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軸方向応力度の履歴( N o . l O )
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周方向応力度の履歴( N o . 7 )
試験体中央の鋼管の軸方向及び周方向応力度 (C900*12試験体)
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周方向応力度の履歴( N o . l O )
図5.7
5.大口径CFf柱の曲げ耐力評価式
5.3 鋼管応力の評価
鋼管の二軸応力状態(軸方向応力と周方向応力)を把握する目的で、 5.2で行った弾塑性応 力解析結果を考察し、二軸応力を推定する式を提案する。試験体中央部の鋼管断面は全塑性 応力状態にあると考え、軸方向および周方向応力を圧縮側と引張側に大別した。各々の側の 周方向応力の平均値をその側の周方向応力とし、これに対応する軸方向応力はyonMisesの降 伏条件式から求まる応力として、鋼管の圧縮側・引張側の二軸応力とした。なお、ひずみ測 定点での周方向応力が圧縮(負)になっているものは除いて平均した。表 5.1に軸方向及び 周方向応力を一覧として示す。なお、表中の値は、素材の降伏点で除した応力比も示してい
る。これらのこ軸応力をvonMisesの降伏曲線とともに図5.8に示す。横軸は周方向応力を素 材の降伏点で除した周方向応力比α、縦軸は軸方向応力を同様にして計算した軸方向応力比
p
である。応力比の符号は引張を正としている。これによると、圧縮側における周方向応力 比(以下、 α lと記述する)は 0.09'"'‑0.26に分布しており、また、引張側における周方向応 力比(以下、 α 2と記述する)は0.30'"'‑0.56に分布している。 CFT指針4)では圧縮側・引張側 ともに中心圧縮実験から求めた値0.19を用いている。本実験による圧縮側の周方向応力比αlもこの値を中心に分布しているが、本実験による引張側の周方向応力比α 2は、 α 1の2倍 程 度の値を示している。圧縮側の周方向応力と引張側の周方向応力が異なるのは、圧縮及び引 張各側のコンファインド効果のメカニスムが異なる事、最大曲げ耐力近傍においては鋼管と 充填コンクリートとの摩擦が生じているためと考えられる。
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図5.8 軸方向及び周方向応力比
5‑1 1
5.大口径CFf柱の曲げ耐力評価式
表5.1 最大耐力時の軸方向及び周方向応力一覧
試 験 体 応力 平均応力 応力比 平均応力比
(径厚比) 降伏点 ゲージ 軸方向 周方向 1軸方向 周方向 軸方向 周方向 軸方向 周方向 (N/mm2) No. (N/mm2) (N/mm2) I (N/mm2) (N/mm2) F α
圧 NO.12 ‑209 47 ‑0.89
縮 NO.7 ー183 78 ‑211 41 ‑0.78 0.33 ‑0.90 0.18 C3
∞
*2.3 234 領U NO.8 ‑242 ‑19 ‑1.04 ‑0.08( 125) ヲ￨ NO.9 268 105 1.15 0.45
張 NO.I0 250 37 267 96 1.07 0.16 1.14 0.41 領1No.l1 274 147 1.17 0.63
圧 NO.12 ‑302 23 ー0.96 0.07
縮 NO.7 ‑242 110 ‑265 80 ー0.77 0.35 ‑0.85 0.26 C3
∞
*3.2 313 領1NO.8 ‑243 108 ‑0.77 0.35(92) ヲ￨ NO.9 349 98 1.11 0.31
張 NO.I0 354 121 354 115 1.13 0.39 1.13 0.37 領1NO.l1 354 123 1.13 0.39
圧 NO.12 ‑359 ‑46 ‑1.04 ー0.13
縮 NO.7 ‑308 63 ‑329 30 ‑0.89 0.18 事0.95 0.09 C3
∞
