JPH09170292A

JPH09170292A - Ｆｒｐ構造体の複合構造

Info

Publication number: JPH09170292A
Application number: JP7334932A
Authority: JP
Inventors: Naoki Yamada; 直樹山田; Yuichi Kobata; 雄一木幡; Takuya Kato; 卓也加藤; Katsuo Murakoshi; 勝雄村越
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd; Fuji Kako Inc
Current assignee: JFE Engineering Corp; Fuji Kako Inc
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 1997-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】強度、スペース、重量、断熱効果、遮音効
果、遮光性、コストのすべてを満足するＦＲＰ板材の複
合構造を提供する。【解決手段】所定間隔離して対向配置されたＦＲＰか
らなる平板１及び段付板２と、これら２枚のＦＲＰ板の
内面に当接して、これらの間の内部空間を画成する複数
の並設された骨部材３と、複数の骨部材３の間に配設さ
れた心材４とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＦＲＰ構造体の複
合構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】船舶の上部構造、例えば床、壁などに用
いる構造体の構造としては、骨付き単板構造、サンドイ
ッチ構造及びサンドイッチに骨部材を貼り付けた構造が
知られている。図１５、図１６、図１７はそれぞれ骨付
き単板構造、サンドイッチ構造及びサンドイッチに骨部
材を貼り付けた構造の構造体の断面図である。

【０００３】骨付き単板構造は、図１５に示すように、
平板状のＦＲＰ板５０の一方の面に所定間隔で凸部５１
ａが形成されたハット付ＦＲＰ板５１を張り付け、凸部
５１ａと平板状のＦＲＰ板５０との隙間に心材５２を入
れた構造であり、凸部５１ａが骨となる。そして、骨付
き単板構造の製作は、人の手作業によるハンドレイアッ
プ法によって行われるのが一般的である。

【０００４】また、サンドイッチ構造は、図１６に示す
ように、２枚の平板状のＦＲＰ板５４，５５を所定間隔
だけ離して対向配置し、これらＦＲＰ板５４，５５間に
心材５６をサンドイッチ状に入れた構造である。したが
って、このサンドイッチ構造には骨部材が無く、ＦＲＰ
板５４，５５と心材５６の厚みを増すことにより剛性を
高める構造になっている。

【０００５】さらに、サンドイッチに骨部材を貼り付け
た構造は、図１７に示すように、図１６に示したサンド
イッチ構造の一方の面に四角柱管からなる骨部材５７を
所定間隔ごとに貼り付けたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構造には次のような問題点があった。すなわち、
骨付き単板構造では、凸部５１ａをＦＲＰ板で製作する
ためＦＲＰ板の使用量が多くなり、全体として重くな
る。そのため、重量軽減が困難である。また、人の手作
業で製作されるため、製作に手間がかかり、コストも高
い。さらに、単板部は板厚が薄いため、断熱効果が少な
く、遮音効果が少なく、遮光性にも乏しいという問題点
があった。

【０００７】また、上記のサンドイッチ構造では、骨部
材が無いため撓みが大きく、座屈が起こりやすい。その
ため、十分な強度を確保するためには板厚を極めて厚く
する必要があり、この場合にはスペースなどにおいて不
利になってしまうという問題点があった。

【０００８】さらに、上記のサンドイッチに骨部材を貼
り付ける構造では、全体の厚みが、サンドイッチ構造の
厚みと骨部材５７との厚みを合わせたものになるため、
スペースをとることになる。また、サンドイッチと骨部
材５７との接合を骨部材５７の一側面でのみ行っている
ので、接合面積が少なく、この接着部が剥離する危険性
がある。さらに、骨部材５７はサンドイッチの片面のみ
接合しているので、もう一方の面に十分に力を伝えてお
らず、強度的な連続性に乏しく、効率よく強度を発揮す
る構造とは言えない。

【０００９】このように、従来のＦＲＰ構造材は強度、
スペース、重量、断熱効果、遮音効果、遮光性、コスト
のすべてを満足するものではなかった。本発明は、かか
る課題を解決するためになされたものであり、上述した
強度、スペース、重量、断熱効果、遮音効果、遮光性、
コストのすべてを満足するＦＲＰ構造体の複合構造を提
供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係るＦＲＰ構造
体の複合構造は、所定間隔離して対向配置された２枚の
ＦＲＰ板と、これら２枚のＦＲＰ板の内面に当接して、
これらの間の内部空間を画成する複数の並設された骨部
材と、該複数の骨部材の間に配設された心材とを備えた
ものである。

