コンクリート工学年次論文集，Vol.25，No.2，2003

論文

アラミド繊維シートを用いた RC 造 T 型梁の耐震補強
金久保利之*1・谷垣正治*2

要旨：アラミド繊維シートによる鉄筋コンクリート造 T 型梁の耐震補強に着目し，梁スラブ入隅部におけるシートの定着方法を実験因子とした逆対称曲げせん断加力実験を行った。また，筆者らによる入隅部の定着実験をさらに推し進め，アングルとシートの貼付方法を変化させて加力実験を行った。定着実験では，コーナー部でアングル面取り形状に合わせてシートを貼付することにより，アングルコーナー部での破断を防止できた。T 型梁実験では，アングルのリブ補強，アンカーボルトのスラブ貫通定着による変形能の向上を確認した。
キーワード：アラミド繊維，定着，入隅，アングル，アンカーボルト，靭性
1. はじめに度試験では，シートをアングルまで巻き込んだ近年，コンクリート系構造物の耐震補強とし場合，最終的にアングルコーナー部でシート破て，連続繊維シート貼付による耐震補強工法が断する試験体が見られたので，同一因子で施工多く用いられるようになってきている。壁付き方法を改良した試験体を作製し，さらにアング柱や床付き梁（T 型梁）部材に対してせん断補ルコーナー部面取り半径を変動因子とした追加強を行う場合，連続繊維シートを閉鎖型に巻き実験を行った。

付けることが困難なため，入隅部でのシートの定着が一般的に行われる。その定着方法として

2. シート定着実験

は，アンカーボルトと鋼製のアングルや角材，2.1 試験体

連続繊維の束を使用して，梁側面やスラブ上下試験体は，図－1 に示すような L 字型の形状面にシートを定着する方法が提案されている1)。のもので，加力方法，計測方法は文献 2)と同一

しかしながら，これらの開発研究のほとんどである。文献 2)で，入隅定着部においてシートは炭素繊維シートに対して行われており，アラをアングルに巻込み，スラブ側のみにアンカーミド繊維シートを用いた T 型梁の耐震補強に関加力する報告の数は限られている。筆者らは，アラつかみ部

トを使用してスラブ側に定着する方法に主眼をAFRPシート置き，定着部の強度試験を行っている 2)。アラ
ミド繊維はコーナー部（曲がり部）の破断強度トをアングルのシート軸直交方向（アングル底部）まで巻き込んだ定着方法としている。
本研究では，本定着方法とアラミド繊維シートによりせん断補強を行った T 型梁試験体に対コンク
リート
母材

シート幅80mm
AFRP
シート

260付
着なし260付
着域

リブ
アングル260
アンカー
ボルト

260

200460300

図－ 1 定着実験試験体概要*1 筑波大学 機能工学系講師 博士（工学）（正会員）*2 三井住友建設（株）技術研究所 博士（工学）（正会員）‑1549‑

水平変位

鉛直変位

して，建研式の逆対称曲げせん断加力実験を行い，その性状を把握した。また，先の定着部強つかみ部
130

ミド繊維シートを鋼製アングルとアンカーボル低下割合が炭素繊維と比して小さいので，シー加力

コンク
リート
母材

AFRPシート
L-100×100×13 コンク
リート
PL-44×12 母材
55

AFRPシート

AFRPシートコンクリート
母材

AFRPシート
コンク
リート
母材

M16(F10T)

100
パテ材
r=5mm

100
No.2試験体

No.4試験体

r=10mm

No.9試験体No.10試験体

図－ 2 定着実験定着部詳細
ボルトで定着する方法を意図した試験体 No.2

1 およびアラミド 2 の加力を行った。使用材料

および No.4 試験体が，アラミド 1 およびアラミの力学的性質を表－1 に示す。

ド 2 についてそれぞれ計画されている。No.2 と

2.2 実験結果

No.4 試験体の差異はアングルコーナー部の面各試験体の最大荷重と破壊形式を，No.2，No.4取りの有無で，No.4 試験体では半径 5mm の面試験体とともに表－2 に示す。アングルコーナ取りが設けられている。これら 4 体の試験体のー部で面取り形状に合わせてシートを貼付した

