JP2009162013A

JP2009162013A - Reinforcement structure of structure

Info

Publication number: JP2009162013A
Application number: JP2008001938A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Iwata; 衛岩田; Hiroki Kawai; 廣樹川合
Original assignee: IRT KK; Kanagawa University
Current assignee: IRT KK; Kanagawa University
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2009-07-23

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reinforcement structure of a structure capable of reducing the weight of reinforcing members and enabling working efficiency for a reinforcing operation to be improved. SOLUTION: A reinforcement panel 10 formed by joining a pair of steel sheets 11 and a carbon fiber sheet 12 held by the steel sheets to each other with an epoxy resin 18 is stuck on the surface of an earthquake resistant wall 2. The carbon fiber sheet 12 comprises three layers of carbon fiber layers 14-16. The carbon fiber layers 14-16 are formed of carbon fibers 17 extending in one direction. The reinforcement panel 10 is so stuck that the extending direction of the carbon fibers 17 is set along the direction of the tension acting on the earthquake resistant wall 2. Since the strength of the carbon fiber sheet 12 is larger than that of the steel sheets 11, even if the thickness dimension of the reinforcement panel 10 is set smaller than that of a conventional reinforcement member formed of a steel sheet only, the reinforcement panel can maintain the strength equal to or higher than that of the conventional one and, therefore, the weight of the reinforcement panel 10 can be reduced. Since the weight of the reinforcement panel 10 can be reduced, the working efficiency for the reinforcing operation can be improved. COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、炭素繊維シートを使用する構造物の補強構造に関する。 The present invention relates to a reinforcing structure for a structure using a carbon fiber sheet.

従来、構造物の補強構造として、既存の鉄筋コンクリートの表面に鋼板を貼付する補強構造が知られている。
例えば、鉄筋コンクリート製の耐震壁を備えた既存の構造物において、耐震性をさらに向上させるため、耐震壁の表面に鋼板を貼付した補強構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, as a reinforcing structure for a structure, a reinforcing structure in which a steel plate is attached to the surface of an existing reinforced concrete is known.
For example, in an existing structure including a reinforced concrete earthquake-resistant wall, a reinforcement structure in which a steel plate is attached to the surface of the earthquake-resistant wall is known in order to further improve the earthquake resistance (see, for example, Patent Document 1).

特開平１１−３２４３３７号公報JP-A-11-324337

前記特許文献１に記載の補強構造では、既存の耐震壁に鋼板を貼付する作業が必要となるが、鋼板の重量が過大であったりすると、作業性が著しく悪化してしまう。一方、作業者が取り扱うことのできる重量となるように、鋼板を小さく分割すると、補強部材としての鋼板の数量が増加してしまい、いずれにしても作業性の向上が課題となる。 In the reinforcing structure described in Patent Document 1, an operation of attaching a steel plate to an existing earthquake-resistant wall is required. However, if the weight of the steel plate is excessive, workability is significantly deteriorated. On the other hand, if the steel plate is divided into small pieces so that the weight can be handled by the operator, the number of steel plates as the reinforcing member increases, and in any case, improvement in workability becomes a problem.

本発明の目的は、補強部材を軽量化でき、補強作業の作業性の向上が図れる構造物の補強構造を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a reinforcing structure for a structure in which a reinforcing member can be reduced in weight and the workability of reinforcing work can be improved.

本発明の構造物の補強構造は、鋼板と、前記鋼板の表面に貼付される炭素繊維シートと、前記鋼板の表面に前記炭素繊維シートを接着する接着部材と、を有する補強部材を構造物の表面に貼付して構成される構造物の補強構造であって、前記炭素繊維シートは、単数または複数の炭素繊維層を有し、前記炭素繊維層は、１方向に延設された炭素繊維によって構成され、前記炭素繊維の延設方向が前記構造物に作用する引張方向に沿うように、前記補強部材が貼付されていることを特徴とする。 The reinforcing structure of the structure of the present invention includes a reinforcing member having a steel plate, a carbon fiber sheet to be affixed to the surface of the steel plate, and an adhesive member for bonding the carbon fiber sheet to the surface of the steel plate. A structure for reinforcing a structure formed by being attached to a surface, wherein the carbon fiber sheet has one or more carbon fiber layers, and the carbon fiber layers are formed of carbon fibers extending in one direction. It is comprised, The said reinforcement member is affixed so that the extending direction of the said carbon fiber may follow the tension direction which acts on the said structure, It is characterized by the above-mentioned.

ここで、構造物とは、梁、壁などの建築物の構成要素を示す。なお、構造物の構造種別や構造形式は、特に限定されるものではなく、鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）や鉄骨造（Ｓ造）、鉄骨鉄筋コンクリート造（ＳＲＣ造）等の任意の構造種別が選択可能であり、ラーメン構造や壁式構造等の任意の構造形式が選択可能である。
また、炭素繊維層とは、炭素繊維の束（ストランド）を１方向に延設して構成されるものを示す。また、炭素繊維シートには、単数の炭素繊維層で構成されたものに限らず、炭素繊維層を複数枚積層させたものも含まれる。また、炭素繊維シートには、ストランドを織って構成された織布（クロス）も含まれる。 Here, the term “structure” refers to a building component such as a beam or a wall. The structure type and structure type of the structure are not particularly limited, and any structure type such as reinforced concrete structure (RC structure), steel structure (S structure), steel reinforced concrete structure (SRC structure) can be selected. Any structure format such as a ramen structure or a wall-type structure can be selected.
Moreover, a carbon fiber layer shows what is comprised by extending in one direction the bundle | flux (strand) of carbon fiber. Moreover, the carbon fiber sheet is not limited to a single carbon fiber layer, and includes a laminate of a plurality of carbon fiber layers. The carbon fiber sheet also includes a woven fabric (cross) configured by weaving strands.

