JP2002307585A - Ｆｒｐ構造材 - Google Patents
Ｆｒｐ構造材Info
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- JP2002307585A JP2002307585A JP2001111356A JP2001111356A JP2002307585A JP 2002307585 A JP2002307585 A JP 2002307585A JP 2001111356 A JP2001111356 A JP 2001111356A JP 2001111356 A JP2001111356 A JP 2001111356A JP 2002307585 A JP2002307585 A JP 2002307585A
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- frp structural
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 締結孔から端部までの距離を長くとれない場
合でも接合部の強度を十分確保することができるＦＲＰ
構造材を提供する。 【解決手段】 締結孔１３が形成され、ボルト等の締結
部材１２によって相互に接合してＦＲＰ構造物を構築す
るためのＦＲＰ構造材１０であって、ＦＲＰ構造材１０
を複数枚の繊維層を積層して樹脂で固めて成形し、その
繊維層のうち少なくとも一枚の繊維層を、繊維が長手方
向に対して所定角度互いに傾斜して交差するように並べ
られたバイアス・クロス層２０で構成するようにしたも
のである。
合でも接合部の強度を十分確保することができるＦＲＰ
構造材を提供する。 【解決手段】 締結孔１３が形成され、ボルト等の締結
部材１２によって相互に接合してＦＲＰ構造物を構築す
るためのＦＲＰ構造材１０であって、ＦＲＰ構造材１０
を複数枚の繊維層を積層して樹脂で固めて成形し、その
繊維層のうち少なくとも一枚の繊維層を、繊維が長手方
向に対して所定角度互いに傾斜して交差するように並べ
られたバイアス・クロス層２０で構成するようにしたも
のである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＦＲＰ構造材に係
り、特に、接合部の強度向上を図ったＦＲＰ構造材に関
するものである。
り、特に、接合部の強度向上を図ったＦＲＰ構造材に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】繊維強化プラスチック（Ｆｉｂｅｒ Ｒ
ｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ；以下、ＦＲＰ
と言う）は、ガラス繊維等の繊維を樹脂で固めて成形し
た複合材料であり、図１３に示すように、繊維の配列方
式がそれぞれ異なる複数枚の繊維層Ｓを所定の積層順序
で重ねつつ含浸槽４０にて液状の樹脂４１に浸し、プリ
フォーム部４２で余分な樹脂を取り除いた後、成形金型
部４３にて加熱されつつ製品形状に成形される。なお、
図中、４４は引取装置、４５は切断機である。
ｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ；以下、ＦＲＰ
と言う）は、ガラス繊維等の繊維を樹脂で固めて成形し
た複合材料であり、図１３に示すように、繊維の配列方
式がそれぞれ異なる複数枚の繊維層Ｓを所定の積層順序
で重ねつつ含浸槽４０にて液状の樹脂４１に浸し、プリ
フォーム部４２で余分な樹脂を取り除いた後、成形金型
部４３にて加熱されつつ製品形状に成形される。なお、
図中、４４は引取装置、４５は切断機である。
【０００３】繊維層Ｓとしては、図３に示すように繊維
Ｙが長手方向Ｌ（成形時の引き抜き方向）に延びるよう
に並べられたロービング層１６や、図４に示すように繊
維Ｙが長手方向Ｌとそれに直交する幅方向Ｗに向けて並
べられたロービング・クロス層１７や、図５に示すよう
に５０ｍｍ程度の長さの短繊維Ｙが不規則に並べられた
ランダム層１９がある。
Ｙが長手方向Ｌ（成形時の引き抜き方向）に延びるよう
に並べられたロービング層１６や、図４に示すように繊
維Ｙが長手方向Ｌとそれに直交する幅方向Ｗに向けて並
べられたロービング・クロス層１７や、図５に示すよう
に５０ｍｍ程度の長さの短繊維Ｙが不規則に並べられた
ランダム層１９がある。
【０００４】そして、従来のＦＲＰ構造材５０の繊維層
