JP2018189212A - Junction structure of frp-made member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、FRP製の板材などを接合するのに適したFRP製部材の接合構造に関する。 The present invention relates to a FRP member joining structure suitable for joining FRP plate members and the like.
FRP(Fiber Reinforced Plastic)と称される繊維強化プラスチックは、金属材料と比較して剛性や強度に遜色なく、軽量かつ耐久性(腐食性)に優れていることから、様々な分野で各種部材等への適用が検討されている。
これまでFRP製の板材を接合するには、主に接着剤による接合が行われていたが、接着剤の硬化には時間がかかってしまうため、金属製のリベットやボルトによって接合する技術が実用化されている(例えば、特許文献1参照。)。
Fiber reinforced plastic called FRP (Fiber Reinforced Plastic) is comparable to metal materials in terms of rigidity and strength, light weight and durability (corrosion). Application to is being considered.
Until now, joining with FRP plate materials was mainly done with an adhesive, but it takes time to cure the adhesive, so the technology of joining with metal rivets and bolts is practical. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、上記特許文献1の技術のように、FRP製の板材を接合するのに金属製の材料を用いた場合、その金属製材料が経年劣化により腐食してしまうことがあるので、高耐久性を有するFRPの材料特性を十分に発揮できないことが懸念される。 However, when a metal material is used to join FRP plates as in the technique of Patent Document 1, the metal material may corrode due to deterioration over time. There is a concern that the material properties of FRP having the above cannot be sufficiently exhibited.
本発明の目的は、耐久性に優れたFRP製部材の接合構造を提供することである。 An object of the present invention is to provide a joining structure of FRP members having excellent durability.
上記目的を達成するため、本出願に係る一の発明は、
少なくとも2つのFRP製部材が接合されてなるFRP製部材の接合構造であって、
前記FRP製部材には小孔が形成されており、
複数の前記FRP製部材の小孔に連通されたFRP製の接続部材と、
前記小孔の内壁面と、前記FRP製の接続部材の間に充填された樹脂製の充填部材と、
を備えるようにした。
In order to achieve the above object, one invention according to the present application is
It is a joining structure of FRP members formed by joining at least two FRP members,
A small hole is formed in the FRP member,
A connection member made of FRP communicated with the small holes of the plurality of FRP members;
A resin filling member filled between the inner wall surface of the small hole and the FRP connection member;
I was prepared to.
かかる構成のFRP製部材の接合構造は、複数のFRP製部材を接合するのに、FRP製の接続部材と樹脂製の充填部材を用いており、経年劣化して腐食するおそれのある金属製の部材を用いていない。
特に、FRP製部材の小孔に連通されたFRP製の接続部材と、FRP製部材の小孔の内壁面との間に樹脂製の充填部材を設けて「支圧接合」による接合構造としたことで、FRP製部材の接合構造の構造安定性を向上させている。
このようなFRP製部材の接合構造であれば、FRPの材料特性を発揮させることができ、耐久性に優れた接合構造とすることができる。
The FRP member joining structure having such a configuration uses a FRP connecting member and a resin filling member to join a plurality of FRP members, and is made of a metal that may corrode due to deterioration over time. No material is used.
In particular, a resin filling member is provided between the FRP connecting member communicated with the small hole of the FRP member and the inner wall surface of the small hole of the FRP member to form a joint structure by “support pressure joining”. Thus, the structural stability of the joining structure of the FRP members is improved.
With such a joining structure of FRP members, the material characteristics of FRP can be exhibited, and a joining structure having excellent durability can be obtained.
また、望ましくは、
前記樹脂製の充填部材には、所定の硬化処理が施されているようにする。
こうすることで接続構造が強固になるので、FRP製部材の接合構造の耐久性がより一層向上する。
Also, preferably
The resin filling member is subjected to a predetermined curing process.
By doing so, the connection structure is strengthened, so that the durability of the FRP member joining structure is further improved.
また、本出願に係る他の発明は、
少なくとも2つのFRP製部材が接合されてなるFRP製部材の接合構造であって、
前記FRP製部材には小孔が形成されており、
複数の前記FRP製部材の小孔に連通されたFRP製の接続部材を備え、
前記FRP製の接続部材は、前記小孔の内壁面全体に密着するよう形成されているようにした。
Also, other inventions related to this application are:
It is a joining structure of FRP members formed by joining at least two FRP members,
A small hole is formed in the FRP member,
A connection member made of FRP communicated with a plurality of small holes of the FRP member;
The FRP connecting member is formed so as to be in close contact with the entire inner wall surface of the small hole.
