JP2002129699A - Frp製パネル材又は柱材 - Google Patents

Frp製パネル材又は柱材

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JP2002129699A
JP2002129699A JP2000322829A JP2000322829A JP2002129699A JP 2002129699 A JP2002129699 A JP 2002129699A JP 2000322829 A JP2000322829 A JP 2000322829A JP 2000322829 A JP2000322829 A JP 2000322829A JP 2002129699 A JP2002129699 A JP 2002129699A
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rib
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column
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Yasutoshi Tateishi
寧俊 立石
Kenichi Sugizaki
健一 杉崎
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Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 FRP製パネル材又は柱材において、表層薄
板材の局部座屈を生じ難くして圧縮強度を向上させる。 【解決手段】 2枚のFRP製薄板材1の間に、FRP
製リブ材2を介在させて結合したパネル材5であって、
この2枚のFRP製薄板材1の間にフェノール又はウレ
タン等の合成樹脂発泡体4を充填し、前記FRP製リブ
材2と共にコアを形成してサンドイッチ構造にする。F
RP製薄板材1の内面側に凹凸をそれぞれ設けて合成樹
脂発泡体との結合力を高めることが好ましい。又、FR
P製リブ材2を複数本並設する場合は、リブ間隔を短く
設定する。FRP製柱材の場合は、FRP製薄板材1で
形成した筒体の内部に合成樹脂発泡体を充填して一体化
する。このFRP製薄板材1の内面側にも凹凸をそれぞ
れ設けて合成樹脂発泡体との結合力を高めると好まし
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、FRP製パネル材
又は柱材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、FRP製パネル材Aは、図8
(a)に示すように最外部を厚さ4〜8mm程度のFR
P製の薄板材1とし、この2枚の薄板材1同士を断面H
形のFRP製のリブ材2で適宜の間隔をあけて結合した
ものである。又、FRP製柱材Bは、図8(b)に示す
ように複数枚のFRP製の薄板材1で中空の筒体3に形
成したものである。この場合、中空の筒体3は角筒状で
あるが円筒状に形成することもある。これらのFRP製
パネル材A又は柱材Bは、軽量で強度が強いため建築物
や工作物の屋根、壁、床、柱等に使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
FRP製パネル材A又は柱材Bによると、断面に垂直方
向の圧縮荷重を受けた場合、薄板材1の局部座屈により
圧縮強度の低下を来たしていた。そこで、本発明は、F
RP製パネル材A又は柱材Bにおける薄板材1の局部座
屈を生じ難くし、圧縮強度を向上させるために2枚のF
RP製薄板材1間に、又はFRP製柱材Bの中空の筒体
3内に合成樹脂発泡体をそれぞれ充填して成るFRP製
パネル材又は柱材を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの手段として、本発明は、2枚のFRP製板材をリブ
材を介して所定の間隔をあけて結合し、この2枚のFR
P製板材の間に合成樹脂発泡体を充填して前記リブ材と
共にサンドイッチ構造にしたFRP製パネル材を要旨と
する。そして、このFRP製パネル材において、前記2
枚のFRP製板材の内面側に凹凸をそれぞれ設けたこ
と、前記リブ材を複数本並設する場合、これらのリブ間
隔を短く設定すること、を特徴とする。又、複数枚のF
RP製板材で中空の筒体を形成し、この筒体の内部に合
成樹脂発泡体を充填して一体化したFRP製柱材を要旨
とするものである。更に、このFRP製柱材において
も、FRP製板材の内面側に凹凸を設けたことを特徴と
するものである。
【0005】本発明では、FRP製パネル材における2
枚の板材間に合成樹脂発泡体を充填したので、断面に垂
直方向の圧縮荷重を受けた場合に、板材の局部座屈を防
いで圧縮強度を向上させることができる。2枚の板材の
