広島工業大学紀要研究編
第 ₅₃ 巻（₂₀₁₉）207 – 215

論文

積層した炭素繊維プレートによるH 型鋼梁の補剛・補強工法に関する実験的研究
山西央朗*・高松隆夫**・藤本信介***（平成₃₀年₁₁月 ₁ 日受付）

Experimental study on stiffening and strengthening for H-shaped steel beamusing laminated carbon-fiber-reinforced-plastic-plates
Teruaki YAMANISHI, Takao TAKAMATSU and Shinsuke FUJIMOTO(Received Nov. 1, 2018)

Abstract
This paper reports the results of bending tests conducted on a Narrow H-shaped steel beam before
and after rehabilitation using CFRP plates. These results show enhanced flexural rigidity and themoment carr ying capacity of the beam due to bonding CFRP plate. An analytical model is also proposed that can predict the flexural rigidity of rehabilitated steel beam.
Key Words: CFRP, malti-layer of CFRP plate, Loading test

₁ ．序

力度が大きくなることに基因している。

論

そこで，著者等は，補強・補剛対象区間全長貼付けを実

著者等は，小梁を想定した H 形鋼に炭素繊維プレート施し，定着長を存在応力の比較的小さい部位に設けること（以降，CFRP）を貼付け， ₃ 点及び ₄ 点曲げ載荷実験を行で，接着剤に作用するせん断応力度の低減を図っている。

₁︶,₂︶

。

方法として ₄ 点曲げ実験を行い弾性剛性の向上と多層貼付既往の研究より， ₄ 点曲げの等曲げ区間（最大応力発生

けでの剥離破壊，層内破壊が生じないこと，また定着長のい，曲げ剛性・耐力の向上を図る研究を行っている₂︶領域）への部分貼付けにより，CFRP を通常貼付け （全層定義を改めて検討・確認する。

同一長），継手貼付け₁︶（下層の CFRP が不連続（複数枚で一方，一般的な補強工法にあっては，想定を超過する外構成）でこれを覆うように上層の CFRP を接着した工法）

力荷重に対しても靭性を確保すべきである。すなわち，弾及び段状貼付け（下層より上層を短く端部を階段状とした性限界を超過した後の挙動を含めて，補強についての議論工法）を施した試験体の全てにおいて CFRP の積層数に比もしなければならない。
これに対し CFRP を接着した H 形鋼梁の曲げ崩壊に着目

例した補剛効果が得られることを確認している。
しかしながら，等曲げ区間における部分貼付けでは，多した実験的検討した事例は多くはない。特に，本研究で検層にすることにより引張側に貼付けた CFRP 端部から界面討いている補強・補剛対象区間全長貼付けでは，存在応力破壊，層内破壊及び剥離破壊が生じる。これは，梁部材曲が比較的小さな位置に CFRP の定着長を設けており，結果，げ存在応力（以後，存在応力と記す）が大きい部位に定着

弾塑性領域においても CFRP の剥離が生じにくいことが予長を設けることで，CFRP と梁フランジの垂直ひずみ差異想され，当該崩壊機構，並びに終局状態を明らかにするこが広がる。すなわち，定着長の接着剤に作用するせん断応とが必要である。

* 広島工業大学工学部建築工学科** 広島工業大学*** 東レ建設株式会社
─ 207 ─

山西央朗・高松隆夫・藤本信介

Stressdisribution

3-point loadign00000W000W000W

9"

Criticalrange

98 (W-MAXAllrange

T0Distributed loadign  -MAXPartialrange-4-point loadign 3HARING STRESS PEAK POINT OF !DHESIVES
 ( SHAPED BEAM REPAIR REGION BY #&20

