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鋼繊維補強鉄筋コンクリートのせん断抵抗における鋼繊維の補強効果

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(1)

【論  文

1

    日本 建 築 学 会 構 造 系 論 文 報 告 集 第45]号

1993年9月

Joumal of

Struct

 Constr

 Engng

 AIJ

 No

451

 Sep

1993

鋼 繊 維

強 鉄

せ ん

抵 抗

      鋼繊維

補強効

 

REINFORCEMENT

 

EFFECT

 

OF

 

STEEL

 

FIBER

 

ON

 

SHEAR

 

RESISTANCE

       

OF

 

STEEL

 

FIBER

 

REINFORCED

 

CONCRETE

 

ELEMENTS

     

望 月

  

f

平 原 健

* *

Shigeru

 

MO

()

HIZUKI

 and  

Kenichi

 

HIR

4HARA

 

The

 object  of  this paper 

is

 to make

clear that the contribution  of  steel  

fiber

 to the

shear  resist

ance  of steel  

fiber

 reinforced  concrete  elements  should  

be

 evaluated  to 

b.

e a kind of 【einforcement

as steel reinforcement

 or to 

be

 a 

kind

 of concrete  containing  steel 

fiber

This

 paper consist  of

ex

perimental study  and  analytic  one

 Experiment is 

perfgrmed

 on  l2 specimens  which  have content

ratios  of steel 

fiber

 steel reinforcements  and  angles  

be

しween  predicting 

failure

 surface  apd  

load.

i

・gdi ・e・・

i

・n ・・ p− ・t・ ・s und ・ ・

S−

typ・

di

g

・y・t・m

 Limit analy ・ir i・

・ ・ed ・in analyti ・ ・t・

dy

by

 considering  

both

 

Johansen

’s yield 

line

theory and modified  

Mohr −Coulomb ’

s 正racture  criteria

As

 the result  of comparison  and  examLnation  

between

 the experimental  va1 ばes and  analytic  ones

it

 

is

 concluded  that the idea evaluating  the stee 且

fiber

 of steel 

f

ber

 reinforced  concrete  elements to 

be

 a 

kind

 of reinforcemerit  element  

is

 reasonable

 Kegwontts

Johansen

s 

P

∫eld 

tine

 thbory

, limit analysis , Mohr

 Coulomb

s 

fracture

 cn

teria , shear  resis

          纏 ‘e

5teel 

fiber

      

ヨハ ンセンの降 伏 線 理 論,

極 限 解 析

ロ ン の破 壊 基 準

せ ん断 抵 抗

      

繊維

    「

      ,

       .・

        ,

1.

は じめ に  鋼 繊 維に よっ て鉄筋 ゴンク リ

ト部材を補 強し た場 合

その部 材の抵 抗 を 鉄 筋コ ンク リ

トと鋼 繊 維とする のか

または鋼 繊 維コ ン ク リ

トと鉄 筋と と ら え るべ き か

すな わち鋼 繊 維を鉄 筋と 同様に

強 筋の要 素 似 下

解 法

A

と称 す ) とす る か, 鋼繊維を含 んだ

種 の コ ン ク リ

トの要 素 (以 下

解法

B

と称す)と す るか に関し て は い ま だ十 分明はさ れていない。将 来

鋼 繊 維 補 強

筋コ ン ク リ

トの計式

え る

際 こ の 問題は解 決 し て お か な け ればな ら ない と考えられる

引 張りを受ける場合にし ては

著 者らの

が発 表 した が1 )圧 縮せ ん断に関 し て は述べ る に 至っ て いな い

研 究で は鋼 繊 維 補 強 鉄 筋コ ンク リ

トの

S

型の圧 縮せ ん 断実験 を行い

そ の結 果を修正モ

ロ シ の破 壊 基準をい た極 限 解 析

比 較 するこ とにより, 鋼 繊 維の補 強 効 果につ い て検討し た。 2

実 験 計 画           

  試 験 体は

1に示す よ うに全 高55cm ,全 幅30 cm , 厚 さ

12.5cm

予 想破 壊

の 面 積12

5X

pcm2

S

型 試 験 体で あ る

試 験 体 名の第 1項は予 想 破 壊 面と加 力方向との な す角 度, 第 2項は鋼 繊 維 混 入 率

第3項は 補 強 鉄 筋 を示 し ている

試 験 体の パラ メ

タは補 強 筋比

予 想 破 壊 面の な す角 度 (oe, 30

°

) とす る

予 想破 壊面 の補強筋は D10 も しく は D13 の 1

3 本で

予 想 破 壊 面と直 交に配 筋す る

例えば,

0

°

−SF

 

2.

