JP3489839B2 - 構造部材を補強するためのアングル薄板及びその製造方法並びに使用方法 - Google Patents

構造部材を補強するためのアングル薄板及びその製造方法並びに使用方法

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、荷重を吸収または伝達する構造部材を補強
するためのアングル薄板であって、互いに平行に指向し
ている撓み可能な、または撓みやすい多数の支持繊維
と、これら支持繊維を互いにずれないように結合させて
いるバインダーマトリックスとの複合構造を有し、接着
剤により、補強されるべき構造部材の表面のコーナーエ
ッジに固定可能である前記アングル薄板およびこの種の
アングル薄板の製造方法に関するものである。
この種の補強薄板は、たとえばWO96/21785から知られ
ている。この補強薄板は、長尺および（または）平らな
構造部材に使用される。硬弾性の熱硬化性プラスチッ
ク、たとえばエポキシ樹脂から成っているバインダーマ
トリックスが使用されているため、小さな曲げ半径の曲
げが不可能であり、したがって構造部材のエッジを覆う
ように案内される湾曲状の補強部は従来不可能であっ
た。湾曲状の補強は、たとえば鉄筋コンクリートの梁お
よびＴ形梁において圧縮ゾーンと引張りゾーンの関係を
確実なものにし、剪断亀裂、横亀裂を回避するために必
要である。
本発明はこの点に鑑みてなされたもので、その課題
は、構造部材のコーナーエッジを覆うような補強を可能
にするアングル薄板およびその製造方法を開発すること
である。
この課題を解決するため、請求項1,6,7,9に記載した
構成要件の組み合わせが提案される。本発明の有利な構
成および他の構成は従属項から明らかである。
第１発明によれば、予め製造されるアングル薄板が提
案される。このアングル薄板は、支持繊維の長手方向に
対して交差する方向に延びる横エッジの領域で互いに一
体に結合され、30゜ないし150゜の所定の角度を成して
いる二つの薄板脚部を有している。補強される構造部材
のエッジはほとんどが直角に形成されているので、両薄
板脚部は互いに90゜の角度を成している。破断する危険
なしに横エッジを介して引張り力を伝達することができ
るように、薄板脚部の間の横エッジは、５ないし50mm、
有利には15ないし30mmの曲率半径を有するように湾曲し
て形成されているのが合目的である。
この種のアングル薄板を製造するには種々の可能性が
ある。特に有利なのは、連続したバインダーマトリック
スを備えた、当初は長尺の平帯薄板の、少なくとも中間
領域を、ガラス転移点以上の温度で、たとえば300ない
し600℃の温度で曲げプレスにかけて、横エッジを介し
て互いに結合されて互いに角度を成す２つの薄板脚部を
形成させ、次にプレス力を一時的に維持して使用温度へ
冷却するのが有利である。
アングル薄板を製造するための本発明による他の製造
方法によれば、炭素繊維から成る繊維ストランドを、正
方形または長方形の、場合によっては丸みを帯びたコー
ナーエッジを有する輪郭を備えた支持体に螺旋状に巻き
つけ、巻きつけた状態で支持体に固定し、巻きつけた繊
維ストランドに液状の合成樹脂を浸透させてバインダー
マトリックスを形成させ、合成樹脂を硬化させて、有利
には四角管として形成される複合材管を形成させ、複合
材管を有利には複数回横方向および縦方向に切断して、
コーナーをまたいで長手延在方向に延びる支持繊維を備
えたアングル薄板を形成させる。
アングル薄板を製造するための本発明による第３の製
造方法によれば、支持繊維から成るストランドまたは組
織を、横断面にてＬ字状の空所を備えた型内へコーナー
を覆うように挿入し、Ｌ字状の空所へ液状のバインダー
樹脂を噴射または流し込んで支持繊維に浸透させ、バイ
ンダー樹脂を有利には圧力および熱の作用で硬化させ、
次に、このようにして形成した完成したアングル薄板を
型から取り出す。
本発明によるアングル薄板は、鉄筋コンクリートの
桁、支柱、または梁の剪断補強、引張り補強または座屈
防止に使用することができ、この場合互いに逆の方向へ
屈曲している２つの脚部を、互いに適当な角度を成して
いる構造部材の２つの面に、構造部材のエッジをまたぐ
ように接着させる。補強薄板を延長するため、２つの薄
板脚部の少なくとも一方の脚部に、構造部材の該当する
面と結合される平帯薄板を、接着剤層を用いてオーバー
