1
論文
】
UDC
;624.
012.
3
Jaurnal
日本 建 of
Struct
築学会構造系.
Constr
論 文 報告 集、
Engng
,
AIJ
第,
430
No
、
号430・
.
1991 年Dec
,
,
12
1991
月鉄 骨
フ ー
プ
筋
コ
ン
ク
リ
ー
ト
柱
の
せ ん
断
性 状
SHEARING
BEHAVIOR
OF
STEEL
−
HOOP
・
CONCRETE
COLUMN
鈴 木 敏
郎
* ,滝
口
克
己
*堀 田 久 人
** * ,五
十嵐 俊夫
** * * ,加
藤 征 宏
** ** *Toshiro
5
θ
Z
,
KatSuki
TAKIGUCHI
,
HiSato
HOTTA
,
Toshio
IGARASflI
and
Masahiro
KIA
TO
Stee1−Hoop−
Concrete
composite(
SHC )
is
a new structural system.
This
new
systemdoes
not鼎
。廨 鑑
n二
躡
。濫
窪
臨瑠
h
黠
、鷭
騾
・躍
瓢
膿
鼎
1
盤
mechani ・m ・
f
・ ・nc・et
・di
・id
・d
by
・ ・th
・9
・nal ・t
・el・pl
・t
・.
F・u・…nSHC
・・1
・m・ 、pecimen
,w
,,e
mad ・
・
Cy
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・ar−bendi
・9
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f
・ ・ce,
W
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pl
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h
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…f
・・h
・ ・h
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・ ・ce.
E
・p
・ ,im
,n・、1
隣 meters werecross
section of steel,
amount ofhoop
reinforcements,
and
thickness
ofcover
con−
c「et・・The
exp ・ ・im
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i
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.
Kegiverxis
:steel−imp −
conerete compasite, 5伽 励
9
加 ゐ副 o鴛 ultimate strengrh鉄 骨
フー
プ筋
コ ン ク リー
ト,
せ ん断 性 状
,
終 局 耐 力
§
1.
序
鉄 骨
フー
プ 筋
コ ン ク リー
ト(
SHC
) 構 造
は主 筋 を用
いない鋼
とコ ン クリ
ー
トの合
成
構 造
であ
る。
筆者
ら は こ れ まで に,H
形 鋼
を強 軸
で用
い たSHC
柱
の圧縮 曲 げ
せ ん断 性 状
,
H
形鋼
を強 軸
で用
い たSHC 柱
と鉄
骨 (
S
)
粱
の接 合
部
パネ
ル の せん断性状
,
およ
び クロ スH
形 鋼 を
用
いたSHC
柱
とS
梁
の接
合部
パネ
ル の せ ん断 性 状 を
提
示 し,
こ の合 成 構 造
シ ス テム の有 用
性
を論
じ て き た文】 トfi)。
今
.
軸 力
お よ び逆 対 称
の曲
げモー
メン トと せ ん断 力
が加
わるSHC
柱
を考
え る。
このSHC
柱
に お け るコ ンク リー
トの役
割
は,
柱 頭
の圧
縮域
から柱 脚
の圧縮
域
へ,
斜
めに圧 縮 力 を伝 達
する こと
であ る。 せ ん断
力の方 向
に対
してH
形 鋼
が強 軸
で用
い ら れ る場 合
の コ ン ク リー
ト
の斜
め 圧縮 力伝 達
能
力
に関
し て は, すで に論 考
し,
ほ とん ど問 題
が ない こと を示
してい る畑 。問 題
は,柱
に クロ スH
形 鋼
が用
い ら れる場
合
, およ びH
形 鋼
の弱
軸
方 向
にせ ん断 力
が加
わ る場 合
であ
る。
こ れ らの場 合
に は,
斜
め圧
縮
力
の伝
わ る方
向
に直交 す
る鉄 骨
に よっ て コ ンク リー
ト が分 断
さ れ ると
い う問
題 が生
じ て く る。
これがSHC
柱
のせ ん断 問題
と な る。鉄 骨
フ ランジ に対
す るコンク リー
トのかぶ り厚
は小
さい方
が鉄 骨
フ ランジの曲
げ
に対
す る効 果
が大
きい た めに,
鉄 骨 鉄 筋
コ ンク リー
ト
(
SRC
)
構 造
にお ける主
筋
の役 割 を鉄
骨 フ ランジに肩 代
り さ せ るSHC
構 造
で は , こ のせ ん断 問題
が特
に重 要
とな る。
SHC
柱
のせ ん断 問 題
は,鉄 骨
に よっ て一
部
を分 断 さ
れ たコ ン クリ
ー
ト
が力
を伝
達 す る仕組
み の問 題
で あ る か ら,鉄 骨
を内 蔵 す
る鉄 骨 と
コ ン ク リー
トの合 成
構 造の 基本 問 題
であ る。 しか し な が ら,
この,
鉄 骨
で一
部
を分 断
さ れ たコ ンク リー
ト
の力
の伝
達
に関 す
る系 統 的
な研 究
は ほと
んど
行
わ れて い な い。SHC
柱
は新
たな合
成構 造
であ
る の で,SHC
柱
の せん 断 問 題 を直 接 取
り扱
っ た研 究
が皆 無
で あ るの は当 然
の こ とであ る が,SHC
柱
の せ ん断 性 状 を 予 測
し得
る研 究 資
料
も ほ と ん ど無
い。
本 報
では,
せ ん断 力
の方 向
と直 交 方 向
にH
形
鋼
が配 さ
れ た, す な わ ちH
形 鋼 を弱
軸
で用
い たSHC
柱
,
およ
び * 東 京 工 業 大学工学 部 建 築学 科教 授
・
工博 * * 東 京工業 大 学工学部
建 築 学 科教 授
・
工博 寧 # 東 京工 業 大 学 工学 部建 築 学 科助 手 It* * 東 京工 業 大 学 工 学 部建 築 学 科
大 学 院 生 * *t*1 住 友 金属 工業
P
・・f
・
・
D
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主neeringTokyo
Institute
ofTechnology
,
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,
Faculty
QfEngineermg
Tokyo
Institute
ofTechnology
Sumitomo
Material
Industries
,
Ltd
.
