1
報 告】UDC ：624
．
014．
2 ：62−
423凵本建築 学 会 構 造 系論 文 報 告 集 第425号
・
1991年7月J… n・1。f Struct
．
C・nst・．
E・gng，
AIJ，
NG．
425，
July，
1991段
差 を
有
す る
柱
は
り
接
合部
の
力 学 的 性 状
に
関
す
る
実
験 報 告
左右
の は り せ いが等
しい場合
の試験
体
ANEXPERIMENTAL
REPORT
ON
ELASTO
−
PLASTICS
BEHAVIORS
OF
BEAM
−
TO
−
COLUMN
CONNECTIONS
WITH
AN
OFFSET
IN
RIGHT
AND
LEFT
BEAM
POSITIONS
Test
specimens with right andleft
beam
of samedepth
今 井 兼 久
＊ ，吉
田 幸 弘
＊ ＊ ，西 條
誠
＊ ＊＊ ，渡
辺 富 雄
＊ ＊ ＊ ＊ ，平
野
道勝
＊ ＊ ＊＊ ＊Kanehisa
IMAJ
，
Yukihiro
YOSHJDA
，
M
αkoto
SAIJO
，Tomio
IVA
TAIVIABE
and
Michikatsu
HIRANO
Four
kinds
ofbeam・
to−
colttmn test specimens made ofbui
且レupH−
shapedbeams
differing
from
one another
in
an offset amount in right and leftbeam
positions an a column， were subjected しo
monotQ 皿
ic
loading
tests to establish the correlationbetween
such an offset amount and the elasto．
plastic
behaviors
of the beam．
to．
cQlumn connections．
Keywortts ：etPeriment
，
steel structure，
beam・
to−
column connections実 験
，
鋼 構 造 物，
柱は り接 合 部L
序 地 震 荷 重 を 受ける鋼 構 造骨組の柱は り接合 部に関す る 研 究は，
従 来から数 多 く行わ れて きており，
研究成 果が 柱はり接 合 部の設 計に反 映され てい る1周 。 柱は り接 合 部の研 究は・
．
i
．
字 型あ るい はT
字型の 2次 元 モデル を対 象と したものがほとん どであ る。
現実の 鋼 構 造 建築 物で は，
建 物の使 用．
ヒの要求によ り柱の 左右の は り に段 差 を設 けることが ある。
左 右の は り に段差の あ る 柱はり接 合 部に関 連する研 究と して は次の よ う な ものが あ る。
中 尾ら3L4．
／ は左 右の はりせ い が異な る H形 鋼 強 軸 交 叉 型 柱は り接 合 部に関し て， その弾塑性挙 動，
エ ネル ギー
吸 収 能 力 等がは り せ いに段 差の ない もの と どの よう に異な る か を実 験 的に検 討する と と もに，
柱はり接 合 部 の復 元 力 特性に与え る は り せい比 （小さい は りに対す る 大きいはりせいの割 合 ）の 影 響につ い て検 討してい る。
ま た，
柱はり接 合 部に与え る鉄 筋コ ン クリー
トス ラ プの 影 響を，
左 右の は りせ い の異な る評 価モ デル を用い て検 討 して い る5’。
万 木ら61は左 右の は りせ いが異な る柱は り接 合 部の 力学 的 挙 動の検 討を，
水 平スチフナ 形状，
溶 接 方 法を変え た試 験 体を用い て行っ て い る。
