JPH05311811A - Ｆｒｐを使用したコンクリート部材 - Google Patents
Ｆｒｐを使用したコンクリート部材Info
- Publication number
- JPH05311811A JPH05311811A JP34461891A JP34461891A JPH05311811A JP H05311811 A JPH05311811 A JP H05311811A JP 34461891 A JP34461891 A JP 34461891A JP 34461891 A JP34461891 A JP 34461891A JP H05311811 A JPH05311811 A JP H05311811A
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- Japan
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- frp
- concrete member
- concrete
- restraint
- tensile
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- Rod-Shaped Construction Members (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＦＲＰを使用したコンクリート部材の破壊性
状が塑性変形を示すよう改善して脆性破壊を防止し、こ
れにより鉄筋に比して種々の利点を備えたＦＲＰを引張
応力を負担すべく用いることを可能にして、耐久性に富
み施工性に優れたコンクリート部材を提供する。 【構成】 曲げ応力を受けるコンクリート部材１０にお
いて、コンクリート部材１０の引張領域にはＦＲＰ（繊
維強化プラスチック）１２を配設するとともに、圧縮領
域には円環スパイラル状の拘束鉄筋１３を、各円環が所
定間隔をおいて配設されるよう配置する。
状が塑性変形を示すよう改善して脆性破壊を防止し、こ
れにより鉄筋に比して種々の利点を備えたＦＲＰを引張
応力を負担すべく用いることを可能にして、耐久性に富
み施工性に優れたコンクリート部材を提供する。 【構成】 曲げ応力を受けるコンクリート部材１０にお
いて、コンクリート部材１０の引張領域にはＦＲＰ（繊
維強化プラスチック）１２を配設するとともに、圧縮領
域には円環スパイラル状の拘束鉄筋１３を、各円環が所
定間隔をおいて配設されるよう配置する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＦＲＰを使用したコンク
リート部材に関し、特に、曲げ応力を受ける部材の引張
領域にＦＲＰ（繊維強化プラスチック）を配設したコン
クリート部材に関する。
リート部材に関し、特に、曲げ応力を受ける部材の引張
領域にＦＲＰ（繊維強化プラスチック）を配設したコン
クリート部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、曲げ応力を受けるコンクリー
ト部材において、引張応力を負担すべく鉄筋に替えてＦ
ＲＰを使用したものが知られている。ＦＲＰは、鉄筋に
比して、高強度、軽量、腐触しない、非磁性を有するな
どの利点を備え、鉄筋に替わる建設材料として有望であ
る。
ト部材において、引張応力を負担すべく鉄筋に替えてＦ
ＲＰを使用したものが知られている。ＦＲＰは、鉄筋に
比して、高強度、軽量、腐触しない、非磁性を有するな
どの利点を備え、鉄筋に替わる建設材料として有望であ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＦＲＰ
は、その特性を示す応力−歪曲線において、塑性領域を
有さないため変形性能が極めて小さく急激に破断する。
したがって、これを鉄筋やＰＣ鋼線に替えて使用した場
合コンクリート部材の破壊性状が塑性変形をほとんど示
さない脆性的なものとなるため危険を生じるという課題
があった。
は、その特性を示す応力−歪曲線において、塑性領域を
有さないため変形性能が極めて小さく急激に破断する。
したがって、これを鉄筋やＰＣ鋼線に替えて使用した場