クロ ス
H
形 鋼
を用
い たSHC
柱
の曲
げせ ん断 性
状
につ い て論
じる。
目的
は,
せ ん断 力
の方 向
と直 交 方 向
の 鉄骨
(
直
交鉄
骨)
で相 当
大
き な領
域 が分 断 さ
れ たコ ン ク リー
トが, どの よ うに し て柱 頭
か ら柱 脚
へ圧 縮 力
を伝 達
す るの かを
明
ら かにす
ること に あ る。
具 体 的
に は,
SHC
柱
の縮 小
模
型の実 験 結 果
を示
し,
鉄 骨
に よっ て一
部
を分 断
さ れ た コ ン ク リー
ト
が斜
め 圧縮
力 を伝 達
する仕 組
み につ いて考
察
す る。
実
験
パ ラメー
ター
は,
鉄 骨 断 面 (
H
形 鋼
を弱
軸
で用
い た もの とクロ スH
形 鋼
を 用い た もの の2 種類)
,
鉄 骨
に対
す るコ ン クリ
ー
ト
の か ぶ り厚 (
せん 断 力
と直交 方 向
の鉄 骨
の フ ランジに対
す る かぶ り厚
3
種 類 )
,
フー
プ 筋
の間 隔
(
2 種
類
)
, フー
プ
筋の 強度 (
2
種 類 )
である。
実
験
結 果
を も とに,SHC
柱
の最
大 耐
力
, およ び 大 変 形 時
のDirection
of
concreteP
【acin9■妙
。30φ
Ho巳
efor
concre ヒeP
【aci冖9
35φ
・
1
驤
=轡
堪灘
齢
一
一1
ヨ
尚
9a
董
劉
R
Fig
.
1 An
example of specimen (H
−
200
−
N
−
60
)保 持 耐 力 を求
め る た めの,
コ ンクリ
ー
ト
の斜
め 圧縮
力伝
達
モ デルを仮 定
し た。
最 大 耐 力
お よ び大
変
形時
の保 持 耐
力
に関
し,
仮 定
し たモ デル を用
い た計 算
値 と実 験 結
果を
比 較
して い る。計算
結 果 と実 験 結 果
が全
体 的
に よ く対
応
して いれ ば,
コンク リー
トの斜
め圧 縮 力伝 達
モ デルが圧
縮
力 伝 達
の仕 組
み を表
して い る と い え る。
§2
.
実 験 概 要
試 験
体
リス トを
Table
1
に示
す。
H
形 鋼 を 弱軸
に用い た もの12
体
,
お よ びク ロ スH
形 鋼
を用
いた もの2
体
,計
14
体
である。
実 験
パ ラ メー
ター
は,
鉄
骨断 面
の形 (
H
形 鋼
を弱
軸
に用い たも
の, お よ び クロ スH
形鋼 )
,直 交
鉄 骨
に対
す るコンクリ
ー
ト
の か ぶ り厚
(
15,25,40mm
)
, フー
プ筋
の間
隔(
4mm
径
の フー
プ筋
で間
隔
が30
mm おDirection
of
cOneretep
しqcingδ
■
霧
.
.
1
冒ぴ
゜
卩幽
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1
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… resln : 陀36
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雷 電.
l
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,
:
1.
.
1
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30φ Ho見
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纏 璽
瀞
一
亶
1
くコ−
醐
mL
劉
N anFig
.
