炭素繊維補強コンクリートにおける鉄筋の補強効果 : 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2

【

論

　

文

】

UDC ：691

．

32 ：666

．

982

　 　 　口本 建 築 学 会 構 造 系 論 文 報 告 集 第 427 号

・

1991

年

9

月

Journal

　of 　

Struct

　

Constr

．

　

Engng

，

　

AIJ

．

　

No

．

427

，

　

Sop

．

，

199］

炭素繊維

補 強

コ

ン

ク

リ

ー

ト

に

お

け

る

鉄 筋

の

_{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

2

EFFECTS

　

OF

　

TENSILE

　

REINFORCEMENTS

　

IN

　

CARBON

　　　 　　 　　

FIBER

　

REINFORCED

　

CONCRETE

　

Studies

　

on

　

flexural

　

characteristics

　

of

　

CFRC

　

beams

　

Part

　

ll

　　　　　

鹿 毛

忠

継

＊ ，

三

井

宜 之

＊ ＊ ，

村 上

　

聖

＊＊ ＊ ，

坂

井 廣 道

＊ ＊＊ ＊

Tadotsugu

　

KA

　

GE

，　

Yoshiyuki

　

MI

　

TS

　

UI

，　

Kiyoshi

　

MURAKAMJ

　

and

　

Hiromichi

　

SA

　

KAI

　

The

　object 　of　

thls

　study 　

is

　

to

　clarify 　

the

　effects 　ol　

tensile

　rcinforcements 　on　

flexural

　characteris

−

tics

　_of　

Carbon

　

Flber

　

Reinforced

　

C

 ncrete

（

CFRC

｝

beams．

　The

　conventionally 　reinforced 　concrcte 　

bea

皿s　and 　

the

　reinforced 　

CFRC

　ones 　with 　

three

　

diffe

−

rent 　effective 　

depths

　were 　

testcd

　under 　

pLlre

　

L

）ending 　

loads．

　The

（＞Tetical 　moment

．

curvature 　relationships 　

for

　

the

　reinfor 〔〕ed　

CFRC

　

bcams

　were 　

denved

　con

−

sidering 　

high

　

tenslle

　

toughness

〔〕

f

　

CFRC

．

　

Main

　_conclusic ）ns　obtained 　were 　as　

fellc

）ws

．

亅

＞

　

Cracking

　

load

　of　

the

　rem 正orced 　

CFRC

　

beams

　was 　

fr

（皿

2

．

lto

　

2

．

7times

　

higher

　

than

　

lhat

（）

f

the

　conventionally 　

RC

　

beams

　with 　

increasing

　ol　

the

　effectlve 　

dept

｝1

．

2

）

　

Fairly

　

good

　agreement 　was 　obtained 　

between

　

the

　

theory

　and 　

the

　expenment 　

for

　moment

−

curvature 　re且ationships 　considering 　

the

　effect 　of　spccirnen 　size

．

　

Keywords

：ca厂

bon

　

fibe

，

・

r

’

einforced 　concrete

_，

　reinf

’

orced 　concrete _，　moment

・

curwature 　relationshiP

，

　effec

−

　 　　 　　　

tiwe

　

dePth

，

　

tensile

　

toughness

　 　　 　　　

炭 素 繊 維 補 強

コ ン ク

リ

ー

ト

，

鉄 筋

コ ンク リ

ー

一

ト， モ

ー

メン ト

ー

_{曲 率 関 係}

，

有 効

せ い，

　 　 　 引 張 靱 性

1．

は じ め に

　 本 研 究

は

，

短 炭 素 繊 維 補 強

コ ン ク リ

ー

ト

（

以 下

，

CFRC

と

略 称

する）の

構 造 部 材

，

特

には りな どの

曲

げ

部 材

へ の

適 用 性

につ い て

調

べ た

も

の であ り

，

前 報

1， で は

半 プ

レ

キ

ャ ス ト

構 造 部 材

と し ての

利 用

や， ス

キ

ン

補 強 を

兼

ね た

永 久 型 枠 材

へ の

利 用

な

ど を想 定

し

，

普 通

コ ンク リ

ー

ト を 用いた 鉄 筋 コ ン ク リ

ー

一

ト

（

RC

｝は りの

曲

げ

引

張

側

に

CFRC

を

積

層 し た 場

合

につ いて

，

ば りの

曲

げ

特

性

に及 ぼ す

CFRC

の

積

層

補 強 効

果 や

鉄 筋

の

補 強 効 果

な どに

_関

す る 実 験 的 検 討 を

行

っ た

。

その

結

果

，CFRC

の

積 層

に よ る ひ び

割

れ 発 生

荷 重

の 上

外

，

最

適 な

積 層 厚

の

_存

在

，

さ ら に

鉄 筋

と

CFRC

との

_{相 乗 効 果}

の

_存

_在

な ど を

明

ら か に し た

。

　 本 報

で は

，

有 効

せ い の

異

な る

全 断 面

CFRC

な らびに

全 断 面 普 通

コ ンク リ

ー

トの鉄

筋 補 強

は り

試 験

体

の

曲

げ

載

荷 試 験

を

行

い_，

両 者

の

曲

げ

特 性

を 比

較

すると と もに

，1

効

せ いの

減 少

に よ り

鉄 筋

の

補 強 効 果

が

小

さ く なっ た

場 合

の

CFRC

の

引 張 抵 抗

の

寄 与 を 実 験 的

に

調

べ _た

。

_{さ ら}に

，

CFRC

の

_{引 張抵 抗}

を

考

慮

し た

鉄 筋 補 強

は り の

曲

げ

解 析

を

行

い

，CFRC

は りの

曲

げ

特 性

に及 ぼ す

鉄 筋 補 強

の

効

果などにつ い て

検 討

し た

。

2．

実

験

方

法

　

CFRC

お よ び

普

通 コ ン ク リ

ー

トの

使 用 材 料

お よ び

調

合

，

練

り

混

ぜ 並 びに

素 材 試

験

方 法

は，

前 報

II で

述

べ た と お り で あ る

．

な お

，

素

材

の

曲

げ

試 験

は

，

後 述

の

曲

げ

解 析

による

引 張 応 カ

ー

ひずみ

関

係の 推 定に必 要 な

基 礎

デ

ー

タ

を 得

る ために

行

っ た

も

の で あ る。

試

験

に は

，

寸 法

10

× ＊ _{建 設 省建 築 研}

_究所

_研

_究員

・

_{学 博} ＊ ＊ 熊 本大学

ll

学 部 建

築

学科

　

教 授

・一

匚博 ＃ ＊ _{熊 本 大 学 ］}

．

．

_{学部 建 築学科 　 助 教 授}

・

1

_／

va

宰 串 料

」

・

．

_{菱化 成}

・

．

1111

_蔘

R

〔：search 　

Engi

皿eer

，

　

Building

　

Research

［nsヒllute

，

　

Mlnlstry

　of　

Construc

．

t

監⊂川

，

Ph

．

D

．

Prof

、

，

　

Dept

，

　of 　

Archltecmre

LJniv

．

，

Dr

．

　

Eng

，

Assoc

．

　

Prof

，

，

Dept

．

　Df 　

Arch

【

n10重Q　

UnLv

．

，

Dr

．

［コlg

．

Mitsuhlshl

　

KasCL

，



M

．

　

Eng

、

Facuhy



of



E

【lgineering



Kumamoto

・

〔・t・re

，

　

Faculty

匸・

f

　

Engineerlng

　

