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仁 ロ
床 版 プ ロ ッ ク6x 800 = 4800
「 口
〕
模 型 の 供 試 体 の 製 作 を 通 し て 実 構 造 物 の 架 設 時 の 施 工 性 を 確 認 す る 。
せ ん 断 応 力 の ス ケ ー ル 効 果 の 影 響 か ら 小 さ い こ こ で 用 い る 供 試 体 の 規 模 は 、
モ デ ル で は 難 し い こ と 、 供 試 体 製 作 上 の 補 強 鋼 材 の 配 置 お よ び 載 荷 装 置 の 耐 力 構 高 が1m以 下 の ス ケ ー ル の 全 体 繕 造 の 模 な ど を 考 慮 し て 、 支 聞 が6m程度、
こ の ス ケ ー ル は 本 構 造 の 適 用 支 間 の 最 低 と し て ス パ ン40m程 なお、
型 と す る 。
構 高 の 約1/4を 想 定 し た も の で あ る。 度 の 実 構 造 物 で の
標 と し て 、 載 実 験 検 証 に あ た っ て は 、 供 試 体 の 破 壊 モ ー ド は せ ん 断 破 壊 を
図 ‑5.2.1供 試 体 の 形 状 、 寸 法 お よ び ひ ず み 、 鋼 材 の ひ ず み な ど を 測 定 し て
ト ラ ス 部 材 の 変 形 、 荷時の床版，
構 造 部 材 は 幅80cm、 厚 さ 7cmの 上 下 の 床 版 部 材 が 各 8ブ ロ ッ ク ( 標 準 ブ ロ ッ ク 計 算 値 と 照 合 す る 。
6cmx10cmの ト ラ ス 部 材 が 片 面 7ブ ロ ッ ク ( 両 面14 6個 、 端 部 ブ ロ ッ ク 2個 人
供 試 体 は 、 実 構 造 物 と 同 様 に 、 各 部 材 ご と に プ レ キ ャ ス ト ブ ロ ッ ク で 製 作 し 、
か ら 構 成 す る。 組 立 て 手 順 は 床 版 お よ び 卜 ブ ロ ッ ク ) と 支 点 部 横 桁 ( 場 所 打 ち )
プ レ ス ト レ ス の 導 入 に よ る 二 次 応 力 が 発 生 し な い よ う に プ レ ス ト レ ス を 導 入 し
を 受 け な い 状 態 で プ レ ス ト レ ス を 導 入 し た 後 、 上 下 床 ラ ス 部 材 が 相 互 間 で 拘
な が ら 、 各 部 材 を 組 立 て て い く 方 法 を と る。
版 と ウ ェ ブ に 相 当 す る ト ラ ス 部 材 を
PC
鋼 材 で 接 合 し 、 構 造 物 と し て 一 体 化 す 以 下 に 主 な 研 究 項 目 を あ げ る。る。
① 全 体 ト ラ ス 構 造 と し て の耐 荷 力
ブ ロ ッ ク 供 試 体 の 各 ブ ロ ッ ク の 製 作 は 、 製 作 環 境 の 良 好 な 実 験 室 内 で 行 い 、
② 上 、 下 床 版 部 材 を 有 す る 卜 ラ ス 構 造 の ね じ り に 対 す る 耐 荷 力
室 内 で 製 作 、 組 立 て ら れ た 供 試 体 を 、
133 その後、
載 荷 装 置 の あ る p
c
工 場 に 運 搬 し た。 の 組 立 て も 実 験 室 内 で 行 っ た 。③ ト ラ ス 部 材 と 床 版 部 材 の 接 合 部 構 造 の せ ん 断 伝 達 機 構
組 立 て な ど 施 工 性 に 関 す る 問 題 …
132
④プ レ キ ャ ス ト 部 材 の 製 作
5.2.2配 合 お よ び 使 用 材 料
供 試 体 の 各 ブ ロ ッ ク は モ ル タ ル で 作 製 し た。通 常 桁 橋 で は ウ ェ ブ の せ ん 断 強 度 が 影 響 す る の に 対 し て 、 今 回 の よ う な ト ラ ス 構 造 で は ウ ェ ブ で あ る 斜 材 の 軸 引 張 、 軸 圧 縮 の 耐 力 が 支 配 的 で あ る こ と か ら 、 お よ び 供 試 体 の 製 作 性 を 確 認 す る た め か ら モ ル タ ル 製 と し た。
試 験 に 使 用 し た モ ル タ ル の 配 合 を 表‑5.2. 1に 示 す。セ メ ン 卜 は 早 強 ポ ル ト ラ ン ド セ メ ン ト ( 比 重3.14)を 使 用 す る 。 細 骨 材 は 川 砂 ( 比 重2.60，吸水率1.90，月 粗 粒 率2.82)、 j毘 和 剤 は シ リ カ フ ュ ー ム な ど を 用 い ず に 水 セ メ ン 卜 比 を 小 さ く