2 An
example of specimen(
CrH−
200
−
P
−
60
)Table
l
List
of specimensName
of 叩 ecimen SectlonShear
Reinforcement BxD l1
,
Steel
sect ↓on { }Coverinq
depth
to
steelflanqe
〔 } 〔1
・ y{kq
/ 2 }Pu
〔塾} H−
180
−
P
−
30
P
.
30
0
.
47
98
.
6
H
−
180−
P−
60
P
.
60
0
.
23
180
躍
200
15
H
厂180−
N−
30
e30
o
.
47
59
.
0
H
−
180
冒
N
−
60
960
o
。
23 H甼
200−
P−
30
P
.
30
o
.
42
98
.
6 H−
200
−
P−
60
P.
60
0
。
2
ユ200x200H
−
150
・
75
×3
.
2
・
4
.
5
25
4
φ H−
200−
N曽
30
@30
O
.
42
59
.
0H
−
200−
N−
60
@60
0
.
21
H
−
230−
P−
30
P
.
30
0
.
36
98.
6H
−
230
−
P−
60
P.
60
D
.
18
230x200
40
H
−
230
−
N
−
30
e30
59.
o0
.
36
H−
230一
四一
60
e60
O
.
1B
Cr 区一
200
−
P
−
30
P30
0
,
4298
.
6
Cross
H
−
150x75x3
.
2x4
.
5
−
150K75x3
.
2瓢
4
.
5
254
φCrH
−
200−
P−
60200x200
P
.
60
O
.
21
32
一
N ひ
噸
曄
唾 璽
靼
コ
目
:
想
8
:
信
:
書
8
目
:
茎
98
:
目
:
畧
8
昌
:
耋
38
:
言
:
ま
8
ε
二
目
:
耋
8
呂
:
自
:
書
8
踵
璽
屋
[
1
竰
[
}
贈
_∵
,訓
,∴
謙謁
。∫
臨
H
−
180
−
N
−
60
H
−
200
−
N
−
60 H
−
230
−
N
−
60
Fig
.
3
SechorLs
of speclmensよ び
60mm
)
,
フー
プ 筋
の強 度 (約
60
kg
/
rnm2 , お よ び約
100kg
/
mm ε)
である。
試 験
体
の例
をFig
.
1
,お
よび
Fig.2
に示 す
。
強 度
が約
60kg /
mm2 の フー
プ
筋
は 通常
の形 状
であ
るが,
約
100
kg
/
mm2 の フー
プ筋
はス パイ
ラル形 状
になっ てい る。 コ ンク リー
トは。
図示
し た よ う に縦 打
ちで あ り,養 生
中
の コ ン ク リー
トの沈 下
に よっ て生
じ た端 部
のプ
レー
ト との 間隙
に はエ ポ キシ樹 脂
を 注 入 し た。 エポ キ
シ樹 脂
の注
入 は,
コ ンクリ
ー
ト打 設
3
週間
後
に行
?た。
試 験 体
の断
面
を
Fig.
3
に示
す。
柱 断 面
の せい は200
mm で一
定
で あ る が,
幅
は,
か ぶ り厚
に よっ て,1801nm,
200
mm,230
m 皿 の3
種 類
と なっ て いる。
フー
プ筋
の端 部
の詳 細
をFig.
4
に示
す。
こ こ で は, 強度
が約
60
kg /
mm ! で通 常
の形 状
の フー
プ
をN
フー
プ
,強
度
が約
100
kg
/
mm2 で ス パイ
ラ ル形 状
のも
のを
P
フー
プ
と称
す
ること
に す る 。 ス パイ
ラル とし た理 由
は, フー
プ筋
の形 状
の影響
を調
べよ
う とい うの で は な く,通 常
の形 式
で高 強 度
かつ細 径
の フー
プ筋
の定 着 を確 保
す ること が難
しいと 考
え た ため で あ る。4
¢10
[
叟4φ
10
18
一
60
口
818
一6φ
コ。o コcoral凵
8Fig
.
4
Detail
ofhoop
end試 験 体
の せいD
とエ ンドプ
レー
ト間の ク リアー
長
さL
との比
はLID
=728
/
200=
3
.
64
であ
る 。 こ のプ
ロポ
ー
ショ ン は,柱
の ク リ アー
高
さ3m 程
度
,
柱 断 面
の せ い が約
80cm
に相 当
す る。
試
験 体 名 称
は,
[
鉄骨 断 面
の形 状 /
H
(
弱
軸
H
)
,
CrH
(
ク ロ スH
)
]
一
[
コ ン クリ
ー
ト断 面
の幅 (
mm)
/
180
,
200,
230
]
一
[
フー
プ 筋
の種 類 /
P
,N
]
一
[
フー
プ筋
の間
隔 (
mm)
/
30
,
60 ]
とい う構 成
であ
る。
使 用
し た鉄 骨
はSS
41
材
の軽 量
H
形
鋼
H −
150
×75
×3.
2
×4
.