合コンクリート部材の破壊性状が塑性変形をほとんど示
さない脆性的なものとなるため危険を生じるという課題
があった。
【０００４】そして、かかるＦＲＰを使用したコンクリ
ート部材の破壊性状を改善すべく、ＦＲＰ自体の性状に
着目して、アンボンドやノンテンションのＦＲＰ、ある
いは伸び能力の異なるＦＲＰを組合せて使用する方法が
提案されているが、設計手法等が確立されていないため
効率良く実用化することができないという課題があっ
た。
ート部材の破壊性状を改善すべく、ＦＲＰ自体の性状に
着目して、アンボンドやノンテンションのＦＲＰ、ある
いは伸び能力の異なるＦＲＰを組合せて使用する方法が
提案されているが、設計手法等が確立されていないため
効率良く実用化することができないという課題があっ
た。
【０００５】そこで、本発明は上記課題に着目してなさ
れたもので、ＦＲＰ自体の性状に着目することなく、コ
ンクリート部材が塑性変形による破壊性状を有するよう
改善したＦＲＰを使用したコンクリート部材を提供せん
とする。
れたもので、ＦＲＰ自体の性状に着目することなく、コ
ンクリート部材が塑性変形による破壊性状を有するよう
改善したＦＲＰを使用したコンクリート部材を提供せん
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的に鑑
みてなされたもので、その要旨は、曲げ応力を受けるコ
ンクリート部材において、該コンクリート部材の断面に
おける引張領域にはＦＲＰを配設するとともに、圧縮領
域には拘束筋を配設することを特徴とするＦＲＰを使用
したコンクリート部材にある。
みてなされたもので、その要旨は、曲げ応力を受けるコ
ンクリート部材において、該コンクリート部材の断面に
おける引張領域にはＦＲＰを配設するとともに、圧縮領
域には拘束筋を配設することを特徴とするＦＲＰを使用
したコンクリート部材にある。
【０００７】また、本発明のＦＲＰを使用したコンクリ
ート部材は、前記拘束筋をＦＲＰにより構成することが
好ましい。
ート部材は、前記拘束筋をＦＲＰにより構成することが
好ましい。
【０００８】ここで、コンクリート部材がモーメント荷
重を受けるとき、コンクリート部材の各断面には、いわ
ゆる中立軸を挾んで一方に引張応力が、他方に圧縮応力
が生じる、そして、本発明は、コンクリート部材の断面
において、引張応力の生じる引張領域にはＦＲＰを、圧
縮応力の生じる圧縮領域には拘束筋を各々配設するもの
である。なお、拘束筋はその全てが圧縮領域に含まれる
必要はなく、その一部を引張領域にはみ出して配設して
もよい。
重を受けるとき、コンクリート部材の各断面には、いわ
ゆる中立軸を挾んで一方に引張応力が、他方に圧縮応力
が生じる、そして、本発明は、コンクリート部材の断面
において、引張応力の生じる引張領域にはＦＲＰを、圧
縮応力の生じる圧縮領域には拘束筋を各々配設するもの
である。なお、拘束筋はその全てが圧縮領域に含まれる
必要はなく、その一部を引張領域にはみ出して配設して
もよい。
【０００９】また、拘束筋とは、ＦＲＰの延長方向と交
差する方向に環状あるいはスパイラル状に延長し、ＦＲ
Ｐの延長方向に沿って所定間隔毎に配設された鉄筋ある
いはＦＲＰで、コンクリート部材の圧縮領域に埋設され
てこれに生じるひずみを拘束し、コンクリートの特性を
変化させる。したがって、せん断力に抵抗し、これによ
り発生するひび割れを防止すべくせん断力の働く面に対
し直角方向に配される剪断補強筋とはその機能を異にす
るものである。
差する方向に環状あるいはスパイラル状に延長し、ＦＲ
Ｐの延長方向に沿って所定間隔毎に配設された鉄筋ある
いはＦＲＰで、コンクリート部材の圧縮領域に埋設され
てこれに生じるひずみを拘束し、コンクリートの特性を
変化させる。したがって、せん断力に抵抗し、これによ
り発生するひび割れを防止すべくせん断力の働く面に対
し直角方向に配される剪断補強筋とはその機能を異にす
るものである。
【００１０】
【作用】本発明のＦＲＰを使用したコンクリート部材で
は、ＦＲＰは引張領域に配設されてその高強度、軽量、
かつ耐久性に富む材質により、コンクリート部材の経済
性、施工性を改善する。また、拘束筋は圧縮領域に配設