Kuma

．

躯

・・

齒

・・ 鉄筋 　

SD30

，

DIO

（主筋 ） 　 　

SR24

_，

5

φ （あ ば ら筋 ） a

じ

；

ユ

．

43cm

！ 　（

2

−

DIO

） at

＝

2

．

14cm2

　（

3

−

DIO

）

鬥

□

5

φ＠ 工

OG

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

『

lOOO

　 　 　 　 　　 　 　 　　 　

200

1200

単位 ［mmI 図

一

1

　

RC

はり試 験 体の形状

・

寸 法

10

×

40cm

の

無 筋

は り

試

験 体

を

用

い

，

3

_{点 曲}

げ

載 荷 （

ス パ ン

・

高

さ

比

＝3

）

によ り

荷

重

一

載 荷 点 変 位

と

引 張 縁

ひ

ず

み

（ゲ

ー

ジ 長

60mm

の塑

性 域

ゲ

ー

ジ

使 用 ）

を

測 定

した。

　 RC

は り

試 験

体

の

形

状

・

寸 法

は

_，

_図

一

1

に

示

す

と

お り で

，

前 報

】1

_{と 同 様}

_{で あ る}

_。

_試

_験

体

は

，3

種 類

の

異

な る

有

効

せ い

d

＝

12

．

5

，

17

，

22cm

の

CFRC

と

普

通コ ンク リ

ー

トの鉄

筋

補

強

は りであ り

，

そ れぞ れ

1

体 ず

つ の

_{刮 6}

_{体 作}

製

し た

。

打

設 方 法

お よ び

養 生 方 法

は

，

前 報

ロ で

述

べ た と おり であ る。

載 荷 方 法

は

4

点 曲

げ と し

，

測

定

方 法

な

ど

の

詳 細

は

前 報

1 ］に

示

し て い る

。

3．

解 析 方 法

3

．

1

曲 げ

解析

に よ る

引

張

応

カ

ー

ひ

_ず

み

関 係

の

推 定

21

　

繊 維 補 強

コ ンク リ

ー

トの

高

ひずみ

域

に わ た る

引 張 応 カ

ー

_ひ

_ず

_み

_{関 係}

_を

_{直接 実 験 的}

_に

_求

_{め ること は} ，

載

荷 治

具

の 工

夫

，

偏

心

荷 重

の

影 響

，

高

ひ

ず

み

域

にお け るひ

ず

みの

_安

定

な

計 測

などに

問 題

があ り

，

いま までの ところ

一

般 化

さ れ た

試 験 方 法

は

見 当

た ら ない _。 そこ で

，

測

定

が

容 易

な

曲

げ

荷 重

一

た わみ

関 係

か ら

，

高

ひ

ず

み

域

に至るまで の

引 張

応 カ

ー

ひ

ず

み関

係

を 推 定 し た

。

推

定

方 法の

_{概 要}

を

以 下

に

示

す

。

（

1 ）

解

析

の

_仮

_定

　

本

解 析で は

，

次の 仮

定

を

設

ける

。

1

）

半 面 保 持

が

成

り

立

つ

。

2

）

圧

縮

応

カ

ー

ひずみ

関 係

は

，

線

形

弾 性

と み な す

。

3

） 引 張 応 カ

ー

ひずみ

関 係

は_，

強 度 時

まで

線

形 弾 性

と み な す。

4

） 塑 性

回

転

を

生

じる塑 性 ヒ ン ジ 域の

_存

在

　

コ ン ク

リ

ー

トの

曲 げ 部 材

で は

，

_弾

性 限 界

を

超

え る とコ ン ク

リ

ー

ト

の

引 張

ひ

ず

み

軟 化 特 性

によ り

，

局 所 的

に

塑 性

変 形

が

集 中

し

，

塑 性

回

転

を

生

じ る （塑

性

ヒ ンジの

形 成 ｝

。

そ こ で_，

部 材

α）

曲 率

の う ち 塑

性 曲 率

は

_，

塑

性

ヒンジ

域 内

で

．

定

で あると

仮 定

し

，

塑 性

ヒ ン ジ

域

の

幅

を

解

析に導 入 す る

。

これにつ い て は

，

鉄 筋

コ _ン ク リ

ー

トは りの

変

形 計

算

で よ く利 用 さ れ る 仮 定に

準

じて い る

。

〔

2

） 解 析 方 法

1

） 弾 性 限

Me

；

Z

・

ft

　

l

_曲

_げモ

ー

メ ン ト ここ に

，Z ＝

か（

f

ヲ

6

：

断 面 係 数

，

　

b

：は り

幅

，

　

d

： は り せい

，

ft

：

引 張 強 度

で あ る

。

P

。

＝

4M

。

／

L

：

荷 重 〔

た だ し

，3

点 曲 げ ）

こ こ に

，

L

：スパ ン長 さで ある

。

φ。

＝

M

。

／（

E ・

1

）：曲

率

こ こ に_，

E

：ヤ ング

係 数

，

1

≡b・d3

／

12

：

_断

_面

2

_次

モ

ー

メン トであ るe δ。； ム 2

・

φ

。

／

12

：ス パ ン

中央

（

載 荷

点

）

た わ み EtO

＝

ft

／

E

：

引 張 縁

ひ

ず

み

2 ） 弾

性 限 以 降

　

図

一

2

を

参 照

し て_， 圧

縮

お よ び

引張 合 力

は

，

それぞ れ

次 式

で

表

さ れ る

。

C

；

σc

・

b’

Xn

／

2

＝

E ・

ip・b・

x

＃

／

2

：圧

縮 合 力

・

一

．

广

繭

一

（

・

／φ）

御

・

引張 合

力

こ こ に

，

Xn

：

中 立 軸 高

さ

，

σc ：

圧 縮 縁 応 力

，

εt ：

_{引張 縁}

ひ

ず

みで あ る。 a ）

_{曲 率 φ}

の

計 算

　

軸 方 向

の

力

の

釣

合

い より

C ＝

T

だか ら

　　

fe

　 　 　 Et

　 　　 　

σ

d

ε

＝E ・

φ

2

・

轟

／

2 ・

〔

1

）式

に

，

Xn …

d

一

_εt

／

iP

_{を 代 入 し}て

，

　　

　

φ

十

（

・／

E

ゾ

嗣

〃

』

鹽

』

『

　 　

b

一 εc

＝

φXn

一

_（

₁

_）

・

………

_（

₂

_）

σ

，

＝

E

ε

、

＝

E

_φx，

一

_f

ゼ

y

c

）

ト

　 　 　

εt言_φ〔

d

−

_{Xn ）} 　 　 　 　E 分 布 　 　 　 　o 分 布 図

一

2

　は り 断 面 内の応 力

．

ひ ずみ分命

T

24

−．

b

）

曲

げモ

ー

メ ン ト

M

の

計

算

　

中 立 軸

に

関

する モ

ー

メ ン

ト

の

釣 合

い よ り

，

　

　　

〃

一

・

c ’

Xn

／

・＋

f

，

　

d

−

Xn ・

ybdy

　　　　

− E ・

φ

・

b・

xi

／

・＋

_（

b

_／φ

・

）

ズ

・…

一 …

（

・

）

ま

た

，

　　 　P

＝

4M

／

1

♂

・

…

　

鹽

・

一・

・

・

・

・

・

・

…

　

マ

・

・

…

　

匸

・

rr・

7r・

7r・

r鹽

・

一鹽

9

（

4

）

C

_）

た わ み δ の

．

計

算

　

