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日本建築学会大会学術講演梗概集（北陸） 2010年 9 月

定着金物を用いた連続繊維シートによるＲＣ構造物補強工法の開発
実大基礎梁の加力実験結果の検討

定着金物

耐震補強

鉄筋コンクリート
１．はじめに
本報ではその７に引き続き，加力実験の結果を述べ，補強効果や耐力評価，さらに RC 基準の短期許容せん断力時の損傷の検証を，実大梁のひび割れ幅により行った結果について報告する。
２．包絡線での比較
2.1 補強効果の検討
図１に有開孔試験体 No.2～5 のせん断力と部材角関係の包絡線の比較を示す。無補強である No.2 に対し，補強した No.3～No.5 はいずれの試験体においても正負とも最大耐力は大きくなっている。いずれの補強方法も効果があったと考えられる。一方，補強した試験体のうち，No.5 の最大耐力以降の耐力低下は No.3, 4 に比べ小さいものであった。No.5 は CF シートの定着金物を，スラブを貫通したボルトにより固定としているが，この定着方法がスラブ下面と梁の境界部分のせん断亀裂による耐力低下を防止すると考えられる。写真１に No.3, 5 の 1/50rad の写真を示す。No.5 は他の試験体と比べ，スラブ下面と梁の境界部分の損傷が一番小さいものであった。

400Q(kN)200

同

福山 洋＊2

同岸本 剛＊3

同中村 洋行＊4同高橋 茂治＊5同鈴木 英之＊6

同加藤 貴久＊7

2.2 開孔の有無による検討
図２に有開孔試験体 No.1, 2, 6 のせん断力と部材角関係の包絡線の比較を示す。あばら筋の切断を想定した No.2に対し，想定しない No.6 は正負載荷時とも大きな耐力を示し，特に正載荷時には無開孔試験体の No.1 と同等の耐力であった。しかしながら，負載荷時は No.1 よりも小さな耐力を示し，あばら筋を切断しない場合においても開孔を設けることによる影響がみられた。
図３に No.1, 2 の 1/800rad までのせん断力と部材角関係を示す。初期剛性はほぼ同じであり，開孔の有無による顕著な違いは見られなかった。
３．CF シートおよび CF プレートのひずみ分布
図４に No.3～5 試験体の CF シートおよび CF プレートのひずみ分布を示す。各試験体の梁せい方向の CF シートのひずみは，1/400rad 時には小さいものの 1/200rad 以降に増大し始め，最大耐力時における CF シートのひずみはNo.3 で約 0.4%，No.4, 5 で約 0.5%程度であった。材軸方向の CF シートおよび CF プレートのひずみは No.3, 4 で約0.2%程度と梁せい方向に比べ小さかった。

共通因子
・有開孔

負パラメーター・補強の有無・開孔位置と補強方法

R-2R-1
正0No.3-200

R-4No.2
No.3No.4No.5-400-20 -15 -10 -5 0 -3 5 10R（×10 rad)152020025正250

R-40-200
No.1No.2No.615

図２ 包絡線（補強の有無）

2051015R-1R-2R-3R-4Qmax時▽0.40.20051015R（×10-3rad)

0.8

150
100

負50

No.1
No.2025

No.40.6

No.4200

パラメーター・開孔の有無・あばら筋切断の有無-20 -15 -10 -5 0 -3 5 10R（×10 rad)0.8

R-2R-1

写真１ +1/50rad 時

共通因子・補強無し-6000

負No.5-400

0.2
0R-3Q(kN)

400

Qmax時
▽0.4R（×10-3rad)

図１ 包絡線（補強の有無）
600

R-1R-2R-3R-4No.30.6

No.3-600Q(kN)

0.8R-3ひずみ(%)

600

藤本 効＊1ひずみ(%)

炭素繊維シート

正会員

0.0

0.5
1.0
R（×10-3rad)1.5

図３ 初期剛性の比較

R-2

R-1

正R-4

No.5ひずみ(%)

