(57)【要約】【課題】繊維強化樹脂材、金属材料などから成る接合部材同士の突合せ接着継手構造における突合せ部の応力集中を緩和し、継手強度を改善した突合せ接着継手構造を提供する。【解決手段】互いに接合される平板状の二つの接合部材１１をその端面１１ａにて突合せ、接合部材１１の突合せた領域を被覆して少なくとも一側の側面に０．０１〜３０ｍｍ厚さの当て板１２を接着剤で接着して設けた突合せ接着継手構造１０であり、突合せた接合部材１１の端面１１ａの間に１２ｍｍ以上の間隙Ｇを設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに接合される平板状の二つの接合部材をその端面にて突合せ、前記接合部材の突合せた領域を被覆して少なくとも一側の側面に０．０１〜３０ｍｍ厚さの当て板を接着剤にて接着して設けた突合せ接着継手構造であって、
突合せた前記接合部材の端面の間に１２ｍｍ以上の間隙を設けることを特徴とする突合せ接着継手構造。
【請求項２】
前記接合部材及び前記当て板は、繊維強化樹脂材又は金属材料であることを特徴とする請求項１に記載の突合せ接着継手構造。
【請求項３】
前記繊維強化樹脂材は、繊維シートとマトリックス樹脂を含み、前記マトリックス樹脂を硬化させて作製され、
前記繊維シートは、強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維などの無機繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；更には、アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステル、高強度ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用され、
前記マトリックス樹脂は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂であり、前記熱硬化性樹脂は、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂が使用され、又、前記熱可塑性樹脂は、エポキシ樹脂、ナイロン、又はビニロンが使用されることを特徴とする請求項２に記載の突合せ接着継手構造。
【請求項４】
前記接着剤は、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の突合せ接着継手構造。
【請求項５】
互いに接合される平板状の複数の補強材を構造物の表面に並置して、接着剤にて接着して補強する構造物の補強方法において、
前記各補強材はその端面を突合せ、前記補強材の突合せた領域を被覆して少なくとも一側の側面に０．０１〜３０ｍｍ厚さの当て板を接着剤で接着して突合せ接着継手構造とし、
前記突合せた接着継手構造における前記突合せた前記補強材の端面の間に１２ｍｍ以上の間隙を設けることを特徴とする構造物の補強方法。
【請求項６】
前記補強材及び前記当て板は、繊維強化樹脂材又は金属材料であることを特徴とする請求項５に記載の構造物の補強方法。
【請求項７】
平板状の複数の補強材を構造物の表面に並置して、接着剤にて接着して補強する構造物の補強方法において、
前記各補強材は、厚さが０．０１〜３０ｍｍとされ、その端面を突合せて配置して補強材層を形成し、前記補強材層を層状に複数積層して前記構造物の表面に接着剤で接着し、
隣接する二つの補強材層は、一つの補強材層における補強材の端面突合せ位置と、他の補強材層における補強材の端面突合せ位置とは一致することがないように積層し、
前記各補強材の突合せた端面の間に１２ｍｍ以上の間隙を設けることを特徴とする構造物の補強方法。
【請求項８】
前記補強材は、繊維強化樹脂材又は金属材料であることを特徴とする請求項７に記載の構造物の補強方法。
【請求項９】
前記繊維強化樹脂材は、繊維シートとマトリックス樹脂を含み、前記マトリックス樹脂を硬化させて作製され、
前記繊維シートは、強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維などの無機繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；更には、アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステル、高強度ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用され、
前記マトリックス樹脂は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂であり、前記熱硬化性樹脂は、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂が使用され、又、前記熱可塑性樹脂は、エポキシ樹脂、ナイロン、又はビニロンが使用されることを特徴とする請求項８に記載の構造物の補強方法。
【請求項１０】
前記接着剤は、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂であることを特徴とする請求項５〜９のいずれかの項に記載の構造物の補強方法。
【請求項１１】
