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丸鋼を用いた鉄筋コンクリート柱の変形挙動

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(1)

【研 究 論 文

1

UDC :624

Oフ5

2

012 :624

04 日本 建 築 学 会構 造 系 論 文 報告 集 第 349 号

昭和 60 年 3月

丸 鋼

鉄 筋

r

形 挙 動

  之

員 員 員 会 会 会 正 正 正

己*

* *

* **   §

1.

序  論   本報告は 1962 年学 会 規 準1} っ て設 計さ れ

丸 鋼 を使 用し た鉄 筋コ ンク リ

ト柱を研 究 対象と す る。 こ の種のが 逆 対 称 曲 げせ ん断 力を受けてげ破壊また は せん断破壊すると きの変 形 挙 動 を実験 的に調べ ること によ り, 丸鋼を用いた柱の 地震 被 災 度 を判 定 する ための 基 礎資料 を得るこ と を研 究的と する

 具体的に は第 1に

試 験 体の 二次 元 的 変 形 状 態 を 測 定 し, その と きの試験体の部 材 角や そ れ までの最 大 経 験 部 材 角との関 係 を 調べ

2

び わ れ また は せ ん断ひびわ れ の両 側の コ ン ク リ

トの平 行 方 向と材 軸 直 交 方 向へ の相 対 変 位 を測 定 し, 二次元変形状態や部 材 角との関 係を調べ る

そ の他, 主 筋の ひずみ度を測 定 す ることに より

丸 鋼の付 着 力 喪 失の様子 や試 験体の曲 げ耐力との関 係も調べ 。  日本建築学 会の 鉄 筋コ ン クリ

ト構 造 計 算 規 準

同 解 説 」は 1971年に大 幅 改 訂 さ れ

同 時に そ の構 造 計 算 例において, 丸 鋼の代り に異 形 鉄 筋が使わ れ るよ うに なっ た

し か し

この改訂以前に丸 鋼 を使 用 して設 計

施工 さ れ た 鉄 筋 コ ン ク リ

ト建 物は数 多く あり これ ら の建物が将来の地 震で被 害 を受 ける可 能 性は高い。実 際,

1978

年宮城 県沖地 震災害 調査報 告9) 5

2に は 34被 害 例が報告さ れて い る が

柱の主 筋に丸 鋼を用い た もの が 24 形 鉄筋を用いたもの が

6

丸 鋼と異 形 鉄 筋の両 方 を用いた ものが

2

種類 不 明の ものが 2 件となっ てい る

 丸 鋼 を用いた柱が 地震 被 害を受け たと き そ の被 害 度 や残余耐震性 能を判定す る た めの客 観 的な基 準があれ ば

地 震 直 後の応 急 処置の必要性を評 定し た り

恒 久 的 な補 修

補 強 処置 を策定す る う えで有 用と な る は ずで あ る

これ まで, 丸 鋼を用い た柱の実 験は

斉 藤

中 田 4 )

中 沢

広 沢 他5) などい くつか あ る が

被 災度 判定の資料 を得ること が で き る 程度の詳 細な測 定を行っ たものは少 ない

以 上が本 研 究の背景 で あ る

 な お本 研 究は

建 設 省 総合技 術開 発 プロジェ ク ト 「震 災 構 造物の復 旧 技 術の開 発 」に関連 して (

)国 土 開 発 技 術 研 究センタ

内に設け ら れ た 「震 災 復 旧技 術 研 究開 発 建 築 委 員 会 」 (委 員 長 :梅 村

 

 

芝 浦工大 教 授)の分 科 会 「鉄 筋コ ン ク リ

ト造分 科 会 」 (分 科 会 長 :岡 田恒 男 東 大 教 授)の も とで実施 され た。   §2

実 験 方 法  2

1 試 験 体

  De量ail at the Corner       Ot theは ヒめロ

  