 

0−D

 

IO

は予 想 破壊面と加 力 方向の な す角度は

0

°

す な わ ち

予 想 破 壊面と加 力 方 向は平行 鋼繊 維混入率は 2

0

補 強 筋は

D10

である事 を示す。 た だ し, 30

°

−SF

 2

O−0

強が ない

用い た鋼 繊 維は

せ ん断フ ァイバ

断 面

0

5×0

5mm2

長さ 30 mm

形 状は フ ラッ ト形で あ

鋼 繊 維 混入 2

0% と して コ ン ク リニ 練 りに 分散投入 す る

コ ンク リ

ト打 設は試 験体側面か らの 横 打ち と す る

1に構 造 諸元

2に各 種 材料 強 度

本 論 文の

部は

日本建築 学 会 大会学 術 講 演 会1991

9に お い て 発表さ れ た も の で あ る

武 蔵業 大 学学 部築 学

        Dept

 of Architecture

 Faculty  of  Engineerlng

 Mus shi  Institute of

      Tech皿ology

 Dr

 Eng

f

東 電 設 計

     

      

Tokyo ELectric Power Services

ρ

o

∫poration

(2)

125

30e

一 o i1

o £

li

 

125x65

嶋 M Ir 闇

 

 1

o8 旨 頃 1 ゆ   5 : 鴎 1 卜 1 9

1

02 :; :lr ,  

_ _

L

_

   ,

側 面 (a)θ

=0°

3eo

爲 (

b

)θ 

=30

° oっ ヨ 覊 $ ρっ 図

1 試 験 体 概 要図 ま た図

2に加 力 装 置の概 要 を示 す

加 力は

200tf容 量の アム ス ラ

型耐圧 試 験機たより

鉛直 荷 重を漸 増 載 荷 する

push

off 形 式と す る。 荷重は

50 tf ロ

ドセ ルを 用い て測定す る。 変位 測定は

ひび割れ幅 方 向であ る予 想 破 壊 面に直 交す る 方向と

予想破 壊 面に平 行な方 向の 2方 向の変 位で あ る。 ま た

ひずみ測 定は

補 強 筋 の予 想 破 壊 面に近 接 位 置の ひずみであ る

3

実 験 結 果 3

1 破 壊 経 過   予 想 破 壊 面の なす角 度 θ

30

°

の試 験 体と もに

破 壊は予想破 壊 面で生 じた。 θ

0

°

の試験 体で O

SF

2.

0−DlO

13.

 56 tf破 壊 面沿 て ひれ が 発 生し た が

その後も耐 力は上昇 し続け

D10 の 降伏 表

1 構 造 諸 元 試 験 体名 θ ぐ} 補 強 筋 A8 。 口a) V

(覧) bcmh (c面}  A (cロリ 0

°−

SF2

0

D10 Dloo

τ1 0

°−

SF2

0

D13 D131

27 0

°−

SF2

0

2D13o2

0132

54 12

520

0250

O 0

◇−

SF2

0

3Dla 3

D133

81 30

°−

SF2

 O

0

2

o 30

°−

SF2

 

O

D10 D100

71 30

°−

SF2

0

D133DD131

27 12

520

1251

2 30

°−

SF2

0

2D13 2

D132

54 θ:予想 破 壊面の なす 角度  AB:補強 筋断 面 積   V 【 ;鋼 纎維 混 入 率 b:破壊 面 幅  h;破壊面 せい A:破 壙面 面 積 200t婚1圧 試 験 機 1

150tf

球 面 座

黯 r   お   ト

35

a5 単 位 (m

2 加 力

測定装置図 ひずみ近 くに達 す る と 最 大 耐 力 と なっ た

他の 3体 も最 大 耐 力 以前にせ ん断ひ びれ が 入っ た が

その後も耐力 は上 昇し続け

や は り補 強 筋の降 伏ひずみ近く で最 大耐 力 と なっ た

各試 験体の最大 耐 力は, 補 強 筋 比 (

A

。/

A

) に比例して上 昇す る結果を示し た。 破壊 面で の鋼繊維は 破 断す る事な く

引き抜け てい た

この事は

θ

=30

° の 試験体で も同様であ る

 θ

=30e

試 験 体は θ

 oe試 験 体

耐 力 く増 大 し た

補強 筋の ない

30

°

−SF

 2

 