請求項５〜１０のいずれかの項に記載の補強方法により補強された補強構造を有することを特徴とする構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化樹脂材、金属材料などとされる接合部材を突合せて接合する突合せ接着継手構造に関するものであり、更には、土木、建築、機械等の、例えばコンクリート構造物、鋼製の構造物等（以下、単に「構造物」という。）の補修、補強を行う際の繊維強化樹脂材、金属材料などとされる補強材に対して突合せ接着継手構造を利用して構造物を補強する構造物の補強方法に関するものである。更に、本発明は、上記補強方法にて補強された補強構造を有する構造物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、繊維強化樹脂材、金属材料などとされる接合部材同士を接合する継手構造としては、重ね合わせ接着継手（シングルラップ接合）及び突合せ接着継手（ダブルストラップ接合）が広く利用されている。
【０００３】
重ね合わせ接着継手は、非特許文献１に示すように、偏芯荷重によるモーメントにより端部から剥離し、継手強度が低い。これに対して、突合せ接着継手は、重ね合わせ接着継手におけるような偏芯荷重によるモーメントは発生しない。
【０００４】
特許文献１には、突合せ接着継手を利用した構造物のＦＲＰ補強工法を開示している。このＦＲＰ補強工法によると、構造物表面に高弾性炭素繊維補強プラスチックから成る帯状の補強板をその長さ方向の端部同士を突き合わせて接着し、次いで、補強板の突合せ部位に対して高弾性炭素繊維補強プラスチックから成る継ぎ手板を重ね合わせて接着し、更に、炭素繊維シートを接着して継ぎ手板を被覆することが行われている。また、特許文献２に記載のＦＲＰ補強工法において、補強板の突合せ部位において補強板の各端部の間に隙間を設けることを教示しているが、この隙間としては、１〜１０ｍｍ、好ましくは３〜８ｍｍ程度とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４８９３３２８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「複合材料ハンドブック」第１９７頁〜第２０７頁（１９８９年１１月２０日発行）、編者：日本複合材料学会、発行者：藤吉敏生、発行所：日刊工業新聞社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、本発明者らも又、特に、土木、建築、機械等の構造物の、例えばコンクリート構造物、鋼製の構造物等の補修、補強を行う場合に、繊維強化樹脂材、金属材料などとされる補強材を構造物に接着する際に各補強材を接合するのに適した継手として突合せ接着継手に着目して、研究実験を行った。その結果、突合せ接着継手においては、上記先行技術文献に記載されるように、偏芯荷重によるモーメントは発生しないものの突き合わせる接合部材間の間隙（ギャップ）が０ｍｍとされる突合せ部において当て板（ストラップ）に応力集中が発生し、継手強度が低下することが確認された。この問題は、補強材にて構造物を補強する際にも同様に起こる問題であり、更に研究実験を行った。その結果、接合部材或いは補強材の突合せ部に特許文献１が教示する１０ｍｍ以上の所定量のギャップを設けることで更に突合せ部の応力集中を緩和し、継手強度を改善し得ることが分かった。
【０００８】
本発明は、斯かる本発明者らの新規な知見に基づくものである。
【０００９】
本発明の目的は、繊維強化樹脂材、金属材料などから成る接合部材同士の突合せ接着継手構造における突合せ部の応力集中を緩和し、継手強度を改善した突合せ接着継手構造を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、特に、土木、建築、機械等の構造物の補修、補強を行う際に繊維強化樹脂材、金属材料などから成る補強材同士の突合せ接着継手構造における継手強度を改善し、従って、補強材による補強強度を向上させた構造物の補強方法、及び、斯かる補強方法にて補強された補強構造を有する構造物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は本発明に係る突合せ接着継手構造、及び、斯かる突合せ接着継手構造を利用した構造物の補強方法、及び、斯かる補強方法にて補強された補強構造を有する構造物にて達成される。要約すれば、第１の本発明によれば、互いに接合される平板状の二つの接合部材をその端面にて突合せ、前記接合部材の突合せた領域を被覆して少なくとも一側の側面に０．０１〜３０ｍｍ厚さの当て板を接着剤にて接着して設けた突合せ接着継手構造であって、
突合せた前記接合部材の端面の間に１２ｍｍ以上の間隙を設けることを特徴とする突合せ接着継手構造が提供される。一実施態様では、前記接合部材及び前記当て板は、繊維強化樹脂材又は金属材料である。ここで、前記繊維強化樹脂材は、繊維シートとマトリックス樹脂を含み、前記マトリックス樹脂を硬化させて作製される。また、前記繊維シートは、強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維などの無機繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；更には、アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステル、高強度ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用され、前記マトリックス樹脂は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂であり、前記熱硬化性樹脂は、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂が使用され、又、前記熱可塑性樹脂は、エポキシ樹脂、ナイロン、又はビニロンが使用される。
【００１２】
第２の本発明によれば、互いに接合される平板状の複数の補強材を構造物の表面に並置して、接着剤にて接着して補強する構造物の補強方法において、