の積層順序は、図１４に示すように、上下の表面部にラ
ンダム層１９、その内側にロービング・クロス層１７、
そして中心部にロービング層１６の順番で積層すること
が一般的であった。
の積層順序は、図１４に示すように、上下の表面部にラ
ンダム層１９、その内側にロービング・クロス層１７、
そして中心部にロービング層１６の順番で積層すること
が一般的であった。
【０００５】ＦＲＰは、一般産業（例えば、自動車の車
体など）又は航空機産業などに適用されており、ＦＲＰ
構造材を機械的に接合するに際しては、一般産業用途の
場合、小口径リベット（例えば、φ４．８）を、また、
航空機産業用途の場合においても、φ６．４程度の小口
径リベットを多用している。
体など）又は航空機産業などに適用されており、ＦＲＰ
構造材を機械的に接合するに際しては、一般産業用途の
場合、小口径リベット（例えば、φ４．８）を、また、
航空機産業用途の場合においても、φ６．４程度の小口
径リベットを多用している。
【０００６】ところで、ＦＲＰは、軽量で、かつ、腐食
しない（即ち、メンテナンスフリー）という特性を有し
ていることから、近年、橋梁などの大型土木構造物の分
野においても、ＦＲＰ構造材の適用が試み始められてい
る。橋梁などの大型の土木構造物にＦＲＰ構造材を適用
する場合、ＦＲＰ構造材の肉厚も厚くなるため、一般産
業用途（又は航空機産業用途）において使用していた小
口径リベットではなく、大口径のボルト（例えば、鋼橋
で使用されるようなＭ２０〜Ｍ２４ボルト）の使用が好
ましい。
しない（即ち、メンテナンスフリー）という特性を有し
ていることから、近年、橋梁などの大型土木構造物の分
野においても、ＦＲＰ構造材の適用が試み始められてい
る。橋梁などの大型の土木構造物にＦＲＰ構造材を適用
する場合、ＦＲＰ構造材の肉厚も厚くなるため、一般産
業用途（又は航空機産業用途）において使用していた小
口径リベットではなく、大口径のボルト（例えば、鋼橋
で使用されるようなＭ２０〜Ｍ２４ボルト）の使用が好
ましい。
【０００７】このような大口径ボルトを用いて接合する
場合、一般に、図２に示すように、厚肉のＦＲＰ構造材
を両端からワッシャー１４を介してボルト１２とナット
１５とで締結するという単純な構造となる。
場合、一般に、図２に示すように、厚肉のＦＲＰ構造材
を両端からワッシャー１４を介してボルト１２とナット
１５とで締結するという単純な構造となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにＦＲＰ構造材を大口径ボルト１２で接合する場合に
おいて、構造寸法上の制約等によりボルト孔１３からＦ
ＲＰ構造材の端部までの縁端距離ｅを十分長くとれない
場合、従来のＦＲＰ構造材５０では接合部の強度が低く
なる問題があった。即ち、接合部の長手方向に引張応力
が繰り返しあるいは連続的に加わることによって、図１
５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、接合部が端抜
け（せん断破壊）するおそれがある。
うにＦＲＰ構造材を大口径ボルト１２で接合する場合に
おいて、構造寸法上の制約等によりボルト孔１３からＦ
ＲＰ構造材の端部までの縁端距離ｅを十分長くとれない
場合、従来のＦＲＰ構造材５０では接合部の強度が低く
なる問題があった。即ち、接合部の長手方向に引張応力
が繰り返しあるいは連続的に加わることによって、図１
５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、接合部が端抜
け（せん断破壊）するおそれがある。
【０００９】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、締結孔から端部までの距離を長くとれない場合でも
接合部の強度を十分確保することができるＦＲＰ構造材
を提供することにある。
し、締結孔から端部までの距離を長くとれない場合でも
接合部の強度を十分確保することができるＦＲＰ構造材
を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、締結孔が形成され、ボルト等の締結部材に
よって相互に接合してＦＲＰ構造物を構築するためのＦ
ＲＰ構造材であって、ＦＲＰ構造材を複数枚の繊維層を
積層して樹脂で固めて成形し、その繊維層のうち少なく
とも一枚の繊維層を、繊維が長手方向に対して所定角度