0−0

最 大 耐 力 45

1tf以 降

補 強 筋の あ る試 験 体に比べ 耐 力低 下の割 合が大きか っ た

3に示す ご とく 最大せ ん断 応 力 表

3 最 大 荷 重 試 験 体名 P

x (tf)

Q_

(tf)   τ顕

(kgf/cm2) 最大荷重時 ずれ変位 (  ) σ

SF2

0−DIO16

616 .

666

4

O.

159

SF2

0

Dl32L521

586

0

0.110

0

°−

SF2

0

2Dl322

622

690

4 0

534 0

°−SF2.

 D

391325

325

310 玉

2

0

550

30°−

SF2

0−O45

139 .

O155

3

0.036

30’−SF2.

0−DID45

739 .

5157

2

0.

465

30

°−

SF2

0−

D1347

240

8162

5

O.186

30

°−

SF2

0−2Dl348 .

542 .

0167

3

0,

887

P

_

最 大 荷 重  

Qm 。

Pm

/(cmsθ+SINθTANθ)):最 大 せ ん断荷重 τ mn 。(

Qm

。、/bh):最大せ ん断応力 度 表

2  使 用 材 料の性 質 試験体名   f

(  f/cm2 )   f

(kgf/c皿2)  E

xlO5 (kgf/c田を   fSF

(kgf/cm2 )   fSR (kgf/c皿3  ESF

(kgf/c皿2  fy (kgf/c皿2  E

 xlO5 (kgf/c田2) 0

°−

SF2

 O

DlO 35101

61 『

SF2

0

D13 29019

92

3330846

32

54

O°−

SF2

0

2Dl3 37201

62 ぴ

SF2

0

3Dl329624

02

5033253

12

43 30

°−

SF2

0−

0

30

°−

SF2

0−

DlO 35101

61 3『

−SF2.

0

Dl330629

62

3734749

52

56 30

°−

SF2

0

2D13 37201

62 f

(fSF

):コンク リ

ト (鋼繊 維コンク リ

ト) 圧 縮 強 度  f

(fSF

):コ ンク リ

ト (鋼 繊 維コ ン ク リ

ト)割裂強 度 E。(ESF

)3コ ンクリ

ト (鋼繊維コ ンク リ

ト) ヤング係数 f,:鉄筋 降伏 強度   E,:鉄 筋 ヤング係 数

 

130

(3)

度は

補 強 筋 量お よび予想破壌 面と加 力 方 向との なす角 度に比 例 し て高くなっ てい るg しか し な がら最 大 荷 重 時 の れ変位はば らつ き が み ら れ る。 これ は打 設 時に鋼 繊 維が均

に投 入さ れ な か

っ たことに よると考え

ら れ る

3

2 変 位お よ びひずみ性状す る検 討  図

3は 各 試 験体の重とずれ変位との関 係 を比 較 し たもの で ある

最 大 荷 重 以降

θ

0° の試 験 体は緩や かに

,一

方 θ

30

°

の試験 体は急 激に耐 力 低 下する違い はあ る

, θ

=0°

30

°

の試験体はt

同 様な荷 重 = ずれ変 位 曲 線 を示し た

4は

各試験 体の荷 重

補 強 筋ひ ずみ度と のを示 し たもの で ある。 θ

0

°

およびθ

30

°

の いずれ も,

張ひずみ が荷 重と ともに徐々 に増 加 し た

θ1 =

e

°

4と も す 最 大 耐 力 時降 伏 み近くに達 した がθ= 30

°

降 伏み にし な か っ た

これは

予 想 破 壊 面が傾き を持つ 場 合

せ ん断 状 態

4 荷 重

補 強 筋ひずみ度曲線 に な る た め補 強 筋に圧縮 力が作 用する た め である

4.