かかる構成のFRP製部材の接合構造は、複数のFRP製部材を接合するのに、FRP製の接続部材を用いており、経年劣化して腐食するおそれのある金属製の部材を用いていない。
特に、FRP製部材の小孔に連通されたFRP製の接続部材を、小孔の内壁面全体に密着するよう形成して「支圧接合」による接合構造としたことで、FRP製部材の接合構造の構造安定性を向上させている。
このようなFRP製部材の接合構造であれば、FRPの材料特性を発揮させることができ、耐久性に優れた接合構造とすることができる。
The FRP member joining structure having such a configuration uses an FRP connecting member to join a plurality of FRP members, and does not use a metal member that may corrode due to deterioration over time.
In particular, the FRP connecting member communicated with the small hole of the FRP member is formed so as to be in close contact with the entire inner wall surface of the small hole to form a joint structure by “support pressure joining”. The structural stability of the structure is improved.
With such a joining structure of FRP members, the material characteristics of FRP can be exhibited, and a joining structure having excellent durability can be obtained.
また、望ましくは、
前記小孔の内壁面に密着している前記FRP製の接続部材には、所定の硬化処理が施されているようにする。
こうすることで接続構造が強固になるので、FRP製部材の接合構造の耐久性がより一層向上する。
Also, preferably
The FRP connecting member in close contact with the inner wall surface of the small hole is subjected to a predetermined curing process.
By doing so, the connection structure is strengthened, so that the durability of the FRP member joining structure is further improved.
本発明によれば、耐久性に優れたFRP製部材の接合構造が得られる。 According to the present invention, a joining structure of FRP members having excellent durability can be obtained.
以下、図面を参照して、本発明に係るFRP製部材の接合構造の実施形態について詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
本実施形態では、少なくとも2つのFRP製部材が接合されてなるFRP製部材の接合構造について説明する。
Hereinafter, with reference to drawings, embodiment of the joining structure of the member made from FRP concerning the present invention is described in detail. However, the embodiments described below are given various technically preferable limitations for carrying out the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.
In this embodiment, an FRP member joining structure in which at least two FRP members are joined will be described.
(実施形態1)
実施形態1のFRP製部材の接合構造100は、図1(a)(b)に示すように、添接板13を介して第1のFRP製部材11と第2のFRP製部材12を接合したものであり、その接合にFRP製ボルト20と樹脂製の充填部材30を用いたものである。
(Embodiment 1)
The FRP
第1のFRP製部材11及び第2のFRP製部材12は、FRP(Fiber Reinforced Plastic)を材料に成型された部材であり、同一形状の部材を金属材料で成型するよりも軽量化を図っている。
また、添接板13もFRPを材料に成型されたFRP製部材である。
これら第1のFRP製部材11、第2のFRP製部材12、添接板13にはそれぞれ、FRP製ボルト20を挿通させる小孔11a、12a、13aが形成されている。
The first FRP
Further, the
FRP製ボルト20は、FRPを材料に成型された接続部材である。
このFRP製ボルト20とともに用いるナット21とワッシャー22もFRPを材料に成型された部材である。
The
A
充填部材30は、FRP製部材の小孔11a、12a、13aの内壁面と、FRP製ボルト20の間に充填されている樹脂材料からなる部材である。
この充填部材30には、例えば、熱硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂、湿気硬化型樹脂などを用いることができる。
The filling
For the filling
そして、第1のFRP製部材11と第2のFRP製部材12を接合する場合、図1(a)に示すように、互いの端部を突き合わせるように並べた第1のFRP製部材11と第2のFRP製部材12を一対の添接板13で挟み込み、一対の添接板13の小孔13aと第1のFRP製部材11の小孔11aを位置合わせし、重なった小孔(13a、11a)にFRP製ボルト20を連通させる。同様に、一対の添接板13の小孔13aと第2のFRP製部材12の小孔12aを位置合わせし、重なった小孔(13a、12a)にFRP製ボルト20を連通させる。
