JP2003041708A - 構造用部材 - Google Patents
構造用部材Info
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- JP2003041708A JP2003041708A JP2001228404A JP2001228404A JP2003041708A JP 2003041708 A JP2003041708 A JP 2003041708A JP 2001228404 A JP2001228404 A JP 2001228404A JP 2001228404 A JP2001228404 A JP 2001228404A JP 2003041708 A JP2003041708 A JP 2003041708A
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- reinforced concrete
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/30—Adapting or protecting infrastructure or their operation in transportation, e.g. on roads, waterways or railways
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- Lining And Supports For Tunnels (AREA)
- Rod-Shaped Construction Members (AREA)
- Reinforcement Elements For Buildings (AREA)
- Bridges Or Land Bridges (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高強度、高靭性、高剛性、高捩り剛性を有する
複合材料から成る構造用部材を供する。 【解決手段】表面にリブ又は突起を備えた鋼材２と、ポ
リビニールアルコール又はポリエチレンなど短繊維を混
入した短繊維補強コンクリート３との二層一体構造の構
造部材１である。また、これを型枠としてその内部中空
部に鉄筋コンクリートを充填した構造部材である。
複合材料から成る構造用部材を供する。 【解決手段】表面にリブ又は突起を備えた鋼材２と、ポ
リビニールアルコール又はポリエチレンなど短繊維を混
入した短繊維補強コンクリート３との二層一体構造の構
造部材１である。また、これを型枠としてその内部中空
部に鉄筋コンクリートを充填した構造部材である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐荷性を有する構
造用部材に関し、高強度、高靭性、高剛性、高捩り剛性
を有する複合材料から成る構造用部材に関する。
造用部材に関し、高強度、高靭性、高剛性、高捩り剛性
を有する複合材料から成る構造用部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から耐荷性を有する各種構造物用の
構造用部材、特に橋梁の橋脚、建築物の柱や梁、杭、立
設構造物などは、従来の鋼材、コンクリート等よりもさ
らに高強度、高剛性、高靭性、高捩り剛性等を有する部
材が望まれている。
構造用部材、特に橋梁の橋脚、建築物の柱や梁、杭、立
設構造物などは、従来の鋼材、コンクリート等よりもさ
らに高強度、高剛性、高靭性、高捩り剛性等を有する部
材が望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは上記実情
に鑑み、複合材料の合成効果について種々研究を重ね、
このほど、高強度、高剛性の複合部材の開発に成功し
た。本発明はこのような構造用部材を提供することを目
的とするものである。
に鑑み、複合材料の合成効果について種々研究を重ね、
このほど、高強度、高剛性の複合部材の開発に成功し
た。本発明はこのような構造用部材を提供することを目
的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、鋼材と短繊維
補強コンクリートとの二層一体構造からなることを特徴
とする構造用部材である。ここで短繊維補強（ＥＣＣ：
ＥｎｇｉｎｅｅｒｅｄＣｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ Ｃｏ
ｍｐｏｓｉｔｅ）コンクリートとは、ポリビニールアル
コール（ＰＶＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、鋼繊維等の
短繊維を混入したコンクリートを云う。
補強コンクリートとの二層一体構造からなることを特徴
とする構造用部材である。ここで短繊維補強（ＥＣＣ：
ＥｎｇｉｎｅｅｒｅｄＣｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ Ｃｏ
ｍｐｏｓｉｔｅ）コンクリートとは、ポリビニールアル
コール（ＰＶＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、鋼繊維等の