【００１１】また、骨部材は、中空体であることを特徴
とするものである。

【００１２】さらに、２枚のＦＲＰ板の少なくとも１方
に、外面が突出すると共に内面が凹んだ複数の突条を形
成し、これら複数の突条の内面凹部によって前記各骨部
材の一部をそれぞれ包み込んだものである。

【００１３】また、骨部材は、ＦＲＰ引抜き材であるこ
とを特徴とするものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態のＦＲ
Ｐ構造体の斜視図である。図において、１はＦＲＰの平
板、２は平板１から所定距離離して対向配置されたＦＲ
Ｐの段付板であり、外面が突出すると共に内面が凹んだ
複数の突条２ａが形成されている。３は平板１と段付板
２との間に、その一部を段付板２の凹部２ｂに嵌入させ
て複数配設された矩形筒状のＦＲＰ引き抜き材からなる
骨部材である。４は骨部材３の間に介装された心材であ
る。そして、骨部材３は一側面を平板１の内面に、他側
面を段付板２の凹部２ｂにそれぞれ接着され、他の２側
面を心材３に接着されている。

【００１５】なお、平板１及び段付板２にはガラスマッ
ト積層ＦＲＰ板が用いられ、心材４にはウレタン発泡
材、アクリル発泡材、塩化ビニル発泡材などのプラスチ
ック発泡材が用いられるが、これに限られるものではな
い。また、ＦＲＰ構造体の製作方法として、上記におい
ては２枚のＦＲＰ板１，２を事前に製作し、これらに心
材４と骨部材３を張り付けるものを示したが、他の方法
としてＦＲＰ板１の上に骨部材３と心材４を配設してこ
れらの上面にＦＲＰを積層してＦＲＰ板２を形成する方
法でもよい。

【００１６】図２は図１に示した本実施形態の断面図で
ある。上記のように構成された本実施形態においては、
図２に示すように、平板１及び段付板２の間に中空状の
骨部材３が介装されると共に、骨部材３が平板１及び段
付板２の両方に当接しているので、ＦＲＰ構造体に外力
が作用すると、複合的な剛性が効き、撓み、座屈が抑え
られることになる。また、骨部材３と平板１及び段付板
２との接着面が広いので、接着部の剥離を抑えられ、曲
げ、引っ張り強度が向上する。さらに、複数の骨部材３
の間に介装された心材４が、遮音、遮光及び断熱の効果
を高める。

【００１７】上記のように本実施形態には種々の利点が
あるが、これを従来例で示した３つの構造との関係でさ
らに詳しく説明する。まず、骨付き単板に比較すると、
同程度の剛性を持たせた場合には、軽量化を図ることが
できる。また、引き抜き材は工業製品として市販されて
いるので、ハンドレイアップ法に比較して製作に手間が
かからない。さらに、心材を用いているため、断熱効
果、遮音効果及び遮光性に優れている。また、引き抜き
材は工業製品として比較的安価で市販されているので、
コストを抑えられる。

【００１８】また、サンドイッチ構造に比較すると、骨
部材３を介装しているので座屈が起こりにくい。また、
骨部材３が平板１及び段付板２の両方に当接しており、
これら３つの部材が一体として剛性を作り出すため、心
材を必要以上に厚くしなくてもよい。

【００１９】さらに、サンドイッチに骨部材を貼り付け
た構造に比較すると、全体の厚みを骨部材３の厚み程度
に抑えることができるので、スペースを有効に使える。
また、骨部材３が平板１と段付板２との間に介装される
と共に、両板に接着されているので、接着部が剥離しに
くく材料としての信頼性が高い。さらに、骨部材３が平
板１と段付板２の両方に接しているので、強度的な連続
性に優れている。

【００２０】次に、本実施形態の構造体の力学的性質を
従来例と比較することによって、その優位性を具体的に
示す。図３は重量を同程度にした場合における本実施形
態の構造体とサンドイッチ構造体及び骨付き単板との剛
性ＥＩの比較例を示すグラフである。この比較例に用い
た各構造体の寸法は以下の通りである。 (1) サンドイッチ構造体幅：４５０mm 厚さ：２９mm ＦＲＰ板の厚さ：２．９mm (2) 骨付き単板幅：４５０mm 単板部の厚さ：１１mm 骨底部幅：８０mm 骨頂部幅：８０mm 骨部厚さ：８０mm (3) 本実施形態の構造体幅：４５０mm 心材装着部厚さ：２５mm 骨部幅：８０mm ＦＲＰ板の厚さ：２．９mm ＦＲＰ引抜き材幅：７５mm ＦＲＰ引抜き材高さ：７５mm ＦＲＰ引抜き材厚さ：５mm 図３から分かるように、本実施形態のものが他のものに
比べて剛性ＥＩが大きい。

