JP4340256B2 - 定着具付きfrpプレート - Google Patents
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Description
(1)ひび割れの閉合効果が期待できる。
(2)中間支点上に正曲げモーメントを発生させる効果が期待できる。
(3)原型形状をほとんど損なわずに補強できる。
(4)既設鉄筋の発生応力度を低減させることができる。
といった利点を有している。
前記定着具は、横断面が30〜60mmとされる短辺部と、前記短辺部より長い50〜200mmとされる長辺部とから成る矩形の外形状を有し、中心部には、前記FRPプレート部材の端部を受容するために、幅が40〜105mmであり、両端が半径5〜15mmの半円弧状とされるトラック形状の横断面を有した穴部を備え、
前記FRPプレート部材の各端部は、前記定着具の穴部内へと所定の定着長さだけ挿入し、その後、前記定着具の穴部の空隙に、膨張圧が10〜20N/mm2である膨張定着材を充填することによって、前記FRPプレート部材の両端に前記定着具を一体に取付けたことを特徴とする定着具付きFRPプレートである。
図1及び図2に、本発明に係る定着具付きFRPプレート1の一実施例を示す。本実施例によると、定着具付きFRPプレート1は、FRPプレート部材2と、このFRPプレート部材2の両端に一体に取付けた定着具3と、を有する。
FRPプレート部材2は、強化繊維2aに樹脂2bを含浸させ硬化させたものであり、軸線方向に延在した長尺のプレート状、即ち、横断面にて幅方向長さ(Wp)に対して厚さ方向の長さ(Tp)が小さくされた(Wp≫Tp)、シート状或いは板状とされる。又、強化繊維2aは、FRPプレート部材2の長手方向、即ち、緊張力導入方向に沿って一方向に配列された一方向配列強化繊維とすることができ、場合によっては、クロス(織物)を使用することもできる。また、異なる構成の繊維層を積層して構成しても良い。
繊維割合Vf(%)=(繊維の全体積)/(樹脂の全体積+繊維の全体積)
次に、定着具3について詳しく説明する。
本実施例では、充填材12である膨張定着材(膨張ペースト)としては、水、セメント、シリカフューム及び膨張材を含むものを使用した。膨張材としては、石灰系膨張材又はエトリンガイト・石灰複合系膨張材を使用することができる。各成分は、次に説明する配合とすることによって、膨張圧10〜20N/mm2を得ることができた。
(1)シリーズI
表1に実験要因を示す。
表2に実験要因を示す。
(1)シリーズI
3軸拘束状態における軸方向及び周方向のケミカルプレストレスは、式(1)、(2)より求めた。
Es:拘束体の弾性係数、
ν:拘束体のポアソン比、
Asl:拘束体の軸方向断面積、
Acl:ペーストの断面積(=πr2/4)、
Ast:拘束体の周方向断面積(軸方向単位長さ当たりの拘束体周方向断面積の2倍)、
Act:r×1(r:ペースト断面の直径)、
εsl:拘束体の軸方向ひずみ、
εst:拘束体の周方向ひずみ
である。
表3にプレートの引張試験結果、図12に引張応力とプレート中央ひずみの関係、図13に引張応力と口元変位の関係を示す。
FRPプレート部材2の端部が挿入配置される定着具3の穴部内面に内圧として作用する膨張定着材12の膨張圧が高いと、定着具3に発生する応力が高くなるために、定着具3を形成している鋼材の肉厚が大きくなり、定着具3の寸法が大きくなる。
(1)現行の50mmFRPプレート用の定着具(試料番号3)にて、最大主応力の最大値の位置は、細径方向の肉厚(t2)が極端に薄い定着具を除くと、穴部断面の入隅部(R部分)であった。そのときの応力分布状態を図15に示す。
(2)現行の50mmFRPプレート用の定着具の穴部断面を75mmFRPプレート用にした場合(試料番号4)には、即ち、穴部断面形状を入隅部(R部分)は5mmとし、幅を52mmから77mmに拡大した場合には、定着具の肉厚(t1、t2)が現行の2倍程度必要となった。
(3)最大主応力の低減は、穴部断面の入隅部における応力集中によるものであったことから、入隅部の断面力の分断範囲を広くすることで最大主応力の最大値を低減できた。本実施例に従った定着具(試料番号1、2)における応力分布状態を図4に示す。
(4)長径方向の肉厚t1を厚くすることでも最大主応力の最大値は低減できることが分かった。ただし、現行の細径方向の肉厚t2=16mm(h=54mm)程度では長径方向の肉厚t1は30mm(W=140mm)程度必要であり、その効果は小さかった。
(5)なお、外形状を楕円形状とした場合(試料番号5〜8)には、長径部円弧部分に応力が集中する。楕円形状が真円により近づけば応力集中は低減されるが、肉厚一定の楕円形状では、定着具の高さHが60mm以内となる範囲では許容値を満たす結果は得られなかった。
実施例1では、充填材12である膨張定着材(膨張ペースト)としては、水、セメント、シリカフューム及び膨張材を含むものを使用し、膨張材としては、石灰系膨張材又はエトリンガイト・石灰複合系膨張材を使用するものとした。