短繊維を混入したコンクリートを云う。
【０００５】また本発明は鋼材と短繊維補強コンクリー
トとの二層一体構造のシェル内に鉄筋コンクリートを充
填して構成したことを特徴とする構造用部材である。こ
のような構造用部材は外表面に短繊維補強コンクリート
層をもつ二層一体構造のシェルを形成し、これを型枠と
してその内部に現場打ち等により鉄筋コンクリートを打
設して、橋脚、柱部材、梁部材又は杭などとした構造用
部材である。シェルは、円管状、角管状、その他任意の
断面をもつ二層一体構造の単一部材からなるシェルでも
よく、また、平板状、弧状断面、Ｌ字状断面、Ｕ字状断
面、その他の形状の複数の二層一体構造の部材を連結し
て中空部を持つ型枠を形成するように組立てたシェルで
もよい。
トとの二層一体構造のシェル内に鉄筋コンクリートを充
填して構成したことを特徴とする構造用部材である。こ
のような構造用部材は外表面に短繊維補強コンクリート
層をもつ二層一体構造のシェルを形成し、これを型枠と
してその内部に現場打ち等により鉄筋コンクリートを打
設して、橋脚、柱部材、梁部材又は杭などとした構造用
部材である。シェルは、円管状、角管状、その他任意の
断面をもつ二層一体構造の単一部材からなるシェルでも
よく、また、平板状、弧状断面、Ｌ字状断面、Ｕ字状断
面、その他の形状の複数の二層一体構造の部材を連結し
て中空部を持つ型枠を形成するように組立てたシェルで
もよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を説明する。図１は鋼管の外表面にＥＣＣコンク
リートを一体に成層した１実施例の構造用部材１の断面
図である。鋼管２は外表面に突起を備えたものを使用す
る。この突起は鋼管２の製造工程で形成したものでもよ
く、鋼管製造後、鋼管２の外表面に溶接等により取付け
たものでもよい。この突起の形状や大きさ、数等につい
ては外表面のＥＣＣコンクリート３がずれるのを防止す
るものであればよく、限定されない。ＥＣＣコンクリー
ト２は、繊維径１２μｍ、繊維長１２ｍｍ、引張強度２
５８０ＭＰａのポリエチレン繊維を質量で１％混入し
た。コンクリートの水セメント比Ｗ／Ｃは３０％とし
た。ＥＣＣコンクリート３の厚さは、管径その他に応じ
て定めるとよく、通常２０〜４０ｍｍである。今、管径
３００ｍｍの鋼管２の外周に厚さ３０ｍｍのＥＣＣコン
クリート３を層状に一体に形成した図１に示す実施例の
構造用部材１と、図２に示すように同一寸法の鋼管２内
にコンクリート５を充填した鋼管構造４とを比較した。
図１に示す実施例の構造用部材１は図２に示すコンクリ
ート充填鋼管構造４に比べ、曲げ剛性、捩り剛性が約
１.５倍に向上した。
の形態を説明する。図１は鋼管の外表面にＥＣＣコンク
リートを一体に成層した１実施例の構造用部材１の断面
図である。鋼管２は外表面に突起を備えたものを使用す
る。この突起は鋼管２の製造工程で形成したものでもよ
く、鋼管製造後、鋼管２の外表面に溶接等により取付け
たものでもよい。この突起の形状や大きさ、数等につい
ては外表面のＥＣＣコンクリート３がずれるのを防止す
るものであればよく、限定されない。ＥＣＣコンクリー
ト２は、繊維径１２μｍ、繊維長１２ｍｍ、引張強度２
５８０ＭＰａのポリエチレン繊維を質量で１％混入し
た。コンクリートの水セメント比Ｗ／Ｃは３０％とし
た。ＥＣＣコンクリート３の厚さは、管径その他に応じ
て定めるとよく、通常２０〜４０ｍｍである。今、管径
３００ｍｍの鋼管２の外周に厚さ３０ｍｍのＥＣＣコン
クリート３を層状に一体に形成した図１に示す実施例の
構造用部材１と、図２に示すように同一寸法の鋼管２内
にコンクリート５を充填した鋼管構造４とを比較した。
図１に示す実施例の構造用部材１は図２に示すコンクリ
ート充填鋼管構造４に比べ、曲げ剛性、捩り剛性が約
１.５倍に向上した。
【０００７】図３に円形鋼管２の外周面に角形断面とな
るようにＥＣＣコンクリート３を一体成層した構造用部
材１の例を示した。この場合、ＥＣＣコンクリート３の
最小厚さの部分の厚さが２０〜４０ｍｍになるようにす
ればよい。図４は角鋼管２の外周面にＥＣＣコンクリー
ト３を一体に成層した構造用部材１である。これらの図
１，３，４に示す構造用部材１は、橋脚、柱、杭などと
して好適である。ＥＣＣコンクリート３内に鉄筋を配筋
することは通常は不要であるが、耐荷力をさらに向上さ
せる目的で鉄筋を加えることも可能である。また、図
１，３，４に示す実施例の鋼管２の中空部内に鉄筋コン
クリートを充填して形成した構造用部材１も有用であ
る。
るようにＥＣＣコンクリート３を一体成層した構造用部
材１の例を示した。この場合、ＥＣＣコンクリート３の
最小厚さの部分の厚さが２０〜４０ｍｍになるようにす
ればよい。図４は角鋼管２の外周面にＥＣＣコンクリー
ト３を一体に成層した構造用部材１である。これらの図
１，３，４に示す構造用部材１は、橋脚、柱、杭などと
して好適である。ＥＣＣコンクリート３内に鉄筋を配筋
することは通常は不要であるが、耐荷力をさらに向上さ
せる目的で鉄筋を加えることも可能である。また、図
１，３，４に示す実施例の鋼管２の中空部内に鉄筋コン
クリートを充填して形成した構造用部材１も有用であ