互いに傾斜して交差するように並べられたバイアス・ク
ロス層で構成するようにしたものである。
に本発明は、締結孔が形成され、ボルト等の締結部材に
よって相互に接合してＦＲＰ構造物を構築するためのＦ
ＲＰ構造材であって、ＦＲＰ構造材を複数枚の繊維層を
積層して樹脂で固めて成形し、その繊維層のうち少なく
とも一枚の繊維層を、繊維が長手方向に対して所定角度
互いに傾斜して交差するように並べられたバイアス・ク
ロス層で構成するようにしたものである。
【００１１】これによれば、バイアス・クロス層の繊維
が長手方向に対して傾斜しているため、接合部の引張応
力に対する強度が向上する。また、接合部の長手方向に
引張応力が加わると、バイアス・クロス層が長手方向に
延びるため、応力を吸収・緩和してせん断破壊を抑制で
きる。
が長手方向に対して傾斜しているため、接合部の引張応
力に対する強度が向上する。また、接合部の長手方向に
引張応力が加わると、バイアス・クロス層が長手方向に
延びるため、応力を吸収・緩和してせん断破壊を抑制で
きる。
【００１２】また、上記バイアス・クロス層は、繊維が
長手方向に対して±４５°互いに傾斜して並べられるよ
うにしても良い。
長手方向に対して±４５°互いに傾斜して並べられるよ
うにしても良い。
【００１３】また、上記繊維層の積層構造を、表面部
に、繊維が不規則に並べられたランダム層を配置し、そ
の内側に、繊維が長手方向及び長手方向に直交する方向
に向けて並べられたロービング・クロス層、上記バイア
ス・クロス層、繊維が長手方向に向けて並べられたロー
ビング層を交互に積層して構成するようにしても良い。
に、繊維が不規則に並べられたランダム層を配置し、そ
の内側に、繊維が長手方向及び長手方向に直交する方向
に向けて並べられたロービング・クロス層、上記バイア
ス・クロス層、繊維が長手方向に向けて並べられたロー
ビング層を交互に積層して構成するようにしても良い。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な一実施形態
を添付図面に基づいて詳述する。
を添付図面に基づいて詳述する。
【００１５】図１は、本実施形態に係るＦＲＰ構造材の
繊維層の積層構造を示す断面図であり、図２はＦＲＰ構
造材の接合部の一例を示す断面図である。
繊維層の積層構造を示す断面図であり、図２はＦＲＰ構
造材の接合部の一例を示す断面図である。
【００１６】まず、ＦＲＰ構造材の接合部２１について
は、図２に示すように、ＦＲＰ構造材からなる第一部材
１０と、ＦＲＰ構造材あるいは金属等の他の材料からな
る第二部材１１とを締結部材（ボルト）１２によって相
互に接合するものであり、第一部材１０及び第二部材１
１にはボルト１２を挿通するための締結穴（ボルト孔）
１３が一つあるいは複数形成される（図ではボルト孔１
３が一つ形成されたものを示している）。この第一部材
１０及び第二部材１１のボルト孔１３にワッシャー１４
を介してボルト１２を挿通してナット１５で締め付ける
ことで両部材１０，１１が接合される。
は、図２に示すように、ＦＲＰ構造材からなる第一部材
１０と、ＦＲＰ構造材あるいは金属等の他の材料からな
る第二部材１１とを締結部材（ボルト）１２によって相
互に接合するものであり、第一部材１０及び第二部材１
１にはボルト１２を挿通するための締結穴（ボルト孔）
１３が一つあるいは複数形成される（図ではボルト孔１
３が一つ形成されたものを示している）。この第一部材
１０及び第二部材１１のボルト孔１３にワッシャー１４
を介してボルト１２を挿通してナット１５で締め付ける
ことで両部材１０，１１が接合される。
【００１７】ＦＲＰ構造材１０を形成する樹脂として
は、ビニルエステル及び熱硬化性樹脂が挙げられ、例え
ば、熱硬化性樹脂として不飽和ポリエステル樹脂、エポ
キシ樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。また、Ｆ
ＲＰ構造材１０の強化繊維としては、ガラス繊維又は炭
素繊維のいずれであってもよい。
は、ビニルエステル及び熱硬化性樹脂が挙げられ、例え
ば、熱硬化性樹脂として不飽和ポリエステル樹脂、エポ
キシ樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。また、Ｆ
ＲＰ構造材１０の強化繊維としては、ガラス繊維又は炭
素繊維のいずれであってもよい。
【００１８】本発明は、このような接合部２１に使用さ
