JP2005194818A - 木造部材の補強構造物および補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】木造構造物の補強において、木造部材の研磨・研削作業および接着剤を必要とせず、よって、周辺環境に悪影響を与えずに施工が容易かつ短工期で行うことができ、さらには施工後直ちに補強効果が得られ、補強材料を容易に分別することができる繊維強化プラスチック帯板による木造部材の補強構造物および木造部材の補強方法を提供する。
【解決手段】強化繊維に樹脂を含浸して硬化してなる繊維強化プラスチック帯板の少なくとも一面に凹凸が設けられており、該凹凸が木造部材に固着されていることを特徴とする木造部材の補強構造物。
【選択図】図６

Description

本発明は、木造構造物を構成する梁、桁、根太、母屋、大引などの曲げ応力を受ける木造部材の補強を図るときに用いて好適な繊維強化プラスチック帯板を用いた木造部材の補強構造物および補強方法に関する。

従来から、曲げを受ける木造部材の曲げ耐力の向上、たわみの軽減を目的とする補強方法の一つとして、炭素繊維を一方向に引き揃え、これに樹脂を含浸硬化させた繊維強化プラスチック帯板を接着剤を用いて木造部材の表面に接着する技術がある（例えば、非特許文献１参照）。

しかしながら、この技術では木造部材と繊維強化プラスチック帯板との接着性を確保するために、繊維強化プラスチック帯板を接着する木造部材表面を研削する必要があり、これにより粉塵が発生して周囲に飛散するという問題があった。

また、施工現場で接着剤の塗布を行うので、接着剤の臭気や化学物質が飛散して周辺環境に悪影響を及ぼすという問題があった。

さらに、接着剤が硬化するまでは予定した補強効果が得られず、硬化を待つために工期が長引くという問題があった。

さらに、繊維強化プラスチック帯板を接着して補強しているため、後から木造部材と繊維強化プラスチック帯板を分離することが難しく、木造部材を再利用する場合や廃棄する際の分別が困難であった。

また、Ｚマーク表示金物に代表される従来の接合金物と同様に、繊維強化プラスチック帯板を釘やネジなどで木造部材に固着する場合、補強した木造部材が曲げ応力を受けると、繊維強化プラスチック帯板は釘やネジなどから受ける支圧で容易に割裂してしまい、十分な補強効果を得ることが困難であった。
「トレカラミネート工法技術資料」第１頁、２００３年７月東レ株式会社発行

本発明の目的は、木造構造物の補強において、木造部材の研磨・研削作業および接着剤を必要とせず、よって、周辺環境に悪影響を与えずに施工が容易かつ短工期で行うことができ、さらには施工後直ちに補強効果が得られ、補強材料を容易に分別することができる繊維強化プラスチック帯板による木造部材の補強構造物および木造部材の補強方法を提供せんとするものである。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用する。すなわち、
（１）強化繊維に樹脂を含浸して硬化してなる繊維強化プラスチック帯板の少なくとも一面に凹凸が設けられており、該凹凸が木造部材に固着されていることを特徴とする木造部材の補強構造物。

（２）前記凹凸が粒状材料を前記帯板の少なくとも一面に配置することで得られたものであるとともに、該粒状材料は、モース硬度が５以上、粒径が０．５〜５ｍｍであることを特徴とする前記（１）に記載の木造部材の補強構造物。

（３）前記凹凸が、木造部材に接する部分が板状または棒状材料を前記帯板に対して直立させて、該帯板の少なくとも一面に配置することで得られたものであるとともに、該板状または棒状材料は、モース硬度が５以上、引張強度が２５Ｎ／ｍｍ²以上、凸部の高さが５〜５０ｍｍであることを特徴とする前記（１）に記載の木造部材の補強構造物。

（４）前記帯板のヤング係数と単位幅あたりの断面二次モーメントの積が５０００Ｎ・ｍｍ²／ｍｍ以上であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の木造部材の補強構造物。

（５）前記帯板の凹凸を設けた面が木造部材表面に接するように配置され、該帯板の木造部材に接する面の反対面から面圧力を加えることができる機構を用いて圧着させ、かつ該凹凸を木造部材に食い込ませたことを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載の木造部材の補強構造物。

