JP2019060117A - Fiber-reinforced plastic floor panel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、床パネルに関し、特に、繊維強化プラスチック製床パネルに関する。 The present invention relates to floor panels, and in particular to fiber reinforced plastic floor panels.
従来より、建築物の材料として、繊維強化プラスチック(Fiber Reinforced Plastics:FRP)が使用されている。繊維強化プラスチック(FRP)は、安価かつ軽量で、耐久性及び耐荷重性が良好であることから、住宅設備等の建築物において、広く使用されている。 BACKGROUND Conventionally, fiber reinforced plastics (FRP) have been used as materials for buildings. Fiber-reinforced plastic (FRP) is widely used in buildings such as housing equipment because it is inexpensive and lightweight, and has good durability and load resistance.
建築物に使用される材料には、変形性能が求められる。これは、建築物の構造体に外力が入力された際の構造体のエネルギー吸収量が、力と変形量との積で求められるためである。したがって、構造体のエネルギー吸収量を高めることで、材料の変形性能を高め、建築物の突然の破壊を防ぐことができる。 Materials used in buildings are required to have deformability. This is because the energy absorption amount of the structural body when an external force is input to the structural body of the building is determined by the product of the force and the deformation amount. Therefore, by increasing the amount of energy absorption of the structure, it is possible to enhance the deformability of the material and prevent the sudden failure of the building.
しかしながら、FRP材料は、脆性材料であり塑性域がない。そのため、変形性能の低いFRP材料は、建築物の材料への適用範囲が限定される、という問題があった。 However, FRP materials are brittle materials and have no plastic region. Therefore, FRP materials with low deformation performance have a problem that the application range to materials of buildings is limited.
そこで、FRPの脆性を補い、建築物の材料への適用範囲を広げるものとして、パネルに、補強部材を組み込んだ床パネルが、例えば、特開平9−170263号公報(特許文献1)に記載されている。 Therefore, a floor panel in which a reinforcing member is incorporated in the panel is described, for example, in JP-A-9-170263 (Patent Document 1) as a means for compensating the brittleness of FRP and expanding the application range to materials of buildings. ing.
特許文献1に記載の床パネルでは、FRP製の略平板状のパネル本体の内部に、周囲に折り返し部が形成された金属板が挟み込まれて、一体的に形成されている。
In the floor panel described in
係る床パネルでは、FRP製のパネルの内部に、金属板を挟み込んで一体化した構造とすることにより、FRP製のパネルを補強してその耐荷重性を良好なものとするとともに、長期使用によっても、折り返し部のアンカー効果並びに曲げ強度の向上効果によって、補強材とパネルとが剥離しにくく、かつ耐荷重性を備えるようになっている。 In such a floor panel, the FRP panel is reinforced by providing a structure in which a metal plate is sandwiched and integrated inside the FRP panel, and the load resistance thereof is improved, and the long-term use is achieved. Also, due to the anchor effect of the folded portion and the improvement effect of the bending strength, it is difficult for the reinforcing material and the panel to peel off, and the load resistance is provided.
しかしながら、特許文献1に記載の床パネルでは、別部材として補強金属を組み込むものであって、繊維強化プラスチック(FRP)そのものの脆性的な破壊挙動を改善することについては、全く考慮されていない、という問題があった。
However, in the floor panel described in
そこで、本発明は、斯かる実情に鑑み、別部材を必要とせず、繊維強化プラスチック(FRP)の脆性的な破壊挙動を改善することができ、建築物の材料への適用範囲を広げることのできる繊維強化プラスチック製床パネルを提供することを目的とする。 Therefore, in view of such circumstances, the present invention can improve the brittle fracture behavior of fiber reinforced plastic (FRP) without the need for a separate member, and broaden the scope of application to materials of buildings. Aims to provide a fiber reinforced plastic floor panel that can
本発明に係る繊維強化プラスチック製床パネルは、裏面に突条を有する、ことを特徴とする。 The fiber reinforced plastic floor panel according to the present invention is characterized by having a ridge on the back surface.
上述のように、線維強化プラスチック(FRP)は、脆性材料であり塑性域がないため、変形性能に乏しい。そのため、例えば、線維強化プラスチックが床パネルに使用される場合、載荷荷重が床パネルに付与されると、通常、荷重が最大荷重に達した後、床パネルの裏面が完全に破断してしまい、荷重はそのまま低下するようになる。 As described above, fiber reinforced plastic (FRP) is a brittle material and lacks a plastic region, so it has poor deformability. Thus, for example, when a fiber reinforced plastic is used for the floor panel, when the loading load is applied to the floor panel, the back surface of the floor panel is usually completely broken after the load reaches the maximum load. The load will be reduced as it is.
