JP3192277B2 - コンクリート柱 - Google Patents
コンクリート柱Info
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
- E04H12/00—Towers; Masts or poles; Chimney stacks; Water-towers; Methods of erecting such structures
- E04H12/22—Sockets or holders for poles or posts
- E04H12/2292—Holders used for protection, repair or reinforcement of the post or pole
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Working Measures On Existing Buildindgs (AREA)
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電柱などのコンクリー
ト柱に関し、特に弾性を向上したコンクリート柱に関す
る。
ト柱に関し、特に弾性を向上したコンクリート柱に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】現今では、市街地の配電用、電車の給電
用などを初めとして多くの電柱に、コンクリート柱が使
用されている。このコンクリート柱は、一般的に、略円
筒形に編んだ鉄筋のカゴを芯にして遠心鋳造法によりそ
の内側及び外側にコンクリートを打った、鉄筋コンクリ
ート製中空円筒体構造に形成されている。
用などを初めとして多くの電柱に、コンクリート柱が使
用されている。このコンクリート柱は、一般的に、略円
筒形に編んだ鉄筋のカゴを芯にして遠心鋳造法によりそ
の内側及び外側にコンクリートを打った、鉄筋コンクリ
ート製中空円筒体構造に形成されている。
【０００３】ところで、例えば道路上のコンクリート柱
に通過する車が衝突したとき、コンクリート柱は撓んだ
後、弾性により元の鉛直姿勢に戻るが、衝撃が強く撓み
が大きい場合には、中の鉄筋が高々０．２％程度の伸び
で塑性変形してしまうため、コンクリート柱が元の姿勢
まで復元せず変形したままになる。
に通過する車が衝突したとき、コンクリート柱は撓んだ
後、弾性により元の鉛直姿勢に戻るが、衝撃が強く撓み
が大きい場合には、中の鉄筋が高々０．２％程度の伸び
で塑性変形してしまうため、コンクリート柱が元の姿勢
まで復元せず変形したままになる。
【０００４】このため変形したコンクリート柱が交通の
障害になり、危険であるという問題があった。
障害になり、危険であるという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
中の鉄筋の塑性変形を生じるような大きな撓みが発生し
ても、弾性により元の鉛直姿勢に復元して、車や電車等
の交通の障害や周囲の危険を生じることのない、弾性を
向上したコンクリート柱が望まれているが、このような
特性を具備したコンクリート柱は未だ提案されていな
い。
中の鉄筋の塑性変形を生じるような大きな撓みが発生し
ても、弾性により元の鉛直姿勢に復元して、車や電車等
の交通の障害や周囲の危険を生じることのない、弾性を
向上したコンクリート柱が望まれているが、このような
特性を具備したコンクリート柱は未だ提案されていな
い。
【０００６】従って本発明の目的は、簡単な構成で弾性
を向上したコンクリート柱を提供することである。
を向上したコンクリート柱を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
コンクリート柱にて達成される。要約すれば本発明は、
略円筒状の鉄筋コンクリートの軸方向の鉄筋の横断面の
総面積（ＳS ）、弾性率（ＥS ）に対し、強化繊維の横
断面の総面積（ＳR ）、弾性率（ＥR ）が ０．０６＜ＥR ・ＳR ／ＥS ・ＳS ＜３．０ の関係式を満たす繊維強化複合樹脂材料の補強層を、前
記鉄筋コンクリートの外表面の周囲にその軸方向に強化
繊維を配向させて設け、前記繊維強化複合樹脂材料の補
強層が、前記コンクリート柱の埋め込み時のグランドレ
ベルに対し、深さ方向に３０ｃｍ以上から高さ方向に１
００ｃｍ以上の範囲に亙ることを特徴とするコンクリー
ト柱である。
コンクリート柱にて達成される。要約すれば本発明は、
略円筒状の鉄筋コンクリートの軸方向の鉄筋の横断面の