内，面取りの有無にかかわらず最終的にコーナ

No.9，No.10 試験体ではコーナー部でのシートー部でシート破断した試験体が 3 体見られた。

破断は確認されず，シートの母材部破断もしく

これは，シートを貼付した後，パテ材を塗布しはアンカーボルト周辺のコンクリートコーン破たアングルを入隅部に接着したため，硬化後の壊で最大荷重が決定した。No.2，No.4 試験体でアラミド繊維に必ずしもアングルコーナー部のコーナー部破断試験体の最大荷重が 33～37kN

面取り形状が反映されなかったためと考えられであるのに対して，No.9，No.10 試験体の最大る。そこで，本実験では図－2 に示すように No.4

荷重は 37～42kN であり，アングルコーナー部試験体と全く同一の No.9 試験体を計画し，入隅での破断を防止し最大荷重が増加していること部にあらかじめパテ材によりアングルコーナーがわかる。

部の面取り形状と同様な成形を施した後にシートを貼付して，アングルとシートが密着するよ

3. T 型梁加力実験

うに施工した。さらに同様な施工方法で面取り

3.1 実験概要

半径を 10mm とした No.10 試験体を計画し，No.9(1) 試験体および No.10 試験体それぞれについてアラミド試験体は図－3 に示す鉄筋コンクリート造既表－ 1 定着実験使用材料

表－ 2 定着実験結果一覧

繊維設計厚 引張強度 弾性係数 破断歪(mm)
(MPa)
(GPa)
(%)
種類
0.415
2060
1181.75
ｱﾗﾐﾄﾞ 10.350
2350
783.01ｱﾗﾐﾄﾞ 2ボルト 引張強度 降伏強度 弾性係数 伸び(MPa)
(MPa)
(GPa)
(%)
種類
M16992768*
1964.9コンクリート 圧縮強度 割裂強度 弾性係数(MPa)
(MPa)
(GPa)
種類
30.3
2.4624.1
普通* 0.2%オフセット耐力試験体
No.2-1
No.2-2
No.4-1
No.4-2
No.9-1
No.9-2
No.10-1
No.10-2

アングル
面取りなし
5mm
5mm
10mm

最大荷重(kN)38.236.3
36.733.2
39.2
41.4
41.937.4

破壊形式*
ACY→CF
ACY→CRCR
ACY→CRSR
ACY→SR
ACY→CF
ACY→CF* ACY：アンカーボルト降伏 CF：コーン破壊
CR：コーナー部破断 SR：シート破断‑1550‑

加力方向
正負CL

CL

PL- t=6M12(F10T)@70570

スラブ筋
D6@135主筋
5-D13

スラブスラブスラブ

スラブ厚50

1200
2340
肋筋
2-D4@70

スラブ幅
片側 500L-65×65×8

PL-32×9梁

梁

梁

AFRPシート

AFRPシート

AFRPシート

No.1

No.2

No.3

570

450

300
1200

450

500

2005001200

図－ 3 T 型梁試験体詳細
存不適格建物の T 型梁を想定した縮小モデルで，よって No.2 試験体の定着部を採用した方がよ

既存 RC 部は文献 3)のそれと断面，配筋とも同い場合もあると考えられる。なお，諸強度の予一である。梁断面は 200×300mm，スラブ厚備計算から（表－4 参照），定着部強度がシート50mm，片側幅 500mm，せん断スパン比は 2.0の破断強度に満たなくとも曲げ強度に対してせで，主筋は一段目 3-D13，二段目 2-D13（pt＝ん断強度に十分な余裕が見られたので，アング1.23%），肋筋は 2-D4@70（pw＝0.18%）である。