い ま

，

簡

単

の た め

曲 率 φ

は

，

弾 性

曲

率

φ

。と 塑

牲 曲 率

φ。の和 で あ り

，

φρ は 図

一

3

に示 す よ うに

，

塑

性 域

の

幅

ω

内 部

で

．・

定

であ る と

仮 定 す

る と

，

　　 　

δ

＝

δ2十

あ

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

一・

一・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

（

5　

）

こ こ に_， δ_e

羂

L2

・

_φ

_θ

／

12

：

弾 性

た わ み_，

_φ

_e

＝

_（

M

_／

Mo

_）

_φ

_o

_，

δρ

＝L ・

　

e

．

／

4

：

塑 性

た わみ，

亀

＝

φ

ρ

・

ω ：

塑 性

回

転

，

φ

ρ

＝

φ

一

φ。であ る

。

（

3

） 引 張 応 カ

ー

ひ

ず

み

関 係

の

_{推 定}

　 前 述

の

曲

げ

解 析

に よ り

，

設 定

し た

引 張 縁

ひず み εt に

対

し て

，

引 張 応

力 σ tを

仮

定

し て

荷 重

とた わ み を

計 算

し

，

そ の

結 果

が

測 定

さ れた

荷 重

一

たわみ

関 係

に

一

致

するよ う に

，

引 張 応 カ

ー

ひ

ず

み

関 係 を求 め

たL

，

　

と こ ろ で

，

以

上の

推 定

に お い て はあら か じめ

塑 性

ヒ ン ジ

域

の

幅

ω

を 与

え な けれ ば な ら ないが， そ れ を

直

接 実

験 的

に

_求

め るこ とは嫻

難

であ るの で

，

引 張

縁

ひ

ず

みの

_測

定 値

と

計 算 値

が

一

致 す る よ うに ω の

_大

き さ を 選

定

し た

。

　

図

一

一

4

に

無 筋

．

CFRC

は り

試 験 体

（

寸 法

IO

×

leX40

cm

_{角 柱 供 試 体}

_，

₃

_{点 曲}

げ

［

ス パ ン

・

高

さ

比

＝

3

］〕

の

荷

最 大 荷 重 点 以 前 　 　

S

／

2

一 ＼

く

_匹

_］

・

＼

『

ll

：

実際の φ 最大荷 重 点 以 降 　 　

S

！

2

一

＼

_：

陶

・

一一一一

_{近 似の φ分 布}

1

：

M

Me

　 　 　 　 φe 図

一

3

　は り材 軸上の曲げモ

ー

メ ン ト

，

曲 率 分 布

重

一

載 荷 点

変

位 関 係

の

測定値

の

平

均

を

示

す

。

同 図

中

に は

，

引

張

ひ

ず

みの

測 定 値 を○ 印

で

併 記

し て い るが

，

塑 性

ヒ ン ジ

域

の

_幅

ω

を

7cm

と

す る

と

，

引張 縁

ひ

ず

み の

計 算 値 （

△

印

で示 す ） は

，

測 定 値 とほ ぼ

一

致

する

。

な お

，RC

は り の

場 合

，

ω に

関

してい くつか

実 験 式

が

提 案

さ れ てい る が， お よ そ tU

・

・

（

O

．

5

〜

LO

｝

d

（

d

：は り

0

）

有 効

せい

，

こ こで は は り せ い

）程

度にな ること が 示 さ れて い る3）

_。

前 出

の ω

＝

7cm

も

この

範 囲 内

の

値

に あ る

。

ω

＝7cm

と し た

，

本 手 法

に よる

引 張

応 カ

ー

ひ

ず

み

関 係

の

推 定 値

を

，

図

一

5

に

実 線

で

示

す

。

こ こ で

，

引 張

応 力 が ほ ぼ ゼロ と な る

引 張

ひ

ず

み

が

8000

μ に おい て

曲 率

は

9．35XlO

−

4cm

−

［

，

中

立 軸 高

さは

1

，

44cm

，

圧 縮 縁

ひずみ は ］

346

μ で あり

，

後 述

の圧

縮 応

カ

ー

ひ

ず

み

_{関 係}

の

測 定 値

か ら わ か るよ うに_， 圧

縮 応 カ

ー

ひ

ず

み 関

係

を

線 形 弾 性

とみな して

も 大

き な

差

異

は な い

。

3

．

2　

鉄 筋 補 強

は り

．

試 験 体

の

_曲

げ

解析

　

本 解 析

の フ ロ

ー

チャ

ー

一

トを

図

一6

に

示

す

。

設

定

し たコ ン ク リ

ー

トの

引張 縁

ひずみ ，εtに対し て

，

巾

立

軸

高 さ

x

。 を

仮 定

して

，

軸 方 向

の

力

の

釣 合

い より

算 定

さ れ た

曲 率

2

．

o

51

（

セ

_。

ど 1

．

0

0

．

5

O

　　　

O

．

1　　

0

．

2

　　

0

．

3

　　

0

．

4

　　

0

，

5

　　

0

，

6

　 　 　 載 荷 点 変 位 （ロm） 図

一

4

　

無 筋

CFRC

は り試 験 体の荷

重

．

載荷点 変位

関

係

の

測

定

　 　 　 値

05

04

〔

 

_。

≧

_・

。

5

壇

30

筌

蘭 　

20

皇

0

0

　　　 　

1000

　　

2000

　　

3000

　　

4000

　 　

500e

　　

6000

　 　7000 　 　 　 引 張 ひずみ （P ） 図

一

5

　

CFRC

の引 張 応 カ

ー

ひ ずみ関係の推 定 値

一

一

．

₂₅



−．

一

2

分法

NO

。

εtの段定

−

甲

軸 方向の力の つり合い より

、

蘭摩 （φ，）を 算 定（式 ）

i

平 面保持の仮定に より 曲 畢 （φ2）を 算 定 （式  ）

i

φi

一

φ2 　 　　 　《

1

　 φ1

↓

YES

b

：はり輒

D

：はりせい

．

d

：有効せい

，

dc

：圧縮 縁 圧縮 鉄筋 聞 距雕 x

，

：中 立軸高 さ

，

a

。

：圧 縮鉄筋 断 面 積

，

at：引 張 鉄 筋 断 面積

，

。

c

。

： コン_クリ

ー

_{トの 圧}縮縁ひずみ

，

sE

。

：圧縮 鉄 筋ひずみ

，

e εt：引 張 鉄 筋 ひずみtC εt ：：ン妙

一

トの引 張縁ひずみ

，

s σ e：圧縮 鉄 筋応力　

，

sat ：引張鉄 筋 応 力 中立 軸 に 関 す る モ

ー

S

ントの つり合L、よ り

鴨

　曲｝プモ

ー

メ ント（沿 を算 定 （式  ） φ1

＝

　 cEc 　　 　　　 　　cEt

b

〔∫　　　σ

d

ε

一

∫　　　σdε） 　 　

o

　 　 　 　

o

aヒ

’

5σし

一

a

じ

’

s

σ

じ

式   表

一1

　コ _ンク リ

ー

トお よ び

CFRC

の 　 　 　 素

．

材 試 験 結 果 ユン

PV

−

FCFRC

　 　 　 一

f

、

：圧 縮 強 度

，

E

；ヤンク係 数

．

f

’

：割 裂 引 張 強 度 　　 　 　

　

マ

　

　

　

　

　

　

f

．

　　 　　 　 E 　　 　　 　 fl kgf ／crn

．

l　 kgf 〆cmこ_{kgf ／。m}”