総面積（ＳS ）、弾性率（ＥS ）に対し、強化繊維の横
断面の総面積（ＳR ）、弾性率（ＥR ）が ０．０６＜ＥR ・ＳR ／ＥS ・ＳS ＜３．０ の関係式を満たす繊維強化複合樹脂材料の補強層を、前
記鉄筋コンクリートの外表面の周囲にその軸方向に強化
繊維を配向させて設け、前記繊維強化複合樹脂材料の補
強層が、前記コンクリート柱の埋め込み時のグランドレ
ベルに対し、深さ方向に３０ｃｍ以上から高さ方向に１
００ｃｍ以上の範囲に亙ることを特徴とするコンクリー
ト柱である。
【０００８】
【実施例】図１は本発明のコンクリート柱の一実施例を
示す横断面図、図２は同じくコンクリート柱の正面図、
図３は図１〜図２のコンクリート柱に設けた補強層の部
分を拡大して示す斜視図である。
示す横断面図、図２は同じくコンクリート柱の正面図、
図３は図１〜図２のコンクリート柱に設けた補強層の部
分を拡大して示す斜視図である。
【０００９】図１及び図２に示すように、コンクリート
柱９は、略円筒状に編んだ鉄筋のカゴを芯にして遠心鋳
造法によりその内側及び外側にコンクリートを打った、
鉄筋コンクリート製中空円筒体になっており、その下部
を地面１２中に埋設して地上に鉛直に設置される。コン
クリート柱９の設置に際し、コンクリート柱９の地面１
２中への埋設部９ａの周囲にコンクリート１３を打っ
て、コンクリート１３による固めが行なわれる。
柱９は、略円筒状に編んだ鉄筋のカゴを芯にして遠心鋳
造法によりその内側及び外側にコンクリートを打った、
鉄筋コンクリート製中空円筒体になっており、その下部
を地面１２中に埋設して地上に鉛直に設置される。コン
クリート柱９の設置に際し、コンクリート柱９の地面１
２中への埋設部９ａの周囲にコンクリート１３を打っ
て、コンクリート１３による固めが行なわれる。
【００１０】本実施例では、コンクリート柱９は電柱を
示しており、例えば長さ１０ｍ、外径３５ｃｍのストレ
ート円筒形状を有しており、埋設部９ａは１７０ｃｍと
される。
示しており、例えば長さ１０ｍ、外径３５ｃｍのストレ
ート円筒形状を有しており、埋設部９ａは１７０ｃｍと
される。
【００１１】本発明によれば、コンクリート柱９は、弾
性を向上させるために、地面１２の表面レベル（グラン
ドレベル）を中心とした上下の部分の周囲に、強化繊維
４をコンクリート柱９の軸方向に配向した繊維強化樹脂
複合材料の補強層１１を設けている。
性を向上させるために、地面１２の表面レベル（グラン
ドレベル）を中心とした上下の部分の周囲に、強化繊維
４をコンクリート柱９の軸方向に配向した繊維強化樹脂
複合材料の補強層１１を設けている。
【００１２】本発明者等は、高弾性のコンクリート柱を
開発すべく鋭意研究を重ねた結果、コンクリート柱が鉄
筋コンクリート単独のままでは、約０．１５％程度の伸
びで弾性を失ってしまうのに対し、例えば炭素繊維では
１．５％程度の伸びまで弾性体として作用する高い弾性
を示すので、これを強化繊維とした繊維強化樹脂複合材
料によりコンクリート柱を補強してやれば、コンクリー
ト柱の弾性を向上することができ、中の鉄筋の塑性変形
を生じるような大きな撓みが発生しても、弾性により元
の鉛直姿勢に復元するようにすることができることを見
出した。
開発すべく鋭意研究を重ねた結果、コンクリート柱が鉄
筋コンクリート単独のままでは、約０．１５％程度の伸
びで弾性を失ってしまうのに対し、例えば炭素繊維では
１．５％程度の伸びまで弾性体として作用する高い弾性
を示すので、これを強化繊維とした繊維強化樹脂複合材
料によりコンクリート柱を補強してやれば、コンクリー
ト柱の弾性を向上することができ、中の鉄筋の塑性変形
を生じるような大きな撓みが発生しても、弾性により元
の鉛直姿勢に復元するようにすることができることを見
出した。
【００１３】そこで、本発明では、コンクリート柱９の
グランドレベルを中心とした部分の周囲に、炭素繊維等
の弾性の高い強化繊維４を使用した繊維強化樹脂複合材
料の補強層１１を、強化繊維の配向方向をコンクリート
柱９の軸方向に一致させて設けた。
グランドレベルを中心とした部分の周囲に、炭素繊維等
の弾性の高い強化繊維４を使用した繊維強化樹脂複合材
料の補強層１１を、強化繊維の配向方向をコンクリート
柱９の軸方向に一致させて設けた。
【００１４】上記のような繊維強化複合樹脂材料の補強
層１１をコンクリート柱９に施すために、次のような一
方向配列強化繊維シートを使用すればよい。
層１１をコンクリート柱９に施すために、次のような一
方向配列強化繊維シートを使用すればよい。
【００１５】図５は、本発明において繊維強化複合樹脂