図₁

応力分布，接着位置と補強・補剛位置

表₁MemberMateial

素材特性

EσYσUσ Y/σ Uε（N/mm₂）（N/mm₂）（N/mm₂）（N/mm₂）（％）

FlangeSS₄₀₀

₂₀₅,₀₀₀

₃₂₁₄₄₇₇₂₂₆Web

SS₄₀₀

₂₀₅,₀₀₀

₃₄₈₄₆₂₇₅₂₈

Steel plate

SS₄₀₀

₂₀₅,₀₀₀

₂₈₁

₄₄₉

₆₃₃₂

CFRP

ML

₂₉₅,₇₀₀―

₂,₁₆₉―

₀.₇

H-shaped

このため，前述の試験体について弾塑性実験を実施し，に位置する場合を“部分貼付け”，被補強材全長に渡って貼当該崩壊機構，並びに終局状態について検討を行う。

付ける場合を“全長貼付け”と定義する。

₂ ．補強・補剛対象区間全長貼付けの定義

₃ ．弾性実験概要

図 ₁ に，小梁における代表的な曲げ応力分布，CFRP 貼₃.₁付け位置の概念を示す。

試験体

表 ₁ に試験体及び炭素繊維プレート（CFRP）の素材特性

CFRP を接着剤により鋼材に貼付けし，当該部材が曲げを，表 ₂ に接着剤の素材特性を，図 ₂ に試験体形状を示す。

応力を被る場合には CFRP 両端部から ₂₀₀ mm の区間にお試験体の H 形鋼には H-₂₅₀×₁₂₅×₆×₉ の断面を採用し，いて，接着剤に大きなせん断応力度が発生する。接着剤は

H 形鋼片側フランジには鋼構造のコンクリートスラブを想当該存在応力に抵抗する必要がある。この区間を“定着長”定した板厚 ₂₂ mm の鋼板を CFRP ₂ 層， ₅ 層試験体には ₁と呼び，定着長の領域においては CFRP による補強・補剛層を，CFRP₁₀層試験体には ₂ 層を接着剤により貼り付けて効果は小さいので，両端定着長内側の区間で補強・補剛効いる。尚，鋼板については，H 形鋼全長に渡って貼付けし果が得られると考える。ており，存在応力が生じる区間全長において H 形鋼と一体補強・補剛の対象部位において CFRP による補強・補剛化（平面保持の仮定が成立）すると考える。

効果が得られる貼付け工法を，“補強・補剛区間全長貼付CFRP に中弾性（ML）型，幅 ₅₀ mm，板厚 ₂ mm 使用け”と定義する。更に，補強・補剛区間全長貼付けを実現

表₂するため，CFRP は存在応力が被補強材内における最大応力の半分の値（₁/₂Mmax）となる位置で定着長が終了するように貼付けするものとする。
一方，定着長がの最大応力の半分の値（₁/₂Mmax）内側─ 208 ─MateialCodeType

E₂₅₈ R Epoxy resin

接着剤の素材特性Eσcσtσs（N/mm₂）（N/mm₂）（N/mm₂）（N/mm₂）
₃,₀₀₀

₈₁.₅

₃₇.₃₂₄.₇積層した炭素繊維プレートによる H 型鋼梁の補剛・補強工法に関する実験的研究

෰ ੎ P੿ ৷ ਜ਼ ઼1550૵ એরੱ଍ऱङा।‫ش‬४ள ഝ (t=22mm)

෰ ੎ P੿ ৷ ਜ਼ ઼५ॳইॼ५ॳইॼCFRPቦ હऐ ෇ ೧

15 7-@2510100100

ऱङा।‫ش‬४

H-250x125x6x9

1,0001,7501,750（a）CFRP₂/₃₅₀₀ fW෰ ੎ P੿ ৷ ਜ਼ ઼1550૵ એ1450૵ એরੱ଍ऱङा।‫ش‬४ள ഝ (t=22mm)

෰ ੎ P੿ ৷ ਜ਼ ઼

५ॳইॼ

५ॳইॼ
CFRPቦ હऐ ෇ ೧151011-@25100100

ऱङा।‫ش‬४

H-250x125x6x9

1,0001,750

1,750（b）CFRP₅/₃₅₀₀ fW
1775 断 面

15 50 断 面

荷重P作用位置1450 断 面

ひずみゲージ

鉄 板 (t=44 m m )