れるＦＲＰ構造材１０の繊維層の構造を工夫して、接合
部２１の強度向上を図ったものである。
れるＦＲＰ構造材１０の繊維層の構造を工夫して、接合
部２１の強度向上を図ったものである。
【００１９】本実施形態に係るＦＲＰ構造材１０は、従
来と同様に、図１３に示したような装置によって成形さ
れる。
来と同様に、図１３に示したような装置によって成形さ
れる。
【００２０】そして本実施形態に係るＦＲＰ構造材１０
は、四つの異なる繊維層を積層して成形される。
は、四つの異なる繊維層を積層して成形される。
【００２１】一つ目の繊維層は、図３に示すように繊維
Ｙが長手方向Ｌ（成形時の引き抜き方向）に向けて並べ
られたロービング層１６である。このロービング層１６
は、ＦＲＰ構造材の強度部材となるものであり、ＦＲＰ
構造材全体の長手方向Ｌにおける引張り、圧縮、曲げに
対する強度を高めるためのものである。ロービング層１
６はＦＲＰ構造材には不可欠のものであり、主に中心部
に設けられる。
Ｙが長手方向Ｌ（成形時の引き抜き方向）に向けて並べ
られたロービング層１６である。このロービング層１６
は、ＦＲＰ構造材の強度部材となるものであり、ＦＲＰ
構造材全体の長手方向Ｌにおける引張り、圧縮、曲げに
対する強度を高めるためのものである。ロービング層１
６はＦＲＰ構造材には不可欠のものであり、主に中心部
に設けられる。
【００２２】二つ目の繊維層は、図４に示すように繊維
Ｙが長手方向Ｌとそれに直交する幅方向Ｗに延びるよう
に並べられたロービング・クロス層１７である。ロービ
ング・クロス層１７は、長手方向Ｌに延びる繊維Ｙの密
度が、図３に示すロービング層１６よりも小さいため長
手方向Ｌにおける強度向上効果はロービング層１６より
も低くなるが、幅方向Ｗの強度を高めることができる。
Ｙが長手方向Ｌとそれに直交する幅方向Ｗに延びるよう
に並べられたロービング・クロス層１７である。ロービ
ング・クロス層１７は、長手方向Ｌに延びる繊維Ｙの密
度が、図３に示すロービング層１６よりも小さいため長
手方向Ｌにおける強度向上効果はロービング層１６より
も低くなるが、幅方向Ｗの強度を高めることができる。
【００２３】三つ目の繊維層は、図５に示すように５０
ｍｍ程度の長さの短繊維Ｙが不規則に並べられたランダ
ム層１９である。このランダム層１９は、擦れやひっか
き等に強く傷が付きにくいため、主に保護層として表面
部に設けられることが多い。
ｍｍ程度の長さの短繊維Ｙが不規則に並べられたランダ
ム層１９である。このランダム層１９は、擦れやひっか
き等に強く傷が付きにくいため、主に保護層として表面
部に設けられることが多い。
【００２４】そして四つ目の繊維層は、従来のＦＲＰ構
造材５０には使用されていないものであり、図６に示す
ように繊維Ｙが長手方向Ｌに対して所定角度θ（図に示
す形態では±４５°）傾斜して互いに交差するように並
べられたバイアス・クロス層２０である。このバイアス
・クロス層２０は、長手方向Ｌに引張り又は圧縮応力が
加わったときに、繊維Ｙの交差角αが小さくあるいは大
きくなることで、長手方向Ｌに伸張あるいは縮むことが
できる特徴がある。
造材５０には使用されていないものであり、図６に示す
ように繊維Ｙが長手方向Ｌに対して所定角度θ（図に示
す形態では±４５°）傾斜して互いに交差するように並
べられたバイアス・クロス層２０である。このバイアス
・クロス層２０は、長手方向Ｌに引張り又は圧縮応力が
加わったときに、繊維Ｙの交差角αが小さくあるいは大
きくなることで、長手方向Ｌに伸張あるいは縮むことが
できる特徴がある。
【００２５】図１を用いて、本実施形態のＦＲＰ構造材
１０の積層構造を説明する。
１０の積層構造を説明する。
【００２６】図に示すように、本実施形態のＦＲＰ構造
材１０は、上側表面部にランダム層１９、その下部にロ
ービング・クロス層１７、その下部に２枚のバイアス・
クロス層２０、中心部にロービング層１６、その下部に
ロービング・クロス層１７、下側表面部にランダム層１
９の順番で積層されて構成されている。
材１０は、上側表面部にランダム層１９、その下部にロ
ービング・クロス層１７、その下部に２枚のバイアス・
クロス層２０、中心部にロービング層１６、その下部に
ロービング・クロス層１７、下側表面部にランダム層１
９の順番で積層されて構成されている。
【００２７】即ち、本実施形態のＦＲＰ構造材１０は、
図１４に示した従来のＦＲＰ構造材５０の中心部のロー