立 山71は角 形 鋼 管 柱・H
形 鋼は り接合 部スカ ラッ プ近 傍の応 力 集 中 に関する検 討を左右の はりせい の異な る試 験 体 を用いて 行っ て い る。
は りに段 差 を有す る柱は り試 験 体を用い た実 験 的 研 究 は筆 者が調 査し た範囲では 上記の み であ り， は り段 差を 有す る柱は り接 合 部の設 計法に関 する研 究の発 表は あ ま り行わ れて い な い。
ま▼
た，
該 当す る規 準 もない た め，
は り段 葹を有す る柱は り 接 合部の設 計は， は り段差の ない 柱は り接 合部 設 計 法を も とに した設 計 者の工学的判 断に ゆ だ ね ら れ ているのが現状であ る。
木 実 験で は
，
は り段 差 を有する柱は り接 合部の力 学 的 性 状の基 礎 的研究を目 的と して，
は り段 差をパ ラメー
タ とし たH
形 鋼 強 軸 交叉 型柱はり供 試 体の単 調 載荷実 験を 実施 し た。
本 報はその実 験 結 果を まとめ た もの であ る。
また，
は り段 差を有する柱はり接 合 部のパ ネル降伏荷重 推 定 法を検 討し， さ らに 口本 建 築 学 会 鋼 構 造 設計規準 解 説に示さ れ る柱はり 接合 部 設 計 式をは り段差 を有す る柱 はり接 合 部へ 適 用する場 合のパ ラ メー
タ評 価 法に関す る 検 討を行っ た。 串 三井造 船 帥 三井 造 船 林 准 三．
井 造 船 1＊ ＊ ＊ 三井 造 船 ＊ ＊ ＃ ＊ 東 京理 科大学 教 授・
工博Mitsui Englneenng ＆ Shipbuilding
Mitsui EngLneer且ng ＆ Shipbulldmg
Mitsui Eng｛neering ＆ Shipbullding
Mitsul Englneering ＆ Shipbui］dlng
Prof
．
，
Science Univcrsity of Tokyo，
Dr．
Eng，
2．
は り段 差を有 する 柱 は り 接合 部 設 計 上の 問 題点 鋼 構 造の柱は り接合部の設計に は， 日本 建 築 学 会 鋼 構 造 設計 規準解 説に示さ れ る設 計 式 が 通 常 適 用さ れる。
こ れ は 次 式で示 さ れ る。
bM ，十bM2 ≦τ。
・
…・
…・
・
…・
・
・
・
……・
……・
……・
（1）Ve
τ
。
＝
2．
Ofs
………一 ……・
一 …・
…・
…
（2
） こ こ で，
bM 、，
b脇 ：短期荷 重 時に は り材 端に作 用 する曲 げモー
メン トVe
：柱の断 面 形 状に応じ た接 合 部有効体 積 τa ：許容せん断 応 力 度fs
：鋼材の長期 許 容せ ん断 応 力 度 式 （1 ）の左 辺 は， 柱は り接 合部に作 用する平 均せん断 応 力 度 τ を表す。
τ。 はτ＝
Ty （降 伏せ ん断 応 力 度 ）と な る と きの荷 重の ユ．
33
倍を柱は り接 合 部の実 質 的 降 伏 荷 重と考え，
ra＝1．
33
τ．＝1．
33
×1．
5
f
。＝
2．
0fg
とした もの で ある。
こ れ をは り段 差を有す るH
形 鋼 強 軸 交 叉 型 柱は り接 合 部に適 用しよ う と す る と 次の問 題点が生 ずる。
（ユ） は り段 差の ない場 合，Ve
は柱フ ラン ジ， 水平ス チフナ 中 心 線で囲ま れ るパ ネル体積で あ る。
は り段 差の あ る場 合， パ ネル は複数個に仕 切 られ るが， この時，
Ve
の範 囲はどの よ うに考え るべ き か。
（2 ） 許容せ ん 断応 力 度 τ。
に は，
は り段 差の な い柱は り接 合部の試 験結 果に基づい た係tw
1．
33が含ま れてお り，