（６）前記帯板が貫通孔を有し、該貫通孔に貫通させた固定具により該帯板が木造部材に圧着されているとともに、前記貫通孔の直径から前記固定具の軸の直径を差し引いた寸法が０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲であり、かつ貫通孔の間隔が３０ｍｍ〜３００ｍｍであることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載の木造部材の補強構造物。

（７）前記帯板の木造部材に接する面の反対面に、貫通孔を設けた添え板が配置され、さらに固定具が前記帯板と添え板を貫通する構造であり、かつ該添え板の貫通孔の直径が該帯板の貫通孔の直径よりも小さいことを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれかに記載の木造部材の補強構造物。

（８）前記帯板の全面が補強対象部材に密着し、少なくとも両端部が固着されていることを特徴とする前記（１）〜（７）のいずれかに記載の木造部材の補強構造物。

（９）前記帯板の両端部のみが固着され、中間部は該帯板と補強対象部材の間に束を挿入した張弦梁構造であることを特徴とする前記（１）〜（７）のいずれかに記載の木造部材補強構造物。

（１０）強化繊維に樹脂を含浸して硬化してなる繊維強化プラスチック帯板の少なくとも一面に凹凸を設け、該凹凸部を木造部材に食い込ませ、該帯板を木造部材に固着させることを特徴とする木造部材の補強方法。

（１１）前記凹凸が、粒状材料を前記帯板の少なくとも一面に固着したものであり、該粒状材料はモース硬度が５以上、粒径が０．５〜５ｍｍのものとすることを特徴とする前記（１０）に記載の木造部材の補強方法。

（１２）前記粒状材料が破砕物であることを特徴とする請求項１１に記載の木造部材の補強方法。

（１３）前記凹凸が、木造部材に接する部分が板状または棒状材料を帯板に対して直立させて、該帯板の少なくとも一面に固着したものであって、該板状または棒状材料は、モース硬度が５以上、引張強度が２５Ｎ／ｍｍ²以上、凸部の高さが５〜５０ｍｍであることを特徴とする前記（１０）に記載の木造部材補強方法。

（１４）前記凹凸を形成する材料は、接着剤を用いて帯板に接着され、該接着剤はＪＩＳ Ｋ ７１１３による引張強度が１５Ｎ／ｍｍ²以上、かつ、ＪＩＳ Ｋ ６８５０による引張せん断強度が５Ｎ／ｍｍ²以上であることを特徴とする前記（１０）〜（１３）のいずれかに記載の木造部材の補強方法。

（１５）ヤング係数と単位幅あたりの断面二次モーメントの積が５０００Ｎ・ｍｍ²／ｍｍ以上である帯板を用いたことを特徴とする前記（１０）〜（１４）のいずれかに記載の木造部材の補強方法。

（１６）前記帯板の凹凸を設けた面を木造部材表面に接するように配置して、該帯板の木造部材に接する面の反対面から面圧力を加えることができる機構を用いて面圧力を作用させ、該凹凸部を木造部材に食い込ませることで該帯板を補強対象部材に固着し、施工完了後も面圧力を加えることができる機構を残して面圧力を維持することを特徴とする前記（１０）〜（１５）のいずれかに記載の木造部材の補強方法。

（１７）前記帯板に貫通孔を設け、木造部材の補強部位に配置し、該貫通孔に固定具を貫通させて該帯板を木造部材に圧着し、該貫通孔の直径から固定具の軸の直径を差し引いた寸法を０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲とし、貫通孔の間隔を３０ｍｍ〜３００ｍｍとしたことを特徴とする前記（１０）〜（１６）のいずれかに記載の木造部材の補強方法。

（１８）木造部材の補強部位に前記帯板、並びに、中心位置が該帯板と同一となり、かつ、直径が該帯板よりも小さい貫通孔を設けた添え板をこの順に重ねて配置し、該添え板の上から前記固定具を貫通させて該帯板を木造部材に圧着したことを特徴とする前記（１７）に記載の木造部材の補強方法。

（１９）前記帯板の全面を補強対象部材に密着させ、少なくとも両端部を固着させることを特徴とする前記（１０）〜（１８）のいずれかに記載の木造部材の補強方法。

（２０）前記帯板の両端部のみを固着したのち、中間部の該帯板と補強対象部材の間に束を挿入し、該束を伸長させて該帯板に張力を発生させる張弦梁構造を用いることを特徴とする前記（１０）〜（１８）のいずれかに記載の木造部材の補強方法。