：

：

ll

：

器

；

37

・

釧

　 　 　 　

．

」

一

．

．

．

一

．

．

一

一

　

．

一

＊ φ2

＝

cEt 　 　 　 スhG εe

−ntG

εt 　 　

D

−

x

冂

　 　 Xn

−

dc

s　ε G

圏

　　　　　　c εt 　 　 D

−

Xn 　 　

d

−

x

η

ヨ

　ε t

；　

　c ε

巳

　 　

D

−

x

囗

D

−

Xm 表

一

2

　

主筋の引 張 試 験 結 果 式 

1

　 主 筋 上 降伏 点

kgf

／cm2 下降伏 点

kgf

／cm

三

引 張強さ

kgf

〆cゴ

．

　

5996

　 　 　 破 断

一

］

一

竺

　 　 　 　

23

SD30

，

DlO

　　　　　ヌ

41304018

　　

1

［ ｝ 　

b

　　

じ

Ec　 　 　　 　 　

：

E七 鬥

＝一

（∫ 　 　σ Ed ε

一

∫ 　 　σ ε

d

ε） 　 φ2　 　

0

　 　　 　 　 　

0

　＋n

。

’

。

σ

。

（x

．

−

d

∂＋aド， σ し〔

d

−

Xn ） 　 　 　 且OO 　 　 　 　式  じD4

OO3

（

_w 冒

丶

妻

）

奩

罷

002

　 　 　 　rt

！

’

　 　 卞

L

　 　 　 　　 　 　 　 ，ヂ

／

　 　 　 　1

　

　

　

　

　

　

ノ

　 　…

　

　

　

　

　

ノ 　　　 　

…

　

　

　

廻　 　 　 　

1

ダ 　

讎

式

』

”

』

’

’

’

”

i

ゲ 　 　 　

P。・。・i

・

・

rt

−一一

一

l

T 　 　 　

l

　　　　　　　I

破 断 伸 び 図

一6

　

鉄 筋 補 強は り試 験 体の曲げ

解析

方 法

23

．

5

φ1 と

平 面 保

持

の

仮 定

に より

幾 何

学

的

に

_求

められる

曲 率

φ2が

，

許 容 誤 差

の

範 囲 内

で

一

致

するまで

反 復 計 算 （

2

分

法 ）を 行

うこ とによ り

Xn

を

決 定

し

，

中

立 軸

に

関

す るモ

ー

メ ン トの釣 合い より

，

曲 げモ

ー

メ ン ト

M

一

曲

率

φ

関 係

を

求

め た

。

　

な お

，CFRC

の

引 張 応 カ

ー

ひ

ず

み

関 係

に は

，

前述

の

推

定 結 果

を

用

い た

。

また_，圧

縮 応 カ

ー

ひずみ

関 係

につ いて は_，

Popovics

式

に よる

計 算 値 を 用

い た

、

鉄 筋

の

応 カ

ー

ひ

ず

み

関 係

は

，

完 金 弾 塑 性

とし

，

降 伏 点

に は

測 定 値 を

用い 戯

，

．

”

、

　

’

　　　　　　　

1

、

　

、

　　　　　　　　

、丶

o

　 　1000　　　　　　　

2DOO

　　　　　　　

3000

　　　　　　　4000　　　　　　　5000 　 　 　 　圧縮ひずみ 〔の 図

一

7

　

CFRC

の圧 縮 応 カ

ー

ひ ずみ関 係の

　　　

測 定

値

と計 算 値の 比

較

4．

実 験 結 果

4

．

1

素

．

材

の

力 学 的

特性

　

表

一

1

に 普 通コ ン ク リ

ー

トお よ び

CFRC

の

圧 縮

な ら

び

に

割 裂 引 張 試 験

結

果 を

，

表

一2

に鉄

筋

〔

主 筋

SD

　

30

，

D10

_）

の

_引

_{張 試}

験

結

果

を

示

すe ま た

，

図

一

7

に は

CFRC

の圧

縮 応 カ

ー

ひ ずみ

_{関 係}

の

_{測 定 値}

と

，

　

e

関 数 式

お よ び

Pop

（，vics

_式

に よ る

計 算 値

の

比 較

を

示

す が

，

Popovics

_式

が

測

定

値

と

良

い

対 応

を

示

し て い る こ と が分 か る

。

4

．

2



鉄 筋

補 強

はり

試 験 体

の

曲 げ特 性

a_） ひび

割

れお よ び

変

形

性 状

　

図

一

8

，

9

に

鉄 筋 補

強 普 通コ ン ク リ

ー

ト

　

〔

以 ド

，

RC

と

一

［

E

！

Eil

　

！

E

］

d

＝

12

．

5cm

一

d

＝

17cm

一

［＝

　

！

1

！

　

V

［

IZI

＝ ］

　 　 　

d

＝

22cm

　

上 ：は り厠 面

（

表

）　

↓：載 荷 点 　 中：は り底 面 　 　 　 　△ ：支 持 点

　

下 ：はり側 面

（

襲

）

図

一．

8

　

RC

はり試験 体の ひび割れ性 状

一 26 − 一

一

一

d

＝

12

．

5cm

一

［

＝

EIII

d

≡

17em

、

一

一

　 　 　

d

＝

22c

_皿

　 　 　

上 ：は り 側 面

（

表

）　

↓：載荷 点 　 　 　中 ：は り底面　 　 　 　△ ：支 持 点 　 　 　下 ：は り 厠 面 （裏）

．

図

一

9

　

CFRC

−

RC

は り 試 験 体のひ び 割 れ 性 状

略 記

する

）

は りお よ び 鉄

筋 補 強

CFRC

（

以

下

CFRC −

RC

と

略 記

する

）

は り

試 験 体

の

最 終

ひび

割

れ

状

況 を そ れ ぞ れの

有 効

せ い につ い て

示 す

、

、

こ の

図

か ら

分

か る よ うに

_，RC

は り

試 験 体

の

場 合

に ば

，

載 荷 点 間

で数

本

の …

_曲

_{げひ び}

割

れ が分

散 的

に

発 生

・

拡 大

し てい るの に対 し て

，CFRC

−RC

は り

試 験 体

の

場 合

に は

，一

本

の ひび

割

れ が

集 中 的

に

拡 大

してい る

点

に

両 者

の ひ び

割

れ

性 状

の

_{差 異}

が あ る。 し か し

，CFRC −

RC

は り

試 験 体

に

関

し て

有 効

せい の

違

い によ るひび

割

れ

性状

の

差 異

は

認

め ら れ な い

。

　

5

』

？

δ

4

．

D

　

3

．

0

2

．

o

　　

1

，

0

o

　 5

．

o 曾

δ

4

．

o

糶

　

3

．

O

2

．

O

LO

0

　

5

，

0

竃

8

．

4

，

。 　 3

，

口

2

．

0 1

，

0

5

10 15 載 荷 点 変位 （ロm）

20

　 ／ 　 ！ ！ ！

5

’ ’ ’ ノ

io

15

載 荷 点 変 位 （薗m｝

20

　 ●

／

し ＼

_{＿ ＿}

_＿ 〆

一 一

厂

『一一一一一一一

　

