JPH04216746A - Ｆｒｐロッドを用いたプレキャスト部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＦＲＰロッドを用い
たプレキャスト部材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、話題となっているＦＲＰロッドを
引張補強部材とするコンクリ−ト部材において、ＲＣ及
びＰＣ構造の主筋及び、緊張材としてこれらのＦＲＰロ
ッドを用いることができることは、実験的に確認され、
すでに橋梁の桁及び、床板、建築構造物等に利用された
例もある。このＦＲＰロッドは、ＰＣ鋼材に比して高強
度で、しかも耐腐食性は大きいが、問題点としては、Ｐ
Ｃ鋼材に比較して破断時の伸びが小さく、かつ、降伏点
がないということである。即ち、図９の特性図表に例示
したように、ＰＣ鋼材に比して引張強度は約１７％高い
が、破断時の伸びは、アラミド及び、ガラス繊維ＦＲＰ
ロッドで、２．５〜４％程度で、炭素繊維ＦＲＰロッド
では１〜１．５％程度であり、かなり小さい。また、降
伏点がないために、破断の前兆はなく、突然に切断して
しまう。

【０００３】従って、かかるＦＲＰロッドをコンクリ−
ト構造の補強部材として設計する場合に、コンクリ−ト
部材が引張によって破断するような、従来の鋼材を用い
る場合と同様の引張破壊型の設計を行うと、コンクリ−
ト部の破断と殆ど同時にＦＲＰロッドも破断してしまい
、このように、コンクリ−ト部材は何の前ぶれもなく突
然破壊することになって、非常に危険である。

【０００４】そこで、このような脆性的な破壊形態を変
更するために、コンクリ−ト部が圧縮破壊する圧縮破壊
型の設計を行うのが有効である。しかし、コンクリ−ト
部の圧縮縁が圧縮破壊する破壊形態は、ＦＲＰロッドが
突然切断する引張破壊型に比較すれば、多少はコンクリ
−トのひび割れ等によって破壊の前兆が予知できるとは
いえ、依然として脆性的な破壊であることには変わりは
ない。しかも、特に、炭素繊維やガラス繊維ＦＲＰロッ
ドを用いたコンクリ−ト部材においては、部材の圧縮破
壊と同時に、未だ引張強度に達していないＦＲＰロッド
もその衝撃力、剪断力によって切断してしまうことがあ
る。

【０００５】このように危険な問題のある圧縮破壊形態
を避けるためには、何らかの方法によってコンクリ−ト
部の圧縮靭性を改善してコンクリ−ト部材の圧縮破壊が
一度に進行しないようにするか、或いは、破壊の前兆が
撓みの急増等で捉えられるようにするか、又は、破壊し
ても圧縮側コンクリ−ト部は分断されずにつながってい
るようにする等の方策が必要である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、ＦＲＰロ
ッドを補強部材として使用しているＲＣ梁、ＰＣ梁の圧
縮破壊におけるコンクリ−ト部の靭性を改善することを
課題とするもので、圧縮側を高靭性コンクリ−ト部材で
補強することによって引張側のＦＲＰロッドの特徴を十
分活かされるように工夫したものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明はＦＲＰロッド２を用いたプレキャストコンク
リ−ト部材において、ＦＲＰロッド２は該コンクリ−ト
部材１、５、８の引張側Ｔに配置し、その圧縮側Ｃには
高靭性コンクリ−ト部３を設けたことを特徴としている
。

【０００８】又、上記高靭性コンクリ−ト部３は、ファ
イバ−混入コンクリ−ト４によって構成している。

【０００９】或いは、上記高靭性コンクリ−ト部３は、
らせん筋６、９又は帯状筋によって補強されている。

【００１０】高靭性コンクリ−ト部は、レジンコンクリ
−ト、ポリマ−セメントコンクリ−トのように樹脂材料
をその全部分に又は、一部に用いたコンクリ−トによっ
て靭性改善を図っている。

【００１１】

【作用】コンクリ−ト部材１、５、８は、その圧縮側Ｃ
を高靭性コンクリ−ト部３で補強されているので、この
コンクリ−ト部材１、５、８に加わる荷重の相当部分が
圧縮側Ｃの高靭性コンクリ−ト部３で負担され、引張側
ＴのＦＲＰロッド２は、その引張強度に対して余裕のあ
る応力度で使用されてＰＣ鋼材に比して高強度で、しか
も耐腐食性が大きいという特性が活かされている。