前記各補強材はその端面を突合せ、前記補強材の突合せた領域を被覆して少なくとも一側の側面に０．０１〜３０ｍｍ厚さの当て板を接着剤で接着して突合せ接着継手構造とし、
前記突合せた接着継手構造における前記突合せた前記補強材の端面の間に１２ｍｍ以上の間隙を設けることを特徴とする構造物の補強方法が提供される。一実施態様では、前記補強材及び前記当て板は、繊維強化樹脂材又は金属材料である。
【００１３】
第３の本発明によれば、平板状の複数の補強材を構造物の表面に並置して、接着剤にて接着して補強する構造物の補強方法において、
前記各補強材は、厚さが０．０１〜３０ｍｍとされ、その端面を突合せて配置して補強材層を形成し、前記補強材層を層状に複数積層して前記構造物の表面に接着剤で接着し、
隣接する二つの補強材層は、一つの補強材層における補強材の端面突合せ位置と、他の補強材層における補強材の端面突合せ位置とは一致することがないように積層し、
前記各補強材の突合せた端面の間に１２ｍｍ以上の間隙を設けることを特徴とする構造物の補強方法が提供される。一実施態様では、前記補強材は、繊維強化樹脂材又は金属材料である。
【００１４】
ここで、前記繊維強化樹脂材は、繊維シートとマトリックス樹脂を含み、前記マトリックス樹脂を硬化させて作製され、前記繊維シートは、強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維などの無機繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；更には、アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステル、高強度ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用され、前記マトリックス樹脂は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂であり、前記熱硬化性樹脂は、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂が使用され、又、前記熱可塑性樹脂は、エポキシ樹脂、ナイロン、又はビニロンが使用される。
【００１５】
上記本発明にて、一実施態様によれば、前記接着剤は、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂である。
【００１６】
第４の本発明によれば、上記補強方法にて補強された補強構造を有する構造物が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、繊維強化樹脂材、金属材料などから成る接合部材同士の突合せ接着継手構造における突合せ部の応力集中を緩和し、継手強度を改善することができる。また、本発明によれば、特に、土木、建築、機械等の構造物の補修、補強を行う際に繊維強化樹脂材、金属材料などから成る補強材同士の突合せ接着継手構造における継手強度を改善し、従って、補強材による補強強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１（ａ）は従来の突合せ接着継手構造を説明する図であり、図１（ｂ）、（ｃ）は、本発明に係る突合せ接着継手構造を説明する図である。
【図２】本発明の突合せ接着継手構造に使用する繊維強化樹脂材を作製するための繊維シートの一実施例を説明する図である。
【図３】本発明の突合せ接着継手構造に使用する繊維強化樹脂材の一実施例を説明する図である。
【図４】本発明の突合せ接着継手構造に使用する繊維強化樹脂材を作製するための繊維シートの他の実施例を説明する図である。
【図５】図４に示す繊維シートを構成する繊維強化樹脂線材の断面図である。
【図６】本発明の突合せ接着継手構造に使用する繊維強化樹脂材を作製するための繊維シートの他の実施例を説明する図である。
【図７】本発明の突合せ接着継手構造の継手強度を実証するための突合せ接着継手引張試験体を説明する図である。
【図８】本発明の突合せ接着継手構造の継手強度を実証するための突合せ接着継手引張試験結果を示すグラフである。
【図９】本発明の突合せ接着継手構造を使用した構造物の補強方法を説明する図であり、図９（ａ）、（ｂ）は、従来の補強方法における接着継手構造を説明する図であり、図９（ｃ）、（ｄ）は、本発明に係る補強方法における突合せ接着継手構造、及び、補強された構造物の一実施例を説明する図である。
【図１０】本発明の突合せ接着継手構造を使用した補強方法を実証するための突合せ接着継手引張試験体を説明する図である。
【図１１】本発明の突合せ接着継手構造を使用した補強方法における突合せ接着継手引張試験結果を示すグラフである。
【図１２】本発明の突合せ接着継手構造を使用した構造物の補強方法及び補強された構造物の他の実施例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る突合せ接着継手構造、及び、斯かる突合せ接着継手構造を利用した構造物の補強方法、及び、該補強方法にて補強された補強構造を有する構造物を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２０】
実施例１
先ず、本発明に係る突合せ接着継手構造について説明する。
【００２１】
図１（ａ）は、従来の突合せ接着継手構造１０Ａを示しており、平板状の二つの接合部材１１（１１Ａ、１１Ｂ）は、その端面１１ａ、１１ａにて突合せ、更に、この接合部材１１（１１Ａ、１１Ｂ）の突合せた領域を被覆して少なくとも一側の側面に、本例では、両側の側面に当て板（ストラップ）１２（１２Ａ、１２Ｂ）が接着剤５０にて接着して設けられる。
