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鉄筋コンクリートはりにおける炭素繊維補強コンクリートの積層補強効果 : 短炭素繊維補強コンクリートはりの曲げ特性に関する研究 その1

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(1)

 

UDC :691

32 :666

982

   

日本 建 築 学 会 構造 系論 文報 告 集 第 419 号

199]年 1月

Journal

 of Struct

 Censtr

 Engng

 AIJ

 No

419

 

Jarl

1991

鉄 筋

炭素繊

補強

r

     積

強 効 果

短炭

繊維

コ ン

は り

す る

研 究

 

1

EFFECT

 

OF

 

CLAD

 

REINFORCEMENTS

 

OF

 

CARBON

 

FIBER

 

REINFORCED

     

CONCRETE

CFRC

IN

 

REINFORCED

 

CONCRETE

 

BEAMS

      

Studies

 on  

flexur

al characteristics  of 

CFRC

 

beams

Part

 

1

      鹿 毛 忠 継

* ,

宜 之

* * ,

  聖

* ** ,

井 廣 道

* * * *

Tadatsugu

 

KA

 

GE

, 

y

5

々‘

MITSUI

, 

Ki

)oshi  

MURAKAMI

 and

 

Hiromichi

 

SAKAI

 

Exper

重mental  

investigations

 were  conducted  to clarify  the effect  of 

CFRC −

clad  reinforcements on  

flexural

 characteristics  of reinEorced  concrete

RC

beams.

 

Pitch.

based

 

high.

performance

 car

bon

 

fibers

 were  used  

for

 making  

the

 

CFRC .

 

The

 

CFRC −

cladding  was  performed  on 

the

 

tension

side  of the 

beam.

 

The

 concrete  and  reinforced  concrete  

beams

 with  

CFRC −

clad  were  tested under

pure

 

bending

 

loads.

 

The

 

RC

 

beams

 with  

CFRC −

clad  

including

 reinforcing  steel  

bars

 were  also

tested

 

Main

 conclusions  obtained  wele  as 

follows

1

 

The

 

CFRC −

cladding  

had

 remarkable  effects  on 

increasing

 of 

the

 cracking  

load.

 

And

 

the

 most

 effective  thickness  of the 

CFRC .

clad  was  

found

 out

2

 

The

 yietd strength  and absQrbed  energy  of the 

beams

 were  

increased

 

by

 the 

CFRC .

clad 

in

 

cooperatiQn  with  

the

 reinforcing  steel 

bars.

 

Keywords

:毋 r 加π

伽厂卿

ψ

r‘ed cancrete

 

fte

 cural  characten

stics

4

 rSinforced  cencrete  

beam

1.

は じ め に

 

炭素繊維

の もつ

高 強 度

かつ

高耐 食 性

の高

能 性 に着 目 し,

炭 素 繊 維

をコ ン クリ

トの

補 強 材

と して

す る た め の

開 発

1)

亅3) が

活 発

わ れ てい る

こ の う ち

連 続 繊 維

補 強

する

のV

−・

IZ〕につ い ては

繊 維 を 合 成 樹 脂

な どで

めて

鉄 筋

また は

PC

鋼 棒

代 替 と

して

利 用 す

のが

多 ぐ

構 造 部 材

へ の

実 用 化

も な さ れっ っ あ る。

 

維 補 強

につ いては

炭 素 繊 維 を

コ ン ク

に分

混 入 し

い わ ゆ る

炭 素 繊 維 補 強

コ ン クリ

CFRC

中 心

止 と

軽 量 化

要 求

れ る カ

テンウォ

ルな ど の

構造部材

と し て

さ れ

実 用 例

も すで にい くつか

告 さ れて い る1 }

13 )

 

し か し な が ら

構 造 部

へ の

用 に つ い て は

CFRC

の みで

構 造体

す る の は

現 状

で は

困 難

鉄 筋

な どによ る

補 強

を 必

と す る が

この

方 面

究 開 発

は,

ま だ

と ん ど行

わ れて いない。 その

と し て

,CFRC

が 混 練

打 ち込

締 め 固

め な ど の

工に な じ ま な い こ と’4 )

炭 素 繊 維

自体

高価

で あ る こと,

炭素

繊 維

起 因

する

電 食

鉄 筋

腐 食

な ど が

挙 げ

ら れ る15) e

 

し か し

で は,

汎 用

強 制 攪

は ん

ミ キ サ厂 によ る

CFRC

の混

可 能

で あ り16)