材料の補強層１１の施工に使用する一方向配列強化繊維
シートの一例を示す断面図である。この一方向配列強化
繊維シート１は、支持体シート２上に接着剤層３を設け
て、シート２上に接着剤層３を介して強化繊維４を一方
向に配列してなっている。強化繊維シート１の詳しい説
明については後述する。
材料の補強層１１の施工に使用する一方向配列強化繊維
シートの一例を示す断面図である。この一方向配列強化
繊維シート１は、支持体シート２上に接着剤層３を設け
て、シート２上に接着剤層３を介して強化繊維４を一方
向に配列してなっている。強化繊維シート１の詳しい説
明については後述する。
【００１６】図３に示すように、この強化繊維シート１
の強化繊維４の配列方向をコンクリート柱９の軸方向に
一致させて、強化繊維シート１をコンクリート柱９の所
要箇所の表面に巻き付け、その巻き付け前又は巻き付け
後に強化繊維４に含浸した熱硬化性樹脂を硬化して、強
化繊維シート１を繊維強化複合樹脂材料となすことによ
り、繊維強化複合樹脂材料の補強層１１をコンクリート
柱９に施すことができる。
の強化繊維４の配列方向をコンクリート柱９の軸方向に
一致させて、強化繊維シート１をコンクリート柱９の所
要箇所の表面に巻き付け、その巻き付け前又は巻き付け
後に強化繊維４に含浸した熱硬化性樹脂を硬化して、強
化繊維シート１を繊維強化複合樹脂材料となすことによ
り、繊維強化複合樹脂材料の補強層１１をコンクリート
柱９に施すことができる。
【００１７】本発明者等の実験の結果、繊維強化複合材
料の補強層１１による補強により、鉄筋の塑性変形を生
じる伸びを上回る大きな伸びまでコンクリート柱９に弾
性を持たせるためには、コンクリート柱９の鉄筋コンク
リートの軸方向の鉄筋１１の横断面の総面積ＳS 、その
弾性率ＥS に対し、強化繊維の横断面の総面積
（ＳR）、弾性率（ＥR ）が ０．０６＜ＥR ・ＳR ／ＥS ・ＳS ＜３．０ の関係式を満たすようになっていることが必要である。
料の補強層１１による補強により、鉄筋の塑性変形を生
じる伸びを上回る大きな伸びまでコンクリート柱９に弾
性を持たせるためには、コンクリート柱９の鉄筋コンク
リートの軸方向の鉄筋１１の横断面の総面積ＳS 、その
弾性率ＥS に対し、強化繊維の横断面の総面積
（ＳR）、弾性率（ＥR ）が ０．０６＜ＥR ・ＳR ／ＥS ・ＳS ＜３．０ の関係式を満たすようになっていることが必要である。
【００１８】ＥR ・ＳR ／ＥS ・ＳS ≦０．０６では、
コンクリート柱の復元力が小さく、永久撓みを残したま
ま、基の形状に復元しない。又３．０≦ＥR ・ＳR ／Ｅ
S ・ＳS では、剛性が高すぎて、大きな撓みを与える
と、コンクリート柱が圧縮側に破壊する。
コンクリート柱の復元力が小さく、永久撓みを残したま
ま、基の形状に復元しない。又３．０≦ＥR ・ＳR ／Ｅ
S ・ＳS では、剛性が高すぎて、大きな撓みを与える
と、コンクリート柱が圧縮側に破壊する。
【００１９】繊維強化複合樹脂材料の補強層１１による
補強を施す範囲は、車などの衝突時に弾性を確保するた
めには、コンクリート柱９のグランドレベルから深さ方
向に３０ｃｍ以上、高さ方向に１００ｃｍ以上の範囲内
に亙ることが少なくとも必要である。勿論、コンクリー
ト柱９の使用場所との関係から、必要ならば全長に亙っ
て設けることもできる。
補強を施す範囲は、車などの衝突時に弾性を確保するた
めには、コンクリート柱９のグランドレベルから深さ方
向に３０ｃｍ以上、高さ方向に１００ｃｍ以上の範囲内
に亙ることが少なくとも必要である。勿論、コンクリー
ト柱９の使用場所との関係から、必要ならば全長に亙っ
て設けることもできる。
【００２０】又その繊維強化複合樹脂材料の補強層１１
の形成は、コンクリート柱９の設置前に予め設けておい
ても、コンクリート柱９の設置後に後から設けても、い
ずれでも良いのは言うまでもない。
の形成は、コンクリート柱９の設置前に予め設けておい
ても、コンクリート柱９の設置後に後から設けても、い
ずれでも良いのは言うまでもない。
【００２１】なお、補強層１１の保護及び剥離を防止す
るために、強化繊維の配列方向をコンクリート柱９の周
方向として補強層１１上に同様な繊維強化複合樹脂材料
の補強層を設けることもできる。
るために、強化繊維の配列方向をコンクリート柱９の周
方向として補強層１１上に同様な繊維強化複合樹脂材料
の補強層を設けることもできる。
【００２２】本発明では、上述したように、コンクリー
ト柱９に繊維強化複合樹脂材料の補強層１１を設けるた
めに、支持体シート２上に接着剤層３を介して強化繊維