【００１２】即ち、破壊の際でも、圧縮側Ｃの高靭性コ
ンクリ−ト部３は引張側ＴのＦＲＰロッド２と共同して
高い荷重を分担し、これにより、コンクリ−ト部材１、
５、８は、ＰＣ鋼材で補強されているものと同様な高靭
性の破壊形態となり、突然の破断は生ぜず、徐々に耐力
が減少して破壊の前兆がわかるため、危険性はなくなっ
た。

【００１３】上記高靭性コンクリ−ト部３を、ファイバ
−混入コンクリ−ト４によって構成すれば、十分大きい
圧縮強度が得られると共に、このファイバ−混入コンク
リ−ト４の組成による種々の強度を持つプレキャストコ
ンクリ−ト部材が得られる。

【００１４】上記高靭性コンクリ−ト部３を、らせん筋
６、９又は、帯状筋によって補強し、或いは、樹脂材料
を用いた高靭性を有するレジンコンクリ−ト、ポリマ−
セメントコンクリ−トなどを圧縮側Ｃの上記高靭性コン
クリ−ト部３のみに用いるなどにより、簡単な構造で安
全な形態で使用可能な所望の種々の強度部材に構成でき
る。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づき説明す
る。図１はこの発明のＦＲＰロッドを用いたプレキャス
トコンクリ−ト部材の第１実施例の縦断側面図である。 このコンクリ−ト部材１は、同図の下部側が引張側Ｔで
、上部側は圧縮側Ｃとなるように、例えば、下部側の左
右部が支持されていて、上部側に上方から荷重が負荷さ
れる。引張側Ｔに複数本のＦＲＰロッド２をコンクリ−
ト部材１内に配置し、圧縮側Ｃには、高靭性コンクリ−
ト部３を形成している。このコンクリ−ト部材１に加わ
る荷重は圧縮側Ｃの高靭性コンクリ−ト部３と引張側Ｔ
のＦＲＰロッド２で負担され、ＦＲＰロッド２はその引
張強度に対して余裕のある応力度で使用される。一般の
コンクリ−ト部材において、その部材の曲げ破壊が圧縮
側コンクリ−トの圧壊で破壊するような圧縮型破壊とし
て設計すると、コンクリ−ト部材は圧縮側コンクリ−ト
の瞬間的破壊で壊れるため、極めて脆性的な破壊形態と
なる。しかし、圧縮側に高靭性コンクリ−トを用いるこ
とによってかかる脆性的な破壊の形態を変えることがで
きる。即ち、破壊の際でも、圧縮側Ｃの高靭性コンクリ
−ト部３は引張側ＴのＦＲＰロッド２と共同して高い荷
重を分担し、圧縮側Ｃの高靭性コンクリ−トは破壊時に
おいても靭性が高いためにコンクリ−ト部材としても一
層、靭性が高くなる。これにより、このコンクリ−ト部
材１は、ＰＣ鋼材で補強されているものと同様な高靭性
の破壊形態となるのである。

【００１６】ＦＲＰロッド２としては、炭素繊維、アラ
ミド或いは、ガラス繊維等、耐腐食性が高く、引張強度
の大きいものが、芯材として好適であり、単線、撚り線
のいずれでもよい。高靭性コンクリ−ト部３としては、
図示例のファイバ−混入コンクリ−ト４を用いている。 ファイバ−混入コンクリ−ト４としては、スチ−ルファ
イバ−、ステンレスファイバ−、ビニロンファイバ−、
炭素繊維、アラミド或いは、ガラス繊維等の無機質、或
いは、麻繊維等の有機質など、実用可能な種々のものを
、使用できる。

【００１７】次に、この第１実施例のコンクリ−ト部材
１の強度特性の実験結果を説明する。　　コンクリ−ト
部材１では、ＦＲＰロッド２として外径１２．５ｍｍの
炭素ＦＲＰ撚り線を、図１のように４本配置し、圧縮側
Ｃは、スチ−ルファイバ−を混入したファイバ−混入コ
ンクリ−ト４としている。比較試料ａとして図２に示し
たコンクリ−ト部材Ａは、上記と度同じ仕様のＦＲＰロ
ッド２を２本、引張側Ｔに配置したものであり、図３に
示した今１つの比較試料ｂとしてのコンクリ−ト部材Ｂ
は、外径１２．４ｍｍのＰＣ鋼撚り線５を２本、同じく
引張側Ｔに配置したものである。このように、引張側補
強材の本数を変えた理由は、梁の破壊の形態を引張破壊
型（２本使用）、圧縮破壊型（４本使用）に分けて靭性
の改善結果を検討するためである。強度特性実験は、図
４に示す通り、コンクリ−ト部材１、比較試料ａ、ｂの
下部側の左右部が支持されていて、上部側に上方から荷
重を負荷してそれぞれ破断に到るまでの荷重−撓みの実
態を計測している。