【００２２】
接合部材１１及び当て板１２は、強化繊維に樹脂を含浸させて作製される板状の繊維強化樹脂材（以下、「ＦＲＰ材」又は「繊維強化プラスチック材」と言うこともある。）であっても良く、また、板状の鋼、アルミ等の金属材料とすることもできる。
【００２３】
接合部材１１と当て板１２とを接着する接着剤５０としては、特に限定されるものではないが、熱硬化性樹脂を使用するのが好ましく、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂などが好適に使用される。また、接合部材１１、当て板１２がＦＲＰ材とされる場合には、接着剤としてはＦＲＰ材のマトリックス樹脂と同じものを使用するのが好ましい。なお、接着剤の塗布量は５０〜３０００ｇ／ｍ2とされる。
【００２４】
ＦＲＰ材について更に説明すれば、ＦＲＰ材は、強化繊維を使用して作製した繊維シートにマトリックス樹脂を含浸し、硬化したものである。図２〜図６を参照して、本発明にて使用し得る繊維シート１（１Ａ、１Ｂ）について説明すると、本発明においては種々の形態の繊維シート１を使用することができる。本実施例にて好適に使用し得る繊維シート１の実施例を具体的に具体例１、２（繊維シート１Ａ、１Ｂ）として説明するが、本発明で使用する繊維シート１の形態は、これら具体例に限定されるものではない。
【００２５】
具体例１
図２に、本発明にて使用することのできる繊維シート１の一具体例を示す。本具体例にて繊維シート１は、連続した強化繊維ｆを一方向に引き揃えてシート状に構成される樹脂未含浸の繊維シート１Ａとされる。
【００２６】
即ち、繊維シート１Ａは、一方向に引き揃えた連続した強化繊維ｆから成る強化繊維シートをメッシュ状の支持体シートなどとされる線材固定材３にて保持した構成とすることができる。例えば、強化繊維ｆとして炭素繊維を使用した場合には、例えば平均径７μｍの単繊維（炭素繊維モノフィラメント）ｆを６０００〜２４０００本収束した樹脂未含浸の単繊維束を複数本、一方向に平行に引き揃えて使用される。炭素繊維シート１Ａの繊維目付は、通常、３０〜１０００ｇ／ｍ2とされる。
【００２７】
線材固定材３としてのメッシュ状の支持体シートを構成するガラス繊維等の糸条とされる縦糸４及び横糸５の表面に低融点タイプの熱可塑性樹脂を予め含浸させておき、メッシュ状支持体シート３をシート状に配列した炭素繊維の片面或いは両面に積層して加熱加圧し、メッシュ状支持体シート３の縦糸４及び横糸５の部分を炭素繊維シートに溶着する。
【００２８】
メッシュ状支持体シート３は、上記２軸構成のほかに、ガラス繊維等の糸条を３軸に配向して形成することができる。また、一方向に配列された炭素繊維に対して直交する横糸５のみを配置した、所謂、１軸に配向して前記シート状に引き揃えた炭素繊維に接着することもできる。
【００２９】
又、上記線材固定材３の糸条としては、例えばガラス繊維を芯部に有し、低融点の熱融着性ポリエステルをその周囲に配したような二重構造の複合繊維も又好ましく用いられる。
【００３０】
上記構成の繊維シート１Ａは、図３に示すように、樹脂（即ち、マトリックス樹脂）Ｒｅを含浸し、前記樹脂が硬化されたＦＲＰ板１Ｐとされる。このＦＲＰ板１Ｐは、単層或いは複数層とすることができ、通常、板厚（Ｔ）は、０．０１〜３０ｍｍ程度とされる。
【００３１】
上記具体例１で説明した繊維シート１Ａ（及びＦＲＰ板１Ｐ）において、強化繊維ｆとしては、炭素繊維に限定されるものではなく、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維などの無機繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；更には、アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステル、高強度ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用することができる。
【００３２】
また、ＦＲＰ板１Ｐのマトリックス樹脂Ｒｅとしては、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を使用することができ、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂などが好適に使用され、又、熱可塑性樹脂としては、エポキシ樹脂、ナイロン、ビニロンなどが好適に使用可能である。又、繊維体積含有率（Ｖｆ)は、４０〜７５％、好ましくは、５０〜７０％とされる。
【００３３】
具体例２
更には、図４及び図５に示すように、繊維シート１としては、樹脂（即ち、マトリクス樹脂）Ｒが含浸され硬化された細径の連続した繊維強化樹脂線材、即ち、繊維強化プラスチック線材２を複数本、長手方向にスダレ状に引き揃え、各線材２を互いに線材固定材３にて固定した繊維シート１Ｂを使用することもできる。
【００３４】
繊維強化プラスチック線材２は、直径（ｄ）が０．５〜３ｍｍの略円形断面形状（図５（ａ））であるか、又は、幅（ｗ）が１〜１０ｍｍ、厚み（ｔ）が０．１〜２ｍｍとされる略矩形断面形状（図５（ｂ））とし得る。勿論、必要に応じて、その他の種々の断面形状とすることができる。
【００３５】
上述のように、一方向に引き揃えスダレ状とされた繊維シート１において、各線材２は、互いに間隙（ｇ）＝０．０５〜３．０ｍｍだけ近接離間して、線材固定材３にて固定される。また、このようにして形成された繊維シート１Ｂの長さ（Ｌ）及び幅（Ｗ）は、補強される構造物の寸法、形状に応じて適宜決定されるが、取扱い上の問題から、一般に、全幅（Ｗ）は、１００〜１０００ｍｍとされる。又、長さ（Ｌ）は、１〜５ｍ程度の短冊状のもの、或いは、１００ｍ以上のものを製造し得るが、使用時においては、適宜切断して使用される。