４を一方向に配列した一方向強化繊維シート１を使用す
る。
ト柱９に繊維強化複合樹脂材料の補強層１１を設けるた
めに、支持体シート２上に接着剤層３を介して強化繊維
４を一方向に配列した一方向強化繊維シート１を使用す
る。
【００２３】この強化繊維シート１の支持体シート２に
は、スクリムクロス、ガラスクロス、離型紙、ナイロン
フィルム等が使用される。このうち、シート２に上記ス
クリムクロス、ガラスクロス等を使用したものでは、熱
硬化性樹脂をシート２側から強化繊維４に含浸すること
ができるようになっている。支持体シート２の厚みは、
可撓性を有し且つ強化繊維４を支持可能な観点から、１
〜５００μｍ、好ましくは５〜１００μｍ程度とされ
る。
は、スクリムクロス、ガラスクロス、離型紙、ナイロン
フィルム等が使用される。このうち、シート２に上記ス
クリムクロス、ガラスクロス等を使用したものでは、熱
硬化性樹脂をシート２側から強化繊維４に含浸すること
ができるようになっている。支持体シート２の厚みは、
可撓性を有し且つ強化繊維４を支持可能な観点から、１
〜５００μｍ、好ましくは５〜１００μｍ程度とされ
る。
【００２４】接着剤層３を形成する接着剤は、原則とし
て支持体シート２上に強化繊維４を少なくとも一時的に
接着できるものならば何でもよいが、熱硬化性樹脂との
相溶性の良い樹脂を使用することが好ましく、例えば熱
硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を使用するときには、エ
ポキシ系の接着剤を用いることがよい。接着剤層３の厚
みは、強化繊維４を一時的に接着できればよいことか
ら、１〜５００μｍ、好ましくは１０〜３０μｍとされ
る。
て支持体シート２上に強化繊維４を少なくとも一時的に
接着できるものならば何でもよいが、熱硬化性樹脂との
相溶性の良い樹脂を使用することが好ましく、例えば熱
硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を使用するときには、エ
ポキシ系の接着剤を用いることがよい。接着剤層３の厚
みは、強化繊維４を一時的に接着できればよいことか
ら、１〜５００μｍ、好ましくは１０〜３０μｍとされ
る。
【００２５】強化繊維シート１の一方向配列の強化繊維
４は、そのフィラメントを多数本収束した繊維束又は軽
度に撚りを掛けて収束した繊維束を支持体シート２上に
接着剤層３を介して一方向に並べて上方から押し潰すこ
とにより、支持体２上に設けられる。繊維束の押し潰し
により繊維束が軽度にバラされて、そのフィラメントが
集束剤又は撚りによる結合により複数層に積層した状態
で、支持体シート２上に接着剤層３を介して一方向に配
列して接着され、かくして所望の強化繊維シート１が得
られる。
４は、そのフィラメントを多数本収束した繊維束又は軽
度に撚りを掛けて収束した繊維束を支持体シート２上に
接着剤層３を介して一方向に並べて上方から押し潰すこ
とにより、支持体２上に設けられる。繊維束の押し潰し
により繊維束が軽度にバラされて、そのフィラメントが
集束剤又は撚りによる結合により複数層に積層した状態
で、支持体シート２上に接着剤層３を介して一方向に配
列して接着され、かくして所望の強化繊維シート１が得
られる。
【００２６】この場合、繊維束同士を密に並べること
も、互に間隔を開けて疎に並べることもできる。又繊維
束は、フィラメントの開繊を行ったものでも、行なわな
いものでも、どちらでもよい。繊維束の押し潰しの程度
は、これによって配列した強化繊維４に得たい層厚にも
よるが、炭素繊維の場合を示すと、直径５〜１５μｍの
フィラメントを１２０００本程度収束した繊維束のと
き、これを横方向の幅５ｍｍ程度になるように押し潰す
ことが一例として挙げられる。
も、互に間隔を開けて疎に並べることもできる。又繊維
束は、フィラメントの開繊を行ったものでも、行なわな
いものでも、どちらでもよい。繊維束の押し潰しの程度
は、これによって配列した強化繊維４に得たい層厚にも
よるが、炭素繊維の場合を示すと、直径５〜１５μｍの
フィラメントを１２０００本程度収束した繊維束のと
き、これを横方向の幅５ｍｍ程度になるように押し潰す
ことが一例として挙げられる。
【００２７】強化繊維４に含浸する熱硬化性樹脂として
は、エポキシ、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、
ウレタン等の熱硬化性樹脂を使用することができる。特
に熱硬化性樹脂の硬化剤や硬化促進剤を調整することに
