埋込み形式柱脚の最大耐力に関する実験的研究

【研 究 論 文

1

UDC ；624

．

0ア8

．

014

．

5 日本 建 築学 会 構 造 系 論 文 報告 集 第 347 号

・

昭 和 60 年1 月

埋

込

み

_{形 式 柱 脚}

の

最 大

_耐

力

に

_関

す

る

_実

験 的 研 究

正 会 員 正 会 員 正 会 員 正 会 員

森

加

田

藤

田

藤

中

田

耕

淳

典

次

＊

勉

＊ ＊

夫

＊ ＊ ＊ 正＊＊＊ ＊ 　

1．

序

　

鋼 搆 造の側柱

・

埋込み形 式 柱 脚で は_， 基 礎 ばりの無い 側の基 礎コ ンク リ

ー

ト （以 下で は_， 前 面コ _ン ク リ

ー

トと 略称す る）は 埋込み部 鉄 骨か らの支圧 力に よ りパ ンチン グシ ア

ー

破壊を起す危険 性がある こと が指 摘さ れて い る がz ｝

・

3）

・

4 ）

_，

_そ の _{破 壊 機 構}はま だ十 分に_解明さ れて い る と は言え ない。

　

本 研 究では柱脚 部に取 合う軸 組 筋か い の有 無

，

柱の埋 込み深 さ， 鉄 骨フ ラ ンジ か ら前 面コ ン クリ

ー

トまでの被 り厚さ等を変化さ せ た

一

連の実 験 を行い_， その_{結 果}を基 に埋 込み部 鉄骨 から_基礎コ ン ク リ

ー

トへ の応力 伝 達機 構 お よ び前 面コ ンク リ

ー

トの パ ンチングシ ア

ー

_破壊の_{破 壊} 条 件につ いて考察し た。 　また， 側 柱柱 脚の前面コ ン ク リ

ー

トの パ ン チン グ シ ア

ー

破 壊に対 して本 実験に より得ら れ た研究成 果を

，

側 柱お よび中柱の 埋込み形 式 柱 脚に関す る既 往の_実験に適 用し て その_結果と比 較し

，

そ の妥 当 性を 論 じ た

。

τable　1 Test

　

Serle8 CB CR Test

　

s 兮cimen A E C D E F Thlc  03呂 of　Coverlng ConCrete （七〕曽_{〔cm ｝} 33

．

834

、

723

。

924

．

714

．

714

．

716

．

5 ユ4

．

713

．

214

．

714

．

515

．

O Emb巳dded　L8ngth　of Steel　Colum 〔d）

lcm

） 60 40 40 40 3036

．

3

Stud　Connectors 　Weユded

at 　Each　Fユan 　a　of 　Co1し且mn6

−

‘166

一

φ166

一

φ166

一

φ166

−

‘16

曹

_{Upper 　Row}

一

_婀eas 凵red 　Value

，

　　Lower　Row　

−

　Schemed 　Vaユue

Table　2Yield 　Stress σ　_〔kf _{／mm2 ）} Tensile 　S七rength 　　σ8 （kf ／mm2 ｝ Elongation EL

．

（％） Column　Flange 　　　　　　Web 27

，

4 （34

．

3）骨 34

，

1 （36

．

6｝ 45

，

2 ｛5L81 46

．

8 （54

．

6） 30

．

9 〔27

．

7＞ 23

．

3 〔22

．

9） Brace 27

。

7 （

一

｝ 45

．

O 〔

一

） 29

．

1 〔

一

） Reinforcing 　D22 Bar　 　 　 　　 　 　DlO35

．

9 〔37

．

9 ｝ 37

．

8 （37

．

2） 53

。

8 〔57

．

6） 54

。

4 （57

，

6） 17

．

9 （22

．

ω ユ9

．

1 （21

。

3〕 Stud 　Connec 七〇r 39

．

2 ｛

一

） 48

．

1 （

一

） 36

．

7 （

一

）

Concrete Youngls 　Hodulus 　　　　　Ec〔kgf／cm　）　2140　（985） Compressive 　Stren　th　Fc〔k　f／cm2 ）　　247　（176） 暢 _{（　 ｝}

−

Value　f。r 　Specimen 　F 　　　 　　　 　　　 　　　 　　 　　　 な お

，

本 研 究の

一

部は文 献 1）にその概要を示し た。 　 　 　

2．

試 験 体お よび試 験 方 法 　 　 　

2．

1 試 験 体 　　　 　　　 　　　 　　　 　　 　　　 採 用し た主な実 験 変 数 を表

一

1に示す

。

系 列

CB

はH 　　　 　　　 　　　 　　　 　　 　　 形 断 面柱に柱 脚 部で_角形鋼管の_{軸組 筋}かいが接 合 される 　　　 　　　 　　　 　　　 　　 　　 試 験 体A

，

B

_，

　

C

で， 系 列

CR

は軸組筋かい の取 合わ な 　　　 　　　 　　　 　　　 　　 　　 い試 験 体

D ，E

，　

F

で構 成さ れている

。

柱フ ラ ンジか ら 　　　 　　　 　　　 　　　 　　 　　 前 面コン ク リ

ー

トま で の_被り厚さ （

t

）は系 列CB では 　　　 　　　 　　　 　　　 　　 　　 10cm 間 隔で変 化させ て いる が， 系列

CR

では tの実 測

　　　　　　

値は ほ ぼ

一

定と なっ て い る

。

柱の埋 込み 深 さ （

d

）は

，

　　　 　　　 　　　 　　　 　　 　　系 列 CB で 60　cm （

A

）， 40　cm （

B

，　

C

）

，

系列

CR

で 40 　　　 　　　 　　　 　　　 　　 　　cm _（D_）

_，

30　cm （

E

）， 36

，

3cm

（

F

）で あ る が

，

これ等 　　　 　　　 　　　 　　　 　　 　　 は柱の断 面せいをH とすると

，

2

．

91

　

H

（

A

）

，

1

．

94H _（B

，

　　　 　　　 　　　 　　　 　　 　　 C

，

D）

，

1

．

45　H _（

E

，　

F

＞と なっ てい る。 ま た

，

試 験 体 　　　 　　　 　　　 　　　 　　 　　

F

を 除 き

，

柱フ ランジの_{両外 縁}に

6一

φ

16

のス タッ ドコ 　 　 　 ネクタを溶 接し た

。

　　　　　　　

各 試 験 体の形状

・

寸法等を図

一

1に示 す。 柱は試 験体 　　　 　　　 　　　 　　　 　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　

F

が H

−250Xl25

×

9

×

12

（鋼 Expe・imental 　Parameters・f 　the　Test 　SPecimen

　　　　　　　

_種

SM

　50）で あ る他は

8WF

　 　 　 　35　（H

−

206

，

2×203

．

7× 7

．

87

＞〈 　　　 　　　 　　　 　　　 　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　 12

．

57） （鋼 種

A36

）で あ り

，

　　　 　　　 　　　 　　　 　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　系 列

CB

の 軸組筋か い はロ 　　　 　　　 　　　 　　　 　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　

ー

150×150× 13 （

SS

　41 ＞で柱 　　　 　　　 　　　 　　　 　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　との交 角 を

45

度と し た。 アン 　　　 　　　 　　　 　　　 　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　カ

ー

ポル ト2

−M

　12 _（

SS

　41 ）

Mechanical　properties。f　Used　

Materiais

　 　 　 はベ

ー

ス ブレ

ー

トの_柱ウェ ブ芯

　　　 　　　 　　　 　　　 　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　位 置に配 し た （表

一3

の脚 注参 　　　 　　　 　　　 　　　 　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　照 ）

。

な お， 系 列

CB

の 全 試験 　　　 　　　 　　　 　　　 　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　体で は

B12

_{， 系}列

CR

の_{試 験} 　 　 　 体 D

，

E で は IL　

9

の ス チ フ ナ 　　　 　　　 　　　 　　　 　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　 （

SS

　

41

）を基 礎コ ン ク リ

ー

ト 　　　 　　　 　　　 　　　 　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　天 端下 50mm の埋 込 み部鉄骨 　 　 　 　に配し た

。

基 礎コ ン ク リ

ー

トは 　孛 千 葉大 学　助 教 授

・

工博 ＊＊ _{東京大 学　教 授}

・

_工博 ＃ ＊ _{大 成 建 設 技 術 研 究 所 　 鋼 構造 研 究 室 長}

・

工博 1 ＃ ＋ _{建 設} 省関東地方建設 局 　 　（昭和59年2月ユ4日原櫚 受理日

，

昭 和 59 年9月3日 改訂 原 稿 受 　 　 理 日

，

討 論 期 限 昭和 60 年 4 月 末日）

一 65

一

… ［ CB　Tegt　Serie8 o の N   〜 『 Qn の 　   創 q E RemarkEColum 〔rWF35 い36》 Brace　ロ

ー

150x150x13 　《SS41 ） Base　Pユate 　250×250 図12　〔SS41） Reinforcing 　Ber　D22〔SD35 ｝ H。。pD1 。 ＠125 〔SD35） 　 　 　 Top 　3