この構成によれば、炭素繊維自体の強度が鋼板の強度よりも大きいので、補強部材の厚さ寸法を従来の鋼板のみの補強部材よりも薄くしても、従来と同程度以上の補強部材の強度を維持することができ、補強部材の軽量化を図ることができる。従って、補強部材自体の比重を小さくでき、補強作業の作業性の向上が図れる。 According to this configuration, since the strength of the carbon fiber itself is greater than the strength of the steel plate, even if the thickness dimension of the reinforcing member is made thinner than that of the conventional steel plate-only reinforcing member, The strength can be maintained, and the weight of the reinforcing member can be reduced. Therefore, the specific gravity of the reinforcing member itself can be reduced, and the workability of the reinforcing work can be improved.

また、炭素繊維層の層数を適宜設定し、補強パネルの厚さ寸法における炭素繊維シートの厚さ寸法の占める割合を自由に設定することができるので、補強部材を様々な物性に対応した所謂、テーラーメード材料として用いることができる。
さらに、鋼板と組み合わせによって、炭素繊維シートのみの場合と比べて、炭素繊維層の直交異方性が補強部材の特性として強く表れるのを緩和させることができ、均質材料のように複雑な応力に対する強度を維持できる。 Further, the number of carbon fiber layers can be set as appropriate, and the proportion of the thickness dimension of the carbon fiber sheet in the thickness dimension of the reinforcing panel can be freely set, so that the reinforcing member can be used for various physical properties. It can be used as a tailor-made material.
Furthermore, by combining with the steel sheet, compared with the case of only the carbon fiber sheet, the orthogonal anisotropy of the carbon fiber layer can be relieved from appearing as a characteristic of the reinforcing member, so that it can withstand complex stress like a homogeneous material. Strength can be maintained.

また、補強部材は、鋼板に炭素繊維シートを接着部材で貼付して形成されるので、炭素繊維シートのみを構造物に貼付するのと比べて、補強部材を構造物の表面に容易に設置することができる。すなわち、補強部材をプレハブ化して、現場作業の効率化を図れる。
なお、炭素繊維シートの接着面を構造物に向けて、補強部材を構造物に貼付することによって、補強後の構造物の表面が鋼板の表面となり、着色等の表面加工性に優れた補強構造とすることができる。 Further, since the reinforcing member is formed by sticking the carbon fiber sheet to the steel plate with the adhesive member, the reinforcing member is easily installed on the surface of the structure as compared with attaching only the carbon fiber sheet to the structure. be able to. That is, the reinforcing member can be prefabricated to improve the efficiency of field work.
In addition, the surface of the structure after reinforcement becomes the surface of the steel sheet by attaching the reinforcing member to the structure with the bonding surface of the carbon fiber sheet facing the structure, and the reinforcing structure with excellent surface workability such as coloring It can be.

本発明の構造物の補強構造は、前記炭素繊維シートは、前記複数の炭素繊維層を有し、前記各炭素繊維層における前記炭素繊維の延設方向は、互いに直交することが好ましい。
この構成によれば、ストランドの延設方向を互いに直交させるようにして、複数の炭素繊維層を積層させることにより、層数に比例した補強性能を有する補強部材を構成できる。従って、層数を設定するだけで最適な補強性能を有する補強部材を容易に構成することができる。 In the reinforcing structure for a structure according to the present invention, it is preferable that the carbon fiber sheet has the plurality of carbon fiber layers, and extending directions of the carbon fibers in the carbon fiber layers are orthogonal to each other.
According to this configuration, a reinforcing member having a reinforcing performance proportional to the number of layers can be configured by laminating a plurality of carbon fiber layers so that the extending directions of the strands are orthogonal to each other. Therefore, it is possible to easily configure a reinforcing member having optimum reinforcing performance simply by setting the number of layers.

本発明の構造物の補強構造は、前記炭素繊維シートは、２枚の前記鋼板によって挟持されることが好ましい。
この構成によれば、補強部材が２枚の鋼板と炭素繊維シートとのサンドイッチ構造になっているので、炭素繊維シートを直接触れずに補強部材を構造物に貼付することができる。また、補強部材の表裏いずれの面を構造物に対して貼付しても、補強構造の表面が鋼板の表面となるので、着色等の表面加工性に優れた補強構造とすることができる。 In the reinforcing structure for a structure according to the present invention, the carbon fiber sheet is preferably sandwiched between the two steel plates.
According to this configuration, since the reinforcing member has a sandwich structure of two steel plates and a carbon fiber sheet, the reinforcing member can be attached to the structure without directly touching the carbon fiber sheet. Moreover, even if the front and back surfaces of the reinforcing member are attached to the structure, the surface of the reinforcing structure becomes the surface of the steel plate, so that a reinforcing structure excellent in surface workability such as coloring can be obtained.

本発明の構造物の補強構造は、前記構造物は、耐震壁を備え、前記耐震壁の表面は、複数の領域に区画され、前記補強部材は、前記領域毎に貼付されることが好ましい。
この構成によれば、補強部材により耐震壁の強度が向上され、構造物の耐震性を向上させることができる。また、作業者の負担を考慮して補強部材の大きさを設定し、設定された補強部材の大きさに応じて、耐震壁の表面を複数の領域に区画することによって、作業者の負担が軽減される。 In the reinforcing structure for a structure according to the present invention, it is preferable that the structure includes a seismic wall, the surface of the seismic wall is partitioned into a plurality of regions, and the reinforcing member is attached to each region.
According to this configuration, the strength of the earthquake-resistant wall is improved by the reinforcing member, and the earthquake resistance of the structure can be improved. In addition, the size of the reinforcing member is set in consideration of the burden on the operator, and the surface of the earthquake-resistant wall is divided into a plurality of regions according to the set size of the reinforcing member, thereby reducing the burden on the operator. It is reduced.