【００１８】強度特性実験結果は、図５に示す通りであ
って、ＦＲＰロッド２が単に引張側Ｔに配置される比較
試料ａでは、点線のように荷重が約１３ｔ、撓みは約１
７ｍｍにて降伏点は現れずに突然、破断している。ＰＣ
鋼撚り線５を２本、同じく引張側Ｔに配置している比較
試料ｂでは、２点鎖線のように荷重が約１４ｔ、撓みは
約２３ｍｍに達して降伏し、破断している。これらに対
し、第１実施例であるコンクリ−ト部材１は、実線の通
り、荷重は約１８ｔにも達し、撓みは約３２ｍｍと十分
に伸びて比較試料ａ及び、比較試料ｂのいずれよりも高
い強度と、靭性が得られ、特に、圧縮破壊型の梁である
にもかかわらず、梁の破壊は突然生じることはなく、十
分にたわみを生じながら徐々に耐力が低下する高靭性を
示していて、明瞭な降伏現象を示している。

【００１９】即ち、このコンクリ−ト部材１では、その
圧縮側Ｃを高靭性のファイバ−混入コンクリ−ト４で補
強されているので、コンクリ−ト部材１に加わる荷重が
圧縮側Ｃのファイバ−混入コンクリ−ト４が圧縮される
ことで負担され、引張側ＴのＦＲＰロッド２は、その引
張強度に対して余裕のある荷重で設計使用されてＰＣ鋼
材に比して高強度であるという特性が活かされると共に
、破壊の際も、圧縮側Ｃのファイバ−混入コンクリ−ト
４は引張側ＴのＦＲＰロッド２と共同して高い荷重を分
担し、これにより、コンクリ−ト部材１は、ＰＣ鋼材で
補強されているものと同様な高靭性の破壊形態となり、
突然の破断は生ぜず、徐々に耐力が減少して降伏破壊す
ることになったものと考えられる。このように、上記コ
ンクリ−ト部材１は、突然の破断は生ぜず、徐々に耐力
が減少して破壊の前兆がわかるため、使用時での危険性
はなくなった。尚、上記実施例のファイバ−混入コンク
リ−ト４は、これに混入使用する繊維の種類や、その繊
維長さ等を選択することにより、荷重負荷形態に適した
種々の強度を持つプレキャストコンクリ−ト部材１が得
られる。

【００２０】圧縮側Ｃに形成される高靭性コンクリ−ト
部３は、図６に例示した第２実施例のコンクリ−ト部材
５のように、例えば角型で連続的に形成されている図７
のらせん筋６（鉄筋でもＦＲＰ筋でもよい）で補強され
たものでよく、このコンクリ−ト部材５の周縁近くに配
置したらせん筋７と共同して上記らせん筋６は、圧縮側
Ｃに作用する荷重を高応力高靭性域まで負担し、ファイ
バ−混入コンクリ−ト４の高靭性を十分に発揮させてい
る。

【００２１】図８に例示した第３実施例のコンクリ−ト
部材８は、らせん状ＦＲＰ筋９を高靭性コンクリ−ト部
３に設けたものである。らせん状に形成されたことで圧
縮強度が十分増大しているこのらせん状ＦＲＰ筋９は、
上記各実施例と同様に圧縮側Ｃに作用する荷重を負担し
、圧縮破壊型の梁の破壊形態を改善し、高靭性を発揮す
ることができる。

【００２２】そして、上記第２及び、第３実施例共に、
高靭性コンクリ−ト部３部は簡単な構造であり、これに
よりコンクリ−ト部材５、８は突然の破断は生ぜず、安
全な形態で使用可能な所望の種々の強度部材に構成でき
る。尚、圧縮側Ｃに設けられる高靭性コンクリ−ト部３
は、上記図示例に限られず、例えば、樹脂材料を用いた
高靭性を有するレジンコンクリ−ト、ポリマ−セメント
コンクリ−トなどをこの高靭性コンクリ−ト部３の全部
分又は、一部に用いる構成としてもよく、このようにコ
ンクリ−ト部材の圧縮側Ｃに作用する圧縮荷重を十分負
担できる種々の他の公知の構造を高靭性コンクリ−ト部
３として支障無く利用できるものであって、その他、例
えば、帯状筋を高靭性コンクリ−ト部３に用いるもので
もよい。

