JPH09317084A - 繊維強化プラスチック・コンクリート合成構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 更なる軽量化、高耐力化を図ることができる
上、その合成製造作業を容易且つ迅速にすることができ
る繊維強化プラスチック・コンクリート合成構造体を提
供する。 【解決手段】 繊維強化プラスチック部材５０と、その
繊維強化プラスチック部材５０に設けられるコンクリー
ト部材２０とを備え、コンクリート部材２０が、繊維強
化プラスチック部材５０の上面５１ｂに、その延在方向
に沿って付設されており、繊維強化プラスチック部材５
０に固設されると共にコンクリート部材２０中に埋設さ
れて、それらを接合する繊維強化プラスチック接合部４
１、４１を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繊維強化プラスチ
ック部材と、その繊維強化プラスチック部材に設けられ
るコンクリート部材とを備える繊維強化プラスチック・
コンクリート合成構造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧縮強度が高いコンクリート部材を用い
たコンクリート構造物が登場して久しいが、近年では、
更に軽量、高耐力な構造物を提供するために、構造物の
一部、又は全部を合成構造体で構築するものが提案され
ている。

【０００３】その合成構造体の一つとしては、例えば、
鋼材とコンクリート部材とからなる鋼・コンクリート合
成桁がある。この合成構造体は、曲げモーメントに対し
て、主に鋼材で引張り力を受け、コンクリート部材で圧
縮力を受けることにより、軽量化、高耐力化を実現した
ものである。

【０００４】ところが、例えば、建物において、耐震性
の向上や更なる高層化を図る上では、更に軽量、高耐力
な合成構造体が望まれており、このため、最近では、コ
ンクリート部材の内部に、鉄筋同様に繊維強化プラスチ
ック部材を配置した繊維強化プラスチック・コンクリー
ト合成構造体が提案されている。繊維強化プラスチック
部材は、鋼材に比して単位重量に対する引張り強度が高
いので、更に軽量化を図ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、そのような従
来の繊維強化プラスチック・コンクリート合成構造体で
は、梁などの通常、定方向の曲げモーメントが生じる部
材として用いると、そのコンクリート部材において曲げ
モーメントにより生じる引張り力側の部分が、ほとんど
引張り力を受けず無駄となるか、或いは、コンクリート
部材で引張り力を受け持ち、繊維強化プラスチック部材
が十分な効力を発揮できなくなるため、無駄の多い設計
を強いられることとなる。このため、十分な軽量化を果
たせないという問題がある。

【０００６】また、繊維強化プラスチック部材は、高い
引張り強度を有しているが、圧縮力に対しては、鋼材よ
りも遥かに弱く、座屈し易いという不都合を有してい
る。

【０００７】そこで、図３、図４、図５に示すような新
しい繊維強化プラスチック・コンクリート合成構造体１
００を考案した。以下、この新しい繊維強化プラスチッ
ク・コンクリート合成構造体１００について説明する。
図３に示すように、繊維強化プラスチック・コンクリー
ト合成構造体１００は、梁等に用いて好適な合成桁であ
る。

【０００８】繊維強化プラスチック・コンクリート合成
構造体１００の構成は、繊維強化プラスチック部材１０
と、その繊維強化プラスチック部材１０に設けられるコ
ンクリート部材２０と、繊維強化プラスチック部材１０
に固設されると共に、コンクリート部材２０中に設けら
れて、それらを接合する接合部としての多数のボルト３
０、３０、…である。

【０００９】繊維強化プラスチック部材１０は、繊維強
化プラスチックを成形して、略水平方向にまっすぐに延
在され、その延在方向に直交する鉛直断面を図４に示す
ようにＨ形としている。即ち、繊維強化プラスチック部
材１０は、上下に間隔をもって平行に対向配置される上
フランジ部１１及び下フランジ部１２と、上フランジ部
１１と下フランジ部１２との間に設けられる剪断板部１
３とからなっている。また、上フランジ部１１には、剪
断板部１３の両側方に一対のボルト穴１１ａ、１１ａ
が、予め成形されており、一対のボルト穴１１ａ、１１
ａは、図５に示すように繊維強化プラスチック部材１０
の延在方向に定間隔で多数対配置されている。