本発明の木造部材の補強構造物および補強方法は、繊維強化プラスチック帯板を曲げ応力を受ける木造部材に固着する際に接着剤を用いないので、木造部材の表面を研削する必要がなく、粉塵の発生や飛散を防止できる。

また、接着剤のアミン臭やホルムアルデヒドなどの化学物質の飛散も防止できることから、周辺環境への悪影響を防止できる。

さらに、期待する補強効果を得られるまで接着剤の硬化を待つ必要がないので、工期の短縮ができる。

本発明の木造部材の補強構造物は、繊維強化プラスチック帯板にネジ、釘、ボルトなどの固定具を貫通させる貫通孔を設けることで、補強した木造部材が曲げ応力を受ける際に、該固定具の軸部から受ける支圧による繊維強化プラスチック帯板の割裂の発生を遅らせることができ、従来の繊維強化プラスチック帯板よりも木造部材との一体性を向上させることができるとともに、補強効果を向上できる。

さらに、施工後の木造部材は前記した固定具を取り除くことで容易に木造部材と繊維強化プラスチック帯板に分離することが可能で、木造部材の再利用や分別廃棄が実施しやすくなる。

繊維強化プラスチック帯板の両端部を木造部材の両端部に固着し、中間部は繊維強化プラスチック帯板と木造部材の間に束を挿入し、この束を伸長させて繊維強化プラスチック帯板に張力を発生させる張弦梁構造とすることにより、たわみの軽減や既に生じているたわみの矯正を図ることができる。

本発明の木造部材の補強構造物は、強化繊維に、好ましくは一方向に引き揃えた強化繊維に、樹脂を含浸し、硬化してなる繊維強化プラスチック帯板を用いる。強化繊維としては、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維などを単体および複合して使用することができる。なかでも炭素繊維はヤング係数が高く、補強対象部材の曲げ剛性を効率良く高めることができるので好ましい。樹脂としてはエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂などを使用することができる。

また、本発明の木造部材の補強方法は、繊維強化プラスチック帯板の少なくとも一面に凹凸を設け、当該帯板の凹凸を設けた面を木造部材の表面に向かい合わせに配置し、当該帯板を木造部材に押えつけたり、打撃したりして凹凸部を木造部材に食い込ませて当該帯板を木造部材に固着するようにしたものである。

本発明の木造部材の補強構造物の繊維強化プラスチック帯板は少なくとも一面に凹凸を有し、その凹凸は粒状物で形成され、該粒状物材料のモース硬度は好ましくは５以上であり、また、好ましくは１０以下であり、また、前記粒状物の粒径は０．５〜５ｍｍであることが好ましい。これにより、容易に木造部材に食い込ませることができ、木造部材のたわみがδ／Ｌ＝１／３００（δ：木造部材のたわみ、Ｌ：木造部材のスパン）以下における木造部材と繊維強化プラスチック帯板の間に生じるせん断力を負担できる。

このような特性の凹凸を形成する粒状物は、金属、鉱石、ガラス、磁器、プラスチックなどの材質からなるものを採用することができ、好ましくは破砕物を用いることで、鋭利な形状を得ることができる。ここで、該粒状物のモース硬度はＮ＝５のモース硬度試験における最小値とする。また、該粒状物の粒径の範囲はＪＩＳ Ａ １１０２に準じて粒状物を目開き寸法が所定の範囲の篩を通すことで管理でき、篩の目開き寸法を粒径とする。このような粒状物を繊維強化プラスチック帯板に接着、あるいは繊維強化プラスチック帯板の成形時に散布して硬化させるなどして付与することで凹凸が得られる。

該粒状物を繊維強化プラスチック帯板に接着する際の接着剤は、ＪＩＳ Ｋ ７１１３による引張強度が好ましくは１５Ｎ／ｍｍ²以上、さらに好ましくは２０Ｎ／ｍｍ²以上であり、また、５０Ｎ／ｍｍ²以下であることが好ましく、かつ、ＪＩＳ Ｋ ６８５０による引張せん断強度が５Ｎ／ｍｍ²以上、さらに好ましくは１０Ｎ／ｍｍ²以上であり、また、４０Ｎ／ｍｍ²以下とすることが好ましい。これにより、該粒状物が受ける木造部材と繊維強化プラスチック帯板の間に生じるせん断力を負担でき、該粒状物を繊維強化プラスチック帯板に固着できる。