は り段 差 を有す る柱は り接 合 部の設 計に際し て は確 認 が 必 要で ある。
は り段 差 を 有する柱は り接 合 部の合理的な 設計を行う た め に は，
は り段 差の有 無に よる柱は り接 合 部の力学的性 状の相違 を 把 握 し，式 （1）を適 用す る上での ヒ記 〔ユ），
（2）の問題点を解決する必 要が ある。
3．
実 験 概 要3．
1
供 試 体 実験の対象と す る供 試 体の形 状を図一
1に，
名称お よ び寸法 を表一
1に示す。A −
0 は パ ネル降 伏比 が0．
3で弱 パ ネル 型に属する。
A−
0を基 準と して は りに段 差 をつ け た場合の 力学 的 性 状 を検 討で き る よ うに配 慮し た。
本 供 試 体は左 右の は り断面 形 状が等し いの で等 断 面 ばり供 表一
1 供 試 体 名称お よび 寸法 （単 位 ：an ） 素 材 番 号 供試 体 名 h’
lCF W P A−
0 0100D A−
100100950 A− 150150925
A− 300300850
F ：は り、
柱フ ラン ジ W ：は り、
柱ウェ ブ P ：パ ネ ル 8 靄 図一
1 供 試体 表一
2 素材の機械的性質 100 （SS41 ） 素 材 番 号 t （ ） E （t／ ） レ σ y （t ／ ） σu 〔t ／ 〉 εy 似10−
5 εSt （％） εu921000
，
282，
614 ．2712402 ．
30，
25 1221500．
282．
874 ，5413302 ．60 ．
27 （a ） 載 荷 図 ダ イ ヤ ル ゲー
ジ一
一
；1
測定 捕 助 台 ＋士＋ 旨 L＿
＿＿＿一
十 十十 十 ＋1
＋ ＋ ＋ 十十｝一
一 ； ひずみ ゲー
ジ サ十 十l
L
（b
） 測 定図 図一
2 実 験装置試 体と呼ぷことにす る
。
ま た，
柱は り接 合 部の柱フ ラン ジ と水 平スチフナで仕 切 られ た 3つ の パネルの う ち両 端 をパ ネル1
， 中心 をパ ネル 2と 呼ぶ こと に す る。
供 試 体 は柱 通し型と し た。 表一
ユ に示す供 試体 名称 中の数 値は は り段 差を表す。
A−
0は通 常の は り段差 な しの 供 試 体，
A−
300 は は り せい だ けの段 差の ある供 試体で あ る。
上 下の柱 材 端，
左 右の はり材 端そ れぞれ の は り理論とし て の応 力 度分布が 同 じに なる よ う に同一
形状の柱，
は り材 を用い，
加 力 点 間距離と反 力点 間 距 離も 同 じ と し た。
ま た， 本実験は はり段 差と柱は り接合 部の力学 的 挙 動 の関 連につ いて検 討す ることを目的と し た。
溶 接に よ る残 留 応 力の影 響 を除 去す る た め供 試 体に焼 鈍 処 理 を施 し た
。
使用 鋼 材の機 械 的性 質 を表一
2に示す。
3．
2 実験装置，
実 験 方 法実 験装置の概 要 を図
一
2に示す。
供試体を実 験 定 盤 上 に水 平に セッ トし，
柱 端 を単 純支 持 して油 圧 ジャッキ2 台 （100 tl 最 大ス トロー
ク154 mm ）で は り先 端に逆 対 称荷重を作 用 させ た。
実験目 的上，
荷 重 をス テ ッ プ状に 増 分する方 法で ジャッキス トロー
ク の限 界まで，
単 調載 荷実験 を実 施 し た。
各ス テップでの荷重と全 体 変 形 〔ダ イ ヤル ゲー
ジ ）， パ ネル ひずみ （3軸ひずみ ゲー
ジ， 各 パ ネル に 9点 ずつ貼 付 ）および柱， は り材 端の ひずみ分 布 （1軸ひずみゲー
ジ）を 計 測し た。
4．
パネル降伏荷重推 定 法は り段 差を有す る柱は り接 合 部ま わり の力の伝 達機構 を図
一