鮭’ 30       5ectitn

25

5        Oe巴oil    幽         6

囘 。        13φ       lo

 拿 名 古 屋業 大 学  助 教 授

工博 # 名 古 屋 工 業大学 助手

工博 躰 聯 名 古 屋工業 大 学 大 学 院 生   く昭 和59年7月 10日原 稿 受 理日

昭和59年ll月13日 改訂 原 稿   受 理日

討 論 期 限 昭和60年6月末 日 } 〔a) RCC

S 1

1

0 (b} RCC

S 2

1

0

Fig

1 Reinforcing Det4ils of  Specimensunit :mm

(2)

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

Arohiteotural エnstitute  of  Japan

 試験 体は

2

体であり

寸 法

配筋を

Fig.1

に示す。 柱断面は

25cmX25cm ,

主 筋量 は

6−

13φ (

pg

‘ 1

27

%), シアス パ ン比 a/

D

は各々

1.

0

と2

0で あ る。 コ ンク リ

トの設 計基準 強度は

Fc

 ・

 

180

 

kg

cm2 と し

柱 の軸 力は

N

bDFc

8

計 画し た

これ らのデ

タ は

斉 藤

中田4 )試 験

NS −

5 

BP

. 

NS −6

 BP と同

で あ る

主 筋の 13 φ 丸 鋼は旧

JIS

SS

 39あ る

SR

 

24

材 を想 定して い る が

実 験に は精 度の良い もの が要 求さ れ るため

SS 41の棒 鋼を用い た

プ筋に は

SR

 24 の 6 φを用い た。  a/D = 2試 験 体の フ

プ筋量

設 計 条 件 昭 和

37

年 改 訂の学 会 規 準1〕を 適用して

中 央 部で 6 φ

150

p

;O.15

%), 材端 部で

6

φ

@75 (

p

o

3%)と した

α/

D ・

=1の 試 験 体は

α/

P =

2の柱の上 下に設 計上無 視さ れ た腰 壁

た れ壁がつ いた と考え

6 φ

150

(p”

;O.15

%)と し た。        

繭蝋

襲評

_

_

こ亠

_ .

_

二為謡

 

       Photo

 1  Steel Mold of RCC

S l

1

−0

 試 験体の ス タップ 部 分は16mm 厚の 鋼 板で囲み

19 φの PC 鋼 棒で三方 向か ら締めつ けるプレ ス トレ ス ト コ ン クリ

ト構 造と した。 主 筋13 φの定 着は, 主 筋 端 部に作 製 された

M14

の転 造 ネ ジと

M

 14 ス タップ内 定 着 板に固 定する方 法 を用い た

 a/

D =

1, a/

D ニ

2の 試 験 体 を, そ れ ぞれ

Rcc −S

 1

1−O ,RCC −S

 Z

1

−O

 RCC

S 1

1

−O

の型 枠 〔打

設前 )をPho 亡01 に示 す

 鉄 筋とコ ン ク リ

トの

Table

 1と

Table

 2 に示す

コ ンク リ

ト シ リンダ

空中 養 生と水 中養 生の 2種類 を行っ た

柱の試 験体は空中 養生であ り

試 験 時の材 令は

RCC −S

 1

−0

が 63

67日, 

RCC −S

 2

1

−O

が 38

48日 である。 本 報で は, 材 令によ るコ ンクリ

ト強 度の変 動はない もの とみな す

 2

2  加 力 装置  加 力 装 置の シス テム を

Fig.

2に示す

加 力は

定 軸 力

N

12t

を保っ た ま ま注u

試験 体 両 端に逆 対 称 強 制 回転角

R

を 与 える ことに より行っ た。 加 力 装 置の詳 細につ い ては文献12 〕を参 照さ れ たい。  試 験 体の 負 担せ ん断力

Q

,Fig.

