038】
次に、シアキー形成工程では、シアキー４の直径Ｒおよび深さｔを予め設定した許容範囲内にした条件下で、組合せ導出工程で求めたシアキー工法におけるシアキー４の直径Ｒ、深さｔおよび配置数ｎｓｋｙの組合せを満たすシアキー４の配置数ｎｓｋｙを算出する。そして、直径Ｒおよび深さｔを許容範囲内にして、算出した配置数ｎｓｋｙのシアキー４を既設コンクリート１の施工表面１ａに形成する。
【0039】
耐震補強工事や改修工事などでは、コンクリートを増し打ちする既設コンクリート１の施工表面１ａの幅は最小で２００ｍｍ程度である。既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２とを接続するアンカー６を設置する場合のアンカー６どうしの離間距離（ピッチ）はアンカー６の径によって決まることが多く、一般的にはアンカー６の径が１３ｍｍの場合はアンカー６どうしの離間距離は１２５ｍｍ程度、アンカー６の径が１６ｍｍの場合はアンカー６どうしの離間距離は１５０ｍｍ程度、アンカー６の径が１９ｍｍの場合はアンカー６どうしの離間距離は１７５ｍｍ～２００ｍｍ程度である。また、それぞれのシアキー４が有効に支圧抵抗するには、シアキー４の中心Ｃ１からのはしあきとへりあきを少なくともシアキー４の直径Ｒ以上確保する必要がある。そのため、シアキー４の直径Ｒの許容範囲は適宜設定できるが、例えば、３０ｍｍ以上６０ｍｍ以下に設定しておくとよい。
【0040】
シアキー４の深さｔの許容範囲は適宜設定できるが、例えば、シアキー４の直径Ｒの１／１０以上１／５未満に設定しておくとよい。シアキー４の深さｔをシアキー４の直径Ｒの１／１０以上１／５未満の範囲で設定することで、既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２との接合部３の最終破壊形式が、シアキー４に充填されて形成された増し打ちコンクリート２の円柱形状の凸部５がせん断破壊せずに、既設コンクリート１のシアキー４の側面部分が圧壊する靭性的な支圧破壊となる。そのため、接合部３が脆性的に破壊する可能性を非常に低くできる。
【0041】
言い換えると、シアキー４の深さｔをシアキー４の直径Ｒの１／５よりも深く設定すると、シアキー４が比較的細長くなるので、増し打ちコンクリート２の円柱形状の凸部５の根元部分がせん断破壊しやすくなり、接合面３が脆性的に破壊する可能性が比較的高くなる。また、深いシアキー４を形成するには時間と労力を要するため、目荒らし作業の作業効率が低くなる。
【0042】
シアキー４の深さｔをシアキー４の直径Ｒの１／１０よりも浅く設定すると、既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２とを離間させる方向に軸力がかかった場合に、既設コンクリート１のシアキー４と増し打ちコンクリート２の凸部５との係合が外れやすくなり、接合面３が脆性的に破壊する可能性が比較的高くなる。また、シアキー４の１個当たりの受圧面積Ａｓｋｙが小さくなるため、相対的に必要なシアキー４の配置数ｎｓｋｙが多くなる。それ故、多くのシアキー４を形成するのに時間と労力を要し、目荒らし作業の作業効率が低くなる。
【0043】
シアキー４の直径Ｒの許容範囲を３０ｍｍ以上６０ｍｍ以下に設定し、かつ、シアキー４の深さｔの許容範囲をシアキー４の直径Ｒの１／１０以上１／５未満に設定すると、既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２との接合部３の最終破壊形式が、より確実に既設コンクリート１のシアキー４の側面部分が圧壊する靭性的な支圧破壊となる。それ故、接合部３が脆性的に破壊する可能性を低くするには、より一層有利になる。