ラップするように接着させる。したがって、複数個の平
帯薄板の脚部自由端を互いにオーバーラップさせて構造
部材の面に接着させることにより、構造部材を取り囲む
閉じた薄板リングを形成させることができる。
支持繊維は、高い弾性モジュールを特徴としている炭
素繊維として形成するのが合目的であるが、アラミド繊
維、ガラス繊維、ポリプロピレン繊維およびこれらに類
似したものを含み、またはこの種の繊維として形成され
ていてもよい。
本発明によるアングル薄板は、鉄筋コンクリートの
桁、支柱、または梁の剪断補強、引張り補強または座屈
防止に使用することができ、平帯薄板の、バインダーマ
トリックスを備えていない中間部分を、該当する構造部
材のエッジのまわりに曲げ、曲げた状態で硬化可能なプ
ラスチックを作用させることができる。もしエッジの曲
率半径が小さすぎる場合には、平帯薄板を取り付ける前
に、構造部材のエッジに、エッジ半径を拡大させる丸み
付け部材を備えさせることができる。
次に、本発明を図面に図示した実施形態に関し詳細に
説明する。
図1aと図1bは それぞれバインダーのない撓み可能な中間領域を備え
た補強薄板の平面図および側面図である。
図２は湾曲した補強薄板を備えた鉄筋コンクリート板梁
の断面図である。
図３は図２の一部分を示す図である。
図４は鋭いエッジのコーナーを備え、丸み付け部材を取
り付けた構造部材の一部分の図３に対応する断面図であ
る。
図５はアングル薄板として形成された平帯薄板の斜視図
である。
図6aないし図6cは それぞれ図５のアングル薄板を製造する方法を説明す
るための図である。
図7aないし図7cは それぞれ図５のアングル薄板を構造部材の補強に適用
する態様を示す図２に対応した断面図である。
まず、本発明によるアングル薄板の原形とも成りうる
平帯薄板を関連技術として説明する。図1aと図1bに図示
した平帯薄板10は、鉄筋コンクリート構造物、石造構造
物のような構造部材12を追加的に補強するために用い
る。平帯薄板10はその幅広面14が、有利にはエポキシ樹
脂から成る接着剤16を用いて構造部材12の表面に固定さ
れ、さらにその自由端18が接着剤またはモルタルを用い
て構造部材12の凹部20に固定される。
図２と図３に図示した構造部材12は、たとえば鉄筋コ
ンクリートから成るＴ形梁として形成され、平帯薄板10
は構造部材12のウェブ22を覆うように湾曲状に延び、そ
の際ウェブ22のコーナーエッジ24を覆うように湾曲して
いる。
平帯薄板は、互いに平行に指向している多数の撓み可
能または撓みやすい炭素製の支持繊維26と、これらの支
持繊維をずれないように互いに結合させているエポキシ
樹脂製のバインダーマトリックス28との複合構造物から
成っている。バインダーマトリックス28は、平帯薄板を
比較的曲がらないようにし、したがって基本的にはコー
ナーエッジ24を介して湾曲できないようにする。しかし
それにもかかわらず、平帯薄板10をコーナーエッジ24を
介して曲げることができるように、中間領域30において
バインダーマトリックス28は約650℃の温度の作用で除
去され、その結果撓み可能または撓みやすい支持繊維26
が露出する。このようにして平帯薄板10を中間領域30に
おいて、丸みを帯びたコーナーエッジ24を介して90゜曲
げることができ、曲げた状態で硬化可能なプラスチック
を浸透させることにより安定化させることができる。中
間領域30の支持繊維26は取り付け前に硬化可能なプラス
チックを浸透させ、次にプラスチックがまだ軟化状態に
あるときにコーナーエッジ24を介して曲げるようにして
もよい。
図４に図示した実施形態では、平帯薄板10はコーナー
エッジ24が鋭い構造部材12に固定されている。中間領域
30における平帯薄板10の曲率半径は一定の最小量を下回
ってはならないので、コーナーエッジ24にはたとえばプ
ラスチックから成る丸み付け部材32が載置されている。
丸み付け部材32はコーナーエッジを覆い、外側へ拡大し
た曲率半径を有している。
図５に図示した平帯薄板は、前もって製造されたアン
グル薄板110として形成されている。このアングル薄板1
10も、荷重を吸収或いは伝達する構造部材112を補強す
るために用いる。アングル薄板110は、長手方向に延び
る支持繊維126に対して横方向に延在している丸みを帯
びた横エッジ130の領域に、互いに一体に結合されて90
゜の角度を成している二つの薄板脚部134を有してい