−

DIO　＠35 Stirrup　　D10　＠250｛SD35） 0 　　　　64　　　　0

・

鴎

　　　　　　　

、

｝

ノ

　　_r

．

曹

＿

一

　

＿

o StudConrlector o 凶 oo ⊃

（

o

・

o 巴 七 CR　Test　Series 頃 N 四 〇 〇 〇 Q の 面 　 り ω 田

（

OOgOO 暫 H 　 　 　

（

On 卜 引 」 o 頃  

（　）畧　Value 　for 　Specimen

．

F

300　　450 　　250

rrl

’“

Tl

n 周 周 O の の 　 頃 N 周

響

　 　 　 D　　　　　　　　　 　　　　　　　　 　E 　 　 　 Remarks 　 　 　 Column　　8WF35　（A36｝　（D

，

E） 　 　 　 　H

−

250x125x9

風

12　〔SM50）　（F〕

　

　

　

爭

・… Pユ・t・

1

：

9

；

驪

ll

測

llF

　　　 　　　 　 Retnforcing BarD22 〔DrE

，

F）

，

1

腫

圜

一

韈

覊

il

討

鬥

の 　 　 　 　 　F 　 Sti。rup　 Dl。 ＠25。 〔SD35 ） （D・E） 　 　 　 DIO ＠125　（SD30｝　（F） NB臼 NC　75 （tf）

Fig

，

1　Cohmn

．

to

−

Footing　Connectio【Ls

甎

謡

鰍

o

一

25

＿

50

一

75 　 　 　 　 P

・

1

・

　〔＋｝　　　　　P

冒

1

・

（＋_） ，

．

、

．

ω N・

↓

，

．

・

．

（．）

↓

Nc 　　　 　 　　 　。 ⇒ Qc 　 　 　 P

．

L （＋）

》

）

訓

N ＞

JV

、

_し

　 4 　

噌

一

8

　 　 　 ゾ

　 　 　 NOR

，

12

夐

1

：

黜

4

！

、

lM

〕

　

田

　 　 コ

M

鵬

Fig

_．

2Loading　Program

普 通コ ン ク リ

ー

トで その設 計 基 準 強 度は試験体

F

で 180 kgf／cmZ で あ る他は 240　kg正／cm2 で ある

。

な お

，

コ ン ク リ

ー

トは基 礎上面より

一

体 打ちと し た。 　 2

．

2 試 験 方 法

　

載 荷方法 を図

一

2に示す

。

系列

CB

で は柱せ ん断力

Qc

をア クチュ エ

ー

タ （能 力 ： 動 的土

50tf

）に よ り， 柱 軸 力 （Nc ＞と軸 組 筋か い軸 力 （

NSR

）を セ ン タ

ー

ホ

ー

ル ジャ ッ キ （能力 ：100tf） に より

，

載 荷の初 期 段 階で は

Qc

：

Nc

：

tVBH

＝

1 ：12：

34

で正負 繰り返 し載 荷し た が

，

載 荷 レベ ル が上 昇し

，

fVBR

，　

Nc

が 順 次75 　tf_{に 達} す る と， 載 荷 装 置 （支 承） の _能力の関 係により

，

そ の 値で頭 打 ちと し た

。

_{系 列}

CR

の _{載 荷}方 法は NeR

＝

0 の他は系 列

CB

の 場 合と 同様で ある

。

こ こ で

，

柱を 前 面コ ン ク リ

ー

ト側に引 張 る場 合 を 正 載 荷 （p；

1，

）， 基 礎 ばり側に押す場 合を負 載荷 （n

_．

1

．

_{） とす}るb 　な お

，

試 験体の基 礎ば り 主 筋お よび埋込 み部 鉄 骨 回 りの縦 筋を

，

そ れ ぞれ基 礎 ば り端 部お よび 基 礎 ばり底 部で載荷 冶具に接 合して載 荷の反 力を処理 し ている

。

接 合 個 所か ら 埋込み部鉄 骨 まで の間 隔を考え れば

，

こ れ による埋 込み部鉄骨回り の応 力状態の乱れ は少 ない と判 断し た

。

　

3

．

実 験 結 果およ び考 察 　 3

．

1

実験結果 　 使用し た鋼 材 お よびコ ン クリ

ー

ト材料の_機械 的 性 質 を表

一2

に示す

。

使 用 材 料 は_試験体

A

か らEまで は共 通で あ り，

F

だ け が相 違 し その値 を括 弧で示し た。 　基 礎コ _{ン ク リ}

ー

_ト天端 位 置で の柱の曲 げモ

ー

メン ト 　（MF）と基 礎コ ン ク リ

ー

　ト側面 （基 礎コ ン クリ

ー

ト 天 端よ り37

．

5cm 下 ）に固定 した冶 具を用い て測 定し た柱の埋 込み部分の変 形を含む柱頭の水 平変 形 （δ。）の 関 係 （

My’

δT 曲 線 ｝お よ び

MF

と基 礎コ ン ク リ

ー

ト天 端 よ り］5

．

5cm 上の 位置で柱 鉄 骨に 固 定 し た冶 具 を 用い て測 定した 鉄 骨柱だけ の水 平 変 形

．

（δ

。

）の関 係 （

M

，

一

δ

。

一

₆₆

　

一

曲 線 ）を図

一3

に示す

。

な お

，M

，は

MF ＝

Qc

’

1

＋1Vc

・

臥（こ こ で_，

t

は基 礎コ ンク リ

ー

ト天 端 より柱の_{頂部 支}点ま で の_{距離 ）}と し

，

図 中に示 す

Mp

は軸 力 を考慮し た柱の全 塑 性モ

ー

メ ン ト値で あ る

。

系 列

CB

の試 験体

A ，

　

B

お よ び系列

CR

の 試 験体 D

，

　 E は M．が Mρを上 回り 鉄骨 柱が大 変 形 を 起し実 験を中 止し た。 系 列

CB

の 試 験 体

C

は _p

．

1．

時に前 面コ ン ク リ

ー

トがパ ンチングシ ア

ー

破 壊し

，

系 列

CR

の試 験 体

F

はp

．

1．

時に前 面コ ン クリ

ー

トの パ ンチ ングシ ア

ー

ひ び わ れ が著し く進 展 して破 壊 し

，

次い で n

．

1．

時におい て も破壊を起 し た

。

な お

，

両 試験 体ともに

M

， は

Mp

に達して いない。 　各 試 験 体の最 終 状 態まで に_{基 礎}コ ン ク リ

ー

トの天 端お よ び前 面に生じ た ひびわ れを図

一4

に示す

。

実 線は p

．

L

時に

，

破 線は n

．

L

時に生 じ たひび わ れで ある

。

前 面コ ン ク リ

ー

トが パ ン チン グシ ア

ー

破 壊し た試 験 体

C

は

p．

1．

時に生 じ た ひ び わ れ が

，

試 験 体

F

で は両 載荷 時に 生 じ た ひびわ れ が大き く進 展 して実 験 を終了 し た

。

試験 体

B

は

一

p

．

L

_時の最 大 荷 重 時に は_ひびわ れ の進 展 は著し か っ た が_， 試 験 体 A

，

D

，

　 E の ひび われ は著しい も ので は な かっ た

。

　埋 込み部 鉄 骨の材軸方向の _曲げモ

ー

メ ン ト分 布の概要 を調べ る ため， ワイヤ

ー

ス トレ

ー

ンゲ

ー

ジによ り測定し た歪 値よ り求め た両フランジ最 外 縁 応 力度の差の材軸方 向 分 布 を 図

一5

に示す

。

材軸 方向の曲 げモ

ー

メ ン ト分 布 は_系列

CB

の _{試験 体}は放 物 線 状で

，

系 列

・

CR

の試験 体 で は直線状で あ り， べ

一

スプレ

ー

ト位 置で の値は比較 的 小さい

。

　

系列

CB

の_{試 験 体}

C

と系 列

CR

の試 験体

D

の_{挙 動}を 　 　　 　 　　 　 　 　　 　 比 較す ることに より軸組 筋か NF

−

61Diagram 　 　 　 　 NC

馨

MF

一

δ1　D⊥agram

　　

、1

詈

帯

酢

一

δ_SDiagpam 　 　 　 　Nc NBR

　