5
であ
る。
1 本
のH
形 鋼
で7
体
の試 験 体
を作 製
し て い る。
鉄
骨の力学 特 性
, およ びフー
プ筋
の力 学 特 性 を
Table
2
に示
して い る。
コ ンク リー
トの調 合 を
Table
3
に 小 す が,
こ の調 合
の コ ン クリー
トを,
100
1
の ミキ
サー
で,
試 験 体
2
体
分つつ製 造
し た。
7
回
に わ た り,
コ ンクTable2
Mechanical
properties
of stee [plates
andhoop
reinforcingbars
H
曽
工80−
P−
30 陬一
180−
P−
50 H−
180一
四一
30 H−
180一
國一
60 H−
200
−
P−
30 凹一
200−
P−
60 CrH−
200−
P−
30
H■
200騨
四一
30 凹一
200一
国一
6D H喩
230−
P慴
30
E−
230}
P−
60 H暫
230−
N−
30 H−
230−
H幽
50 CrH−
200−
P−
60 曹一
曹 禽 白一
P一
鮪鳶
一
白
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鱒
Steel pl己
te Flang ε sしee ⊥plaしe 田eb St日
日
1Plaヒe Flange Steel plate Web HOOPReinfOrcement HOOPReirLforcement Sヒandard
ロ
工盈
55ifiα
atio職
ss41 SS41 SS41 ss41『
一
旧ominaL thlckneBS or diamete【
1 1 4.
5 3.
2 4.
5 3,
2 4.
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o☆ Tensile 5し 【engthlkg ノ Z} 46.
3 45.
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6 140 64.
7 Elong邑tion l影, 37.
1 37.
5 36.
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0 12.
5 11.
6 Cla5Bifico ヒion ofヒe巳tpiece {J エS Z22011 Ho
.
5 No.
5 国o.
5 NO5 No.
2 ND.
2曹
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【
ess at Or21 0ff−
setTable3
Mix
propQrtion
of concreteDa亡e of pLacing Aug
.
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Oct.
2、
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0 (k‘〆m謬
) 457.
5 〔k竃〆m5 〕 755.
B (k区〆m昌
〕 924.
O 〔kg /m3 } 0.
0 〔賠 〆m昌
〕 〉’
>
PC
B
° 「Did
G
。9
。眦
Fig
.
5
Loading
setup Ad冊ixturePOzzolis No
.
80
、
25器 of cement ln w臼
ightTable4
Mechanicai
propereties
of concreteN eo 重5peolmenB H
藺
雫
180180−
一
P−
30 鬪一
30H−
130,
P甼
60 H曹
130,
H−
60 目一
200−
Pロ
30 目一
200一
四冒
50 團一
230■
P−
60 臣一
ZOO■
N−
60H−
2ユ0,
P−
30 H膠
230曹
国曹
30H−
230−
P−
60 闢藺
230一
孺一
50C【
H−
200冒
P−
30 Cτ日凾
200−
P−
60 孔ge【dayI 2832283Z2332283228322833343B Co叩 r巳s8ive 8t: εng 甑σ
3 ‘kg /c皿
り 513 〔5喝8} 521 {562[544
(5751 5091553 レ 4891533 レ 497i559 レ 52コ 【554} 543685 ) 557 (625蓼 5471536 〕 5201552 [ 489 ⊂54力 504 〔593, 54315711 Spli しtingTensile
5℃re覧gth 【kg! 2) コo
.
5 〔33鹽
8133ロ2.
.
8コ} 29.
4 卩z.
8レ 31.
41355 レ 33.
2 卩4.
2 } 31.
6136.
7 } 33.
26 ユ.
5 , コZ.
2 口9,
8, 29.
2 卩4.
zレ 35,
9B9,
4) 29.
7 〔31
.
6, 33.
9 卩5』132
.
o 卩o,
引 35.
0 【40.
21 σL β Secaロし mDdulu5 uo5kq !cm2 , 3.
4 〔3.
力一
3.
613.
8[一
ヨ.
3 {4.
3)一
3.
514.
Ol一
3.
6 卩.
9〕一
3.
4 〔3.
5}一
3.
414.
2 ,一
Strain且
t ヒhe maximu 皿 stra5s I嚇 0.
24〜
o.
2710.
20〜
024 レ一
〜O0
.
.
2425 ω,
17 〜025 〕一
〜O0.
。
2127 ω.
↓6〜
0。
211一
0〜0.
,
2325 巳0.
18 〜0,
24レ『
〜o0.
.
232410.
22 〜o.
24レ一
〜
OO.
.
2326 ω.
21 〜D.
241一
〜0O.
.
23Z3 【0.
23 〜0.
26}一
Da七e o εPlacingAuq
.
28,
lggo5ep.
13,
1990Sep48,
1990Sep22,
1ggos 叩.
27,
PgoOC ヒ.
2,
互990Oot.