されて、ＦＲＰを使用したコンクリート部材の靭性を改
善する。
は、ＦＲＰは引張領域に配設されてその高強度、軽量、
かつ耐久性に富む材質により、コンクリート部材の経済
性、施工性を改善する。また、拘束筋は圧縮領域に配設
されて、ＦＲＰを使用したコンクリート部材の靭性を改
善する。
【００１１】また、前記拘束筋をＦＲＰによって構成す
れば、コンクリート部材に鋼材を使用する必要をなくし
て、かかる鋼材の腐触によるコンクリート部材の耐久性
の劣化をさらに防止することができる。
れば、コンクリート部材に鋼材を使用する必要をなくし
て、かかる鋼材の腐触によるコンクリート部材の耐久性
の劣化をさらに防止することができる。
【００１２】
【実施例】次に、本発明の実施例を添付図面を参照して
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１３】図１に示す本実施例のＦＲＰを使用したコ
ンクリート部材は、Ｉ型のコンクリート梁１０を構成す
るものである。そして、コンクリート梁１０には、自重
によりあるいは上面にかかる載荷重により、そのスパン
に曲げモーメントが生じる。かかる曲げモーメントによ
ってコンクリート梁１０の各横断面には、中立軸を挾ん
で下方には引張応力を生じる引張領域が、上方には圧縮
応力を生じる圧縮領域が生じる。そして、引張領域には
その引張応力に抗するべくＦＲＰ１２がスパン方向に配
設されている。一方、圧縮領域ではコンクリートがその
圧縮応力に抗するとともに、そのコンクリートの中に
は、スパン方向と交差する方向に輪を描く円環スパイラ
ル状の拘束鉄筋１３が、各円環がスパン方向、すなわち
ＦＲＰ１２が延長する方向に所定間隔をおいて配設され
るよう配置されている。そして、この拘束鉄筋１３は、
圧縮領域にあるコンクリートを拘束してコンクリート梁
１０の靭性を改善するものである。なお、前記中立軸と
は、コンクリート梁１０の上下方向の中間に存在する引
張力も圧縮力も作用しない中立面と、コンクリート梁１
０の各横断面との交線をいう。
ンクリート部材は、Ｉ型のコンクリート梁１０を構成す
るものである。そして、コンクリート梁１０には、自重
によりあるいは上面にかかる載荷重により、そのスパン
に曲げモーメントが生じる。かかる曲げモーメントによ
ってコンクリート梁１０の各横断面には、中立軸を挾ん
で下方には引張応力を生じる引張領域が、上方には圧縮
応力を生じる圧縮領域が生じる。そして、引張領域には
その引張応力に抗するべくＦＲＰ１２がスパン方向に配
設されている。一方、圧縮領域ではコンクリートがその
圧縮応力に抗するとともに、そのコンクリートの中に
は、スパン方向と交差する方向に輪を描く円環スパイラ
ル状の拘束鉄筋１３が、各円環がスパン方向、すなわち
ＦＲＰ１２が延長する方向に所定間隔をおいて配設され
るよう配置されている。そして、この拘束鉄筋１３は、
圧縮領域にあるコンクリートを拘束してコンクリート梁
１０の靭性を改善するものである。なお、前記中立軸と
は、コンクリート梁１０の上下方向の中間に存在する引
張力も圧縮力も作用しない中立面と、コンクリート梁１
０の各横断面との交線をいう。
【００１４】また、拘束鉄筋としては、前記円環スパイ
ラル状の拘束鉄筋１３の他に、例えば図２（イ）〜
（ハ）に示すように、種々の形状のものを使用すること
ができる。すなわち、（イ）の拘束鉄筋は、リング状の
鉄筋１４を一部重複して二列に配設したもので拘束域の
面積を大きくすることができるとういう特徴を有する。
（ロ）の拘束鉄筋は、リング状の鉄筋１４を互いに重複
することなく二列に配設したもので施工性に優れるとう
い特徴を有する。また（ハ）の拘束鉄筋１５は矩形状の
環を有するとともに一部剪断補強筋を兼ねるもので、正
負交番荷重を受ける部材に対しても適用することができ
る。
ラル状の拘束鉄筋１３の他に、例えば図２（イ）〜
（ハ）に示すように、種々の形状のものを使用すること
ができる。すなわち、（イ）の拘束鉄筋は、リング状の
鉄筋１４を一部重複して二列に配設したもので拘束域の
面積を大きくすることができるとういう特徴を有する。
（ロ）の拘束鉄筋は、リング状の鉄筋１４を互いに重複