【００３６】
また、繊維シート１Ｂの長さ（Ｌ）を１〜５ｍ程度として、幅Ｗをこれより長く１〜１０ｍ程度として製造することも可能である。
【００３７】
繊維シート１Ｂの場合においても、強化繊維ｆとしては、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；更には、アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステル、高強度ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用することができる。また、繊維強化プラスチック線材２に含浸されるマトリクス樹脂Ｒは、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を使用することができ、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂などが好適に使用され、又、熱可塑性樹脂としては、エポキシ樹脂、ナイロン、ビニロンなどが好適に使用可能である。又、繊維体積含有率（Ｖｆ)は、４０〜７５％、好ましくは、５０〜７０％とされる。
【００３８】
又、各線材２を線材固定材３にて固定する方法としては、図４に示すように、例えば、線材固定材３として横糸を使用し、一方向にスダレ状に配列された複数本の線材２から成るシート形態とされる線材、即ち、連続した線材シートを、線材に対して直交して一定の間隔（Ｐ）にて打ち込み、編み付ける方法か、或いは、織り込む方法を採用し得る。横糸３の打ち込み間隔（Ｐ）は、特に制限されないが、作製された繊維シート１の取り扱い性を考慮して、通常１０〜１００ｍｍ間隔の範囲で選定される。
【００３９】
このとき、横糸３は、例えば直径２〜５０μｍのガラス繊維或いは有機繊維を複数本束ねた糸条とされる。又、有機繊維としては、ナイロン、ビニロン、ポリエステルなどが好適に使用される。
【００４０】
各線材２をスダレ状に固定する他の方法としては、図６（ａ）に示すように、線材固定材３としてメッシュ状支持体シートを使用することができる。つまり、シート形態を成すスダレ状に引き揃えた複数本の線材２、即ち、線材シートの片側面、又は、両面を、例えば直径２〜５０μｍのガラス繊維或いは有機繊維にて作製した、上記具体例１で説明したと同様の構成とされるメッシュ状の支持体シート３により支持した構成とすることもできる。
【００４１】
更に、各線材２をスダレ状に固定する他の方法としては、図６（ｂ）に示すように、線材固定材３として、例えば、粘着テープ又は接着テープなどとされる可撓性帯材を使用することができる。可撓性帯材３は、シート形態を成すスダレ状に引き揃えた各繊維強化プラスチック線材２の長手方向に対して垂直方向に、複数本の繊維強化プラスチック線材２の片側面、又は、両面を貼り付けて固定する。つまり、可撓性帯材３として、幅（ｗ１）２〜３０ｍｍ程度の、塩化ビニルテープ、紙テープ、布テープ、不織布テープなどの粘着テープ又は接着テープが使用される。これらテープ３を、通常、１０〜１００ｍｍ間隔（Ｐ）で各繊維強化プラスチック線材２の長手方向に対して垂直方向に貼り付ける。
【００４２】
更に、可撓性帯材３としては、ナイロン、ＥＶＡ樹脂などの熱可塑性樹脂を帯状に、線材２の長手方向に対して垂直方向に片側面、又は、両面に熱融着させることによっても達成される。
【００４３】
上記構成の繊維シート１Ｂも又、図３に示すＦＲＰ板１Ｐと同様に、更に、繊維シート１Ｂに樹脂（即ち、マトリックス樹脂）Ｒｅを塗布し、各繊維強化プラスチック線材２、２間においても樹脂Ｒｅを含浸させ、前記樹脂が硬化されたＦＲＰ板１Ｐとされる。樹脂Ｒｅは、繊維強化プラスチック線材２に含浸された樹脂Ｒと同じ樹脂であっても良い。このＦＲＰ板１Ｐは、単層或いは複数層とすることができ、通常、板厚（Ｔ）は、０．１〜３０ｍｍ程度とされる。又、ＦＲＰ板１Ｐとしては、繊維体積含有率（Ｖｆ)は、３０〜７０％、好ましくは、４０〜６０％とされる。
【００４４】
次に、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して、本発明の突合せ接着継手構造の特徴部について説明する。
【００４５】
図１（ａ）に示すように、従来、突合せ接着継手構造１０Ａにて、突合せた接合部材１１（１１Ａ、１１Ｂ）の端面１１ａ、１１ａの間の間隙（ギャップＧ）は実質的に０ｍｍ、即ち、ギャップ無しとされている。
【００４６】
上述したように、突合せ接着継手構造１０Ａにおいては、偏芯荷重によるモーメントは発生しないものの突き合わせる接合部材端面１１ａ、１１ａ間のギャップ（Ｇ）が０ｍｍとされる突合せ部において当て板１２（１２Ａ、１２Ｂ）に応力集中部１４が発生し、継手強度が低下することが分かった。この問題は、本発明者らの研究実験の結果、図１（ｂ）に示すように、接合部材１１（１１Ａ、１１Ｂ）の突合せ部に所定量のギャップＧを設けることで解決し、突合せ部における当て板１２（１２Ａ、１２Ｂ）の応力集中を緩和し、特に、ギャップＧを１０ｍｍ以上の特定値とすることにより継手強度を改善し得ることを見出した。
【００４７】
