別紙42 (課程博士(和文))
令和

2年

1月6日

建築・都市システム学専攻
氏名

学i条誓至弄号'

第 155503 号

指導教員

三枝玄希

松本幸大

中澤祥三

松井智哉

論文内容の要旨(博士)
博士学位論文名

鋼・CFRP接着接合法とその力学性状に関する研究(要旨 1,200字程度)
高度経済成長期に建設された鋼構造物を構成する鋼部材が経年劣化によって腐食・減肉し,構造性能が低下している.中でも,我が国の橋梁は50年経過橋梁が年々増加し,20器年には日本の橋梁の67%がこれに相当すると試算されている.そこで,橋梁を含め,インフラストラクチャーの延命化・長寿命化が望まれており,軽量,高強度,高耐久性を有する炭素繊維強化樹脂(carbon Fiber Reinforced polymer,以下CFRP)が建築・士木構造物へのネ削彦・補強において応用されている
建築・士木構造物への補修・補強において多く採用されているのは,ハンドレイアップ成形法による現場での成形接着工法とCFRPプレートを用いた接着工法である.これらの工法にはいくつか特徴がある.ハンドレイアップ成形法による成形接着工法は自由な形状での成形によって,様々な条件に適応可能である.しかし,施工は技術者に依存してしまうことから,設計に対する安定した施工が難しい.また,ハンドレイアップ成形法は樹脂の含浸作業を1層毎に進める必、要があるため,広範囲・多積層の施工の場合に工期が長期化してしまう.構造物に対する補修・補強の場合は使用者が絶え間なく存在することから,工期の長期化は懸念事項である. CFRPプレートによる接着工法は現場での接着工程のみで施工が完了するた
め,作業は容易であるが不陸面への接着には不向きであり,形状の自由度が限られてしまう
そこで本論文では航空・宇宙分野,船舶分野,エネルギー分野等で適用されている真空含浸成形(vacuum assisted Resin Transfer Moldin宮,以下VaRTM)法を建築・士木分野における鋼構造物の補修・補強への応用のため,鋼構造部材に対するVaRTM法を用いた接着接合法の確立とその力学性状を分析tることを目的とする
本論文は7章で構成されている第1章では序論として,研究背景と目的について述べる
第2章では本研究で用いるVaRTM法を始めとするFRP成形法について,既往研究を交えて述べる

第3章では,本研究で用いたVaRTM法による鋼構造部材への安定した成形接着工法の実現のため,走査型電子顕微鏡(scanning Electron Microscope,以下SEM)による表面分析を行うことで,成形接着時に心、要な諸手順について述べる
第4章では, vaRTM法を用いた鋼ノCFRP接着接合試験体について示1隅卸寺に接着層に生じる主応力評価のための試験法を提案し,既往の主応力評価式および有限要素解析との比較を行つた

第5章では,基礎的な接着強度評価として,二面引張剪断試験および鋼材の降伏を伴う3点曲げ試験を通した接着剪断強度と曲げ変形下による接着強度の評価を行った
第6章では鋼板に対する曲げ補強を目的にCFRPの断面設計を行い,3点曲げ試験を通して評価を行った

第7章では各章で得られた研究結果の要約を統括し,結論とする

別紙41 (課程博士(英文))Date of submission (month day, year)

V6/2020Depaπment ofArchitecture andCⅣ11 Engineermg

StudentlD Number

Matsumoto Yukihiro

D155503
Supervisors

Nakazawa shoji
MatsuiTomoya

PP11Carlt's name

GenkiMieda

Abstract (Doctor)
Title ofThesis

Study on the bonding method for cFRp onto steelsurface and its mechanicalbehavior

Approx.80o words
It can be confirmed that many steelstructures constructed durin曾 the period ofhigh economic

曾rowth are corroded and thinned due to agin牙, and the structuralperformance is degraded.1t
is estimated that the number of Japanese bridges used for more than 50 years is increased

year by year, and in 2033,67% of Japanese brid曾es wi11 Correspond to this. Therefore,北 isdesired to extend the life of infrastructure includin曾 brid牙es, and the carbon fiber reinforced

Plastic (CFRP) that has H曾ht wei号ht, hi牙h strength, and high durabi1北y performance is used
for construction and civil en今ineerin套 Structures. The most commonly used repaiTin牙 andStrengthening of buildin牙S and civil engineering structures are the on'S北e molding andbondin牙 method usin宮 hand lay・up technique and the bonding method using the cFRp plate
These methods have severalcharacteristics. The molding and bonding method by hand lay、UPCan be easily applied to various conditions of shape. However, since construction depends onengineers, it is difficult to perform stable construction for the desi曾n.1n add北ion, the hand
Iay・up technique requires the resin impregnation process to be cm'ried out layer by layer, SO
that consuming a lon牙 Construction time in the case of wide、area and multi、1ayer
Construction.1n the case of repairing / stren曾thenin牙 of structures, since there are constantUsers, the extension ofconstruction time becomes a concern. The cFRp plate bondin宮 method

is completed by only on・site bonding process, so the work is easy but not suitable for bonding
to the un・uniform surface. Therefore, in this thesis, a vacuum assisted resin transfer molding(vaRTM) method, which is applied in the a田'ospace, marine and also ener今y field, is applied

for repairing and strengthening steel structures in the construction and civil engineerin曾fields. Hence, this thesis purposes to establish an adhesive bonding by usin旦 VaRTM method
for steelstructural members and analyzin号 its mechanical behavior
This thesis consists of 7 Chapters as f0110W.
In chapter l, the research background and purpose are described

In chapter 2, the FRp moldin曾 Process includin牙 the vaRTM method developed in this thesis
is descrlbed

In chapter 3, in order to realize a stable moldin曾 and bondin牙 method to steel structuralmembers using the vaRTM method, surface analysis by a scanning electron microscope isPerformed. The requirement procedures for bonding method by vaRTM are also described
In chapter 4, proposes an experimental method for evaluating the prlncipalstresS 曾enerated
in the adhesive layer at the time of peelin宮 for steevcFRp bonded specimen made from theVaRTM method, and compares it with the existin曾 Principal stress evaluation equation andfinite element analysis

In chapter 5, basic bond S訂,ength evaluation, bond stren牙th under shear loading and bending
deformation through a double stYap tensile shear test and a three"point bendin曾 test withyielding of steel are evaluated

In chapter 6, CFRp stren牙thening shapes, cross'section, and taper position of cFRp weredesi宮ned for bendin宮 Steel plates and evaluated throU曾h a three"point bendin曾 tests.
In chapter 7, the research findin牙S in this thesis are summarized、