上記構成の繊維強化プラスチック製床パネルによれば、裏面に突条を有するため、繊維強化プラスチック製床パネルに、載荷荷重が付与されると、線維強化プラスチックの繊維束が徐々に破断していく、逐次破壊が生じる。すなわち、載荷荷重の付与に対して、裏面の突条が、逐次破壊の起点となり、裏面の突条が初めに破壊される。そして、荷重が最大荷重に達した後でも、床パネルがある程度の変形性能を有するため、エネルギー吸収量を増加させることによって、床パネルの変形量を増加させることができる。 According to the fiber reinforced plastic floor panel of the above configuration, the fiber reinforced plastic fiber bundle gradually breaks when a load is applied to the fiber reinforced plastic floor panel, because the floor has a ridge. , Successive destruction occurs. That is, with respect to the application of the load, the ridges on the back surface become the starting point of the sequential destruction, and the ridges on the back surface are initially destroyed. And, even after the load reaches the maximum load, since the floor panel has a certain level of deformation performance, the amount of deformation of the floor panel can be increased by increasing the amount of energy absorption.
すなわち、床パネルが裏面に突条を有することで、突条に逐次破壊が起こった後に、裏面の破断が起こることになるため、脆性材料でありながら、荷重低下をほとんど起こさずに、床パネルの変形量が増すことになる。 That is, since the floor panel has the ridges on the back surface, the fracture of the back surface occurs after sequential failure of the ridges, so that although it is a brittle material, the floor panel hardly causes a drop in load. The amount of deformation of
その後、突条が完全に破断しても、パネルの裏面は破断を起こしていないため、剛性は低下するが、荷重は低下することなく、変形量がさらに増加していく。やがては、パネルの裏面も破断し、荷重が低下するが、通常の床パネルに比し、荷重が低下するまでの変形量は大きくなっている。 Thereafter, even if the ridges are completely broken, the back surface of the panel is not broken, so the rigidity is reduced, but the load is not reduced, and the amount of deformation is further increased. Eventually, the back of the panel also breaks and the load decreases, but the amount of deformation before the load decreases is larger than that of a normal floor panel.
その結果、別部材を必要とせず、繊維強化プラスチック材に変形性能を持たせることで、繊維強化プラスチック材の脆性的な破壊挙動を改善することができ、建築材料への適用範囲を広げることができる。 As a result, it is possible to improve the brittle fracture behavior of the fiber reinforced plastic material by providing the fiber reinforced plastic material with a deformability without requiring a separate member, and to extend the scope of application to building materials. it can.
また、突条によって裏面に形成された床下空間は、例えば、配管等を配置するスペースとして、活用することができる。 Moreover, the under-floor space formed on the back surface by the ridges can be used, for example, as a space for arranging a pipe or the like.
本発明の他態様として、前記繊維強化プラスチック製床パネルは、二つの短辺と二つの長辺とで囲まれた四角形状を有し、前記突条は、前記長辺と平行に延びている、のが好ましい。 As another aspect of the present invention, the fiber reinforced plastic floor panel has a rectangular shape surrounded by two short sides and two long sides, and the ridges extend in parallel with the long sides. Is preferred.
上記構成の繊維強化プラスチック製床パネルによれば、繊維強化プラスチック製床パネルは、二つの短辺と二つの長辺とで囲まれた四角形状を有し、突条は、長辺と平行に延びているため、載荷荷重が床パネルに付与されると、突条における逐次破壊が、長辺と平行に延びた突条に効率的に生じ、床パネルの長辺方向の脆性破壊を防ぐことができ、突条の逐次破壊が起こった後に、裏面の破断が生じるまでの裏面の長辺方向の変形量をさらに増加させることができる。 According to the fiber reinforced plastic floor panel of the above configuration, the fiber reinforced plastic floor panel has a rectangular shape surrounded by two short sides and two long sides, and the ridges are parallel to the long sides Since it is extended, when loading load is applied to the floor panel, sequential failure in the ridges is efficiently generated on the ridges extending in parallel with the long side to prevent the brittle fracture in the long side direction of the floor panel It is possible to further increase the amount of deformation in the long side direction of the back surface until the breakage of the back surface occurs after sequential failure of the ridges occurs.
本発明のさらに他の態様として、前記突条は、間隔をあけて複数個設けられている、のが好ましい。 In still another aspect of the present invention, it is preferable that a plurality of the ridges are provided at intervals.
上記構成の繊維強化プラスチック製床パネルによれば、突条は、間隔をあけて複数個設けられているため、突条における逐次破壊を、床パネルの全体に亘ってより効率的に生じさせることができ、裏面の破断が生じるまでの裏面の変形量をさらに増加させることができ、床パネルの脆性破壊を効率的に防ぐことができる。 According to the fiber reinforced plastic floor panel of the above configuration, since the plurality of projections are provided at intervals, successive failures in the projections can be generated more efficiently throughout the floor panel. It is possible to further increase the amount of deformation of the back surface until breakage of the back surface occurs, and to effectively prevent the brittle fracture of the floor panel.