6ss 　 　 　

・

　 ⇒ 　

・

　　’

_Qc

　 　 　

，

　　 ゆ 　 　 　 　；_屮 F

−

Es　Diagram ・、

豈

瀦

A B C Mp _Mp

幽

一

　MF （tf

・

副 　 　　10 　 　　　5

一

　　　　　　　MF 　　　　（tf

・

m ｝_↓0 　 　 　 　5

＿

100　

−

50 o 　　　　50 ・5

融

騨

10

＿

15 　　　　50

卿

5 　　　　61

＿

10｛mm ）

−

15

’

　 MF 　 　 lO （tf

・

_pa） 　

₋

　 　 5 50 Mp 　 　50

−

5 ST

＿

10 ｛mm ｝ o E F 　 岡F 〔tf

・

皿｝ 　　　 1050 　5 MP

．

”

100 　　MF （tf

・

m）IO 　　　　　　5 　

−

50 MP 　　　　　MF 　　

ltf・

m ｝ 　　　　　　　5

讐

50

r5．

4050 　δ匸 　　（mm 》

卩

54

＿

10

−

15 50 　δ1 戴m耐 （MPi

一

5 122

・

tf

。

m ） 50 δIlmm ） A _日 C δSm ｝ MFMF tf

・

m ｝

i

_石 5

鯛

25 ₂₅

甼

5 _（

一

10 6S （mm ｝ D 　MFltf

・

m） 　　10 　　　5

−

₂₀ Mp

，

　　　　25　　50　6S ＝ 　　　　　　　〔

、

mm

＿

10 E _F

r

MFtf

・

m） 525 25 ｛

一

5 ｛mm ） ‘MP

瑁

　12

_，

2tf

・

m｝

　　　　　　　

1

Mp　；　Fulユ　Plast工c 　岡oment 　of 　Steel 　Column

MF

宦

_Qc

■

£ †N

‘

r

δ5Fig

．

3　M

．

一

δDiagram 　for　

Joint

い の有無によ る相違 を

，

ま た

，

系 列

CB

で試 験 体

C

と

B

の 挙 動 を比 較す ることによりコ ン ク リ

ー

トの被り厚さ （t） に よ る相 違 をみ るこ と ができ る

。

こ れ ら両要素はい つれ も 前 面コ ンク リ

ー

トの パ ンチ ン グシ ア

ー

破 壊に明確な影 響を 与え るもの であること が図

一

3

，

図

一

4 よ り判 る

。

実 験 変 数の う ち， 柱の 埋 込 み深さ （

d

）による相 違は

，

今回の 実 験 範 囲で は柱 脚 部の破 壊 性 状の相 違という形で は 明瞭に は表れ な かっ た

。

　 埋 込み形 式 柱 脚の破 壊形 式 は

，

上 記に示す通り， 鉄 骨柱 の曲げ破 壊と基 礎コ ン ク リ

ー

ト （本 実 験で は

，

前面コ ン ク リ

ー

ト）の パ ンチン グシ ア

ー

破 壊とに大 別で きる

。

　 3

．

2 　結果の考 察 　

3．

2．

1 鉄 骨 柱か ら基 礎コ ン ク リ

ー

トへ _{の応 力 伝 達} 　埋込み部にお ける鉄 骨 部 分 か ら基 礎コ ン ク リ

ー

トへ の応 力伝 達 を解 析す るに際して下 記の仮 定 を設ける

。

　（1） 埋 込み部 鉄骨は外 力 に よ り剛 体 的に回 転し

，

その 回転 変形に応じ た支圧応 力が 基 礎 コ _ン ク リ

ー

トに_作用 す る

。

一 67 一

導

∠

こ

韈

_丁

冒

躑

繕

　 、　 　 F 覧

．

　　　 　’ 　　　　

°

4

_’

．

丶

■

　

・

，

　 　 　 ’ 闇 L 冨

　　7

“

_・

7

，

_、

一

つ 　 　 　L駟

SOIid 　lineB

・

…

　　Cracks 　opened at _positiv 巴　10ading

Do七te己　lines

…

　　Cracks 　opened a七　negative 　ユeedi ηg

　 　 　 　Fig

．

4　Crack　

Pattern

　な お

，

コ ン ク リ

ー

トの支圧強 度と （支 承 面積 でパ ンチング シア

ー

ひび わ れ先 端で囲ま れ る面 積 ）／（支 圧 面 積 ）との 関係式が得 ら れて い る が4｝

・

5 ）

・

5 ，

_，

_その 関 係式 を 埋 込 み部 鉄骨 回 りの基 礎コ ンクリ

ー

トに適 用で き る か は検 討の余 地が 残る

。

本 研 究で は

，

解析モ デルを単 純 化 するこ と を重 視して

，

基 礎 コ ン ク リ

ー

トの支圧 応 力 度

一

_{歪 度 関 係はヤング率を}

_E

。と し， 降伏応 力 度 をFeと す る完全弾塑性型で モデル化する。 ま た

，

基礎コ ン ク リ

ー

トの支圧 応 力に よ り

，

埋込 み部鉄 骨フ ラ ンジ およびウェ ブが局部崩壊等を 起 す 可 能 性の あ る こ と が指 摘 さ れ て い る が4Llt） ， 本 研 究で は

，

これ らの局 部 崩 壊 等 は 埋 込み部 鉄 骨ウェ ブ部分の コ ンクリ

ー

ト

，

スチフ ナ

，

ベ

ー

スプレ

ー

ト等の拘 束 効 果に より起ら な い もの と仮 定す るLl貿 表

一

3参 照 ）

。

　（

2

） 支圧応 力状態にある鉄 骨フ ランジ と基 礎コ ン クリ

ー

ト間の摩 擦 抵 抗 を考 慮 する。 た だ し

，

鉄 骨と基礎コンク リ

ー

トとの粘 着に基づ く 付 着 抵 抗は考 慮し ない。 　（3）　鉄 骨フランジに溶 接した スタッ ドコ _ネ ク タは柱 脚 部の_{最 大 耐 力 時}に は 日本 建 築 学会 「各 種 合成構造 設 計 指 針 案」6〕 に 示さ れ るせ ん f／cm2

囀

₂　 　

−

1

　．

1　 　2　

囀

2　 　 1

．

　 　 　 ● 　 0 1 2

＿

₂　

−

1 　 ● 1　 　2 　 ● 　 　 ●　o

。

9ヒf

・

旧 　 　 　 o

3

・

・

一

畷

。 ・

−

5

’

53t『

’

レ

o 　 　 　 ’ ooo ● ・

騾

オ

1

．

　 　 　 ● 3

，

8らtf噌 　 　

＿

3

。

10tf

・

圏 　 　 　 　 ’ 　 o　 　 　 　 ● 　 o　 　 　● 　 8

，

01tf

・

m o 　 3』4tf

・

団 ，　 ，　 2、 　 ／ 　 0 3

．

12しF

’

● 3

．

3妥_tF

．

_ド 3

，

L2tF

・

， o 、 B　 　 　 　C 　 　 　 、 ’

A Stress 　〔σ）　in　the　abscissa 　means 　｛σ2

＿

el）／2　〔tf／cm2 ）

tf／cm2 ’ 　 　　 　

＿

1

−

2● o 2 ←

丶

● 9

．

12

＿

ア

．

62ヒf

・

ロ ＼ 　　 　　　 ／

−

5

．

83tF唱 ／ 　　6

．

53tf 　　　 　　

−

64

．

35tF

・

勵

＿

3

．

9らtf

・

■ D

　

L

，

−

29

●

12tf

■

舳● 　 　 　 ●

＿

6

，

93七F

・

ロ 　

ー

　ら

．

　79し　F

・

　旧 　 E Mark　伽I_o

，

_o

卩

● 0 01 5

，

24ti

．

肌 ’ 　 　 　 　

一

1 2　

−

2 0 　1　　 　2 噌

．

01tf

・

旧 ●

一

4

．

57tF

・

国 ●₅ 』3tぞ tデ

・

肌

＿

2

．

3ちt『喃 ₂

．

も5tf

・

田

Solid 　Line　　

−

　　Calculated 　Valuo 　 　 　 F

「

＿

Mea8Lしred 　Value

tRemarkS） c・ ・…

H

・・Cd・） 　 　 A r

。

c）

1

　l　　

°

〔f

・

…

1

，

轟

拙

1 Loeaヒion　of 冒 重re　Strain　_Gau2e｛凵

．

S

・

G

・

）

F

ce　ofncrete

，

c

．

〕

Fig

．

5　Stress　Distribution　of　Stee1　Column

一

₆₈

一

Table　3　Analytical　Model　of　Stress　Transfer　_andEquation_ofEquilibTium

StressLeve1

Equation

of _Equ工

1ibrlum

NBR

　MFC （Sh・・ri ・

g

　F。・ce ）Nr、

−

Hf昆

・

Qc

・

QB　 　

… ＿

_（1_） （B・ ・di・

g

　