RCCFRC

−

RC d

＝

Z2cm

　 図

一

10

に

RC

は りお よ び

CFRC −

RC

は り

試 験 体

の

荷

重

一

載 荷 点 変 位 関 係

の

測 定 値 を

それ ぞれ の

有 効

せ い に つ い て

示

す

。

同 図

中

に は

，

ひ び

割

れ 発

生 点

を

○ 印

で

_，

引 張

鉄 筋 降 伏 点

を

●

印 で

示

し てい る

。

こ の図 か ら， い

ず

れの

有 効

せい に つ い て も

，

炭

素

繊 維

の 混 入に よ るひ

び割

れ 発

生

荷

重

，

降 伏 荷

重

お よ び 吸 収工 ネル ギ

ー

一

の増 加 がみ ら れ る。

b

） 耐 　 力

　 表

一

3

に

各試 験 体

の ひび

割

れ

発

生

荷

重

Pcr

，

引 張

鉄

筋

降 伏 荷 重

Py

，

　

Py

時

まで の

吸 収

エ

_ネ

ル

ギ

ー

肌 お

よ

び

載

荷 点 変 位

が ス パ ン

長

さ の

1

／

100

に

至

る まで の吸

収

エ

_ネ

_ル ギ

ー

Wl

／ 1。。 の

測 定 値

を

示

す

。

また，

図

．

−

₁₁

_{に は}

_RC

_は

el

_{試 験 体}

に

対

する

CFRC −RC

は り

試 験 体

の

P

。

。

，

　

P

。

，

監

，

Wl

／ID 。の

相 対

比 を

有 効

せ いに

対

して

示

す

。

　

こ の 図 より_，

CFRC −

RC

は り

試 験 体

の

場 合

，

有 効

せ い の

変 化

に よ ら

ず

，RC

は り

試

．

験 体

に

比

べ て

Py，

’

Wy

_は と も に

約

王

．

25

倍 程 度 増 加

す る こと が分か る。

一

方

，

Pcr

は

，

有

効 せいが 大 き くな るにつ れて

，

約

2

．

1

倍 から

約

　

0

　 　 　　 　 　 　　 　

5

　 　 　 　　 　 　 　 　

10

　 　 　 　　 　 　 　 15　 　 　　 　 　 　 　20 　 　 　 載 荷 点 変 位 〔

皿

皿

） 図

一10

　

RC

および

CFRC

−

RC

は り試 験 「本の荷 重

一

載 荷 点 変 位 　 　 　 関 係の 測 定 値 表

．

・

3

　

RC

は り お よび

CFRC

−

RC

は 1り試 験 体の

　 　 　

ひび割れ発 生 荷 重

印

引 張鉄筋 降 伏 荷 重お 　 　 　 よび吸 収エ ネルギ

ー

・

の測 定 値

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

調

　　　　　　　

、

酬

　 　 　

一．

．

一

　

．

．

4 　 　 　 　

5300

… 　 　 　

．

−1

　 　 　 　

7225

　 　 　 　4140 　 　 　

n

，

16

）

　 　 　 ■

　 　 　 　

6115

…

　 　 　 　

（

1

．

15

）

I

　　　　　　　

I 　 　 　 　

7Beo

　 　 　 （

1

．

es

〕 ＊



Pc

’

：ひ び割れ発生荷

aj

．

P

，

_，

：引 張 鉄 筋 降 伏 荷 重

、

　

鴨：降 伏 時ま で の吸 収工袖ギ

ー

．

毘

．

en 二載 荷 点 変 位が 　 λバ ン長さ の1flOO ［

．

2Dmm ）に至る まで の 吸収工初 ギ

ー

　 ｛ 〕内の数 値は

、

RC

に対 する相 対 比 を 表 す シ リ

ー

ズ

dP

．

．

，

P

_ノ 　 　　 「

w

ソ o旧

t

．

onftonfkgf

・

c旧

12

，

5o

．

8

　 　

1

．

7

｝

i

…

1RC1710

．

9

ト　　

2

，

7 975 「 セ 一 1 　 　 　 ！

221

．

03

、

ア 　 　 　　21126

一

ll2

．

5L

，

72

，

2835

〔

2

．

13

〕 （

1

．

29 〕 1 〔 1

，

14 ）

一一

_十

一一一．

．

．

．

一

．

一

CFRC1

了 2

，

1 ：

₃

．

_2i

₁₂₈₅

　 　

一

RC

し

22

鞘

一

｛　　 　

L19

．

｝

．

−

14

．

8

　 〔

1

．

321

　

　　

　−

．

．

_1450i

」

1

．

．

．

　　　　

_．

_一

_一

_一

_一

_一

1

一

一

一

一一．

…｛

2

，

川

．

｛

L2

型

Ll

　

291

27

　 　 　   　 レ 　

PPQ

● む 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ロ 　 　 　 　 　 う

3

　 　 　 臥 　 　 　 忽 　 　 　

L

置 粳 蹕 崢 幅 親 月

嚊

峰 踏 躍 9 楚 U 畄 』 1

　　　　　　　

LL

＿ 　 　 　

O

．

5

　　

0

←

6

　　

0

．

7

　　

D

．

8

　　

0

．

9

　 　 　 は り せいに 対する有 効せい の_比 図

一

11RC

は り試 験 体に対 する

C

ド

RC

−

RC

は り試 験 体の ひび

　　 　

割

れ

荷

重

，

降 伏 荷 重

，

吸 収エ ネルギ

ー

の

_相対

比

2

．

7

倍

へ と

_{増 加}

し て い る

。

1

の こ と は_，

CFRC −

RC

は りの

場 合

，Pcr

に

対

し て は

，

は り の

引 張 縁

か ら

引 張 鉄 筋

位

置 までの 距 離

d ，

が

関 係

し

，d

，の

小

さ い

方

が

，

　

CFRC

の ひ び

割

れ

発

生に

対

す る

鉄 筋

の

補 強 効 果

が

大

き く な るこ と を

示

して い る

。

　

RC

はり

試 験 体

におい て

も

de

が

_小

さ く な るに

従

っ て_，

P

。 ・は

増 大

し て い る が

，CFRC −RC

は り

試 験 体

の

場 合

，

その

増 加

の

割 合

が

大

きい こ

と

が

分

か る

。

こ の ことは

，

単

筋 配 筋

の

薄 肉

の パ

_ネ

ル

状

部材

な どの よ うに

鉄 筋 補 強

の

効

果 が あ

ま り

期待

で き ない

場

合

に

，CFRC

の

適 用

が

有

効

で あ るこ と を

示

唆

して いる

、

5．

考 　 察

5

．

_l　M

一

_{φ関 係}

の

解 析 結

果 と

実

験

結

果

の比

較 検 討

　

図

一

12

に

RC

は り お よ び

CFRC −

RC

は り

試 験 体

の

曲

げ

モ

ー

メ ン ト

ー

曲 率 （

M 一

φ

） 関 係

の

_{測 定 値 を}

_それ ぞ れの

有 効

せ い につ い て示 す

。

曲 率 は

，

スパ ン

中 央

の圧

縮

お よ び

引

張

鉄 筋

に

貼

付

し たひず み ゲ

ー

ジ

（

ゲ

ー

ジ

長

3mm

）

に ょ るひ

ず

みの測

定 値

か ら

平 面 保 持

の

仮 定

を 用いて

算 定

し た

。

ま た

，

「司図 には

前

述の

CFRC

の

引

張抵 抗

を

考 慮

し た はり の

曲

げ

解 析

に

よ

る

M 一

_{φ関 係 （}

_実線

で

示

す

） も

併 記

し て い る

。

こ の図か ら

，

い

ず

れの 有 効せ い にっ い て

も 計算 値

は

測 定 値

よ り も

大

き な

耐 力

お よ び

靱 性 を与

える こ と が

分

か る

。

と

ころ で

，CFRC

の

_曲

げ

特 性

に は

，

は り せ い

，

曲

げ スパ ン長 さ な どの部 材の

_{形 状}

・

_{寸 法}

の

影

響

が

大

きい こ と が

知

られ てい るn

，

　

t

，

］ 。

曲

げ

強 度

に及 ぼ す

寸

法 効 果

につ い て は

後 節

に て

検 討

す る が

，

部 材

・

」

．

法

が

大

き く な る と

，一

般

に

曲

げ 強 度は低

下

す る。

　