0断 面

スチフナ

5層

10 1 511 -@2 515 6 -@2 510中心 線

ひずみゲージ荷 重 P 作用 位 置

スチフナ

10層
CF R P 段 状 貼 付け 範 囲

H -250 x125 x6x 9

1,000

100 100

200

5層

1,750

1,750(定 着長 )200(定 着 長 )3,900（c）CFRP₁₀＇/₃₉₀₀ fW
図₂試験体形状し， ₂ 列貼付けとする。接着剤には二液性タイプの常温硬した鋼板 ₂ 層を貼付したものを N＇ 試験体として，別途，載化型エポキシ樹脂を使用する。CFRP 貼付け部にはグライ

荷実験を行っている。

ンダーとベルトサンダーで黒皮を除去した後にサンドペー
パー #₂₄₀，#₁₅₀₀で表面を平滑にした後に CFRP を貼付け₃.₂る。尚，接着剤の分量は主剤：硬化剤＝₂：₁ の割合で調合する。養生期間は₁₄日程度である。

計測方法

計測方法として，荷重は載荷装置の油圧計測により計測する。変位は図 ₃ に示した変位計位置により計測する。ひ

試験体は ₂ 層， ₅ 層，₁₀層の ₃ 体とし， ₂ 層と ₅ 層は通ずみは図 ₂ で示した計測位置にひずみゲージを貼付けて，常貼付けとし，₁₀層は段状貼付けとしている。補強・補それぞれ計測する。尚，計測値の整理方法として荷重 P は剛対象区間貼付けを実現するために， ₂ 層， ₅ 層は ₃₅₀₀

油圧計測値の₁/₂としている。

mm に CFRP を層数分貼付け，₁₀層は ₃₉₀₀ mm に ₁ ～ ₅

また，変位は梁中央部に設置した変位計により変位 δ ₅，層を，₃₅₀₀ mm に ₆ ～₁₀層を貼付けている。試験体名は

δ ₆ を，試験体両端（ピン支点）に設置した変位計により変CFRP₂/₃₅₀₀ fw，CFRP₅/₃₅₀₀ fw，CFRP₁₀＇/₃₉₀₀ fw と す位 δ ₁，δ ₂，δ ₁＇，δ ₂＇ を，載荷点に設置した変位計により変位る。

δ ₃，δ ₄，δ ₃＇，δ ₄＇ を，それぞれ計測する。

更に，CFRP 接着による効果を比較検討するため，CFRPを設置しておらず床スラブを想定した鋼板 ₁ 層を貼付したものを N 試験体，CFRP を設置しておらず床スラブを想定
─ 209 ─以上の計測値より，中央変位 δ を次式により算出する。

δ=δ 5 + δ 6 δ 1 + δ 2 + δ 1’ + δ 2 ’−24（₁）



%

T

.MM
%2 

P

2

1900





㗰ᮦ : Eci, Aci, IciP43S.MM山西央朗・高松隆夫・藤本信介

5 , 6

1,100

4,000

ኚ఩ィ
1,100

4’

3’ 2’900

1’」ྜᮦࡢ୰❧㍈(༢఩ : mm)

図₃esiy

変位計測位置ྛ㒊ᮦࡢᅗᚰ࢙࢘ࣈ
ࣇࣛࣥࢪ

5M



CFRP : Eci, Aci, Iciࡦࡎࡳࢤ࣮ࢪ



図₅eci

断面形状（補強・補強区間）

y：複合材中立軸からひずみゲージ貼付け位置までの距離。
尚，補強材料を考慮した有効断面 ₂ 次モーメント I ＇ は図Cross headS

₅ 解析モデルの定義を用いて次式にて算出する。なお，HLoading beam
(H-300×300×5×10)形鋼のフィレット面積は考慮していない。
nPinned roller(Specimeni =1n) EE ⋅ ∑ ( I + A ⋅ e )I ’ = ∑ I si + Asi ⋅ esi2 +cs

i =0ci

ci

2ci

（₃）

Isi：i 番目鋼材の断面 ₂ 次モーメントAsi：i 番目鋼材の断面積
esi：複合材の中立軸から i 番目鋼材の図心間距離Reaction beam
図₄₃.₃