When the
次いで、第1のFRP製部材11側の小孔(13a、11a)の内壁面とFRP製ボルト20の間と、第2のFRP製部材12側の小孔(13a、12a)の内壁面とFRP製ボルト20の間に、それぞれ充填材を充填し、所定の硬化処理を施して充填部材30を形成する。
例えば、充填材として熱硬化型樹脂を用いた場合、その充填材を充填した後、所定の加熱処理による硬化処理を施して充填部材30を形成する。
また、充填材として紫外線硬化型樹脂を用いた場合、その充填材を充填した後、所定の紫外線照射処理による硬化処理を施して充填部材30を形成する。
また、充填材として湿気硬化型樹脂を用いた場合、その充填材を充填した後、所定の加湿処理による硬化処理を施して充填部材30を形成する。
こうした硬化処理によって充填部材30を形成した後に、FRP製ボルト20にナット21を螺着すれば、図1(b)に示すように、第1のFRP製部材11と第2のFRP製部材12を接合してなるFRP製部材の接合構造100が組み上がる。
Next, between the inner wall surface of the small hole (13a, 11a) on the
For example, when a thermosetting resin is used as the filler, the filling
When an ultraviolet curable resin is used as the filler, the
When a moisture curable resin is used as the filler, the
If the
なお、FRP製部材の小孔の内壁面とFRP製ボルト20の間に充填材を充填した後、FRP製ボルト20にナット21を螺着してから所定の硬化処理を施して充填部材30を形成する手順で、FRP製部材の接合構造100を組み上げるようにしてもよい。
充填材として熱硬化型樹脂を用いた場合、FRP製ボルト20にナット21を螺着した後でも、充填材に加熱処理による硬化処理を施すことができる。
また、充填材として湿気硬化型樹脂を用いた場合、FRP製ボルト20にナット21を螺着した後でも、毛細管現象を利用して充填材に加湿処理による硬化処理を施すことができる。
また、充填材として紫外線硬化型樹脂、特にエポキシ系カチオン重合タイプの紫外線硬化型樹脂を用いた場合、紫外線照射量が僅かであっても硬化反応が継続して進行するので、FRP製ボルト20にナット21を螺着した後でも、充填材の硬化処理を継続して行うことができる。
After filling the filler between the inner wall surface of the small hole of the FRP member and the
When a thermosetting resin is used as the filler, the filler can be cured by heat treatment even after the
Further, when a moisture curable resin is used as the filler, the filler can be cured by a humidification process using the capillary phenomenon even after the
Further, when an ultraviolet curable resin, particularly an epoxy cationic polymerization type ultraviolet curable resin is used as the filler, the curing reaction continues even if the amount of ultraviolet irradiation is small. Even after the
このように、実施形態1のFRP製部材の接合構造100は、第1のFRP製部材11と第2のFRP製部材12を接合するのに、FRP製の添接板13、FRP製ボルト20、FRP製のナット21やワッシャー22、樹脂製の充填部材30を用いており、経年劣化して腐食するおそれのある金属製の部材を用いていない。
このようなFRP製部材の接合構造100であれば、FRPの材料特性を発揮させることができ、耐久性に優れた接合構造とすることができる。
As described above, the FRP
With such an FRP
特に、FRP製部材の小孔(11a、12a、13a)の内壁面とFRP製ボルト20の間に樹脂製の充填部材30を設けて「支圧接合」による接合構造としたことで、接合部分の剪断耐力を向上させて、FRP製部材の接合構造100の構造安定性を向上させている。
こうすることで、本実施形態のFRP製部材の接合構造100の耐久性をより一層向上させることができる。
In particular, by providing a
By carrying out like this, durability of the joining
これに対し、FRP製部材の小孔の内壁面とFRP製ボルト20の間に樹脂製の充填部材30を設けていない接続構造、つまり、既存のFRP製のボルトとナットを用いた螺着のみによって、添接板13を介して第1のFRP製部材11と第2のFRP製部材12を接合してなる接続構造は「摩擦接合」となる。
高耐久性を有するFRP製のボルトやナットであっても、雄ネジや雌ネジのネジ山部分にはFRPの強化材である繊維材料(例えばガラス繊維や炭素繊維)がほとんど含まれておらず、そこが弱点箇所になるので、単にFRP製のボルトやナットを用いた接続構造を組み上げても、その構造安定性は向上しない。
On the other hand, a connecting structure in which the
Even FRP bolts and nuts with high durability contain almost no fiber material (for example, glass fiber or carbon fiber) that is a reinforcing material for FRP in the threaded portion of male and female screws. Since this becomes a weak spot, even if a connection structure using FRP bolts and nuts is simply assembled, the structural stability is not improved.