することなく二列に配設したもので施工性に優れるとう
い特徴を有する。また（ハ）の拘束鉄筋１５は矩形状の
環を有するとともに一部剪断補強筋を兼ねるもので、正
負交番荷重を受ける部材に対しても適用することができ
る。
【００１５】次に、本発明のＦＲＰを使用するコンクリ
ート部材が、圧縮領域に配設された拘束鉄筋によりその
靭性を顕著に改善したことを示す実験結果を示す。
ート部材が、圧縮領域に配設された拘束鉄筋によりその
靭性を顕著に改善したことを示す実験結果を示す。
【００１６】実験概要 高さＨ＝２０cm、幅Ｂ＝１５cmの矩形断面を有する長さ
Ｌ＝１８０cmのコンクリート梁２０の圧縮縁、すなわち
上端からａ＝１４cmのところに一本あるいは二本のプレ
ストレスを導入したＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチッ
ク）２１を配設した供試体を、図３（イ）に示すように
単純梁として二点載荷し、荷重、たわみ、伝達長の変
化、ひびわれ幅などを観察した。拘束鉄筋２２は（ロ）
に示すものを、荷重を載荷する二点間に所定間隔で配設
した。なお、（ハ）は使用したＣＦＲＰの特性を示すも
のである。
Ｌ＝１８０cmのコンクリート梁２０の圧縮縁、すなわち
上端からａ＝１４cmのところに一本あるいは二本のプレ
ストレスを導入したＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチッ
ク）２１を配設した供試体を、図３（イ）に示すように
単純梁として二点載荷し、荷重、たわみ、伝達長の変
化、ひびわれ幅などを観察した。拘束鉄筋２２は（ロ）
に示すものを、荷重を載荷する二点間に所定間隔で配設
した。なお、（ハ）は使用したＣＦＲＰの特性を示すも
のである。
【００１７】実験結果 実験結果を、図４に示す。また図５は、図４におけるN
o.３とNo.４の供試体により、拘束鉄筋を配設したもの
と、配設しないものとの荷重と変位との関係を比較して
示すものである。
o.３とNo.４の供試体により、拘束鉄筋を配設したもの
と、配設しないものとの荷重と変位との関係を比較して
示すものである。
【００１８】実験結果によれば、高強度コンクリートを
使用し、拘束鉄筋を使用していないNo.１〜No.３の供試
体はいずれもＣＦＲＰの破断による曲げ引張型の破壊を
示した。一方、拘束鉄筋を配筋したNo.４の供試体はコ
ンクリートの圧壊による曲げ圧縮型の破壊を示した。ま
た、拘束鉄筋の配設間隔を小さくするとともに引張強度
の小さいＣＦＲＰを使用したNo.５の供試体は曲げ圧縮
型の破壊を示したが、この破壊の直後にＣＦＲＰの破断
を生じて最終的には曲げ引張型の破壊を示した。ここ
で、供試体が曲げ圧縮型の破壊を起こすことは、通常の
鉄筋コンクリート部材における引張領域の鋼材による降
伏域に似た現象が圧縮部コンクリートによって得られ、
したがってＣＦＲＰを使用した供試体の靭性が顕著に改
善されていることを示すものである。なお、拘束鉄筋を
過剰に配筋すると、破壊形状が曲げ引張型になったり、
コンクリートの圧懐が始まった直後にＦＲＰが破断する
ことにより、その靭性の改善効果が小さくなることが考
えられる。
使用し、拘束鉄筋を使用していないNo.１〜No.３の供試
体はいずれもＣＦＲＰの破断による曲げ引張型の破壊を
示した。一方、拘束鉄筋を配筋したNo.４の供試体はコ
ンクリートの圧壊による曲げ圧縮型の破壊を示した。ま
た、拘束鉄筋の配設間隔を小さくするとともに引張強度
の小さいＣＦＲＰを使用したNo.５の供試体は曲げ圧縮
型の破壊を示したが、この破壊の直後にＣＦＲＰの破断
を生じて最終的には曲げ引張型の破壊を示した。ここ
で、供試体が曲げ圧縮型の破壊を起こすことは、通常の
鉄筋コンクリート部材における引張領域の鋼材による降
伏域に似た現象が圧縮部コンクリートによって得られ、
したがってＣＦＲＰを使用した供試体の靭性が顕著に改
善されていることを示すものである。なお、拘束鉄筋を
過剰に配筋すると、破壊形状が曲げ引張型になったり、
コンクリートの圧懐が始まった直後にＦＲＰが破断する
ことにより、その靭性の改善効果が小さくなることが考
えられる。
【００１９】また、図５からは、拘束鉄筋を配設しない