M

。ment ）胚_b・M、・Mf，＋M、・MF・

QCd

・

Q

_日d・

…

_（2_） （

f

，c｝

Qc

dd

， No 　

QB

咢

Q8

〕

　　　

　　　　

　　　　

　　　　

　　　

Mfr冒±曇 μH（NFu＋

Nf

昆｝／2 　　　　　　Ms 　

≡

±nsca ！饕！ε瓦≡H！2

（Axial



_Force 〕



Nb±μ（Nfu

−

Nf鮎）＝！qC＋NB

　　・

・

。・

。・

（3_）

foMb 轄 曲 3Ec 〃

12

己

圭

bfcd2x

_（1

−

x／

3

）！2不

bf

_ヒ

d2

_（

1口

x_）3！

6x

11

） xdNF 島

N

『u9 団oNbNf 島

＝

wh （fb

−

Ec づh／

2

｝ 昌まbf。d（1

−

x ）2！2x 　　鼻

一

‘

fbf

ヒ≦暁

fb

｝ Nfu φ 昌土bf。dx！2 8f _。／

E

_。dx f6 岡b 旨±wh2　Ec　z〔1

＿

z）／2手whz 〔2Fヒ

ー

E6つhz｝（h！2

一

一

。

鑛

室

鷙

ll

倦

躊

1

囎

ll

ラ

6k xdNf 見 Nf” 戸

McNb

　　　

＝

wh （F。

−

E、φz2h ／

2

） Nf£

冒

±bfcd 〔1

−

x ）2／2x （1）1 屮r

騨

Fo

dNf

。詑

bf6dx

！2 　　　＝fc！E 。dx （

Nb＝

whFc →



Mb

富0

_｝

Fo

恥 （

2

） xdYdf 島 fMo Nb

詈

±wh2 　Fo　z（1

−

z ）！

2

孑whz ｛2Fc

−

Ecφ

hz

冫（h_／2

＿

　zh （3Fc

−Ec

づhz｝ノ3（2Fc

−

EじφhzD ／2 旨士bF6d2x

　

　　　　

　　　

（1

−

x／2〕士

bFcd2Y

_｛

1＿

x

＿

Y13 〕／2

　

不

bFcd2

_（1

−

x

−

Y _）3 ／6Y 訓 h（F 、

−

E。づ22h ／2 ）

9

甜

Fo

NfZNFu

　　

　

置忠

bFod

（

1鱒

x

層

Y ）2 〆

2Y

　　

　

昌宝

bFodx

含

bFodY

！

2　　　　　　　

_づ富

F6

_／

EcdY

（

Nb亀

whFc → 

Mb唱O

_）

Remark3

n ：

_Number

of



5tud



connoctor8



at



eaeh

_flange

野

團

甲

50a 畧　

Sectional

　area 　of 　a　stud 　connectOP

p　：Fric 七

ional

　coefficient

曹

　

：

　

Upper

　

sign



_for



_positive



_loading



_and



_lower

　　

sign

　

fer

　

negative



_Zoading

断 耐 力を発 揮する もの とする

。

ただ し， 柱脚 部にお け る ス タッ ドコ _ネクタのせん 断 抵 抗は，検 討の余地は残る が

，

埋 込み部 鉄 骨と基 礎コ ン ク リ

ー

ト間に_{相対 変形}が生じ た 時に効くと考え

，

柱 脚 部の最 大 耐 力 以 前の小 さ な外力段 階におい て は柱 脚 部の応 力 伝 達に は寄与し ないもの と考 え るQ

　

（4）

　

ア ンカ

ー

ボル トは

，

本 実 験の場 合はその_本数

，

径および配 置 を考 慮 して

，

柱 軸 力 を前 記 （1 ）か ら （

3

） の機構だ けで は基 礎コ ン ク リ

ー

トに伝 達で きない場 合に 限り軸方向力だ け を伝 達す るもの と する

。

　以上の諸 仮 定を用い て， 鉄 骨ベ

ー

ス プレ

ー

ト位 置での せ ん断 力

，

曲げモ

ー

メ ン ト， お よ び， 軸 方 向 力に関す る つ _り合い方 程 式を求め る と表

一

3

に示す（1）

，

（2）

，

お よ び （3） 式 と な る

。

こ こ で

，d

’

は軸 組 筋か い芯と鉄 骨 柱 芯との交 点 （本実験では基 礎コ ン クリ

ー

ト天 端か ら 深 さ50mm ）か らベ

ー

スプレ

ー

トまで の距 離で ある

。

ま た

，

M。 お よ び Mc はそ れ ぞ れベ

ー

ス プレ

ー

トお よ び 埋込み部 鉄 骨フ ラ ン ジ と基 礎コ ン クリ

ー

トとの_支圧応力 に より伝 達さ れる曲 げモ

ー

メン トを

，Mfr

は支圧応 力状 態に ある鉄 骨フ ラン ジ と基 礎コ ン ク リ

ー

ト間の摩 擦 抵 抗 に より伝 達さ れ る曲 げモ

ー

メ ン トを

，Me

はス タッ ドコ ネクタの せん断 抵 抗によ り伝達さ れ る曲げモ

ー

メ ン ト を 意 味する

。

N，はべ

一

ス プレ

ー

ト と 基 礎コ ン ク リ

ー

トの 支 圧 応 力によ り伝 達され る軸方向力を意味す る。

Ntu

お よび

Nn

は そ れ ぞ れ天 端 側お よびベ

ー

ス プレ

ー

ト側の埋 込み部 鉄 骨フ ラ ン ジ と基 礎コ ン ク リ

ー

ト との支 圧 応 力の 合 力 を意 味する

。

な お

，

埋 込 み部 鉄 骨と基 礎コ ン クリ

ー

トめ支圧 応 力 分 布は柱脚 部に作用 する外 力

MF，

　

Nn，

　

Nc，

Q

．

，

Qc

（こ こ で

，

　Ns

，

　

Qs

は軸 組 筋かい軸力 N8。の軸 方 向 及 び 水平方 向成分）の程 度に応 じ て表

一3

お よ び 図

一

7に示す よ う な分布状態を示 す。 　上記のつ _り合い方 程 式を用い て

，

柱 脚 部の最 大 耐 力以 前の外力 段 階における埋 込み部 鉄 骨の_両フ ラ ン ジ最 外 縁 応 力度 の差の材 軸 方 向 分 布 を算 出し た結 果を図

一

5に実

一

₆₉

　

一

線で示す

。

計 算に際し， 鉄 骨 と基 礎コ ンク リ

ー

ト間の摩 擦 係 数 をμ

＝

0

．

5とし7〕

，

また；仮 定 （3） に 基づ き

Ms

＝

₀とし て い る

。

計 算 値は

，

鉄 骨ベ

ー

ス プレ

ー

ト近 傍で 実 験 値 を過 大 評 価 する傾 向 を示 すが

，

材 軸 方 向 分 布の実 験 結 果の傾 向 を 大 略 説 明して い る と考えられ る。 し た がっ て

，

上記 諸 仮 定を本 実 験の解 析に適 用す る ことの妥 当性が窺える

。

　ま た， 各試 験体の p

．

L

お よびn

．

1．

の最大耐 力時の基 礎コ ン ク リ

ー

トの支 圧 応 力 状 態の計算結果 を表

一4

に示 す。 な お， 計算に際し

，

仮 定 （3 ）に基づ き

Ms

を考 慮 して い る

。

ま た

，

系列

CB

の各試験 体の アンカ

ー

ボル トは

，

その_降伏応 力度以 下で は あ る が

，

引張軸 方向力を 伝 達している。 　

3，2、2

　前面コ ンク リ

ー

トの パ ンチングシ ア

ー

耐 力 　前 面コ ンク リ

ー

トの パ ンチ ングシ ア

ー

耐力 を解析す る に際して下 記の_仮定を設け る。 　 （

5

） 基礎コ ンク リ

ー

トのパ ンチングシ ア

ー

破 壊 応 力 度 を

再

とする5Ls ）

，

S ） 。 　（6 ＞ 側 柱におい て は， 基 礎ば り側の基 礎コ ンク リ

ー

トの パ ンチングシア

ー

耐 力は前 面コンク リ

ー

トの パ ンチ ン グシ ア

ー

耐力よ り

一

般 的に大きい の で

，

_p

．

1．，

　n

．

1．

と も に前 面コンク リ

ー

トの パ ンチングシ ア

ー

破壊が先 行 す る と す る

。

す な わ ち， 前 面コ ン ク リ

ー

トのパ ンチ ング シ ア

ー

破壊は

，

前面コ ン ク リ

ー

ト側の鉄骨フ ラン ジ最 外 縁か ら

O．

5b

（こ こで，　

b

は鉄 骨フ ラン ジ幅）の鉄 骨ウェ ブ線上か ら前面側の コ ン ク リ

ー

トお よび鉄 骨ウェ ブ部 分 の コ ン ク リ

ー

トに亙っ て起 る と想定す る。 従っ て

，

前 面 コンク リ

ー

トのパ ンチングシ ア

ー

破 壊面 （以 下

，

破壊面 と略記す る）は

，

前記の 鉄骨ウェ ブ線上で

，

コンク リ

ー

ト天 端 位 置をo

_，

_支圧応 力が反転す る位 置をp

，

べ

一

ス ブレ

ー

ト上端位置をq と し， op を xd （又 は（X＋y ）

d

， 以 下同じ）と して下記の よ う に評 価す る （表

一3，

図

一6

参照）。 　（

’