ルコーナー部に特に面取りは施していない。

アラミド繊維シートは梁部軸直交方向に使用材料の力学的性質を表－3 に示す。コン

400kN/m タイプのアラミド 1 を 1 層貼付した。

クリートには粗骨材に最大径 10mm の砕石を用

試験体数は計 3 体で，実験因子は入隅部のシーいた設計強度 21MPa の普通コンクリートを，主トの定着方法とし，アングル（65×65×8mm）

筋，スラブ筋，肋筋にはそれぞれ異形鉄筋 D13をアンカーボルト（M12@70）でスラブ側に定（SD295），D6（SD295），D4 を用いた。

着した No.1 試験体，リブ補強したアングルをア

文献 3)の No.11 試験体は本実験試験体の既存ンカーボルトでスラブ側に定着した No.2 試験RC 部と同一試験体で，無補強試験体として比体，リブ補強したアングルを通しボルトでスラ較対象とする。No.23，No.24 試験体は No.11 試

ブ上面にて定着した No.3 試験体である。いずれ
表－ 3 Ｔ型梁実験使用材料の定着方法においても，アラミド繊維シートは梁側面からアングル底部に巻込み定着してある。
No.2 試験体の定着部は，定着実験の結果から強度の大きかった試験体シリーズを縮小したものであるが，コンクリートコーン破壊が十分予想されるので，No.3 試験体ではアンカーボルトを通しボルトとして十分な定着強度を有するように計画した。しかし，No.3 試験体の定着方法では階上にも補強作業が及ぶので，実際の施工作業性を考慮すると，スラブ厚と想定定着強度に繊維設計厚 引張強度 弾性係数 破断歪(mm)
(MPa)
(GPa)
(%)
種類
0.277
2060
1181.75
ｱﾗﾐﾄﾞ 1
鉄筋 引張強度 降伏強度 弾性係数
備考
(MPa)
(MPa)
(GPa)
種類
D13459317171
主筋
D6516
325*
182
スラブ筋
D4284221183
肋筋
コンクリート 圧縮強度 割裂強度 弾性係数
(MPa)
(MPa)
(GPa)
種類
21.1
1.99
17.0
普通
* 0.2%オフセット耐力‑1551‑

験体に目付量 200g/m2 の炭素繊維シートを 1 層状況を図－5 に示す。各試験体とも部材角貼付した補強試験体で，400kN/m タイプのアラ1/400rad.の加力サイクルでスラブ側に曲げひび

ミド 1 繊維シート 1 層貼付補強量と，強度割れ，1/100rad.の加力サイクルで主筋の降伏が（570N/mm），剛性（32.7kN/mm）ともほぼ対応

確 認 さ れ た 。 ま た ， No.1 ， No.2 試 験 体 で はする。いずれの試験体もアングルとアンカーボ1/100rad.の加力サイクルでスラブ側主筋位置にルトを用いてスラブ側に定着を施した試験体で部材軸方向ひび割れが発生した。No.1 試験体であり，鋼材の寸法が異なるものの，No.23 試験は 1/33rad.の 1 回目の加力サイクルで，No.2 試体が本実験の No.1 試験体と，No.24 試験体が験体では 1/33rad.の 2 回目から 1/20rad.の加力サNo.3 試験体とほぼ対応することから，繊維種類イクルに架けてスラブ側梁部分に多数のひび割の差異の比較検討対象試験体とする。

れが発生し，梁端から 1.5D（D：梁せい）程度(2) 加力・計測方法の位置までの梁部分を囲むようにひび割れが連加力，計測方法とも文献 3)と同様であり，建なってかぶりコンクリートが剥落し始めた。せ研式の曲げせん断正負交番繰返し加力を行った。

ん断力もこれらの現象と対応して 80kN 程度に加力履歴は，部材角で±1/400rad.を 1 回，±1/200，低下した。No.3 試験体ではスラブ側にひび割れ