そ こ で_，

曲

げ

特 性

へ の

_寸

法

効 果

を

考 慮

し て

，

CFRC

の

引 張 応 カ

ー

ひずみ

関 係

を 図

一

5

に示

1

よ うに

，

相 似 比

＝

₀

_．

₈

_，

₀

_．

₆

で

縮 小

し た

関 係

を

用

いて

，

M 一

_{φ 関 係}

を

求

め た

。

その

_{結 果}

を 図

一

12

に

示

す

。

こ れ ら の

_結

_果

か ら

，

相

似

比 が

0

．

6

〜

O

．

8

の と きに

，

測 定 値

と

計 算 値

は

良

く

対 応

一

₂₈

一

O 　 　 　

pO

　 　 　 O 　 　 　

5

2 　 　 　

　

₁ 　 　 　

　

_L

　

　 　

　

O

（

_臼

_・

蝋

_＝

o

日

）

亠 ＾ 徽 − 山

ワ

爪

闇

髢

0

ε

2

’

°

羣

1

，

5

丈

ス 　1

．

o

↓

羇

。

、

5

o 1

．

0 2

．

0

3

．

0

　 4

．

0　 　 　 5

．

0 曲 率 （ne

−°

c

戯

一

り

0

　

　

　

　

　

5 　

　

　 　

　

0

　

　

　

　

　

5

2

　 　 　

　

₁

　

　 　

　

L 　 　 　

　

D

（

_目

_・

』

_口

O ご 孟 八 執 − 申 臥

魑

桾 艮

．

o

2

．

o 3

，

D  4

．

0　 　　 　 　5

．

O

曲串 （XIO

−

4cn

’

1 ） 　 O　　　　　　　　　t

．

0　　　　　　　270　　　　　　　

3

．

0　　　　　　　4pO　　　　　　　5

．

0 　 　 　 曲 寮〔Xlo

’

‘

cm

．

1） 図

一

12

　

CFRC

−

RC

はり試 験 体に関す る曲 げモ

ー

メ ン ト曲率 関 　 　 　 係の測 定 値と計 算 値の比

．

較 す る こ と が

分

か る

。

た だ し

，

引 張 鉄

筋 降 伏 以 後につ い て は_，

測 定 値

が

計 算 値 を上

回っ てい る

。

これ は

，

計 算

で は

，

CFRC

と鉄 筋

の

両 者

の

相 乗 効

果 が

無

視

さ れて い るた め であ

e

）　 r

今 後

これ ら を

定

量 化 し

，

解 析

に

反 映

さ せ る

必

要

が ある

。

5．

2

　

ひ び

割

れ 発

生 時

の

_曲

げ

強 度

　

表

一

4

には

各

試 験

体

の ひび

割

れ

発 生 荷 重

より

求

め たス パ ン

_{中 央 断 面}

の

_{引 張 縁}

の

_{曲 げ応 力 （}

ひび

割

れ

発 生 時

の

見

か けの

曲

げ

強 度

σb

）

を

示

す

。

断 面 算 定

は

_，

_弾性

理

論

に

基

づ き

，

普 通

コ ン ク リ

ー

ト と

CFRC

の

_{引 張 応 力}

を

考 慮

して い る

。

ヤ

ン グ

係 数 比

n

は_，

表

一1

を

参

照

して

，

コ _ン ク

リ

ー

ト

では

7

．

0

，CFRC

では

14

_，

₀

とし た。

　

同

表

中

の

RC

は り

試 験

体

の ひ び

割

れ

発 生 時

の

曲 げ強

度

の

計 算 値

σb。

。

1は，

学 会

RC

構

造

計

算 規 準

41 の ひび

割

れ

時

の コ ン ク リ

ー

トの

引 張 縁 応 力

。at の

実 験 式

の 下 限

値

cOt

＝

ユ

，

2

〜

VI77

（

fc

： コ ンク リ

ー

トの圧

縮 強 度 〉

よ り

求

め た もの で あり

，

測 定 値

σ b と

比 較 的 良

い

対 応 を 示

してい る

。一

方

，CFRC

の場 合

，

曲け

．

強 度に

対

す る

寸 法 効

果 が

大

きい こ とが知 ら れて お り

，

CFRC

−

RC

は り

試 験 体

の ひび

割

れ

発 生 時

の

曲 げ 強 度

の

計 算 値

σb。 。r は

，

文

献

5

） の

無 筋

CFRC

は りの

曲 げ 強 度

と

試 験 体 寸 法

の

_{関 係}

式

表

一

4

　ひび割れ発 生 時の曲げ強 度 シ リ

ー

ズ dc 蹴

　

　

籠。

吟

　

5

　　

1 tonf

・

  M

¢

rc

。

tonf

・

Cロ 　　σb ヒ8f／om2 　σbg

凾

Ik ‘

f

／cm岔 12

．

534

．

0　 　［ 　　　　　　ヨ 　 　 　 　旨 21

．

233

．

5

ω

．

gal

RC173

＆

．

＄

23

．

223

．

5

〔

0

．

991

22

載

、

5

24

，

323

．

5

〔

1

．

031i

L2

、

572

、

37 ＆

，

8 〔0

．

92 〕 43

．

8 　　　　　　　

・

7



i44

₁

　　

9811

〔

a

．

　

　

　

　

　

　

　

踟

　

CFRC

，＿

Rc

　

l

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

厂

　　　　　　亅 1789

，

389

．

2 〔

1

．

00

〕 　　　　　　　　　i　 　　 　 　　 　l I　 51

．

3　 1　 44

，

7　

1

　

　

　

　

　

　

　

　

　

i

〔1

，

15 ｝ E

　

F

　

l 22u4

．

8107

．

2

〔

1

．

07

〕

58

．

844

，

7

ほ

、

3

  注 ）

1

）

M

。

r ：λパン中 央に お け る ひび 創 れ 発 生 時の 　 　 曲 げ モ

ー

メントの 測 定 値 　 2 ）Me

．

。

．

1

：

3章の解 析 方 法に _{よ る}計 算 値 　 　 　 〔相 似 比

；

0

、

6で縮 小し た引 張 応 カ

ー

ひずみ 　 　 　 関 係を使 用〕 　

3

〕ab

・

M

。

．

／

Z

．

Z

：は り引 張 縁の断面係数 　

4

）abC

。

1：ひ び 割 れ 発 生 時 の 曲 げ 強 度 の 計 算 値 RCの場 合

、

CFRC

−

RC

の場合

．

σ

b

±

1

．

2圧 　　〔文献 4）］ fc；コン舛

一

トの圧 縮 強度 【kgf／cm2 ） σ b

・

1

，

70

〔

LXD

〕

’

e

・

187fb 　 ［文献

5

）］

L

：

曲 げスパ ン長さ ｛cm｝

、

D

：

は ワせい

tcm

）

fb

：

寸 法4x4x16cm の 無 筋CFRC は り 　 の曲げ 強 度 〔129kgf ／cm2 ｝ 5）（〕内の数 値は

、

計 算 値に対する測 定 値の比 を 表 す

（

実

験 式

〉 よ り

求

めた

。

すな わ ち_，

　　　