【００１０】コンクリート部材２０は、図３の繊維強化
プラスチック部材１０の上フランジ部１１の上面１１ｂ
に、その延在方向に沿って付設される板状をなしてい
る。

【００１１】各ボルト３０、３０、…は、図を簡略化し
ているが、ねじ棒部の端部に拡径された頭部を有するボ
ルト本体と、ナット等からなる周知のものであり、各ボ
ルト３０、３０、…は、繊維強化プラスチック部材１０
の上フランジ部１１の各ボルト穴１１ａ、１１ａ、…に
コンクリート部材２０に向けて貫通配置され、そのコン
クリート部材２０中に埋設され固定されている。

【００１２】繊維強化プラスチック・コンクリート合成
構造体１００は以上のような構成を有するので、この繊
維強化プラスチック・コンクリート合成構造体１００
を、例えば、鉛直下方に荷重が作用する建物の梁として
架設する際には、コンクリート部材２０を上、繊維強化
プラスチック部材１０を下にする。すると、通常時、繊
維強化プラスチック・コンクリート合成構造体１００に
は、下に凸となるような曲げモーメントが生じ、その曲
げモーメントにより、コンクリート部材２０側に圧縮力
が作用すると共に繊維強化プラスチック部材１０の下フ
ランジ部１２側に引張り力が作用する。

【００１３】従って、この繊維強化プラスチック・コン
クリート合成構造体１００の設計を行なう際には、曲げ
モーメントに対して、主に繊維強化プラスチック部材１
０で引張り力を受け、コンクリート部材２０で圧縮力を
受ける効率的な設計が可能である。

【００１４】また、繊維強化プラスチック部材１０の上
フランジ部１１には、その延在方向に沿ってコンクリー
ト部材２０が付設されているので、地震時など、通常加
わらない大きな圧縮力が作用する際にも、繊維強化プラ
スチック部材１０の、特に上フランジ部１１の座屈が防
止される。

【００１５】更に、繊維強化プラスチック部材１０とコ
ンクリート部材２０とは、繊維強化プラスチック部材１
０の上フランジ部１１の各ボルト穴１１ａ、１１ａ、…
に設けられ、コンクリート部材２０中に埋設され固定さ
れているボルト３０、３０、…により、接合されてい
る。その上、上フランジ部１１のボルト穴１１ａ、１１
ａ、…は、剪断板部１３の両側方に一対設けられ、繊維
強化プラスチック部材１０の延在方向に定間隔で多数対
配置されている。

【００１６】よって、ボルト３０、３０、…により、コ
ンクリート部材２０を、繊維強化プラスチック部材１０
の上フランジ部１１の上面１１ｂの各部で均質な接合力
で強く接合することができる。これによって、繊維強化
プラスチック部材１０の、特に上フランジ部１１の座屈
防止効果が一層向上されている。

【００１７】以上のことから、繊維強化プラスチック・
コンクリート合成構造体１００では、軽量で高強度な繊
維強化プラスチック部材を主なる材料として用いて、効
率的な設計を行なうことができるので、更なる軽量化、
高耐力化を図ることができる。

【００１８】また、この繊維強化プラスチック・コンク
リート合成構造体１００の合成製造に際しては、繊維強
化プラスチック部材１０の上フランジ部１１の各ボルト
穴１１ａ、１１ａ、…に、多数のボルト３０、３０、…
を、その端部を上フランジ部１１の上面１１ｂに突出さ
せて取り付け、この上フランジ部１１の上面１１ｂに、
コンクリート部材２０を、各ボルト３０、３０、…が埋
設されるように打設形成することでコンクリート部材２
０と繊維強化プラスチック部材１０との接合ができる。
これにより、合成製造作業がなされる。

【００１９】しかし、そのような繊維強化プラスチック
・コンクリート合成構造体１００では、その合成製造作
業において、多数のボルト３０、３０、…を、繊維強化
プラスチック部材１０の上フランジ部１１の各ボルト穴
１１ａ、１１ａ、…に、そのボルト本体を上フランジ部
１１の上面１１ｂに突出させて設け、そのナットで固定
して取り付けるという煩雑な作業を要するという問題が
ある。