また、凹凸を形成する材料は上記粒状物に限定されず、該粒状物と同様の理由から同様の特性を有し、すなわち、モース硬度が好ましくは５以上であり、また、好ましくは１０以下であり、また、好ましくは１０以下であり、引張強度が好ましくは２５Ｎ／ｍｍ²以上、さらに好ましくは３０Ｎ／ｍｍ²以上であり、さらには３００Ｎ／ｍｍ²以下であり、凸部の高さが好ましくは５〜５０ｍｍである板状または棒状のものであってもよい。ここで、引張強度は、ＪＩＳ Ｚ ２２４１の引張試験に準じたＮ＝５の試験で算出された引張強度の最小値とする。また、凸部の高さは、繊維強化プラスチック帯板を任意の位置で長さ方向に対して直角方向に切断し、この切断面の任意の幅５０ｍｍの範囲における凸部の最大高さと凹部の最小高さを計測して両者の差を求め、この計測を繊維強化プラスチック帯板のＮ＝５の切断面で行い、差の最小値を凸部の高さとする。このような板状または棒状材料を帯板に対して直立させて帯板に固着させることで凹凸を得ることもできる。このような凹凸として例えば、メタルプレートコネクターのように金属板を切削、あるいは折り曲げ加工し、板状、あるいは針状の突起物を形成し凹凸としてもよい。他の方法としては、金属板に複数の針状の突起を植え付けた剣山状としてもよい。このような突起物を形成した金属板を繊維強化プラスチック帯板に接着するなどして凹凸を形成することができる。

また、繊維強化プラスチック帯板に貫通孔を設け、該貫通孔の直径からネジ、釘、ボルトなどの固定具の軸の直径を差し引いた寸法を０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲とすることが好ましい。この範囲の寸法とすることで、繊維強化プラスチック帯板と固定具の軸部との間にクリアランスが生じ、固定具の軸から受ける支圧による帯板の割裂の発生を遅らせることができる。さらに貫通孔に緩衝材を充填することで前述のクリアランスを確実に確保できるので好ましい。

前記固定具で繊維強化プラスチック帯板を木造部材に固着する際は、木造部材の補強部位に該帯板並びに、中心位置が該帯板と同一となりかつ直径が該帯板よりも小さく、前記固定具の軸の直径以上の貫通孔を設けた添え板をこの順に重ねて配置して、すなわち、帯板と添え板をこの順に重ねるに際して、添え板にも貫通孔を設け、該貫通孔の中心位置を帯板の貫通孔の中心位置と同一にし、かつ添え板の貫通孔の直径を帯板の貫通孔の直径よりも小さくし、該添え板の上から前記固定具を貫通させて帯板を木造部材に圧着することが好ましい。これにより、固定具と帯板との間の応力の伝達が添え板と帯板の接触面で行われ、帯板が固定具の軸から受ける支圧を抑制でき、帯板の割裂の発生を遅らせる効果が高くなる。添え板としては、一般に鋼材のボルト接合に用いられるワッシャや、鋼板、木板などを用いることができる。

鋼板、木板の平面形状は一辺の長さ、もしくは直径が３０〜３００ｍｍの多角形、もしくは円形が好ましく、厚さは３〜１５ｍｍとすることが好ましい。これにより繊維強化プラスチック帯板を木造部材に固定する際の固定具の押え効果が効率よく発揮される。

添え板を介して前記した固定具で繊維強化プラスチック帯板を木造部材に圧着するときに、繊維強化プラスチック帯板のヤング係数と単位幅あたりの断面二次モーメントの積が好ましくは５０００Ｎ・ｍｍ²／ｍｍ以上であり、また、２０００００Ｎ・ｍｍ²／ｍｍ以下とすることが好ましく、さらに該貫通孔の直径から固定具の軸の直径を差し引いた寸法を０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲とし、前記固定具を通す貫通孔の間隔を好ましくは３０ｍｍ〜３００ｍｍ、さらに好ましくは５０ｍｍ〜３００ｍｍとすることで、該固定具による圧着効果を繊維強化プラスチック帯板の広範囲に渡って発揮することができるので好ましい。さらに、繊維強化プラスチック帯板を圧着する際は、ネジやボルトなどの締め付け力を調整および管理できるものを用いることが好ましく、これにより高い固着効果を得ることができる。