本発明のさらに別の態様として、前記繊維強化プラスチック製床パネルは、前記裏面を有する前記裏面層と、前記裏面層と間隔をあけて設けられた表面層と、前記裏面層と前記表面層との間に設けられた中間層と、を備え、前記中間層は、格子状に形成されたリブ部と、前記リブ部間に形成されたコア部と、を有する、のが好ましい。 As still another aspect of the present invention, the fiber reinforced plastic floor panel includes the back surface layer having the back surface, a surface layer spaced apart from the back surface layer, the back surface layer, and the surface layer. Preferably, the intermediate layer has a rib portion formed in a lattice shape and a core portion formed between the rib portions.
上記構成の繊維強化プラスチック製床パネルは、裏面を有する裏面層と、裏面層と間隔をあけて設けられた表面層と、裏面層と表面層との間に設けられた中間層と、を備え、中間層は、格子状に形成されたリブ部と、リブ部間に形成されたコア部と、を有するため、外曲げ荷重が、表面層から裏面層に向けて付与されると、リブ部及びコア部が、荷重を効率よく吸収するとともに、表面層から裏面層に、荷重を効率よく伝えることができ、床パネルの脆性破壊をさらにより効果的に防ぐことができる。 The fiber reinforced plastic floor panel of the above configuration comprises a back surface layer having a back surface, a front surface layer spaced apart from the back surface layer, and an intermediate layer provided between the back surface layer and the front surface layer. Since the intermediate layer has rib portions formed in a lattice and a core portion formed between the rib portions, when an external bending load is applied from the surface layer to the back layer, the rib portions And while a core part absorbs load efficiently, load can be efficiently transmitted from a surface layer to a back layer, and a brittle fracture of a floor panel can be prevented still more effectively.
本発明のさらに別の態様として、前記表面層は、ガラス繊維強化プラスチック又は炭素繊維強化プラスチックを含み、前記リブ部は、炭素繊維強化プラスチックを含み、前記コア部は、発泡アクリルを含み、前記裏面層は、炭素繊維強化プラスチックを含む、のが好ましい。 In still another aspect of the present invention, the surface layer includes glass fiber reinforced plastic or carbon fiber reinforced plastic, the rib includes carbon fiber reinforced plastic, the core includes foam acrylic, and the back The layer preferably comprises carbon fiber reinforced plastic.
上記構成の繊維強化プラスチック製床パネルによれば、表面層は、ガラス繊維強化プラスチック又は炭素繊維強化プラスチックを含むため、安価かつ軽量で、耐久性及び耐荷重性が良好な床パネルを形成することができる。また、炭素繊維強化プラスチックに比し、ガラス繊維強化プラスチックは安価であるため、さらにコストを削減することができる。また、リブ部は、炭素繊維強化プラスチックを含むため、外曲げ荷重が、表面層から裏面層に向けて付与されると、リブ部が、曲げ荷重を効率よく吸収するとともに、表面層から裏面層に、曲げ荷重を効率よく伝えることができる。また、コア部は、発泡アクリルを含むため、コア部が曲げ荷重をより効率的に吸収するとともに、表面層から裏面層に、曲げ荷重をより効率的に伝えることができる。また、裏面層は、炭素繊維強化プラスチックを含むため、安価かつ軽量で、耐久性及び耐荷重性が良好な床パネルを形成することができる。 According to the fiber reinforced plastic floor panel of the above configuration, since the surface layer contains glass fiber reinforced plastic or carbon fiber reinforced plastic, it is inexpensive and lightweight to form a floor panel having good durability and load resistance. Can. In addition, since glass fiber reinforced plastic is less expensive than carbon fiber reinforced plastic, the cost can be further reduced. In addition, since the rib portion contains a carbon fiber reinforced plastic, when an external bending load is applied from the surface layer to the back surface layer, the rib portion efficiently absorbs the bending load and the surface layer to the back surface layer In addition, the bending load can be efficiently transmitted. In addition, since the core portion contains foam acrylic, the core portion can absorb bending load more efficiently, and can transmit bending load more efficiently from the surface layer to the back layer. In addition, since the back surface layer contains carbon fiber reinforced plastic, it is possible to form a floor panel that is inexpensive and lightweight, and has good durability and load resistance.