【００２０】本発明は、上記事情に鑑み、更なる軽量
化、高耐力化を図ることができる上、合成製造作業の容
易化、迅速化を図ることができる繊維強化プラスチック
・コンクリート合成構造体を提供することを目的として
いる。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の発明の繊
維強化プラスチック・コンクリート合成構造体は、繊維
強化プラスチックを成形した繊維強化プラスチック部材
と、その繊維強化プラスチック部材に設けられるコンク
リート部材とを備える繊維強化プラスチック・コンクリ
ート合成構造体であって、コンクリート部材が、繊維強
化プラスチック部材の一方の面に、その延在方向に沿っ
て付設され、繊維強化プラスチック部材に固設されると
共に、コンクリート部材中に設けられて、それらを接合
する接合部を有し、接合部は、繊維強化プラスチックに
より成り、繊維強化プラスチック部材と一体に成形さ
れ、コンクリート部材に埋設される繊維強化プラスチッ
ク接合部を有することを特徴とする。

【００２２】即ち、繊維強化プラスチック・コンクリー
ト合成構造体を用いた構造物の設計を行なう際に、曲げ
モーメントに対して、主に繊維強化プラスチック部材で
引張り力を受け、コンクリート部材で圧縮力を受ける効
率的な設計が可能である。また、繊維強化プラスチック
部材には、その延在方向に沿ってコンクリート部材が付
設されているので、地震時など、通常加わらない大きな
圧縮力が作用する際にも、繊維強化プラスチック部材の
座屈が防止される。

【００２３】また、繊維強化プラスチック部材に固設さ
れると共に、コンクリート部材中に設けられて、それら
を接合する接合部を有しているので、コンクリート部材
と繊維強化プラスチック部材との接合が強力であり、そ
の上、コンクリート部材を、繊維強化プラスチック部材
に取り付けられた接合部が埋設されるように打設形成す
ることで容易且つ迅速にコンクリート部材と繊維強化プ
ラスチック部材との接合が可能である。

【００２４】更に、その接合作業においては、例えば接
合部が、多数のボルトである場合に比べると、繊維強化
プラスチック部材への接合部の形成作業を容易且つ迅速
に行なうことができる。

【００２５】本発明の第二の発明の繊維強化プラスチッ
ク・コンクリート合成構造体は、第一の発明において、
繊維強化プラスチック接合部が、繊維強化プラスチック
部材の延在方向に延在形成され、繊維強化プラスチック
接合部は、繊維強化プラスチック部材に接合される基部
と、繊維強化プラスチック部材の一方の面に平行な方向
の幅寸法が基部より大きな張出し部とを備えてなること
を特徴とする。即ち、繊維強化プラスチック接合部が、
繊維強化プラスチック部材の延在方向に延在形成され
て、接触面積が効果的に増大され、その上、その張出し
部により保持力が向上される。

【００２６】本発明の第三の発明の繊維強化プラスチッ
ク・コンクリート合成構造体は、第二の発明において、
繊維強化プラスチック接合部が複数並設されており、複
数の繊維強化プラスチック接合部に架設され、繊維強化
プラスチック部材の延在方向に多数並べて配置された棒
状部材を有することを特徴とする。即ち、繊維強化プラ
スチック接合部が複数並設されている上、その複数の繊
維強化プラスチック接合部に架設され、繊維強化プラス
チック部材の延在方向に多数並べて配置された棒状部材
を有することにより、接触面積が更に効果的に増大され
る。また、その多数の棒状部材により保持力が向上され
る。