解  析   本 解 析にあ たり次の仮 定を設け る

1

) 解 析は平 面 応 力状 態の極 限 解 析に よる。

   

2

) コ ン クリ

トの構 成則は

修正モ

ロ ン の 破 壊 基準に よ る。

3

鋼繊維の引 張 耐 力は引き抜 けにより

L

その付 着 強 度

B

O

 

3S

 

VI

と する

4 )鋼 繊 維の配 向 係 数は

3次 元ラ ン ダム配 向と して β

=0.5

とする。 5) コ ン ク リ

ト圧 縮 強 度の有 効 係 数は

θ

0

°

の場 合 v= 23

θ

30

°

場 合

1す る

 

1

)の極限 解 析を採 用 し た の は

解 析の 目 的が鋼 繊 維 補 強コ ン ク リ

トの最大 耐力で評 価する

最 大 耐 力 ま での経 過 を 含 め た 応 力 状 態 は 必 ず し も 必要で ない点を 考 慮す る と, 最も適し た容易な解 析法 は, 極 限 解析であ ると 考え られ るか らで ある

  2)の コ ン ク リ

トの

破 壊 基準と して

修正モ

ロ ンの破

基準を用いた の は

この破 壊 基 準が鉄 筋 コ シ ク リ

トの破 壊 基準と して

般 的である と同時 に

予 想破壊面の抵抗 因

であ る せ ん断 摩 擦 を 明 確に ん だ破 壊基準であ る事に よ る。

 

3 )の鋼繊維の引張 耐 力拭引き抜けによる とし たの は

既に述べ た ご と く

S型 試験の破 壊 面の観 察 結果 にづ い て いる。 鋼 繊 維の付 着 強 度に関して は

実 験 デ

タ も 乏し く かつ の ぱらつ き も多し。 坂 井の

究 3 〕 よれ ば

せ ん 断 フ ラッ ト形

標 準 寸 法

0.5mm

×0

5mm で 張 強 度

60kgf

/mm2 の もの で

,.

B

(O

30〜

O

35)

, 引 張 強 度 50kgf/mm2 の もの で

 

B

(0

35

O

45)

ff

で ある と し てい る

本 実 験で使用

して い る鋼 繊 維 は 引 張 強 度70kgf/mm ビ 級で ある点 を 考 慮 し て, 

B

0.

35 

V

] と仮 定す る   4)の鋼 繊 維の配 向 係 数に関して は 3次元 ラン ダム と仮 定 ずる事は試 験 体の寸 法 と鋼 繊 維 長さ か ら妥 当とい え よう。 問題は 3次元ラ ンダム配 向 係 数の算 定 方 法と し て

a)各 鋼 繊 維の 水 平

鉛 直の両 方 向に対 して とる角 度 が 等しい確 率で生 ずる とい う考え と

,b

)半球 面の任 意の単 位 面 積 当た りの鋼 繊 維の数量 が

定であるとい う 考え の 2つ が ある2 )

こ こ で は後 者の考え に基づ き

配 向係 数 β

0

5とする。

 5

)の有 効係 数は

解 析で の破 壊 面 として有 効なの は

ぎ な よ る4 )

。有

効係 数は コ ン ク リ

ト圧 縮強度

fc

ずべ あ る が

本 解対 象と す る 囲の τ/

fc

の式 中に は, 

fe

は含ま れて いない の で

式 全 体に乗 ずる事になる

有 効 係 数 v= 2/

3

い う値に関 し て は 的 確に決 定するは困難で あ る。 し か し な がら, 本 論 文の 目的が 鋼 繊 維 補 強コ ン ク リ

トの鋼 繊 維の補

131

(4)

強 効 果 を

補 強 筋と して考え る か

補強コン ク リ

トと 考え る か であっ て

評 価 値と 同様に

評 価 方 法の妥 当 性 に も ある。 純せ ん断の場 合, り

2/3の値は

JensenS

) 以 来 よく用い ら れ

,e .