し て 強 度 を 高 め る た め に 、 ナ フ タ リ ン 系 高 性 能 減 水 剤 (HWRA)(比重1.20)を 添 加 し て い る 。 モ ル タ ル の 目 標 の 設 計 基 準 強 度 は80MPaで あ る。強 度 試 験 結 果 を 表‑ 5.2.2に示す。
PC
鋼 材 は 上 下 床 版 お よ び ト ラ ス 部 材 と 床 版 部 材 の 接 合 部 横 締 め 用 に P C鋼 棒 (SBPR1080/1230)ゆ13mmを 、 ト ラ ス 部 材 に はp
C鋼 棒 ゆ 11mmを 使 用 し た。鉄 筋 は (SD295)D6mmを用いた。5. 3
1
共 試 体 の 設 計 、 製 作5. 3. 1設 計 ( 1 ) 概 要
供 試 体 の 破 壊 モ ー ド は 、 集 中 荷 重 の 偏 心 載 荷 に よ る ね じ り を 加 え た せ ん 断 破 壊 を 目 標 と し 、 ト ラ ス 部 材 の p
c
鋼 棒 の 引 張 降 伏 が 床 版 の 破 壊 お よ び 卜 ラ ス 部 材 の 圧 縮 破 壊 よ り も 先 行 す る よ う に 設 計 し た。ト ラ ス 構 造 で は ト ラ ス 部 材 と 床 版 部 材 の 軸 線 の 交 点 が ず れ る と 二 次 的 な 曲 げ が 発 生 す る 。部 材 の 組 合 せ は 次 の二種 類 を 考 え る 。す な わ ち 、 上 路 式 の 構 造 で は、図‑5.3.1に 示 す よ う に 接 合 部 横 梁 は ト ラ ス 断 面 の 内 側 に 設 置 さ れ 、 部 材 軸 線 が 一 点 で 交 わ る 構 造 と な る 。下 路 式 の 構 造 で は 、 図‑5.3.1に 示 す よ う に 接 合 部 横 梁 は 構 造 的 に ト ラ ス 断 面 の 外 側 に 設 置 す る こ と に な り 、 部 材 軸 線 が 一 点 で 交差しなし、。本 実 験 で は 不 確 定 な 要 素 を 除 く た め 上 路 式 を 想 定 し 、 部 材 軸 線 が ー凧 で 交 わ る 構 造 と し た。
トラス材 償 梁
表 ‑5.2. 1モ ル タ ル 配 合 表
W/C (% )
34
(kgW / n1)
240
(kgC /n1)
706
H W R A (kg/ m3)
10. 6
上 路 式 下 路 式
表 ‑5.2.2モ ル タ ル 強 度 試 験 結 果 ( 単 位 MPa)
ヌ1‑ 5.3.1部 材 紬 線 の 交 点
( 2 )
ト ラ ス 部 材 のPC
鋼 材 本 数 の 算 定ト ラ ス 部 材 の プ レ ス ト レ ス 量 (PC鋼 材 本 数 ) は 、 圧 縮 と 引 張 の 両 部 材 に 対 し て 同 じ 量 を 導 入 す る 。 す な わ ち 、 引 張 部 材 に は 作 用 引 張 力 に 対 し て プ レ ス ト レ ス 力 を 導 入 す る 。 圧 縮 部 材 に は 引 張 部 材 と 同 じ 量 の プ レ ス ト レ ス 量 を 導 入 す る 。
し た が っ て 、 圧 縮 部 材 で は 作 用 圧 縮 力 に 引 張 力 に 対 し て 導 入 し た プ レ ス ト レ ス 力 を 加 え た 軸 力 が 許 容 圧 縮 強 度 以 下 に な る よ う に 決 定 す る 。 土 木 学 会 の コ ン ク リ ー ト 標 準 示 方 書 に よ り 、 基 準 強 度 f'Ck=80MPaの コ ン ク リ ー 卜 の 軸 方 向 圧 縮
強 度 は fc '二41.OMPa、 設 計 引 張 強 度 はfl d =‑3. 3MPaと し て 算 定 し た。 こ の 応 力 状 態 を 図 ‑5.3.2に 示 す。
テ ス ト ピ ー ス No. 1 NO.2 NO.3 NO.4 (打設日) (8月24日) (8月31日) (9月 5日) (9月12日)
72. 8 68. 5 73.9 70.2 7 2 72. 8 75. 4 68.9 69.7
材 日
平 均 72. 8 7l. 9 7l. 3 70.0 85. 7 85. 2 84. 1 86. 5
ρ7コ、 28 2 82. 1 82. 6 86.3 82. 9 日
平 均 83. 9 83. 9 85. 2 84. 7
A
斗
qu
門 べ
﹁ ︒
υ
(MP a) 11 接 合 部 SBPRI080/1230ゆ13mm n= 2本 配 置 (一斜 材ーカ 所 当 り ) fc' =41.0 ~ 軸方向圧縮強度
29.5 使 用 限 界 状 態 1.7
ム
fc終 局 荷 重
( 4 )