Ec：CFRP のヤング係数
Ici：i 番目補強材料の断面 ₂ 次モーメント載荷装置（アムスラー）

Aci：i 番目補強材料の断面積載荷装置及び載荷方法

eci：複合材の中立軸から i 番目補強材料の図心間距離

載荷方法は引張側フランジに CFRP を補剛・補強全長貼₅ ．弾性載荷実験結果と考察付けし，両端ピン支持とした H 形鋼小梁の ₄ 点曲げ実験である。載荷は単調載荷とし，H 形鋼梁断面のひずみ値が弾弾性載荷実験結果として，図 ₆ に荷重 P- 中央たわみ δ 関性域に留まるように載荷する。但し，₁₀層については，せ係を，図 ₇ に無補強（CFRP 貼付無し）試験体に対する剛ん断応力も卓越してくることから垂直ひずみのみでは判断

性比－層数関係を，図 ₈ に定着長の内側において CFRP とが難しいので， ₅ 層と同程度の荷重に留めた。尚，両端ピH 形鋼との一体性が確保できていると仮定した場合の試験

ン支点から ₉₀₀ mm の位置を載荷点とし，中央部を ₂,₂₀₀体中央位置の弾性剛性を算出し，図 ₉ に縦軸を CFRP と Hmm の等曲げ区間としている。

形鋼梁との一体性が得られているとの仮定の下算出した
CFRP 表面のひずみ分布計算値 ε Ana. で実験計測ひずみ ε Exp.

₄ ．計算値ひずみを除した値とした，ひずみ比の軸方向分布を，実験結果とここでは，下フランジ下面 CFRP，および上フランジ上比較したものを，図₁₀に縦軸を中立軸を ₀ 位置とした断面面鋼板と H 形断面が完全に一体化し，平面保持の仮定が成高さ h としたひずみ値の分布を，表 ₃ に図 ₆ より算出した

立するとの仮定のもと，任意断面の任意高さ y におけるひたわみ剛性 K と剛性比を，それぞれ示す。

ずみ ε の算出法を記す。

尚，図 ₉ において下横軸は試験体中央＝ ₀ とした，各ひ先ず，ひずみ ε は貼付け位置断面の曲げモーメントとCFRP 貼付けを考慮した有効断面 ₂ 次モーメント用いて次ずみ計測位置までの距離である。更に，図₁₀にて示す各ひずみゲージ貼付位置の概要を図₁₁に示す。

式で算出する。

ε=M⋅yEs ⋅ I ’

（₂）

₅.₁

P-δ 関係

表 ₃ ，図 ₆ より，CFRP の層数の増加に対して比例的にM：曲げモーメント

弾性剛性は増大している。厳密には，層数が増大する毎にEs：鋼材のヤング係数

弾性剛性の増大効率は低下する傾向にあるものの，支配的I ＇：補強材料を考慮した有効断面 ₂ 次モーメントではなく，層数の増大が期待できることがわかる。
─ 210 ─

積層した炭素繊維プレートによる H 型鋼梁の補剛・補強工法に関する実験的研究

P(kN)

P (kN)

1501002502.5200

2150

1.51005050

CFRP5/3500fw
CFRP2/3500fwN試験体

0051015剛性比

200020CFRP10'/3900fw
N'試験体02468100120200150150150100P (kN)

2001005050510d (mm)1520（a）CFRP₂/₃₅₀₀ fw

00510d (mm)8101215剛性比－層数関係

100Exp.
Ana.

200（b）CFRP₅/₃₅₀₀ fw
図₈650Exp.
Ana.

Exp.
Ana.