ビング層１６の厚さを薄くして、その薄くした分バイア
ス・クロス層２０を積層するようにしたものである。従
って、ＦＲＰ構造材１０全体の厚さは、従来のＦＲＰ構
造材５０の厚さと同じにできる。
図１４に示した従来のＦＲＰ構造材５０の中心部のロー
ビング層１６の厚さを薄くして、その薄くした分バイア
ス・クロス層２０を積層するようにしたものである。従
って、ＦＲＰ構造材１０全体の厚さは、従来のＦＲＰ構
造材５０の厚さと同じにできる。
【００２８】このようなＦＲＰ構造材１０を図２に示す
ような接合部２１に使用して、長手方向に引張応力が加
わった場合、バイアス・クロス層２０の各繊維Ｙが引張
応力の加わる方向に対して傾斜しているため、ＦＲＰ構
造材１０がせん断破壊することを抑制できる。即ち、強
度が高くなる。
ような接合部２１に使用して、長手方向に引張応力が加
わった場合、バイアス・クロス層２０の各繊維Ｙが引張
応力の加わる方向に対して傾斜しているため、ＦＲＰ構
造材１０がせん断破壊することを抑制できる。即ち、強
度が高くなる。
【００２９】図１４に示したような従来のＦＲＰ構造材
５０では、接合部２１の長手方向に引張応力が加わると
ロービング層１６の繊維一束分の幅でせん断破壊を起こ
して端抜けしてしまうが、本実施形態のＦＲＰ構造材１
０によれば、バイアス・クロス層２０の繊維Ｙによって
端抜けが抑制される。
５０では、接合部２１の長手方向に引張応力が加わると
ロービング層１６の繊維一束分の幅でせん断破壊を起こ
して端抜けしてしまうが、本実施形態のＦＲＰ構造材１
０によれば、バイアス・クロス層２０の繊維Ｙによって
端抜けが抑制される。
【００３０】また、接合部２１に引張応力が加わると、
バイアス・クロス層２０の各繊維Ｙの交差角αが変化し
てバイアス・クロス層２０が長手方向に伸張するため、
応力を吸収・緩和でき、端抜けを抑制できる。
バイアス・クロス層２０の各繊維Ｙの交差角αが変化し
てバイアス・クロス層２０が長手方向に伸張するため、
応力を吸収・緩和でき、端抜けを抑制できる。
【００３１】このように、本実施形態のＦＲＰ構造材１
０を用いれば、接合部２１の強度向上を図ることができ
る。従って、構造寸法上の制約等によりボルト孔１３か
らＦＲＰ構造材１０の端部までの縁端距離ｅを長くとれ
ない場合でも、接合部２１の強度を十分確保することが
できる。これによって、ＦＲＰ構造物の設計の自由度が
高くなる。
０を用いれば、接合部２１の強度向上を図ることができ
る。従って、構造寸法上の制約等によりボルト孔１３か
らＦＲＰ構造材１０の端部までの縁端距離ｅを長くとれ
ない場合でも、接合部２１の強度を十分確保することが
できる。これによって、ＦＲＰ構造物の設計の自由度が
高くなる。
【００３２】本実施形態のＦＲＰ構造材１０では、図１
４に示した従来のＦＲＰ構造材５０と比較して約２０％
程度強度が向上した。
４に示した従来のＦＲＰ構造材５０と比較して約２０％
程度強度が向上した。
【００３３】次に、図７及び図８を用いて、他の実施形
態を説明する。
態を説明する。
【００３４】図７に示した形態は、図１に示した形態よ
りも、更にバイアス・クロス層２０を増やしたものであ
る。
りも、更にバイアス・クロス層２０を増やしたものであ
る。
【００３５】即ち、この形態のＦＲＰ構造材２２の積層
構造は、上側表面部に１枚のランダム層１９、その下部
に１枚のロービング・クロス層１７、その下部に３枚の
バイアス・クロス層２０、中心部に複数枚のロービング
層１６、その下部に１枚のバイアス・クロス層２０、そ
の下部に１枚のロービング・クロス層１７、下側表面部
にランダム層１９の順番で設けられている。このよう
に、バイアス・クロス層２０の枚数を多くすれば接合部
２１の強度をより高くできる。従って、本発明はバイア
ス・クロス層２０の枚数に制約はなく、一枚あるいは複
数枚設けるようにしても良い。
構造は、上側表面部に１枚のランダム層１９、その下部
に１枚のロービング・クロス層１７、その下部に３枚の
バイアス・クロス層２０、中心部に複数枚のロービング
層１６、その下部に１枚のバイアス・クロス層２０、そ
の下部に１枚のロービング・クロス層１７、下側表面部
にランダム層１９の順番で設けられている。このよう
に、バイアス・クロス層２０の枚数を多くすれば接合部
２１の強度をより高くできる。従って、本発明はバイア
ス・クロス層２０の枚数に制約はなく、一枚あるいは複
数枚設けるようにしても良い。
【００３６】しかしながら、ロービング層１６を薄くし