の適 合 性は高い

純せん 断 以 外の y の値に関して は

せ ん断 力と同 時に圧 縮 力を う ける の で

複 雑で

適 切な資料が な い

以上の 点を考 慮し て本 論 文 で は

θ

=0

° の場合

v

2/3, θ

30

°

の場 合 尸 1と した。

 

以 下は 解法

A

の解析を対 象と す る

なお

解 法

B

の 場 合の解 析ti 

f

 

f

,の 代わ りに

fs

c, 

fSFt

を代入 し, 以 下に示 す (

2

)  の鋼繊維の内力仕事を省くことにょ り 求めら れ る。  図

5の予 想 破 壊 面が

外 力

P

に よ りせ ん断 力

Q

と 垂 直 力

N

を う け

付着 限 界 を越えると

試 験 体はパ ル部

1

とパ ネル 部

fi

に分離し

両 者の間の不 連 続 線は

幅 δ を もっ

変 位 場 を 形 成する。 パ ネル部

1

に対す るパ ネル部

H

の相 対 変 位 を

不 連 続線と α を な す変位 ベ ク トル v で表す。 (1 ) 外 力P の な す仕 事

W

。は図

5か ら

   

w

Qv

 cos  a

Nv sin a 

…・

………

(1 >        P        こ こ で 

Q

N =

Qtan

θ

       COS θ十sin θtan θ

(2 ) 内 力の なす仕 事 隅 は

  鉄 筋の 力仕事

WtR

と        P N N

Q

P 1 H ひ α ← h 禰 強 筋 ノ 不 連 続 線 u :右 側 部

一一一

ヶ y         v :右 側 部 分の左 側 部 分に       対する相 対 変 位         a :降 伏 線 と 変 位 との角度 図

5 破 壊メカニ ズム の モデル化

132

  コ ンクリ

トの 内 力 仕 事

W

、C

お よ び  鋼 繊 維の 内 力 仕 事 WJssか らな る。

   

Wm 十 Wlc十 略SF

………・

t−−t………・

…・

(2 )   鉄 筋の内力 仕事四、は, だぼ効 果 を無 視 する と

   

vaR

 

Asfyvsin

 a

………・

…・

……一 …一・

3

)   コ ンク リ

トの 内 力 仕 事 四c は

不 連続 線上のエ ネルギ

散逸率を

D

.と す ると

   

WiC

;D

bh ・

 

4

様 変 位 場 速 度

7xy

変 位 v の間に は 次 式が成り立つ

   

ξm

乙,一

i

・・, 

7

・ ・

・ξ・・

・・s ・      

 

一・

 

tt

〔5)  これ よ り

主 ひずみ速 度は以下の よ うに表さ れ る。

 

 

 [

s1

2+・

6

…2

】/2

 

 

 

 

 

1

lll1

tt−・

・・  変 形 領 域 内のエ ル ギ

散逸率 

D

^(ε〉は, 応 力ベ ク トル σ‘J と塑 性ひ ずみ速度砺 の 積 として定 義さ れて お り 平 面 応 力 状 態では σ3=

0

あ る か ら , 以 下の よ うに なる。     D,(乙)

(σ iEi 十σtEz )δ

…・

……・

…・

………

(7)  図

6の修正モ

ロ ンの破 壊 基 準と変 位ベ ク トル の 関 係よ り

付着力 c, 内 部 摩 擦 角 φ

コ ンクリ

トの圧縮強

nc

 

fc

コ ン クリ

トの引 張 強 度

f

,および m = 

fc

ft

の間に は

次の関係 式が成り立つ 。

fc

§

況 一

              

 

−r・

 

一・

 (

8

}  平面 応 力の場 合の変 位 場にお ける

応 力状態 は

6

の線

ABC

上に の み 存 在 する。 

AB

上では

α

=90

°

B

では φ≦α90

°

,BC

上で は

 a

φ

C

では

0

°

≦a≦φで ある

 

ABC

線上の各 線 分お よび 各 点 上で のエ ル ギ

散 逸 速度

D

,は

応 力状態 と主ひずみ速 度から, 次式と な る

1

) 線

AB

上では (7 )式は a

90

°

    」

D

ftV

 

一・

 

 (9) 2) 点B で は

(σ 1

σ 2>

f

Mft

fc

}と (

6

)式よ り (7 )式は

(a ≧φ)

 

  

D ・

− v

1−

1

’n α ゐ+

φ

(・・)

3

) 線

BC

上と点

C

で は (7 )式は (α<φ)

   

D

,= iv

m α ゐ

…・

…・

…………・

…・

11

)   鋼 繊 維の内 力仕 事

W

,SF は, 鋼 繊 維の 引 き 抜 けで決 ま る と する

(解法

A

場 合の み本 項 を用いる)

(5)

σ2

e 皀 σ

,b

u

δ φ τ

γ P り

α

1

  、.