本発明の構造物の補強構造は、前記構造物は、鉄骨梁を備え、前記補強部材は、前記鉄骨梁の表面に貼付されることが好ましい。
この構成によれば、例えば、Ｈ型鋼やＩ型鋼などの鉄骨梁におけるフランジ下面に、補強部材を貼付することにより、鉄骨梁の高さ寸法が小さい場合であっても、見かけの剛性を高めることができ、鉄骨梁の撓みを小さくすることができる。いわゆる撓み制御の機能を備えることができる。 In the reinforcing structure for a structure according to the present invention, it is preferable that the structure includes a steel beam, and the reinforcing member is attached to a surface of the steel beam.
According to this configuration, for example, by applying a reinforcing member to the lower surface of the flange of a steel beam such as H-shaped steel or I-shaped steel, the apparent rigidity can be increased even when the height of the steel beam is small. And the bending of the steel beam can be reduced. A so-called deflection control function can be provided.

本発明の構造物の補強構造は、前記構造物は、コンクリート梁を備え、前記補強部材は、前記コンクリート梁の表面に貼付されることが好ましい。
この構成によれば、コンクリート梁の下面に補強部材を貼付して、コンクリート梁のひび割れを抑制することができる。いわゆるひび割れ制御の機能を備えることができる。 In the reinforcing structure for a structure of the present invention, it is preferable that the structure includes a concrete beam, and the reinforcing member is attached to a surface of the concrete beam.
According to this configuration, the reinforcing member can be attached to the lower surface of the concrete beam to suppress cracking of the concrete beam. A so-called crack control function can be provided.

［第１実施形態］
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の構造物１を構成する耐震壁２の補強構造を示す正面図である。図２は、耐震壁２の補強構造を示す縦断面図である。
図１、図２において、構造物１は、鉄筋コンクリート柱３および鉄筋コンクリート梁４を有する鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）のラーメン（架構）構造を形成している。鉄筋コンクリート柱３と鉄筋コンクリート梁４とで構成される架構（図１の中央）には、鉄筋コンクリートの耐震壁２が設けられている。
耐震壁２の表面全体には、本発明の補強部材である複数の補強パネル１０が接着剤で貼付されている。
１枚の補強パネル１０の高さ寸法Ｈは、例えば、５００mm〜７００mmの範囲で設定され、幅寸法Ｗは、例えば、８００mm〜１０００mmの範囲で設定される。耐震壁２の表面は複数の領域に区画され、各領域毎に、補強パネル１０が貼付される。本実施形態では、補強パネル１０は、耐震壁２の幅方向（図１中の左右方向）に８列、高さ方向（図１中の上下方向）に６行、合計４８枚並設されている。 [First Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view showing a reinforcing structure of a seismic wall 2 constituting the structure 1 of the present embodiment. FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the reinforcing structure of the earthquake resistant wall 2.
1 and 2, a structure 1 forms a reinforced concrete (RC) frame structure having reinforced concrete columns 3 and reinforced concrete beams 4. A frame composed of reinforced concrete columns 3 and reinforced concrete beams 4 (center of FIG. 1) is provided with a reinforced concrete seismic wall 2.
A plurality of reinforcing panels 10 that are reinforcing members of the present invention are attached to the entire surface of the earthquake resistant wall 2 with an adhesive.
For example, the height dimension H of one reinforcing panel 10 is set in a range of 500 mm to 700 mm, and the width dimension W is set in a range of 800 mm to 1000 mm, for example. The surface of the earthquake-resistant wall 2 is divided into a plurality of regions, and a reinforcing panel 10 is attached to each region. In this embodiment, the reinforcing panels 10 are arranged in parallel in 8 rows in the width direction (left-right direction in FIG. 1) of the earthquake-resistant wall 2 and 6 rows in the height direction (up-down direction in FIG. 1), for a total of 48 sheets. Yes.

図３は、補強パネル１０の構造を部分的に破断して示す斜視図である。
図３において、補強パネル１０は、一対の鋼板１１と、これらの鋼板１１に挟持される炭素繊維シート１２とを有して構成されている。鋼板１１の表面には、炭素繊維シート１２が接着部材である熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂など）１８（図４）によって貼付されている。 FIG. 3 is a perspective view showing a partially broken structure of the reinforcing panel 10.
In FIG. 3, the reinforcing panel 10 includes a pair of steel plates 11 and a carbon fiber sheet 12 sandwiched between these steel plates 11. A carbon fiber sheet 12 is attached to the surface of the steel plate 11 with a thermosetting resin (such as an epoxy resin) 18 (FIG. 4) as an adhesive member.

炭素繊維シート１２は、３層の炭素繊維層１４，１５，１６を積層して形成され、各炭素繊維層１４，１５，１６は、１方向に延設された炭素繊維の束（ストランド）１７によって構成される。この炭素繊維は、鋼板と略同等のヤング係数を有するとともに、鋼板の約８倍の引張強度を有している。各炭素繊維層１４，１５，１６同士は、互いにストランド１７の延設方向が直交して積層される。また、各炭素繊維層１４，１５，１６同士は、例えば、未硬化のエポキシ樹脂１８を各炭素繊維層１４，１５，１６間に含浸させ、積層させた後、熱処理することによって、一体成形される。 The carbon fiber sheet 12 is formed by laminating three carbon fiber layers 14, 15, 16, and each carbon fiber layer 14, 15, 16 is a bundle (strand) 17 of carbon fibers extending in one direction. Consists of. This carbon fiber has a Young's modulus substantially equal to that of a steel plate and a tensile strength about 8 times that of a steel plate. The carbon fiber layers 14, 15, 16 are laminated so that the extending directions of the strands 17 are orthogonal to each other. The carbon fiber layers 14, 15, 16 are integrally formed by, for example, impregnating an uncured epoxy resin 18 between the carbon fiber layers 14, 15, 16 and laminating them, followed by heat treatment. The