繊維強化プラスチック帯板の凹凸を設けた面を木造部材表面に接するように配置して、該帯板の木造部材に接する面の反対面から面圧力を加えることができる機構を用いて面圧力を作用させ、該凹凸部を木造部材に食い込ませることで帯板を補強対象部材に固着し、施工完了後も面圧力を加えることができる機構を残して面圧力を維持することで、繊維強化プラスチック帯板に貫通孔を設ける必要がなく、繊維強化プラスチック帯板が持つ剛性や強度を有効に利用できる。

面圧力を加えることができる機構としては、例えば、図８に示すように、長方形断面の木造部材１７の下面に繊維強化プラスチック帯板１８を設ける場合、木造部材１７の上下両面に木造部材の幅よりも寸法が大きい添え板１９を配し、木造部材の左右両側にボルト２０が位置するように考慮して添え板１９に貫通孔を設け、ボルト２０を木造部材１７の上下に配した添え板１９の貫通孔を貫通させてナットを締め付けてもよい。また、従来のシャコ万力や吊クランプなどを用いて面圧力を加えてもよい。

繊維強化プラスチック帯板を木造部材に固着する範囲は、補強目的に応じて該帯板の全面であっても部分的であってもいずれでも問題ないが、部分的な固着の場合は、該帯板の全面を補強対象部材に密着させ、通常は該帯板の両端部を固着する。非固着部は、該帯板と木造部材との間に緩衝材を挟み込むことにより、衝撃の吸収効果を期待することができる。固着する長さは固着面に作用する面内せん断力により適宜設定する。

また、繊維強化プラスチック帯板の両端部のみを固着し、中間部は繊維強化プラスチック帯板と木造部材の間に束を挿入し、該帯板に張力を発生させる張弦梁構造とすることにより、たわみの矯正を図ることができる。この場合、繊維強化プラスチック帯板端部には張力を調整する機能がないため、図７（Ａ）に示すように、梁の高さ方向に伸縮が可能な束１４の高さを伸縮させたり、図７（Ｂ）に示すように、二本の梁の材軸方向に移動が可能な束１６の間隔を変更することにより張力の調整を行うことができる。なお、固着部端部や束部では繊維強化プラスチック帯板の曲げ曲率が大きくなるように加工するなどの配慮をすることが重要である。束の構造としては、梁の高さ方向に伸縮が可能で、かつ梁の材軸方向に移動が可能なものであり、また束の材質は束が受ける圧縮力を安定して負担できればよく、例えば金属、木材、プラスチック、繊維強化プラスチックなどを使用することができる。

実施例１
以下に本発明の実施例を図１〜図６を参照して説明する。図１〜図６は本発明の一実施形態を示したものである。

炭素繊維を一方向に揃えてエポキシ樹脂を含浸させて引き抜き成形した幅５０ｍｍ、厚さ２ｍｍの炭素繊維強化プラスチック帯板１（東レ（株）製”「トレカ」（登録商標）ラミネートＴＬ５２０”）にＭ１２のボルト２を通すための直径１３．５ｍｍの貫通孔３を７０ｍｍの間隔で２ヶ所設けた（図２参照）。この炭素繊維強化プラスチック帯板１のＪＩＳ Ｋ ７０７３に基づいて測定したヤング係数は１５６０００Ｎ／ｍｍ²、幅１ｍｍ当りの単位幅断面二次モーメントは幅１ｍｍ、厚さ２ｍｍの長方形断面として算定して０．６６７ｍｍ⁴／ｍｍを得る。よって、両者の積は１０４０５２Ｎ・ｍｍ²／ｍｍとなる。