【0044】
図１および図２に例示するように、シアキー形成工程において、施工表面１ａにすべて直径Ｒおよび深さｔが同じシアキー４を形成する場合には、（８）式の右辺に予め設定した許容範囲内で設定したシアキー４の直径Ｒおよび深さｔを代入する。そして、（８）式から下記（９）式のように、シアキー工法における接合部３のせん断耐力ｂＱｓｋｙが、せん断耐力算出工程で算出した接合部３に要求されるせん断耐力Ｑｃｈ以上となるシアキー４の配置数ｎｓｋｙを算出する。そして、その設定した直径Ｒおよび深さｔのシアキー４を算出した配置数ｎｓｋｙ、施工表面１ａに形成する。
ｂＱｓｋｙ＝ｎｓｋｙ・（π・Ｒ・ｔ／２）・ＣＣ・ＣＮ・ＣＲ・σｃｓ´ ・・・（８）
Ｑｃｈ≦ｂＱｓｋｙ ・・・（９）
ｂＱｓｋｙ＝ｎｓｋｙ・（π・Ｒ・ｔ／２）・ＣＣ・ＣＮ・ＣＲ・σｃｓ´ ・・・（８）
Ｑｃｈ≦ｂＱｓｋｙ ・・・（９）
【0045】
図１２に例示するように、シアキー形成工程では、施工表面１ａに直径Ｒまたは深さｔの少なくともいずれかが異なる複数の仕様のシアキー４を混在させて形成することもできる。施工表面１ａに複数の仕様のシアキー４を混在させる場合には、仕様が異なるシアキー４毎にそれぞれ直径Ｒ、深さｔおよび配置数ｎｓｋｙを（８）式に代入することで、その仕様のシアキー４によって得られるせん断耐力ｂＱｓｋｙを算出する。そして、それぞれの仕様のシアキー４によって得られるせん断耐力ｂＱｓｋｙの合計値が、せん断耐力算出工程で算出した接合部３に要求されるせん断耐力Ｑｃｈ以上となるようにシアキー４の施工条件を設定し、その設定したシアキー４の施工条件で施工表面１ａにシアキー４を形成する。
【0046】
図１や図１２に例示するように、施工表面１ａにシアキー４を形成する際には、施工表面１ａの平面視における隣り合うシアキー４どうしの中心Ｃ１から中心Ｃ１までの離間距離Ｌ１〔ｍｍ〕は、例えば、隣り合うシアキー４のうちの直径Ｒが大きい方のシアキー４の直径Ｒの１．５倍以上に設定するとよい。即ち、隣り合うシアキー４の直径Ｒが同じ場合には離間距離Ｌ１は、片側のシアキー４の直径Ｒの１．５倍以上に設定するとよい。このように、離間距離Ｌ１を直径Ｒが大きい方のシアキー４の直径Ｒの１．５倍以上に設定することで、それぞれのシアキー４が有効に支圧抵抗するための支圧領域を十分に確保することができ、接合部３が脆性的に破壊する可能性を低くできる。さらに、離間距離Ｌ１を、隣り合うシアキー４のうちの直径Ｒが大きい方のシアキー４の直径Ｒの６倍以下に設定すると、施工表面１ａにシアキー４を均一にバランスよく配置できる。
【0047】
シアキー４の中心Ｃ１から既設コンクリート１の外側端部までの離間距離Ｌ２〔ｍｍ〕は、例えば、シアキー４の直径Ｒの１．５倍以上に設定するとよい。アンカー６を設置する場合には、シアキー４はアンカー６の設置位置を避けた位置に形成し、シアキーの中心Ｃ１から隣り合うアンカー６の中心Ｃ２までの離間距離Ｌ３〔ｍｍ〕は、例えば、シアキー４の直径Ｒの１倍以上に設定するとよい。
【0048】
このように本発明では、施工現場で目荒らし作業について設定されているシアキー工法とは異なる施工条件から、既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２との接合部３に要求されるせん断耐力Ｑｃｈを算出する。これにより、施工現場で設定されているシアキー工法とは異なる施工条件で不備なく目荒らしした場合の接合部３のせん断耐力Ｑｃｈ、即ち、設計で期待されている接合部３のせん断耐力Ｑｃｈを把握することができる。