すぎると、ＦＲＰ構造材全体の強度・剛性が低下するた
め、ＦＲＰ構造材の使用箇所や用途に必要とされる強度
に応じてバイアス・クロス層２０の厚さ（枚数）が適宜
設定される。
すぎると、ＦＲＰ構造材全体の強度・剛性が低下するた
め、ＦＲＰ構造材の使用箇所や用途に必要とされる強度
に応じてバイアス・クロス層２０の厚さ（枚数）が適宜
設定される。
【００３７】図８に示す形態は理想的な積層構成であ
り、上下表面部にランダム層１９、その内側にロービン
グ・クロス層１７、バイアス・クロス層２０、ロービン
グ層１６が交互に積層され、中心部に強度部材であるロ
ービング層１６が設けられている。このように、一層づ
つ異なる繊維層を積層すれば接合部２１の強度をより高
くできる。
り、上下表面部にランダム層１９、その内側にロービン
グ・クロス層１７、バイアス・クロス層２０、ロービン
グ層１６が交互に積層され、中心部に強度部材であるロ
ービング層１６が設けられている。このように、一層づ
つ異なる繊維層を積層すれば接合部２１の強度をより高
くできる。
【００３８】ここで、図１に示す第一実施形態における
ＦＲＰ構造材１０と、図７に示す第二実施形態における
ＦＲＰ構造材２２を用いて、図９及び図１０に示すよう
な試験片２５，２６をそれぞれ成形し、引張応力による
接合部のせん断破壊（端抜け）荷重を測定した。
ＦＲＰ構造材１０と、図７に示す第二実施形態における
ＦＲＰ構造材２２を用いて、図９及び図１０に示すよう
な試験片２５，２６をそれぞれ成形し、引張応力による
接合部のせん断破壊（端抜け）荷重を測定した。
【００３９】図９はボルト孔１３を一つ形成したもので
あり、図１０はボルト孔１３を二つ形成したものであ
る。試験片２５，２６の長さＡは６００ｍｍとし、ボル
ト孔１３から端部までの縁端距離ｅを５０ｍｍと７０ｍ
ｍとして二種類づつ作成した。また、強化繊維としてガ
ラス繊維を使用した。
あり、図１０はボルト孔１３を二つ形成したものであ
る。試験片２５，２６の長さＡは６００ｍｍとし、ボル
ト孔１３から端部までの縁端距離ｅを５０ｍｍと７０ｍ
ｍとして二種類づつ作成した。また、強化繊維としてガ
ラス繊維を使用した。
【００４０】その結果を図１１に示す。
【００４１】図から明らかなように、縁端距離ｅが同じ
場合、バイアス・クロス層２０が２層積層された第一実
施形態（図１）よりも、４層積層された第二実施形態
（図７）の方が破壊荷重が２０％程度高くなることが分
かった。この結果からも分かるように、縁端距離ｅが同
じであればバイアス・クロス層２０を増やすことによっ
て接合部の強度を高めることができる。
場合、バイアス・クロス層２０が２層積層された第一実
施形態（図１）よりも、４層積層された第二実施形態
（図７）の方が破壊荷重が２０％程度高くなることが分
かった。この結果からも分かるように、縁端距離ｅが同
じであればバイアス・クロス層２０を増やすことによっ
て接合部の強度を高めることができる。
【００４２】また、縁端距離ｅが長くなるほど接合部の
強度が高くなり、ボルトの数が多ければ接合部の強度は
高くなる。従って、縁端距離ｅを十分長くとれる場合、
従来のＦＲＰ構造材でも十分な接合部強度を得ることが
できるが、構造寸法上、縁端距離ｅを長くとれないとき
に本発明のＦＲＰ構造材を使用することが有効である。
強度が高くなり、ボルトの数が多ければ接合部の強度は
高くなる。従って、縁端距離ｅを十分長くとれる場合、
従来のＦＲＰ構造材でも十分な接合部強度を得ることが
できるが、構造寸法上、縁端距離ｅを長くとれないとき
に本発明のＦＲＰ構造材を使用することが有効である。
【００４３】なお、本発明は、バイアス・クロス層２０
の積層位置に制約はなく、例えば表面部にバイアス・ク
ロス層２０を配置する等、図示した形態と異なる位置に
バイアス・クロス層２０を積層してもよいものである。
の積層位置に制約はなく、例えば表面部にバイアス・ク
ロス層２０を配置する等、図示した形態と異なる位置に
バイアス・クロス層２０を積層してもよいものである。
【００４４】また、バイアス・クロス層２０の代わり
に、図１２に示すように繊維Ｙが長手方向Ｌとそれに直
交する方向、更に長手方向に対して所定角度互いに傾斜
した方向に向けて並べられた４軸層２７を用いることも
可能であるが、この場合、各方向における繊維Ｙの密度
が小さくなるため、接合部の強度向上効果はバイアス・
クロス層２０よりも小さい。従って、４軸層２７を用い