内面側に凹凸を設けることで、板材と合成樹脂発泡体と
の結合力を高めることができる。更に、リブ材を複数本
並設する場合は、その間隔を短く設定することで面外曲
げモーメント荷重と面内圧縮荷重による局部座屈を生じ
難くすることができる。又、FRP製柱材における複数
枚の板材からなる中空の筒体内に合成樹脂発泡体を充填
したので、上記パネル材と同様に断面に垂直方向の圧縮
荷重を受けた場合に、板材の局部座屈を防いで圧縮強度
を向上させることができる。このFRP製柱材の場合
も、板材の内面側に凹凸を設けることで、板材と合成樹
脂発泡体との結合力を高めることができる。
【0006】
【発明の実施の形態】次に、本発明に係るFRP製パネ
ル材の実施形態を添付図面に基づいて(従来と同じ構成
部材は同一の符号で)説明する。図1において、1はF
RP製の薄板材でありその厚さは4mm程度に形成さ
れ、この2枚の薄板材1間に断面H形のFRP製のリブ
材2を介在させて結合する。この場合、最外部となる2
枚の薄板材1間の間隔は約50mmとするが、これに限
定されない。
【0007】4はフェノール又はウレタン等の合成樹脂
発泡体であり、前記2枚の薄板材1の間に充填され、前
記リブ材2と共にコアとなってサンドイッチ構造を形成
する。即ち、2枚の薄板材1間にコアが挟まれて一体化
した3層構造のFRP製パネル材5が構成される。
【0008】図1のFRP製パネル材5は模式的に示し
たもので、リブ材2は1本しか用いられていないが、パ
ネル材5の大きさに応じて所定の間隔をあけて複数本並
設するものとする。更に、図示は省略したが、FRP製
パネル材5の外周縁部に適宜の縁材やフレーム材を取り
付ける場合もある。
【0009】前記2枚の薄板材1は、内面側に凹凸をそ
れぞれ設けることがある。図2に示すのは、その一例で
あって薄板材1の内面側に線状突起物1aを一定の間隔
をあけて設けることで、多数の凹凸をそれぞれ形成した
ものである。この凹凸は線状突起物1aに限定されず、
他の形状の突起物で形成することも可能である。凹凸を
設ける理由は、薄板材1と前記合成樹脂発泡体4との結
合力を向上させて剥離防止を図るためである。
【0010】図3は、本発明に係るFRP製柱材6を示
すもので、4枚のFRP製の薄板材1で中空の筒体3を
形成すると共に、その筒体3の内部に合成樹脂発泡体4
を充填して角柱を構成したものである。
【0011】このFRP製柱材6の場合も、図4に示す
ように各薄板材1の内面側に線状突起物1aを一定の間
隔をあけて設けることで、多数の凹凸をそれぞれ形成す
ることが好ましい。これにより、各薄板材1と前記合成
樹脂発泡体4との結合力を向上させて剥離防止を図るこ
とができる。
【0012】ところで、中空矩形断面の場合、その局部
座屈応力度は、文献:山田聖志(豊橋技術科学大学工学
部助教授)、「建築構造用FRP形材における板要素の
局部座屈破壊性状」、H10.3、平成8年度〜平成9
年度科学研究費補助金、基盤研究(C)(2)による
と、下記の数式により計算することができる。
【0013】
【数1】 ここに、 σcr:薄板の局部座屈応力度(単位:kgf/mm2) Ebx:薄板の縦弾性係数(3100 kgf/mm2) ν:薄板の縦方向ポアソン比(0.33) ν:薄板の横方向ポアソン比(0.33) Gxy:薄板の面内せん断弾性係数(500kg/mm2) B:矩形断面の幅(最大のもの)(450mm) t:薄板の厚さ(4mm) 上記条件で計算を行えば、σcr=0.74 kgf/mm2
である。
【0014】これに対して、前記FRP製パネル材5を
用いた実験では、減圧吸引成形法によりフェノール樹脂
発泡体で充填した場合には、σcr=8.36 kgf/mm
2で、ウレタン発泡体で充填した場合には、σcr=1
0.7 kgf/mm2であり、いずれも10倍以上の局部座
屈応力度を得ることができた。
【0015】このような座屈強度アップの理由は、図5
(a)、(b)に模式的に示すようにコア(合成樹脂発
泡体4)は縦方向とせん断方向に剛性(縦方向剛性2.
1 kgf/mm2)を持っているのでばね4a状態に働き、
中空状態と比較してスキン層(薄板材1)の座屈防止の
作用をするからである、と考えられる。
【0016】前記のようにサンドイッチ構造のFRP製
パネル材5において、FRP製リブ材2を複数本並設す
る場合は、面外曲げモーメント荷重と面内圧縮荷重によ
る局部座屈を生じ難くするために、リブ材2の間隔を短
く設定することが好ましい。ちなみに、図6(a)のよ
うに板幅が450mmで、その両側部にリブ材22を設け
る場合(リブ間隔450mm)と、(b)のように両側部
のリブ材22及びその中間部にリブ材23を設ける場合
(リブ間隔225mm)とを実験してみた。尚、FRP製
パネル材25の大きさは450mm×450mm×108m
m、薄板材21の厚さは4mm、リブ材22の厚さは1.