より常温で硬化するようにした室温硬化型樹脂が、好適
に使用することができる。通常の熱硬化性樹脂を使用し
た場合は、コンクリート柱に巻き付けた強化繊維シート
を加熱することにより、強化繊維に含浸した熱硬化性樹
脂を硬化する必要があるが、室温硬化型樹脂によれば、
これを強化繊維に含浸した強化繊維シートをコンクリー
ト柱に巻き付けたまま放置しておくことにより、熱硬化
性樹脂を硬化することができるので、既設のコンクリー
ト柱に後から繊維強化樹脂複合材料の補強層を設ける場
合に、施工性良く実施できる。
は、エポキシ、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、
ウレタン等の熱硬化性樹脂を使用することができる。特
に熱硬化性樹脂の硬化剤や硬化促進剤を調整することに
より常温で硬化するようにした室温硬化型樹脂が、好適
に使用することができる。通常の熱硬化性樹脂を使用し
た場合は、コンクリート柱に巻き付けた強化繊維シート
を加熱することにより、強化繊維に含浸した熱硬化性樹
脂を硬化する必要があるが、室温硬化型樹脂によれば、
これを強化繊維に含浸した強化繊維シートをコンクリー
ト柱に巻き付けたまま放置しておくことにより、熱硬化
性樹脂を硬化することができるので、既設のコンクリー
ト柱に後から繊維強化樹脂複合材料の補強層を設ける場
合に、施工性良く実施できる。
【００２８】強化繊維４への熱硬化性樹脂の含浸は、コ
ンクリート柱に強化繊維シート１を巻き付ける前又は巻
き付けた後のいずれでもよい。巻き付け後に熱硬化性樹
脂を含浸する場合は、強化繊維シート１の支持体シート
２として、前述したように、スクリムクロス、ガラスク
ロス等の樹脂浸透性のシートを用いればよい。
ンクリート柱に強化繊維シート１を巻き付ける前又は巻
き付けた後のいずれでもよい。巻き付け後に熱硬化性樹
脂を含浸する場合は、強化繊維シート１の支持体シート
２として、前述したように、スクリムクロス、ガラスク
ロス等の樹脂浸透性のシートを用いればよい。
【００２９】本発明によれば、強化繊維シート１による
繊維強化複合樹脂材料の補強層１１の施工は、次のよう
に行われる。
繊維強化複合樹脂材料の補強層１１の施工は、次のよう
に行われる。
【００３０】即ち、図６に示すように、コンクリート柱
９のグランドレベルを中心とした所要範囲の表面に熱硬
化性樹脂５を例えば１００μｍ程度の厚みに塗布し、次
いで強化繊維４の配列方向を柱１０の軸方向に一致させ
て強化繊維シート１を１枚又は複数枚巻き付け、そして
押付けることにより強化繊維４に熱硬化性樹脂５を含浸
させる。この場合、先に巻回したシート１上に次のシー
ト１を巻回する際に、先のシート１の支持体シート２上
に更に熱硬化性樹脂を塗布してもよい。次いでハンドロ
ーラ等で熱硬化性樹脂の含浸操作を更に行なった後、そ
の上に押えテープを巻回するなどしてカバーを行なう。
その後、強化繊維シート１を加熱して、又は室温硬化型
の熱硬化性樹脂を使用した場合には強化繊維シート１を
そのまま放置して、強化繊維４に含浸した熱硬化性樹脂
を硬化し、強化繊維シート１を繊維強化複合樹脂材料と
なせばよい。これによりコンクリート柱９に繊維強化複
合樹脂材料による補強層１１が施工される。
９のグランドレベルを中心とした所要範囲の表面に熱硬
化性樹脂５を例えば１００μｍ程度の厚みに塗布し、次
いで強化繊維４の配列方向を柱１０の軸方向に一致させ
て強化繊維シート１を１枚又は複数枚巻き付け、そして
押付けることにより強化繊維４に熱硬化性樹脂５を含浸
させる。この場合、先に巻回したシート１上に次のシー
ト１を巻回する際に、先のシート１の支持体シート２上
に更に熱硬化性樹脂を塗布してもよい。次いでハンドロ
ーラ等で熱硬化性樹脂の含浸操作を更に行なった後、そ
の上に押えテープを巻回するなどしてカバーを行なう。
その後、強化繊維シート１を加熱して、又は室温硬化型
の熱硬化性樹脂を使用した場合には強化繊維シート１を
そのまま放置して、強化繊維４に含浸した熱硬化性樹脂
を硬化し、強化繊維シート１を繊維強化複合樹脂材料と
なせばよい。これによりコンクリート柱９に繊維強化複
合樹脂材料による補強層１１が施工される。
【００３１】或いは、ローラ、刷毛、吹き付け等の適宜
な塗布手段により、強化繊維シート１上の強化繊維４に
熱硬化性樹脂を塗布して含浸した後、図７に示すよう
に、コンクリート柱９のグランドレベルを中心とした所
要範囲の表面上に強化繊維シート１を強化繊維４を柱１
０側にして、強化繊維４の配列方向を考慮しながら１枚
又は複数枚巻き付ける。その後は上記と同様にして、カ