【００２３】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、コンク
リ−ト部材１、５、８は、その圧縮側Ｃを高靭性コンク
リ−ト部３で補強されているので、このコンクリ−ト部
材１、５、８に加わる荷重の相当部分が圧縮側Ｃの高靭
性コンクリ−ト部３で負担され、引張側ＴのＦＲＰロッ
ド２は、その引張強度に対して余裕のある荷重で使用さ
れてＰＣ鋼材に比して高強度で、しかも耐腐食性が大き
いという特性が活かされて、破壊の際も、圧縮側Ｃの高
靭性コンクリ−ト部３は引張側ＴのＦＲＰロッド２と共
同して高い荷重を分担し得る。これにより、この発明の
コンクリ−ト部材１、５、８は、ＰＣ鋼材で補強されて
いるものと同様な高靭性の破壊形態となり、突然の破断
は生ぜず、徐々に耐力が減少して破壊の前兆がわかるた
め、使用にあたって危険性はなくなり、信頼性の高いプ
レキャストコンクリ−ト部材となった。

【００２４】高靭性コンクリ−ト部３を、ファイバ−混
入コンクリ−ト４によって構成すれば、十分大きい圧縮
強度が得られると共に、このファイバ−混入コンクリ−
ト４の組成による種々の強度を持つプレキャストコンク
リ−ト部材が得られる。

【００２５】上記高靭性コンクリ−ト部３を、らせん筋
６、９又は、帯状筋によって補強すし、或いは、樹脂材
料を用いた高靭性を有するレジンコンクリ−ト、ポリマ
−セメントコンクリ−トなどを圧縮側Ｃの上記高靭性コ
ンクリ−ト部３のみに用いるなどにより、圧縮側Ｃに作
用する荷重を負担し、コンクリ−ト部材の高靭性発揮を
助け、かつ、簡単な構造で済み、コンクリ−ト部材５、
８は、安全な形態で使用できて、所望の種々の強度部材
として使用できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例における縦断側面図であ
る。

【図２】上記実施例との比較実験に使用した比較試料ａ
である。

【図３】上記実施例との比較実験に使用した比較試料ｂ
である。

【図４】上記比較実験における負荷状態を示す正面図で
ある。

【図５】上記強度特性実験結果を示す強度特性図である
。

【図６】この発明の第２実施例における縦断側面図であ
る。

【図７】上記第２実施例に用いたらせん筋の斜視図であ
る。

【図８】この発明の第３実施例における縦断側面図であ
る。

【図９】上記実施例に用いたＦＲＰロッドの強度特性を
示す図表である。

【符号の説明】

１、５、８　　　　　　コンクリ−ト部材２　　　　　
　　　　　　　　　ＦＲＰロッド３　　　　　　　　　
　　　　　高靭性コンクリ−ト部４　　　　　　　　　
　　　　　ファイバ−混入コンクリ−ト６、７　　　　
　　　　　　らせん筋

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ＦＲＰロッドを用いたプレキャストコ
   ンクリ−ト部材において、ＦＲＰロッドは該コンクリ−
   ト部材の引張側に配置し、その圧縮側には高靭性コンク
   リ−ト部を設けたことを特徴とするＦＲＰロッドを用い
   たプレキャスト部材。
2. 【請求項２】　　上記高靭性コンクリ−ト部は、ファイ
   バ−混入コンクリ−トであることを特徴とする請求項１
   記載のＦＲＰロッドを用いたプレキャスト部材。
3. 【請求項３】　　上記高靭性コンクリ−ト部は、らせん
   筋又は帯状筋によって補強されたことを特徴とする請求
   項１又は２記載のＦＲＰロッドを用いたプレキャスト部
   材。
4. 【請求項４】　　上記高靭性コンクリ−ト部は、レジン
   コンクリ−ト、ポリマ−セメントコンクリ−トのように
   樹脂材料をその全部分に又は、一部に用いたコンクリ−
   トによって靭性改善を図ったものであることを特徴とす
   る請求項１又は３記載のＦＲＰロッドを用いたプレキャ
   スト部材。