耐 食 性

にす ぐ れ た 塗

装 鉄 筋

使 用

な ど

コ ス ト

に おける

術 的 障 害

次 第

にな く な りつ つ あ る

しか

既 報

CFRC

パ ネル

材の実 験 的 研

1)に お い て

断面

中 央

に メ ッ シュ 筋 を 配 した

場 合

曲 げ強 度

メ ッ シュ

の ない

30

% 増 加

し たこと を

確 認

し て お り

鉄 筋 との

用による

CFRC

力 学

的特性

上 が

期待

され る

 

本報

,CFRC

構 造 部 材

に は

な ど の

へ の適

用 性

につ いて

調

べ た

の で

そ の

1

では

レ   * 建 設 省 建 築 研 究 所 研 究 員

工修  樽 熊 本 大 学 

工 博 * # 熊 本 大 学   助 教 授

工 博 * * * * 菱 化 成 (株 〉

Building

 

Research

 

InsliLu

吐e

 

Ministry

 of 

Construction

 

M

Eng

Prof

 of 

Kumamoto

 

Univ

Dr

 

Eng

Associate 

Prof

 of 

KumamDto

 Univ

Dr

 Eng

Mitsublshi

 

Kasei

 

CQrporation

 M

 

Eng

(2)

キャス ト

部 材

と して の

利 用

スキン

補 強

ねた

久 型 枠

へ の

利 用

な ど を 想

普 通

コ ン ク リ

トを

い た 鉄 筋 コ ン ク リ

RC

は りの

引 張 側

CFRC

を 積 層 し た 場 合

わ ち 引 張 鉄

CFRC

合 (

補強 )

ま ない

場 合 (

補 強

の は りの

曲 げ 特 性

に及 ぼ す

の影

鉄 筋 補

果な ど につ い て

実 験 的 検 討

次 報では

全 断 面

CFRC

鉄 筋 補 強

は り につ い て は りの

せ いの

変 化

曲 げ 特 性

す 影 響

,CFRC

力学 的 特

し た 鉄

CFRC

は り の

解析 結 果

など を

報 告

す る 予

であ る

2,

実 験 方 法

2

1

調 合

お よ び

  表

1

2

3

4

CFRC

普 通

コ ンク

ト(

1 

CFRC

の使用材 料 セメン ト 早 強ボル トラン ド   比 重豐

3

13 細 骨 材 珪 砂

8

号  比 重=

2

70

分 散 剤 メ チルセルロ

ス 炭 素繊維 ピッチ 系 寸 法 φ

18

M8

皿 比重

2

OO

引張 強

190

魔gf!  2 ヤング

認lt。nf!皿2 表

2CFRC の使 用 調 合 重 量(kgん3)

Vr

躬 冒!

C

 覚

S

C

 

z

C

$ C “ S

CF

2

o55600

259165045502

2940

Vt

:概維 体 積 率

W/C:水セ 凶ン ト比,

S

C

:骨材セメ ン ト比,

 

Hc

:メ チル セ ルロ

ス.

CF

:炭 素

繊維

絶 乾状態 表

3 普 通コ ン ク リ

トの使 用 材 料 セメント 細 骨 材 粗 骨 材 普邏 ボ ル ト ラ ンド  比 重=

3.

15

川砂  表 乾比重

2

58

 吸 水 率

3.

40

$   最 大 寸

va

5mm

 粗 粒 率=

3

01

 実 積 率

66

嬲 川 砂 利   表 乾 比重=

2

66

  吸 水 率

2.

24X

  最 大 寸

za

15mm

  粗  粒  串

6

32

  実  積 串=

66

2

4

 普

通コ ク リ

トの使 用 調 合 重 量{

k

‘!血3 賢!

C

 

zslc

匝 S!a  男

C1

“ s6

5020

5404002006991056

* s ユ:スランプ値 「

で は

に コ ンク リ

トと

使

お よ

調

合 を示 す

CFRC

関 し

て は

セ メ ン

トと

し て

早 強 ボ

ル ト ラン ドセ メ ン トを

骨 材

とし て

珪 砂

8

と して

高 強 度

高 弾 性

ッ チ

特 殊 サ イ

ジング

を施

し た

長 繊 維

繊 維 直径

18

μm

を長 さ

18m .

m に カッ テ ィング し た もの

, 分

散 剤

と し てメチルセル ロ

ス を そ れ ぞ れ

使 用

し た

 

CFRC

調 合 (

2

繊 維 体 積 率

2

0

骨 材

セ メ ン ト

,S

C =

60

セメン トに

す る 分

重 量 比

M

C =

o

25

% と

に し,

セ メ ン ト

WIC

を 変 化

さ せ て

フロ

130mm

以 上

そ の うち で

っ と も

曲 げ 強 度 (

JIS

 

R

 

5201

準 拠

た だ し

材 令

1

きいものを

し た

は,

一5

す。 ま た

コ ン ク リ

調 合

W

C =

50 % と

に し

ス ラ ン

プ 値

18cm

を 目

りに よ り

め た

  CFRC

ぜに は

容 量

301

のオムニ

使 用

セメ ン ト

骨 材

繊 維

分 散 剤 を

括 投 入

3

分 間

ドラ

ミキ シン

っ た

入 し

6

分 間

ウエ ッ ト ミ キ シン

っ た。 な お

は ん

速 度

200RP

M .