炭素繊維強化プラスチック帯板１０は炭素繊維強化プラスチック帯板１と同じ形態で、片面に凹凸５を設けたものである（図１参照）。凹凸５は次のようにして設けた。まず、炭素繊維強化プラスチック帯板１０の通常接着される面４にエポキシ樹脂系の接着剤（日本シーカ（株）製”シーカデュア３０”）を５０ｇ／ｍの割合で塗布した。この接着剤はＪＩＳ Ｋ ７１１３による引張強度が２０Ｎ／ｍｍ²、かつ、ＪＩＳ Ｋ ６８５０による引張せん断強度が１０Ｎ／ｍｍ²である。Ｎ＝５のモース硬度試験による最小値が７、ＪＩＳ Ａ ５２０９の曲げ試験に準じたＮ＝５の試験で算出された曲げ強度の最小値が３０Ｎ／ｍｍ²の磁器セラミックスを破砕し、目開き寸法が１．４ｍｍと０．５ｍｍの篩を通して破砕片の粒径を選別し、調整する。この破砕片を１５ｇ／ｍの割合で塗布した接着剤の表面に均等に散布し、常温で３日間養生して接着剤を硬化させた。

炭素繊維強化プラスチック帯板１および１０を取り付ける木造部材６は幅６０ｍｍ、厚さ６０ｍｍの杉材で、Ｍ１２のボルト２を取り付けるための直径１２．５ｍｍの貫通孔７を７０ｍｍの間隔で２ヶ所設けた（図３参照）。

添え板８は厚さが４．５ｍｍ、平面寸法が６０ｍｍ×６０ｍｍの鋼板で、材質はＳＳ４００である。添え板８の中央部にはＭ１２のボルト２を取り付けるための直径１２．５ｍｍの貫通孔９を設けた（図４参照）。

炭素繊維強化プラスチック帯板１または１０の木造部材６への取りつけは、貫通孔３、７、９の位置が重なるように木造部材６の上に繊維強化プラスチック帯板１または１０を置き、さらにその上に添え板８を置き、Ｍ１２のボルト２を貫通孔３、７、９に通して、スプリングワッシャを取り付け、レンチを用いてナットを締め付けて行った（図５、図６参照）。

炭素繊維繊維強化プラスチック帯板１０は、ナットの締め付けにより凹凸５が木造部材６に食い込んだ。

このとき、炭素繊維強化プラスチック帯板１または１０と木造部材６との重ね長さは１７０ｍｍとした。また、炭素繊維強化プラスチック帯板１または１０の炭素繊維方向と木造部材６の繊維方向がほぼ一致するようにした。

炭素繊維強化プラスチック帯板１または１０と木造部材６を固定したものを左右相反する方向に引っ張った結果、両者とも炭素繊維強化プラスチック帯板１または１０の割裂で破壊し、引張耐力が決定した。しかし、凹凸５を設けなかったものは早期に割裂して破壊したが、凹凸５を設けたものは設けないものに比べて引張耐力が約１．３倍となり、炭素繊維強化プラスチック帯板１０の破壊を遅らせることができた。

実施例２
次に本発明の他の実施例を図７（Ａ）を参照して説明する。図７（Ａ）は本発明を張弦梁に適用した例を示したものである。

木造梁部材１５は幅が１０５ｍｍ、高さが１８０ｍｍ、長さ４０００ｍｍのべいまつ材である。Ｍ１６のボルトを通す直径１６．５ｍｍの貫通孔を両端に各１ヶ所設けた。

炭素繊維強化プラスチック帯板１２（東レ（株）製”「トレカ」（登録商標）ラミネートＴＬ５２０”）は長さが４０５０ｍｍで、両端から２００ｍｍ内側にＭ１６のボルトを通す直径１８ｍｍの貫通孔を１ヶ所設けた。この炭素繊維強化プラスチック帯板１２のＪＩＳ Ｋ ７０７３に基づいて測定したヤング係数は１５６０００Ｎ／ｍｍ²、幅１ｍｍ当りの単位幅断面二次モーメントは幅１ｍｍ、厚さ２ｍｍの長方形断面として算定して０．６６７ｍｍ⁴／ｍｍを得る。よって、両者の積は１０４０５２Ｎ・ｍｍ²／ｍｍとなる。また、片面について両端部から５００ｍｍ内側までの範囲に凹凸を設けた。この凹凸は実施例１の凹凸５と同じ仕様とした。