1/100，1/50，1/33rad.を 2 回ずつ，±1/20rad.を 1が発生するもののせん断力の低下は見られず，回，その後＋1/15rad.の加力を行った。計測項目

1/15rad.の加力サイクルで梁端から 8cm 程度のは，せん断力，スタブ間相対変位，主筋，肋筋，位置の梁側面で幅 5cm ほどに渡ってシートが破スラブ筋の主な位置での歪，シート表面梁側面，断した。定着実験の結果を考慮すると，アング梁コーナーでの歪である。

ルコーナー部でのシート破断が先行する可能性

3.2 実験結果も考えられたが，梁部のひび割れやシート応力(1) 破壊性状と荷重－変形関係の局所化によって梁側面でのシート破断が発生

せん断力－部材角関係を図－4 に，最終破壊したものと考えられる

No.1Q(kN)No.2

100-5Q(kN)

No.3

1000-1005R(x0.01rad)-50Q(kN)
1005R(x0.01rad)-100-505R(x0.01rad)-100

図－ 4 せん断力－部材角関係

No.1

No.2
図－ 5 最終破壊状況‑1552‑

No.3

表－ 4 Ｔ型梁実験結果一覧
シート補強

計算値
2
せん断強 最大荷重*4
曲げ強度*
試験体 繊維 Σ(pw･σw)*1
度*3 cQsu
cQmu
eQmax
(MPa)
種類
(kN)
(kN)
(kN)
No.1
122
アラ
2.01
96.3
210
No.2121
ミド 1127
No.3No.11 3) なし
0.49
10179.376.73)
No.23
122
2.00102206
炭素No.24 3)126

実験値
限界変形*5eQmax／Q
c mu
1.27
1.26
1.320.76
1.201.24δu

破壊形式*6(mm)25.947.6>80.2
31.631.549.0

F→AFF→AFF→SRSTF→AFF→SR*1：横補強鉄筋と連続繊維補強材によるせん断補強量の和 1) *2：HFW 指針式（スラブ筋全本有効）4)*3：連続繊維補強指針式（定着強度低減係数β＝0.837，定着実験試験体 No.2 の最大荷重をもとに算出）1)*4：正側と負側の平均値 *5：包絡線上で最大荷重の 80%になったときの変形*6：F＝曲げ降伏，AF＝定着部破壊，SR＝シート破断，ST＝せん断引張破壊(2) 最大荷重および変形能

No.11 試験体はせん断破壊であり，本実験のア

実験結果の一覧を，文献 3)の No.11，No.23，

ラミド補強試験体ではいずれも曲げ降伏先行に

No.24 試験体の結果とともに表－4 に示す。No.1移行しており十分な補強効果が確認できる。中～No.3 のいずれの試験体も曲げ降伏が先行し央は No.1 試験体と No.23 試験体の比較で，アンており，最大荷重実験値は曲げ強度計算値のカーボルトスラブ側定着における繊維種類の比1.21～1.27 倍である。限界変形は No.1，No.2，較である。両試験体とも最終的には定着部で破No.3 試験体の順に大きくなっており，炭素繊維壊しており荷重－変形関係はほぼ同一の形状をシートで補強した No.23，No.24 試験体と比較し示している。右図はアンカーボルトをスラブ通ても遜色ない結果となっている。No.1 と No.2しボルトで定着した場合の繊維種類の比較で，試験体ではいずれも定着部のコーン破壊である両試験体とも繊維の破断が見られている。炭素が，アングルをリブ補強した No.2 試験体の方が繊維シート補強の No.24 試験体では，シートを変形能が優れており，定着部の剛性がシートのアングル底部まで巻込んでおらずシートの破断補強効果に影響を及ぼすと考えられる。

とともにアングルからの抜出しが見られたが，3.3 実験結果の検討シートをアングル底部まで巻込み定着した(1) 荷重－変形関係の包絡線の比較

No.3 試験体ではシートの抜出しは発生しなか

No.1～No.3 試験体および No.11，No.23，No.24った。包絡線上でも 1/20rad.の加力サイクルか試験体のせん断力－部材角関係の包絡線の比較