No.３の供試体はそのＣＦＲＰが破断して脆性的な破壊
性状を示すのに対し、拘束鉄筋を配設したNo.４の供試
体は最大荷重後も部材が崩壊せずに変位が増大し、した
がってＣＦＲＰを使用したコンクリート部材の変形性能
が改善されていることがわかる。
No.３の供試体はそのＣＦＲＰが破断して脆性的な破壊
性状を示すのに対し、拘束鉄筋を配設したNo.４の供試
体は最大荷重後も部材が崩壊せずに変位が増大し、した
がってＣＦＲＰを使用したコンクリート部材の変形性能
が改善されていることがわかる。
【００２０】さらに、本実施例では拘束筋として鉄筋に
より作成したものを使用したが、ＦＲＰによって作成し
たものを用いることもできる。ＦＲＰによって作成した
ものを用いることにより、コンクリート部材の補強筋を
全てＦＲＰとしてその耐蝕性によりさらに耐久性に富ん
だコンクリート部材を提供することができる。そして、
ＦＲＰによる拘束筋を使用する場合も、図６の実験結果
に示すように、コンクリート部材の靭性が改善されるこ
とが解明されている。
より作成したものを使用したが、ＦＲＰによって作成し
たものを用いることもできる。ＦＲＰによって作成した
ものを用いることにより、コンクリート部材の補強筋を
全てＦＲＰとしてその耐蝕性によりさらに耐久性に富ん
だコンクリート部材を提供することができる。そして、
ＦＲＰによる拘束筋を使用する場合も、図６の実験結果
に示すように、コンクリート部材の靭性が改善されるこ
とが解明されている。
【００２１】
【発明の効果】以上のように、ＦＲＰを使用したコンク
リート部材は、コンクリート部材の引張領域にはＦＲＰ
配設して引張応力に抗するとともに、圧縮領域には拘束
筋を配設してコンクリート部材の靭性を改善するので、
ＦＲＰ自体の性状に着目することなく、コンクリート部
材の破壊性状が塑性変形を示すよう改善して、ＦＲＰを
使用したコンクリート部材が脆性破壊を生じる危険を容
易に解消することができる。したがって、ＦＲＰを使用
して、軽量、高耐久性でかつ施工性に優れたコンクリー
ト部材を提供することができる。
リート部材は、コンクリート部材の引張領域にはＦＲＰ
配設して引張応力に抗するとともに、圧縮領域には拘束
筋を配設してコンクリート部材の靭性を改善するので、
ＦＲＰ自体の性状に着目することなく、コンクリート部
材の破壊性状が塑性変形を示すよう改善して、ＦＲＰを
使用したコンクリート部材が脆性破壊を生じる危険を容
易に解消することができる。したがって、ＦＲＰを使用
して、軽量、高耐久性でかつ施工性に優れたコンクリー
ト部材を提供することができる。
【００２２】また、拘束筋としてＦＲＰからなるものを
使用すれば、これの耐蝕性によりＦＲＰを使用したコン
クリート部材の耐久性をさらに向上することができる。
使用すれば、これの耐蝕性によりＦＲＰを使用したコン
クリート部材の耐久性をさらに向上することができる。
【図１】本発明のＦＲＰを使用したコンクリート部材の
一実施例を示す破断斜視図である。
一実施例を示す破断斜視図である。
【図２】（イ）〜（ハ）は拘束筋１３の実施態様を示す
断面図である。
断面図である。
【図３】ＦＲＰを使用するコンクリート部材についての
実験の概要を示す説明図で、（イ）はコンクリート部材
への載荷状況を、（ロ）は配設する拘束筋の態様を、
（ニ）は配設するＦＲＰの特性を各々示すものである。
実験の概要を示す説明図で、（イ）はコンクリート部材
への載荷状況を、（ロ）は配設する拘束筋の態様を、
（ニ）は配設するＦＲＰの特性を各々示すものである。
【図４】図３の実験によって得られた結果を示す表であ
る。
る。
【図５】図４に示す表のNo.３とNo.４の供試体について
の荷重と応力との関係を示すチ
の荷重と応力との関係を示すチ
【図６】拘束筋にＦＲＰを使用した場合のコンクリート
部材の応力と歪の関係を示すチャートである。
部材の応力と歪の関係を示すチャートである。
１０ コンクリート梁 １２ ＦＲＰ（繊維強化プラスチック） １３ 拘束鉄筋
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 裕史 東京都港区北青山２−５−８ 株式会社間 組内 (72)発明者 喜多 達夫 東京都港区北青山２−５−８ 株式会社間 組内