で あ る。 

CFRC

り 上 が り

状 態 は

毛玉

や しこり

も な く

良 好

であっ た。 また

コ ン ク リ

トの

り 混 ぜに は

50

 

1

可 傾 式

キサ

使用

し た。

2

2

材 試 験

 CFRC

お よび コ ン ク リ

トに

して は

寸 法

φ

10

×

20cm

円 柱 供 試 体 を 用

いて

縮 試 験

割 裂 引 張 試 験

10

×

10

×

40cm

角 柱 供 試 体

い て

曲 げ 試

5

 

CFRC

の試し練り結 果 *

f

。:圧 鏥 強度

fb

:曲 げ強 度 [材 令

1

週 (水 中養生》]   γ:気 乾 比 重

(3)

       

8

1

3°   鉄 筋  SD30(主筋冒圧 縮 鉄筋

2

皿0

引 張帙 筋3つ1G)       SR24

φ5 (あば ら筋) Il50 単位 鼬ロ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1000      200 図

1

 

RC

は り

試験体

の形 状

法 O 鴇 単 位 [囗皿]         (a)スキン補 強      (b)部 分 袖 強

2

 

RC

は り

試験 体

す る

CFRC

積層 方

3

点 曲

げ, ス パ ン

3

) を行

っ た。

無 筋

コ ン ク

は りの

引 張 側

α

1

,2,

3

4

5

6

7cm

CFRC

積 層

し た

場 合 (

供 試 体

上 が り

寸 法

10

×

10

×

40cm

につ いて

試 験

3 点

ス パ ン

さ 比

=3

,RC

ば り に

す る

CFRC

の 積 層 効 果 との対

を 調べ

供 試 体

設お よ

び養 生

条件

する

鉄 筋

し て

1

主 筋 (

SD

 

30

, 

D

 

lO

につ い て

引 張 試 験

っ た。

 

CFRC

お よびコ ン ク リ

トの圧

縮 試 験

では

コ ン

レッソ メ

タ を 用い て圧

応 力 度

み 関

係 を

曲 げ

では,

荷重

載荷点変位

を そ れ ぞ れ

測 定

し た

ま た

鉄 筋

張 試 験

で は,

鉄 筋 表 面

に ひ

 

ジ 長

3mm

を 貼

け,

引 張 応 力 度

関 係

め た

2

3

 

RC

は り

試 験 体

お よ び

曲 げ載 荷 試 験 方 法

 

1

RC

は り

試 験 体

形 状

寸 法

す。

試 験

実 際

の ス

ル の ほ ぼ

1

2

で あり

主 筋

には

SD

30

を 用

圧 縮 鉄 筋

D10

×

2 本

DlO

×

3 本

と し あ ば ら

に は

SR

 

24

φ

5

を 用い た

あば ら筋 間

せ ん

断 破 壊

じ ない よ うに

IOO

 mm と し た

 

CFRC

の ス

補 強

お よ

び 部 分 補 強 方 法

2

す とお りで

すな わち

補 強

につ い て は

は り の

せい

17cm

と し

引 張 側

α

0

断 面

コ ン ク リ

ト)

3

5cm

CFRC

積 層

した。 ま た

部 分 補 強

につ い て は

有 効

せ い

22cm

とし て

引 張 側

さg1 α

=6

, ユ

2

18

25

全 断 面

CFRC

cm の

CFRC

を積 層

し た

積 層

所 定

さ まで

CFRC

を打 設 し, 型 枠

側 面 中 央

1

箇 所

けた

高 周 波

バ イ

タ で

十 分

振 動 締

を行

っ た

表 面

の レ

タン ス

を金 属

ブ ラシ で

コ ンク

方 法

っ た。 コン ク リ

トの

め 固め には

棒 状

イ ブ

タ を

使 用

し た。 試

験 体

そ れ ぞ れ

1 体

し た。

 

以 上

RC

は り, ス

部 分 補 強

RC

は り

試 験 体

試 験

材 令

3

まで

現 場

散 水 養 生

とし

そ の

後 試 験 時 ま

気 中

放 置

した。

 

