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日本建築学会大会学術講演梗概集（東北） 2009年 8 月

定着金物を用いた連続繊維シートによる劣化スラブの補強効果
その 3 片持ちスラブの固有周期と長期たわみ
正会員○ 藤本
スラブ補強
振動性能

炭素繊維プレート
クリープ

同同
同定着金物

1. はじめに前報（その２）では、炭素繊維シート（以下、CF シート）の端部を折り返し定着金物側面に貼付け定着する工法を、スラブに適用した場合の補強効果、スラブの長期変形性状、補強スラブの設計法、長期たわみの評価法について述べた。本報では、前報の CF シートを用いたものより施工性の向上が期待できる炭素繊維プレート（以下、CF プレート）と、折り返し定着が不要な鋳鋼製直接定着プレート（以下、定着金物）を使用した新工法の施工状況、長期載荷実験、強制加力実験及びスラブの固有振動数の変化について述べ、補強設計方法についても言及する。
2. 試験体試験体形状及び載荷・測定方法を図 1 に、材料の力学的特性を表 1 に示す。試験体は、スタブの両端に片持ちの一方向スラブが取り付くものとし、スラブ形状は、厚さ130 ㎜、幅 400 ㎜、長さ 1400 ㎜、引張鉄筋は 2-D10 である。実験変数は、スラブ端部の初期亀裂の有無と CF プ
レート端部定着方法 3 パターン（図 4 参照）の違いであり、試験体数は各 1 体である。試験体一覧を表 2 に示す。
定着金物は２タイプとし、タイプ B はタイプ A を溶接で一体とし、アンカー用の丸棒を 2 本切り落としたものである。定着金物形状を写真 1 に示す。丸棒部分は、あと施工アンカー筋と同じ役割を担っており、コンクリートに開けた孔に挿入して樹脂にて接着する。なお、タイプ Bは丸棒がスラブ側となるように配置した。CF プレートと定着金物間は、CF プレート接着用樹脂により接着してい高橋
中村
鈴木

効 *1
茂治 *3
洋行 *5
英之 *7

同同同福山岸本
加藤

洋 *2
剛 *4
貴久 *6

る。使用した CF プレートは厚さ 2.0 ㎜、プレート幅 50 ㎜、ヤング係数 450kN/ ㎟である。
補強の設計は、前報の式 (1) により行い、CF プレートの許容引張応力度を 300N/ ㎟１）、CF プレートの許容付着応力度を 10N/ ㎟１）として行った。また、定着金物アンカー部は、文献 2）により設計した。
No. １〜３の 3 体は、長期載荷に先立ち 10mm の強制変形を与え、スラブ端部に亀裂を発生させ損傷スラブとした。与損傷加力状況を写真 2、荷重－変形曲線を図 2 に示す。
3. 補強要領
写真 3(a) 〜 (d) に補強要領を示す。与損傷加力による残留変形は、施工前に強制的にほぼ零の状態に戻した。
CF プレート接着面の下地処理及びアンカー孔を穿孔し(a)、CF プレート貼り付け後 (b)、定着金物アンカー用孔表１

使用材料の力学的特性

コンクリート 圧縮強度

33.6N/ ㎟

弾性係数 30.0kN/ ㎟

降伏強度

引張強度

弾性係数

伸び347N/ ㎟ 487N/ ㎟ 186kN/ ㎟22.5%

スラブ筋(D10)

表 2 試験体一覧
定着金物
補強前損傷
タイプ A
タイプ Bありタイプ A（直列使用）
タイプ A
タイプ B無し
タイプ A（直列使用）

記号
No.1
No.2
No.3
No.4
No.5
No.6Load(kN)

432Hz20Hz

図１3

試験体形状及び加力測定位置

21

No.1
No.2
No.300

図２4812Disp.(mm)
荷重−変形関係（与損傷加力時）

タイプ A

タイプ B

写真 1 定着金物形状

Structural upgrading of deteriorated RC slabs utilizing continuous fiber
sheets with casting steel plate for anchorage.
-Part3- Specific frequency and long term deflection of cantilever slabs

写真２

与損傷加力状況

FUJIMOTO Isao, FUKUYAMA Hiroshi, TAKAHASHI Shigeharu,KISHIMOTO Takeshi, NAKAMURA Hiroyuki , KATOH Takahisa, andSUZUKI Hideyuki

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(a)

(c)

*2 建築研究所 , 工博
*4 奥村組*6 三菱樹脂(d)

写真４補強要領

固有振動数測定表 3 24 時間経過時のたわみ量 ( ㎜）
試験体No.1 No.2 No.3 No.4 No.5
たわみ量 *1 1.43 1.33 1.34 1.06 1.28