【００２１】ところで、梁理論によると、両端支持のと
きに等分布荷重が作用する場合、最大撓み量ｙ_maxは次
式で与えられる。

【００２２】

【数１】

【００２３】上式によると、同じ条件で荷重を作用させ
た場合には、剛性ＥＩが大きいほど最大撓み量ｙ_maxを
小さく抑えることができる。本実施形態のものは前述し
たように、サンドイッチ構造や骨付き単板構造に比べ、
重量を同程度にした場合の剛性ＥＩが極めて大きいの
で、最大撓み量ｙ_maxを小さく抑えることができる。

【００２４】また、中心圧縮荷重を受ける一様断面柱の
曲げ座屈について、Euler の式は弾性座屈応力σ_crを次
のように与えている。

【００２５】

【数２】

【００２６】上式によると、同じ条件で荷重を作用させ
た場合、剛性ＥＩが大きいほど弾性座屈応力σ_crを大き
くすることができ、座屈を抑えられることになる。本実
施形態のものは前述したように、サンドイッチ構造や骨
付き単板構造に比べ、重量を同程度にした場合の剛性Ｅ
Ｉが極めて大きいので、弾性座屈応力σ_crを大きくする
ことができ、座屈を抑えられることになる。

【００２７】図４は重量を同程度にした場合における本
実施形態のものとサンドイッチ及び骨付き単板との断面
係数Ｚの比較例を示すグラフである。この比較例に用い
た各構造体の寸法は図３の場合と同様である。ところ
で、梁に曲げモーメントが作用した場合の曲げ応力σは
次式によって求めることができる。

【００２８】

【数３】

【００２９】上式は、同じ条件で曲げモーメントＭを作
用させた場合には、断面係数Ｚが大きいほど曲げ応力σ
を小さくすることができることを示している。本実施形
態のものは、前述したようにサンドイッチや骨付き単板
構造等に比べ、重量を同程度にした場合の断面係数Ｚが
大きいので、曲げ応力を小さく抑えることができる。以
上のように、本実施形態の構造体は力学的性質において
従来例のものに比較すると、その優位性が認められる。

【００３０】なお、本発明に係るＦＲＰ構造体の複合構
造は骨部材の形状やＦＲＰ板の形状を変えることによっ
て種々の実施形態が考えられる。そこで、以下に図１に
示したものを変形した実施形態を示す。図５は本発明の
他の実施形態の断面図である。図において、図１と同一
部分には同一符号を付して説明を省略する。以下の実施
形態において同じ。本実施形態のものは、ＦＲＰの平板
５，６の間に心材３と四角筒状のＦＲＰ引き抜き材から
なる骨部材３を所定間隔ごとに配置したものである。

【００３１】図６は本発明の他の実施形態の断面図であ
る。本実施形態においては、両面のＦＲＰ板を図１に示
したのと同様の段付板７，８にしたものである。本実施
形態によれば、両面のＦＲＰ板にリブが形成されること
になり、より剛性を高めることができる。

【００３２】図７は本発明の他の実施形態の断面図であ
る。本実施形態のものは図１に示したものにおいて、骨
部材の形状を円筒状にし、段付板の突条の形状を円弧状
にしたものである。、９が段付板、９ａが突条、１０が
骨部材を示している。

【００３３】図８は本発明の他の実施形態の断面図であ
る。本実施形態のものは図５に示したものにおいて、骨
部材の形状を円筒状にしたものである。１１が骨部材を
示している。

【００３４】図９は本発明の他の実施形態の断面図であ
る。本実施形態のものは図６に示したものにおいて、骨
部材の形状を円筒状にし、段付板の突条の形状を円弧状
にしたものである。、１２，１３が段付板、１２ａ，１
３ａが突条、１４が骨部材を示している。

【００３５】図１０は本発明の他の実施形態の断面図で
ある。本実施形態のものは図７に示したものにおいて、
骨部材の形状を円弧状にしたものである。１５が骨部材
を示している。

【００３６】図１１は本発明の他の実施形態の断面図で
ある。本実施形態のものは図１に示した段付板２の段部
の形状を断面台形状にしたものである。１６が段付板を
示している。