i

） p

．

L

時の場合；図

一6

（a）に示す 通 り， 鉄骨 ウェ

Table　4　Results　of　Ana正ysis

A B c D E F M亂 imumMF_{（tm ）} Strength Qじ（t） ｛P

，

1

．

）　 QB（t ） 14

．

497

．

0052

．

60 13

．

106

．

7150

．

10 9

，

895

．

4352

．

70 12

．

245

．

84

冖

13

．

046

．

01

一

7

．

714

．

50 Bearing 　Stres8 　State I 　 　　 　 　　 　0

．

69Fc 　 　　 　 　　 　 　

．

7 　 　　 　 　　 　 　 了

．

41F

‘

　　　　　　o

．

B2Fc 　 　　 　 　　 　 0

．

82F

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

1

　

　

　

　

　

　

　

　

　

辛

0

．

28FG 　 　　 　 　　o

．

95F6 　 　 　　 　 　　 　0

．

57Fヒ 　 　 　　 　 　　 　 　

．

87 　 　 　　 　 　　 　 　7 0

．

34Fヒ 　 　 　　 　 　　O

、

82F 」 　　 　 　　 　 　　 　

．

22R

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

l

　　　　　　　　o穿 o

，

32Fc 　　 　 　　 　 　o

．

56rヒ 　　 　 　　 　 　　

．

3 　　 　 　　 　 　　 　

．

57d 　　 　 　　 　 　　 　 寸 o

．

2z琺 　　 　 　　 　 　0

．

70E

じ

　 　　 　 　　 　O

．

6Fヒ 　 　　 　 　　 　 O

．

53d 　 　　 　 　　 　 　 寸

・

40_{鬯 　F}

_。

　 　 o

．

71b γ

回

O

．

61 O

．

88 1

．

10 0

．

29 O

．

45 0

．

85 Maximum _MF（tm｝ S廿 ength 　Qc｛t ） ｛n

．

1

．

）　 Q8（t）

一

14

．

86

−

12

．

00

＿

53

．

03

＿

14

．

57

＿

13

駈

50

＿

53

．

10

＿

13

．

08

−

10

．

86

−

53

．

ユ7

一

12

．

64

−

10

．

35

一

15

，

21

＿

14

．

00

一

7

．

63

＿

5

．

20

一

Beari  Stre6s State o

．

80K 　 　IO

．

69 　 ↑ F

°

₁

．

llli 　 民 　 　 　 　O

．

12d

　

　

IO

．

　 ↑ 　 既 　 　1

．

・

　 I 　 　 　 　F _川1 　 民

　

　一

　 　　 　 　〇

．

03d 　　† o

．

69 　 ↑ 恥 …

．

…臨

ll

O

．

30FG O

．

5Dd 　 　脅

一

　 　　 　 　　 　 　 　 1 　 　 　 　　 　 　　 　 0

．

67 恥 　 　 　 　　 　 　　1 　0

．

3δF

二

o

，

58Fc O

．

9d　 　 　 O

・

52d 　←　　　　　 o

．

94F ヒ4 　 　 　 「 0

．

ユ3 恥 o

．

36R

こ

既 　　 　o

．

02d 　　 　 　　 　 　　良 一 〇

．

48h

、

　 　 　 Y£ 0

．

20 O

．

34 0

．

36 O

．

20 0

．

47 0

．

73

匚コ

Aut

ワ

Au2 ［：コ A

凵

3

（Punching 　Shear　Area） 　 　 　 　1 　 　　　A・

＝

_i9β・1 　 　 　

1

　 　 Front 　bH d 　 　 　 　 　 O

萌

「

ー

q 冒

一

4L 　 　 d

呈



_ユ

・ t 　 　 　 Upper　↓

＿

… Side 　 　 　t　b　t ．、。v

　

じ：

こ

・

；：

1

▽

（x＋y ）d _蔽1 八t2

（a_）Positive　Loading　Case

（Punching Shear Area） 　 　 　

4

　 　At

＝

£ Ati 　 　 　 i

、

、

1 　 　_b Frent 一 　 　 　 　 A恩÷

マ

・

号

匸

’

1

°

1 　 4

一

　

旧

z 「 」 A xd　er （k＋y，d AZ2 　 「 　 　 　 　A£_ら A馬3

冒

Fig

．

6　Punching 　Shear　Plane_（p

．

S

．

　p

．

_）

［

d

卓

s’de

〔b＞Negative　loading　Case

ブ線 op を

一

つの稜 と する 三角 柱 とPを頂 点 とす る円 錐 で構 成され る立 体の前 面お よ び天 端 面 を除く面 （前 面へ の 投 影 面 積 ：

AUi

＋

A

．〉， お よび， 鉄骨 ウェ ブ線op と 基 礎ば り側の鉄 骨フラン ジ両 端 を稜 とす る 三角柱をP を 含み鉄 骨ウェ ブ線に対し て 45度 傾く面 （以下

，

傾 斜 面 と 略 記す る）で切 断し た立体の天端 面お よび鉄 骨フ ラン ジ面 を除く面 （前 面へ の投 影 面 積 ：_ん3）と仮 定す る

。

　（

ij

） n

．

1，

時の場合；図

一

6（

b

）に 示 す 通り

，

鉄骨ウェ ブ線

pq

を

一

つ の_稜と す る 三角柱をPを含む傾 斜 面お よ びq を含む傾 斜面で切断し た立体の_前面を除く面 （前面 へ の投影 面 積 ：ん且＋

Al2

＋ん3）

，

お よ び

，

鉄 骨ウェ ブ線

pq

と基 礎 ばり側の_{鉄 骨}フランジ両 端を稜とする三角 柱 をP を含む傾 斜 面お よびベ

ー

ス プレ

ー

ト上面で切 断し た 立 体の鉄 骨フランジ面お よ びベ

ー

スプレ

ー

ト面を 除 く面 （前 面へ の投 影 面 積 ：

At

_‘）と仮定す る。 　な お， 破 壊 面の前 面へ の投 影 面の総 面 積は p

．

1．

時で 　 　 　 　 　　 　　 　 　 り は

Au

＝Σ

Aut

，　n

，

1．

時では

A

，

；

Σ

A

，‘と なる

。

　 　 　 i

＝

1　 　 　 　t

＝

1 　 （7 ） 支圧応 力状態にあ る鉄 骨フ ランジ と基 礎コンク リ

ー

ト間の_摩擦 抵 抗， ス タッ ドコネク タの せ ん断 抵 抗

，

お よびベ

ー

ス プレ

ー

ト上 端の支圧応 力により伝 達さ れ る 応 力は埋 込み部 鉄骨 回 りの縦 筋の付 着 等 を介し て基 礎 盤 等に伝 達さ れ る と考え る。 すな わ ち

，

’

これ等の応 力は前 面コ ン ク リ

ー

トの パ ンチングシ ア

ー

耐 力に影 響 を 与え な い と考え る。

　

（

8

） p

．

1．

で は表

一3

の

Nfu

が （

Nfu

）ρ

＝

A．

1M

と なっ た時， n

．

　

