ゴム緩衝材を設置したFRPシート接着曲げ補強RC梁の耐衝撃挙動に関する実験的研究

Abstract

室蘭工業大学Muroran Institute of Technology博士（工学）近年，既設 RC 構造物の耐衝撃性向上法の１つとして，軽量で施工性に優れる FRP 材料を用いた補強方法が多く採用されている．耐衝撃用途構造部材の補強問題の場合には，載荷点部に緩衝材を設置して衝撃力の緩和や分散，載荷点部における損傷の低減を図ることが肝要であるものと判断される．このような観点から，本研究では，載荷点部にゴム緩衝材を設置した場合における FRP シート接着曲げ補強 RC 部材の耐衝撃挙動を明らかにすることを目的に，アラミド繊維シート（AFRP）接着曲げ補強 RC 梁に関する重錘落下衝撃荷重載荷実験を実施した．本論文の構成は，以下の通りである． 第１章は序論であり，本研究の背景や既往の研究，および本研究の目的について述べている． 第２章では，本研究で実施した RC 梁に関する静荷重および重錘落下衝撃荷重載荷実験の概要について述べている． 第３章では，本研究で用いたゴム緩衝材単体に関する静的挙動性状について述べている． 第４章では，AFRP シート接着曲げ補強 RC 梁に関する静的耐荷性状について述べている．検討の結果，本研究で採用した RC 梁の破壊形式は，シート補強量の大小によって「曲げ圧壊型」と「剥離破壊型」に分類されることを確認している． 第５章では，ゴム緩衝材を設置した無補強 RC 梁に関する重錘落下衝撃荷重載荷実験について述べている．検討の結果，ゴム緩衝材を設置することによって載荷点部の損傷や斜めひび割れの発生が抑制されること，最大重錘衝撃力が著しく低減されるものの，支点反力および変位波形はゴム緩衝材設置の有無にかかわらず類似する傾向を示すことを明らかにしている． 第６章では，「曲げ圧壊型」AFRP シート接着曲げ補強 RC 梁の耐衝撃挙動について述べている．検討の結果，ゴム緩衝材設置の有無によらずシート破断によって終局に至ること を明らかにしている． 第７章では，「剥離破壊型」AFRP シート接着曲げ補強 RC 梁の耐衝撃挙動について述べている．検討の結果，ゴム緩衝材を設置しない場合にはシート剥離，設置する場合にはシート破断によって終局に至ることを明らかにしている． 第８章では，AFRP シート接着曲げ補強 RC 梁の耐衝撃性について述べている．検討の結果，本研究の範囲では，曲げ圧壊型と剥離破壊型の RC 梁は共に類似の耐衝撃性を有すること，ゴム緩衝材を設置することによって耐衝撃性は向上すること等を明らかにしている． 第９章は本論文の結論であり，本研究で得られた知見を整理している．Recently, FRP bonding method together with the steel-plate jacketing method and the concrete thickness increasing method have been better applied to retrofit and/or strengthen existing concrete infrastructures. In the case of strengthening the structures using an FRP sheet, it is essential to effectively decrease the high intensity of the impact force, to disperse the force, and to restrain the loading surface from suffering damage. From this point of view, in this paper, in the case of placing a cushion rubber as the absorbing material, in order to investigate the impact resistance behavior of the RC beams strengthened in flexure with bonding FRP sheet to the tension-side surface, the drop-weight impact loading tests for the beams reinforced with Aramid FRP (AFRP) sheet were conducted varying drop height of the 300 kg steel weight, the sheet volume, and with/without placing the cushion rubber. The results obtain from this study are as follows: 1) damage to the impacted surface and development of the flexural cracks from the upper fiber and the diagonal cracks can be drastically restrained by placing the rubber; 2) the primary peak impact force can be decreased by less than one-fifth and the high frequency components including in the impact force can be effectively filtered; 3) however, reduction ratios of the maximum and residual deflections were only around 10% and 20%, respectively, because of impulse of the impact force being approximately similar irrespective of with/without placing the rubber; 4) in the case of the concrete crushing intermediate crack (IC) debonding type of RC beams statically, the beams reached the ultimate state due to the sheet rupturing irrespective of with/without placing the rubber; 5) in the case of the premature IC debonding type of RC beams, the beams reached the ultimate state due to the sheet debonding without placing the rubber, but due to the sheet rupturing with placing the rubber; and 6) the impact resistance capacity of the beams may be improved due to placing the rubber.doctoral thesi