る。横エッジ130の領域における曲率半径はたとえば５
ないし50mmである。アングル薄板110を製造するために
は種々の方法がある。
第１の製造方法は、連続したバインダーマトリックス
を備えた長尺の平帯薄板の、横エッジ130を形成してい
る中間領域を、バインダーマトリックスのガラス転移点
以上の温度で（エポキシ樹脂の場合300ないし600℃）曲
げプレスにかけて、横エッジ130を介して互いに結合さ
れて互いに角度を成す薄板脚部134を形成させ、次にプ
レス力を一時的に維持して使用温度へ冷却する。
他の製造方法を図6aないし図6cを用いて説明する。互
いに平行に指向する多数の炭素繊維126から成るストラ
ンドを、横断面が正方形の支持体136に巻きつけ、巻き
つけた状態で支持体136に固定する（図6a）。次に、巻
きつけた繊維ストランドに液状の合成樹脂を浸透させて
バインダーマトリックスを形成させる。合成樹脂が硬化
した後、四角管として形成された複合材管140が生じ
る。複合材管140は支持体136から取り外すことができる
（図6b）。次に四角管を切断線142,144に沿って切断し
て、アングル薄板110を生じさせる（図6c）。このアン
グル薄板110の場合、支持繊維126は図５のように横エッ
ジ130を越えて長手方向に延びている。
図7aないし図7cからわかるように、コーナー薄板110
は荷重を吸収または伝達する構造部材112を補強するた
めに使用でき、この場合互いに逆方向に屈曲された脚部
134は、図示していない接着剤層を用いて、構造部材112
の互いに適当な角度を成している二つの表面にコーナー
エッジ124を介して接着させることができる。補強区間
を延長するため、脚部端部を互いに接着させることがで
き（図7aと図7c）、或いは長尺の平帯薄板111の端部と
接着させることができる。このようにして、図7cからわ
かるように、構造部材112を取り囲む閉じた補強リング
を生じさせることもできる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シュタイナー ヴェルナー スイス ツェーハー・8405 ヴィンター トゥアー ブルネンシュトラーセ ５ (56)参考文献 特開 平８−218552（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−151733（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−35967（ＪＰ，Ａ) 特公 平７−65399（ＪＰ，Ｂ２) 実公 平２−22448（ＪＰ，Ｙ２) 国際公開97／001686（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E04G 23/02 E04C 5/07

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】荷重を吸収または伝達する構造部材を補強
    するためのアングル薄板であって、互いに平行に指向し
    ている撓み可能な、または撓みやすい多数の支持繊維
    （26,126）と、これら支持繊維を互いにずれないように
    結合させているバインダーマトリックス（28）との複合
    構造を有し、接着剤（16,116）により、補強されるべき
    構造部材（12,112）の表面のコーナーエッジ（24,124）
    に固定可能である前記アングル薄板において、アングル
    薄板（110）が予め製造され、アングル薄板（110）は、
    支持繊維（126）の長手方向に対して交差する方向に延
    びる横エッジ（130）の領域で互いに一体に結合され、3
    0゜ないし150゜の所定の角度を成している二つの薄板脚
    部（134）を有していることを特徴とするアングル薄
    板。
  2. 【請求項２】薄板脚部が互いに90゜の角度を成している
    ことを特徴とする、請求項１に記載のアングル薄板。
  3. 【請求項３】薄板脚部（134）の間の横エッジ（130）
    が、５ないし50mmの曲率半径を有していることを特徴と
    する、請求項１または２に記載のアングル薄板。
  4. 【請求項４】支持繊維が炭素繊維を含み、または炭素繊
    維として形成されていることを特徴とする、請求項１か
    ら３までのいずれか一つに記載のアングル薄板。