L

で は

Nn

が （ル‘｝ρ

二

ん

轟

となっ た時 を限 界 と し， この時の基 礎コンク リ

ー

ト天 端で の鉄 骨柱 の曲 げモ

ー

メン トが鉄骨柱の曲げ耐力よ り小さい時は前 面コ ン ク リ

ー

トの パ ンチン グシ ア

ー

破 壊

，

逆の場 合は鉄 骨柱の曲 げ破壊と し て， 柱 脚 部の耐 力 を評 価 する。 　（9） 前面コ ンク リ

ー

トの パ ンチング シア

ー

破 壊の パ タ

ー

ンだけで は柱 脚 部 全体の崩壊メカニ ズムを

形

成しな い が_{， 前 面}コ ンク リ

ー

トが破 壊 する と

，

その部 分の耐 荷 能 力が著し く低下 す る た め破 壊が さ らに進 行し

，

柱 脚 部 の耐 力は上 昇する こ とな く柱 脚部全体の_崩壊に至ると考 え る

。

　以 上の 諸 仮 定 を 用いて， 各 試 験体の p

．

1．

の最大耐 力 時の （ル

脇

）me

，

および

，

　n

．

1．

の最 大 耐 力 時の _（

1

_野諞を計 算し

，

そ れ等と前 面コ ン ク リ

ー

トの パ ンチング シ ア

ー

耐 力の_{解 析 値 （}N_．u）p

，

_{（ル i）} ρとの比 率 7u

＝

〔

Nf

。）m／（遅加）。， 7rt

＝

_α

_V

_{、諞 ／〔}

_{N ・}

_i） p を 求めた結 果 を表

一

4に示す

。

　前 面コ ン クリ

ー

トがパ ンチングシ ア

ー

_{破 壊} し た試 験 体

C

の γu は1

．

10とLO を 上回るがほぼ妥 当な値 を示し て い る

。

同じ く

，

前 面コ ンクリ

ー

トがパ ンチングシ ア

ー

破 壊し た 試 験 体

F

の _γu

_，

_7tは0

．

85

，

0

．

73と 1

．

0を下 回る が

_，7v，

　 _rtと もに比 較 的 大き な値を示 して おり

，

　n

．

1．

の最 大 耐 力 （　_）ri

＝

0

，

73_）は先 立つ p

．

1．

（γ。

・

＝

O．85

）で か なりの_{損 傷}を受けて い る ことを考 慮すれ ば； ほぼ妥 当な 結 果 を得て い る とい え よ う

。

　な お

，

p

．

1．

時に 図

一

6 （a_）で想定 した破 壊 面が前 面と 交差す る線 （

L

の を図

一

4の試 験 体

B ，C ，

　

F

の ひび わ れ 図に_実線で_示し

，

ま た

，

n

．

1，

_時に図

一

6（

b

）で想 定し た 破 壊 面 が 前 面 と 交 叉 する線 （L，）を図

一

4の試 験 体F の ひびわ れ図に破線で示し た。p

．

1

．

時の

L

． は試 験 体

B ，

C

の

p ．

1．

_時に生じ た ひ び わ れ の包 絡 線と対 応してお り

，

仮 定 （6 ）（

i

）で想 定 し た破 壊 面が妥 当な もの で ある こ と が推察さ れ る。 試験 体

F

の n

．

1．

時に生じ たひび わ れ の包 絡 線は

L

；よ り

Lu

に対 応 して い る。 これ は

，

p

。

1．

時に_{進 展}し た パ ンチン グシ ア

ー

ひび割れが

，

n

．

1．

時の _{応 力 状 態}で

，

さ らに進 展す る な ど し た た め と考え ら れ る。 　鉄骨柱が曲げ破 壊し た残り の試 験 体の γ。

，

riは すべ て 1

．

0未 満と なっ て い る。 ま た

，

鉄 骨 柱が曲 げ破 壊し た が， p

．

1．

時の ひ び わ れの進 展が著しい試 験 体

B

で はγ。 が0

．

88

と比較 的大き な値と なり

，

そ の_他の ひ びわ れ の 進 展が著 し く ない_{試 験 体} A

，

D

，

　 E で _{は γ}u

，

　

ri

と_もに

O．

　

61

_{以 下と なっ て いる} 。 以上に示す通rp　t　Tuおよび 7fl の値とひびわ れの進 展状況 との射 応は比 較 的 良 好とい え よ う。 　

4．

既 往の実 験 結 果の分 析 　 側 柱

・

埋込み形 式柱 脚の前 面コ ン ク リ

ー

トの パ ンチ ン グ シア

ー

破 壊に対 して 3

．

2で得ら れた研 究 成 果 を， 側 柱 お よ び中 柱 柱 脚に関 する既 往の実 験 結 果2L9 ）

，

L°Ll］1_を用 い 再検討す る。 検討の対 象と し た試 験 体は

，

柱がH形 断 面 形で

，

基 礎コ ン クリ

ー

トの パ ンチングシ ア

ー

ひび わ れの 進 展が著しいな ど柱 脚 部の応 力状 態が比 較 的 厳しい もの と し た。 検討した試験 体の諸 元

，

実 験 結 果の概 要お よ び 解 析 結 果 を表

一

5に示 す。 　 実 験 結 果は

，

側 柱 柱 脚に関しては 上段に正 載 荷

，

下 段 に負載荷の結果を示す

，

こ こ で

，

正

，

負 載 荷の別は 2

．

2 で定 義し た通り とする。 中 柱 柱 脚に関して は正

，

負 載 荷 の最 大耐 力の う ち大きい方の結 果だ けを 示す。 また， 棊 礎コ ン ク リ

ー

ト天端 位 置で の柱の 曲げモ

ー

メ ン トM， は

_，

_検討の文寸象と し た試 験 体の ほ と ん ど が柱に軸 力 （Nc＞ が作用し てい ない こと

，

柱に

Nc

が作 用 し た試 験 体につ いて も鉄骨柱だ けの 水_平変_形 δ。が発 表 論 文で は不 明で あ ること を考 慮して

N

。

一

δs効 果は考 慮さ れて い な い

。

　解 析 結 果と しては

，

最大耐 力 時に お け る基 礎コ ン ク リ

ー

トの_支圧 応 力状態の概 略を示す応 力レベル （表

一

3 Stres8　Leve工 12）

圏

13｝ （3 ）1 Bear工ngStres8State xd ￥d 収f島 FG 　N「uxd ￥dN 『臨

i

F

匿

NF

凵

xdYdNfZ F仁 　潤fu FG

Fig

．

7　Stress　Leve ｝_（Additional_）

参 照

，

な お

，

応力 レベル （2 ）

’

，

（3 _）

_，

_（3）

’

は 図

一

7に 示す支 圧 応 力 状 態の場合で ある_）， お よ び， 側柱 柱脚に 関し て は み お よび riの値

，

中柱柱脚に関し て はrtの値 を示す （注 ）

。

　なお_{， 中柱柱脚}の_{破 壊面}と して は 3

．

2

．

2の_{仮定 （6 ）} （酌 を 適 用す れば 図

一8

に示す通り と な り

，

破 壊面の 　 　 　 る 仮 想の_{前 面 側}へ の_{投 影 面}の_総面積は

Ai

＝ Σ

Au

_{と な る} 。 　 　 　 t

；

1 中柱 柱脚の_基礎コ ン ク リ

ー

ト側 面に生じ た ひ び わ れの

一

例と し て試 験体

UB

の場合を図

一9

に示す10｝

_。

図

一9

に 図

一8

で想定し た 破 壊 面の う ちP を含む 傾 斜 面 とqを含 む傾斜面が側面と交叉する_線を実 線で， 側面と交叉し な い_部分の_側面側へ の投 影線を破線で示す が

，

これ等は ひ び わ れの進 展状況 と ほ ぼ 対応してお り， 仮定 （6） （

iD

の妥 当 性が窺え る

。

　 〔注 ）

LA

シリ

ー

ズの 試 験 体に は軸 組 筋かいお よ び ベ

ー

ス_プレ

ー

トが存 在せず， ま た， 実 験に際 し柱軸 力を 作 用させ て い な い11，

_。

し た がっ て， 表

一

_{3の N} 。， N，，　

Nc

はすべ て零であ り， ま た， せ ん断力のつ り合い方 程 式よ り ル。＞Nn で ある

。

し た がっ て_， 表

一

3の軸 方 向 力の つ り合い方 程 式は摩 擦 係 数u を埋 込み部 鉄 骨の天 端 側 とベ

ー

ス プレ

ー

ト側で同

一

と する と成 立し ない

。

そこで， 同シリ

ー

ズの

7

，の算 出に際し， 便 宜 的に， 天 端 側の摩 擦 係 数 をμ

’

と し

，

u

’

をμ’

IVru

；　ltlVn＝ O

．

　5　

Nn

と_{な る よ} う設 定し た， し たが っ て， 表

一

3の

M

〃 も

Mr

．＝ ±

0．

5

HNXi

と変 更し てい る

。

　基 礎コ ンクリ

ー

トがパ ンチングシア

ー

破 壊した試 験 体 につ い て は_，表

一

5の_{解析結 果}よ り以 下の こと がい え る。 　柱の_{埋 込}み_深 さ

d

が

d ＝

H と 比 較 的 浅い

POSAL

LPOTAL

　