3に示す よ う なフ ラ ン ジ軸 力に よる集 中 荷 重で仮 定す る。
は り 材端の フ ラ ン ジ軸 力の う ち引 張り側を凡L，
圧縮 側をFb
、と し，
Fb，が水平ス チフナ を 通して反対 側 のは り ウェ ブに作 用す る力 をFw
と する。
Fw と凡t の 比 をα（＝F
ω／Fb2
＞とす る と， は り材に作 用す る力とモー
メ ン ト の釣 合い か ら Fbl，凡2，
Fw
は次 式の よ うに荷重 P とα の関数で表さ れる。
（1＋ a）tb
F
・1＝
H 、＋。万 P”’
”… ”…・
…・
……・
・
…・
…
（3＞1
，F・・
＝
瓦
＋Efi
P ’
’
””… ’
鹽
… ・
…・
……・
…一
（4） atbF・
＝
H
、＋。EP
’
… … ’
… … ・
………・
…
（5） こ れ ら の力 か らパ ネル 1，2に作用す るせ ん断 力が 分 か る の で， パ ネル ユ，
2の せん断ひずみ 7Pi，
7p，も次 式の よ うに荷 重P
とα の関 数で表される。
瑁
鷙
一
£
三
峨
一 ………・
…
（・・7
・
！・
＝
（
21
，L
，H
，十 ah Lc）
τ
・
・
…・
……一 …
〔・） こ こ でL
，，
Lc は加 力 点 間 距 離， 反力点間 距 離で あり，G
は せん 断弾 性 係 数で ある。
パ ネル をせ ん断 場 と 考え， パネル と は りウェ ブの変 形 を図一
4の ように仮 定す る。
パ ネル の せん断ばね定 数を hPi，
kp2とすると，iCp
］−G
誓
孟・・
一 ・
……・
…・
…・
………・
・
……
（8 ）GHct
ρk
・・＝
H
，＿h
’
… ’
… ”… ”『
”tt… ’
tt… ・
（9
） パ ネル 1，
2の せ ん断ひずみ め差によ る 水平ス チ フナの 変位 傷 は次の よ うに表さ れる。
Fb2− Fw
OP＝
k
。i＋砺
’
”…’
… ’
’
’
”… ’
”…… ’
’
”・
…・
（10
）水平スチフナか らは リ ウェ ブに作 用す る力
F
ω に対 応 す る ウェ ブの ばね定数を 砺 とする とウェ ブの凹み 妬 はFw
／kw
とな り，
ti
。＝
aw
の 関 係か ら凡，
とFw の比で あ る α は次式で表される。
hw
α
＝
κPi＋砺
＋h
。… ’
”鹽
”… … ’
… ’
… ’
’
”
（10 妬 を 図一
4に示す境 界の も とで解析 的に求 めるの は とて も 困難なの で，
図一
5に示す よ うに ウェ ブの板 厚に 等しい 半 無 限板に水 平ス チ フナか ら はりウェ ブに作用 す る力F
ωが
水 平スチフナの板厚幅で等 分 布 荷 重 とし て作 用す る と きの ひずみ分 布S） か ら，
次の仮 定の も とに便 宜↑
P 4− 一
一
R Fc R Fc 一 Fb1 ← 二 Fb2 パネル．
1 ドw一
⊇ 寓 tw1 ・↑
Fw t［P パネル2．
パネル 1↓
・↑
−
Fb2． ・
L
Fbl → Fc R FC ←一
「
，
凵一
唱
Hc R→ 図一
3 接合部ま わ りの力の伝 達 機 構 Fw PI ー ー ウ 図一
4 パネルとは り ウェ
ブの変 形一
29
一
的に求める
。
（1 ） 加 力 点 位 置にお け る ひずみ に比べ は り長さtb
だ け離れ た位 置でのひずみ は十 分小さ く無 視できる。
（2） 加 力 方 向に直角な方 向の境 界 （フ ラ ンジ）の影響 は無 視する。
（3
） パ ネル 2が降 伏す る まで は りウ〕・プの加力 点 近 傍 は弾性状 態 を保つ もの と す る。
x 方向の ひずみ分 布を破 線内の 範 囲で積分し
，
こ れ を 幅tt
で割っ た もの を荷 重 作 用辺の変 位と し，