2r199C
Slu叩 に皿, 4
.
工 4,
5 5.
4 4.
5 5.
7 4.
8 6.
1飢 r
n
[ 5.
5 5.
2 5.
2 5.
9 6.
O 4.
9 4.
臼Diam。ter
and heゆ t
。
f cylinder・
10c旧x20cm
邑f。r c。mpre・
si。n 8t:ength ヒe・t) 10cm・
10cmIfor
split しing tensile s ヒ【
ength tes ヒ⊃ Curiロ9:
in air {Data inside par巳n しhe8±5−
⊥ロ vate =[リ
ー
ト
の打 ち込
み を行
っ た。
コ ンクリ
ー
ト
の力学 特 性
をTab
互e
4
に示
す。
コン ク
リ
ー
ト
の シ リンダ
ー
試 験
は柱 実 験
の直 前
,
直 後
に行
っ て いる。本論
で は,柱実
験
の直前
に行
った シ リ
ンダ
ー
試 験
のう
ち,
柱
試 験
体
を 比 較 的 条 件
が類 似
の気 中 養
生
の シリ
ンダー
の結 果
をコ ンク リー
トの力 学 特 性 値
とし て,
用
いて いる。各 試 験 体
に,
Fig
.
5
に示
す装 置
で,
圧 縮 耐 力
計算
値
(
N
。)
の20
% (
O
.
2
N
.)
を定軸
力
(
N
)
とし て加
え,
材 端
に逆 対 称 回転 角
を加
え る実
験 を行
っ て いる。強 制
変
形
は,部 材 角 (
R
)
で,
ユ/80
,
1/
40
,
1
/
20
,1
/
10
を目
安
に し て繰
り返
しを行
っ て いる。繰
り返
しは3
サ イ
ク ル半
であ り,
変 形 制 御
の目 安
を材 端
相
対 変 位 (
δ)
で表
せ ば,O
.
91
,1
.
82
,
3
.
64
,
7
,
28cm
と な る。
圧
縮
耐
力 計 算 値 {
Nu
)
は,
鉄
骨
において は その降 伏 強
度
(
say)を
, コ ン クリー
トで は引
張は零
で圧縮
は シ リ ンダ
ー
の圧 縮 強 度 (
σ s)
を そ れ ぞ れ降 伏 強 度
とし た累 加 強 度
に より求
め た もので あ る。
§
3.
実 験 結 果
実 験 結 果
の せ ん断 カ
ー
材 端 相 対 変 位 (
Q
一
δ)曲 線
の例
をFig.
6
(
1
)
一
(
3
)
に示
す。
図 中
,
零 点
を 通 る一
点 鎖 線
は,
い わ ゆるP
−
A
効 果
を表
して い る。
Qu
は危 険 断 面
の曲
げ耐 力 計 算 値
か ら定
ま る最 大
せ ん断力計算 値
であ
る。
曲
げ耐 力 計 算 値
は,
累 加 強 度
の考
え方
によっ て,
全 断 面 を
有
効
で ある と考
え て計 算
し た もの であ る。
材 料
の降伏 強
度
と して は,
鉄 骨
が その降 伏 強
度
(
say)
, コ ン クリ
ー
ト
に対
して は シリ
ン ダー
圧 縮 強
度
(
σB)
(
引 張
は零 ) を 採
っ ている。
各 試 験 体
のQ
一
δ関 係
よ り,
Q
層=Q
+AQ
,
AQ
=N ・
δ(
cm>
/
72
,
8
(
cm)
と し て,
部 材 座 標 系
に した せ ん 断カ
ー
相 対 変 位 (
Q
.一
δ)
を求
め,
部 材 座 標 系
に したせ ん断
力
Q
.を
Qu
(
曲
げ耐 力 計 算 値
か ら求
め た最 大
せ ん断
力 計 算 値 )
で無 次 元 化
し,
QMIQu
一
δ曲
線
の骨 格 曲 線 を
描
い た もの がFig.
7(1 )
一
(4 )
で あ る。
Fig.
7
(
1
}
はH −
180
シ リー
ズ4
体
,
(
2
)
はH
−
200
シリー
ズ4
体
,
(
3
)
はH −230
シリ
ー
ズ4
体
,
(
4
)
はCrH
シリ
ー
ズ2
体
を ま と めた グラ フ で あ る。Fig.
6
(
1
)
,
およ
びFig
.
7 (
1
)
に よ れ ば,
か ぶ り厚 が 小 さい場 合
,
せ ん断 力
Q
.
は,
計
算 値
Qu
に達 レ
ていない。
Fig
.
6
(
2 )
,
お よび
Fig.
7(3
}
に よ れば
,
かぶ り厚
が大
き く,
最
大
せ ん断 力
Q
賦
max)
がQ
.