本発明のさらに別の態様として、前記表面層の圧縮弾性係数をE、断面2次モーメントをIとし、前記裏面層の引張強度をσ、断面積をAとし、前記表面層の厚みをh1とし、前記裏面層の厚みをh2とし、前記表面層及び前記裏面層の幅をbとし、前記リブ部間の幅をLrとした時、前記表面層の座屈荷重は、4×π2EI/Lr 2(ただし、I=bh1 3/12)で表されるとともに、前記裏面層の引張荷重は、σ×A(ただし、A=bh2)で表され、4×π2EI/Lr 2>σ×Aである、のが好ましい。
As still another aspect of the present invention, the compressive elastic modulus of the surface layer is E, the second moment of area is I, the tensile strength of the back layer is σ, the cross section is A, and the thickness of the surface layer is h 1 Assuming that the thickness of the back surface layer is h 2 , the width of the front surface layer and the back surface layer is b, and the width between the rib portions is L r , the buckling load of the surface layer is 4 × π 2 EI / L r 2 (However, I = bh 1 3/12 ) with represented by a tensile load of said back surface layer is represented by sigma × a (provided that, a = bh 2), 4 ×
上述のように、炭素繊維強化プラスチックに比し、ガラス繊維強化プラスチックは安価であるため、さらにコストを削減することができる。上記構成の繊維強化プラスチック製床パネルにおいて、表面層の座屈荷重は、4×π2EI/Lr 2(ただし、I=bh1 3/12)で表されるとともに、裏面層の引張荷重は、σ×A(ただし、A=bh2)で表され、4×π2EI/Lr 2>σ×Aであるため、表面層の座屈荷重を、裏面層の引張荷重より大きくすることで、裏面層から逐次破壊を発生させることができ、表面層から破壊されることがない。 As described above, since the glass fiber reinforced plastic is less expensive than the carbon fiber reinforced plastic, the cost can be further reduced. In the fiber reinforced plastic floor panels of the above construction, the buckling load of the surface layer, 4 × π 2 EI / L r 2 ( However, I = bh 1 3/12 ) together with the represented by the backing layer tensile load Is expressed as σ × A (where A = bh 2 ) and 4 × π 2 EI / L r 2 > σ × A, the buckling load of the surface layer is made larger than the tensile load of the back surface layer Thus, it is possible to cause sequential destruction from the back surface layer and not to destroy from the front surface layer.
以上のように、本発明の繊維強化プラスチック製床パネルによれば、別部材を必要とせず、繊維強化プラスチック材の脆性的な破壊挙動を改善することができ、建築材料への適用範囲を広げることができる、といった優れた効果を奏し得る。 As described above, according to the fiber reinforced plastic floor panel of the present invention, the brittle fracture behavior of the fiber reinforced plastic material can be improved without the need for a separate member, and the range of application to a building material can be expanded. It is possible to produce excellent effects such as being able to
以下、本発明の一実施形態に係る繊維強化プラスチック製床パネルの概略について、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, an outline of a fiber reinforced plastic floor panel according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings.
本実施形態に係る繊維強化プラスチック製床パネルは、例えば、住宅、集合住宅、ホテル、ビル、病院、駅等に設置されるためのものである。 The fiber reinforced plastic floor panel according to the present embodiment is to be installed in, for example, a house, an apartment house, a hotel, a building, a hospital, a station, and the like.
本実施形態に係る繊維強化プラスチック製床パネルは、繊維強化プラスチック(FRP)を含有する。繊維強化プラスチックは、繊維束をプラスチック(樹脂)の中に入れて強度を向上させた複合材料であり、使用される繊維及び樹脂は、特に限定されない。 The fiber reinforced plastic floor panel according to the present embodiment contains a fiber reinforced plastic (FRP). Fiber reinforced plastic is a composite material in which fiber bundles are contained in plastic (resin) to improve strength, and the fibers and resin used are not particularly limited.
使用される繊維として、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ザイロン繊維、ボロン繊維等が挙げられる。なお、本実施形態においては、ガラス繊維又は炭素繊維を用いることが、好ましい。また、使用される樹脂として、例えば、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等が挙げられる。 Examples of the fibers to be used include glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, polyethylene fibers, zylon fibers, boron fibers and the like. In the present embodiment, it is preferable to use glass fiber or carbon fiber. Moreover, as resin used, thermosetting resins, such as a polyester resin, a vinyl ester resin, an epoxy resin, a phenol resin, a thermoplastic resin etc. are mentioned, for example.
図1(a),(b)及び図2に示すように、本実施形態に係る繊維強化プラスチック製床パネル100は、裏面10aを有する裏面層10と、裏面層10と間隔をあけて設けられた表面層11と、裏面層10と表面層11との間に設けられた中間層12と、を備える。繊維強化プラスチック製床パネル100は、全長Lの長さを有する。
As shown in FIGS. 1 (a), (b) and FIG. 2, the fiber reinforced
表面層11及び裏面層10は、それぞれ、1層で構成されていてもよく、複数層で構成されていてもよいが、ガラス繊維強化プラスチック及び/又は炭素繊維強化プラスチックで形成された層を有していることが好ましい。表面層11及び裏面層10は、例えば、炭素繊維強化プラスチック層とガラス繊維強化プラスチック層とが交互に積層されてもよい。
The
本実施形態において、表面層11は、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)又は炭素繊維強化プラスチック(CFRP)を含む。
In the present embodiment, the
本実施形態において、裏面層10は、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)を含む。
In the present embodiment, the
ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)は、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)に比し、集中荷重に対する耐力が弱い。そのため、GFRPが、CFRPと同程度の耐久性及び耐荷重性を有するために、GFRPの厚みを大きくする必要がある。 Glass fiber reinforced plastic (GFRP) has lower resistance to concentrated load compared to carbon fiber reinforced plastic (CFRP). Therefore, in order for GFRP to have the same durability and load resistance as CFRP, it is necessary to increase the thickness of GFRP.