1mm、リブ材23の厚さは2.2mmであった。24は
合成樹脂発泡体である。
【0017】この実験においては、図7(a)、(b)
のようにFRP製パネル材25の薄板板21の中央部に
ひずみゲージ27をそれぞれ設置し、上下端部に鋼製タ
ブ28をそれぞれ嵌めて矢印方向に荷重を掛けて強度を
比較した。前記リブ間隔450mmの場合、薄板材21の
局部座屈で破壊し、その時の平均破壊荷重は32.7tf
であった。リブ間隔225mmの場合は、同様に薄板材2
1の局部座屈で破壊するが、リブ間隔450mmの場合に
比して座屈波長が短く(即ち、局部座屈荷重値が高くな
り)、平均破壊荷重は58.8tfであった。従って、リ
ブ間隔を1/2にすることで強度が約1.8倍に向上し
た。
【0018】面外曲げモーメント荷重については、圧縮
側の薄板材には圧縮応力が掛かるため、面内圧縮と同等
の状態にあり、リブ間隔が短い場合には同様の局部座屈
抑制効果が得られる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、FRP
製薄板材の間にFRP製リブ材を介在させて形成したパ
ネル材において、2枚の薄板材間に合成樹脂発泡体を充
填することにより前記リブ材と共にコアを形成してサン
ドイッチ構造としたので、断面に垂直方向の圧縮荷重を
受けた場合に、薄板材の局部座屈を防いで圧縮強度を向
上させる効果を奏する。又、2枚の薄板材の内面側に凹
凸を設けることで、薄板材と合成樹脂発泡体との結合力
を高めることができ、リブ材を複数本並設する場合は、
その間隔を短く設定することにより面外曲げモーメント
荷重と面内圧縮荷重による局部座屈を生じ難くすること
ができる。複数枚の薄板材から成るFRP製柱材の場合
も、中空の筒体内に合成樹脂発泡体を充填することによ
り、上記パネル材と同様に断面に垂直方向の圧縮荷重を
受けた場合に、薄板材の局部座屈を防いで圧縮強度を向
上させることができる。又、薄板材の内面側に凹凸を設
けることで、薄板材と合成樹脂発泡体との結合力を高め
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るFRP製パネル材を模式的に示す
斜視図
【図2】FRP製薄板材の内面側に凹凸を設ける一例を
示す概略斜視図
【図3】本発明に係るFRP製柱材を模式的に示す斜視
【図4】FRP製柱材の内面側に凹凸を設ける一例を示
す概略斜視図
【図5】座屈強度アップの理由を示す説明図
【図6】面内圧縮実験の試験体を示すもので、(a)は
リブ材が両側部にある場合、(b)はリブ材が両側部及
びその中間にある場合のそれぞれ概略断面図
【図7】(a)は面内圧縮実験状態を示す正面図、
(b)はその側面図
【図8】(a)は従来のFRP製パネル材、(b)は従
来のFRP製柱材をそれぞれ模式的に示す斜視図
【符号の説明】
1…薄板材 1a…線状突起物 2…リブ材 3…筒体 4…合成樹脂発泡体 5…パネル材 6…柱材 21…薄板材 22,23…リブ材 24…合成樹脂発泡体 25…パネル材 27…ひずみゲージ 28…鋼製タブ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B29L 31:10 B29L 31:10 Fターム(参考) 2E162 CD05 DA09 GA05 GB01 2E163 FA02 FB07 FE03 FF61 4F204 AA37 AA42 AG20 AH47 AH48 EA01 EB01 EB12

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2枚のFRP製板材をリブ材を介して所定
    の間隔をあけて結合し、この2枚のFRP製板材の間に
    合成樹脂発泡体を充填して前記リブ材と共にサンドイッ
    チ構造にしたことを特徴とするFRP製パネル材。
  2. 【請求項2】前記2枚のFRP製板材の内面側に凹凸を
    それぞれ設けた請求項1記載のFRP製パネル材。
  3. 【請求項3】前記リブ材を複数本並設する場合、これら
    のリブ間隔を短く設定する請求項1又は2記載のFRP
    製パネル材。
  4. 【請求項4】複数枚のFRP製板材で中空の筒体を形成
    し、この筒体の内部に合成樹脂発泡体を充填して一体化
    したことを特徴とするFRP製柱材。
  5. 【請求項5】前記FRP製板材の内面側に凹凸を設けた
    請求項4記載のFRP製柱材。
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