これ と荷 重の 比 を 編 と する と，
次 式で与え ら れ る。
怖
ll
．1
読
ヲ
、，ト、………・
………
（12） こ こ で，
π ：円周率，E
：縦 弾 性 係 数，
v ：ボア ソン比 である。
本モ デル で はパ ネル
L2
の板 厚が等 しい の で せん断 力の大き い パ ネル 2が先に 降伏する。
パ ネル2
降伏荷 重 は式 （7）のrpt
に 7y＝ a．IV9
’
G を代入 し てえ ら れ る。
P，
Py− 一
一
激
ち／岳
・
・
…・
…・
………一 ……
（13）H
，十αh Lc パ ネル 2が降 伏す る と α を 式 （11＞で求め るこ と は で き な い。 そ こ で図一
6に示す よ うにパネル 2は パ ネ ル ユ が降 伏 する まで ひずみ硬 化し ない と仮定す る。 パ ネル 2 ・・⇒｛
τP σP 湾 y 半無 限 板〜
tw 「 Xヨ
＿ 一一一
」1
一一一一一一一一
lb
図一
5 ウニ［ブば ね定 数の仮定 麌 τP2 τP1 0 P2Py PIPy 図一
6 パ ネル の せ ん 断 応 力度 P 荷董 のせ ん断応 力 度 rptはr。、
一
（
．
21 ，L
， H，十 ahLc
）
議
。一 ……・
・
…・
…・
・
（14） と表さ れ るが， 降 伏 後はa．IVii
で一
定とな る の で a は 次の よ う．
に荷 重 P の関 数で与え られ る。
・＝h
（
嵩
砦
。厂
髣
鹽
’
”鹽
’
””層
’
’
’
”
〔15） （a ） A−
0 （b） A−
100 〔c ） A−
150 （d） A−
300 写 真一
1 柱は り接 合 部の変 形 状 況 荷重 P （t） 20 15 10 5，
30G 医＿
50too
厂
医to
▽ パ ネル降 伏 ▼ は り材 端フ ラ ンジ 表 面 降 伏 o 1 2 図一
7 荷重一
加力 点 変 位 3 変 位 δ （；m）こ の α を式 （6 ）に代入 して ま とめ ると 六ネル
1
降 伏 荷 重piPy
は次式で与え ら れ る。
σ。Vp
／・・ P・
＝
2 ．1，一
（H
、＋hlL
／Ji
／L
。’
”… ’
”… ’
鹽
…
（16
） こ こでV
。 は柱は り接 含 部パ ネル の全体 積（H，＋ ん｝H。
ら で あ る。
こ の 式 か ら柱 は り接 合 部パ ネル の体 積が同 じ場 合， は り段 差h
が大きい ほどパ ネル 1 降伏荷 重 も大き くな ることが 分 か る。 5．
実 験 結果お よ び考 察実 験 後の供 試体の柱はり接 合 部の変形の 様予 を 写真
一
1DOOmLα
OH （a ）A−
0ミ ミ
羹
＼x
ズ 図x
× x ズ 乂 鷲 、 丶 耳 、 祥 丼 耳 、 パネル2 降 伏 2000mi一
ロ
o ］ooombCpoH （b）A
−
3口O 解 、 蓋爻
モ
棋k
x
≒ 乂 、 、 客釜 葦
≧ 〔c） A−
100 1冖
mi［
TO パネル 1 降伏 5000mlcroH 耳 悔 算 算 、 耳 琴）
く
× 、 噛 、 パ ネ ル 1 降 伏 5000m1⊂ro
A （d） A
−
i5D 図一
8 パ ネル の主 ひ ず み 分布1
に 小 す。 5．
1 荷 重一
加 力 点変位図
一7
に荷重一
加 力 点 変 位 曲 線 を 示す。
図中の逆三角 形は供 試体のパ ネル降 伏 時 （A −
100，150
ではパ ネル 1 降 伏時）と は り 材 端 フ ラ ンジ表 面降伏時を示す。 こ の図 か ら弾性域に お け る加 力 点 位 置での剛 性な らびに供 試 体 の実 質 的降伏荷重 （剛 性が急 激に低 下す る荷重 ）は は り 段 差が増 加 す るほ ど大き く な り，A −
Oお よ びA−
300は その下 限 お よ び 上限を与える ことが 分 か る。 5．
