JPH11324343A - 鉄筋コンクリート柱類の繊維シートによる補強方法 - Google Patents

鉄筋コンクリート柱類の繊維シートによる補強方法

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JPH11324343A
JPH11324343A JP13176498A JP13176498A JPH11324343A JP H11324343 A JPH11324343 A JP H11324343A JP 13176498 A JP13176498 A JP 13176498A JP 13176498 A JP13176498 A JP 13176498A JP H11324343 A JPH11324343 A JP H11324343A
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JP
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carbon fiber
reinforced concrete
fiber sheet
reinforcing
column
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JP13176498A
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Akio Hattori
明生 服部
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、隅角部の応力集中を低減することが
でき、かつ、これにより補強材の切断される位置を隅角
部から中央部に移行し、構造体の耐力を向上させた鉄筋
コンクリート柱類の補強方法を提供せんとするものであ
る。 【解決手段】本発明の鉄筋コンクリート柱類の補強方法
は、鉄筋コンクリートの柱類に炭素繊維を巻きつけて補
強するに際し、該鉄筋コンクリート柱類の面取りされた
隅角部に、アラミド繊維シートを貼り付け、その上から
該炭素繊維を巻き付けることを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、既存鉄筋コンクリ
ート部材の柱や梁などのせん断補強方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、既存鉄筋コンクリート部材をせん
断補強する場合において、部材の周方向に炭素繊維のよ
うな高強度繊維を巻き付けて施工する方法が知られてい
る。この方法は部材の帯鉄筋を増設したことと同等な効
果があり、主としてせん断耐力や靭性を改善することに
より部材を補強する方法である。
【0003】柱や梁に炭素繊維のテープ又はシートを巻
き付けて補強する場合、隅角部では応力が集中し切れ易
くなることから隅角部に半径2〜3cm程度の丸みをつけ
て補強材を巻き付ける方法が採用されている。
【0004】通常柱類の隅角部は90°であるが、鉄筋
コンクリート柱類の新築時に型枠のコーナー部に面木を
設置するなどにより一般に角を落とす面取り程度は事前
に施工されている場合が多い。このようなあらかじめ面
取りされた柱類などの部材に炭素繊維を巻き付けて補強
する場合、通常面取りされた隅角部の約135°の角を
さらにR形状に削り取り、全体をより大きな曲率を持っ
たものとするか、面取りした面に樹脂モルタルなどをR
形状に盛りつけ加工するかいずれかの方法で施工される
場合が一般的であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】こうした方法で隅角部
に曲面を形成するには特殊な技術が必要であると共に相
当の手間がかかるため、工事費上昇の要因となってい
た。
【0006】かかる問題を解決するためには、たとえば
隅角部の曲率をさらに大きくとればよいが、柱又は梁断
面の減少を招く。一方、隅角部への応力集中を緩和する
ためにコンクリート部材と補強部材の間に薄い緩衝材や
絶縁部材を介して非接着状態として隅角部を形成する方
法もある。しかし、この補強工事は、一般的には接着剤
を用いて施工する工事なので隅角部のみに限定して非接
着部を形成するのは施工が繁雑になり現実的な方法とは
考えにくい。
【0007】本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、
隅角部の応力集中を低減することができ、かつ、これに
より補強材の切断される位置を隅角部から中央部に移行
し、構造体の耐力を向上させた鉄筋コンクリート柱類の
補強方法を提供せんとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために、次のような手段を採用するものであ
る。すなわち、本発明の鉄筋コンクリート柱類の補強方
法は、鉄筋コンクリートの柱類に炭素繊維を巻きつけて
補強するに際し、該鉄筋コンクリート柱類の面取りされ
た隅角部に、アラミド繊維シートを貼り付け、その上か
ら該炭素繊維を巻き付けることを特徴とするものであ
る。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明は、前記課題、つまり隅角
部の応力集中を低減し、かつ、補強材の切断される位置
を隅角部から中央部に移行し、構造体の耐力が改善され
た鉄筋コンクリート柱類の補強方法について鋭意検討し