つまり、本発明にて間隙（Ｇ）は、後述の実験結果にて理解されるように、突合せ間隔（Ｇ）が１０ｍｍ以下では強度の改善に十分ではなく、１２ｍｍ以上、望ましくは１５ｍｍ以上、とすることが必要である。これは、間隔（Ｇ）が１０ｍｍ以下では突合せ部の応力集中の緩和が不十分であるためと考えられる。つまり、間隙（Ｇ）が１２ｍｍ未満、特に１０ｍｍ以下では、応力集中を十分には緩和することができず、強度の改善には十分ではなく、一方、間隙（Ｇ）が１２ｍｍ以上では、３０ｍｍを超えても、応力集中緩和効果が増大することはない。従って、突合せ接着継手構造１０Ａを必要とする構造物によっては、間隙（Ｇ）を５００ｍｍ程度にまで広げることもできるが、実際上、５００ｍｍを超える間隙（Ｇ）を必要とする場合は少ないと思われる。従って、通常、間隙（Ｇ）は、１２ｍｍ以上、５０ｍｍ程度以下とされる。
【００４８】
尚、実際の施工を考えると、突合せ間隔（Ｇ）が１２ｍｍ未満、特に１０ｍｍ以下では、施工誤差等により実施の突合せ間隔がそれ以下になることが考えられ。その場合、応力集中により継手強度が想定より低くなることがあるので、突合せ間隔（Ｇ）は１５ｍｍ以上取るのが望ましい。
【００４９】
また、当て板１２の寸法形状は、接合部材１１の寸法形状に対応して種々に設定可能であるが、当て板１２の幅（Ｗ１２）は接合部材１１の幅（Ｗ１１）と同じ程度とされ、通常５〜５００ｍｍ、長さ（Ｌ１２）は１００〜５００ｍｍとされる。当て板１２の厚さ（Ｔ１２）は、０．０１〜３０ｍｍ程度とされる。厚さが０．０１ｍｍ未満の場合には、十分な継手強度を得るのが困難となる。また、当て板１２の厚さが３０ｍｍを超えると、接合部材１１に対し互いに離間する方へと引張力が作用した場合に、当て板１２の両端縁部１２Ａａ、１２Ｂａ（図１（ｂ）、（ｃ）参照）に応力集中が起こり接合部材１１に対する当て板１２の端部剥離を発生し易くなる。
【００５０】
次に、本発明者らが行った実験及びその結果について以下に説明する。
【００５１】
実験例１
（突合せ継手引張試験体）
本実験では、接合部材１１及び当て板１２は、ＦＲＰ材とした。ＦＲＰ材は、図４に示す構成の繊維シート１Ｂに、更に樹脂を含浸させて作製した。
【００５２】
繊維シート１Ｂは、図４に示すように、マトリクス樹脂Ｒが含浸され硬化された細径の連続した繊維強化プラスチック線材２を複数本、長手方向にスダレ状に引き揃え、各線材２を互いに線材固定材３にて固定した繊維シート（ストランドシート）１Ｂを使用した。
【００５３】
本実験で使用した繊維シート１Ｂは、新日鉄マテリアルズ株式会社製：商品名（ＦＳＳ−ＨＭ９００）とされるストランドシートであり、目付量は、９００ｇ／ｍ2であった。
【００５４】
上記繊維シート１Ｂの諸物性は、次の通りである。
弾性係数：６４０ｋＮ／ｍｍ2
引張強度：１９００Ｎ／ｍｍ2
設計厚：０．４２９ｍｍ
【００５５】
更に具体的には、本実験で使用した上記繊維シート１Ｂの概略構成は、次の通りである。
【００５６】
つまり、繊維シート１Ｂの繊維強化プラスチック線材２は、強化繊維ｆとして平均径７μｍ、収束本数１２０００本のＰＡＮ系炭素繊維ストランドを用い、マトリクス樹脂Ｒとして常温硬化型のエポキシ樹脂を含浸し、硬化して作製した。繊維体積含有率（Ｖｆ)は、６０％であり、硬化後の繊維強化プラスチック線材２は、直径（ｄ）１．１ｍｍの円形断面を有するものである。
【００５７】
このようにして得た繊維強化プラスチック線材２を、一方向に引き揃えてスダレ状に配置した後、ポリエステル繊維を横糸３として平織りによりシート状に保持した。横糸３の間隔（Ｐ）は５０ｍｍであった。また、各線材２、２間の間隙（ｇ）は、０．１〜０．３ｍｍとされた。
【００５８】
上記構成の繊維シート１Ｂに対して、線材２に含浸された樹脂と同じエポキシ樹脂を含浸させて硬化し、ＦＲＰ材１Ｐを得た。ＦＲＰ材１Ｐ（図３）における目付量は、９００ｇ／ｍ2であった。
【００５９】
次に、このようにして作製したＦＲＰ材１Ｐを、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、２枚重ねて接着し、接合部材１１（１１Ａ、１１Ｂ）を作製した。接合部材１１（１１Ａ、１１Ｂ）の幅（Ｗ１１）は１２．５ｍｍ、長さ（Ｌ１１）は３００ｍｍ、厚さ（Ｔ１１）は４ｍｍであった。同様に、上記ＦＲＰ材１Ｐにて当て板１２（１２Ａ、１２Ｂ）を作製した。当て板１２の幅（Ｗ１２）は、接合部材１１の幅（Ｗ１１)と同じとし１２．５ｍｍ、長さ（Ｌ１２）は３００ｍｍ、厚さ（Ｔ１２）は２ｍｍであった。
【００６０】
次に、接合部材１１（１１Ａ、１１Ｂ）の端面間隙Ｇを種々に変えて突合せ、接合部材１１（１１Ａ、１１Ｂ）の両面に当て板１２（１２Ａ、１２Ｂ）を接着剤５０にて接着して接合部材１１（１１Ａ、１１Ｂ）を接合し、突合せ継手１０を作製した。接着剤５０は、エポキシ樹脂を使用し、塗布量は２５００ｇ／ｍ2とした。
【００６１】
接合部材１１（１１Ａ、１１Ｂ）の両端部には、上記ＦＲＰ材１Ｐを両側から接着剤にて接着し、引張り試験のためのチャック用のタブ１３を形成した。
【００６２】
（試験方法）
試験体のタブ１３を引張試験機（インストロン５５Ｒ１１８５型万能試験機）に固定し、その後５ｍｍ／ｍｉｎの等速度で引張り、荷重−変位曲線を得た。破壊形態は全て当て板１２の繊維破断であった。
【００６３】
上記実験を、接合部材１１（１１Ａ、１１Ｂ）の間隙Ｇを、０ｍｍ（間隙なし）、５ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、として行い、図８の結果を得た。
【００６４】
この実験結果から、間隙（Ｇ）を１２ｍｍ以上設けることにより、継手強度が増大し、間隙（Ｇ）が１２ｍｍを超えると３０ｍｍ程度にまで大きくしたとしても、継手強度はそれ以上の増大はなく、一定となることが分かった。その理由は、継手部に間隙（Ｇ）を設けることにより、間隙（Ｇ）を設けない場合に発生する接合部材１１Ａ、１１Ｂの接合部に位置して当て板１２に発生する応力集中が緩和されるからであると思われる。
【００６５】