丶 δ

_

/ φ Q / 1 丶 、 \ 、 C 丶 \ \ o ’ ノ ノ

1N

 

A ” /

F

 

、 

 

 

_

」.

1

    ’

   ’

 ’

T

’ AI ∫

/加

i1         σ1 ’ ユ ’    δ ’

F.

  ミ

ー−

   u

    L−

B 

、、

  δ   σL

σ 2

平面 応 力       C  σ冠= o

、、

 尸

   

u δ

b 、

       

_

酬 f, 臣

_ _

_ 一

N

    

L

__ _

f

._ __

← ∫『

      

6

 

平 面 応 力状態で の修 正モ

ン の基 準

      

l

   

W、SF

。SFhbv 。

i

。・a

…_.

_ __

….

12 )

 

Z) 付 着 強さ

B

・は隷 維の形 状 とマ ト 1丿 ・クス圧 撒                                     度に よっ て下 式の よ うに表される2 〕

         Bル/4

   

aSP

 

AsF

 

βV/

       

B1 =

0

35 

Vワ

τ

…・

……’

”髄

………

ttt

−−t

(14)                                      こ こ で

fc

はコ ン ク リ

ト (マ ト リ

ヅ クス )の 圧縮

 

ここ で 1/4は鋼 繊維の平 均 付 着 有 効長 さ (cm )

 

ASF

1

難 櫞 驫

1

1

1

係 数 βは 3次 元ラ .ダム配 向と する2)

 

以 上の 関係かち

せ ん断 耐 力 歛 の 4つ の場 合に つ い て

 

 

 

/ ec 。s θ。・。θ ・・

・・

t−t−

………

・3・

i

求め

と 下式の ご と く な る゜ ,

       唱

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  α〉 φ      

 

1 .

     

.1 ・

 

 

 

、、。 。

9

。、。

±

φ

,。、

k

。,

。 。s 。

瑠 麗

1

。。

…・

…・

…・

(16・                                                

 

(16)

式をα で微分 して

 

 

 

 

ψ

 

+sin α+

tan

θc°s ・

− 1

ft

(’

sn φ

sn α

一tan

θ

S

n φc °s α)

・      sin a

1

       .

1

tanz

θ)

il

sin φ

一2

f

,/

fc

)sin φ

1

   

ω

1

tan2

θ}

1

1−

sin φ)」

2

ft

//』)sin φ

12rl

2

ψ

】)(1

sin φ)十

2

f

}/

f

∫)}

2

  α= φ

  α 〉φの場 合の (17 )式で α に φを代入 する と   

     

       「

   

∂a

 

fc

 

COS α

一tan

θsin a)2

 

2(cOS α

一tari

θSin a)z

   

丿f,(1

Siη φ)(COS α

tan θSi皿 α)

2 (16 )式の最 小 値は

 

  

§

t

讐 語

α

1

1

T

t

α

2

 

 

 

 

 

1

,,

llgkti

・ (

髻黜

一 ・

…一 ・

…・

…一 …一

……一

1

…・

…・

………

・17 ・ た だ し            2 (ψ+

f

,/

fc

>(1

sin φ}+

tan

θ

ll

sin φ

2 (

ft

fc

)sin φ}±

tan

θ而

(6)

、(。 。sl

。。 φ) ・

。 。S φ

。、。 ,

   oくα〈φ

      !       

_

1

   丿  COS α

一tan

θsin α

こ の式の最 小 値は

ψ・… + 1

in

α

一 ・

……・

……・

18 )

1 _

       4ψ(1

ψ}十tan2θ

(2ψ

1)βtan θ

fc

 

N

 2 [4ψ1

ψ2+ tan

θ) tan2θ十(

4ψβ十2β

βt 

tan

θ)

tan

θ

一tan

θ(1

β

tan

θ)]

”冖’

”・

”・

 

 (19) ただ し

     

(tan: θ+2ψ)±tan θ

 

tan’ θ

4ψ(ψ

11 Sln α

=1−

       1十

tln

: θ     β= ± tan2θ+4 ψ(ユ

ψ)    α

=0

 

  

漏    

一 ……一 …・

一 ……

・・ こ こ で

 

 

 

 

ψ

・ お

解 法・・

… ,…

 

ft

・ 代・ り に

f

、F,

 

f

、Ft を代入 す る

 た だ し, τ :破 壊 面での平均せ ん 断 応 力 度, ψ:単 位 面 積 当たり の補強 筋 降 伏 強 度 と鋼 繊 維 引き抜け強 度の和 の コ ン ク リ

ト圧縮 強 度と の比

また は単 位 面 積 当た り の補強筋 降伏強度と鋼 繊 維コ ン クリ

ト圧 縮 強 度 との比 を示 す

5.