バーを行ない、熱硬化性樹脂を硬化して、シート１を繊
維強化複合樹脂材料に為せばよい。
な塗布手段により、強化繊維シート１上の強化繊維４に
熱硬化性樹脂を塗布して含浸した後、図７に示すよう
に、コンクリート柱９のグランドレベルを中心とした所
要範囲の表面上に強化繊維シート１を強化繊維４を柱１
０側にして、強化繊維４の配列方向を考慮しながら１枚
又は複数枚巻き付ける。その後は上記と同様にして、カ
バーを行ない、熱硬化性樹脂を硬化して、シート１を繊
維強化複合樹脂材料に為せばよい。
【００３２】更には、次のようにすることもできる。強
化繊維シート１として支持体シート２が樹脂浸透性のも
のを使用する。図８に示すように、先ず、コンクリート
柱９の所要箇所の表面上にプライマー６として熱硬化性
樹脂と同形の樹脂を塗布し、その上から強化繊維シート
１を強化繊維４の配列方向を考慮しながら１枚又は複数
枚巻き付け、その後、最外層のシート１の支持体シート
２上からローラ等により熱硬化性樹脂５を含浸させるよ
うにする。その後は上記と同様にして、カバーを行な
い、熱硬化性樹脂を硬化して、シート１を繊維強化複合
樹脂材料に為せばよい。
化繊維シート１として支持体シート２が樹脂浸透性のも
のを使用する。図８に示すように、先ず、コンクリート
柱９の所要箇所の表面上にプライマー６として熱硬化性
樹脂と同形の樹脂を塗布し、その上から強化繊維シート
１を強化繊維４の配列方向を考慮しながら１枚又は複数
枚巻き付け、その後、最外層のシート１の支持体シート
２上からローラ等により熱硬化性樹脂５を含浸させるよ
うにする。その後は上記と同様にして、カバーを行な
い、熱硬化性樹脂を硬化して、シート１を繊維強化複合
樹脂材料に為せばよい。
【００３３】以上では、いずれも、強化繊維シート１
は、強化繊維４をコンクリート柱９の側として巻き付け
たが、支持体シート２を柱１０側として巻き付けて、繊
維強化複合樹脂材料の補強層１１を形成することができ
る。
は、強化繊維４をコンクリート柱９の側として巻き付け
たが、支持体シート２を柱１０側として巻き付けて、繊
維強化複合樹脂材料の補強層１１を形成することができ
る。
【００３４】本発明の具体例について説明する。
【００３５】実施例１〜５及び比較例１〜５ コンクリート柱９に各種強化繊維の一方向強化繊維シー
トを用い、繊維強化複合樹脂材料の補強層１１を形成し
て補強を行い、ＪＩＳ−Ａ５３０９に準拠した曲げ試験
を実施した。
トを用い、繊維強化複合樹脂材料の補強層１１を形成し
て補強を行い、ＪＩＳ−Ａ５３０９に準拠した曲げ試験
を実施した。
【００３６】供試体のコンクリート柱は、１０−３５−
Ｎ５０００、即ち長さ１０ｍ、外径３５ｃｍ、設計曲げ
モーメント（Ｍ）５０００ｋｇｍのストレート円筒形の
鉄筋コンクリート柱であった。
Ｎ５０００、即ち長さ１０ｍ、外径３５ｃｍ、設計曲げ
モーメント（Ｍ）５０００ｋｇｍのストレート円筒形の
鉄筋コンクリート柱であった。
【００３７】図４に示すように、コンクリート柱９の基
端部から１．７ｍの位置まで（埋没位置相当する）を固
定し、固定端から８０５０ｍｍの位置にワイヤーをかけ
て荷重Ｐを作用させ、片持ちばりの曲げ試験を実施し
た。
端部から１．７ｍの位置まで（埋没位置相当する）を固
定し、固定端から８０５０ｍｍの位置にワイヤーをかけ
て荷重Ｐを作用させ、片持ちばりの曲げ試験を実施し
た。
【００３８】固定端から７ｍの位置の変位が４００ｍｍ
になるまで撓ませた後、除荷して、７ｍの位置の残留撓
みδを測定し、残留撓みが１００ｍｍ以下を良好と判定
した。
になるまで撓ませた後、除荷して、７ｍの位置の残留撓
みδを測定し、残留撓みが１００ｍｍ以下を良好と判定
した。
【００３９】強化繊維シートは、強化繊維の配列方向が
コンクリート柱９の長手方向に配向するようにして、試
験時の固定端（基端部から１．７ｍ。グラウンドレベル
に相当する）を挟んで所定範囲の周囲に、熱硬化性樹脂
を含浸して貼付け、樹脂を硬化して繊維強化樹脂複合材
料の補強層１１を形成した。
コンクリート柱９の長手方向に配向するようにして、試
験時の固定端（基端部から１．７ｍ。グラウンドレベル
に相当する）を挟んで所定範囲の周囲に、熱硬化性樹脂
を含浸して貼付け、樹脂を硬化して繊維強化樹脂複合材
料の補強層１１を形成した。
【００４０】強化繊維の種類、貼付け量（断面積）、補
強範囲及び残留撓みの関係を求めた。
強範囲及び残留撓みの関係を求めた。