よ り大
き い場 合
で も,
大 変 形 時
の復 元 力 (
保 持
耐力 )
が最 大 耐
力に比 較
し て小
さく,
い わ ゆ る耐 力 低
下が大
きいとい う問 題
が あ る。また
,
Fig
7
(
1
>
か ら(
4
)
の いず
れの シリ
ー
ズに一 34 一
20
Qulo
o
ωH
−
180
−
P
−
30
−一
〜
一
一
〜羽
_
〜臨
1
〜
〜 ,
2
4
δ4
一
20
齟
〜
「
〜
〜
r
一
△Q
呂
N
・
δ’72.
8crn8
〜一
_
〜、
r
一
10
−
Qu
−
20
一
,
ノ
,
’
一
尸
■
●
r’
齟
N→
UL
..
.
.
.
’
6
・
齟
齟
P
−
N
QN
’Nu冨
o
.
2
QH
’Qu1
.
21
.
0
a3
6
(crn 〕o
.
6O
.
4O
.
200
4 ご 1’,
’
「
H
−
180
−
P
−
30
0
:
毛
§
8
:
R
:
§
8
H
−
,80
−
Nr60
}
三
鬟
、 こζ、
丶
汐
Fig
,
6
(
1
)
Q 一
δcurve QfH
−
180
−
P
−
30
Fig
.
7
(1
>2
4
6
6{
cm 冫QNIQu一
δ skeleton curves ofH
−
180
series騨
4
2DQ
ωQu
H
−
230
−
P
−
30
10
一
一
\丶
丶_
魎
丶
「
2
4
5
4
一
20
「
・
\−
6
8
\.
〜
一
△Q
詈N
・
δ’72
.
8cm
一
10
一
〜一
一
\_
,
〆7厂
齟
↑⊇・
−
N
r
〆一
Qu
−
20
・一
・レー
N
,息
.
。2
QH
’Qu121
.
0
QS
5
{cm }06OAo
.
200
’/
’1
ノ
『
一
’
ノ ー ” 「= 〉
ノ30003060
一
一
一
一
PPNN
響
一
一
冒
獅 踟鰡
一
一
〇
一
HHHH
}』
_ く こ =trr
4
tFig
.
6
(2
)Q
一
δ curve ofH
−
230
−
P
−
30
2
4
6
6
(cm )Fig
.
7
(
2
)
Q
嗣/
Q
.一
δskeleton curves QfH −
200
series一
4
30Q
ωCrH
−
200
−
P
−
30
20
曽
−
−
一
,
一,
一
沿.
.
4
6
6
4
一
20
2
一
,
〜
〜・
8
10
一
△Q
;
N
・
δ’72
.
8cm
一
qu
一
一
臨
一
20
・
…−r/
r.
■
「
.
齟
n
−
N
・一
・ L _ ポQ
一
30
N
’Nu
;
02
6
(cm )QH
’Qu1
、
21
、
0QeO
.
6o
.
4o
.
200
左警ノ
、
ノノ
ン.
丶ヒ
3D6D3060
コ
ロ
コ
中 ’ 咽 咽瑠
鶸
璽
冒
一
齢
HHHH
へN
『
一 _ _
〃
Fig
.
6
(
3
)
Q一
δ curve ofCrH
−
200
−
P
−
30
お い ても,
大 変
形時 (
例
え ば,
最
大変 形 時 )
の保 持 耐 力
はP
−
30
,N
−30
,P −60
,N −60
という順 番
で大 き
い。
Fig.
6
(
3
)
,
お よび
Fig.
7 (4 )
より,
ク ロ スH
形 鋼
を
用い た柱
の復
元力 特
性 は,Fig
.
7
(
2
)
に示
すH
形 鋼
を 弱 軸
で用
いた柱
の復
元力
特性
よ り は る かに安 定
し て い る。
これ らの
実 験
結
果
か ら得
ら れ た知
見は以 下の よ うに ま とめ る こ と が でき る.
1
,
H
形 鋼
が弱 軸
で用
い ら れ るSHC
柱
が,一
定 軸 力
お よ び繰 返
し曲
げせん断 を受
け る場
合
,
せ ん断
の問 題
は無
視
でき ない。
2
.
せ ん断 問 題
と は,
コ ン クリ
ー
トが斜
め 圧縮 力
を伝 達
Fig
.
7
(3
)QHtQ
,1
、
21
.
0o
.
8O
.
6
1o
.
4th200
’
ノ
M
t’
’ノ2
4
6
δ(cm ,
Q
”/Qr
δ ske 且eton curves ofH
−
23
σ series__ノ
NL _]
T
αH
−
ro
。.
P
.
30
1
CrH
冒
200
−
P
−60
V
7
ア
1
2
4
6
δCcm)Fig
.
7
(4
)Q阿
/Q
ゼ δskeleton curves ofCrH
−
200
seriesす
る方 向
に直
交 す る 鉄骨 断 面 を
有
することによっ て生 ず
る問題
であ
る。3
.