【００２７】本発明の第四の発明の繊維強化プラスチッ
ク・コンクリート合成構造体は、第三の発明において、
棒状部材は、繊維強化プラスチックより成ることを特徴
とする。即ち、金属材料が更に低減され、場合によって
は無くなる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づき説明する。図１、図２は、本発明の一実施形態
の繊維強化プラスチック・コンクリート合成構造体２０
０を示す図であり、繊維強化プラスチック・コンクリー
ト合成構造体２００は、図３の前述した繊維強化プラス
チック・コンクリート合成構造体１００において、繊維
強化プラスチック部材１０に代えて、繊維強化プラスチ
ック部材１０においてボルト穴１１ａ、１１ａ、…を除
いた図１の繊維強化プラスチック部材５０とし、図３の
ボルト３０、３０、…に代えて、図２に示す接合部４０
を設けたものである。接合部４０は、繊維強化プラスチ
ックにより成り、繊維強化プラスチック部材５０と一体
に成形され、コンクリート部材２０に埋設される繊維強
化プラスチック接合部４１、４１と、繊維強化プラスチ
ック接合部４１、４１に支持され、繊維強化プラスチッ
ク部材５０の延在方向に多数並べて配置された棒状部材
４５、４５、…とからなる構成としたものである。

【００２９】繊維強化プラスチック接合部４１、４１
は、二本、並設され、それぞれ、繊維強化プラスチック
部材５０の延在方向に延在形成されており、各繊維強化
プラスチック接合部４１、４１は、繊維強化プラスチッ
ク部材５０の延在方向に直交する鉛直断面形状を概略Ｔ
字形としている。即ち、各繊維強化プラスチック接合部
４１、４１は、繊維強化プラスチック部材５０の延在方
向に延在される板状を成し、繊維強化プラスチック部材
５０の上フランジ部５１の上面５１ｂに起立状態に設け
られる基部４２、４２と、繊維強化プラスチック部材５
０の延在方向に延在される板状を成し、基部４２、４２
の上端部に水平に設けられ、基部４２、４２の両側方に
水平に張り出されていることで、その水平方向即ち上フ
ランジ部５１の上面５１ｂに平行な方向の幅寸法が基部
４２、４２より大きな張出し部４３、４３とを備えてな
っている。二本の繊維強化プラスチック部材５０、５０
の基部４２、４２は、基部４２、４２の両側方である幅
方向に貫通形成された一対の孔４２ａ、４２ａを有して
おり、一対の孔４２ａ、４２ａは、繊維強化プラスチッ
ク部材５０の延在方向に間隔をもって多数対配置されて
いる。

【００３０】各棒状部材４５、４５、…は、幅方向に延
在されてそれぞれ平行に設けられ、基部４２、４２に架
設されており、各棒状部材４５、４５、…の両端部は、
双方の繊維強化プラスチック接合部４１、４１の基部４
２、４２の対の孔４２ａ、４２ａ、…を貫通して配置さ
れ支持されている。

【００３１】従って、図１の繊維強化プラスチック・コ
ンクリート合成構造体２００では、図３の繊維強化プラ
スチック・コンクリート合成構造体１００において示し
た作用効果と同様の作用効果を奏する上に、以下の作用
効果を有する。

【００３２】即ち、図１の繊維強化プラスチック接合部
４１、４１が、その基部４２、４２の上端部に水平に設
けられ、基部４２、４２の両側方に水平に張り出されて
いる張出し部４３、４３を有しているので、コンクリー
ト部材２０に埋設された状態では、曲げモーメント等に
起因し、コンクリート部材２０と繊維強化プラスチック
部材５０の上フランジ部５１とを剥離させようとする外
力に対して、高い保持力を発揮することができる。

【００３３】加えて、二本の繊維強化プラスチック接合
部４１、４１の基部４２、４２に架設され、繊維強化プ
ラスチック部材５０の延在方向に多数並べて配置された
棒状部材４５、４５、…により、その保持力が向上され
ている。

【００３４】また、繊維強化プラスチック接合部４１、
４１が、二本、繊維強化プラスチック部材５０の延在方
向に延在形成されていることと、張出し部４３、４３及
び棒状部材４５、４５、…を有することにより、コンク
リート部材２０に対する接触面積が効果的に増大されて
いる。

【００３５】よって、コンクリート部材２０と繊維強化
プラスチック部材５０との接合を、従来に増して強力に
することができるので、更なる軽量化、高耐力化を図る
ことができる。