曲 げ載 荷 方 法

3

示 す よ う

4 点曲

と し

点 間 隔

30cm

ス パ ン

さ は

200

 cm と した。

単 位 [m田] 球座 ジャ ッキ ロ

ドセル ピン座 加 力ばり

δ

み 冴一

離 計

δ

850

150150        850 口

2000

支 持 図

一3

 

RC

は り試 験 体の曲 げ載 荷 方 法

油 圧

ジャ ッ

キ (

容 量

30ton

に より

荷 重

検 出

に は ロ

セ ル

容 量

10ton

) を用

い た

載 荷 点

, スパ ン

中 央 点

お よ び

支 持 点

変 位

変位

に より

ま た スパ シ

中 央

圧 縮 鉄 筋

およ び

引 張 鉄 筋

の ひ

み は ひ

ジ長

3mm

測 定

3.

実験 結 果

3

1

  素 材

力 学 的 特 性

 

6

コ ン クリ

ト お よ び

CFRC

の圧

縮 強

ヤ ング

係 数

割 裂

引 張 強 度の測

3

体の

を 示 す。 ま た

一7

に,

主 筋

SD

 

30,

 

D

 

10 )

降 伏 点

引 張 強 度

破 断 伸 び

測 定 値 (

3

平 均 ) を示

こ れ よ り,

本 研 究

い た

CFRC

力 学 的 特 性

をコ ンク リ

トの それ

と比 較

す る

ング

係 数

1

2

と な り, 表

6

  普 通コ ンクリ

トお よび

CFRC

の素 材 試 験 結 果

f

取gf/ cmε   

EX105kgf

/c皿aftk 慝

f

! C皿2 普通コンクリ

3843

oo37

β

CFRC3201

5042

2

* f

:圧縮 強 度

E:ヤ ング係 数

ft

:割裂引   張 強度 [材 令3週 (シ

ト養生) ] 表

7

 主

筋 (

SD30

)の素 材 試 験 結 果 上降 伏 点 kgf!c巴2 下 降伏 点 kgf!cm2 引張 強 さ kgf!c皿2 破 斷伸

  盛 SD30

D1041304018599623

5

49

(4)

圧 縮 強 度

若 干 小

さい が,

割 裂 引 張 強 度

き く なっ て い る

3.

2

 

は り の

特 性

1)

破 壊

変 形 性 状

 

無 筋

CFRC

お よ びコ ン ク

は り

な ら びに

CFRC

し た

無筋

コ ン ク リ

トは り 試 験 体 は

す べ て

ま た は その

近 傍

を 生

じ,

し た。

4

各 試 験 体

荷 重

荷 点 変 位

関 係 を 示

す。

各試験 体

最 大 荷 重

荷 重

程 度 低 下

し た

破 壊

した。

図 中

破 壊 を起

す ま

で の

変形

量 を比

す る と

CFRC

積 層 厚

に よ り

が あ り

積 層 厚の大 きい もの ほ ど

能 力

が 大 き く

性 状 を示

すこと が

か る

2

) 曲

げ強 度

対 す

CFRC

積 層 効 果

 

5

各 試 験 体

最 大 荷 重 時

曲 げ

メ ン ト

全 断 面

と し た

場 合

の はりの

断 面 係 数 (

δ

♂ /

6

, た だ

b

: は り

 

d

:は り せい

し た 見 か け の

強 度 を

CFRC

積 層 厚

し て

この

よ り

げ 強

積 層 厚

α の

増 加

と と もに

増 大

する が a = =

3cm

は り せい に

対 す

O

3

最 大

と な り , そ れ

の a の

しては

大 き

げ 強

総 体 的

に減

する

傾 向

にある

同 図 中

に は

n)

Q3

等 分 点

実 験 結 果 (

使 用 材 料

調

若 干 異

な る が

験 体寸

本 研 究

と同

) も

せて

す が

αが 小 さい

囲では

本 実 験 結 果

とほ ぽ

同様

性 状

が み ら れ る

  試 験 体 寸 法

,CFRC

とコ ン クリ

トの

材 料 特 性

わ せ な どの

実験変数

ら れ て い る た め

断定

は で き な いが 曲 げ 強 度に対 す る

CFRC

積 層 効 果

最 大

とな る

最 適

積 層 厚

存 在

す ること が

予 測

さ れ る。

ε ご 餬 3

o 2

o 1

0 loo       2

      ⊥ 『

  

7

  

 

↓最大荷重点 [数 宇は

積層厚 (cm )]       O                 O

1                0

2       載荷点 変位 (mm) 図

4

 

CFRC

積層無 筋コ ン ク リ

トは り試 験 体の曲げ変形 性       状

3.