【００４１】 強化繊維の弾性率：ＥR，ｋｇｆ／ｃｍ2 強化繊維の総断面積：ＳR，ｃｍ2 使用鉄筋の弾性率：ＥS，ｋｇｆ／ｃｍ 2 （〜２，０００，０００ｋｇｆ／ｃｍ2） 使用鉄筋の総断面積：Ｓ S ，ｃｍ2（〜６．４ｃｍ2） として、結果をＥR・ＳR／ＥS・ＳS比で整理した。
【００４２】又補強範囲は固定端より下部（深さ方向）
をＬG 、上部（高さ方向）をＬA とする。
をＬG 、上部（高さ方向）をＬA とする。
【００４３】実施例１の施工の詳細について記すと次の
通りである。コンクリート柱の固定端位置から下部１
ｍ、上部５ｍの範囲を炭素繊維の一方向強化繊維シート
（炭素繊維シート）を用いて補強した。
通りである。コンクリート柱の固定端位置から下部１
ｍ、上部５ｍの範囲を炭素繊維の一方向強化繊維シート
（炭素繊維シート）を用いて補強した。
【００４４】炭素繊維シートは、東燃製のフォルカトウ
シート ＦＴＳ−Ｃ１−１７を使用し、含浸樹脂はエポ
キシ樹脂接着剤の東燃製のＦＲレジン ＦＲ−Ｅ３Ｐを
使用した。
シート ＦＴＳ−Ｃ１−１７を使用し、含浸樹脂はエポ
キシ樹脂接着剤の東燃製のＦＲレジン ＦＲ−Ｅ３Ｐを
使用した。
【００４５】施工手順は、コンクリート柱の補強範囲
に、上記熱硬化性樹脂の主剤と硬化剤を所定割合でミキ
シングして樹脂を調整した後、約５００ｇ／ｍ2の量で
塗布し、次いで炭素繊維シートを繊維配列方向がコンク
リート柱の軸方向に配向するように貼付け、樹脂を含浸
して接着させた後、養生して硬化させる順序である。炭
素繊維シートの貼付け枚数は１枚である。
に、上記熱硬化性樹脂の主剤と硬化剤を所定割合でミキ
シングして樹脂を調整した後、約５００ｇ／ｍ2の量で
塗布し、次いで炭素繊維シートを繊維配列方向がコンク
リート柱の軸方向に配向するように貼付け、樹脂を含浸
して接着させた後、養生して硬化させる順序である。炭
素繊維シートの貼付け枚数は１枚である。
【００４６】施工後、２０℃以上で１週間養生し、硬化
させた後、前記の曲げ試験を実施して、コンクリート柱
の残留撓みを測定した。
させた後、前記の曲げ試験を実施して、コンクリート柱
の残留撓みを測定した。
【００４７】 ＥR＝２，３５０，０００ｋｇｆ／ｃｍ2， ＳR＝１．０６ｃｍ2 ＥS＝２，０００，０００ｋｇｆ／ｃｍ2， Ｓ S ＝６．４ｃｍ2 で、ＥR・ＳR／ＥS・ＳS＝０．１９であった。ＬＧ ＝
１００ｃｍ、ＬＡ ＝５００ｃｍである。
１００ｃｍ、ＬＡ ＝５００ｃｍである。
【００４８】実施例２〜５及び比較例１〜５の施工も実
施例１に準じた。
施例１に準じた。
【００４９】
【表１】
【００５０】表１に示されるように、実施例１〜４では
炭素繊維の一方向強化繊維シートを用い、実施例５では
ガラス繊維の一方向強化繊維シートを用いて、コンクリ
ート柱のグラウンドレベルの所要箇所に繊維強化複合樹
脂材料の補強層を形成し補強したので、曲げ試験後のコ
ンクリート柱の残留撓みが少なく、補強による弾性向上
に良好な結果が得られた。
炭素繊維の一方向強化繊維シートを用い、実施例５では
ガラス繊維の一方向強化繊維シートを用いて、コンクリ
ート柱のグラウンドレベルの所要箇所に繊維強化複合樹
脂材料の補強層を形成し補強したので、曲げ試験後のコ
ンクリート柱の残留撓みが少なく、補強による弾性向上
に良好な結果が得られた。
【００５１】これに対し、未補強の比較例１では勿論の
こと、比較例２では補強範囲の下部ＬG 方向範囲が短い
ため、比較例３ではガラス繊維の平織クロスを用い、Ｅ
R ・ＳR ／ＥS ・ＳS 比が本発明の範囲を下回ったため
に、それぞれ曲げ試験後のコンクリート柱の残留撓みが
大きく、弾性の向上に満足する効果が得られなかった。
又比較例４では一方向炭素繊維シートを用いたが、ＥR
・ＳR ／ＥS ・ＳS 比が本発明の範囲を上回ったため
に、曲げ試験の初期撓み３５０ｍｍでコンクリート柱が
圧縮破壊し、又比較例５では一方向炭素繊維シートを用
いたが、補強範囲の上部ＬA 方向範囲が短いため、初期
撓み３８０ｍｍで補強層が剥離した。
こと、比較例２では補強範囲の下部ＬG 方向範囲が短い
ため、比較例３ではガラス繊維の平織クロスを用い、Ｅ
R ・ＳR ／ＥS ・ＳS 比が本発明の範囲を下回ったため
に、それぞれ曲げ試験後のコンクリート柱の残留撓みが
大きく、弾性の向上に満足する効果が得られなかった。
又比較例４では一方向炭素繊維シートを用いたが、ＥR
・ＳR ／ＥS ・ＳS 比が本発明の範囲を上回ったため
に、曲げ試験の初期撓み３５０ｍｍでコンクリート柱が
圧縮破壊し、又比較例５では一方向炭素繊維シートを用
いたが、補強範囲の上部ＬA 方向範囲が短いため、初期