  5. 【請求項５】支持繊維がアラミド繊維、ガラス繊維また
    はポリプロピレン繊維を含み、またはこの種の繊維とし
    て形成されていることを特徴とする、請求項１から３ま
    でのいずれか一つに記載のアングル薄板。
  6. 【請求項６】請求項１ないし５のいずれか一つに記載の
    アングル薄板の製造方法において、連続したバインダー
    マトリックスを備えた長尺の平帯薄板の、少なくとも中
    間領域を、300ないし650℃の温度で曲げプレスにかけ
    て、横エッジ（130）を介して互いに結合されて互いに
    角度を成す２つの薄板脚部（134）を形成させ、次にプ
    レス力を一時的に維持して使用温度へ冷却することを特
    徴とする製造方法。
  7. 【請求項７】請求項１ないし５のいずれか一つに記載の
    アングル薄板の製造方法において、支持繊維（126）か
    ら成る繊維ストランドを、正方形または長方形の丸みを
    帯びたコーナーエッジを有する輪郭を備えた支持体（13
    6）に巻きつけ、巻きつけた状態で支持体（136）に固定
    すること、巻きつけた繊維ストランドに液状の合成樹脂
    を浸透させてバインダーマトリックスを形成させるこ
    と、合成樹脂を硬化させて、四角管として形成される複
    合材管（140）を形成させること、複合材管（140）を複
    数回横方向および縦方向に切断して、コーナーを介して
    長手延在方向に延びる支持繊維（126）を備えたアング
    ル薄板（110）を形成させることを特徴とする製造方
    法。
  8. 【請求項８】複合材管（140）を支持体（136）から取り
    外した後で複合材管（140）を切断することを特徴とす
    る、請求項７に記載の製造方法。
  9. 【請求項９】請求項１ないし５のいずれか一つに記載の
    アングル薄板の製造方法において、支持繊維から成るス
    トランドまたは組織を、横断面にてＬ字状の空所を備え
    た型内へコーナーを覆うように挿入すること、Ｌ字状の
    空所内へ液状のバインダー樹脂を噴射または流し込んで
    支持繊維に浸透させること、バインダー樹脂を圧力およ
    び熱の作用で硬化させること、次に、このようにして形
    成した完成したアングル薄板を型から取り出すことを特
    徴とする製造方法。
  10. 【請求項１０】エポキシ樹脂から成っているバインダー
    樹脂を100℃ないし200℃で硬化させることを特徴とす
    る、請求項９に記載の製造方法。
  11. 【請求項１１】請求項１ないし５のいずれか一つに記載
    のアングル薄板を鉄筋コンクリートの桁、支柱、または
    梁の剪断補強、引張り補強または座屈防止に使用し、互
    いに逆の方向へ屈曲している２つの薄板脚部（134）
    を、互いに適当な角度を成している構造部材の２つの面
    に、構造部材のエッジ（124）をまたぐように接着させ
    ることを特徴とする使用方法。
  12. 【請求項１２】請求項１ないし５のいずれか一つに記載
    のアングル薄板を鉄筋コンクリートの桁、支柱、または
    梁の剪断補強、引張り補強または座屈防止に使用し、２
    つの薄板脚部（134）の少なくとも一方の脚部に、構造
    部材の該当する面と結合される平帯薄板（111）を、接
    着材層（116）を用いてオーバーラップするように接着
    させることを特徴とする使用方法。
  13. 【請求項１３】請求項１ないし５のいずれか一つに記載
    のアングル薄板を鉄筋コンクリートの桁、支柱、または
    梁の剪断補強、引張り補強または座屈防止に使用し、複
    数個のアングル薄板（110）および（または）平帯薄板
    （111）の自由端を互いにオーバーラップするように接
    着させ且つ構造部材の面と接着させて、構造部材（11
    2）を取り囲む閉じた補強リングを形成させることを特
    徴とする使用方法。
JP53155498A 1997-01-23 1998-01-20 構造部材を補強するためのアングル薄板及びその製造方法並びに使用方法 Expired - Fee Related JP3489839B2 (ja)

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