3の置 座 標 系で 評 価する

。一

般に 軸力 を 受 け る 柱の実 験ではFig

4(a

幻Ck  

 

 

 

 

 

 

 

肋 Uer

        

旨 嗣 ゆu[ic             肄 im        Dlql Gαge

圓 Ce巳1

  C創1 Hi

ge    Hingo L剛 irg 日eΩm

z

L

13。。 3。。 5。。

Q・1。。。

L

W

Fig

2 Loading Apparatus

Table l 

Mechanical

 

Propertles

 of 

Concrete

{由 謁 53 117 απ 恥 駕an 栂ater 【 膩at窩 伽 pres5ま泥 s踟 h   FC    ノ  3, 125174108170118159 Spユエビしi皿g

 

Tens⊥le s      1  3} 13

215 お 13

622

913

923

o Fc

 

3   can ヒModu ユOs    lO  ノ伽7[ 1

41

91

42

41

22

3

Sヒrain a ヒteM 魯ximum09

 27

9

022 :02618

021 二〇

15 甌te o τP工ac 皿  23 1983 WC 65

o S1     } 12

0 D鵬 r 岨 膕 φt σ匠  11繭 =   10φx20

凹a茜 Size σf Cba鵬       t2 {  1 15   」   P

 巳    τ    L    τ    1 〔1300)   30Q  l5000r聖000 )〔3   q300

Fig

3 Shear Fo【ce in Apparatus Coeτdinates

Table2  Mechanical  Properties of  Reinforcing SteeL 呂ain   i 一 ヒ 聯 Rei  肛c  胤 t 3糖 劇 ized C13ssifica ヒ1  3S41 SR24   ir旧1

 

D厩 ter 囗皿 13 6 盈 丈ual Di齪 ヒer m 1292 5 Yield  Sヒ  9山  1  ノ  3} u3

14 (3

18ド 3

3314jO )★ 1c旅

3

    3」23

     

09 艶n 虹1eSt 肥 tれ  t〔皿   4

61  4

67

4

27 5

261

Strain a 七 the Onset of Strain

艫 i  俸1 Z

4 

 2

71

4 

1

ε

E上o a ヒ1

 

‘亀 34

o 29

2 D臘 5ions

 

of

 

Test

 

p1  e

P工SZ22011 陬〕

z Nb

2

倉匸め しaoutslde

 

or 

nside  ヒhe  r

ε

nヒhe5

s w

e 

a1

 

ユaヒed

 usi    艶    啅l or a “旧1 ar艶

 翩 i鴨ly

N   Rg

 

L Ro N 〔a) VerticaL Ceordinates       Fig

4 、 ←

N → L

L

(b) MembeT CQordinates

Evaluation of SheaT FoTce

 (注 11 シ1丿ンダ

圧 縮 強度が Fc

117kg /cm2 (空 中 }であっ たこと か ら

軸 力を予 定よ り減ら して 12t と し た

60

(3)

ま た は (

b

)の座 標 系で

Q

を評 価 するこ とが多いが

本 実 験では軸 力N の制 御を装 置 座 標 系で行っ て い る の で せ ん断 力 も装 置 座 標 系で評 価 するこ とに し た。 な お, 装 置 座 標系で の

Q

,N

と F三g

4で の

Qv

  Nv

 

Q

  Nと の関 係は次 式で あらわ さ れる

(二 次 以 上の微 小 量は無 視し た。)

   

Q

,−

Q

− lv・

一・

R ………・

………・

……

(1 )      

L

十21

   

Nv

N +

Q ・

 

L

_。

R ・

……・

…・

…・

…・

……

(2)      

L

十21                27

  

Q

Q

M ・

                 =

R

……・

一 ・

…………

(3 )        

L

21

               21    

1

1

ハ厂

Q

  

一・

R ・

 (

4

)       L十2‘ R

1/5Q rad の と き 

QM

Qv

O

3t で あ り, こ れ は α ノ

D =

1の試 験 体の降 伏 耐 力の約 2%である。  2

3  変 形の測 定 方 法   試 験 体の変 形 挙 動に関し て測定し た項 目は

以 下の と おり であ る。   ○ 部 材 両 端の回転 角   ○ 部 材 全 体の軸 方 向 変 形   ○ 主 筋の ひずみ度

 

O

ひびわ れ の位 置

ズレ   〇二次 元 的 変 形 状態   ○ 破 壊 状 況 (写 真 )  部材両 端の回 転 角と軸方向変形は

,Fig,

2の ダイ ヤル ゲ

ジで測 定 し た

ジ ホル ダ

ス タップを 囲 む 鋼板に取りつ け た。 主筋の ひずみ度は,

Fig.