る。
【０００８】次に、図５に示すように、組立シェル内に
鉄筋コンクリート１７を充填した実施例の構造用部材１
１について説明する。図５は、横断面がＬ字形状の鋼板
１３とＥＣＣコンクリート１４との二層一体構造の部材
１２を４個、断面が正方形状になるように組合せて互い
に連結した型枠を形成し、その中に鉄筋１６を組立て、
鉄筋コンクリート１７を現場打ちで施工して形成したも
のである。鋼板１３としては、縞鋼板などのずれ止め用
突起を設けた鋼板を用いる。鋼板１３の相互間の連結部
１５は、例えば、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すよ
うに、溶接２１、耳２２を設けてタイバー２３で結合す
る手段、重ね部２４，２５を形成しピン、又はボルト２
６によって結合するなどの手段により連結する。連結
後、目地部をＥＣＣコンクリート３で埋めるとよい。こ
のような構造用部材１１は特にコンクリート橋脚等の現
場打ちコンクリートによる耐荷材として好適である。
鉄筋コンクリート１７を充填した実施例の構造用部材１
１について説明する。図５は、横断面がＬ字形状の鋼板
１３とＥＣＣコンクリート１４との二層一体構造の部材
１２を４個、断面が正方形状になるように組合せて互い
に連結した型枠を形成し、その中に鉄筋１６を組立て、
鉄筋コンクリート１７を現場打ちで施工して形成したも
のである。鋼板１３としては、縞鋼板などのずれ止め用
突起を設けた鋼板を用いる。鋼板１３の相互間の連結部
１５は、例えば、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すよ
うに、溶接２１、耳２２を設けてタイバー２３で結合す
る手段、重ね部２４，２５を形成しピン、又はボルト２
６によって結合するなどの手段により連結する。連結
後、目地部をＥＣＣコンクリート３で埋めるとよい。こ
のような構造用部材１１は特にコンクリート橋脚等の現
場打ちコンクリートによる耐荷材として好適である。
【０００９】図７は円弧状の断面をもつ鋼板１３とＥＣ
Ｃコンクリート１４との一体成形部材１２複数個連結し
て円形状に組立て、内部中空部１８を形成した例を示し
ている。図８は構造用部材１２を馬蹄形状に連結してト
ンネル１９の内張りに用いた例を示したものである。本
発明の構造用部材１２は、高強度でかつ軽量で組み立て
易いという特徴があり、このように、例えばトンネル用
の補修板、橋脚の耐震補強材、建築物の壁構造などとし
て適用することが可能である。本発明の構造用部材は運
搬前に組立てて搬送してもよく、運搬後、現地で組立て
使用することとしてもよい。
Ｃコンクリート１４との一体成形部材１２複数個連結し
て円形状に組立て、内部中空部１８を形成した例を示し
ている。図８は構造用部材１２を馬蹄形状に連結してト
ンネル１９の内張りに用いた例を示したものである。本
発明の構造用部材１２は、高強度でかつ軽量で組み立て
易いという特徴があり、このように、例えばトンネル用
の補修板、橋脚の耐震補強材、建築物の壁構造などとし
て適用することが可能である。本発明の構造用部材は運
搬前に組立てて搬送してもよく、運搬後、現地で組立て
使用することとしてもよい。
【００１０】
【実施例】図９（ａ）（ｂ）に示す供試体３１を製作し
試験を行った。鋼管３２として外径１０１．６ｍｍ、肉
厚３.５ｍｍの一般構造用炭素鋼管を用いて、図９
（ｂ）に示すように、その外周に幅２．５ｍｍ、高さ２
〜３ｍｍのリブ３４を、ピッチ３５を４０ｍｍとして、
リング状に取付け、次いで図９（ａ）に示すように、鋼
管３２の外周に１５０ｍｍ×１５０ｍｍ角の断面となる
ようにＥＣＣコンクリート３３を施工し、二層一体構造
の供試体３１とした。短繊維は表２に示すポリエチレン
（ＰＥ）を用いた。製作した供試体３１を図１０又は図
１１に示す剪断スパンで載荷試験を行った。供試体３１
の種類及び試験条件は表１、２に示す通りである。試験
結果を表３及び図１２、１３に示した。図１２、１３は
荷重―変位曲線を示すもので、図１２は図１１に示す支
間長１６００ｍｍ、せん断スパン７００ｍｍの試験結
果、図１３は図１０に示す支間長１２００ｍｍ、せん断
スパン４００ｍｍの試験結果を示す荷重−変位チャート
である。図１２、１３には比較のために鋼管のみの計算
結果も併せて示した。図１２中、曲線４１は表１に示す
供試体Ａ１、曲線４２は供試体Ｂ２、曲線４３は、鋼管
のみの計算結果である。図１３中、曲線４５は表１に示
す供試体Ａ２、曲線４６は供試体Ｂ１、曲線４７は、鋼
管のみの計算結果である。図１２、１３から、本発明の
構造用部材は、高強度、高靭性、高剛性であることが明
らかである。なお、図１２、１３中に示した矢印は、設
計領域の値を示すものである。
試験を行った。鋼管３２として外径１０１．６ｍｍ、肉
厚３.５ｍｍの一般構造用炭素鋼管を用いて、図９
（ｂ）に示すように、その外周に幅２．５ｍｍ、高さ２
〜３ｍｍのリブ３４を、ピッチ３５を４０ｍｍとして、
リング状に取付け、次いで図９（ａ）に示すように、鋼
管３２の外周に１５０ｍｍ×１５０ｍｍ角の断面となる
ようにＥＣＣコンクリート３３を施工し、二層一体構造
の供試体３１とした。短繊維は表２に示すポリエチレン