2 柱はり接 合部の ひずみ 5．
2．
1 主ひず み分 布本 実験で は供 試 体の 各パ ネル に
9
点つつ 3軸ひずみ ゲー
ジ を貼付し てパ ネル の ひずみ を計 測し た。
こ れ か ら 求め た最大 主ひずみ，
最 小 主ひずみの分 布の一
例と し て，鑑
15 1 荷電 P （t ） 10 5 0．
5 o パネル l A パ ネル 2一
計 算 廼 1．
0 1．
5 せ ん断ひ ず みγ （x10一
ヨ
） A−
100 σ y／rSG 0臨
） 10 5 〔J．
5 o パネル 1 ム パネル 2一
計算 値 1．
O l．
5 せん断 ひ ず み T （× 10−，
） O o oo oo oeo A
−
150 o σy ／ 月 rG 0 0．
5 1、
0 1．
5 せん断ひずみ7 （X10一
ヨ） 図一
9 荷重一
パネル せん断ひずみ 〔パ ネル 降伏 前）一
31
一
各パ ネル 降伏時の ものを図
一
8に示 す。
これ か ら各パ ネ ルと も ほ ほ純 せ ん断 的に降 伏してい ることが分か る。
5．
2．2
荷 重一
パネルせ ん断ひずみ パ ネル 1 降伏 前の P一
γ曲 線を図一
9に示す。 こ の 図 の横 軸はパ ネル に貼 付した 9点の 3軸ひずみ ゲー
ジ か ら 求め ら れ る最 大せ ん断ぴずみ の平 均 値で あ る。A −100，
150 ではパ ネル 2が降 伏せ ん断ひ ずみ7y
に達 した あ と パ ネル1
の傾き が変化し てい る。
これ はパ ネル 2が降伏 す る と そ れ以降の荷 重 増 分 を 負 担できな く なり，
パ ネル 1に作 用す るせん断力が増加する か ら で ある。
図 中の実線は4
章で述べ たパ ネル降 伏 荷 重 推 定 法に よ る計算値で，
式 （6
），
（7）か ら得 られ たもの であ る。
A−
0は式 （7）におい て h＝
O， A−
300は式 （6）に お い てh ＝H
，と し て得られ たもの で ある。
実 験 値と計 算 値はよ く．一
致 している。
また，
パ ネル せ ん断ひずみ が σ 四／〜なG に達 し たと き の パネル降 伏 荷重の実 験値と計 算 値 を比 較し たもの を表一
3に示す 。 実験値と計 算 値はよ く．
．
・
致して お り，
パネ ル降伏 荷 重 推 定 法が妥当であ ること が 分か っ た。
図一
10はパ ネル1
降伏後のP 一
γ曲線であり， パ ネル 4隅の変 位か ら求め た ものであ る。
5．
3 は り材 端ひず み 5．
3．
1 フ ランジひずみ 表一
3 パネル降 伏 荷重の実験 値 と 計 算 値の比較 供 試 体 パ ネル2
e xP2PyP2PCya l パ ネル ］ PlpeyXPIPCyal A− 0
1．02
A− 100
0．
960 ．99
A−
1500 ．
960 ．95
A−
300 0．
92 荷 量 P （し） 30 25 2e 15 lo 012345678 せ ん 断ひず み γ（×10−
i） 図一
10 荷 重一
パネルせ ん 断 ひずみ 〔パ ネル1降 伏 後｝ フ ラ ンジひずみの一一
例 として，
図一
llにA −0
の は り 材 端フラン ジ表 面の材 軸 方 向ひずみ （表側 3点，
裏 側 3 点 ）と荷 重の関 係 を示す。 フ ラ ンジ表 面の ひずみ は同…
面に おい て一
様でなく，
特に パ ネル降 伏後そ の差は著し く な る。
この傾 向は他の供 試 体につ い て も同様に現れて いる。柱
，
は りの フ ランジ部は曲げに伴うひずみ が最も大き く，
さらに全 断 面積の中で フ ラン ジ部 断 面積が占め る割 合が大きい こと か ら， 柱は り接 合部の力 学 的 挙 動を検討 するうえ で フ ラ ンジ部の平 均 的 なひずみ を どう扱 うか が 重 要な問題になっ て くる。