その７

No.5

Qmax時
▽0.6

R-1
R-2
R-4

0.4
0.2
005

1015R（×10-3rad)

図４ CF シート，CF プレートのひずみ分布

Development of Reinforcement Method for RC Members Using Casting Steel Plate and Continuous Fiber Sheets-Part7- Study on Test Results
FUJIMOTO Isao , FUKUYAMA Hiroshi, KISHIMOTO Takeshi, NAKAMURA Hiroyuki,
TAKAHASHI Shigeharu, KATOH Takahisa, and SUZUKI Hideyuki―569―４．耐力式の検討
表１に各試験体の終局耐力計算値と実験値を示す。曲
げ耐力は略算式 1)，無開孔試験体のせん断耐力は荒川 min式 1)で，有開孔のせん断耐力は広沢式 1)を準用した(1)式で求めた。
⎧⎫⎪⎪ 0.092 k u k p ( Fc + 18)⎪⎪H
Qsu = ⎨
(1 − 1.61 ) + 0.85 p s ⋅ s σ y + cf p⋅cf σ y ⎬bjMD⎪⎪+ 0.12Qd⎩⎪
⎭⎪

表１

実験値

開孔補強
試験体

No.1

(1)

実験値と計算値の比較

No.2
No.3

計算値

最大*1
耐力

曲げ*2
耐力

せん断*3
耐力

せん断余裕度

実験値
/計算値

開孔補強

Qmax(kN)(1)

Qmu(kN)(2)

Qsu(kN)(3)Qsu/Qmu(3)/(2)Qmax/Qsu(1)/(3)無し-4844844430.92

1.09無し350484296

0.61

1.18528(1.51)
501(1.43)
546(1.56)