3

 

スキン

RC

は りの

曲 げ特 性

1

ひび 割 れ

変 形

性 状

 

6

各 試 験 体

終 ひび

状 況

す。

同 図

示 す

RC

は り

試 験 体

の ひ

性状

す る と

ス キン

RC

はり

試 験 体

で は ひび

れ の

発 生 数

な く

純 曲

げスパ ン

発 生

し た ひび

れ が

ひび

れ 励

 

 

 

 

 

 

日 O 丶 黜 』

50

O

本 実 験

3

曲げ)

● 既 報ITJ 実 験 (3等分 点 曲 試験 体 寸法

IOXIOX40em

     

_

L

_

_

L

__

_

_

L

_

__

_

L

_

_

」      

0

     

0

            

5

             10       積層 厚 (cm) 図

5

 

CFRC

積 層 無 筋コ ンクリ

トは り試 験 体の曲 げ強 度

ntst

 

p

1

 

z

RC

Z

ZEZ

補 強厚,a

lc

Z

EY

補 強厚,a=

3em

Z

2E

1

      補強 厚ia =5cm

     

上 :はり側 面 (正 面 )

  

↓:

荷点

      中:はり下 面         △;支 持 点       下:はり側 面 (裏 面 } 図

一6

 

スキン補 強

RC

は り試 験 体の ひび

性 状

(5)

と な り

拡 大

進 展

す る

性状

補 強 厚

さの

い に よ るひ

び 割

性 状

差 異

め ら れ ない。

 

7

8

各 試 験 体

荷 重

載 荷 点 変 位 関 係

お よ び は り

中 央 断 面

に お ける

曲 げ

メ ン

L

曲 率 関係

を それ ぞれ

示 す

な お

曲 率

鉄 筋

お よ

び引 張 鉄 筋

の ひ

み の

定値

か ら

保 持

を仮 定

して

算 出

し た

こ の

よ り

位 曲

 

が り

勾 配

すべて の

験 体

につ いて ほ ぼ

じで

るが

補 強

りひ

び 割

発 生 荷 重

,P,

 

RC

は り

試 験 体

べ てか な

q

す るこ と が

か る

し か しな

引 張 鉄 筋 降

Py

し ては ス

補 強 効 果

は み ら れ

 

Py

はすべ て の

試 験 体

につい て

同 様

変 形 性

を 示 す

2 )

耐 力

よ びエ

ルギ

ー.

す るス キン

補 強 効

    果

 

8

各 試 験 体

の ひ

び 割

生 荷 重

P

 

 

引 張

鉄 筋 降

,Pyi

 

Py

まで の吸

ー,

鴎 お よ び

載 荷点 変位

が ス パ ン

さ の

1

100

20

 

rprp

に至 る ま での吸

ー,

w

,/!。。 を

す。 ま た

一9

に は

RC

は り

験 体

す るスキン

補 強

RC

は り

試 験 体

P

。n 几

,W

,W

,/1。

Sl

相 対 比

をス キン

補 強 厚

さ に

して

示 す

。 この

よ り

,CFRC

のス

は, ひ び

重に

して

顕 著

効 果

がみ られ

補強 厚

α

3cm

の と きに そ の

効 果

最 大 と

な り,

前 述

無 筋

は りの

場 合

同 様

傾 向

がみ られ る

。一

引 張 鉄 筋 降 伏

荷 重 時

まで のエ

吸 収 能

につ いて は

補 強

により

若 干 改 善

さ れ る

の の

降 伏 荷 重

お よ びそれ

以 降

の エ

吸 収 能

し て は

RC

は り

試 験

とほ と ん ど

差 異

が な く

スキン

補 強 効

果 は

め ら れ ない。 表

8 

スキン

RC

は り試

験体

Pcr

 

Py

 

Wv

 

W

、/lDOの測

      定値

ac 皿

PortonfP

り tonf  馬

kgf・

cmU1 !196kgf

cm 0o

92

79755300

1

 

1

2

L33

)  

2

8

1

04

1000

Lo3

5380

1

02

3

 

1

β

2.

0

ω

2.

8

1

04

1155

1.

18

533011

Ol

5

 1

6 (1

78)  2

7 (1

00)  970 (

o.