No.6
1.14

*1: 載荷重 3,800N
2.5Disp.(mm)

2.0
1.5
1.0

損傷スラブ
No.1
No.2
No.3

0.5
0.00204060

無損傷スラブ
No.4
No.5No.680100
Time(Day)

120140160

たわみ量の経時変化

図３補強前損傷なし（無損傷スラブ）

補強前損傷あり（損傷スラブ）

図 4 亀裂発生状況
4.0
3.5

No.1
No.2
No.3

3.0

3.6

No.4
No.5
No.6

2.5

3.23.22.820日

2.010年1.550年

1.0011010

図５表４試験体
健全時 *1
損傷時 *1
補強直後
150 日経過時【参考文献】
1) 建築技術性能証明書 GBRC 性能証明 第 07-24 号 , ｅプレート工法-CFRP 板を用いた既存 RC,SRC 梁 ,RC スラブ及び S 梁の曲げ補強工
法 -,2008 年 1 月 8 日 ,（財）日本建築総合試験所
2)AR ケミカルセッタ−技術資料・設計指針 , 旭化成工業株式会社*1 ベターリビング , 博 ( 工 )*3 川金テクノソリューション
*5 コンステック ,  博 ( 工 )*7 安藤建設 ,  博 ( 工 )(b)写真 3

たわみ量増大率

内に樹脂を注入し (c)、定着金物を設置し CF プレートと密着させる (d)。本工法は、CF シート補強に比べ、接着系アンカー打設や樹脂含浸作業が不要となる上、CF プレートが高い直線保持性能を有することから、施工性の向上が期待できる。
4. 長期載荷実験及び振動測定結果
長期荷重には H 形鋼を錘として用いた。加力点（Ｈ形鋼支持点）は固定端から 1,200 ㎜のスラブ上面位置とし、載荷重は、固定端曲げモーメントが前報（1）式による算出値とほぼ同等となる 3.8kN とした。載荷 24 時間後のたわみ量を表 3 に示す。全試験体とも顕著な損傷は見られず、無補強時に比べ耐力が向上している。補強前損傷があるもの（No.1 〜３）に比べ無いものは約 1.2 倍の剛性であり、後述する固有振動数測定結果と整合している。
載荷後約 150 日迄のたわみ量経時変化を図 3、亀裂発生状況を図 4 に示す。各試験体の変形量の差異は、載荷直後に生じた差が支配的であり、試験体相互の経時による変形の推移に顕著な差は見られない。No.4 〜 6 試験体は載荷直後に亀裂が発生しているが、No.1 〜 3 試験体には新たな亀裂は発生していない。
図５は、弾性たわみ量を初期値とし、それに対するたわみ量増大率と経過時間（対数軸）との相関を示したものである。約 20 日経過後から両者はほぼ一次の相関を示し、損傷スラブがやや高めの値を示すものの、損傷の有無による相関率の差は見られない。
なお、この相関から 10 及び 50 年経過時の予測たわみ量増大率は、それぞれ 3.2、3.6 倍になる。
表４は各試験体の固有振動数測定結果を示すものである。固有振動数は、長期載荷加力点に加速度計を配置し（写真４）、加撃振動及び常時微動波形を測定した結果から求めた。与損傷加力後に補強を施した場合は約 25Hz であり、剛性の改善が得られた。無損傷試験体においては補強による剛性変化は見られない。なお、加力実験結果から換算した健全時の固有振動数は約 32Hz（図 2 参照）であり、除荷剛性を損傷時の剛性と仮定し固有振動数を求めると約20Hz となり、剛性改善が確認できる。
約 150 日経過した時点において、各試験体とも固有振動数は若干低下しており、無損傷スラブの低下率が高くなっている。これも、長期載荷中に発生した亀裂によるものと考えられる。
5. まとめ
本実験の結果より、以下に示す知見が得られた。
・スラブの耐力はこの補強により向上し、損傷スラブに対しても有効である。
・本工法により損傷スラブの剛性回復が期待できる。
・スラブたわみ量の経時による増大率は、20 日経過後は対数時間と一次相関の関係となる。

210Time(Day）341010

たわみ量増大率

固有振動数測定結果（単位 Hz)
No.1

25.0
23.4

No.2 No.3 No.4
32.0
20.2
25.5 27.5 31.1
24.4 26.3 28.3No.5 No.6

32.5 32.2
27.0 28.1*1：加力実験結果からの換算値*1 Center for Better Living, Dr.Eng. *2 Building Research Institute, Dr.Eng.
*3 Kawakin Techno Solution*4 Okumura Corporation*5 Constec Engineering, Dr.Eng.
*6 Mitsubishi Plastics*7 ANDO Corporation, Dr. Eng.

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