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50 100 150 200
径厚比 O/t
a) 圧縮側
1.3
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C300 ー ー ー ̲̲ ̲ ̲ Jー ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー'‑ ー ー ー ー ー ・ ・ ・ ー ー ーd C600
• C900
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50 100 径厚比 O/tb) ヲ￨張側
150 200
図5.10 軸方向応力比と径厚比の関係
5‑15
5.大口径CFf柱の曲げ耐力評価式
5.4 充填コンクリートの強度評価
充填コンクリートの曲げ耐力を評価するには、第3章で見たように、寸法効果を無視する ことはできない。しかし、第3章で見た寸法効果は圧縮強度に対するものであり、曲げを受 ける場合の寸法効果については定かではない。そこで、 5.3で求めた鋼管の応力を用いて、計 算曲げ耐力が実験値と一致するようにコンクリート強度 (cσc8) を逆算し、このときのコン
クリートのす法効果 (cr sJを式5.5にて計算した。同式は、充填コンクリートの圧縮強度 を表わす式であり、右辺第一項はプレーンコンクリートの圧縮強度、第二項はコンファイン ド効果によるコンクリート強度の上昇分である。第二項の拘束係数kはRichart6)による値を 用いた。
cσc8 = c r su . cσ8+ kσr
二 cr su・cσB+2 k t/ (D‑t)α1・sσy ー 一 一 ー ー ー ー ー ー (5.5)
ここに、 cσc8.す法効果及びコンファインド効果を考慮したコンクリート強度 cσ8， sσy .シリンダー強度，鋼管の降伏点
D， t :鋼管の外径，板厚 k :拘束係数 (k=4.1)
α1 .鋼管の圧縮側周方向応力比 (5.3参照)
上記検討より得られた結果を表5.2及び図5.11に示す。なお、曲げ耐力は鋼管及びコンク リートの応力状態を全塑性状態として計算した。また、曲げ耐力の計算及びコンクリートの 寸法効果の計算に用いた周方向応力比αぃ α 2は、式5.3，式5.4及び図5.9に示す近似式で はなく、ひずみ計測値を用いて求めた弾塑性応力解析結果の平均値(図5.9中のプロット値) を使用した。図中には、比較の為、圧縮強度に対する寸法効果として、第
3
章でのコンクリ ート強度60MPaに対する寸法効果、及び米国開拓局8)による寸法効果を示している。同 図 よ り 、 本 検 討 で 得 ら れ た 結 果 は 圧 縮 強 度 に 対 す る 寸 法 効 果 よ り も 小 さ く 、 断 面 径 600mmではシリンダー強度の 80%に、断面
f
歪900mmではシリンダー強度の 62%‑65%に 低下することがわかる。これは、 SRC規準でのコンクリート低減係数cr u =0.85を下回る値 である。圧縮実験による値よりも等曲げ実験から得られた結果の方が小さくなった一要因として、曲げ耐力の計算において断面の応力状態を全塑性状態と仮定し圧縮側コンクリートの 応力分布を均一に仮定したのに対し、実際には山形に分布していると思われることから、 ACI
5.大口径CFf柱の曲げ耐力評価式
規準の
k
I (豆0.85)すなわち、実際の応力分布の面積と計算で仮定したストレスブロックの 面積の比に相当する係数がかかった結果になっているためと考えられる。上記の計算結果から、曲げモーメントを受ける充填コンク リートのす法効果の近似式を最 小二乗法により求め式5.6及び図5.11中に示す。
c r su=4.173/Do.s+0.583 ーーーー『ーーー (5.6)
ここに、 cr su :曲げを受けるコンクリートの寸法効果 D :充填コンクリートの断面径 (mm)
なお、この近似式は、断面径300mmの試験体に対する重みを他の試験体よ りも小さく し、 また、コンクリート強度はシリンダー強度を基本とすることから断面径100mmでcr su=l.O となる条件を付けて求めた。断面径300mmの試験体の重みを小さくしたのは、 (1)本論文で 主対象としているのは大断面であること、 (2)小断面に対する寸法効果は骨材す法の影響 9)
を受けマクロ的に捕えにくいこと、による。この近似式によると断面径が900mmでシリンダ ー強度の72%、大口径CFTに相当する 2.700mmでは66%に低下する。
表5.2 曲げを受けるコンクリートの寸法効果一覧
材料強度 鋼管応力度
試験体 鋼材 コンクリート 周方向 軸 方 向 引 張 軸 方 向 圧 縮
sσy c σ B sσ 8 ，σ1 Y sσcy
(N/mm2) (MPa) (N/mm2) (N/mm2) (N/mm2)
C3
∞
*2.3 234 63.8 41 267 211 C3∞
*3.2 313 64.6 80 354 265C3
∞
*4.5 345 64.6 30 385 329C6
∞
*6 408 61.4 83 467 360C9
∞
*6 382 60.3 101 441 322C9
∞
*9 347 63.6 77 390 302 C9∞
*12 379 67.1 54 437 349*1コンファインド効果によるで、式 (5.5)の右辺第二項の値。
勺実験耐力に一致するように求めた充填コンクリートの応力度。
5‑17
コンクリート応力度 付加・1 実大・2 す法効果 k . σ r cσcs Eτ制 (MPa) (MPa)
2.7 60.2 0.90 7.2 78.7 1.11 3.7 86.9 1.29 6.6 56.0 0.81 5.2 44.9 0.66 6.3 45.8 0.62 5.9 48.3 0.63
5.大口径CFf柱の曲げ耐力評価式
1.6 a
℃1.4 ま 看
護
1.2出、.‑