撓み３８０ｍｍで補強層が剥離した。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のコンクリ
ート柱では、略円筒状の鉄筋コンクリートの軸方向の鉄
筋の横断面の総面積（ＳS ）、弾性率（ＥS ）に対し、
強化繊維の横断面の総面積（ＳR ）、弾性率（ＥR ）が ０．０６＜ＥR ・ＳR ／ＥS ・ＳS ＜３．０ の関係式を満たす繊維強化複合樹脂材料の補強層を、前
記鉄筋コンクリートの外表面の周囲にその軸方向に強化
繊維を配向させて設けたので、簡単な構成で弾性を向上
したコンクリート柱とすることができる。
ート柱では、略円筒状の鉄筋コンクリートの軸方向の鉄
筋の横断面の総面積（ＳS ）、弾性率（ＥS ）に対し、
強化繊維の横断面の総面積（ＳR ）、弾性率（ＥR ）が ０．０６＜ＥR ・ＳR ／ＥS ・ＳS ＜３．０ の関係式を満たす繊維強化複合樹脂材料の補強層を、前
記鉄筋コンクリートの外表面の周囲にその軸方向に強化
繊維を配向させて設けたので、簡単な構成で弾性を向上
したコンクリート柱とすることができる。
【図１】本発明のコンクリート柱の一実施例を示す横断
面図である。
面図である。
【図２】同じくコンクリート柱の正面図である。
【図３】同じくコンクリート柱に設けた補強層の部分を
拡大して示す斜視図である。
拡大して示す斜視図である。
【図４】本発明のコンクリート柱の補強効果を調べる試
験を説明するための平面図である。
験を説明するための平面図である。
【図５】本発明のコンクリート柱の補強に使用する一方
向強化繊維シートを示す断面図である。
向強化繊維シートを示す断面図である。
【図６】同じく強化繊維シートの貼付け法を示す断面図
である。
である。
【図７】同じく強化繊維シートの貼付け法の他の例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図８】同じく強化繊維シートの貼付け法の更に他の例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
１ 一方向強化繊維シート ２ 支持体シート ３ 接着剤層 ４ 強化繊維 ９ コンクリート柱 ９ａ 埋設部 １０ 鉄筋 １１ 補強層 １２ 地面
Claims (1)
- 【請求項１】 略円筒状の鉄筋コンクリートの軸方向の
鉄筋の横断面の総面積（ＳS ）、弾性率（ＥS ）に対
し、強化繊維の横断面の総面積（ＳR ）、弾性率（Ｅ
R ）が ０．０６＜ＥR ・ＳR ／ＥS ・ＳS ＜３．０ の関係式を満たす繊維強化複合樹脂材料の補強層を、前
記鉄筋コンクリートの外表面の周囲にその軸方向に強化
繊維を配向させて設け、前記繊維強化複合樹脂材料の補
強層が、前記コンクリート柱の埋め込み時のグランドレ
ベルに対し、深さ方向に３０ｃｍ以上から高さ方向に１
００ｃｍ以上の範囲に亙ることを特徴とするコンクリー
ト柱。
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP13660393A JP3192277B2 (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | コンクリート柱 |
| US08/241,082 US5542229A (en) | 1993-05-14 | 1994-05-11 | Concrete pole and method of reinforcing same |
| EP94303404A EP0624700B1 (en) | 1993-05-14 | 1994-05-12 | Concrete pole and method of reinforcing same |
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|---|---|---|---|
| JP13660393A JP3192277B2 (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | コンクリート柱 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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- 1993-05-14 JP JP13660393A patent/JP3192277B2/ja not_active Expired - Fee Related
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