L

お よ び LA 　

20

では _rtが 2

．

02，

　

L

　

14，

お よ び

．

1

．

77 と 大 きい

。

これ等の 試 験 体に関 し て は_{， 埋} 込み深さの_{絶 対値}が小さい こ とに基づく試 験 体の ス ケ

ー

ルエ フェ ク トお よびひ び わ れの進 展 経 路 な ど検 討の余地 が 残 る

。

　

し か し，

d．

＝

（

1．

2

〜

1

．

5＞H の試 験 体にっ いて は，　

UA

Table5 Test　

．

Specimens　of　Other　Investigaヒors 　 and 　Results　of　Analysis

Test　S　ecimen Test　Results Results _ofAnal _sis

AuthorName 　_of Specimen Size　_ofColumnt （mm ） 　d （m ） 　MF （tf

一

皿）

Qc

（tf） Fracture 　Mode 聾1StressLevel Y Akiyamaet 　_al

．

2）

，

10ESAH

−

200x200x8x122502408

．

94

．

89

．

65

．

2P

．

S

．

F （2）’ （1）’ o

．

990

．

79

ESC ditto 」 2dit _七〇 10

_．

₄₁₁

_．

_2P

_．

_S

_．

_F 〔2｝斬3L43

EDA ditto 25044016

．

_．

917 718

．

219

．

O C （1） （1〕 0

．

970

。

82

EDC ditto

一

ditto18

．

・

219

．

6 C （1｝ 0

_．

₉₄ UA

曽

4H

−

250x250 ×9箕14

｝

30011

．

412

．

3 （P

。

S

．

F） （1） （0

．

561

UB 楓 ditto

｝

55028

．

130

_．

2 _C （1｝ 0

．

66

UB ditto

一

ditto28

．

O30

_．

1 _C 〔1〕 0

．

65

POSAL 　IH

−

125x125x6

．

5x9

一

1253

．

13

。

1P

．

S

．

F 〔3｝ 2

．

02 Washioet 　_al

．

9） POSAL 　H ditto

一

2505

．

25

．

2 C （3） 1

。

18 POTAI

．

1層6 di_七七 〇

一

1253

．

13

．

1P

．

S

．

F （1） 1

．

14 POTAL

　

II ditto

『

2505

．

55

．

5 C （1） O

．

65 LA　20H

−

200x100x5

．

5x8

一

2004

．

65

．

8P

．

SJ 〔3）

督

31

．

77 Minamie 七 al

．

11 ） 　 　　　 　　 　畳8LA

　

_{30 ditto}

一

_3QO6

_．

78

．

4P

．

S

．

F （3） 0

．

99 LA

　

40 dit七〇

一

4007

．

99

．

8 C （3） 0

．

68 疊1P

．

S

．

F

；　Punching 　Shear Fracture of Footing Concrete

　 　 C置　Plas 七ic　Deformation 　of 　Steel 　Column

曽2

−

；　Interior 　column

畳3Maximum Bearing Stress_of 　Foo 七ing Concrete is1

．

1Fc

讐4

，

卦5Axial Load _Qf 　Column is30tf

，

50tffor theSpecirnen 　Marked 費4

，

静5 　 　 　 Respectively

耗6

，

聾7

　　Stud 　Connectors 　2

−

13φ

，

　4

−

13φ　were Weユded 　at Each _Flangeof theSpecimen

　 　 　 POTAL

’

1

，

　PQTAL 　工工　Respectively

管

_8　　LA20

_，

_LA30

_，

₁

_．

_{A40 　Hasn} ，_t

　Base　Plate　and 　Anchor 　Bolt

A

−

A　Section t

呷

、

　

　

　

　

　

尸

．

F 　

も

　　s 　　　

グ

　 　

ノ

　も

　

　

へ

　

　

　

　

’

　

、

r

》

　

♂

’

　 　

、

》

「

　 　A鳥1

▽

　 AL3 匚｝ A凡_ら Fig

．

8 b　Front

il

A、

．

望

、ii 　 i

・

1 厂

「

°

ー

A

匸

　 　 d

斜

　　　

十

゜ 　 　 　

圏

P14 　 　 　

1

k

一

十

Sidex 己er （x＋y）d A

Punching　Shear　Plane_（lnterna皇Colttmn） Fig

．

9　Crack　Pattern　of　UB 串41e ）

一 72 一

を 除く

3

体の γ （側柱 柱脚で は γ。 ，

7

，の う ち大きい方 の値

，

中柱柱脚では 扮 の_平均 値は 1

．

14とほぼ妥当な 値を示し て いる

。

な お

，UA

は載 荷 中に基 礎ばり主筋お よび補 強 筋が破 断し た］°） た め ）fe

＝0．56

と小さ な値 を 示 した もの と考え られ る

。

　

鉄 骨 柱が曲げ破壊 し

，

基 礎 コ ン ク リ

ー

トがパ ン チ ング シ ア

ー

破 壊 を 起 さ な かっ た試 験 体 に 対 す る γ は POSAL 皿 を除き

，

残りの

6

体は 0

．

65か ら0

．

97の範囲 に納 まり 1

．

0

以 下で ある

。

また

，

_γu

，

7fiがO

．

97

，

0

．

82

と と も に大き な値を示す EDA は

，

載 荷の _{最 終 段 階}で， ひ び わ れ が進 展して履 歴 特 性がス リッ プ型に変化 し てい る2 ） こ と を考え れば， こ れ等の値は ほぼ妥 当で あ ると考 え ら れ る。 　な お

，

基 礎コ ン クリ

ー

トがパ ンチング シ ア

ー

破 壊し た ESC （r

，

＝ 1

．

43_） ，お よ び

，

鉄骨柱が曲げ破 壊し た

EDC

嬢

＝

₀

_．

_94）の ₇，が比 較 的 大き な値と なっ てい る が

，

これ 等は両 試 験 体の基 礎ば り上端 主 筋の定 着 部 分が 埋込み部 鉄 骨に近 接し て いる た め2） と推 察さ れ る

。

本研究で は， 基 礎ばり上端 主 筋の _配筋

，

埋 込み部 鉄骨 回 りの_{縦 筋，} 帯 筋などの_配筋が柱脚部の_最大 耐 力に与え る影 響につ い て は評 価していないが， これ にっ い て は今 後の研 究 課 題で あ ろ う

。

　な お，

ESC

お よびLA　20は基 礎コ ンクリ

ー

_{トの支 圧} 降 伏 応 力 度 を

E 。

とし た場 合は最 大 耐 力 時に表

一

3に示 すつ り合い方 程 式に対する_解が_得られない ， そこで， 解 が得ら れて Fcにで き る だ け近い 値 ユ

．

1F

。を用い て算 出 し た結 果 を表

一

5に示 して考 察して い る

。

　仮に_， 支圧降 伏 応 力 度が さ ら に大き い と し

，

表

一

3の 応 力レベ ル （1）に対 応する支 圧 応 力 状 態とし て最 大 耐 力時で の っ り合い 方 程 式 を 解き

，

鉄 骨フ ラ ン ジ お よ び ベ

ー

ス プレ

ー

ト部分の支圧応 力 度の最大 値

fc

，

ん を求 め る と

ESC

で は

f

_。　

・

＝

1

．

33　

Fc

，／

fb

＝

1

．

　05　

F

，

，

　

LA

　20で は

fc

＝

₁

_．

₉₇　Fcと な る。 こ の支圧応 力 状態で の riを計 算す る と

，

ESC で ）rt

＝

1

．

22

，

　 LA　20で _7f，

＝

1

．

43と なる

。

以 上に示す通 り_， 基 礎コ ン クリ

ー

トの支圧降 伏 応 力 度を大 き く設 定 すれ ば

_7f

，は小さ く な る傾 向を示し

，

その変 動 は

ESC

で 15％

，

　LA 　20で 19％ と比 較 的 小さ い

。

　 以上に示す通り

，

検討 すべ _{き問題 点 は 残 る が}

，

3

．

2_に 示す解 析 方 法を用いて側柱お よ び中柱柱脚に関す る 既往 の 実 験結果 をお お む ね説明し得たと考える。 　

5．

ま と め 　埋 込み深さ が柱の _{断 面}せい の

1，

45

倍 以 上と比較的深 い側 柱の埋 込み形 式 柱 脚に関 する実 験 結 果に基づ き

，

埋 込み部 鉄 骨フ ラ ンジ と基礎コ ン ク リ

ー

トとの支圧抵抗

，

支圧応 力状態にあ る鉄 骨フラン ジ と基礎コ ン ク リ

ー

トと の_摩擦 抵 抗， お よび， 埋 込 み部鉄骨 フ ラン ジ に溶接さ れ たス タッ ドコ ネク タの せ ん断 抵 抗 を考 慮する こ とに よ り， 埋 込み部に おける鉄 骨 部 分か ら基 礎コ ンク リ