らその差が確認できる。

を図－6 に示す。左図は No.1～No.3 試験体と基(2) シートの歪分布の比較

準無補強試験体の No.11 試験体の比較である。

シートの梁側面に貼付した歪ゲージにより計

Q(kN)
No.1
No.2 100
No.3
No.11-50-100Q(kN)
No.1Q(kN)
No.3100

No.23
5R(x0.01rad)

-5100

No.24
05R(x0.01rad)-5-100

図－ 6 せん断力－部材角関係の包絡線の比較‑1553‑

0-100

5R(x0.01rad)0.200シート歪 (%)

シート歪 (%)

0.4

0.4
0.2
0+1/200-1/200+1/100-1/100+1/50-1/50+1/33
-1/33

0.4
0.2
000.6 No.3

00.6 No.23

200 400 600 800 1000 1200
梁端からの距離 (mm)シート歪 (%)

シート歪 (%)

0.6 No.1

200 400 600 800 1000 1200
梁端からの距離 (mm)0.6 No.24+1/200-1/200+1/100-1/100
+1/50
-1/50
+1/33
-1/33

0.4
0.2
0200 400 600 800 1000 1200
梁端からの距離 (mm)0200 400 600 800 1000 1200
梁端からの距離 (mm)

図－ 7 シートの歪分布の比較測したシート歪の各加力サイクルピーク時の分繊維種類により大きな差は見られなかった。

布を図－7 に示す。左図はアラミド繊維補強のまた，アラミド繊維シートをアングル底部No.1，No.3 試験体を，右図は炭素繊維補強のまで巻込み定着することによってシートのNo.23，No.24 試験体を示す。No.1 試験体と No.3抜出しが防止され，梁の変形能が向上した。

試験体を比較すると概ね同じ傾向を示しているが，1/33rad.の加力ピーク時に No.3 試験体に一謝辞

部大きい歪が見られ，No.1 試験体が定着部で破本研究は，アラミド補強研究会建築委員会で壊したことと対応している。アラミド繊維補強の研究活動の一環として実施されたものである。

試験体と炭素繊維補強試験体を比較すると，歪関係各位に感謝いたします。また，実験の実施の最大値はほぼ同様な値を示している。ただし，にあたっては，筑波大学大学院生 石井 聡，清アラミド繊維補強試験体の方は梁中央で歪が小水 克将，八十島 章各氏の協力を得た。

さくなる傾向があり，炭素繊維補強試験体と分布の形状が若干異なっている。分布形状の差異

参考文献の理由の詳細は不明であり，今後の検討課題で

1) 日本建築学会：連続繊維補強コンクリート系構造設計施工指針案，2002.3ある。

2) 堀越貴子，金久保利之，佐野正，谷垣正

治：アラミド繊維シートの端部定着に関す

4. まとめ(1) アングルとアンカーボルトによるアラミドる研究，コンクリート工学年次論文集，

繊維シートの定着実験では，コーナー部でVol.24，No.2，pp.1369～1374，2002.6

アングル面取り形状に合わせてシートを貼

3) 有留義朗，金久保利之，古田智基，松井雅付することにより，アングルコーナー部で明：CFRP シートで補強した T 型梁の靭性能，の破断を防止できた。

コンクリート工学年次論文報告集，第 20 巻，第 1 号，pp. 455～460，1998. 7(2) シートをアングルとアンカーボルトでスラブ側に定着したシート補強 T 型梁実験では，

4) 日本建築センター：中高層壁式ラーメン鉄

アングル剛性の増加，ボルトのスラブ貫通筋コンクリート造設計施工指針・同解説，定着により変形能が向上した。

1987.10(3) 定着部のコーン破壊で破壊した T 型梁では‑1554‑