99

5385

〔1

02

) * a:補 強 厚

PCt

:ひび割 れ 発 生 荷 重

Py:引 張

 

鉄 筋 降 伏荷重,

:降 伏時ま で の 吸収エ ネ

 

ルギ

,覧4 跚 :載 荷 点変 位 がス パン長 さ  の

1

100

20m

皿)に至 るまでの吸収エ ネルギ  ー

0

内の数値は

RC は り試 験 体に対   する相対比

5

O

3

0

2

0

1

oz

O

 

Pc

・ ●  

P

RC

補 強 厚,a    

lcm

   

3cm

   

5c

o

     

5

       

10

      15     

20

      載 荷 点 変位(皿n) 図

 

スキン

補強

RC

は り

試験 体

荷重

点変位

関 係  

U      

5

      0   ヱ      

 

 

ユ  

 

 

 

   

日 ム

4 ^ ス

1 屮 瓶

o

5

D

§5

。 侭4

o

3

0

2

o 1

o

RC

補 強厚

a     1cm     3c皿    

5c

O

 

P

●  Py     ti

__

_

0

 

1

.−

2

3

4

5

      曲 率 (Xle

4!cm ) 図

8

 

補強

RC

はり

試験体

げモ

メ ン ト

曲 率

関係

51

(6)

 

2.

0

 

1。

5

1・

09

00 .

5

ノ/ △丶 丶  

  丶

PGroW

り △

P

り ●

w

レ 1z9 口

匚=

藍 血

匚= :コ

ユ 匚皿 工:[[匸:=:

:]

[ :

OP

圧 匹 ::

1

RC

_

_ 一

_

_ 一一

_ .

匚 =

:= ∫

匸 :===]

[:

= 至ユ エ == コ

補 強厚lu;

6c

囗        

0

       

0

     

1

   

3

     

5

       

ス キン

補強

C皿) 図

9RC

は り 試 験体に対す る スキン補 強

RC

はり 試 験体の

     

Pcr

 

Py

蹴/

Ooの相 対比

一一一一 一一一

一一

補強 厚,a

12cm

3

4 

部 分 補 強

RC

は り の

曲 げ特

1

 

ひび

変 形 性 状

 

10

試 験 体

最 終

ひび

況 を 示 す

ス キン

補 強

RC

は り

試 験 体

場 合

比 較

する と, ひ

び 割

発 生 数

は や や

いが

純 曲 げ

スパン

発 生

し た ひ

れ が

ひび

れ とな り

拡 大

展 す る 性

て い る

部 分 補 強厚

い によるひ び

性状

差 異

認 め

ない

 

11

12

各 試 験 体

荷 重

載 荷 点

位 関 係

お よ びは り

中 央 断 面

に お け る

げモ

メ ン ト

関 係

を そ れ ぞ れ

示 す

。 こ の

より

荷 重

変 位 曲 線

が り

配 は

,RC

はり

験 体

が もっ と も

き く

,CFRC

の 部 分 補 強 厚 さが増 加 す る につ れて

々 に

さ く な っ て い ること

が 分

か る

これ は,

一6

に 示 す よ

コ ン ク

トと

CFRC

グ係 数

す な わ ち

後 者

前 者

べ て

1

2

さい た め で

しか し な が ら

ひび

発 生 荷 重

RC

は り

験 体

に比べ

部 分 補 強

RC

は り

試 験 体

で は

2

3

2

7

倍 程 度 増 加

してお り

ひ び

発 生

する

補 強 効

果 が

顕 著

で あ る。 ひび

皿… 一

i

コ =::

コ:

補強 厚

a

18c

匚=

匚:::= ::匚 工 :

1

=== :コ

       

補 強 厚

a≡

25cm

全 断

CFRC

      上:り側面 (正面 》  ↓;載 荷点      中 :は り下 面        △ :支持 点

     

下 :はり側 面 (裏面} 図

10  部分補 強

RC

はり試 験 体のひ び 割 れ 性状 れ

以 後

性 状

をみ る と

補 強 厚 さの 大 きさ に よ り

差 異

め ら れる

補 強 厚

, α

6

12cm

は りせ い の

1

2

以 下 )

場 合

, ス

補 強

RC

は り

験 体

7

類 似

し た

変 形 性 状

, す な わ ち

引 張 鉄 筋 降

伏 荷 重

Py

し て は

補 強 効

が み ら れ

降 伏 以 後

5

0

4

3

0

2

0

1

o

1

t

_ L

: ;=ecff

4

2

 卩

,”

7

O

 

Pc

●  

Pv

RC 補 強厚

a    

6cm

   

12c

田    

18c

皿    

25cm

全 断 面CFRC)

0

         

5

        

10

       

15

       

20

      載 荷 点 変 位 {mm ) 図

11

部 分 補 強

RC

は り試 験

荷 重

載 荷 点 変 位

閧係

(7)

 

0

        5      

 

0            

 

ユ        

 

ご 亠 ふ 凶 ー 屮 ト

橿

O

5 0

5

0

の 醐 檸4

0

3

0

2

o

Lo

o

12

     1      2      3      4      5       曲 率 (XIO

4 /C皿) 部 分 補強

RC

は り試 験 体の

げモ

メン ト

曲率 関 係 表

9

 

部分

RC

Q

試 験 体の

Pc

 

Py

 

WLI

の測 定       値 ac 皿 Pc

tonfP り tonf   馬

kgf

c皿 騨14 冊

kgf

c皿

01

03

711257225

6

 

2

5

2

50

)  

3.