本実施形態では、鋼板の厚さ寸法Ｔ１は、１．６mmに設定され、炭素繊維層１４，１５，１６の厚さ寸法Ｔ２は、約０．１mmに設定される。従って、補強パネル１０全体の厚さ寸法Ｔは、約３．５mmに設定されている。なお、本発明の補強パネル１０の厚さ寸法Ｔとしては、１mm〜５mmの範囲で構成され、鋼板１１の厚さ寸法Ｔ１は、１mm〜４mmの範囲内で設定され、炭素繊維シート１２の厚さ寸法は、０．０５mm〜１mmの範囲内で設定されるのが好ましい。 In the present embodiment, the thickness dimension T1 of the steel plate is set to 1.6 mm, and the thickness dimension T2 of the carbon fiber layers 14, 15, 16 is set to about 0.1 mm. Therefore, the thickness dimension T of the entire reinforcing panel 10 is set to about 3.5 mm. In addition, as thickness dimension T of the reinforcement panel 10 of this invention, it is comprised in the range of 1 mm-5 mm, the thickness dimension T1 of the steel plate 11 is set in the range of 1 mm-4 mm, and the thickness of the carbon fiber sheet 12 is set. The length dimension is preferably set within a range of 0.05 mm to 1 mm.

図４は、補強パネル１０で補強された耐震壁２の断面図である。
図４に示すように、補強パネル１０は、エポキシモルタル１９によって、耐震壁２の表面に接着される。
なお、炭素繊維層１４，１６のストランド１７の延設方向が、耐震壁２の幅方向（水平方向）と平行になるように、補強パネル１０が耐震壁２に貼付されている。 FIG. 4 is a cross-sectional view of the seismic wall 2 reinforced with the reinforcing panel 10.
As shown in FIG. 4, the reinforcing panel 10 is bonded to the surface of the earthquake-resistant wall 2 by the epoxy mortar 19.
The reinforcing panel 10 is affixed to the earthquake resistant wall 2 so that the extending direction of the strands 17 of the carbon fiber layers 14 and 16 is parallel to the width direction (horizontal direction) of the earthquake resistant wall 2.

このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）炭素繊維シート１２の強度が鋼板１１の強度よりも大きいので、補強パネル１０の厚さ寸法Ｔが従来の鋼板のみの補強部材よりも薄く設定されても、従来と同程度以上の強度を維持することができ、補強パネル１０の軽量化を図ることができる。従って、補強パネル１０自体の比重を小さくでき、補強作業の作業性の向上が図れる。 According to this embodiment, there are the following effects.
(1) Since the strength of the carbon fiber sheet 12 is greater than the strength of the steel plate 11, even if the thickness dimension T of the reinforcing panel 10 is set to be thinner than a reinforcing member made of only a conventional steel plate, the strength is equal to or higher than the conventional strength. Thus, the weight of the reinforcing panel 10 can be reduced. Therefore, the specific gravity of the reinforcing panel 10 itself can be reduced, and the workability of the reinforcing work can be improved.

（２）作業者の負担を考慮して補強パネル１０の大きさを設定し、設定された補強パネル１０の大きさに応じて、耐震壁２の表面を複数の領域に区画することによって、作業者の負担を軽減することができる。 (2) The size of the reinforcing panel 10 is set in consideration of the burden on the operator, and the surface of the earthquake-resistant wall 2 is divided into a plurality of regions according to the set size of the reinforcing panel 10. The burden on the user can be reduced.

（３）炭素繊維層１４，１５，１６の層数を適宜設定し、補強パネル１０の厚さ寸法Ｔにおける炭素繊維シート１２の厚さ寸法の占める割合を自由に設定することができるので、補強パネル１０を様々な物性に対応した所謂、テーラーメード材料として用いることができる。 (3) Since the number of layers of the carbon fiber layers 14, 15, 16 can be set as appropriate, and the proportion of the thickness dimension of the carbon fiber sheet 12 in the thickness dimension T of the reinforcing panel 10 can be freely set, the reinforcement The panel 10 can be used as a so-called tailor-made material corresponding to various physical properties.

（４）鋼板１１と組み合わせによって、炭素繊維シート１２のみの場合と比べて、炭素繊維層１４，１５，１６の直交異方性が補強パネル１０の特性として強く表れるのを緩和することができ、均質材料のように複雑な応力に対する強度を維持できる。 (4) By combining with the steel plate 11, compared with the case of the carbon fiber sheet 12 alone, the orthogonal anisotropy of the carbon fiber layers 14, 15, 16 can be mitigated as a characteristic of the reinforcing panel 10. It can maintain strength against complex stress like homogeneous materials.

（５）補強パネル１０は、鋼板１１に炭素繊維シート１２を接着部材で貼付して形成されるので、炭素繊維シート１２のみを構造物に貼付するのと比べて、補強パネル１０を耐震壁２の表面に容易に設置することができる。すなわち、補強パネル１０をプレハブ化して、現場作業の効率化を図れる。 (5) Since the reinforcing panel 10 is formed by attaching the carbon fiber sheet 12 to the steel plate 11 with an adhesive member, the reinforcing panel 10 is attached to the earthquake resistant wall 2 as compared with the case where only the carbon fiber sheet 12 is attached to the structure. It can be easily installed on the surface of That is, the reinforcing panel 10 can be prefabricated to improve the efficiency of field work.

（６）ストランド１７の延設方向を互いに直交させるようにして、複数の炭素繊維層１４，１５，１６を積層させることにより、層数に比例した補強性能を有する補強パネル１０を構成できる。従って、層数を設定するだけで最適な補強性能を有する補強パネル１０を容易に構成することができる。 (6) By stacking the plurality of carbon fiber layers 14, 15 and 16 so that the extending directions of the strands 17 are orthogonal to each other, the reinforcing panel 10 having a reinforcing performance proportional to the number of layers can be configured. Therefore, it is possible to easily configure the reinforcing panel 10 having the optimal reinforcing performance only by setting the number of layers.

（７）補強パネル１０が２枚の鋼板１１と炭素繊維シート１２とのサンドイッチ構造になっているので、炭素繊維シート１２を直接触れずに補強パネル１０を構造物に貼付することができる。 (7) Since the reinforcing panel 10 has a sandwich structure of the two steel plates 11 and the carbon fiber sheet 12, the reinforcing panel 10 can be attached to the structure without directly touching the carbon fiber sheet 12.