本実施形態において、表面層11がガラス繊維強化プラスチック(GFRP)を含む場合、図1に示すように、表面層11の厚みh1は、裏面層10の厚みh2より大きい。例えば、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の厚みが2.4mm程度の場合、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)の厚みを5mmとすることで、強度のバランスを取ることができる。
In the present embodiment, when the
本実施形態に係る繊維強化プラスチック製床パネル100は、裏面10aに突条13を有する。本実施形態において、突条13は、直線状に形成されている。
The fiber reinforced
突条13は、繊維強化プラスチック製床パネル100の一端100aから他端100bまで連続的に延びるように形成されている。より具体的には、本実施形態において、繊維強化プラスチック製床パネルは、二つの短辺14a,14bと二つの長辺14c,14dとで囲まれた四角形状を有し、突条13は、長辺14c,14dと平行に延びている。
The ridges 13 are formed to extend continuously from one
突条13は、間隔をあけて複数個設けられている。本実施形態において、突条13は、間隔をあけて二個設けられており、一方の長辺14cに沿って延びる第一の突条13aと、他方の長辺14dに沿って延びる第二の突条13bと、を有する。
A plurality of protrusions 13 are provided at intervals. In the present embodiment, two protrusions 13 are provided at intervals, and a
本実施形態において、突条13a,13bは、短辺14a,14b方向の端部に形成されている。
In the present embodiment, the
中間層12は、格子状に形成されたリブ部12aと、リブ部12a間に形成されたコア部12bを有する。コア部12bは、発泡アクリル等の発泡体を含む。
The
リブ部12aは、繊維強化プラスチックで形成されていることが好ましく、炭素繊維強化プラスチックで形成されていることがより好ましい。コア部12bは、断熱材を含む。
The
断熱材は、リブ部12aの空隙部に設けられており、断熱性能、遮音性能などを有していることが好ましく、また軽量であることが好ましい。断熱材として、例えば、発泡アクリル等の発泡体が用いられる。
The heat insulating material is provided in the void portion of the
なお、表面層11の圧縮弾性係数をE、断面2次モーメントをIとし、裏面層10の引張強度をσ、断面積をAとし、図1及び図4に示すように、表面層11の厚みをh1とし、裏面層10の厚みをh2とし、表面層11及び裏面層10の幅をbとし、リブ部12a間の幅をLrとした時、表面層11の座屈荷重は、4×π2EI/Lr 2(ただし、I=bh1 3/12)で表されるとともに、裏面層10の引張荷重は、σ×A(ただし、A=bh2)で表され、4×π2EI/Lr 2>σ×Aである。
The compressive elastic modulus of the
すなわち、4×π2Ebh1 3/12Lr 2>σ×bh2であり、表面層11の座屈荷重は、表面層11の厚みh1の3乗に比例する。これにより、強度の観点から、表面層11の圧縮弾性係数Eを高めるより、表面層11の厚みh1を厚くする方が、有効であることが分かる。なお、表面層11の座屈荷重及び裏面層10の引張荷重は、基本的に、繊維強化プラスチック製床パネル100の全長Lを用いて計算されるが、繊維強化プラスチック製床パネル100にリブ部12aを設ける場合、全長Lをリブ部12a間の幅Lrに代えて、計算されることができる。
That is 4 × π 2 Ebh 1 3 /
また、裏面層10は、薄い方が好ましく、全体の曲げ強度を低下させないために、裏面層10として、引張強度の高い材質を使用することが好ましい。
The
さらに、中間層12のリブ部12aは、圧縮方向と垂直な方向に配置されることにより、表面層11の座屈荷重及び裏面層10の引張荷重を、リブ部12a間の幅Lrを用いて計算することができるため、表面層11の座屈荷重を大きくすることができる。
Furthermore, by arranging the
次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will next be described in more detail by way of examples, which should not be construed as limiting the invention thereto.
<繊維強化プラスチック製床パネルを用いた実大曲げ試験>
(試験目的)
繊維強化プラスチック製床パネル(以下「床パネル」)の構造耐力性能(自重と積載荷重の保持能力)を、実施品(試験体)による載荷試験により確認する。
<Full-scale bending test using fiber reinforced plastic floor panel>
(Test purpose)
The structural load-bearing performance (holding capacity of self-weight and load capacity) of fiber reinforced plastic floor panel (hereinafter, “floor panel”) is confirmed by a loading test with a practical product (test body).