【００３６】尚、棒状部材４５、４５、…の長さを、上
フランジ５１の幅寸法よりも長くして、棒状部材４５、
４５、…の両端部でコンクリート部材２０を補強する構
成としてもよい。また、棒状部材４５、４５、…の断面
形状は、特定の形状に限らないが、円形が好ましい。

【００３７】更に、特に棒状部材４５、４５、…を繊維
強化プラスチックにより成形すれば、繊維強化プラスチ
ック・コンクリート合成構造体２００から、金属材料を
無くすことができるので、耐食性を著しく向上させるこ
とができる。

【００３８】また、二本の繊維強化プラスチック接合部
４１、４１は、繊維強化プラスチック部材５０を成形す
る際に一体成形し、この二本の繊維強化プラスチック接
合部４１、４１の基部４２、４２に孔４２ａ、４２ａ、
…を空けておき、棒状部材４５、４５、…を貫通配置さ
せることで、接合部４０を形成できる。よって、図３の
繊維強化プラスチック・コンクリート合成構造体１００
のように多数のボルト３０、３０、…を、繊維強化プラ
スチック部材１０の上フランジ部１１の各ボルト穴１１
ａ、１１ａ、…に、そのボルト本体を上フランジ部１１
の上面１１ｂに突出させて設け、ナットで固定して取り
付ける場合に比して、図１の繊維強化プラスチック部材
５０への接合部４０の形成作業を容易且つ迅速に行なう
ことができる。

【００３９】また、二本の繊維強化プラスチック接合部
４１、４１と繊維強化プラスチック部材５０との一体成
形は、その鉛直断面形状が、繊維強化プラスチック部材
５０の延在方向に一様なので、連続成形が可能である。
よって、連続成形により、形成作業を更に容易且つ迅速
に行なうことができ、生産性の向上を図ることができ
る。

【００４０】尚、繊維強化プラスチック・コンクリート
合成構造体２００の合成製造を更に簡略にするために、
棒状部材４５、４５、…を省略する構成としてもよい。

【００４１】また、上記実施形態では、梁等に用いられ
る合成桁としたが、本発明は、上記実施形態において、
コンクリート部材２０を現場打設のコンクリート床スラ
ブに代え、繊維強化プラスチック部材５０を梁とした繊
維強化プラスチック・コンクリート合成構造体を含むこ
とは勿論である。

【００４２】上記繊維強化プラスチックとしては、ガラ
ス繊維強化プラスチックであってもよいが、更に軽量、
高強度な炭素繊維強化プラスチックであってもよい。

【００４３】

【発明の効果】本発明の第一の発明の繊維強化プラスチ
ック・コンクリート合成構造体によれば、通常時の定方
向の曲げモーメントに対して、繊維強化プラスチック部
材で引張り力を受け、コンクリート部材で圧縮力を受け
る効率的な設計ができる。

【００４４】また、地震時など大きな圧縮力が加わる場
合においては、コンクリート部材により繊維強化プラス
チック部材の座屈が防止されるので、座屈防止のための
繊維強化プラスチック部材の断面積の増大を低減あるい
は無くす設計とすることができる。

【００４５】更に、接合部により、コンクリート部材と
繊維強化プラスチック部材との接合が強力になされる。
以上のことから、更なる軽量化、高耐力化を図ることが
できる。

【００４６】その上、繊維強化プラスチック部材への接
合部の形成作業を容易且つ迅速に行なうことができるの
で、その後、コンクリート部材を、繊維強化プラスチッ
ク部材に打設形成して、その接合部を埋設することで、
容易且つ迅速にコンクリート部材と繊維強化プラスチッ
ク部材との接合ができる。よって、合成製造作業を容易
且つ迅速にすることができる。

【００４７】本発明の第二の発明の繊維強化プラスチッ
ク・コンクリート合成構造体によれば、上記効果に加え
て、繊維強化プラスチック接合部が、繊維強化プラスチ
ック部材の延在方向に延在形成されているので、接触面
積が効果的に増大されており、その上、その張出し部に
より保持力が向上されている。よって、コンクリート部
材と繊維強化プラスチック部材との接合を更に強力にす
ることができる。

