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【H27・耐震補強、回答例】既設コンクリート構造物の耐震補強について【技術士・建設部門 コンクリート】


 作用荷重増大による損傷に対する耐荷力向上を目的とした補強設計図面のないコンクリート構造物の耐震補強に続いて既設コンクリート構造物の耐震補強について回答例を書いていきます。

 独断と偏見まみれですので、自己責任により参考にしていただければと思います。

 内容は順次変更する予定です。

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 (1)想定した工事計画と耐震設計を行うために調査すべき項目

 想定した工事計画としては既設の橋脚コンクリートの耐震補強することとした。調査すべき項目としては①コンクリートの健全性、②鋼材の健全性が挙げられる。

①については全周にわたり目視検査を行い、ひび割れの有無を確認し、無作為にコア抜きし、コンクリート強度を確認する。

②については不働態被膜破壊による鋼材の腐食を確認するため、中性化および塩害の影響を確認する。中性化はフェノールフタレイン溶液の噴霧により赤紫色を呈しているかどうか確認し、塩害はコア採取・粉砕により塩化物イオン濃度を測定し、基準値である1.2kg/m3を超えているかどうかを確認する。(16行)

 

(2)耐震設計に関する業務手順とその内容

 設計図面および調査した既設コンクリート部の損傷度を考慮して保有水平耐力を計算し、想定入力地震動に対する必要補強量を計算する。工法は耐震補強に実績があり建築限界等の制約を受けにくい鋼板巻立て工法とする。

 具体的な手順としては既設コンクリート部分の表面を洗浄し、不純物を取り除き、鋼板を巻き立てて、注入材を充填する。(9行)

 

(3)合理的な耐震設計とするために留意すべき事項

①共用年数を考慮して設計する。

 共用年数に応じ、過不足ない耐震設計・耐震補強となるように留意する。

②維持管理のしやすさを考慮して設計する。

 実施工時の施工性に加え、定期的に維持管理することを念頭に置き、維持管理、場合によっては再補強のしやすい工法であることに留意する。

③点検事項を明確にしておく

 構造物の損傷はある程度予測されるため、損傷原因ごとの損傷程度の確認を明確に確認できる有効な点検方法と点検時の留意点を伝え、合理的に点検できるように留意する。(15行、全40行)

 

解説(と思っています。)

①調査すべきこと

 耐震設計を行うためには保有水平耐力(建物が保っている水平方向力に対する断面性能)を計算する必要があります。保有水平耐力は部材の強度、靭性、形状のよさ、劣化の度合いが必要になります。強度、靭性、形状のよさは図面および材料試験結果から分かっているので、劣化の度合いの調査が必要になります。

コンクリートの劣化

 コンクリートの劣化は圧縮強度です。コンクリートは圧縮力に対する耐力として期待されているのでコア採取し、圧縮強度試験をする必要があります。

 コア採取は一部についてのみ実施するので、(念のため)全周に対して目視でひび割れ(あると圧縮耐力が落ちるので)を確認します。

 鋼材の劣化は腐食・錆びです。腐食が生じる前段階として鋼材表面の不動態被膜の破壊があるので、破壊の有無を確認する必要があります。

 不動態被膜は、①中性化あるいは②塩化物によって破壊されるのでこの2つについて調査します。

 中性化はフェノールフタレイン溶液をコンクリート表面に噴霧し、赤紫色に呈した場合はアルカリ性のため中性化していないことになります。無色の場合は中性化が進んでいるので、対処する必要があります。

 塩化物イオンは不動態被膜を破壊する基準濃度1.2kg/m3を上回っているかどうかを確認する必要があります。具体的にはコア採取し、粉砕することで濃度を測定します。基準値を上回っている場合は、不動態被膜が破壊されている可能性が大きいため、対処する必要があります。

 

②合理的な耐震設計とするためには

 ぶっちゃけ、適当に書きました。(ごめんなさい)

 正しくいうと自分なりに考えて、それっぽく書きました。

 合理的となると経済的に、施工的に、維持管理的に、という側面が挙げられますが、今後迎える維持管理・補修の時代に焦点を当て、基本的に維持管理的に合理的という観点で書きました。未来を良くするために現状に向き合うのが技術士の役割だと思うので。

 国交省のコンクリート工の生産性向上の施策である工程改善、全体最適、規格の標準化という部分に係るキーワードは出しておいてマイナスではないため、予防保全的に維持管理するために設計者と施工者(=点検する人)で引継ぎ事項を明確にするということを書いたつもりです。

 コンクリート工の生産性向上についてはこちらから。