5

1

04

1005

0.

89

7715

1

07

12

 

2

3

2

30

〕  

3

7 〔

1

00

)  750 {

o.

67

) 7975 (

1

10

18

 

2

65

2

65

)  

4

68

1

26

1305

1

16

8355

1

16

25

 

2

7

2

70

)  

4

75

1

28

1450

1

29

7

OO

1

08

) * a:補 強厚,

P

。 ,:ひび割れ発生荷 重,

P

ソ:引張

 

鉄 筋 降伏 荷 重

Uy:降伏 暗まで の

収エ

 

ルギ

,冒1

lee:載 荷 点 変 位がスパン長さ

 

1

100

20

皿m

に 至 るまで の 吸収エネルギ

 

ー,

〔 )内の数 値は

RC はり試験 体 に対   する相 対比 は

RC

は り

同 様

変 形 性 状 を示 す

α

18cm

は りせい の 約

3

4

の場

に は

CFRC

鉄 筋 補 強

は り

試 験 体

変 形 性 状

な わ ち

Py

RC

は り

試 験 体

べ て

20

% 上

し,

降 伏

重 を 維 持 した ま ま で

変 形

す る

性状

2

耐 力

お よ びエ

ル ギ

吸 収

能に

する

部 分 補 強 効 果

 

9

試験 体

の ひ

び割

発 生 荷 重

,Pcr,

引 張

鉄 筋 降 伏 荷

,Py,

 

Py

時 ま

で の

吸 収

ルギ

ー,

お よ び

載 荷 点

変位

が ス パ ン

さ の

1

100

20mm

に至 る まで の

ー,

Wl

 l。。

を示 す

。 ま た

13

に,

RC

は り

試 験 体

対 す

部 分 補 強

RC

は り

試 験 体

PCT

 

Py,

、。。

相 対

比 を

強 厚 さに対 して

。 こ の

よ り,

P

,T に

し て は

部 分

補 強厚

さに

な く

補 強

効 果 が 認 め ら

れ る

。Py,

 

W

L。。は

補 強厚 さ

つ れ て ほぼ

比 例 的

加 し て お り

曲 げ 特 性

へ の

CFRC

と鉄 筋

との

共 働 効 果

きい ことが

か る

3.

0

2・

5

2。

0

1

5

δ

1.

0

0.

5

       

0

       

0

     

6

    

12

    

8

     

25

      部分 補 強 厚 (

cm

13RC

は り試 験 体に対す る部 分 補強 RC は り 試 験 体の

     

Pcr

 

Py

臥/m。の相 対比

4.

考  察

 

以 上

で は

3

シ リ

の は りの

曲 げ 実 験 結 果

につ い て

,CFRC

効 果

鉄 筋 補 強

を,

通コ ン ク リ

トは りの

実 験 結 果

と 比

検 討 を行

っ た

 

こ こ で は は り の ひび

れ 発 生

お よ び

引 張 鉄 筋 降 伏

曲 げ強 度

につ い て

研 究 結 果 と

対 応 を調

積 層 厚

と 鉄

筋 補 強

効 果

につ い て

考 察

す る。 な お,

無 筋

は りにつ いて は

ひび

れ の

発 生

とほ ぼ 同

最 大 耐 力

す る た めに

最 大荷 重

をひび

発 生 荷 重

とみ な

こと に す る

4

1 

ひび

発 生 時

強度

 

一10

に は

補 強

お よ び

補 強

RC

は り

験 体

のひ び

発 生 荷 重

よ り

め た ス パ ン

中央 断 面

張 縁

曲 げ応 力度

計 算

値 (

び割

発 生 時

曲 げ強 度

σb

> を示 す

げモ

メ ン トに

する

断面 算

定 は

弾 性

53

(8)