【0049】
そして、その算出したせん断耐力Ｑｃｈを満足するシアキー４の直径Ｒ、深さｔおよび配置数ｎｓｋｙの組合せを求め、シアキー４の直径Ｒおよび深さｔを予め設定した許容範囲内にした条件下で、前記組合せを満たすシアキー４の配置数ｎｓｋｙを算出する。これにより、目荒らし作業についてシアキー工法とは異なる施工条件が設定されている施工現場においても、シアキー工法とは異なる施工条件を、設計で期待されている接合部３のせん断耐力Ｑｃｈを満足するシアキー工法における適切な施工条件に置換して、シアキー工法による目荒らし作業を行うことが可能となる。
【0050】
シアキーを形成する際には、作業者は設定した直径Ｒおよび深さｔのシアキー４を算出した配置数ｎｓｋｙ、施工表面１ａに形成すればよいので、作業者による目荒らし作業の施工品質のバラツキが生じ難い。さらに、シアキー４の直径Ｒ、深さｔおよび配置数ｎｓｋｙは施工現場で容易に把握することができる。それ故、目荒らし作業の施工品質を定量的に管理することが可能になり、目荒らし作業の施工不備が起こる可能性を非常に低くできる。そのため、チッピング工法等の他の目荒らし工法で目荒らし作業を行う場合に比して、本発明は設計で期待されている接合部３のせん断耐力をより確実に確保できる。
【0051】
施工現場において目荒らし作業についてチッピング工法に基づいた施工条件が設定されている場合には、せん断耐力算出工程では上述したように、チッピング工法に基づいて設定されている既設コンクリート１の施工表面１ａに対する目荒らし面積Ａｃｒの施工条件から既設コンクリート１と増し打ちコンクリート２との接合部３に要求されるせん断耐力Ｑｃｈを算出する。これにより、チッピング工法に基づいて設定されている施工条件で不備なく目荒らしした場合の接合部３のせん断耐力Ｑｃｈ、即ち、設計で期待されている接合部３のせん断耐力Ｑｃｈを把握することができる。
【0052】
そして、その算出したせん断耐力Ｑｃｈに基づいて組合せ導出工程とシアキー形成工程を行うことで、チッピング工法に基づいた施工条件を、設計で期待されている接合部３のせん断耐力Ｑｃｈを満足するシアキー工法における適切な施工条件に置換して、シアキー工法による目荒らし作業を行うことが可能となる。
【0053】
チッピング工法では、目荒らし作業を行う際に発生する振動や騒音が大きく、比較的多くの粉塵が発生するが、チッピング工法の施工条件をシアキー工法による施工条件に置換してシアキー工法による目荒らし作業を行うことで、チッピング工法を行う場合に比して、目荒らし作業を行う際に発生する振動や騒音、粉塵を低減できる。それ故、耐震補強工事や改修工事などを行う際の作業者や建物の使用者の負担の軽減にも寄与する。
【0054】
既設コンクリート１の施工表面１ａにすべて同じ直径Ｒのシアキー４を形成する場合には、作業者はシアキー４を形成する工具を変更する必要がないので、目荒らし作業を非常に効率よく行える。また、施工管理においても、施工表面１ａに形成したシアキー４の深さｔと配置数ｎｓｋｙを確認すればよいので、目荒らし作業の効率化を図るには有利になる。
【0055】
施工表面１ａにすべて直径Ｒと深さｔが同じシアキー４を形成する場合には、（４）式と（８）式とから下記（１０）式を予め立式しておけば、施工現場では、（１０）式にチッピング工法に基づいた目荒らし面積Ａｃｒ（目荒らし面積比ｒｃｒと施工表面１ａの面積Ａｊ）の施工条件と、予め設定した許容範囲内にしたシアキー４の直径Ｒおよび深さｔを代入するだけで、シアキー４の適切な配置数ｎｓｋｙを非常に簡易に算出できる。