本実施形態1のFRP製部材の接合構造100は、FRP製部材(11、12、13、)を接合するのにFRP製ボルト20やFRP製のナット21を用いることに加え、FRP製部材の小孔(11a、12a、13a)の内壁面とFRP製ボルト20の間に樹脂製の充填部材30を形成したことにより、その構造安定性を向上させ、耐久性に優れた良好な接合構造にすることを可能にしたのである。
In addition to using the
なお、上記実施形態1では、位置合わせした添接板13の小孔13aと第1のFRP製部材11及び第2のFRP製部材12の小孔11a、12aにFRP製ボルト20を連通させた後、FRP製部材の小孔の内壁面とFRP製ボルト20の間に充填材を充填したが、位置合わせした各小孔(11a、12a、13a)内に予め充填材を充填しておき、そこへFRP製ボルト20を連通させるように取り付けてもよい。
この手順であっても、FRP製部材の小孔の内壁面とFRP製ボルト20の間に充填材を充填することができ、充填部材30を設けることができる。
In the first embodiment, the
Even in this procedure, the filler can be filled between the inner wall surface of the small hole of the FRP member and the
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、図2に示すように、第1のFRP製部材11と第2のFRP製部材12を接合するのに添接板13を用いず、第1のFRP製部材11の小孔11aと第2のFRP製部材12の小孔12aを位置合わせし、そこへFRP製ボルト20を連通させてなるFRP製部材の接合構造100であってもよい。勿論、FRP製部材の小孔(11a、12a)の内壁面とFRP製ボルト20の間には樹脂製の充填部材30を配設している。
このFRP製部材の接合構造100であっても、FRPの材料特性を発揮させ、耐久性に優れた接合構造とすることができる。
The present invention is not limited to the above embodiment.
For example, as shown in FIG. 2, the joining
Even this FRP
(実施形態2)
次に、本発明に係るFRP製部材の接合構造の実施形態2について説明する。なお、実施形態1と同一部分には同符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the FRP member joining structure according to the present invention will be described. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and only different parts will be described.
実施形態2のFRP製部材の接合構造100は、図3(a)(b)、図4(a)(b)に示すように、添接板13を介して第1のFRP製部材11と第2のFRP製部材12を接合したものであり、その接合にFRP製リベット40を用いたものである。
The FRP
FRP製リベット40は、FRPを材料に成型された接続部材である。
このFRP製リベット40を構成するFRPのプラスチックには、例えば、熱硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂、湿気硬化型樹脂などの硬化性樹脂を採用している。
The
As the FRP plastic constituting the
そして、第1のFRP製部材11と第2のFRP製部材12を接合する場合、図3(a)、図4(a)に示すように、互いの端部を突き合わせるように並べた第1のFRP製部材11と第2のFRP製部材12を一対の添接板13で挟み込み、一対の添接板13の小孔13aと第1のFRP製部材11の小孔11aを位置合わせし、重なった小孔(13a、11a)にFRP製リベット40を連通させる。同様に、一対の添接板13の小孔13aと第2のFRP製部材12の小孔12aを位置合わせし、重なった小孔(13a、12a)にFRP製リベット40を連通させる。
When the
次いで、図3(b)、図4(b)に示すように、FRP製リベット40をかしめ、そのFRP製リベット40がFRP製部材の小孔(11a、12a)の内壁面に密着するよう変形させる。なお、このFRP製リベット40は、粘土様の変形性を有している。
図3(a)に示した断面視略T字状を呈するFRP製リベット40の場合、その一端部を加圧してかしめて、小孔(11a、12a)の内壁面に密着させるように変形させて締結する。
図4(a)に示した断面視略I字状を呈するFRP製リベット40の場合、その両端部を加圧してかしめて、小孔(11a、12a)の内壁面に密着させるように変形させて締結する。
このようにFRP製リベット40は、FRP製部材の小孔(11a、12a)の内壁面全体に密着するよう形成されている。
Next, as shown in FIG. 3B and FIG. 4B, the
In the case of the
In the case of the
Thus, the
そして、FRP製部材の小孔(11a、12a)の内壁面に密着させたFRP製リベット40に所定の硬化処理を施して、そのFRP製リベット40を硬化させる。
例えば、熱硬化型樹脂を採用したFRP製リベット40の場合、そのFRP製リベット40を小孔(11a、12a)の内壁面に密着させた後、所定の加熱処理による硬化処理を施してFRP製リベット40を硬化させる。
また、紫外線硬化型樹脂を採用したFRP製リベット40の場合、そのFRP製リベット40を小孔(11a、12a)の内壁面に密着させた後、所定の紫外線照射処理による硬化処理を施してFRP製リベット40を硬化させる。
また、湿気硬化型樹脂を採用したFRP製リベット40の場合、そのFRP製リベット40を小孔(11a、12a)の内壁面に密着させた後、所定の加湿処理による硬化処理を施してFRP製リベット40を硬化させる。
こうした硬化処理によってFRP製リベット40を硬化させれば、図3(b)、図4(b)に示すように、第1のFRP製部材11と第2のFRP製部材12を接合してなるFRP製部材の接合構造100が組み上がる。
Then, the
For example, in the case of an
Further, in the case of the
Further, in the case of the
If the
なお、ここではFRP製リベット40をかしめて、FRP製部材の小孔(11a、12a)の内壁面に密着させるように変形させた後に、所定の硬化処理を施したが、FRP製リベット40の加圧変形と所定の硬化処理をほぼ同時進行するようにして、FRP製部材の接合構造100を組み上げるようにしてもよい。
Here, the