具 体 的
な問 題
の一
つ は,
直 交 鉄 骨
に対
す るコ ン ク リー
トの か ぶ り厚
が比較
的小
さい場 合
に よ く生
ず る問題
で, 危険 断 面
の最 大 曲
げ強
度
が,
単純
な断 面 計
算
に よ る曲 げ
強 度
に達 し
ない こと
で あ る。
4
.
最 大 耐 力
は,直
交
鉄骨
に対
する コ ン ク リー
ト
の かぶ り厚
に影 響
を受
ける。5.
フー
プ
筋
の量
お よ び強 度
は,
最 大 耐 力
に ほと ん ど影
響
を及
ぼ さ ない。
6
.
第
2
の問
題
は,直 交 鉄 骨
に対
す るコンク リー
ト
のか ぶり厚
が相
当
大
きい場 合
でも生 ず
る問 題
で,
大変
形 時
の復 元 力 (
保 持
耐 力)
が最 大 耐 力
に比較
して小
さ くなるこ とであ
る。
7
,
フー
プ筋
の量 お よ び強 度
は,大
変
形
時
の復
元 力 く保
持 耐 力 )
に影 響ず
る。
8
.
こ れ ら は,
せ ん断 問 題
で はあ
る が,鉄 筋
コ ン クリ
ー
ト柱
のせ ん断破 壊
に みら
れ るよ
う な,
急激
な復
元 力
の低
下
は生
じ るこ と は ない。
9.
ク ロ スH
形
鋼
を
内蔵
す るSHC
柱
の復
元力 特 性
は,H
形 鋼
が弱軸
で用い ら れて い るSHC
柱
の復 元 力 特
性
に比 較
し て, は る かに安 定
し て い る。
§
4
.
斜
め 圧縮 力伝 達
モデ
ル本 節
で は,実
験
に よっ て得
ら れ た知 見
を表 現
し う る よう
な力 学
モ デル の作 成
を試
み てい る。
構 造 形 式
が極
めて単 純
なSHC
構
造である の で, コ ン ク リー
ト
の斜
め 圧縮
力伝 達
モ デ ル が力
学
モ デル の主 体
で あ る。
ま ず
, か ぶ りコ ン クリ
ー
ト
の厚
さ が あ る程 度 以
.
ヒあ
れ ば,
最
大
耐 力 (
Q
聞)
は計 算 耐 力 (
Q
∂ を上
ま わる とい うこ {i
.
一.
Ptお
匚
J
Nこ
m
血
国
一
D
Fig
.
8
Diagona且
compressiontransfer
modelNo
.
1
一
36
一
と か ら,一
つ のモ デル が考
え ら れる。
か ぶ りコ ン クリー
トで斜
め圧
縮
力 を伝 達
さ せ るFig
.
8
に示
す モ デル で あ る。Fig.
8
に お い て,
端 部 断 面
x ×B
の領 域
で負担
した圧 縮 力
を,
2
×D
×(
b72
)
な る か ぶ りコ ン ク リー
トで斜
め に伝 達
するも
の であ る。 圧縮 域
は,
部 材 端
でx
,
部 材
中 央
ではD
に近
い程 度
に大
き く な るも
の と考
え る。 こ の モデル の最 大 伝 達 曲
げモー
メ ン トは,
直交
鉄骨
の フラ ン ジの内 側 部 分
の コ ン クリー
ト部
に か か るx
・
(B − b’
)・
σB の圧 縮 力
が か ぶり コ ン クリ
ー
ト
に伝 達 す
るに十 分
な断 面
の せ い方 向
の か ぶ り厚 (
d
’
/
2
)
で ある とし て,
す な わ ち(
B − b
り
×(
d72
>
× OB〈2
×(
d72
)
×L
×Fs
×(
1
/
2
}
(Fs
:コ ン クリー
トの せ ん断 強
度 )
な る条 件 下
で,
Mc
(
max
)
=b’
×L
×Fs
×(
D
/
2
−
(
b’
×LXFs
)
/
(
2
×BX
σs)
)
で表
さ れ る。 す な わ ち2
×〔
b72
)
XL
×F
。以
上の軸 力
を,
柱 頭
から柱 脚
に斜
めに伝 達 す
ること はで き ないと し た。 コ ン ク リー
ト の せ ん断 強 度
Fs
は次
の よ う に定
め て い τ−− 冒一一一層冒■骨
Fs
兎
匹
σ 壁Fig
.
g Mohr
’
s circlefQ
匸defining
Fs
NB
・
Dcf
け
LF
』
丶 、i
』 ハ鹽
,
,
,
,
,
,
鹽
鹽
卩
,
,
,
}
,
丶/ 丶
ノ
\
! 丶
/ 1
M
幽
8
σ0
Fig
.