（ＰＥ）を用いた。製作した供試体３１を図１０又は図
１１に示す剪断スパンで載荷試験を行った。供試体３１
の種類及び試験条件は表１、２に示す通りである。試験
結果を表３及び図１２、１３に示した。図１２、１３は
荷重―変位曲線を示すもので、図１２は図１１に示す支
間長１６００ｍｍ、せん断スパン７００ｍｍの試験結
果、図１３は図１０に示す支間長１２００ｍｍ、せん断
スパン４００ｍｍの試験結果を示す荷重−変位チャート
である。図１２、１３には比較のために鋼管のみの計算
結果も併せて示した。図１２中、曲線４１は表１に示す
供試体Ａ１、曲線４２は供試体Ｂ２、曲線４３は、鋼管
のみの計算結果である。図１３中、曲線４５は表１に示
す供試体Ａ２、曲線４６は供試体Ｂ１、曲線４７は、鋼
管のみの計算結果である。図１２、１３から、本発明の
構造用部材は、高強度、高靭性、高剛性であることが明
らかである。なお、図１２、１３中に示した矢印は、設
計領域の値を示すものである。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【表２】
【００１３】
【表３】
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、鋼材とＥＣＣコンクリ
ートとの組み合わせによる合成効果により、高剛性、高
捩じり剛性で耐荷変形能力の高い、すなわちエネルギー
吸収量の大きい構造用部材を得ることができた。
ートとの組み合わせによる合成効果により、高剛性、高
捩じり剛性で耐荷変形能力の高い、すなわちエネルギー
吸収量の大きい構造用部材を得ることができた。
【図１】実施例の断面図である。
【図２】充填コンクリート構造の断面図である。
【図３】実施例の断面図である。
【図４】実施例の断面図である。
【図５】実施例の断面図である。
【図６】連結部の説明図である。
【図７】一体成形部材の断面図である。
【図８】一体成形部材の断面図である。
【図９】試験に用いた供試体の断面図及び斜視図であ
る。
る。
【図１０】載荷試験の剪断スパンの図である。
【図１１】載荷試験の剪断スパンの図である。
【図１２】荷重−変位曲線のグラフである。
【図１３】荷重−変位曲線のグラフである。
１ 構造用部材
２ 鋼材
３ 短繊維補強コンクリート
４ 構造部材
５ 充填コンクリート
１１ 構造用部材
１２ 構造用部材
１３ 鋼板
１４ 短繊維補強コンクリート
１５ 接続部
１６ 鉄筋
１７ 鉄筋コンクリート
１８ 内部空間
１９ トンネル
２１ 溶接
２２ 耳
２３ 結合金具
２４ 重ね継手
２５ 重ね継手
２６ 結合ピン又はボルト
３１ 供試体
３２ 鋼板
３３ 短繊維補強コンクリート
３４ リブ
３５ ピッチ
３６ 荷重
４１〜４３ 曲線
４５〜４７ 曲線
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2D059 AA03 GG01 GG55
2E163 FA02 FD03 FD43 FF13 FF15
FF16
2E164 AA02
Claims (3)
- 【請求項１】 鋼材と短繊維補強コンクリートとの二層
一体構造からなることを特徴とする構造用部材。 - 【請求項２】 鋼材と短繊維補強コンクリートとの二層
一体構造のシェル内に鉄筋コンクリートを充填してなる
ことを特徴とする構造用部材。 - 【請求項３】 前記鋼材が表面にリブ又は突起を備えた
鋼板、鋼管又は鋼構造材であることを特徴とする請求項
１又は２記載の構造用部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001228404A JP2003041708A (ja) | 2001-07-27 | 2001-07-27 | 構造用部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001228404A JP2003041708A (ja) | 2001-07-27 | 2001-07-27 | 構造用部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003041708A true JP2003041708A (ja) | 2003-02-13 |
Family
ID=19060917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001228404A Pending JP2003041708A (ja) | 2001-07-27 | 2001-07-27 | 構造用部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003041708A (ja) |
Cited By (15)
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-
2001
- 2001-07-27 JP JP2001228404A patent/JP2003041708A/ja active Pending
Patent Citations (9)
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