ー

_トへ の応 力 伝 達が説 明で き る こと を示し た

。

ま た_， 前 面コ ン ク リ

ー

トの パ ンチングシ ア

ー

破 壊に は載 荷 方 向の別に よ り二通りの破 壊 形 式 が 存 在す るこ と を示し

，

そ れ ぞ れの 破 壊 形 式に対す る前面コ ンク リ

ー

トの パ ンチングシ ア

ー

耐力の_解析方 法を 示 し た

．

　ま た

，

埋込 み深さ が柱の断 面せ い以 上の 側 柱お よび 中 柱の埋 込 み形式柱脚に_関す る 既往の_実験結果に_対し て， 本研究で得ら れ た基 礎コ ンク リ

ー

トのパ ンチン グシ ア

ー

耐 力に関す る解 析 方 法 を適 用してその結 果 を検 討し た と こ ろ お お む ね妥 当な解析 方 法で ある こ と が確認で き た。 　 謝 辞 　 本 実 験の大 部 分は大 型 実 験 施 設 利 用日米 共 同 耐 震 研 究 の 日本側サポ

ー

トテス トの

一

_環と して_行わ れ た もの であ り， 日米 共 同 研 究 国 内 共 同 研 究 WG 委 員， 並 びに （財） 建 築 業 協 会

，

（社 〉鋼 材 倶 楽 部の関係 各 位に謝 意 を表す

。

また_{， 本実}験の

一

_部は日本建築セ ンタ

ー

内に_設置され た 「火 力発 電 所 本 館の標準的な耐 震 設 計 法の開発」につ い て の研 究の

一

環とし て行わ れ た もの で あり

，

関 係 各 位に 謝 意 を表す

。

　な お

，

実 験は東 京 電 機 大 学 小 金 井 実 験 室

，

千 葉 大 学 建 築工学 実 験 棟で行わ れ

，

実 験の実 施および資 料 整 理に際 し て千 葉 大 学 大 学 院 生

，

嶺 脇 重 雄 （現

，

竹 中工務 店 ）， 横 山幸 夫 （現

，

駒 井 鉄 工 所 ）および同 学 部 学 生

，

寺 田 岳 彦 （現

，

大 学 院 生 ）諸 氏の協 力 を得た

。

こ こ に謝 意を表す。 参 考 文 献

1＞ B

．

Kato

，

　K

．

　Morita

，

　A

．

　Tanaka

，

　N

．

　Fujita：

“

Strength

　 　andHystereticBehaviorofSteelColuma

．

to

．

footing

　 　Connection

”

Eighth　Wolld　Conference　on　Earthquake

　 　Engineering

，

　

July

　1984 2｝ 秋 山　宏

、

黒 沢　稔

，

和 国 信之

，

西 村　功：_「埋め込み_形 　 　式柱脚の強 度と変 形」日本建 築 学 会 大 会 学 術 講 演 梗 概 集 　 　 （九州 〉昭 和56年9月 3） 武 田 寿

一

．

・

，

高 橋 泰 彦 ：「S造 お よ びSRC 造の建物の柱 脚 　 　の実 験 的 研 究 （その 3）埋込型 側 柱 柱 脚の実 験」日本 建 　 　 築 学 会 大 会 学 術 講 演 梗 概 集 〔東北 ） 昭和57年 10月 4） 秋 山 　宏

，

黒 沢 　稔

，

和 国 信 之

，

西 村 　功：「鋼 構 造 埋 込 　 　形 式柱脚の強 度 と変形

一

H形断面柱が 強 軸曲げ を受け る 　 　場合

一

」口本建 築 学 会 論 文 報 告 集

，

第335号

，

昭 和59年 　 　1月 5）　岡田恒男

，

高梨晃

一，

関 松 太郎

，

谷口英 武：_「ス タッ ド定 　 　 着 部 を 有 す る 機 器 構 造 物の地 震 時 挙 動 （その 1＞研 究 方 　 　法 お よ び繰り 返 し加力実 験 」日本建築 学 会大 会学 術 講 演 　 　梗 概 集 （関東） 昭和54年9月 6） 構 造 委 員 会 鋼構 造 分 科 会 合 成ばり小 委 員 会1「各種 合 成構 　 　造 設 計 指 針 案」建 築 雑 誌Vol

．

99

，

　No

．

1216

，

1984_年1_月 　 　 号 7） 清 和四 七 ：「鉄骨柱 底の摩 擦 係 数につ い て第2報 」日本 建 　 　 築 学 会 大 会 学 術 講 演梗 概 集 ｛九州 ）昭 和56年9月

8）　ACI　Code　Requirements　for　Nuclear　Safety　Related

　 　CQncrete　Structures_〔ACI　349

−

73_）

9） 鷲尾健三

，

鈴 木豊 朗

，

中 島茂 壽

，

西 村

一

一

郎：「鋼 構 造 柱 脚

　　 部に お け る鋼柱の基礎 部へ の埋 込み効 果に

．

つ いて第

1

報 」 　　 日本 建 築 学 会 大 会学 術 講 演梗概集 （北海道）昭 和53年9 　 　 月 10） 秋山



宏

，

和国 信 之

，

西_村

_．

功：「埋 込み形 式

_柱

脚の強 度

　　

と変 形 （その 2）」日本 建 築 学 会大会学 術講 演 梗 概 集 （東 北 ） 　　 昭和 57年10月 11） 南宏

＝，

西 村 泰 志

，

栗 澤

一

彰 ；「埋込式鉄骨 部 材の応 力 　　伝 達 機 構に_関する_{基 礎 的 研 究」 日本 建 築 学 会 大会学術 講} 　　 演梗 概 集 （東 北 ）昭 和57年10月

、

SYNOPSIS

UDC ：624

，

078

．

　Ol4

．

5

　　　EXPERIMENTAL

　

STUDIES

　

ON

　

THE

　

ULTIMATE

　

STRENGTH

　

OF

　

THE

　

EMBEDDED

　　　　　　　

TYPE

　

STEEL

　

COLUMN

・

TO

・

FOOTING

　

CONNECTIONS

by　Dr

．

　KOJI　MORITA

，

　Assoc

．』

Professor　of　Chiba　Univ

．

，

　Dr

．

　

BEN

　KATO

，

　Prefessor　of 　Univ

．

　of 　TokyQ

，

　Dr

．

　ATSUO 　

TANAKA ，

　 Teとh

．

　 ResearchInsti

．

　 Qf　Taisei

　

CQ

，

，

　and 　NORIMASA 　FUJITA

，　Grad

，

　Studen亡of

．

Chiba

　Univ

．

　Members　ef　A

．

1

，

J

．

　

Embedded

　type　column

−

to

・

footing

　connections 　are　oftell　used 　

in

　order 　to　connect 　steel 　columns 　_{with 　reinforced}

doncrete

　

footing

　

beams

　rigidly

．

　

In

　this　paper

，

　the　test　results 　on　the　

fracture

　mode 　and 　ultimate 　strength 　of　this

type　of　column

−

to

−footing

　connections 　are　_presented　

for

　the　case 　of　exterior 　col ロmns 　Where 　the　amount 　_of　con

−

crete 　encasement 　is　

limited

．

　Based　on　these　test　results

_，

　the　mechanism 　of　stress 　transfer

，

　the　

fracture

　mode

，

　and

the　ultimate 　strength 　of　

footing

　

beams

　

due

　to　the　_punching 　shear 　

from

　steel　column 　embedded 　are　

discussed

．

　

The

fracture

皿ode 　of 　the　

footing

　

beam

　can 　

be

　classified　

into

　two　types　

by

　the　

directions

　of 　

loading

　for　the　case 　of 　ex

・

terior　columns

，

　 and 　the　ultimate 　strength　can 　

be

　analyzed 　

Using

　the　criterion 　

for

　_punching　shear　

fracture

　of　

foot．

ing

　concrete

．

　

The

　test　reSults 　on 止e 　ultimate 　strength 　

gf

　the　embedded 　type　column

−

to

−footing

　connections 　reported 　hitherto

　　　　　　　

c

ca 皿 also 　

he

_{analyzed 　satisfactorily}

by

using

the

stresstransfer_{mechanism 　and} 止_{e 　criterion}

for

the_punchingshear

fract

ロre　of　

footing

　concrete 　obtai 皿ed　in　this　_paper

．