このように、実施形態2のFRP製部材の接合構造100は、第1のFRP製部材11と第2のFRP製部材12を接合するのに、FRP製の添接板13、FRP製リベット40を用いており、経年劣化して腐食するおそれのある金属製の部材を用いていない。
特に、FRP製リベット40をかしめて、FRP製部材の小孔(11a、12a)の内壁面に密着させて硬化させて「支圧接合」による接合構造としたことで、FRP製部材の接合構造100の構造安定性を向上させている。
このようなFRP製部材の接合構造100であれば、FRPの材料特性を発揮させることができ、耐久性に優れた接合構造とすることができる。
As described above, the FRP
In particular, the
With such an FRP
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、図5に示すように、第1のFRP製部材11と第2のFRP製部材12を接合するのに添接板13を用いず、第1のFRP製部材11の小孔11aと第2のFRP製部材12の小孔12aを位置合わせし、そこへFRP製リベット40を連通させてなるFRP製部材の接合構造100であってもよい。勿論、FRP製リベット40はかしめられ、FRP製部材の小孔(11a、12a)の内壁面に密着しており、硬化処理が施されている。
このFRP製部材の接合構造100であっても、FRPの材料特性を発揮させ、耐久性に優れた接合構造とすることができる。
The present invention is not limited to the above embodiment.
For example, as shown in FIG. 5, the joining
Even this FRP
以上のように、本発明にかかるFRP製部材の接合構造100は、耐久性に優れている。
例えば、維持管理上の制約が厳しい箇所であるハイピア(高橋脚)を有する道路橋の構造に本発明を適用すれば、軽量かつメンテナンスフリーの道路橋とすることができる。
As described above, the FRP
For example, if the present invention is applied to the structure of a road bridge having a high pier (high bridge pier), which is a place where maintenance restrictions are severe, a lightweight and maintenance-free road bridge can be obtained.
なお、以上の実施の形態においては、第1のFRP製部材11と第2のFRP製部材12の2つのFRP製部材を接合してなるFRP製部材の接合構造100について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、3つ以上のFRP製部材を接合してなるFRP製部材の接合構造100にも、本発明を適用することができる。
In the above embodiment, the FRP
また、以上の実施の形態(実施形態2)においては、断面視略T字状を呈するFRP製リベット40や、断面視略I字状を呈するFRP製リベット40を用いてFRP製部材の接合構造100を組み上げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、FRP製リベット40の形状は任意であり、他の形状を有してもよい。
Further, in the above embodiment (Embodiment 2), the FRP member joining structure using the
また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。 In addition, it is needless to say that other specific detailed structures can be appropriately changed.
11 第1のFRP製部材
11a 小孔
12 第2のFRP製部材
12a 小孔
13 添接板(FRP製部材)
13a 小孔
20 FRP製ボルト(接続部材)
21 ナット
22 ワッシャー
30 充填部材
40 FRP製リベット(接続部材)
100 FRP製部材の接合構造
11
21
100 Joining structure of FRP members
Claims (4)
前記FRP製部材には小孔が形成されており、
複数の前記FRP製部材の小孔に連通されたFRP製の接続部材と、
前記小孔の内壁面と、前記FRP製の接続部材の間に充填された樹脂製の充填部材と、
を備えたことを特徴とするFRP製部材の接合構造。 It is a joining structure of FRP members formed by joining at least two FRP members,
A small hole is formed in the FRP member,
A connection member made of FRP communicated with the small holes of the plurality of FRP members;
A resin filling member filled between the inner wall surface of the small hole and the FRP connection member;
An FRP member joining structure characterized by comprising:
前記FRP製部材には小孔が形成されており、
複数の前記FRP製部材の小孔に連通されたFRP製の接続部材を備え、
前記FRP製の接続部材は、前記小孔の内壁面全体に密着するよう形成されていることを特徴とするFRP製部材の接合構造。 It is a joining structure of FRP members formed by joining at least two FRP members,
A small hole is formed in the FRP member,
A connection member made of FRP communicated with a plurality of small holes of the FRP member;
The FRP member joining structure is characterized in that the FRP connecting member is formed in close contact with the entire inner wall surface of the small hole.
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