床パネルとして使用するためには、遮音性能、防耐火性能を初めとした各種の性能確認が必要であるが、本試験は、必要な構造耐力試験のうち最もベーシックな常時荷重に対する強度試験であり、実大試験と剛性・強度設計の相関関係を把握するためのデータを取得することが目的である。 In order to use it as a floor panel, it is necessary to check various performances including sound insulation performance and fire protection performance, but this test is the most basic strength test among the required structural strength tests. The purpose is to acquire data for grasping the correlation between full-scale test and rigidity / strength design.
(試験体)
試験体として、図3及び以下の表1に示す幅910mm、長さ1820mmの1階用床パネル200(厚さ100mmで一様)(以下、試験体1F(1)〜(3)という)を3枚と、図4及び以下の表1に示す同じ幅及び長さを有する2階用床パネル100(厚さ50mm+長辺方向の突条付き)(以下、試験体2F(1)〜(3)という)3枚と、を用いた。なお、図3及び図4においては、便宜上、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)製の表面層11等を除いた状態を示している。
(Test body)
As a test body, a
(試験方法)
図5に示す測定装置を用いて、JIS A 1414‐2「建築用パネルの性能試験方法」に準拠した曲げ試験(スパン1700mm、ロードスパン850mm)を実施し、載荷荷重と変位との確認を行った。具体的には、試験体1F(1)〜(3),試験体2F(1)〜(3)のそれぞれを、長さLの間隔で配置された支点ローラ上に載置し、載荷梁の上部から、支点ローラより長さL/4離れて配置された加力点ローラを介して、各試験体のそれぞれの中央に、2点曲げ荷重として、設計荷重(固定荷重相当+積載荷重相当)まで荷重を載荷した後に除荷し、その後、最大荷重まで載荷した。なお、変位は、スパン中央部3点、両支点3点ずつの計9点で測定した。試験結果を、以下の表1に示す。なお、試験体として、設計荷重時のたわみが10mm以下、かつ設計荷重時のたわみ/スパン≦1/300のものを採用した。
(Test method)
Conduct the bending test (span 1700 mm, load span 850 mm) according to JIS A 1414-2 "Performance panel for building panel" using the measuring device shown in Fig. 5, and confirm the load and displacement. The Specifically, each of the
(試験結果) (Test results)
(試験体1F(1)〜(3)の試験結果)
表1に示すように、試験体1F(1)〜(3)では、設計荷重時のたわみが1.87mm〜2.03mmであり、設計荷重時のたわみ/スパンが1/909〜1/854であった。
(Test result of
As shown in Table 1, in the
表1及び図6に示すように、試験体1F(1)〜(3)における最大荷重は、それぞれ、43.4kN,40.3kN及び47.0kNであった。図6に示すように、初期剛性(図6中の点線で示す)は、試験体2F(1)〜(3)より高いが、載荷荷重が最大荷重に到達した直後に、図7に示すように、裏面層10(裏面10a)が、完全に破断し、載荷荷重がそのまま低下していることが分かる。
As shown in Table 1 and FIG. 6, the maximum loads in the
(試験体2F(1)〜(3)の試験結果)
表1に示すように、試験体2F(1)〜(3)では、設計荷重時のたわみが3.43mm〜3.65mmであり、設計荷重時のたわみ/スパンが1/496〜1/466であった。
(Test result of
As shown in Table 1, in the
表1及び図8に示すように、試験体2F(1)〜(3)における最大荷重は、それぞれ、47.6kN,50.5kN及び39.9kNであった。図8に示すように、初期剛性(図8中の点線で示す)は、試験体1F(1)〜(3)の1/2程度と低いが、靭性および最大荷重は高くなっている。載荷荷重が最大荷重に到達した後に、まず、裏面層10(裏面10a)の突条13で、FRPの繊維束が徐々に破断していく、逐次破壊が生じる。
As shown in Table 1 and FIG. 8, the maximum loads in the
すなわち、載荷荷重の付与に対して、裏面層10(裏面10a)の突条13が、逐次破壊の起点となり、裏面層10(裏面10a)の突条13が初めに破壊される。そして、荷重が最大荷重に達した後でも、試験体2F(1)〜(3)(床パネル100)がある程度の変形性能を有するため、エネルギー吸収量を増加させることによって、床パネル100の変形量を増加させることができる。
That is, with respect to the application of the load, the ridges 13 of the back surface layer 10 (back
すなわち、床パネル100が裏面層10(裏面10a)に突条13を有することで、突条13に逐次破壊が起こった後に、裏面層10(裏面10a)の破断が起こることになるため、脆性材料でありながら、荷重低下をほとんど起こさずに、床パネル100の変形量が増すことになる。
That is, since the
その後、突条13が完全に破断しても、パネルの裏面層10(裏面10a)は破断を起こしていないため、剛性は低下するが、荷重は低下することなく、変形量がさらに増加していく。図9に示すように、突条13は破断しているが、裏面層10(裏面10a)は一部が破断しているのみであり、変形性能が向上されているのが分かる。
After that, even if the ridges 13 are completely broken, the back surface layer 10 (back
やがては、パネルの裏面層10(裏面10a)も破断し、荷重が低下するが、通常(1F(1)〜(3))の床パネル200に比し、荷重が低下するまでの変形量は大きく、図8における荷重変位曲線では、延性材料のような変形挙動を見せている。
Although the back surface layer 10 (back