そ こ で フランジ表， 裏の ひずみ に対し て 3種 類の方 法 で平均 ひずみを 仮 定し た。
これら の ひずみ と ウェ ブの ひ ずみ を合わ せ て応 力 度 分 布に換 算し，
これ か ら求め ら れ る は り材端の曲 げモー
メ ン トを荷 重 換算し た結果と実 際 の荷重の 関 係 を 図一
ユ2に示す。 両端 2点の ひずみ の平 均 値を用い た場 合が実 験 値に最も一
致してい ること が分 か る。
この傾 向は他の供 試体につ い ても同様であ るので， 以 後の計 算で はフ ランジ材 端の ひずみ と して両端2点の ひず みの平 均値を 用い た。
倚 重 P （t） ひずみε〔X10−
3） 図一11
は り材 端フラン ジひずみ分 布 〔A−
0） P （t） s 6 4（
埋 猷 詫）
0 2 4 G 8 荷 重 （実 験 値） P （t ） 図一
12 荷重 〔計算 値 ｝に 及 ぼ すフ ラン ジ表 面 平 均ひずみ の影 響 〔A−
O）5
．
3．2
S
字 形 状ひずみ分布は り材 端にお け る材軸 方 向ひずみ分布の荷重増 加に伴 う変 化 を 図
一13
に示 す。 A−0
で はパ ネルが降 伏 すると 従 来か ら よ く知ら れ るS字 形 状ひずみ分 布がウェ ブ中心 線に関して逆対称に現れ て く る。
パ ネルが降 伏す る と ひ ずみ硬 化ひずみに達 するまでパ ネルは荷重増 分 を 負担で きないた め， 柱は りフ ラン ジ交叉部近傍の局 部 変 形がS
字 形 状の ひずみ分布を 生 じ さ せ ると 考 え ら れて い る9）。
A−
100，
150で はパ ネル 2が 降 伏す る と水 平スチフナ を 介し て ウェ ブに力が直接 作 用す る た め水平ス チ フナ位置一
一
ひ ず み E〔XIO』
］ ｝一
ひ ず み ε（XIO−
3〕一
5 ひずみ ε｛x10一
う 図一
亅3 は り材 端ひずみ 分布 ひずみ E 〔×10−
3） 付 近で の ひずみ が急 速に進行し， ウェ ブ中 心 線に関し て 逆 対 称と は な ら ない変 形S
字形状の ひずみ分 布と な る。A −300
で はパ ネル が 降 伏して もA−
Oほ ど顕著なS
字 形 状と は な ら ない。
上 下のフ ラン ジ 表 面ひずみの絶 対 値 を比べ る とA
−
O で は上 下の値が等しい が， A−
100，
150 ， 300で は上フラ ン ジの方が下フ ランジよ り大きい。 特にA −
100，
ユ5G
で はこ の差が大きい。A −
loe，
150で はパ ネル が 降 伏 する と 水平ス チフナ を介 し て ウェ ブに 力が作 用す る た め，
ウェ ブの 水 平スチ フ ナ位置付近 に おい て圧 縮 側の ひずみ が増加す る。 は り全 体で は軸力が ない ため， この圧縮 側 の ひずみ とバ ラ ンスす る た めに上 フ ランジの引張ひず み の方が下フ ランジの圧縮ひずみより急速に進 行す る と考 え ら れ る。 5．
4柱は り接 合 部に お け る 力の釣 合い
仲ら9切 提 案し た は り段 差の ない場 合の柱は り接 合 部 ま わ り に おける力の釣合い モデル を本 実 験 結果に応用し た結果につ い て述べる
。
この モデル は， まずは り材 端の ひずみ 分布を応 力 度 分 布に換 算し
，
図一
14 に示す ように はり 断面をウェ ブ中 心位 置で 2つのT
型断 面に分 割する。
次にそ れぞれのT
型 断 面につ いて曲げモー
メ ン トM．，Ml2
と軸 力N
，，
勗 を求める。
は りには軸 力が作 用し て い な い と仮 定す る と，