04

層数

図₇

荷重 P－中央たわみ δ 関係

20002δ(mm)P (kN)

P (kN)

N試験体
CFRP2/3500fw
CFRP5/3500fw
CFRP10'/3900fw

0.5d (mm)
図₆10510d (mm)1520（c）CFRP₁₀＇/₃₉₀₀ fw

弾性剛性更に，既往の研究では，部分貼付けでは ₄ 層接着が限界・補剛区間全長貼付けとするため，定着長が最大曲げ応力であり，梁のみの降伏荷重（P＝₁₉₁ kN）近傍で定着長かの半分の位置より外側（より応力の小さい部位）へ位置

ら接着剤の凝集破壊または接着剤・CFRP 間の剥離破壊がするように接着する。

生じていたが，図 ₆ の ₅ 層および，₁₀層の補強・補剛対象・単一の定着長が伝播できる積層数の上限を ₅ 層とし，こ区間全長貼付けにおいては前述の破壊が発生しなかった。

れを超過する場合は定着長を追加する。尚，当該工法をこれは，定着長を相対的に存在応力の小さな区間に設け実施する場合，補剛・補強開始位置は CFRP 全層にて平面保持の仮定を確保できる位置とする。

ることで，界面および接着層内のせん断応力度の低減を実現したことに基因する。従って，補強・補剛対象区間全長を，満足することで補剛設計が実施できることが分かる。

貼付けを実施することにより，この度の試験条件であれば

但し，厳密には層数の増大に伴い補剛効率（CFRP 量にH 形断面の降伏荷重まで剥離などの破壊を発生することな対する剛性上昇率）は低下することが明瞭に現われている

く，剛性の増大を現実することが可能となる。

ため，当該工法においては，₁₀層程度を限界と定め設計す以上より，CFRP の使用量は増加するものの，対象区間る。更に積層数を増大させる場合においては，改めて，当全長貼付けを実施することで合理的な接着効果が得られる

該積層数を設置した載荷実験を行うことが重要であろう。
また図 ₈ より，各実験結果と計算結果とは整合しており，と言える。

試験体の全体挙動が評価できていることが分かる。
₅.₂

層数と弾性剛性

表 ₃ ，図 ₇ より，CFRP 積層数と補剛効果を表した剛性

₅.₃

定着長の定義比とはほぼ直線的に分布している。積層数を増大しても，定着長とは，CFRP と H 形鋼梁との軸方向ひずみ差を接補剛効率の著しい低下が見られないことが分かり，接着工着層のせん断応力で伝播する領域を指す。定着長は，接着法の思想，層の軸方向両端部に位置し，当該領域より内側にある CFRP─ 211 ─山西央朗・高松隆夫・藤本信介

Fulcrum

Loading point

Center of Specimenh (mm)εExp. / εAna.

10.80.202000

1500

1000

5000-50-100-150

P=60kN
P=80kN
P=100kN
P=120kN
P=140kN
P=160kN

0.60.4-20080kN 110kN 140kN 170kN-250-1000-5000500

1000

1500-1000-5000

ε (µ)

500

1000

1500

ε (µ)

（a）CFRP₂/₃₅₀₀ fw

0Gauge position from the end (mm)150（a）CFRP₂/₃₅₀₀ fw

Section 1,550

Section 0Exp.
Ana.

100

1.4Exp.
Ana.

50h (mm)

1.2
10.8
0.6
0.4
0.202000

1500

1000

500

Gauge position from the end (mm)0-50-100-150

P=60kN
P=80kN
P=100kN
P=120kN
P=140kN
P=160kN
P=180kN

-200

100

1.450

50

1.20h (mm)0.40.202000

Exp.
Ana.

-50-100-150
P=60kN
P=80kN-200
P=100kN
P=120kN-250
P=140kN-600 -400 -200
P=160kN
P=180kN

0.6

1500

1000

500

1000

1500-1000-500

0500

1000

1500

ε (µ)

Section 1,550

Section 0Exp.
Ana.

Exp.
Ana.

0Exp.
Ana.

-50-100Exp.
Ana.