以上のように、本実施形態に係る繊維強化プラスチック製床パネル100によれば、床パネルが裏面層10(裏面10a)に突条を有することで、突条13に逐次破壊が起こった後に、裏面層10(裏面10a)の破断が起こることになるため、脆性材料でありながら、荷重低下をほとんど起こさずに、床パネル100の変形量が増すことになる。
As described above, according to the fiber reinforced
その後、突条13が完全に破断しても、床パネル100の裏面層10(裏面10a)は破断を起こしていないため、剛性は低下するが、荷重は低下することなく、変形量がさらに増加していく。やがては、床パネル100の裏面層10(裏面10a)も破断し、荷重が低下するが、通常の床パネルに比し、荷重が低下するまでの変形量は大きくなっている。
After that, even if the protrusion 13 is completely broken, the back layer 10 (back
その結果、別部材を必要とせず、繊維強化プラスチック材に変形性能を持たせることで、繊維強化プラスチック材の脆性的な破壊挙動を改善することができ、建築材料への適用範囲を広げることができる。 As a result, it is possible to improve the brittle fracture behavior of the fiber reinforced plastic material by providing the fiber reinforced plastic material with a deformability without requiring a separate member, and to extend the scope of application to building materials. it can.
また、突条13によって裏面層10(裏面10a)に形成された床下空間は、例えば、配管等を配置するスペースとして、活用することができる。
The underfloor space formed on the back surface layer 10 (back
また、突条13における逐次破壊が直線状に効率的に生じるようになり、突条13の逐次破壊が起こった後に、裏面層10(裏面10a)の破断が生じるまでの裏面層10(裏面10a)の変形量をさらに増加させることができる。
Further, the sequential destruction in the ridges 13 efficiently occurs linearly, and after the sequential destruction of the ridges 13 occurs, the rear surface layer 10 (
また、突条13における逐次破壊が、床パネル100の一端100aから他端100bまで全体に亘ってより効率的に生じるようになり、突条13の逐次破壊が起こった後に、裏面層10(裏面10a)の破断が生じるまでの裏面層10(裏面10a)の変形量をさらにより増加させることができる。
In addition, the sequential destruction in the ridges 13 occurs more efficiently from the one
また、突条13における逐次破壊が、長辺14c、14dと平行に延びた突条13に効率的に生じ、床パネル100の長辺14c、14d方向の脆性破壊を防ぐことができ、突条13の逐次破壊が起こった後に、裏面層10(裏面10a)が生じるまでの裏面層10(裏面10a)の長辺14c、14d方向の変形量をさらに増加させることができる。
In addition, the sequential fracture in the ridge 13 efficiently occurs in the ridge 13 extending in parallel with the
また、突条13における逐次破壊を、床パネル100の全体に亘ってより効率的に生じさせることができ、裏面層10(裏面10a)の破断が生じるまでの裏面層10(裏面10a)の変形量をさらに増加させることができ、床パネル100の脆性破壊を効率的に防ぐことができる。
In addition, the sequential fracture in the ridges 13 can be more efficiently generated throughout the
また、一方の長辺14cの周辺領域(端部)及び他方の長辺14dの周辺領域(端部)に亘って、突条13における逐次破壊を、より効率的に生じさせることができ、裏面層10(裏面10a)の破断が生じるまでの裏面層10(裏面10a)の長辺14c、14d方向の変形量をさらに増加させることができ、床パネル100の長辺14c、14d方向の脆性破壊をより効率的に防ぐことができる。
Further, sequential destruction in the ridge 13 can be more efficiently generated over the peripheral region (end) of one
また、リブ部12a及びコア部12bが、荷重を効率よく吸収するとともに、表面層11から裏面層10に、荷重を効率よく伝えることができ、床パネル100の脆性破壊をさらにより効果的に防ぐことができる。
Moreover, while the
また、表面層11として、ガラス繊維強化プラスチックを使用すると、炭素繊維強化プラスチックに比し、ガラス繊維強化プラスチックは安価であるため、さらにコストを削減することができる。
When glass fiber reinforced plastic is used as the
また、リブ部12aが、曲げ荷重を効率よく吸収するとともに、表面層11から裏面層10に、曲げ荷重を効率よく伝えることができる。
Further, the
また、コア部12bが曲げ荷重をより効率的に吸収するとともに、表面層11から裏面層10に、曲げ荷重をより効率的に伝えることができる。
Moreover, while the
また、表面層11の座屈荷重を、裏面層10の引張荷重より大きくすることで、裏面層10から逐次破壊を発生させることができ、表面層11から破壊されることがない。
Further, by setting the buckling load of the
尚、本発明の繊維強化プラスチック製床パネルは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更し得ることは勿論のことである。 The fiber reinforced plastic floor panel of the present invention is not limited to the above embodiment, and it goes without saying that the floor panel of the present invention can be appropriately modified without departing from the scope of the present invention.