5

の よ う に, 試 験体の危 険 断 面位 置とス パ ン中 央 近傍の鉄 筋の上 端と 下端に ワイヤス トレインゲ

ジを貼 付し て測 定し た

 ひびわ れの測 定 を行う た め, 試 験 体 表 面に はあら か じ め

白 色の水 性ペ ンキ を 塗り,

Fig.

6

b

)の よ うに 45 mm 間 隔の メッ シュ を ボ

ル ペ ンで書き 込ん だ

こ の

 

 

 

 

灘嵐

…              し 1 〔鰍 )1    〔5001 滸 [

Fig

5 Arrangement  of  Strain Gages

 06 Φ

  φ

  os   ne

 

o   6a  20

。 厂

π

。 評

i

(a)Deしail ef

 

Conしact  〔b〕Crack Measuring Mesh a皿d Conlact     point       Points

14710131619

2  5    8   11  14   17  20 36912151a   21

(c Netation of  Contact Poinしs

Fig

6 Two Dirnensional Measuring System

Fig

7 Contact Gage

0mm

 G巳ge

ll

Σ

    K

− −

go

− 一

Fig

8 Measuring Directlon

メ ッ シュ とひび われが交わっ た点で, ひびわれ を境界に してメ ッ シュ の線が材軸に平行お よび 直 行 方 向に相 対 的 に どれ だ けずれ た か を

ス ケ

ル 付 10倍ル

ペで 測 定 した

ひびわ れ発 生の有 無 も

同じ ル

ペ をメッ シュ 線 に沿っ て移 動さ せ な が ら行っ た。  二次 元変形 状態 を測 定す る た め

,Fig,

6

(a

cで 示し た よ うに 90mm ピッチで測定端 子 を埋め 込 んだ

各端子 間の相 対変位を,

Fig.

7に示す 器具で, 

Fig.

8の よ う に縦

斜め方 向に測 定し た

タ処 理の方 法 は次 節で述べ る

 写 真は

6×9cm 版の中 型カメラ を載 荷フ レ

ム に 固 定し, 同

位置か ら撮影 し た。  ひびわ れ相対 変位と 二次 元 変形状態の測 定

お よ び写

61

(4)

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

Arohiteotural エnstitute  of  Japan

Q

R

Fig

 g Loading Sヒeps for Two Dimensional Measuring

真 撮 影は

Fig

9に示 す よ うに

繰り返しの大変形点 荷 重ゼロの点

変形ゼロの点で行うこと を原 則と し た。  2

4 二次 元変形 状 態の デ

タ 整 理方 法  本 節で は

,Fig.

8

の よ うに測 定し た相対変位デ

タ か ら測定誤差を取り除いて

各 測 定 点の真の変 位 を 推 定 す る 方 法 を 示 す

こ の方 法につ い て の概 要は文 献3〕

細は献11) 発 表 済である

 

Rcc −s1 一

o

の測 定 点の数は

 

Fig.