-150-200080kN-250200 400 600 800-600 -400 -200ε (µ)

0200 400 600 800-600 -400 -200

ε (µ)

0150

Gauge position from the end (mm)h (mm)

実験結果

140kN

170kN

80

200 400 600 800-600 -400 -200

εExp.
-600 -400 -200
Ana.0

Exp.
200 400 600 800-600 -400Ana.
-200

ε (µ)

0-50

Ex
An-100-150

試験体名称

最大荷重P（kN）

中央変位
弾性剛性
弾性
δ（mm） K（kN/mm） 剛性比

N 試験体₁₃₅.₁₀

₁₆.₈₁

₈.₁₀

₁.₀₀

CFRP₂/₃₅₀₀ fw

₁₇₄.₀₁

₁₆.₉₆

₁₀.₂₅

₁.₂₇

CFRP₅/₃₅₀₀ fw

₁₉₁.₀₂

₁₄.₆₈

₁₂.₉₉

₁.₆₀

N＇ 試験体

₇₆.₆₂

₇.₂₄

₁₀.₆₁

₁.₀₀

CFRP₁₀＇/₃₉₀₀ fw

₂₀₂.₅₂₈.₃₀

₂₄.₂₉₂.₂₉-200-250-600 -400 -2000200 400 600 800-600 -400 -200ε (µ)

0200 400 600 80

ε (µ)（c）CFRP₁₀＇/₃₉₀₀ fw

図₁₀

断面高さ方向のひずみ分布と平面保持の仮定に基づいた計算値

た位置と判断できる。各ひずみ値は，CFRP の端部では ₀近傍に位置しているが，試験体中央方向に位置するにつれと H 形鋼梁とは断面の一体性（平面保持の仮定が成立する）て₁.₀に漸近していく様が見て取れる。また，₁,₅₅₀の位置が期待できる。
- 6 -では₁.₀に到達したと見なせる値を示しており，当該位置よ

₅.₃.₁0Section 1,77550CFRP 表面の軸方向ひずみ分布（ ₀ 位置＝試験体中央）

0110kNε (µ)

100（c）CFRP₁₀＇/₃₉₀₀ fw

表₃500（b）CFRP₅/₃₅₀₀ fw
1500.800Exp.
100Ana.

1-500

ε (µ)

150（b）CFRP₅/₃₅₀₀ fw

110kN 140kN 170kN

80kN-250-1000h (mm)εExp. / εAna.

Exp.
Ana.

501.2

図₉Section 0Exp.
Ana.

1001.4εExp. / εAna.

Section 1,550150

CFRP 表面軸方向ひずみの分布

り内側にあっては断面の一体化が実現できたと判断できる。

図 ₉ より，縦軸は，₁.₀を示せば断面の一体化が実現でき─ 212 ─特に，₁₀層の結果から， ₅ 層毎に定着長を確保するよう-600 -400 -2000

200 400 600 800-600 -400 -200ε (µ)

積層した炭素繊維プレートによる H 型鋼梁の補剛・補強工法に関する実験的研究し，これより内側において CFRP と H 形鋼との一体性が確保できることを総合的に判断できた。
CFRP2/3500fw, CFRP5/3500fw

₆ ．弾塑性実験概要

図₁₁を ₄ 層貼付した試験体を用いて実施する。

CFRP10'/3900fw

各部材の素材特性等については， ₃ 章に記した弾性載荷実験と同一である。また，接着工程，計測方法も同一であSection 0

Section 1,775
Section 1,550

弾塑性実験は，実験装置の制限値などを加味し，CFRPるので，ここでは記述を省略する。
図₁₂に CFRP を貼付した試験体形状を示す。H 形鋼片側フランジには鋼構造のコンクリートスラブを想定した板厚

ひずみゲージ貼付位置

₂₂ mm の鋼板を ₁ 層接着剤により貼り付けている。尚，鋼板については，H 形鋼全長に渡って貼付けしており，存在に段状貼付けすれば適切に接着工法が実現することが分か応力が生じる区間全長において H 形鋼と一体化（平面保持る。ただし，著者等の研究では₁₀層までの確認に留まっての仮定が成立）すると考える。
CFRP は ₄ 層を通常貼付けし，₃₅₀₀ mm に CFRP を層数おり，これを超過する積層数を必要とする場合は，改めて分貼付けている。試験体名は CFRP₄/₃₅₀₀ fw とする。

