連続繊維補強材を用いたコンクリート構造物の設計手法の確立

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04302040
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 角田 與史雄 北海道大学, 工学部, 教授 (60001210)
• 研究分担者: 牧角 龍憲 九州大学, 工学部, 助教授 (20136534) ; 六郷 恵哲 岐阜大学, 工学部, 助教授 (40127155) ; 丸山 久一 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (30126479) ; 魚本 健人 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (80114396) ; 辻 幸和 群馬大学, 工学部, 教授 (50048922)
• キーワード: 鉄筋コンクリート / 限界状態設計法 / プレストレストコンクリート / 新素材 / 連続繊維 / FRP / 補強材 / 緊張材

研究概要

連続繊維補強材(FRP筋)は、鋼材に比較して高い引張強度を持つ、軽量である、腐食しない等の優れた性質を持っており、新しい高性能のコンクリート用補強材・緊張材として注目されている。本研究は、連続繊維補強材を用いたコンクリート構造物の設計手法を限界状態設計法に基づいて確立しようとするものである。
本年度に得られた主な研究成果は、次の通りである。
1.材料特性値に関しては、連続繊維補強材の引張強度を試験により定めるときの試験体本数は、危険率10%以下で推定するとき、アラミド繊維補強材では13本以上、ガラス繊維では11本以上、炭素繊維では12本以上必要であること、連続繊維補強材のクリープの大きさは繊維の種類によって大きく異なり、また温度が高いほど大きくなることなどが明らかになった。
2.終局限界状態設計法に関しては、PCはりのせん断耐力に対するプレストレスの効果は、曲げ圧縮域の面積の増加による平均応力の減少と、ひび割れ傾斜角の減少によるせん断補強筋の分担せん断力の増加による耐力増加があること、連続繊維補強材によりコンクリートを拘束することにより、部材の靭性および断面力再分配特性の改善が得られることなどが明らかになった。
3.使用限界状態設計法に関しては、格子状に成形した連続繊維補強材を用いたはりのひび割れ幅に対してはコンクリート標準示方書式と別の算定法によることなどが明らかになった。
4.連続繊維補強材の適用に関しては、連続繊維補強材を外ケーブルに使用するPCの技術開発や、膨張コンクリートの使用によるケミカルプレストレスの応用などの検討を行った。

研究成果

• [文献書誌] 魚本健人: "FRPロッドの静的強度と弾性係数" 土木学会論文集. 472. 77-86 (1993)
• [文献書誌] 佐藤靖彦: "有限要素解析による連続繊維補強コンクリートはりのせん断耐荷性状の定性的評価" 土木学会論文集. 484. 51-60 (1994)
• [文献書誌] 睦好宏史: "連続繊維補強材を用いたPC部材の曲げ靭性改善に関する研究" 土木学会論文集. 460. 103-111 (1993)
• [文献書誌] 菅 哲治: "片引き試験による連続繊維補強材の局所付着応力-すべり関係" コンクリート工学年次論文報告集. 15-2. 859-864 (1993)
• [文献書誌] Noboru Saeki: "Strengthening of Damaged Concrete Beams by External Prestressing of Aramid Fiber Cable" ACI SP. 138. 913-932 (1993)
• [文献書誌] 丸岡正知: "格子状FRPで補強したCPCはりの曲げ・せん断性状" コンクリート工学年次論文報告集. 15-1. 1005-1010 (1993)
• [文献書誌] 金倉正三: "FRPロッドで補強したコンクリートはりのせん断性状" コンクリート工学年次論文報告集. 15-2. 887-892 (1993)
• [文献書誌] 鶴田浩章: "連続繊維補強材の形状が付着性状に及ぼす影響" コンクリート工学年次論文報告集. 15-1. 987-992 (1993)
• [文献書誌] 佐伯 昇: "アラミドロープを用いた外ケーブルPRC桁の挙動" コンクリート工学年次論文報告集. 15-2. 777-782 (1993)
• [文献書誌] Hiroshi Mutsuyoshi: "Behavior of Prestressed Concrete Beams Using FRP as External Cable" ACI SP. 138. 401-418 (1993)
• [文献書誌] Tamon Ueda: "Effect of Axial Force on Shear Behavior of Prestressed Concrete Linear Member" Proceedings of FIP Symposium. 1. 199-204 (1993)
• [文献書誌] Hideyuki Kanematsu: "A Study on Failure Criteria of FRP Rods Subject to Tensile and Shear Force" Proceedings of FIP Symposium. 2. 743-750 (1993)