計 算 値 と実 験 値の比 較  4

解析で求めたせ ん断 耐 力の 解に

材 料 試 験の結 果の 諸 数 値を代入 し た解 析 値と

,3.

実 験 結果 で得ら れ た実 験 値と の比 較を, 図

一7

に示す

グラフ は縦 軸に, 最 大せ ん 断強 度を,実 験 値は

fSFC

解 析 値の

解 法A は

fc

解 法

B

fSFC

で割っ た

 A

τma./

fc

ま た は rma)c/

fSFC

横 軸に ψ

∠転プ』/

bhfc

+ σSF/

fc

ま た は

Asfy

/わんノ扉Cを と り

せ ん断 強 度の解 析 値曲線と実験 結 果の点 を プロ ッ ト し た。 縦

横 両 軸と もに

fc

ま た はノ謡 で割る こ とによ

i

撫 次 元 化した

_

4蠏 法

A

と解法

B

の そ れ ぞ れ の

i

解 析 値 と実 験 値 との比および標準偏差を表す。       T

tU      ぢ nt     △

=一

π

°γ 蕉

O.

5

0.

4

O.

3

O

2

0.1

       廠

   

7

・式

       (19)式 (

18

)式 ●  o

 

SF2

0

DlO ▲  o

°

 

SF2

0

DL3 ■  O

°

 

SF2

O

2D13

・−

SF2

3D13

30

°−

SF・

0

2D・3

一一

一一

解 法A

− 一

解 法

B

OSO

°−

SF2

0

0 △  30

 

SF2

0

DID 口 30

°

 

SP2

O

D13 ψ

ん ∫・+彑

。 「 ん ん   bh ノ

      fc       bhfSP

0

.1

       

0,2

  図

7 A

ψ 曲 線

0.3

表E

−−

4 実 験 値と解析 値の比 較 実 験値 実験値 試験体 名 τ

/ fSF

(実 験値 〉 τ

_

/fc 解析値 (A) 解析 値 (A) τ

_

/fSF

解析 値 (B) 解析 値 (B} 0°

SF2

 G

D10 0

2150

2151

00

0

1821

18 0

°−

SF2

0

D13 0

2560

2311

11

0 .

1971

29 O°

SF2

0

2D130

2720

2631

03 0

2281

22

SF2

0

3D130

304O

2951

03 0

2521

20 30°

SF2

 O

0 0

4610

4720

98 0

4331

06 30

°−

SF2

 O

−D100

4670

4830

97 0

4511

03 30q

−SF2,0−D130

4820

4900

.98

0

4651

04 30

°−

SF2

 O

2D130

4960

4980

99 0

4851

02 西  

 

  差

0 .040

0

097

134

(7)

 

θ

=0

°

お よ び θ

=30

°

の試 験 体 共に

解 法A の 鋼 繊維 の補強を 「鉄筋コ ンク リ

トと鋼繊 維 」と した場 合の方 が

解法

B

より

解 析 値と実 験 値との比は 1に近く 準偏差も小さ く

よ く実 験 値 と

致 している

し た がっ て

解法 A の考え方の方が妥 当である とい え る

また

解 法

A

の 試 験 体 名0

°

SF 2

 0

D 10で の コ ン ク リ

補 強 筋

鋼 繊 維の τ  .〃 』に占め る割 合は

各々 77

50 %

8

05%

14

44% である

6.