10
M
−
N
interactien
curve of concretefrom
the modelNQ
,
1
る。
3
主 応 力
が,
(
at,O
,σ。+σ∂
で σtが
引張 強度
に達
し,
最 大 応 力
が規 定
さ れ ると考
え る。
図示
す れ ば,
Fig
.
9
の よ う に な る。
ま た,式
で表
せば
FZ
十(
σB/2)2=(
σB/2十の)
2 と な る。
ここに aB は シ リンダ
ー
圧縮 強 度
,
σt は割
裂 引
張 強 度
で あ る。
こ の モ デル を曲
げモー
メ ント
ー
軸 力
(
M
−
N
)相 関 曲 線
で表
せ ばFig.10
の実
線
と なる。
か ぶ り
厚
が小
さい 場合
,
す な わ ちFig
.
8
に おけ るb
’
が小 さ
い場 合
は,別
の斜
め圧
縮
力
伝達 機構
が存 在 す
る はず
で あ る。 そ れを図 示
し たも
の がFig.
11
の左 側
の図
で あ る。
材
端
の圧縮 力
が他
の材 端
の中 央
, す な わ ち,
鉄 骨
ウ
ェブ
の芯 を合 力
の中 心 と
し て伝
わ る というモデル であ
る。斜 め 圧 縮 力
の伝 達
に は,Fig.
11
の断 面
図
に斜 線
で示
し たH
形 鋼
の内 側
の コ ン クリー
トのみ が寄 与
す る と考
える。
ただ し,H
形 鋼
の内側
の コ ンク リー
トは,
H
形 鋼
によ
っ て拘 束 さ
れてお
り,
圧 縮 耐 力
が 無拘 束
の コ ン ク リー
ト より高
く,
見
か け上
,幅
B
の無拘 束
の コ ン クリ
ー
ト
を通
し て伝 達
し得
る圧 縮 力
と同
じ圧縮 力
が伝 達 し得
る もの と す る。Fig、
11
の左 側
の 図で示
した モ デル は,
圧縮
ス トラ ット
の幅 (
x)
が大
き く なっ て く れ ば,
圧縮
ス ト ラット
が重
な ると
いう矛 盾 を生
じ て く る。 そこ で,
圧 縮
ス ト ラッ トの幅
が大
き く なっ て く れば
,Fig.
11
の右 側
の図で示
し た よう に,
圧 縮 力
の合 力
が,H
形鋼
の ウェ ブ の芯
から ず
れ てく
ると
す る。
こ こ で は,
x
=
1
)/
4
,
す
な わ ち,N =
(
D
/
2
)
・
B ・
σ。ま
で は右 側
のモ デル,
x=
D
/
2
,
すな わ ち,
1VtB
・
D
・
σ e で, α= ・O,
と な るモデル とし た。
こ の モデ
ル のM −N
曲 線
は,Fig,
12
の実 線
の よ うにな る。か ぶ りコ ン ク
リ
ー
ト
が斜
め圧 縮 力 を 伝 達
す るFig.
8
の モ デル, お よ びH
形 鋼
の内側
のH
形鋼
で分
断
さ れ たコ ンク リー
トが斜
め圧
縮
力 を
伝達
す るFig.
11
の モ デル の いず
れ か斜
め 圧縮
力伝
達能
力の 大 きい方
が,部 材
の最
大
耐 力
を規
定
す る もの と す る。 す な わ ちFig
.
10
の実 線
,
お よび
Fig,
12
の実線
で示
し たコ ンク リー
トのM −N
曲
線
に,鉄
骨のM −N
曲 線
を 累加
さ せて,
その耐 力
の大
き い方
が部材
の最
大 耐 力
で ある とする。こ の モ
デ
ル で計 算
し た最 大 耐 力
と実 験
結
果
を 比較
し た もの がFig.
13
で ある。
クロ スH
形鋼
のSHC
柱
は,
弱
軸
H
形 鋼
のSHC
柱
に比 較
し て, は る か に安
定
し た復 元
力 特 性 を 有
すると
い う実 験 結 果
は反 映
さ れ ないが,
クロBN
幽
2
0
1
NXx
1
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ノ
\
ノ
丶
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,
,
,
.
…
,
皿
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…
写
コ
騨
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…
彡
…
彡
…
,
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釶
吶
32
8
M
Fig
.
12
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H −
180
−
P
−SO
H
−
180
−P−60
H −180−
N
−
30
H
−
180
嚊
N
一
θ0
H −
200
−
P
−
30
H −200−
P
尸60
H
−200−N−30
H
−
200
−
N
−60
H−230−P−30
H
−
230
−
P
−60
H
−230−
N
騨
30
H−230−N−60
CrH−200−P−30
CrH−
200
−
P
−
60
●
●
陣
P
一
り
冖
b
−
り
陶
−
障
− 博 −陰
−博
…
…
L
.
−
U
D
Fig
.
11
Diagonal
compressiontransfer
皿odelNo
.
2