たところ、アラミド繊維シートを事前に貼り付け、その
上から炭素繊維を巻き付けてみたところ、かかる課題を
一挙に解決することを究明したものである。
【0010】本発明でいう炭素繊維とは、ストランドや
ストランドを引きそろえてシート状に加工したものや織
物などどんな形態のものでも使用することができる。
【0011】また、本発明でいうアラミド繊維シートと
しては、構成するポリマのアミン成分が1または2種類
の芳香族ポリアミンからなる芳香族ポリアミド繊維から
なるシート物である。かかるアラミド繊維シートは炭素
繊維より柔らかく、コンクリートの柱や梁の隅角部にも
容易にフィットする機能を有しており、かかる繊維を貼
り付けると10mm程度の曲率を有した隅角部を形成する
ものである。
【0012】コンクリートの柱や梁の隅角部にかかる曲
率を持たせた後に、その上から炭素繊維を巻き付けるこ
とにより、厚さを持った該アラミド繊維シートの存在に
より、これが緩衝材となって、炭素繊維の応力集中を緩
和し、コンクリートの柱や梁などの構造体の耐力向上を
図ることができるものである。
【0013】かかるアラミド繊維シートを用いた理由
は、構造補強に用いる炭素繊維と比較し、耐熱性に遜色
がなく、しかもヤング係数が炭素繊維より低いので、1
20°以上の角度のものに容易に追随する機能を発揮す
ることができるからである。
【0014】かかるアラミド繊維シートとしては、45
0〜800g/m2 の目付を有するものが好ましく使用
される。450g/m2 未満のものでは、上記隅角部に
貼りつけても曲率が小さいため、隅角部に応力が集中
し、十分な補強効果が得られない。一方、800g/m
2 以上のものでは、この上から炭素繊維を貼りつける時
に、アラミド繊維シートを貼り付けた部分と貼り付けな
い部分に大きな段差があるため、段差のすりつけが困難
になり、また、4辺が凹部になることから、上に巻き付
ける炭素繊維に浮きが生じやすいという問題が生じる。
また、隅角部が120°以上であるものが望ましいの
は、これより小さい角度では、たとえ曲率が10mm程度
になっても、上に貼りつける炭素繊維シートに腰がある
ため、下地に容易にフィットせず浮きが生じ、仕上げの
美観を損ねる等の問題が起こるからである。
【0015】かかるアラミド繊維シートは、乾式工法、
たとえば両面粘着テープなどにより隅角部に貼り付けら
れるのが望ましい。たとえば、エポキシ樹脂などの接着
性樹脂を使用すると、該接着性樹脂が内部に含浸し、緩
衝材としての機能が小さくなるからである。これは熱硬
化性樹脂を用いた場合、特に顕著に出現する欠点であ
る。
【0016】一方、炭素繊維シートを用いて鉄筋コンク
リート柱類などを補強する際、隅角部の曲率は、室内実
験データから半径10mm以上あれば、炭素繊維の折れ曲
がりによる強度低下を起こさないことが判明しており、
実際の柱部材の構造実験でもR=10mmの隅角部の上か
ら炭素繊維シートを巻き付けた試験体は構造性能上、問
題がなかった。
【0017】本発明における隅角部とは、柱などの4カ
所ある隅角部の曲がり角をいう。コンクリート部材に炭
素繊維を巻き付けて補強する場合には、既存の帯鉄筋を
付加することと同等な効果により、せん断耐力を向上さ
せることが知られており、既往の構造実験でも、せん断
破壊時に内部コンクリートが外側にはらみ出し、帯鉄筋
外側のかぶりコンクリートが剥落し破壊にいたるが、炭
素繊維を巻き付けることにより、該コンクリートを拘束
することにより、さらに大きな力に抵抗することができ
る。この際、隅角部には、外側に押しひろげようとする
力が働くが、隅角部そのものは、この力を炭素繊維に伝
達すればよく、この力に抵抗するほど大きな強度を持つ
必要はない。
【0018】
【実施例】以下の実施例によって本発明をさらに詳細に
説明する。
【0019】実施例1、比較例1〜3 図1のように矩形断面を持ち下端筋(D−13、2本)
のみによって補強した鉄筋コンクリート梁の試験体(高
さ200mm、幅150mm、長さ950mm)を作成した。
加力は、図1のように単純支持中央集中一方向載荷と
し、せん断スパン比は2.0である。試験体の種類はブ
ランク、実施例1、比較例1、2、3、の5体である。
【0020】(1)ブランク(試験体0) 鉄筋コンクリート梁試験体で隅角部の処理や炭素繊維の
巻き付けを行わない無補強の試験体で実施例や比較例の
補強効果を確認する基準となる試験体である。 (2)実施例1(試験体I) 4ヶ所の隅角部は、20mm角で切り込みを入れ、この面
に、目付量600g/m2 のアラミド繊維シートを側面
下端部より5cm上部まで両面粘着テープにより貼り付
け、この上から炭素繊維をエポキシ樹脂を用いて巻き付
けて固定した。
【0021】(3)比較例1(試験体II) 試験体Iと同様に隅角部を加工したが、アラミド繊維シ
ートを隅角部に設置せずに、炭素繊維シートをそのまま
巻きつけた試験体。
【0022】(4)実施例2(試験体III ) 試験体1と同様に隅角部を加工したが、アラミド繊維シ
ートの目付量を300g/m2 とした試験体。
【0023】(5)比較例2(試験体IV) 隅角部を従来の方法で半径10mmの曲率とし、サンダー
掛けで、なだらかに仕上げた上に、炭素繊維シートを巻
き付けて補強した試験体である。
【0024】測定は、まず無補強での同一の試験体であ
る試験体0との最大荷重の比較を行った。
【0025】なお、炭素繊維の歪みは、上塗り用のエポ