供 試 体細 部 の 検 討 1 ) ト ラ ス 部 材 の 格 点 部ト ラ ス 部 材 の 交 差 部 は 、 引 張 材 と 圧 縮 材 に よ っ て 応 力 集 中 を 起 こ す 可 能 性 が あ る。そ こ で 応 力 集 中 を な く す た め に 円 形 の ハ ン チ (R=
100mm)を 設 け る 。 こ の 格 点 部 の 応 力 状 態 を 解 析 す る た め に二次 元 の FEM解 析 を 行 っ た。解 析 モ デ ル は 図‑5.3.4に 示 す よ う な 格 点 部 の
1/4を 取 り 出 し た も の を モ デ ル と する。
ト ラ ス 部 材 に 導 入 す る プ レ ス ト レス力 Pr
=
13 tで あ る 。作 用 さ せ る 荷 重 は ト ラ ス 部 材 端 に 圧 縮 力 P= 10 tと 引 張 力 T=‑lOtで あ る。 プ レ ス ト レ ス を 導 入 し た と き 、 図‑5.3.5の 主 応 力 図 に 示 す よ う に ト ラ ス 格 点 部 に は 引 張 応 力 は 発 生 し て お ら ず 応 力 分 布 が 非 常 に な め ら か に な り 、 円 形 ハ ン チ の 効 果
ム
fc' 使 用 荷 導 入 プ レ ス ト レ スf' cp= 13.1
0
‑d f c'l f
c Pプ レ ス ト レ ス 設 計 引 張 強 度f' t d = ‑3. 3
図 ‑5.3.2応 力 状 態
(3)供 試 体 部 材 の 検 討
載 荷 荷 重 は 卜 ラ ス 引 張 材 の 引 張 力 が ト ラ ス 部 材 内 に 配 置 し た
PC
鋼 棒 の 引 張 強 度 を 超 え 、 接 合 部 に 作 用 す る せ ん 断 力 に 対 し て は 抵 抗 摩 擦 力 を 超 え な い 範 囲 の 荷 重 P=294kNに 設 定 し た。実 際 の 載 荷 試 験 時 に は 、 卜 ラ ス 引 張 材 に ひ び わ れ が 生 じ 鋼 材 が 降 伏 し た こ と を 確 認 す る と こ ろ ま で 載 荷 す る。解 析 モ デ ル お よ び 載 荷 状 況 を 図 ‑5.3.3に 示 す。P = 294kN P = 294kN
3 4 5 6 8
2
￨￨ 民卜 ーモ
ハ 同
d
2400
図‑
5 .
3.3解 析 モ デ ル 部 材 断 面 力上 床 版 (4‑5) N = 1004kN 下 床 版 (12‑13) N ‑‑791k
ト ラ ス 圧 縮 材 (4‑19) N ‑250kN が で て い る 。
トラス号￨張材(18‑11) N = ‑240kN
プ レ ス ト レ ス
こ れ ら の 引 張 材 の 断 面 力 に 対 し て 設 計 引 張 強 度 の 許 容 範 囲 内 に お さ ま る よ う に、 P C鋼 材 本 数 を 以 下 の よ う に 配 置 し た。
床 版 SBPR1080/1230 ゆ13mm n=10本 配 置
トラス SBPRI080/1230 ゆ11mm n = 2本配置(両側二列)
図‑5.3.4解 析 モ デ ル
文]‑
5 . 3 . 5
主 応 力 図2 )
床 版 部 材 と ト ラ ス 部 材 の 接 合 部接 合 部 は 、 プ レ キ ャ ス ト 化 し た 床 版 部 材 と 卜 ラ ス 部 材 を 横 締 め の
PC
鋼 棒 で 締 め る こ と に よ っ て 、 そ の プ レ ス ト レ ス 力 の 摩 擦 で 固 定 す る 構 造 と し た。部 材 聞 の 摩 擦 係 数 μは 、 エ ポ キ シ 樹 脂 接 着 の 場 合 一 般 に μ=1. 0程 度 を 期 待 で き る 8) が 、 こ こ で は 安 全 率 を2.0として、 μニ 0.5で 設 計 し た。 さ ら に 、 接 合 部 付 近 のハhuqJ ウi円 べ υ
応 力 状 態 を 解 明 す る た め に 、 図 ‑5. 3. 6に 示 す よ う な 接 合 部 の ト ラ ス 部 材 ( 号 ￨ 張 材 、 圧 縮 材 ) と 床 版 部 材 を 取 り だ し た 解 析 モ デ ル で三次 元
F E M
解 析 を 行 い 、 こ れら の 解 析 結 果 か ら 接 合 部 P C鋼 棒 の 緊 張 力 お よ び 局 部 的 な 部 材 の 補 強 を 行 っ た。 全 体 の 変 形 状 態 を 図 ‑5.3.7に 示 す。ま た 、 図 ‑5.3.8に 床 版 の 平 面 断 面 、 図‑ 5.3.9に 床 版 横 梁 部 の 鉛 直 断 面 、 図 5.3. 10に ト ラ ス 部 材 接 合 部 の 主 応 力 図 を 示 す。