上述したように、間隙（Ｇ）が１２ｍｍ未満では、応力集中を十分には緩和することができない。また、間隙（Ｇ）が１２ｍｍ以上では、３０ｍｍを超えても、応力集中緩和効果が増大することはない。従って、間隙（Ｇ）の上限値は特になく、例えば、突合せ接着継手構造１０を必要とする構造物によっては、間隙（Ｇ）を５００ｍｍ程度にまで広げることもできる。しかし、実際上、５００ｍｍを超える間隙（Ｇ）を必要とする場合は少ないと思われる。そこで、通常、間隙（Ｇ）は、１２ｍｍ以上（望ましくは１５ｍｍ以上）、通常５０ｍｍ程度以下とされる。
【００６６】
このように、本発明によれば、平板状の二つの接合部材１１（１１Ａ、１１Ｂ）をその端面１１ａ、１１ａにて突合せ、接合部材１１（１１Ａ、１１Ｂ）を突合せた領域を被覆して少なくとも一側の側面に当て板１２（１２Ａ、１２Ｂ）を接着して設けた突合せ接着継手１０の構造にて、突合せた接合部材１１（１１Ａ、１１Ｂ）の端面１１ａ、１１ａの間に１２ｍｍ以上（望ましくは１５ｍｍ以上）、５０ｍｍ以下のギャップ（Ｇ）を設けることにより、突合せ部の応力集中を緩和し、継手強度を改善することができる。
【００６７】
実施例２
次に、上記実施例１で説明した突合せ接着継手構造１０を利用した土木、建築、機械等の構造物の補強方法、及び、該補強方法により補強された補強構造を有する構造物について説明する。
【００６８】
図９に示すように、例えば、連続した強化繊維を含むシート状の或いは板状の強化繊維含有材料、即ち、繊維シート１（１Ａ、１Ｂ）から成る補強材２１（２１Ａ、２１Ｂ）などを使用して、梁及び桁部材、更には、壁、柱、床版等のスラブ部材など、建築、土木建造物であるコンクリート構造物又は鋼構造物等の構造物１００を補強することが行われている。
【００６９】
このような補強工事に際して使用する補強材２１などは、可搬性、作業性等を考慮してその寸法には制限があり、必要に応じて補強材２１を接合する必要がある。
【００７０】
従来、例えば複数の補強材は、図９（ａ）に示すように、隣り合う補強材２１（２１Ａ、２１Ｂ）の端部を所定長さにて重ね合わせる方法によるか、図９（ｂ）に示すように、隣り合う補強材２１（２１Ａ、２１Ｂ）の端面を突合せ、突合せ領域に当て板（ストラップ）２２を接合する方法にて実施されていた。
【００７１】
図９（ａ）、（ｂ）に示すいずれの方法も、問題を有していることは上記にて説明した通りである。
【００７２】
そこで、本発明では、図９（ｃ）、（ｄ）に示すように、実施例１で説明した突合せ接着継手構造１０を利用して、構造物の補強を行う。
【００７３】
つまり、本発明によれば、平板状の複数の補強材２１（２１Ａ、２１Ｂ）を構造物１００の表面に並置して、接着剤５０にて接着して補強する構造物の補強方法において、各補強材２１Ａ、２１Ｂはその端面２１ａ、２１ａを突合せて構造物１００の表面に接着剤５０にて接着される。また、補強材２１Ａ、２１Ｂを突合せた領域には、該領域を被覆して少なくとも一側の側面に当て板２２が接着剤５０にて接着される。この時、突合せた補強材２１Ａ、２１Ｂの端面２１ａ、２１ａの間には、１２ｍｍ以上（望ましくは１５ｍｍ以上）、通常５０ｍｍ以下の間隙（ギャップＧ）を設ける。当て板２２の寸法形状は、接合部材２１の寸法形状に対応して種々に設定可能であるが、幅（Ｗ２２）は接合部材１１の幅（Ｗ２１）と同じ程度とされ、通常、５〜５００ｍｍ、長さ（Ｌ２２）は１００〜５００ｍｍとされる。厚さ（Ｔ２２）は、０．０１〜３０ｍｍ程度とされる。
【００７４】
つまり、本実施例においても、実施例１と同様に、補強材２１（２１Ａ、２１Ｂ）の突合せ部に所定量のギャップＧ（１２ｍｍ以上、望ましくは１５ｍｍ以上）を設けることで突合せ部における当て板２２の応力集中を緩和し、継手強度を改善することができ、補強強度を増大させ得る。ギャップＧが１２ｍｍ以上（望ましくは１５ｍｍ以上）とされる理由、及び、当て板２２の厚さ（Ｔ２２）が０．０１〜３０ｍｍとされることの理由は、実施例１にて説明した通りである。次に、本発明者らが行った実験及びその結果について以下に説明する。
【００７５】
実験例２
（突合せ接着継手引張試験体）
図１０に示すように、本実験では、構造物（被補強体）としての鋼板１００に突合せ接着継手構造にて接着した補強材２１（２１Ａ、２１Ｂ）及び当て板２２の引張強度試験を行った。
【００７６】
鋼板１００に接着する補強材２１（２１Ａ、２１Ｂ）及び当て板２２は、実施例１にて説明した実験例１におけるＦＲＰ材１Ｐと同じＦＲＰ材にて作製した。
【００７７】
従って、ＦＲＰ材１Ｐについての説明は、実験例１の説明を援用し、ここでの再度の説明は省略する。
【００７８】
鋼板１００は、幅（Ｗ１００）は６０ｍｍ、長さ（Ｌ１００）は８００ｍｍ、厚さ（Ｔ１００）は９ｍｍであった。補強材２１（２１Ａ、２１Ｂ）は、幅（Ｗ２１）が５０ｍｍ、長さ（Ｌ２１）は２５０ｍｍ、厚さ（Ｔ２１）は２ｍｍであった。同様に、上記ＦＲＰ材１Ｐにて当て板２２（２２Ａ、２２Ｂ）を作製した。当て板２２の幅（Ｗ２２）は５０ｍｍ、長さ（Ｌ２２）は３００ｍｍ、厚さ（Ｔ２２）は２ｍｍであった。
【００７９】
次に、補強材２１（２１Ａ、２１Ｂ）の端面間隙（Ｇ）を種々に変えて突合せ、補強材２１（２１Ａ、２１Ｂ）の外面に当て板２２（２２Ａ、２２Ｂ）を接着剤５０にて接着して補強材２１（２１Ａ、２１Ｂ）を接合し、突合せ継手構造１０を作製した。接着剤は、エポキシ樹脂を使用し、塗布量は２５００ｇ／ｍ2とした。
【００８０】
（試験方法）
鋼板１００の長手方向端部を引張試験機（インストロン５５Ｒ１１８５型万能試験機）に固定し、その後５ｍｍ／ｍｉｎの等速度で引張り、荷重−変位曲線を得た。
【００８１】