実施例1では、FRPプレート部材2は、強化繊維2aに樹脂2bを含浸させ硬化させたものであり、軸線方向に延在した長尺のプレート状、即ち、横断面にて幅方向長さ(Wp)に対して厚さ方向の長さ(Tp)が小さくされた(Wp≫Tp)、シート状或いは板状とされ、特に、強化繊維2aは、FRPプレート部材2の長手方向、即ち、緊張力導入方向に沿って一方向に配列された一方向配列強化繊維層であるか、または、クロス(織物)を使用するものとした。
繊維割合Vf(%)=(繊維の全体積)/(樹脂の全体積+繊維の全体積)
膨張ペースト12としてのエトリンガイト系膨張材に関しては、定着長350mmは、十分な定着性能を有していると考えられる。
2 繊維強化プラスチック部材(FRPプレート部材)
3 定着具
4 穴部
5 ネジ軸
6 取付具
12 膨張定着材(膨張ペースト)
Claims (15)
- 幅が35〜100mm、厚さが1〜4mmとされる矩形横断面形状を有し、軸線方向に延在した長尺のプレート状繊維強化プラスチックであるFRPプレート部材と、前記FRPプレート部材の両端に一体に取り付けた定着具と、を有する定着具付きFRPプレートであって、
前記定着具は、横断面が30〜60mmとされる短辺部と、前記短辺部より長い50〜200mmとされる長辺部とから成る矩形の外形状を有し、中心部には、前記FRPプレート部材の端部を受容するために、幅が40〜105mmであり、両端が半径5〜15mmの半円弧状とされるトラック形状の横断面を有した穴部を備え、
前記FRPプレート部材の各端部は、前記定着具の穴部内へと所定の定着長さだけ挿入し、その後、前記定着具の穴部の空隙に、膨張圧が10〜20N/mm2である膨張定着材を充填することによって、前記FRPプレート部材の両端に前記定着具を一体に取付けたことを特徴とする定着具付きFRPプレート。 - 前記膨張定着材は、単位量(m3)当たり、水をWkg、セメントをCkg、シリカフュームをSFkg、膨張材を300〜600kg含むとすると、水結合材比W/(C+SF)が30〜50%、シリカフューム置換率SF/(C+SF)が10〜30%であることを特徴とする請求項1の定着具付きFRPプレート。
- 前記膨張材は、石灰系膨張材、エトリンガイト系膨張材、又は、エトリンガイト・石灰複合系膨張材であることを特徴とする請求項2の定着具付きFRPプレート。
- 前記定着長さは、150〜400mmであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかの項に記載の定着具付きFRPプレート。
- 前記定着具は、鋼製とされることを特徴とする請求項1〜4のいずれかの項に記載の定着具付きFRPプレート。
- 前記FRPプレート部材の端部表面は、前記FRPプレート部材の端部表面に接着剤を塗布し、その上に粒状物を散布して接着することによって凹凸形状とされることを特徴とする請求項1〜5のいずれかの項に記載の定着具付きFRPプレート。
- 前記粒状物は、粒径が0.1mm〜5mmの珪砂或いは砕石であることを特徴とする請求項6の定着具付きFRPプレート。
- 前記FRPプレート部材の端部表面は、前記FRPプレート部材部材の端部表面に強化繊維を巻き付け、接着剤にて表面に接着することによって凹凸形状とされることを特徴とする請求項1〜5のいずれかの項に記載の定着具付きFRPプレート。
- 前記定着具の前記穴部の周面は、溝加工が施されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれかの項に記載の定着具付きFRPプレート。
- 前記FRPプレート部材は、強化繊維に樹脂を含浸して硬化したものであり、前記強化繊維は、PAN系或いはピッチ系炭素繊維、ガラス繊維、又は、アラミド、ナイロン、ポリエステル、PBOなどの有機繊維を一種、又は、複数種混入して使用され、前記樹脂は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかの項に記載の定着具付きFRPプレート。
- 前記FRPプレート部材の強化繊維は、前記FRPプレート部材の長手方向に沿って一方向に配列した一方向配列強化繊維とされるか、又は、クロスであることを特徴とする請求項10の定着具付きFRPプレート。
- 前記FRPプレート部材の強化繊維は、前記FRPプレート部材の長手方向に沿って一方向に配列した一方向配列強化繊維にて形成される基材層としての一方向配列強化繊維層と、この一方向配列強化繊維層の両側面に配置された外側強化繊維層としての多方向配列強化繊維層を有することを特徴とする請求項10の定着具付きFRPプレート。
- 前記多方向配列強化繊維層は、マット又はクロスであることを特徴とする請求項12の定着具付きFRPプレート。
- 前記FRPプレート部材の強化繊維は、前記多方向配列強化繊維層の外側に最外層として不織布層を有することを特徴とする請求項12又は13の定着具付きFRPプレート。
- 前記熱硬化性樹脂は、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、MMA樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂であることを特徴とする請求項10〜14のいずれかの項に記載の定着具付きFRPプレート。
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