キシ樹脂を施工し、硬化後にCFシートの巻き付け方
向、側面中央部2ケ所、隅角部2か所に歪みゲージ(L
=20mm)を貼り付けて測定した。
【0026】試験結果として、各試験体の最大荷重比を
最大荷重と計算値との比率で示す。ここでいう、補強試
験体の最大荷重比は、最大荷重/計算値の値である。ま
た、試験体I、II、III 、IVの炭素繊維シートに貼り付
けた歪みゲージの最大歪みの平均値を1.0とし、試験
体I、II、III 、IVの各測定点での最大歪み量を比の形
で表した。なお、側面のひずみは左右両面のひずみの平
均値とした。試験結果を表1に示す。
【0027】
【表1】 いずれの試験体も0.85〜0、95tのとき曲げひび
われが発生した後に荷重が増加し、曲げせん断ひびわれ
の増加と共に炭素繊維シートの破断で終局に至った。破
断位置は、全て支点に近い所で発生し、試験体III は、
隅角部のうえ2〜3cmの所、試験体Iは、側面のひび割
れによって、試験体IIは、隅角部で、それぞれ破断し
た。最大荷重を計算値と比較すると、試験体I、IVとも
ほぼ変わらず、試験体IIが最も小さく、III が若干低い
値を示した。
【0028】炭素繊維シートの歪み量は、試験体II、II
I の隅角部が大きかった以外、試験体I、IVは、各測点
にそれほど大きな差が生じず、歪みの差が小さく、平均
化されていた。試験体Iで大差がなかった原因は、隅角
部を面取りした上に、アラミド繊維シートを貼り付ける
ことにより、最大荷重時にいたる過程で、変形エネルギ
ーを吸収したものと考えられる。また、試験体IVは、構
造性能では問題ないが、隅角部に半径10mmの曲率を有
する面を形成するのに、アラミド繊維シートを貼り付け
るより、3倍程度時間もかかる上に、専門的な技術が必
要となり、材料費を含めても、総合的にコストアップと
なることが判った。
【0029】これらの比較実験の結果、コンクリートに
炭素繊維を貼り付けて補強する際、隅角部を面取りした
だけで、半径10mm以上の曲率を持った面に加工しなく
ても、目付量600g/m2 のアラミド繊維シートを貼
り付けて隅角部を形成すれば、最大耐力の低下はほとん
どなく、また炭素繊維シートの歪みも隅角部に集中する
ことなく、構造体としてエネルギー吸収能力に優れてい
ることが分かった。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、補強材の応力集中を避
け、補強材の破断を防止することにより構造体の耐力を
より向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この図は、本発明の補強方法による試験体の断
面、側面を示す概略図である。
【図2】この図は、図1の隅角部の詳細の一例を示す概
略図である。
【符号の説明】
1:鉄筋コンクリート梁試験体 2:炭素繊維又はテープあるいはシート 3:隅角部 4:アラミド繊維シート 5:段差調整用の材料(エポキシパテ材など) 6:引張鉄筋(D−13) A1 、A2 、B、C:歪みゲージ取り付け位置

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鉄筋コンクリートの柱類に炭素繊維を巻き
    つけて補強するに際し、該鉄筋コンクリート柱類の面取
    りされた隅角部に、アラミド繊維シートを貼り付け、そ
    の上から該炭素繊維を巻き付けることを特徴とする鉄筋
    コンクリート柱類の補強方法。
  2. 【請求項2】該柱類が、梁である請求項1記載の鉄筋コ
    ンクリート柱類の補強方法。
  3. 【請求項3】該アラミド繊維シートが、目付450〜8
    00g/m2 のものである請求項1または2記載の鉄筋
    コンクリート柱類の補強方法。
  4. 【請求項4】該面取りされた隅角部が、その内角のいず
    れもが概ね120°以上の鈍角で形成された面を有する
    ものである請求項1〜3のいずれかに記載の鉄筋コンク
    リート柱類の補強方法。
  5. 【請求項5】 該アラミド繊維シートが、乾式工法で貼
    り付けられているものである請求項1〜4のいずれかに
    記載の鉄筋コンクリート柱類の補強方法。
  6. 【請求項6】 該乾式工法が、粘着テープを用いて貼り
    付けられるものである請求項5記載の鉄筋コンクリート
    柱類の補強方法。
JP13176498A 1998-05-14 1998-05-14 鉄筋コンクリート柱類の繊維シートによる補強方法 Pending JPH11324343A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008069606A (ja) * 2006-09-15 2008-03-27 Nippon Steel Corp 断面h形鋼材の補強構造および補強方法
CN104389439A (zh) * 2014-12-18 2015-03-04 江阴瑞鑫建筑特种技术工程有限公司 一种钢筋混凝土柱的加固方法
CN104453267A (zh) * 2013-09-18 2015-03-25 福州大学 碳纤维布加固榫卯形式接长木梁的结构及其制作方法
JP2021055715A (ja) * 2019-09-27 2021-04-08 トヨタ自動車株式会社 構造物の拘束構造

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