上記実験を、補強材２１（２１Ａ、２１Ｂ）の間隙（Ｇ）を、０ｍｍ（間隙なし）、５ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、として行い、図１１の結果を得た。破壊形態は全て当て板２２の繊維破断であった。
【００８２】
この実験結果から、間隙（Ｇ）を設けることにより、間隙（Ｇ）が１２ｍｍ以上にて継手強度が増大し、間隙が３０ｍｍを超えても継手強度はそれ以上の増大はなく、一定となることが分かった。その理由は、上述した通りである。
【００８３】
このように、本発明によれば、平板状の複数の補強材を構造物の表面に並置して、接着剤にて接着して補強する構造物の補強方法において、各補強材はその端面を突合せ、補強材の突合せた領域を被覆して少なくとも一側の側面に０．０１〜３０ｍｍ厚さの当て板を接着し突合せ接着継手構造とする。ここで、突合せた接着継手構造において、突合せた補強材の端面の間に１２ｍｍ以上（望ましくは１５ｍｍ以上）、通常５０ｍｍ以下のギャップを設ける。
【００８４】
本発明は、このように、突合せ部の応力集中を緩和し、継手強度を改善した突合せ接着継手構造を利用して構造物の補強を行うことにより、補強強度を向上させることができる。
【００８５】
実施例３
図１２に、本発明に従って構成される構造物の補強方法、及び、該補強方法により補強された補強構造を有する構造物の他の実施例を示す。
【００８６】
本実施例によると、例えば、補強領域が２６ｍとされる構造物１００の表面に長さ３ｍとされる補強材２１、３１、４１を利用して補強する場合を示す。
【００８７】
つまり、本実施例では、図３に示すＦＲＰ材１Ｐ、或いは、図２、図４に示す繊維シート１（１Ａ、１Ｂ）などとされる平板状の複数の補強材２１、３１、４１を構造物の表面に並置して、接着剤５０にて接着する。
【００８８】
このとき、各補強材２１、３１、４１は、厚さが０．０１〜３０ｍｍとされ、その端面を突合せて配置して複数の補強材層２１Ｓ、３１Ｓ、４１Ｓを形成する。すなわち、本実施例では、先ず、補強材２１（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、・・・・・）がその端面を突合せて配置され、構造物１００の表面に接着剤５０にて接着して、第１の補強材層２１Ｓを形成する。次いで、第１の補強材層２１Ｓの上に、第１の補強材層２１Ｓと同様に、平板状の複数の補強材３１（３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ、・・・・・）がその端面を突合せて配置して、第１の補強材層２１Ｓ上に接着剤５０にて接着して、第２の補強材層３１Ｓを形成する。次いで、第２の補強材層３１Ｓの上に、第１、第２の補強材層２１Ｓ、３１Ｓと同様に、平板状の複数の補強材４１（４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄ、・・・・・）がその端面を突合せて配置して、第２の補強材層３１Ｓ上に接着剤５０にて接着して、第３の補強材層４１Ｓを形成する。本実施例では、３層構造とされるが、これに限定されるものではない。
【００８９】
ここで、隣接する二つの補強材層、即ち、第１の補強材層２１Ｓと第２の補強材層３１Ｓ、及び、第２の補強材層３１Ｓと第３の補強材層４１Ｓは、隣接する一方の補強材層における補強材の端面突合せ位置と、他方の補強材層における補強材の端面突合せ位置とは一致することがないように積層する。つまり、隣接する二つの補強材層の間隙（Ｇ）が一致することはない。
【００９０】
このように、各補強材の端面突合せ位置には、実施例１で説明したと同様の突合せ接着継手構造１０が形成される。本発明によれば、各補強材の突合せた端面の間に１２ｍｍ以上（望ましくは１５ｍｍ以上）、通常５０ｍｍ以下のギャップ（Ｇ）が設けられる。
【００９１】
本実施例においても、突合せ部の応力集中を緩和し、継手強度を改善した突合せ接着継手構造を利用して構造物の補強を行うことにより、補強強度を向上させることができる。
【００９２】
上記実施例、実験例は、接合部材、補強材、当て板として繊維強化樹脂材を使用した例について説明したが、金属材料とした場合も同様の作用効果を達成し得る。
【符号の説明】
【００９３】
１（１Ａ、１Ｂ）            繊維シート
１Ｐ                        繊維強化樹脂材
２                          繊維強化樹脂線材
１０                        突合せ接着継手構造
１１（１１Ａ、１１Ｂ）      接合部材
１２（１２Ａ、１２Ｂ）      当て板
２１（２１Ａ、２１Ｂ）      補強材
２２                        当て板
２１、３１、４２            補強材
２１Ｓ、３１Ｓ、４１Ｓ      第１、第２、第３補強材層
５０                        接着剤
１００                      構造物
【図１】
2013253643.tif 000003
【図２】
2013253643.tif 000004
【図３】
2013253643.tif 000005
【図４】
2013253643.tif 000006
【図５】
2013253643.tif 000007
【図６】
2013253643.tif 000008
【図７】
2013253643.tif 000009
【図８】
2013253643.tif 000010
【図９】
2013253643.tif 000011
【図１０】
2013253643.tif 000012
【図１１】
2013253643.tif 000013
【図１２】
2013253643.tif 000014