*4.5 345 領1NO.8 ‑327 26 ‑0.95 0.07(67) ヲ￨ NO.9 377 97 1.09 0.28
張 NO.I0 381 108 385 103 1.10 0.31 1.12 0.30 但
リ NO.l1 383 104 1.11 0.30 圧 NO.12 ‑377 55 ‑0.92 0.13
縮 NO.7 ‑334 121 ‑360 83 ‑0.82 0.30 ‑0.88 0.20 C6
∞
*6 408 倶t
No.8 ‑361 74 骨0.88 0.18(104) ヲ￨ No.9 467 180 1.14 0.44
張 No.I0 467 213 467 183 1.15 0.52 1.15 0.45 但
リ No.l1 463 157 1.13 0.38 圧 NO.12 ‑315 107 ー0.83 0.28
縮 NO.7 ‑410 ‑80 ‑322 101 ‑1.07 ‑0.21 ‑0.84 0.26 C9
∞
*6 382 倶リ NO.8 ‑243 196 ‑0.64 0.51( 159) ヲ￨ NO.9 440 229 1.15 0.60
張 NO.I0 434 205 441 215 1.14 0.54 1.16 0.56 但
リ NO.l1 437 209 1.14 0.55 圧 NO.12 ‑265 123 ‑0.77 0.35
縮 NO.7 ‑307 58 ‑302 77 0.89 0.17 ー0.87 0.22 C9
∞
*9 347 領1NO.8 ‑317 51 ‑0.91 0.15( 102) ヲ￨ NO.9 385 106 1.11 0.31
張 NO.I0 392 139 390 117 1.13 0.40 1.13 0.34 領
リ NO.ll 387 107 1.11 0.31 圧 NO.12 ‑344 62 ‑0.91 0.16
縮 NO.7 ‑354 43 ‑349 54 ー0.93 0.11 ‑0.92 0.14 C9
申 ∞
12 379 領リ NO.8 ‑341 58 ‑0.90 0.15(76) ヲlNO.9 433 207 E 1.14 0.55
張 NO.I0 437 201 437 190 1.15 0.53 1.15 0.50 恨
リ NO.l1 430 162 1.13 0.43
‑軸方向の平均応力は、周方向の平均応力とyonMisesの降伏条件式から求まる応力である0
・応力比，平均応力比は、応力， 平均応力を降伏点で除した値である。
5.大口径CFf柱の曲げ耐力評価式
鋼管の耐力は、全塑性状態を仮定すると、圧縮側と引張側の周方向応力を決めることによ り決定することができる。鋼管の周方向応力は充填コンクリートのはらみ出し及び鋼管の半 径方向の縮みの拘束により生じるが、その値は鋼管の周方向の変形、すなわち周長の伸びに 対する剛性に比例するものと考えられる。そこで、周方向応力比と鋼管の径厚比との関係を 図5.9に示す。 a)は圧縮側 (α1)について、 b)は引張側 (α2)についてである。同図より、
径厚比 150以下に於いては、圧縮側・引張側の周方向応力比とも径厚比が大きくなるにつれ 大きくなる傾向を示している。これらのデータを用いて、最小二乗法により α1，α2の近似 式を求め、式5.3，式5.4及び図5.19中に示す。この周方向応力比の近似式に対応する軸方向 応力比をvonMisesの降伏条件式から求め、この曲線と上記方法により求めた圧縮側・引張側 の軸方向応力比の比較を図5.10に示す。軸方向応力比の場合も周方向応力比と同様、径厚比 150以下に於いては、径厚比の増大と共に軸方向応力比が増大する傾向にある。図5.9，図5.10 より、データに対する近似式の対応を見ると、圧縮側のデータはばらついておりあまり良い 精度とはいえないが、引張側は良い精度で近似している。
α1 =0.0194 (D/t) 0.5
α2=0.0414 (D/t) 0.5
ここに、 α1，α2 .鋼管の圧縮側，引張側の周方向応力比 D， t :鋼管の断面径，板厚
5‑13
ー (5.3)
‑(5.4)
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5.大口径CFf柱の曲げ耐力評価式