ｎｓｋｙ≧Ａｃｒ｛ＩσＳ－４ｌｎ（ｒｃｒ）｝／｛（π・Ｒ・ｔ／２）・ＣＲ・σｃｓ´｝
・・・（１０）
この場合には、施工管理においても、施工表面１ａに形成したシアキー４の配置数ｎｓｋｙを確認すればよいので、目荒らし作業の効率化を図るにはより一層有利になる。
ｎｓｋｙ≧Ａｃｒ｛ＩσＳ－４ｌｎ（ｒｃｒ）｝／｛（π・Ｒ・ｔ／２）・ＣＲ・σｃｓ´｝
・・・（１０）
この場合には、施工管理においても、施工表面１ａに形成したシアキー４の配置数ｎｓｋｙを確認すればよいので、目荒らし作業の効率化を図るにはより一層有利になる。
【0056】
施工表面１ａに異なる直径Ｒのシアキー４を混在させる構成にすると、既設コンクリート１の施工表面１ａが不規則な形状である場合や配筋などによってシアキー４を形成できる領域が狭い場合などにも、シアキー４を施工表面１ａの全体に満遍なく配置することが可能となる。
【0057】
施工表面１ａに直径Ｒと深さｔが異なる複数の仕様のシアキー４を混在させる構成にすると、シアキー４の１個当たりのせん断耐力ｂｑｓｋｙが均一になるようにそれぞれのシアキー４の直径Ｒと深さｔを設定することで、１個当たりのせん断耐力ｂｑｓｋｙが均一なシアキー４を施工表面１ａの全体に満遍なく配置することが可能となる。
【0058】
このように、本発明は、目荒らし作業の主流であるチッピング工法等の従来技術から、シアキー工法というより優れた新たな技術への転換を促進させるという考えの基で創出された発明であり、目荒らし作業の効率化や施工品質の向上を図るうえで非常に有益な発明である。
【0059】
なお、上述した実施形態では、せん断耐力算出工程で用いる、チッピング工法による施工表面１ａに対する目荒らし面積Ａｃｒと接合部３のせん断耐力Ｑｃｈとの関係式として（４）式を例示したが、チッピング工法による施工表面１ａに対する目荒らし面積Ａｃｒの条件からチッピング工法における接合部３のせん断耐力Ｑｃｈを算出できる数式であれば、せん断耐力算出工程で例示した（４）式と異なる数式を用いてもよい。また、組合せ導出工程で用いる、シアキー工法における接合部３のせん断耐力ｂＱｓｋｙと施工表面１ａに形成するシアキー４の直径Ｒ、深さｔおよび配置数ｎｓｋｙとの関係式についても同様に、例示した（８）式と異なる数式を用いてもよい。
【0060】
また、上述した実施形態では、目荒らし作業についてチッピング工法に基づいた施工条件が設定されている施工現場で実施する場合を例示したが、目荒らし作業についてチッピング工法とは異なる施工条件が設定されている施工現場で実施する場合には、せん断耐力算出工程において、上述したチッピング工法の場合の算出方法とは別の算出方法で目荒らしにより接合部３に要求されるせん断耐力Ｑｃｈを算出することもできる。
【符号の説明】
【0061】
１ 既設コンクリート
１ａ 施工表面
２ 増し打ちコンクリート
３ 接合部
４ シアキー
５ 凸部
６ アンカー
７ （チッピングにより形成された）凹部
１０ 加力装置
１１ アクチュエータ
１２ （軸方向の荷重を測定する）ロードセル
１３ 加圧用鋼板
１４ 油圧ジャッキ
１５ （水平方向の荷重を測定する）ロードセル
２０ 試験体
１ａ 施工表面
２ 増し打ちコンクリート
３ 接合部
４ シアキー
５ 凸部
６ アンカー
７ （チッピングにより形成された）凹部
１０ 加力装置
１１ アクチュエータ
１２ （軸方向の荷重を測定する）ロードセル
１３ 加圧用鋼板
１４ 油圧ジャッキ
１５ （水平方向の荷重を測定する）ロードセル
２０ 試験体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】