理 論

づ き

コ ン ク リ

トと

CFRC

引 張 応 力 度 を

考 慮

し て い る。な お

スキ ン補

RC

は り

試 験 体

場 合

初 期 荷 重

段 階

では

RC

は り

試 験

とほ ぼ

荷 重

変位

一7

全 断 面

コンク リ

ト と 仮

補 強

RC

は り

試 験 体

場 合

には

CFRC

影響

ll

こ と か ら

面 表

10 

ひ び割れ 発 生時の曲げ 強度と引 張 鉄 筋 降 伏 時の

げ        モ

メ ン ひび 割れ発生時 引張鉄筋 降伏時 ac 口  雁。 r しonf

C鵬  σbkgf /cm2   馬 ヒonf℃m 馬CaItonf

C皿

038

323

2114

8 15LO31

0119

0 スキン補 強

376

546

5119

O127

9

568

04L3114

8 o42

524

3157

3 6lo6

354

4163

6 部 分補強

1297

850

1157

3165

6 18112

657

7198

9

25114

858

820L9

* 1}a:スキンお よび 部 分 補 強 厚

 

2)M

My:ス パ ン中 央の ひび 割れ発 生 お よび 引 張 鉄 筋 降 伏 時の     曲 げモ

メン ト  3)ab =MCr!Z

Z:はり 引張 縁の断 面 儲 数 (スキン補 強にっい ては     全 斷 面コ クリ

部 分 補 強 につ いて は 全 断 面

CFRC

と    仮 定 し

算 定)

 

4}Hv

el

σy

at

jt

ただ し

 

j

7!

8

}d

  

av :鉄 筋の降伏 点

et:引張鉄 筋甌面積

d:は りの有効せい

CFRC

と仮 定

断 面 算 定

っ た

ヤン

グ係 数 比

n は

6

参 照

して

コ ン ク

ト で は

7

0

CFRC

で は

14

0

とした。 な お

コ ン ク リ

断 面

定 し

場 合

の σbの

計 算 値

は,

CFRC

断 面

仮 定

した

べ て

10

きい

程 度

である

 

の研

究 結

果18 } に よれ ば

,CFRC

げ 強

す る

法 効 果 が大

断 面 寸 法

やスパ ン

さが

す るにつ れ て

曲 げ 強 度

急 激

す る

一一

14

文 献

18

度 比

試 験 体 寸 法

関 係 (

実 験

回 帰 曲線 }

す。

縦軸

曲 げ強 度 比

4

×

4

×

16

cm

角 柱

験 体

強 度

する

で あり

横 軸

は, ス パ ン

さ× は りせい

cm2

表 示

し ている

に は

本 実 験 結 果 (

CFRC

層 し た

無 筋

コ ン

ク リ

ー・

ト は り

試 験 体

タ は

i7)

の実 験 結 果

し て い る。 な お

本 実験

4

×

4

×

16cm

角 柱 謡験 体

強 度

5

に示 す と お り で あ る

 

こ の

図 よ り

無 筋

CFRC

は り

強 度

普 通

コ ンク リ

トと

3

点 曲 げ

場 合

4

点 曲 げ

純 曲

の場 合に比べ て

きく な る

傾 向

がみ られるが

曲 げ強 度

寸 法 効 果

の 回

帰 曲 線 と比 較 的 よ

し て いること が

か る

補 強

RC

試験 体

で は

,CFRC

層 厚

α が

3cm

5cm

の 場 合の

果 が 回

帰 曲 線

と よく

対 応

し ている。 この

レベ ル の

CFRC

はり

験 体

につ いて

実 験 を行

っ ていない の で

断 定

は でき ない が

この

程 度

積 層 厚

を と れ ば

ひび

発 生

して は

全 断 面

CFRC

場 合

等の 強

する

の と

え ら れ る

 

部 分

補強

RC

は り

試 験 体

結 果

回 帰

より

か な り上 側に

ロ ッ トさ れ

補 強 厚

α が

18cm

   

O

           

 

0    

1

           

 

0 (

ρ

謡 画 題 沁 題 ゆ 恒 鞭 ”

餐 薀 9 慧 星

膿 凄

ヨ 寺 尊

o

1

aUILLQSIeiklff

無筋

CFRC

はり

試験体

x

 

4

4

×

4

×

16cmCFRC

は り試 験 体   ■  

3

点 曲 げ ■

CFRC

じまり

スキン補 強

RC

は り試験 体

      

補強 厚,a

1c

凪       〃     3cm        〃   

5cm

部 分 補 強

RC

}ま り試験 体         補 強厚

a=

6c

皿       〃    12c皿       tt   

l8c

皿        〃   

25cm

 

3

点曲げ

げ 軸 〃 〃

4

△ △ △

〈>

4

点 曲げ Φ     110    1io     〃 Rb =1

70

L

D

e

1s7

文 敵

18

〕 ▲

10

    50      100      

500

     1000       

5000

       ス パ ンX は り せい (c皿2)        

L

       

D

14

 

ひ び

れ発 生 時の曲 げ強 度と試 験

体寸

法の関

参照

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