【００４８】本発明の第三の発明の繊維強化プラスチッ
ク・コンクリート合成構造体によれば、上記効果に加え
て、繊維強化プラスチック接合部が複数並設される上、
その複数の繊維強化プラスチック接合部に架設され、繊
維強化プラスチック部材の延在方向に多数並べて配置さ
れた棒状部材を有することにより、接触面積が更に効果
的に増大される。また、その多数の棒状部材により保持
力が向上される。よって、コンクリート部材と繊維強化
プラスチック部材との接合を更に強力にすることができ
る。

【００４９】また、この棒状部材は、複数の繊維強化プ
ラスチック接合部に架設され配置されるので、繊維強化
プラスチック部材への接合部の形成作業を容易且つ迅速
に行なうことができる。

【００５０】本発明の第四の発明の繊維強化プラスチッ
ク・コンクリート合成構造体によれば、上記効果に加え
て、棒状部材を繊維強化プラスチックで形成すること
で、金属材料が更に低減され、場合によっては無くなる
ので、耐食性を著しく向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の繊維強化プラスチック・コンクリー
ト合成構造体の一実施形態を示す正面断面図である。

【図２】 図１の繊維強化プラスチック・コンクリート
合成構造体の繊維強化プラスチック部材及び接合部の斜
視図である。

【図３】 繊維強化プラスチック・コンクリート合成構
造体の一例を示す側面図である。

【図４】 図３の繊維強化プラスチック・コンクリート
合成構造体の正面断面図である。

【図５】 図３の繊維強化プラスチック・コンクリート
合成構造体の平面図である。

【符号の説明】

２０ コンクリート部材 ４０ 接合部 ４１ 繊維強化プラスチック接合部 ４２ 基部 ４３ 張出し部 ４５ 棒状部材 ５０ 繊維強化プラスチック部材 ５１ｂ 上面（繊維強化プラスチック部材の一方の面） ２００ 繊維強化プラスチック・コンクリート合成構造
体

フロントページの続き (72)発明者 林 耕四郎 神奈川県相模原市宮下一丁目２番27号 旭 硝子マテックス株式会社内 (72)発明者 金野 智広 神奈川県相模原市宮下一丁目２番27号 旭 硝子マテックス株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維強化プラスチックを成形した繊維強
   化プラスチック部材と、その繊維強化プラスチック部材
   に設けられるコンクリート部材とを備える繊維強化プラ
   スチック・コンクリート合成構造体であって、 前記コンクリート部材が、前記繊維強化プラスチック部
   材の一方の面に、その延在方向に沿って付設され、 前記繊維強化プラスチック部材に固設されると共に、前
   記コンクリート部材中に設けられて、それらを接合する
   接合部を有し、 該接合部は、繊維強化プラスチックにより成り、前記繊
   維強化プラスチック部材と一体に成形され、前記コンク
   リート部材に埋設される繊維強化プラスチック接合部を
   有することを特徴とする繊維強化プラスチック・コンク
   リート合成構造体。
2. 【請求項２】 前記繊維強化プラスチック接合部が、前
   記繊維強化プラスチック部材の延在方向に延在形成さ
   れ、 前記繊維強化プラスチック接合部は、前記繊維強化プラ
   スチック部材に接合される基部と、前記繊維強化プラス
   チック部材の一方の面に平行な方向の幅寸法が前記基部
   より大きな張出し部とを備えてなることを特徴とする請
   求項１記載の繊維強化プラスチック・コンクリート合成
   構造体。
3. 【請求項３】 前記繊維強化プラスチック接合部は、複
   数並設され、 前記複数の繊維強化プラスチック接合部に架設され、前
   記繊維強化プラスチック部材の延在方向に多数並べて配
   置された棒状部材を有することを特徴とする請求項１又
   は２記載の繊維強化プラスチック・コンクリート合成構
   造体。
4. 【請求項４】 前記棒状部材は、繊維強化プラスチック
   より成ることを特徴とする請求項３記載の繊維強化プラ
   スチック・コンクリート合成構造体。