実験により検証を行べきである。
なお，載荷点では応力の乱れが生じており，若干大きな載荷方法は引張側フランジに CFRP を補剛・補強全長貼値を示している。また，₁₀層試験体においては，CFRP が付けし，両端ピン支持とした H 形鋼小梁の ₄ 点曲げ実験で₁ ～ ₅ 層（₁₉₅₀～₁₇₅₀ mm 間）に位置では，断面形状が異ある。載荷は単調載荷とし，試験体が終局状態に至る（最なるためひずみは₁.₀を大きく超過している。

大荷重の ₈ 割程度まで荷重が低下，または極端な破壊現象₅.₃.₂が生じる）まで行う。尚，両端ピン支点から ₉₀₀ mm の位平面保持の仮定について

図₁₀中には，CFRP と H 形鋼梁との一体性が得られてい置を載荷点とし，中央部を ₂,₂₀₀ mm の等曲げ区間とする。

ると仮定した場合の計算値も併せて示している。

₇ ．弾塑性載荷実験の実験結果と考察

同図より，実験結果のひずみ分布はいずれも線形的に分布しており，ここから断面の一体性が確保，すなわち定着

実験結果として，図₁₃に荷重 P- 中央たわみ δ 関係を，図長よりも内側の領域においては平面保持の仮定が成立する

₁₄に CFRP 表面の軸方向ひずみ分布を，図₁₅に断面高さ方ことが分かる。但し，₁₀層の₁,₇₇₅断面における CFRP 表面向ひずみ分布を，図₁₆に載荷中および載荷後の試験体写真の値（h＝－₁₅₉ mm）には線形性を認められない。これは，（図₁₃中のアルファベットに対応した時点）を，それぞれ示₅ 層目表面のひずみ値であるが，当該位置より ₂₅ mm ほどす。
尚，図₁₃右縦軸は H 形断面単体の降伏荷重で除した値，試験体中央側に位置した点から開始する CFRP の ₆ ～₁₀層

図₁₅左縦軸は中立軸を ₀ とした高さ h とする。また，図₁₃の定着長の影響によるものと考えている。
また，計算値との対応については， ₂ 層試験体の実験結果が計算値よりも低いものの， ₅ 層および₁₀層は整合して中には試験体中央位置の弾性剛性を，図₁₅には応力から算出した計算ひずみ値も併せて示す。
図₁₃より，弾性剛性は計算値と整合しており，CFRP 両いる。
以上より，CFRP 両端部 ₂₀₀ mm の位置に定着長が位置

荷 重 P作 用 位 置

1550断 面1450断 面ひずみゲージ

端部の定着長（₂₀₀ mm）から試験体中央側の断面において中心線

鉄 板 (t=22mm)

0断 面

スチフナ

スチフナ

CFRP貼 付け 範 囲

151011-@25

H-250x125x6x9

1,000

1001001,750

図₁₂1,750

試験体形状（CFRP₄/₃₅₀₀ fw，弾塑性実験用）
─ 213 ─荷 重 P作 用 位置

EA

山西央朗・高松隆夫・藤本信介

d / d Y-Exp.
011502322001.515010050

PY = 123 (kN)dY-Exp. = 18.5 (mm)A010

図₁₃203040d (mm)5060h (mm)C240kN 250kN 260kN-250-3000 -2000 -1000

0ε (µ)

0.570

図₁₅0-3000 -2000 -1000
1000 2000 3000

01000 2000 3000

ε (µ)

断面高さ方向のひずみ分布と平面保持の仮定に基づいた計算値

CFRP と H 形断面の一体性が確保できている。その後，₂₄₀

荷重 P－中央たわみ δ 関係

kN を超過してから剛性が低下するが，二次勾配を保持しながら塑性変形し，塑性率が₃.₅，荷重が ₃₂₅ kN に達した
60kN
80kN
100kN
120kN
140kN
160kN
180kN
200kN
220kN
240kN
260kN
280kN
300kN
320kN

2ε.Exp. / ε.Ana.

-100-200

1

2.5

1.5
10.50
20000-50-150

P / PYP (kN)

2.5BExp.
Ana.

Exp.
Ana.

50×3000Section 0Exp.
Ana.