（８）補強パネル１０の表裏いずれの面を構造物に対して貼付しても、補強後の表面が鋼板１１の表面となるので、着色等の表面加工性に優れた補強構造とすることができる。 (8) Even if the front and back surfaces of the reinforcing panel 10 are attached to the structure, the surface after reinforcement becomes the surface of the steel plate 11, so that a reinforcing structure excellent in surface workability such as coloring can be obtained. it can.

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る耐震壁２の補強構造について図５に基づいて説明する。
図５は、本実施形態に係る耐震壁２の補強構造を示す縦断面図である。
耐震壁２の補強構造は、前述の第１実施形態の補強構造に対して補強パネル１０Ａの構成が相違するもので、その他の構成は略同様である。すなわち、補強パネル１０Ａは、１枚の鋼板１１と、炭素繊維シート１２とを有して構成される。補強パネル１０Ａは、炭素繊維シート１２が接着された側を耐震壁２に向けて、貼付されている。 [Second Embodiment]
Next, the reinforcement structure of the earthquake-resistant wall 2 which concerns on 2nd Embodiment of this invention is demonstrated based on FIG.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing the reinforcing structure of the earthquake resistant wall 2 according to the present embodiment.
The reinforcing structure of the earthquake resistant wall 2 is different from the reinforcing structure of the first embodiment described above in the configuration of the reinforcing panel 10A, and the other configurations are substantially the same. That is, the reinforcing panel 10 A includes a single steel plate 11 and a carbon fiber sheet 12. The reinforcing panel 10 A is attached with the side to which the carbon fiber sheet 12 is bonded facing the earthquake resistant wall 2.

このような構成によれば、前述の効果（１）〜（６）に加えて以下の効果がある。
（９）前記実施形態と比べて鋼板１１の枚数が削減できるので、補強パネル１０Ａの軽量化をより進めることができる。また、補強後の耐震壁２の表面が鋼板１１の表面となり、着色等の表面加工性に優れた補強構造とすることができる。 According to such a configuration, in addition to the effects (1) to (6) described above, the following effects can be obtained.
(9) Since the number of the steel plates 11 can be reduced as compared with the embodiment, the weight of the reinforcing panel 10A can be further reduced. Moreover, the surface of the earthquake-resistant wall 2 after reinforcement becomes the surface of the steel plate 11, and it can be set as the reinforcement structure excellent in surface workability, such as coloring.

［本発明の変形例］
なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成でき
る他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記各実施形態において、炭素繊維シートは、１層または２層の炭素繊維層で形成されてもよいし、または４層以上で形成されてもよい。
また、炭素繊維層相互の接着はエポキシ樹脂を使用しているがエポキシ樹脂と同等またはそれ以上の接着力を有する他の接着剤を使用してもよい。
また、炭素繊維シートは、複数の炭素繊維層をその炭素繊維の延設方向が同じになるように積層して構成されていてもよい。 [Modification of the present invention]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes other configurations that can achieve the object of the present invention, and includes the following modifications and the like.
For example, in each of the above embodiments, the carbon fiber sheet may be formed of one or two carbon fiber layers, or may be formed of four or more layers.
Moreover, although the epoxy resin is used for adhesion | attachment between carbon fiber layers, you may use the other adhesive agent which has the adhesive force equivalent to or more than an epoxy resin.
The carbon fiber sheet may be configured by laminating a plurality of carbon fiber layers so that the extending directions of the carbon fibers are the same.

また、本発明の補強部材を、Ｈ型鋼やＩ型鋼などの鉄骨梁におけるフランジ下面に、貼付してもよい。このようにすれば、鉄骨梁の高さ寸法が小さい場合であっても、見かけの剛性を高めることができ、鉄骨梁の撓みを小さくすることができる（撓み制御）。
また、本発明の補強部材を、コンクリート梁の下面に貼付してもよい。このようにすれば、コンクリート梁のひび割れを抑制することができる（ひび割れ制御）。 Moreover, you may affix the reinforcement member of this invention on the flange lower surface in steel beam, such as H-shaped steel and I-shaped steel. In this way, even if the height dimension of the steel beam is small, the apparent rigidity can be increased and the deflection of the steel beam can be reduced (deflection control).
Moreover, you may affix the reinforcement member of this invention on the lower surface of a concrete beam. If it does in this way, the crack of a concrete beam can be controlled (crack control).

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。 In addition, the best configuration, method and the like for carrying out the present invention have been disclosed in the above description, but the present invention is not limited to this. That is, the invention has been illustrated and described with particular reference to certain specific embodiments, but without departing from the spirit and scope of the invention, Various modifications can be made by those skilled in the art in terms of material, quantity, and other detailed configurations.
Therefore, the description limiting the shape, material, etc. disclosed above is an example for easy understanding of the present invention, and does not limit the present invention. The description by the name of the member which remove | excluded the limitation of one part or all of such restrictions is included in this invention.

以下、本発明の実施例について説明する。
本実施例では、前記実施形態で述べた補強パネルの構成と略同様の構成である試験体２０，３０を用いて引張試験および曲げ試験を実施し、構造物の補強に用いた場合の軽量化の効果および補強効果について評価する。 Examples of the present invention will be described below.
In this example, a tensile test and a bending test were performed using the test bodies 20 and 30 having substantially the same configuration as the configuration of the reinforcing panel described in the above embodiment, and the weight was reduced when used for reinforcing a structure. Evaluate the effects and reinforcement effects.