484

399

0.82

1.32

ここで，cfp：孔周囲の CF シートの補強比
No.4
484
399
0.82
1.26有り有り
2cfσy：CF シートの設計用引張強度(N/mm )No.5484
399
0.82
1.37
他の諸元は文献[1]を参照
4754813430.71
1.38
無し(1)式中の cfp･cfσy が CF シートの寄与分である。ただし， No.6
CF シートの設計用引張強度は連続繊維改修指針を参考に，*1）No.3～5 の( )内は No.2 に対する比率，*2）略算式による
0.7%ひずみにカタログ値の弾性係数を乗じた 1610N/mm2 *3）無開孔梁は荒川 min 式，有開孔梁は広沢式（(1)式）によるとした。また，補強比算出における孔周囲の CF シートに
表２ 短期許容せん断力とひび割れ幅の関係
ひび割れ幅(mm)は孔の両側の梁せい方向に貼り付けた分を考慮した。
無開孔梁の短期許容
有開孔梁の短期許容有開孔で補強した試験体 No.3～5 の最大耐力は無補強
開孔補強せん断力時（QAS=251kN)*1 せん断力時（QAOS=180kN)*2の No.2 の最大耐力に対し,1.43～1.51 倍の値を示した。ま 試験体*3*3*3*3
開孔部
開孔部以外開孔部開孔部以外
た，補強した試験体の最大耐力のせん断終局耐力計算値
ピーク 除荷 ピーク 除荷 ピーク 除荷 ピーク 除荷開孔 補強*4*4*5*5時時時時時時時時に対する比は，No.3 で 1.32 倍，No4 で 1.26 倍，No.5 でNo.1 無し
0.25 0.05
1.37 倍を示し，(1)式よる計算値は安全に評価していた。
No.2無し 1.60 1.00 0.30 0.05 0.40 0.15 0.15 0.05
５．ひび割れ幅の検討
No.3
0.30 0.15 0.40 0.15 0.15 0.05 0.20 0.10
2010 年度版 RC 規準 1)では，短期設計のうち中地震なNo.4 有り 有り 0.40 0.15 0.45 0.15 0.15 0.05 0.15 0.05
どの短期荷重に対し損傷限界以下であることをせん断設
No.5
0.40 0.20 0.40 0.15 0.15 0.05 0.20 0.05
計の目標性能としている。具体的には残留ひび割れ幅がNo.6
無し 0.70 0.30 0.30 0.15 0.20 0.05 0.10 0.05
機能上，耐久性上問題とならない範囲内（外面で 0.2～⎧2⎫
0.25mm，内面で 0.3～0.4mm）にとどまるせん断力レベル*1）無開孔の場合 Q AS = bj ⎨ αf s + 0.5 w f t ( p w − 0.002 ) ⎬⎩3⎭を想定している。ここでは実大梁のひび割れ幅により，⎧2⎫*2）有開孔の場合 Q AOS = bj ⎨ 3 αf s (1 − H / D ) + 0.5 w f t ( ps − 0.002 ) ⎬
短期許容せん断力時の損傷の検証を行った。
⎩⎭
ここで，Q，Q：短期許容せん断力,b：梁幅，j：有効せい，AS
AoS
表２に RC 規準による無開孔梁，有開孔梁の短期許容せα：せん断スパン比，fs ：短期許容せん断応力度，H：孔の直ん断力の計算値(QAS ，QAOS)とその荷重に対応する実験時
径，D：梁せい，wft：許容引張応力度，pw：横補強筋比，ps：孔際補強筋比で 0.002 以下の時はコンクリートの項のみ考慮の試験体のひび割れ幅の関係を示す。ここでひび割れ幅*3）開孔部は開孔部周りの最大のひび割れ幅，開孔部以外はは，ひび割れを各部材角ごとに正側ピークで測定したもそれ以外の部分の最大ひび割れ幅のであり，表中の値は短期許容せん断力の計算値近傍の*4）1/400rad 時の荷重，*5）1/800rad 時の荷重
部材角におけるピーク時，除荷時のひび割れ幅である。
有開孔梁の短期許容せん断力時(QAOS =180kN)のひび割無補強で有開孔梁(No.2,6)のひび割れ幅は，ピーク，除れ幅はNo.2 がピーク時で 0.40mm，除荷時で 0.15mm であ荷時とも開孔部のひび割れ幅の方が開孔部以外よりも大きいが，補強した有開孔梁(No.3～5)では同程度であった。 っ た が No.3 ～ No.5 で は 最 大 で も そ れ ぞ れ 0.20mm ，0.10mm と小さくなることが確認できた。
無開孔梁の短期許容せん断力時(QAS =251kN)のひび割れ
６．まとめ
幅は，No.1 がピーク時で 0.25mm，除荷時で 0.05mm であ(1)提案した補強方法によるせん断耐力は既往の計算式でったが，No.2 ではそれぞれ 1.6mm，1.0mm であった。こ安全側に評価することができた。
れに対し，No.3～5 では最大でも 0.45mm，0.2mm であり，(2)実大試験体で損傷評価を行った結果，CFシートで補強
無開孔梁よりも若干大きいものの，補強無しの有開孔梁した有開孔梁には修復性を阻害するような残留ひび割に対しひび割れ幅は小さくなった。また，この時の残留れはみられなかった。
ひび割れ幅は 0.2mm より，補強した有開孔梁の場合，無【参考文献】
開孔梁の短期許容せん断力を経験した後も修復性を阻害[1]日本建築学会：鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説，2010
するような残留ひび割れがみられないことが確認できた。 [2]日本建築防災協会：連続繊維補強材を用いた既存鉄筋コンクリート造および鉄骨鉄筋コンクリート造建築物の耐震改修設計・施工指針・同解説，1999*1 ベターリビング 工博 *2 建築研究所 工博*3 奥村組 *4 コンステック 工博*5 川金テクノソリューション *6 安藤建設 工博*7 三菱樹脂*1 Center for Better Living, Dr.Eng*2 Building Research Institute, Dr.Eng *3 Okumura Corporation*4 Constec Engineering, Dr.Eng *5 Kawakin Techno Solution*6 ANDO Corporation, Dr.Eng *7 Mitsubishi Plastics―570―