ずに、ロービング・クロス層１７とバイアス・クロス層
２０を別々に積載したほうが強度上好ましい。
に、図１２に示すように繊維Ｙが長手方向Ｌとそれに直
交する方向、更に長手方向に対して所定角度互いに傾斜
した方向に向けて並べられた４軸層２７を用いることも
可能であるが、この場合、各方向における繊維Ｙの密度
が小さくなるため、接合部の強度向上効果はバイアス・
クロス層２０よりも小さい。従って、４軸層２７を用い
ずに、ロービング・クロス層１７とバイアス・クロス層
２０を別々に積載したほうが強度上好ましい。
【００４５】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、以下に示
す如く優れた効果を発揮するものである。 １）接合部の強度向上が図れる。 ２）締結孔からＦＲＰ構造材の端部までの縁端距離を長
くとれない場合でも接合部強度を十分確保できる。 ３）設計の自由度が増す。
す如く優れた効果を発揮するものである。 １）接合部の強度向上が図れる。 ２）締結孔からＦＲＰ構造材の端部までの縁端距離を長
くとれない場合でも接合部強度を十分確保できる。 ３）設計の自由度が増す。
【図１】本発明の一実施形態に係るＦＲＰ構造材の繊維
層の積層構造を示す断面図である。
層の積層構造を示す断面図である。
【図２】ＦＲＰ構造材の接合部の一例を示す断面図であ
る。
る。
【図３】ロービング層の繊維配列を示す平面図である。
【図４】ロービング・クロス層の繊維配列を示す平面図
である。
である。
【図５】ランダム層の繊維配列を示す平面図である。
【図６】バイアス・クロス層の繊維配列を示す平面図で
ある。
ある。
【図７】本発明の他の実施形態に係るＦＲＰ構造材の繊
維層の積層構造を示す断面図である。
維層の積層構造を示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係るＦＲＰ構造材の繊
維層の積層構造を示す断面図である。
維層の積層構造を示す断面図である。
【図９】（ａ）は、ボルト孔を一つ形成した試験片の正
面図である。（ｂ）は、ボルト孔を一つ形成した試験片
の側面図である。
面図である。（ｂ）は、ボルト孔を一つ形成した試験片
の側面図である。
【図１０】（ａ）は、ボルト孔を二つ形成した試験片の
正面図である。（ｂ）は、ボルト孔を二つ形成した試験
片の側面図である。
正面図である。（ｂ）は、ボルト孔を二つ形成した試験
片の側面図である。
【図１１】試験片の接合部の破壊荷重を示す図である。
【図１２】４軸層の繊維配列を示す平面図である。
【図１３】ＦＲＰ構造材を成形する装置の概略図であ
る。
る。
【図１４】従来のＦＲＰ構造材の繊維層の積層構造を示
す断面図である。
す断面図である。
【図１５】（ａ）は、ボルト孔が一つ形成された接合部
の端抜け状態を示す正面図である。（ｂ）は、ボルト孔
が二つ形成された接合部の端抜け状態を示す正面図であ
る。
の端抜け状態を示す正面図である。（ｂ）は、ボルト孔
が二つ形成された接合部の端抜け状態を示す正面図であ
る。
１０ ＦＲＰ構造材 １２ 締結部材（ボルト） １３ 締結孔（ボルト孔） １６ ロービング層 １７ ロービング・クロス層 １９ ランダム層 ２０ バイアス・クロス層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2E125 AA75 AF00 AF07 AG10 AG12 BB08 BB30 BD01 BE08 BF01 CA05 CA09 EB01 4F100 AD11 AG00 AK01A AK01B AK01C AK01D AK01E AK21 AK33 AK44 AK53 BA02 BA05 BA07 BA22B DG01A DG01B DG01E DG06C DG12D DH02A DH02B DH02C DH02D DH02E GB31 JB12A JB12B JB12C JB12D JB12E JK01
Claims (3)
- 【請求項１】 締結孔が形成され、ボルト等の締結部材
によって相互に接合してＦＲＰ構造物を構築するための
ＦＲＰ構造材であって、ＦＲＰ構造材を複数枚の繊維層
を積層して樹脂で固めて成形し、その繊維層のうち少な
くとも一枚の繊維層を、繊維が長手方向に対して所定角
度互いに傾斜して交差するように並べられたバイアス・
クロス層で構成するようにしたことを特徴とするＦＲＰ
構造材。 - 【請求項２】 上記バイアス・クロス層は、繊維が長手