N，とN，は絶 対 値が等し く符 号が逆の値と な る。
この絶 対 値 をN
とし，M
，、と1
蟻2 の和 をM， （局 部 曲 げモー
メ ン ト）と する。
さ らにはり断 面 を分 割す る ま えの全 断 面 につ い て の 曲げモー
メン トを M，とすると次 式が成り立 つロ
＼ O■｛
一
図・
匚」
図一
14 はり材端ひず みの分 割チ
Ni
M’
，
一）
7
・・ Mt、
一 33 ．
一
M，FM ε十〜V
，
d ・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
一・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
（17） こ こ で，d
は 2つ のT
型 断 面の 図 心問 距 離であ る。M
， は本 来 荷 重P
に よ りは り材 端に作 用する曲げモー
メ ン トP・
t
，に等しい量で あ る。
軸 力 N は パネル にせ ん断 力と し て作 用す る力と考え ら れる
。
パ ネル には左右の は り か ら モー
メ ン ト1V・
d
が 作 用す る の で，
パ ネル が分 担 するモー
メ ン トM
＊ は．
2
N・
d に等 しい と 仮定で き る。
し たがっ て式 （17）か ら M，とM ＊ ／2
の和はP ・
1 ，に等し いと考え ら れ る。
柱フランジ，
水 平スチ フ ナの中心 線で囲 まれ た部 分を 柱は り接 合 部の せん断応 力度分布 範 囲と考え，
M ＊ を次 式の よ う に定 義する。M
＊；12
hTpL
十 （H
，− h
） Tp！1
Hc
tp………
（18） こ こ で TPI， Tp2 は バ ネJV 1，
2の平均せ ん断 応 力 度，
t。 はパ ネルの板 厚で あ る。 A−0
では h＝
0， A−
300 で は’
h
＝H
，である。
A −
O〜
300 にっ い てM
，，M
，，
M
串 ／2，M
，＋M ＊ ／2を計 算 し た結 果を図一
15に示す。
横 軸は はり材 端曲げモー
メ ン トP・
1
，であ る。 破線で示す M 渉／2の M 歪は式 （18 ＞ に降 伏せん断 応 力 度 τ， を代入 して得られ る計 算 値で あ 表一
4 実 験結果のま と め （単 位 ：・
t） 実 験 値 計 算 値 供試体 名 パ ネル降 伏 荷 重6Py
パ ネ ル P2Py パ ネル 1PIPy はり 材 フラン ジ 表面降 荷 甫bPy 実 質 的 降 伏 荷重 c尸yPyPy A−
06．6
一
7．66
．
65
．
61
，
18 A−
1006．
79
．
39
．
49
．
37
，
6 ．1．22
A−
1507、
210
．
310．
610．
68
．
61
．
23
15，31 ．
4．
914 ．
9ll．
51
．
30 A−
300一
圏（t・
cm SOO「
L600 ミ↓
雲
廻400 霏 茸誉
200 e 回（t・
cm） 1200 1000 L・
x800丁
崑
鐘
6。・ 窪 窶誉
4D・ 200 200 400 600 800 局 部 曲 げモー
メ ン トPtb（t・
cm） 〔H ）A−
0 塹（t・
cmlODO BOO 雲丁
申600 嶺400 ミ ＃ 200 凹（tlc囗） 1600 宍1200丁
患
藁
虫 800 至R
°
く 400 0200 400 6GO 800 10UO 局部 曲げモー
メン bPlb〔t・
Gの （b ） A−
100 0 400 800 120D 1600 局 部 曲 げモー
メ ン・
ト Plb （t・
cn） 局 部 曲 げe一
メ ントPlb（t・
CtS） （c） A−
150 〔d〕 A−
300 図一
15 局 部曲げモー
メ ン トとパネル が 分担す る モー
メン トる