【００３７】図１２は本発明の他の実施形態の断面図で
ある。本実施形態のものは図１に示した段付板２の突条
２ａの上面部を切除したものである。１７が上面部を切
除された段付板を示している。

【００３８】図１３は本発明の他の実施形態の断面図で
ある。本実施形態のものは図１に示した段付板２の突条
２ａの高さを高くし、この段部に四角筒状のＦＲＰ引き
抜き材からなる骨部材を２段重ねにして配設したもので
ある。１８は２段重ねに配設した骨部材を示している。

【００３９】図１４は本発明の他の実施形態の断面図で
ある。本実施形態においては、図１２に示したものにお
いて、四角筒状のＦＲＰ引き抜き材からなる骨部材３に
代えて、断面コ字状の溝形材を背中合わせにしたＩ形状
の骨部材１９を用いたものである。上記の種々の実施形
態のものは、それぞれ使用箇所に応じて他の部材との取
り合い等の条件により適宜選択するようにする。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、本発明においては、所定
間隔離して対向配置された２枚のＦＲＰ板の内面に当接
して、これらの間の内部空間を画成する複数の骨部材
と、該複数の骨部材の間に配設された心材とを備えたの
で、強度、スペース、重量、断熱効果、遮音効果、遮光
性、コストの面で優れた構造体が得られる。

【００４１】また、骨部材は、中空体にしたので、さら
に軽量化を図ることができる。

【００４２】さらに、２枚のＦＲＰ板の少なくとも１方
に、外面が突出すると共に内面が凹んだ複数の突条を形
成し、これら複数の突条の内面凹部によって前記各骨部
材の一部を包み込んだので、ＦＲＰ板にもリブが形成さ
れることになり、さらに剛性を高めることができる。

【００４３】また、骨部材は、ＦＲＰ引抜き材で形成し
たので、さらに強度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の構造体の斜視図である。

【図２】図１に示した本発明の一実施形態の構造体の断
面図である。

【図３】重量を同程度にした場合における本実施形態の
構造体とサンドイッチ構造体及び骨付き単板との剛性Ｅ
Ｉの比較例を示すグラフである。

【図４】重量を同程度にした場合における本実施形態の
ものとサンドイッチ及び骨付き単板との断面係数Ｚの比
較例を示すグラフである。

【図５】本発明の他の一実施形態の断面図である。

【図６】本発明の他の一実施形態の断面図である。

【図７】本発明の他の一実施形態の断面図である。

【図８】本発明の他の一実施形態の断面図である。

【図９】本発明の他の一実施形態の断面図である。

【図１０】本発明の他の一実施形態の断面図である。

【図１１】本発明の他の一実施形態の断面図である。

【図１２】本発明の他の一実施形態の断面図である。

【図１３】本発明の他の一実施形態の断面図である。

【図１４】本発明の他の一実施形態の断面図である。

【図１５】従来の骨付き単板構造を示す断面図である。

【図１６】従来のサンドイッチ構造を示す断面図であ
る。

【図１７】従来のサンドイッチに骨部材を貼り付けた構
造を示す断面図である。

【符号の説明】

１，５，６平板２，７，８，９，１２，１３，１６，１７段付板３，１０，１１，１４，１５，１８，１９，５７骨部
材４，５２，５６心材５０，５４，５５ＦＲＰ板５１ハット付ＦＲＰ板５１ａ凸部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤卓也東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者村越勝雄静岡県富士市前田90番地富士化工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定間隔離して対向配置された２枚のＦ
ＲＰ板と、これら２枚のＦＲＰ板の内面に当接して、これらの間の
内部空間を画成する複数の並設された骨部材と、該複数の骨部材の間に配設された心材とを備えたことを
特徴とするＦＲＰ構造体の複合構造。
【請求項２】前記骨部材は、中空体であることを特徴
とする請求項１記載のＦＲＰ構造体の複合構造。
【請求項３】前記２枚のＦＲＰ板の少なくとも１方
に、外面が突出すると共に内面が凹んだ複数の突条を形
成し、これら複数の突条の内面凹部によって前記各骨部
材の一部をそれぞれ包み込んだことを特徴とする請求項
１又は２記載のＦＲＰ構造体の複合構造。
【請求項４】前記骨部材は、ＦＲＰ引抜き材であるこ
とを特徴とする請求項１、２又は３のいずれかに記載の
ＦＲＰ構造体の複合構造。