［実施例１］
〔１．測定条件〕
（１．１）試験の種類引張試験
（１．２）試験体の形状長さ５００mm、幅５０mm（平行部）
図６は、試験体２０の正面図である。
試験体２０は、ひずみを測定する平行部２１と、平行部２１の両端に設けられたつかみ部２２とを有する。また、図示を省略するが、試験体２０は、２枚の鋼板、および２枚の鋼板の間に挟持された炭素繊維シートを有して構成される。
（１．３）炭素繊維シートの種類
炭素繊維シートは、１方向タイプのものと、２方向タイプのものとを使用する。積層数はそれぞれ１層および３層とする。２方向タイプのものは試験体の長手方向に対して４５度だけ傾斜する方向に炭素繊維が延設されている。
表１に、試験体２０の一覧を示す。 [Example 1]
[1. Measurement condition〕
(1.1) Test type Tensile test (1.2) Shape of test specimen Length 500mm, width 50mm (parallel part)
FIG. 6 is a front view of the test body 20.
The test body 20 includes a parallel portion 21 for measuring strain and a grip portion 22 provided at both ends of the parallel portion 21. Moreover, although illustration is abbreviate | omitted, the test body 20 has a carbon fiber sheet pinched | interposed between two steel plates and two steel plates.
(1.3) Types of carbon fiber sheets
A carbon fiber sheet uses a one-way type and a two-way type. The number of layers is 1 layer and 3 layers, respectively. In the two-direction type, carbon fibers are extended in a direction inclined by 45 degrees with respect to the longitudinal direction of the specimen.
Table 1 shows a list of the test bodies 20.

例えば、１方向タイプで３層の試験体では、１層目および３層目の炭素繊維層の炭素繊維の延設方向が試験体の長手方向に沿って設けられ、２層目の炭素繊維層の延設方向がこれらに直交する方向に設けられている。
また、２方向タイプで３層の試験体では、１層目および３層目の炭素繊維層の炭素繊維の延設方向が試験体の長手方向に対して４５度だけ傾斜する方向に沿って設けられ、２層目の炭素繊維層の延設方向がこれらに直交する方向に設けられている。
（１．４）測定項目引張荷重、軸方向の変位 For example, in a unidirectional type, three-layer test body, the carbon fiber extending direction of the first and third carbon fiber layers is provided along the longitudinal direction of the test body, and the second carbon fiber layer The extending direction is provided in a direction orthogonal to these.
In addition, in the two-direction type three-layer test body, the extending direction of the carbon fibers of the first and third carbon fiber layers is provided along a direction inclined by 45 degrees with respect to the longitudinal direction of the test body. The extending direction of the second carbon fiber layer is provided in a direction orthogonal to these.
(1.4) Measurement items Tensile load, axial displacement

〔２．測定方法〕
（２．１）ひずみゲージ２３を用いて試験体２０の軸方向のひずみを測定する。
図６にひずみゲージ２３の貼付位置を示す。ひずみの測定位置は、平行部２１の中央位置、および中央から両端へ１００mm、２５０mmの各位置とする。
（２．２）試験体２０に引張荷重を加え、試験体２０が破断するまでのひずみと引張荷重とを測定する。載荷の途中に層がずれたり、剥離したりすることも考えられるので、状況を目視で確認しながら行う。
（２．３）比較のために、試験体２０で用いた鋼板２枚分の厚さ寸法の比較用試験体を用いて同様の引張試験を行う。 [2. Measuring method〕
(2.1) The strain in the axial direction of the test body 20 is measured using the strain gauge 23.
FIG. 6 shows the position where the strain gauge 23 is attached. The strain measurement positions are the center position of the parallel portion 21 and the positions of 100 mm and 250 mm from the center to both ends.
(2.2) A tensile load is applied to the test body 20, and the strain and the tensile load until the test body 20 breaks are measured. It is conceivable that the layer may be shifted or peeled off during loading, so the situation is checked visually.
(2.3) For comparison, a similar tensile test is performed using a comparative test specimen having a thickness dimension corresponding to two steel plates used in the test specimen 20.

〔３．結果・考察〕
測定結果を表２および図７に示す。
表２は、各試験体２０における降伏荷重および最大引張力を示す。
図７は、各試験体２０における荷重−変位曲線を示す。 [3. Results and discussion)
The measurement results are shown in Table 2 and FIG.
Table 2 shows the yield load and the maximum tensile force in each specimen 20.
FIG. 7 shows a load-displacement curve in each specimen 20.

（３．１）最大引張力
＜１方向の場合＞
図７に示すように、炭素繊維は、約１５０００〜２００００μひずみ（１．５〜２％ひずみ）で破断している。炭素繊維の破断時が試験体の最大引張力となった。破断後、素材の鋼板２枚合わせのものを引張試験した場合と同様の荷重-変位曲線を示し、最終的に鋼板が破断した。
１層から３層に層数を増やすことで最大引張力は大きく上昇した。また、鋼板２枚合わせのものの最大引張力を比較したところ、最大引張力の上昇率は約８０％となった。 (3.1) Maximum tensile force <In one direction>
As shown in FIG. 7, the carbon fiber is broken at about 15000 to 20000 μ strain (1.5 to 2% strain). The maximum tensile force of the specimen was obtained when the carbon fiber was broken. After the fracture, the same load-displacement curve as in the case where the tensile test was performed on two sheets of the raw steel sheet was eventually broken.
The maximum tensile force was greatly increased by increasing the number of layers from 1 layer to 3 layers. Further, when the maximum tensile force of the two steel plates combined was compared, the increase rate of the maximum tensile force was about 80%.