添え板１３は厚さ４．５ｍｍ、幅１２０ｍｍ、長さ３５０ｍｍの鋼板（ＳＳ４００）で、長さ方向の一端から１５０ｍｍ内側の位置を起点に１５度で曲げ加工を施し、反対側の端部から１００ｍｍの位置にＭ１６のボルトを通す直径１６．５ｍｍの貫通孔を設けた。

炭素繊維強化プラスチック帯板１２を木造梁部材１５の下側に配置し、添え板１３を介してＭ１６のボルトを添え板１３、炭素繊維強化プラスチック帯板１２、木造梁部材１１に設けた貫通孔に通してスプリングワッシャを取り付けてレンチでナットを締め付け、炭素繊維強化プラスチック帯板１２を木造梁部材１１の両端付近で固着した。

木造梁部材１１と炭素繊維強化プラスチック帯板１２の間に束１４を設置した。この束１４は金属製で、軸部はターンバックルのような機構になっており、軸部を手動で回転させることで、高さを２００ｍｍ〜４００ｍｍの範囲で伸縮できる。

木造梁部材１１の両端に支点を設けて支持し、束１４の高さを３００ｍｍまで延ばして炭素繊維強化プラスチック帯板１２を下側に押し出すようにして緊張させた。このとき、炭素繊維強化プラスチック帯板１２は割裂することはなかった。

木造梁部１１のたわみ量がスパンの１／３００以下となる範囲で、木造梁部材１１のスパン中央部に集中荷重を作用させたところ、無補強の木造梁部材と比較して同荷重時のたわみ量が約８５％に低減した。

本発明の一実施形態に係る凹凸を設けた炭素繊維強化プラスチック帯板で、木造部材への接触面の平面図である。 凹凸を設けていない炭素繊維強化プラスチック帯板で、木造部材への接触面の平面図である。 繊維強化プラスチック帯板を取り付ける対象の木造部材で、炭素繊維強化プラスチック帯板と接触する面の一例を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る添え板の平面図である。 本発明の一実施形態で、木造部材に炭素繊維強化プラスチック帯板を固定した際の平面図である。 本発明の一実施形態で、木造部材に凹凸を設けた炭素繊維強化プラスチック帯板を固定した際の側面図である。 本発明の一実施形態である張弦梁２例の側面図である。 本発明の一実施形態である繊維強化プラスチック帯板に面圧力を加えることができる機構の断面図である。

符号の説明

１：凹凸を設けていない炭素繊維強化プラスチック帯板
２：ボルトとナットおよびスプリングワッシャ
３：炭素繊維強化プラスチック帯板に設けた貫通孔
４：炭素繊維強化プラスチック帯板の木造部材に接触する面
５：凹凸
６：木造部材
７：木造部材に設けた貫通孔
８：添え板
９：添え板に設けた貫通孔
１０：凹凸を設けた炭素繊維強化プラスチック帯板
１１：木造梁
１２：両端に凹凸を設けた繊維強化プラスチック帯板
１３：添え板
１４：梁の高さ方向に伸縮が可能な束
１５：ボルトとナットおよびスプリングワッシャ
１６：梁の材軸方向に移動が可能な束
１７：木造部材
１８：凹凸を設けた繊維強化プラスチック帯板
１９：添え板
２０：ボルトとナットおよびスプリングワッシャ

Claims (20)