方向に対して±４５°互いに傾斜して並べられる請求項
１記載のＦＲＰ構造材。 - 【請求項３】 上記繊維層の積層構造を、表面部に、繊
維が不規則に並べられたランダム層を配置し、その内側
に、繊維が長手方向及び長手方向に直交する方向に向け
て並べられたロービング・クロス層、上記バイアス・ク
ロス層、繊維が長手方向に向けて並べられたロービング
層を交互に積層して構成するようにした請求項１又は２
記載のＦＲＰ構造材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001111356A JP2002307585A (ja) | 2001-04-10 | 2001-04-10 | Ｆｒｐ構造材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001111356A JP2002307585A (ja) | 2001-04-10 | 2001-04-10 | Ｆｒｐ構造材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002307585A true JP2002307585A (ja) | 2002-10-23 |
Family
ID=18962973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001111356A Pending JP2002307585A (ja) | 2001-04-10 | 2001-04-10 | Ｆｒｐ構造材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002307585A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011516294A (ja) * | 2008-02-11 | 2011-05-26 | アルバニー エンジニアード コンポジッツ インコーポレイテッド | 複合構造物のための多方向に補強された形の織られたプレフォーム |
| KR101242267B1 (ko) * | 2006-12-06 | 2013-03-12 | (주)엘지하우시스 | 복합재료를 사용하는 건축구조용 부재 |
| WO2018008689A1 (ja) * | 2016-07-06 | 2018-01-11 | 三菱重工業株式会社 | 複合材料の基材、引抜成形材料、複合材料の基材の製造方法及び引抜成形材料の製造方法 |
| WO2018037767A1 (ja) * | 2016-08-22 | 2018-03-01 | 三菱重工業株式会社 | 複合材部材、間隙材、引抜成形装置及び引抜成形方法 |
| CN108797256A (zh) * | 2018-06-14 | 2018-11-13 | 广西交通科学研究院有限公司 | 一种混杂纤维沥青应力吸收层及其施工方法 |
-
2001
- 2001-04-10 JP JP2001111356A patent/JP2002307585A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101242267B1 (ko) * | 2006-12-06 | 2013-03-12 | (주)엘지하우시스 | 복합재료를 사용하는 건축구조용 부재 |
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| WO2018037767A1 (ja) * | 2016-08-22 | 2018-03-01 | 三菱重工業株式会社 | 複合材部材、間隙材、引抜成形装置及び引抜成形方法 |
| US11247417B2 (en) | 2016-08-22 | 2022-02-15 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Composite material member, gap material, pultrusion device, and pultrusion method |
| CN108797256A (zh) * | 2018-06-14 | 2018-11-13 | 广西交通科学研究院有限公司 | 一种混杂纤维沥青应力吸收层及其施工方法 |
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