＜２方向の場合＞
１層と３層とで荷重−変位曲線が似ており、１方向の場合と同様に、炭素繊維の破断時が最大引張力となった。
１層と３層との共通点としては、最初に炭素繊維シートが破断して、一度引張力が低下する点である。炭素繊維は、約３００００μひずみ（３％ひずみ）で破断した。
相違点として、１層の場合、最初に引張力が低下した際に、炭素繊維が完全に破断して、その後の荷重−変位曲線は鋼板２枚合わせのものと同様となった。これに対して、３層の場合、最初に引張力が低下した際に、炭素繊維が完全には破断せず、鋼板が破断する直前で炭素繊維が完全に破断して再度引張力が低下し、その後すぐに鋼板が破断した。
１層から３層に層数を増やすことによる最大引張力の上昇はほとんど見られなかった。２方向の場合、両端のチャック部分をつなぐように炭素繊維が入っていないので、ただエポキシ樹脂をつかんだもの引っ張っているものと変わらないと推定できる。よって、多少上昇したのは試験体の厚みが厚くなったことによる影響と考えられる。 <In the case of 2 directions>
The load-displacement curve was similar between the first layer and the third layer, and the maximum tensile force was obtained when the carbon fiber was broken, as in the case of one direction.
The common point between the first layer and the third layer is that the carbon fiber sheet is first broken and the tensile force is once reduced. The carbon fiber broke at about 30000 μ strain (3% strain).
As a difference, in the case of one layer, when the tensile force was first reduced, the carbon fiber was completely broken, and the subsequent load-displacement curve was the same as that of the two steel sheets. In contrast, in the case of three layers, when the tensile force first decreases, the carbon fiber does not completely break, but the carbon fiber completely breaks immediately before the steel plate breaks, and the tensile force decreases again. Shortly thereafter, the steel sheet broke.
Almost no increase in the maximum tensile force was observed by increasing the number of layers from 1 layer to 3 layers. In the case of the two directions, since no carbon fiber is contained so as to connect the chuck portions at both ends, it can be presumed that there is no difference from what is pulling what just holds the epoxy resin. Therefore, it is considered that the slight increase is due to the increase in the thickness of the specimen.

＜共通事項＞
接着が剥がれるのと同時に炭素繊維シートが破断した試験体と、先に接着が剥がれて荷重が上がってから炭素繊維シートが破断した試験体とがあった。
いずれの場合も、鋼板自体が破断する前に炭素繊維シートが破断した。このことから、鋼板の終局耐力と炭素繊維シートの終局耐力とを足し合わせた予想荷重まで、試験体の最大荷重が上がることはなかったが、炭素繊維シートを貼り付けることによって、降伏荷重および最大荷重が上がった。 <Common items>
There were a test body in which the carbon fiber sheet was broken at the same time as the adhesion was peeled off, and a test body in which the carbon fiber sheet was broken after the adhesion was first peeled off and the load was increased.
In either case, the carbon fiber sheet broke before the steel plate itself broke. From this, the maximum load of the specimen did not increase up to the expected load that was the sum of the ultimate strength of the steel sheet and the ultimate strength of the carbon fiber sheet, but by applying the carbon fiber sheet, the yield load and the maximum Load increased.

（３．２）比強度
表２に示すように、試験体が炭素繊維シートの貼付によって軽量化されたことで、１方向３層の場合の比強度は、同じ厚さの鋼板の比強度よりも高くなった。１方向１層の場合の比強度と比較すると、１層から３層にすることで、比強度は約１．５倍になった。
１方向３層以外の試験体においては、比強度は、鋼板を２枚合わせたものとほとんど変わらなかった。また、２方向の試験体では、層数を増やしても比強度はほとんど変わらなかった。
鋼板のみの試験体で、１方向３層の試験体と同じ最大引張力を発揮させるには、鋼板の厚さ寸法を理論上５．９mmとする必要がある。この場合、鋼板の試験体の重量は約２５００gとなる。１方向３層の試験体の重量は平均で約１４５０gであることから、約１ｋｇの軽量化が可能となった。 (3.2) Specific strength As shown in Table 2, the specific strength in the case of three layers in one direction is less than the specific strength of a steel plate having the same thickness because the specimen was reduced in weight by attaching a carbon fiber sheet. It was also expensive. Compared with the specific strength in the case of one layer in one direction, the specific strength increased by about 1.5 times by changing from one layer to three layers.
In the specimens other than the three layers in one direction, the specific strength was almost the same as that obtained by combining two steel plates. In the two-direction specimen, the specific strength hardly changed even when the number of layers was increased.
In order to exhibit the same maximum tensile force as a specimen with only one steel plate and a specimen with three layers in one direction, the thickness dimension of the steel sheet needs to be theoretically 5.9 mm. In this case, the weight of the steel sheet specimen is about 2500 g. Since the average weight of the test body with three layers in one direction is about 1450 g, the weight can be reduced by about 1 kg.

（３．３）剛性
図７に示すように、１方向の１層と３層との剛性を比較すると、３層のほうが大きくなっていることが判明した。
鋼板２枚合わせのものより剛性が低くなっている試験体があった。鋼板２枚合わせの場合の剛性は、少なくとも確保されていると推定できるので、剛性が低くなった原因としては、チャック部分が滑ってしまったことが考えられる。他には、チャック部分は滑っていないが、接着面が全体としてずれてしまったということも考えられる。 (3.3) Rigidity As shown in FIG. 7, when the rigidity of one layer in one direction is compared with the rigidity of the three layers, it is found that the three layers are larger.
There was a specimen with a rigidity lower than that of a combination of two steel plates. Since it can be estimated that at least the rigidity in the case of joining two steel sheets is ensured, it is considered that the chuck portion slipped as a cause of the decrease in rigidity. In addition, the chuck portion is not slipping, but it is also conceivable that the bonding surface has shifted as a whole.

（３．４）以上のことから、特に、１方向３層の試験体において、炭素繊維シートを挟んで接着することによる最大引張力および比強度、剛性の向上が確認できた。従って、構造物の補強に用いた場合の軽量化の効果および補強効果があると評価することができる。 (3.4) From the above, it was confirmed that the maximum tensile force, the specific strength, and the rigidity were improved by sandwiching and bonding the carbon fiber sheet in the unidirectional three-layer specimen. Therefore, it can be evaluated that there is an effect of weight reduction and a reinforcing effect when used for reinforcing a structure.