1. 強化繊維に樹脂を含浸して硬化してなる繊維強化プラスチック帯板の少なくとも一面に凹凸が設けられており、該凹凸が木造部材に固着されていることを特徴とする木造部材の補強構造物。
2. 前記凹凸が粒状材料を前記帯板の少なくとも一面に配置することで得られたものであるとともに、該粒状材料は、モース硬度が５以上、粒径が０．５〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の木造部材の補強構造物。
3. 前記凹凸が、木造部材に接する部分が板状または棒状材料を前記帯板に対して直立させて、該帯板の少なくとも一面に配置することで得られたものであるとともに、該板状または棒状材料は、モース硬度が５以上、引張強度が２５Ｎ／ｍｍ²以上、凸部の高さが５〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の木造部材の補強構造物。
4. 前記帯板のヤング係数と単位幅あたりの断面二次モーメントの積が５０００Ｎ・ｍｍ²／ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の木造部材の補強構造物。
5. 前記帯板の凹凸を設けた面が木造部材表面に接するように配置され、該帯板の木造部材に接する面の反対面から面圧力を加えることができる機構を用いて圧着させ、かつ該凹凸を木造部材に食い込ませたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の木造部材の補強構造物。
6. 前記帯板が貫通孔を有し、該貫通孔に貫通させた固定具により該帯板が木造部材に圧着されているとともに、前記貫通孔の直径から前記固定具の軸の直径を差し引いた寸法が０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲であり、かつ貫通孔の間隔が３０ｍｍ〜３００ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の木造部材の補強構造物。
7. 前記帯板の木造部材に接する面の反対面に、貫通孔を設けた添え板が配置され、さらに固定具が前記帯板と添え板を貫通する構造であり、かつ該添え板の貫通孔の直径が該帯板の貫通孔の直径よりも小さいことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の木造部材の補強構造物。
8. 前記帯板の全面が補強対象部材に密着し、少なくとも両端部が固着されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の木造部材の補強構造物。
9. 前記帯板の両端部のみが固着され、中間部は該帯板と補強対象部材の間に束を挿入した張弦梁構造であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の木造部材補強構造物。
10. 強化繊維に樹脂を含浸して硬化してなる繊維強化プラスチック帯板の少なくとも一面に凹凸を設け、該凹凸部を木造部材に食い込ませ、該帯板を木造部材に固着させることを特徴とする木造部材の補強方法。
11. 前記凹凸が、粒状材料を前記帯板の少なくとも一面に固着したものであり、該粒状材料はモース硬度が５以上、粒径が０．５〜５ｍｍのものとすることを特徴とする請求項１０に記載の木造部材の補強方法。
12. 前記粒状材料が破砕物であることを特徴とする請求項１１に記載の木造部材の補強方法。
13. 前記凹凸が、木造部材に接する部分が板状または棒状材料を帯板に対して直立させて、該帯板の少なくとも一面に固着したものであって、該板状または棒状材料は、モース硬度が５以上、引張強度が２５Ｎ／ｍｍ²以上、凸部の高さが５〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項１０に記載の木造部材補強方法。
14. 前記凹凸を形成する材料は、接着剤を用いて帯板に接着され、該接着剤はＪＩＳ Ｋ ７１１３による引張強度が１５Ｎ／ｍｍ²以上、かつ、ＪＩＳ Ｋ ６８５０による引張せん断強度が５Ｎ／ｍｍ²以上であることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載の木造部材の補強方法。
15. ヤング係数と単位幅あたりの断面二次モーメントの積が５０００Ｎ・ｍｍ²／ｍｍ以上である帯板を用いたことを特徴とする請求項１０〜１４のいずれかに記載の木造部材の補強方法。
16. 前記帯板の凹凸を設けた面を木造部材表面に接するように配置して、該帯板の木造部材に接する面の反対面から面圧力を加えることができる機構を用いて面圧力を作用させ、該凹凸部を木造部材に食い込ませることで該帯板を補強対象部材に固着し、施工完了後も面圧力を加えることができる機構を残して面圧力を維持することを特徴とする請求項１０〜１５のいずれかに記載の木造部材の補強方法。
17. 前記帯板に貫通孔を設け、木造部材の補強部位に配置し、該貫通孔に固定具を貫通させて該帯板を木造部材に圧着し、該貫通孔の直径から固定具の軸の直径を差し引いた寸法を０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲とし、貫通孔の間隔を３０ｍｍ〜３００ｍｍとしたことを特徴とする請求項１０〜１６のいずれかに記載の木造部材の補強方法。
18. 木造部材の補強部位に前記帯板、並びに、中心位置が該帯板と同一となり、かつ、直径が該帯板よりも小さい貫通孔を設けた添え板をこの順に重ねて配置し、該添え板の上から前記固定具を貫通させて該帯板を木造部材に圧着したことを特徴とする請求項１７に記載の木造部材の補強方法。
19. 前記帯板の全面を補強対象部材に密着させ、少なくとも両端部を固着させることを特徴とする請求項１０〜１８のいずれかに記載の木造部材の補強方法。
20. 前記帯板の両端部のみを固着したのち、中間部の該帯板と補強対象部材の間に束を挿入し、該束を伸長させて該帯板に張力を発生させる張弦梁構造を用いることを特徴とする請求項１０〜１８のいずれかに記載の木造部材の補強方法。

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