結 び  今回行っ た実 験お よび解 析結果 か ら

鋼 繊 維 補 強コ ン ク リ

ト部 材の圧縮せん断 抵 抗を, 鉄 筋コ ンク リ

トと 鋼 繊 維 とし た場 合, す な わち鋼 繊 維 を 鉄 筋 と 同様に

の補 強 筋の要 素 とする方が, 鋼 繊 維コ ン ク リ

鉄 筋 と とら え る より 鋼 繊 維の補 強 効 果の評 価に は適 合し て いること が分かっ た

こ の事は将 来

鋼繊 維 補 強 鉄 筋コ ンクリ

トの設 計 式 を 考える際に

,一

つの示 唆 を示 す も の である

謝   辞

 

本 研 究あ鋼 繊 維は 日本 鋼 管 株 式 会 社の提 供によるもの である。 こ こ

に厚く感 謝い た します

参 考 文 献 1> 永坂 具 也

望 月 重

槙 谷 栄 治 ;鋼 繊 維と せ ん断 補 強 筋    との複 合 抵 抗 機 構に基づく鋼 繊維補 強コ ンク リ

ト柱の    せ ん断 耐 力

日本 建 築 学 会 論 文 報告 集

Vel

41e

 pp

53    

61

 1990 2) 小 林

田 沢 栄

:繊 維 補 強コ ンクリ

ポ リマ

   コ ク リ

山 海堂

1980 3 坂 井 正 美 :鋼繊維の形状

材質が鋼繊維補 強コ ン ク リ

    トの力 学 的 特 性に及ぼす影 響に関する研 究

東 京 大 学 学     位 論 文

1984

4) W

F

 Chen :PLASTICITY  IN REINFORCED  CON

   CRETE

 McGRAW

Hill

1982

5) 

Jensen

 B

 C

On the Uitimate LQad of Vertical Keyed    Shear 

Joints

 in Large Panel BuiLdings

 TechnicaL

   University of Denmark

 Institute of Buildings Design

   Report

 No

108

 pp

1

8

1975 記  号     A :予想 破 壊 面の断 面 積     As :鉄 筋の断 面 積    ASf:鋼繊 維の断 面 積     Bl :鋼 繊 維の単 位 長 さ当た りの付 着 強 度  b:予 想 破 壊 面の幅  c :付 着 力 DA ;単 位 長さ当たりの不 連続線上の エネルギ

散逸 率 Ec :コ ク リ

トのヤング係 数 ESFC:鋼 繊 維コ ンクリ

トのヤング 係 数 Es: 靺筋のヤング係 数  

fc

:コ ンク リ

トの圧縮強度

fSFc

 l鋼 繊 維コ ンク リ

トの圧 縮 強 度  

ft

:コ ン クリ

トの引 張 強 度

fSFt

 :鋼繊維コ ンク リ

トの引 張 強度  

fs

;鉄 筋の 降伏 強 度  h:予 想 破 壊 面の成  1∫;鋼 繊 維の長さ  m :コ ン ク リ

トの 引 張 強 度に対す る圧 縮 強 度の 比      (

f

。/

ft

)  N :予 想 破 壊 面に作 用す る垂 直力  P :外 力  

Q

:予 想 破 壊 面 に 作 用 す る せ ん 断 力  Vx:鋼 繊 維 混入率  v :不 連 続 線 をは さ む領 域の相 対 変 位 Wo :外力仕事   w,:内 力 仕事   隅

: コ ン クリ

トの内 力 仕 事   娼8F :鋼 繊 維の 内 力 仕事   W

:鉄 筋の 内力 仕 事    α :不 連 続 線と相 対 変 位との なす角    β:鋼繊維の配向係 数  

7ry

;せん断ひずみ速 度    δ :不 連 続 領 域の幅    δ:ひずみ速 度 9x(Ey>:x 方 向 (y方 向 )ひずみ速 度 E,(12):主ひずみ速度    θ :加 力 力向と予 想 破 壊 面との なす角    レ :有 効 係 数    σ :垂直応 力度   aSF :位 面 積 当 た りの鋼 繊 維の引 き 抜 け 強 度    τ:せん 断 応 力 度    φ;内 部 摩 擦 角 ψ;単 位 面 積 当た りの補 強 筋 降 伏 強 度 と鋼 繊 維 引 き抜 け強

縺 霧

A ;最 大せ ん断 応 力 度 とコ ン ク リ

ト圧 縮 強 度との 比    ( Vmax /

fc

ま た は最大 せ ん断応 力 度 と 鋼 繊 維コ ン ク    リ

トの圧 縮 強 度との比 (τmax 〃』EC) (1993年2月8日原 稿 受理

1993年6月 28日採 用 決 定 )

一 135一

参照

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