［実施例２］
〔１．測定条件〕
（１．１）試験の種類曲げ試験
（１．２）試験体の形状長さ２００mm、幅５０mm（図８）
試験体３０は、引張試験の試験体と同様で、２枚の鋼板、および２枚の鋼板の間に挟持された炭素繊維シートを有して構成される。
（１．３）炭素繊維シートの種類引張試験と同様とする。
（１．４）測定項目曲げ荷重 [Example 2]
[1. Measurement condition〕
(1.1) Test type Bending test (1.2) Shape of specimen 200 mm in length and 50 mm in width (Fig. 8)
The test body 30 is similar to the test body of the tensile test, and includes two steel plates and a carbon fiber sheet sandwiched between the two steel plates.
(1.3) Type of carbon fiber sheet The same as in the tensile test.
(1.4) Measurement item Bending load

〔２．測定方法〕
図８は、本実施例の曲げ試験装置の概略図である。
図８に示すように、試験装置を用いて試験体３０を２点支持し、中央部を下方に押し下げて、試験体３０に曲げ荷重を加える。そして、試験体３０が破断するまでの試験体３０の曲げ荷重を測定する。 [2. Measuring method〕
FIG. 8 is a schematic view of the bending test apparatus of the present embodiment.
As shown in FIG. 8, the test body 30 is supported at two points using a test apparatus, the center portion is pushed downward, and a bending load is applied to the test body 30. And the bending load of the test body 30 until the test body 30 fractures is measured.

〔３．結果・考察〕
測定結果を表３および図９に示す。
表３は、各試験体３０における最大曲げ力を示す。
図９は、各試験体３０における荷重−変位曲線を示す。 [3. Results and discussion)
The measurement results are shown in Table 3 and FIG.
Table 3 shows the maximum bending force in each test body 30.
FIG. 9 shows a load-displacement curve in each test body 30.

表３に示すように、１方向、２方向ともに層数を増やすことにより、最大曲げ力が大きくなった。また、図９に示すように、１方向、２方向ともに層数を増やすことにより、曲げ剛性が大きくなった。
以上のことから、炭素繊維シートを鋼板で挟むことによって、積層数を増やすことで最大引張力を上昇させることができ、曲げ荷重に対する補強効果があることが確認できた。従って、構造物の補強に用いた場合の軽量化の効果および補強効果があると評価することができる。 As shown in Table 3, the maximum bending force was increased by increasing the number of layers in one direction and two directions. Further, as shown in FIG. 9, the bending rigidity was increased by increasing the number of layers in one direction and two directions.
From the above, it was confirmed that the maximum tensile force can be increased by increasing the number of layers by sandwiching the carbon fiber sheet between the steel plates, and there is a reinforcing effect against the bending load. Therefore, it can be evaluated that there is an effect of weight reduction and a reinforcing effect when used for reinforcing a structure.

本発明は、既存の耐震壁等の構造体の補強部材として利用できる。 The present invention can be used as a reinforcing member for a structure such as an existing earthquake resistant wall.

本発明の第１実施形態に係る耐震壁の補強構造を示す正面図である。It is a front view which shows the reinforcement structure of the earthquake-resistant wall which concerns on 1st Embodiment of this invention. 前記耐震壁の補強構造を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the reinforcement structure of the said earthquake-resistant wall. 前記補強構造における補強部材を部分的に破断して示す斜視図である。It is a perspective view which shows the reinforcement member in the said reinforcement structure partially fractured | ruptured. 前記耐震壁の断面図である。It is sectional drawing of the said earthquake-resistant wall. 本発明の第２実施形態に係る耐震壁の補強構造を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the reinforcing structure of the earthquake-resistant wall which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の実施例１に係る試験体の正面図である。It is a front view of the test body which concerns on Example 1 of this invention. 前記実施例における荷重−変位曲線を示すグラフである。It is a graph which shows the load-displacement curve in the said Example. 本発明の実施例２に係る試験装置の概略図である。It is the schematic of the test apparatus which concerns on Example 2 of this invention. 前記実施例における荷重−変位曲線を示すグラフである。It is a graph which shows the load-displacement curve in the said Example.

Explanation of symbols

１…構造物、２…耐震壁、１０，１０Ａ…補強パネル（補強部材）、１１…鋼板、１２…炭素繊維シート、１４，１５，１６…炭素繊維層、１７…ストランド（炭素繊維）、１８…エポキシ樹脂（接着部材）。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Structure, 2 ... Earthquake-resistant wall, 10, 10A ... Reinforcement panel (reinforcement member), 11 ... Steel plate, 12 ... Carbon fiber sheet, 14, 15, 16 ... Carbon fiber layer, 17 ... Strand (carbon fiber), 18 ... Epoxy resin (adhesive member).

Claims

Steel sheet,
A carbon fiber sheet affixed to the surface of the steel plate;
An adhesive member for bonding the carbon fiber sheet to the surface of the steel plate;
A reinforcing structure of a structure configured by sticking a reinforcing member having a surface to the structure,
The carbon fiber sheet has one or more carbon fiber layers,
The carbon fiber layer is composed of carbon fibers extending in one direction,
A reinforcing structure for a structure, wherein the reinforcing member is attached so that an extending direction of the carbon fiber is along a tensile direction acting on the structure.

In the reinforcement structure of the structure according to claim 1,
The carbon fiber sheet has the plurality of carbon fiber layers,
The reinforcing structure of the structure, wherein the extending directions of the carbon fibers in the carbon fiber layers are orthogonal to each other.

In the reinforcement structure of the structure according to claim 1 or 2,
A reinforcing structure for a structure, wherein the carbon fiber sheet is sandwiched between the two steel plates.

In the reinforcement structure of the structure in any one of Claims 1-3,
The structure includes a seismic wall,
The surface of the earthquake-resistant wall is partitioned into a plurality of regions,
A reinforcing structure for a structure, wherein the reinforcing member is attached to each region.

In the reinforcement structure of the structure in any one of Claims 1-3,
The structure includes a steel beam,
A reinforcing structure for a structure, wherein the reinforcing member is attached to a surface of the steel beam.

In the reinforcement structure of the structure in any one of Claims 1-3,
The structure comprises a concrete beam;
A reinforcing structure for a structure, wherein the reinforcing member is attached to a surface of the concrete beam.