σb。at

＝1．

70 （

L

×

P

广

゜

．

’s’

fb

・

一 …………・

一

（

6

） こ こ に

，L

： ス パ ン

長

さ

（

cm

）

，

　

D

：は り せい

〔

cm

）

，

fb

：

_{寸 法}

4

×

4

×

16

　cm の

_{無 筋}

は りの

_曲

げ

強 度

（

kgf

／

cm2

_）

で あ る。 な お

，

fb

は

前 報

i ） で

示

し た

測 定 値

12g

　

kgf

_／

cmZ を

採

用し た

。

　

表

よ り，

有 効

せ い

d

が

12

．

5cm

と

小

さい

場 合

，

測 定

値 と計 算 値

は

良

く

対 応

して お り

，

ひび

割

れ

発 生

に

対

し て は

鉄 筋 補 強

の

効

．

果は

小

さ く

，

無 筋

は りと

同 程 度

で ある こ と が わ か る，

d

が

大

き く な る と，

測 定 値

は

計 算 値 を

F

．

回 り

，d ＝

22

　cm の場

合

，

計 算 値

の

約

1

，

3

倍

と な り

，

鉄 筋

補 強の効

果

が 顕 著 と な る

。

この

結

果 は

，

は りの

引

張

縁

か ら

引 張 鉄 筋

位

置

までの

距

離

d

，が

，d ＝22

　cm の

場

合

（

d

，

二

_3cm

_{） と}ほ ぼ

等

し い

既 鞭

｝ の

CFRC

パ ネル

試 験 体

の

結 果

と も

一

致す る

。

　 次

に

，

3

章

の

解 析

．

方 法

に

よ

り

求 め

た ひび

割

れ

発 生 時

の

曲

げモ

ー

メ ン トの

計 算 値

M

。

r

。

ai

を表

一

4

に

不

す

。

計 算

に は_，

CFRC

の

引 張 応 カ

ー

ひずみ

関 係

とし て

相 似 比

＝

0

．

6

で

縮 小

し た

関 係 を 用

い

，

ひび

割

れの

発 生

は

，

は り

引 張 縁

の

応 力

が

最 大 引 張 応 力 （図

一

5

参 照

｝に

達

し たときとし た

。

ひび

割

れ

発 生

の

定 義

を

含

め て

今 後 検 討

すべ き

問

題

点

は

あ

るが

，

計 算 値

は

測 定 値

と

比 較 的 良

い

対 応 を 示

し て い る

，

，

表

一

5

　引

張 鉄

筋 降伏 時

の

_曲

げモ

ー

メン ト

「

．

一一

一

一

シ リ

ー

ズ

d

鬨

ソ

閣

ソ

。

己

」1 団り

。

912 c岡 tDnf

・

c皿

to

既

f

℃mtonf

　

cm 　 　 　 i

12

．

572

．

394

，

1

〔

o

．

τη

RC17114

．

8127

．

9

〔

o

．

go

〕

22157

．

3165

．

6

〔

o

，

95

〕

一

一

一

12

．

593

．

594

．

191

．

4

〔

o

．

99

［ に

．

02

｝

、

一

、

心

」

．

四

．

r『

CFRC17136

．

6 玉27

．

9133

．

9

一

RC 〔

1

．

06

〕 ｛

1

．

02

）

广

．

皿．

1

．

2220L9165

．

6179

．

4

〔

122

） 〔

1

．

13

〕

、．

」 注 ）

D

馬

：

引 張鉄 筋 降 伏 時の 曲 げモ

ー

メントの測 定 値 　 2）Mvoe／ ：引 張 鉄 筋 降 伏 時の曲 げモづントの 計 算 値

　 　 　

MVtel1

＝

σ

／

t・

at

・

j

、

j

＝

（7／S ｝d 　 　 　 σ

ソ

；鉄 筋の降 伏 点

．

at；引 張 鉄 筋 断 面 積 　 　 　 　

d

；は り の有 効せい 　 　 　

M

_ソ

．

．〜

は

、

3章の解 析 方 法に よ る計 算 値 　 　 　 　 （相 似 比

・

O

．

6

で縮小 し た 引 張 応 カ

ー

ひ ず み 　 　 　 関係を使 用｝ 　

3

｝（ 〕内の数値 は

．

計 算 値 に 対 す る 測定 値の 比 を 　 　 表す

5

．

_3　引張

鉄

筋 降伏時

の

曲

げモ

ー

メ ン ト

　

表

一5

に

．

各

試 験

体

の

引

張 鉄 筋

降伏

時

の

曲 げ

モ

ー

メン ト の 測

定

値

と

計

算 値

を

示

す。

計

算 値

Mb

。。i は

，

下

式に よV）

求

め た。

　 　 　

M

。

＝

α i

・

σ。

・

j

，

こ こ に

ノ

；

〔

7

／

8

）

d − ・

・

……・

・

（

7

＞

こ こ に

，

乢 ：

降 伏 曲

げモ

ー

メ ン ト

〔

tonf

・

cm

）

，

　

at

：

引

張 鉄 筋 断 面 積

〔

cm2

）

，　 cry ：

鉄 筋

の

降 伏 点

（

tonf

／

cm2

）

〔

表

一

2

の

測 定 値 を採

用

）

，

j

：

応 力 中

心

距 離 〔

cm ）

，

　

d

： は りの有 効せい

〔

cm

_）

で あ る

。

ま た

，

計 算 値

M

茎

，ai は

3

章

の

解 析 方

法 を

用

い て

求

め た も の で

，CFRC

の

引 張

応 カ

ー

ひ

ず

み

関

係

は

，

相 似

比

＝

・

O

．

6

で

縮 小

し た

関 係

を

用

い た。

　 表 よ

り

，d

が

12

．

5cm

と

17

。 m の

場 合

，

い ず れの

計

算 値

も

測 定 値

と

良

く

対 応

し て い る

。

こ の こ と は

，

d

が

小

さ い

範 囲

で は_，

引 張 鉄 筋 降 伏 時

の

曲 げ

モ

ー

メ ン ト

My

に

対

して

CFRC

の

引 張 抵 抗

の

寄 与

が

小

さい こ

と を 意 味

し て い る

。一

方

，d ＝

22

　cm の 場

合

，

測

定 値

は

計 算 値

M

｝

。at を ユ

．

22

倍

上

回

り

，

　

My

に

対

する

CFRC

の

引 張 抵

抗

の

_{寄 与}

が

大

きい こ と が わ か る

、

ま た

，

前 報

11の

CFRC

で

部

分

補 強

し た

RC

は り試

験 体

につ いて も

，

　

CFRC

の

補 強 厚

がは り せ い の

約

3

／

4

以

上の

場 合

，

同 様

な

効 果

が

認

め られ て い る

。

計 算 値 鵬

，al に

対

し て

も

，

測 定 値

は

約

1

．

13

倍

一

ヒ

回る

，

，

こ れ は

，

先

に

指 摘

し た よ うに

，

解 析

で は

CFRC

と

鉄 筋

の

相 乗 効 果

が

．

考 慮

さ れ て い ない こ と に よる と

思

わ れ るtt

　 次

に

，

CFRC

の

_{引 張}

応 カ

ー

ひずみ

関 係

を

季

目

似 比

一

〇

．

6

で

縮 小

し た もの を 解

析

に

利

用 したが

，

その

_{妥 当性}

に

．

っ い

一一29

て

前

述の 曲 げ

強 度

と

試 験 体 寸 法

の

関 係 式

を用い て

_{検 討}

す る。

　 引 張 応 カ

ー

ぴ

ず

み

関係

の

推 定

に

利

用 し た

試

験 体の はり せ い

1

）1 × スパ ン

長

さ

L

， は，

10

×

30cm2

で あ り

，

CFRC −RC

は り

試 験 体

の そ れ は

，

　