上記実施形態において、突条13は、直線状に形成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、曲線状に形成されてもよい。要は、載荷荷重が付与されると、突条13が逐次破壊の起点となり、突条13が破壊された後でも、裏面層10がある程度の変形性能を有し、床パネル100の脆性破壊を防ぐことができるような構成であればよい。
In the said embodiment, although the protrusion 13 is formed in linear form, it is not limited to this, For example, you may form in curvilinear form. The point is that when load is applied, the ridges 13 become the starting point of the sequential failure, and even after the ridges 13 are broken, the
上記実施形態において、突条13は、短辺14a,14b方向の端部に形成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、長辺14c,14d方向の端部に形成されていてもよい。或いは、突条13は、短辺14a,14b方向及び長辺14c,14d方向の端部に形成されていてもよい。要は、突条13は、載荷荷重が付与されると、突条13が逐次破壊の起点となり、突条13が破壊された後でも、裏面層10がある程度の変形性能を有し、床パネル100の脆性破壊を防ぐことができるような構成であればよい。
In the above embodiment, the ridge 13 is formed at the end in the direction of the
上記実施形態において、繊維強化プラスチック製床パネル100は、二つの短辺14a,14bと二つの長辺14c,14dとで囲まれた四角形状を有しているが、これに限定されるものではない。例えば、繊維強化プラスチック製床パネル100は、円形形状、多角形形状等を有してもよい。
In the above embodiment, the fiber reinforced
その場合、突条13は、載荷荷重が付与されると、突条13が逐次破壊の起点となり、突条13が破壊された後でも、裏面層10がある程度の変形性能を有し、床パネル100の脆性破壊を防ぐことができるような構成であればよい。
In that case, when load is applied to the ridge 13, the ridge 13 becomes the starting point of the successive destruction, and the
上記実施形態において、突条13は、短辺14a,14bと平行に延びているが、これに限定されるものではなく、突条13は、短辺14a,14bと平行に延びていてもよい。
In the above embodiment, the ridges 13 extend in parallel with the
上記実施形態において、表面層11と裏面層10とは同じFRP材料で形成されてもよく、異なるFRP材料で形成されてもよい。例えば、種類の異なる炭素繊維を用いた複数のCFRP層と、種類の異なるガラス繊維を用いた複数のGFRP層とを有してもよい。表面層11と裏面層10とが異なるFRP材料で形成される場合、GFRP層の厚みが、CFRP層の厚みに比し、大きくすることで、強度のバランスを取ることができる。
In the said embodiment, the
上記実施形態において、突条は、長辺14c,14dに沿って延びる二個の突条を有するが、これに限定されるものではなく、突条13は、短辺14a,14b及び/又は長辺14c,14dに沿って、1個又は3個以上形成されてもよい。
In the above embodiment, although the protrusion has two protrusions extending along the
中間層12は、格子状に形成されたリブ部12aを有し、リブ部12aは、その内部にコア部12bを有するが、リブ部12aの形状及び材質は、上記構成に限定されるものではない。
The
要は、リブ部12aは、表面層11からの載荷荷重を効率よく吸収するとともに、表面層11から裏面層10に、載荷荷重を効率よく伝えることができ、床パネル100の脆性破壊をさらにより効果的に防ぐことができるような構成であればよい。また、コア部12bの形状及び材質も同様である。
The point is that the
本発明の繊維強化プラスチック製床パネルは、住宅、集合住宅、ホテル、ビル、病院、駅等の建物に配置された床パネルに有効に適用される。 The fiber reinforced plastic floor panel of the present invention is effectively applied to floor panels disposed in buildings such as houses, apartments, hotels, buildings, hospitals, and stations.
10 裏面層、10a 裏面、11 表面層、12 中間層、12a リブ部、12b コア部、13 突条、13a 第一の突条、13b 第二の突条、14a,14b 短辺、14c,14d 長辺、100 繊維強化プラスチック製床パネル、100a 一端、100b 他端。
10
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