Claims (2)
- 【請求項１】 曲げ応力を受けるコンクリート部材にお
いて、該コンクリート部材の引張領域にはＦＲＰ（繊維
強化プラスチック）を配設するとともに、圧縮領域には
拘束筋を配設することを特徴とするＦＲＰを使用したコ
ンクリート部材。 - 【請求項２】 前記拘束筋をＦＲＰにより構成すること
を特徴とする請求項１に記載のＦＲＰを使用したコンク
リート部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34461891A JPH05311811A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Ｆｒｐを使用したコンクリート部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34461891A JPH05311811A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Ｆｒｐを使用したコンクリート部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05311811A true JPH05311811A (ja) | 1993-11-22 |
Family
ID=18370660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34461891A Pending JPH05311811A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Ｆｒｐを使用したコンクリート部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05311811A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05195599A (ja) * | 1992-01-20 | 1993-08-03 | Nippon Samikon Kk | コンクリート梁 |
| KR101292755B1 (ko) * | 2011-08-19 | 2013-08-02 | 삼표건설 주식회사 | 콘크리트 빔 및 그 제조방법 |
| CN107419848A (zh) * | 2017-05-14 | 2017-12-01 | 北京工业大学 | 一种金属锁链‑钢纤维混凝土梁构件 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04216746A (ja) * | 1990-12-18 | 1992-08-06 | Nippon Concrete Ind Co Ltd | Ｆｒｐロッドを用いたプレキャスト部材 |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP34461891A patent/JPH05311811A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04216746A (ja) * | 1990-12-18 | 1992-08-06 | Nippon Concrete Ind Co Ltd | Ｆｒｐロッドを用いたプレキャスト部材 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05195599A (ja) * | 1992-01-20 | 1993-08-03 | Nippon Samikon Kk | コンクリート梁 |
| KR101292755B1 (ko) * | 2011-08-19 | 2013-08-02 | 삼표건설 주식회사 | 콘크리트 빔 및 그 제조방법 |
| CN107419848A (zh) * | 2017-05-14 | 2017-12-01 | 北京工业大学 | 一种金属锁链‑钢纤维混凝土梁构件 |
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