DXL ＝25

×

200cm2

である か ら

，

（

6

）

式に おいて

ん

を

一

一

．

定

とし て

両 者

の

曲

げ

強 度

の比 を

算

定

す る と

，

　

　

　

、

騰 鵠

…

9

と な る

。

　

強 度

に

関

し ては

0

．

6

に近い

_値

が

得

ら れ る

。・

．

一

方

，

曲

げ

引 張 縁

の ひずみ

も

，

スパ ン

長

さある い は は りせ いの

_増

大 と と

も

に

急 激

に

低 下 す

るこ

と

が

報 告

さ れて い るf

’

］

_。

し か し

，

現 時 点

で は

実 験

デ

ー

タ の

不 足

の た めに

_，

曲

げ

引張 縁

の ひ

ず

み に

対

す る

部

材

の

_寸

_{法 効 果}

に

関

す る

定 量 的

な

評 価

は

不

可

能

で あり

，

_今

後

の

_課

題で ある。

6，

ま

と め

　 本 研 究

の

範 囲 内

で

，

次

の よ うな

知 見

が

得

られ た

。

1

）

RC

は りと

CFRC

−

RC

は り

試 験

体

の

_曲

げ

載 荷 試 験

結 果

の

比 較

か ら

，

前 者

に

比

べ _て

_{後 者}

の ひ び

割

れ

発 生 荷 重

，

引

張 鉄

筋 降 伏 荷 重

お よ びエ ネル ギ

ー

吸 収 能

の

大

きな

増 加

がみ られ た。

降 伏

荷重

とエ

ネ

ル

ギ

ー

吸 収 能

に

関

し て は，

有

効 せい の

変 化

に よ ら

ず

，

その

増 加

は

RC

は り

試 験 体

の

_約

L25

_倍

とほ ぼ

一．

定

であっ たが_， ひ び

割

れ発

生

荷

重

に

関

し て は

，

有 効

せ いが

大

き く な る につれ て

，

その

_{増 加}

は

約

2

．

1

倍

か ら

2

．

7

倍

へ

_{と 大}

_{き く な り}

，

_{引 張}

_縁

_から

_引

_張

鉄 筋

位

置

まで の

距

離

d

，が

小

さい

方

がひ び

割

れの

抑 制

に

対

しては

有

効

であ ること が 分 か っ

．

たv

2

｝

RC

は りの

曲

げ

解 析

結

果 と

実

験

結 果

の比

較

か ら

，

CFRC

の

_{寸 法 効 果}

を

考 慮

す るこ とに

よ

り

，

　

CFRC −RC

は りの

曲 げ挙 動

を あ る

程 度 予 測 す

るこ

と

ができ た

、

今 後

の

問 題

と し て は

，

CFRC

の

寸法 効 果

な ら びに

引

張 鉄 筋

降 伏 以 後

の

CFRC

と

鉄 筋

の

相 乗 効 果

の

定

量

化

が

挙

げ ら れ る

。

3

）

CFRC −RC

は り

試 験 体

の ひ び 割 れ 発 生

時

の

曲

げ

強

度

は， は りの

有

効

せい

d

が

小

さ く

，d

，

＝12．

5cm

の

場 合

，

30 一

無

筋

CFRC

は り と ほ ぼ同

等

で あ り_， そ の

値

は

小 型 試 験

体

の

測 定 値

か ら あ る

程 度 推 定 可 能

で

あ

る

。一

方

，d

が

大

き く

，d ，

＝

3cm

の 場 合

，

曲

げ 強

度

は 無

筋

は りの 約

1

．

3

倍

と なり

，

鉄 筋 補 強

の

_{効 果}

が

顕

著

と な る。

4

） 引 張 鉄 筋 降 伏 時

の

曲

げモ

ー

メ ン ト

肱

は

，d

が

小

さ く_， 仏

＝

8cm

お よび

12

．

5cm

の

場 合

，　

CFRC

の

引 張 抵

抗 を考 慮

した

計 算 値 と

ほぼ

．

一

．

．

致

するが

，

d

が

大

きく

，

d

，

＝3cm

の

場 合

，

測 定 値

の ほ う

が 計 算 値

よ り

も 約

13

％

程度大

き く

，CFRC

と

鉄筋

の

_相乗効

_果

が

認

め られ た。

謝 　 辞

　 本

研

究

を

行

うにあ たっ て

，

熊

本

大 学 技 官

の

甲斐 定 夫 氏

，

熊 本 市 役 所

の

濱 田 康 成 氏 （

当 時 熊 本 大 学 研 究 生 ）

，

大 和

ハ

_ウ

ス

工 業

の

高 橋 秀

一

氏

，

フジ タ 工

業

の

兵 頭 哲 明 氏

，

松

崎 勝

巳

氏

，

三

菱 化 成

の

久 部 修 弘 氏 （当 時 熊 本 大 学 卒 論 生 ）

の

協 力

を

頂

き ま し た

。

参考 文 献

1

〕　 鹿 毛 忠 継ほ か

3

名 ：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

一

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

− ．

　 　

H

本

建

築

学

会構造 系論 文報告集

，

第

419

号

，

pp

．

47

−

56

，

　 　

199

工

．

1

2

） 渡 部 政 治ほ か

2

名 ：鋼 繊 維 補 強コ ン クリ

ー

トの靱 性に関 　 　す る研 究

一

曲げ解 析によ る引 張 靱 性の評 価

一，

口本建築 　 学 会九州 支 部 研 究 報 告 集

，

第

31

号

・

1

，

pp

．

97

−

100

，

　 　

1989

、

3

3

） 谷 川 恭 雄ほ か

5

．

名共 著 ：鉄 筋コ ンクリ

ー

ト構 造

一

理 論 と

　

設 言十

一

，

　

森

d

匕凵：；版，

　

1987

．

6

4

）　

H

本 建 築 学 会 ：鉄 筋コ _{ン ク}リ

ー

・

卜構 造 計 算 規 準

・

同 解 説

，

　 　

19885

） 秋 浜 繁 幸ほ か

4

名：炭 素 繊 維 補 強コ _ンク リ

ー

・

ト 〔

CFRC

） 　 　の実 験 的 研 究 （その

4

｝

−

CFRC

供 試 体の形 状

・

寸 法と曲 　 　け

．

特 性の関 係につ い て

，

鹿 島 建 設 技 術研 究 所 年 報

，

第

32

　 号

，

PP

．

71

−

78

_，

1984

．

6

6

〕 三井 宜 之ほ か

6

名 ：_炭

_素

_{繊 維 補 強}コ ンク リ

ー

一

トを用い

t

：

　

大 型 カ

ー

テン ウォ

ー

ル の曲げ特 性に関 す る実 験 的研究

，

　 ｝冓造ユニ学論 文 集

，

VoL

　

36B

，

　

pp

．

233

−

244

，

1990

．

3

〔

1910

年

n

月

IQ

日原 稿 受 理

，

1991

年

7

月

1

日採 用 決 定 ）