100350250

Section 1,550

10000-1000

性化挙動を，各種データに基づいて以下に纏める。
図₁₆（a），（b）より，支持点～載荷点間の H 形鋼梁ウェブのせん断変形が卓越しており，崩壊機構はウェブせん断降伏で決定していることが分かる。これは，図₁₆（c）の B時点におけるウェブ表面の黒皮が剥離していることからも判断できる。

-2000

一方，図₁₆（d）に CFRP の端部近傍の写真を示していGauge position from the end (mm)

図₁₄時点で CFRP の ₁ 層目が剥離して実験を終了した。当該塑るが，B 時点においては CFRP の剥離などは見られない。

CFRP 表面の軸方向ひずみ分布（a）試験体全体（正面）（b）試験体全体（側面から）（e）H 形鋼 CFRP 接着開始位置（f）H 形鋼載荷点直下（c）H 形鋼梁ウェブ（A ～ B 間）（d）CFRP 端部

図₁₆

試験体の写真（CFRP₄/₃₅₀₀ fw）
─ 214 ─（g）CFRP

積層した炭素繊維プレートによる H 型鋼梁の補剛・補強工法に関する実験的研究

更に，図₁₄および図₁₅より，CFRP 表面のひずみ値は計算

H 形鋼部材の降伏荷重まで CFRP の剥離・破壊が生じ値に比較して大きくなっているものの，ひずみ集中と判断ることなく，積層数に対して比例的に補剛効果が発揮できるほどの値ではない。また，図₁₅の H 形鋼断面に位置する補強工法が確立した。

するひずみは大きく乱れており，ここからも CFRP に先行して H 形鋼が降伏しているものと判断できる。

₂ ） ₅ 層以上の層数を必要とする場合は， ₅ 層毎に端部を段状とし，かつ各段の定着長を確保すればよいことを次に，図₁₆（e），（f），（g）に CFRP 剥離後の H 形鋼お₁₀層貼付け試験体で確認した。

よび CFRP の写真を示しているが，CFRP は全面に渡って₃ ）定着長は ₅ 層までであれば ₂₀₀ mm として設計・施行瞬間で剥離した。剥離は，端部数 cm の範囲では接着剤の可能であり，₁₀層においても段状とすることで対応で凝集破壊が発生して（図₁₆（e））いるが，それ以外は ₁ 層きることを確認した。

目 CFRP の層内破壊（図₁₆（f））により剥離しており破壊

₄ ）定着長を比較的応力の小さい領域に設けることにより，後の H 形鋼には同 CFRP の一部が全面に渡って残っていた。

H 形鋼梁ウェブのせん断降伏により崩壊機構が定まり，また，CFRP の ₂ 層～ ₄ 層は端部が著しく損傷していたが，弾性限界以後も二次勾配を保持して塑性率₃.₅程度までそれ以外は無損傷であった。

変形した。

以上より，CFRP 接着により十分な補強効果（本試験体では弾性限界を ₂ 倍程度確保）が得られ，更に，定着長を比較的応力の小さい位置に設置しておけば，CFRP を積層₅ ）CFRP 接着により十分な補強効果が期待できる。

文献した部材においても塑性変形能力が確保できることが分₁ ）藤本信介，高松隆夫，玉井宏章，岩瀬貴信：継手を有かった。また，CFRP を貼付することで曲げに対して補強する炭素繊維プレートによる H 形鋼梁の補強工法に関することは可能であるが，ウェブとフランジのバランスがする実験的研究，日本建築学会大会学術講演梗概集，崩れるため，本実験結果のようにウェブのせん断降伏等でCDROM 論文番号 -₂₂₅₀₂，₂₀₁₆.₈

弾性限界が決定することに留意しなければならない。

₆ ．結₂ ）岩瀬貴信，高松隆夫，玉井宏章，山西央朗，藤本信介 :炭素繊維プレートによる H 形鋼梁の補強工法に関する論破壊防止条件，日本建築学会中国支部研究報告集日本₁ ）補剛・補強対象区間全長貼付けを採用することにより，

─ 215 ─建築学会中国支部編₄₀，₂₇₅-₂₇₈，₂₀₁₇-₀₃-₀₄