6ですで にし た よ うに 21個 (

RCC −S

 2

1

−0

で は 39個)で あ る。 全 測定点の位の 自 由 度h は 測 定 点 数を 2倍し た 数か ら全体の剛 体 変 位 と 剛 体 回 転 を差し引い て

IS=

21×

2− 3

39

RCC −S

 2

1

−O

で は

h =

39×2

3

75 )で あ る。 これ を

39

元 (75元)ベ ク トル ξであらわす

。一

相対変位 測 定 値は, 縦

斜め合わせ て n

56個 〔n = ・ 110個 )で ある

こ れ を56元 (110元 )ベ ク トル X で あらわす

測 定 誤差が ゼロ であ る と す れ ば

適合条件 行 列A を介して

    −

=A ・

ξ

 

t…

 

t・

 

一・

 (5) の関 係がある

実 際の X に は測 定 誤 差が含 まれる の で

誤 差ベ ク トル     

W =X −

A

ξ

一・

 (6 ) を定 義 する。 n

− k=17

個 (

35

個)の余 剰自由度を利用 し て 測 定 誤 差を最 大 限に取り除くことにす る。  ベ ク トル

X

とW は, 共 通の分 散 行 列Σ を持つ 確 率 変 量で ある

分 散 行 列Σ が

未 知 母 数 σt と 既 知 行 列 Σ。を用い て,     Σ; σ2

£o

 

一・

 

 (

7

) と あらわ せ る場 合 を考える

こ のとき

   

Q

WT

Σ δU

W

  

(Tは転 置を あ らわす)     

(丿r

A

ξ)T

Σ

i

x −

A

ξ) 

一…

 

t−t…

 

−t

8

) を最 小にす るξを

般 最 小2乗 推 定 量と呼ぶz) e 具体的 に 匹ま

 ∂

Q

/∂ξ= o よ り

   

AT・

Σ

ii・

A}

ξ

AT

Eii

X ・

 

t・

 

 

(9)

とい う連 立

次 方 程式 を解く。  こ こ で

測 定 値X の各 要 素Xi

Xt

……

につ い て次の 2項を仮 定する

 (a)

X

X

は互いに無相関な確率変数で あ る。   (

b

Xi,

 

X

は正 規 分 布に従 う

上記の仮 定よ り, 分散 行列 Σ は対 角 行 列と な る

また 本報の場 合

,X

の測 定 を同

種 類の測 定 器で行っ て い

62

るので,  (c

Xi,X2,

は共 通の知分散σ姦を持つ 。 と仮 定で き

       Σ

σ長

∬    (∬:単位行列 )

………・

10

) と書け る

し たがっ て式 (

9

>は

     AT

A

ξ

AT

X

……・

……・

……・

…・

…一

(11 ) と な る

 

式 (9 )ま たは式 (11)の デ

タ整 理 方 法は

今 井らs) の導い た式と ほ と んど同

であるが

今井ら は式 (9 〕 の Σ を部 材 剛 性 行 列と み な してい る点の み が本報と異 なる。   §3

実 験 結 果の概 要  3

1 荷 重 変 形 関 係  a/

D =1

の試 験体,

RCC −S

 

1−1−O

のせ ん断 力

Q

と部 材 角

R

との

お よび

R

と材 軸 方 向 平 均ひずみ度

ALIL

との

Fig.

10に示す

また せ ん 断 力

Q

ζ

1 1   お

 

調

 

b。,

1 

QO R  ゴ   )5  001      5          αD25  0{B も

II

 

I

   

I

煽 褊

瑜       橸

 

 

4。

   

彳μ引 魎

旦  一 。 艇

 

 

g  、

QO鑒 

〇〇〇5 ゜°°5Q °1   5   Q°2  Q°25  Q°3

〇〇〇5       RCC

S1

1

6

{a) The First Half

4』μ

 

 1

1

Q「

8

 5L °a

Number

 

tOρ

L…

bn

08

02o R{rOd }

1

9

 

5       既C

S1 雁

1

o ・

qo4 

OO2ooo50oo2oo4      6   008      R(・・d⊃

こ、侃 、、.9     5巴ep     Numb

ε

r

αOO5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RCC

51

0

        (b) The Latter Half

Fig

10

 Notation of Surface Displacement

(5)

1   3 5

・・ ↓。… 2    4  6 Mし(1

cm , a[e RCC

S1

1

0

200 図Rtt

〔m )   400

      .

l!

ノ 300      

9「

  

1

      Leeding 1。。

   

脹   0      

200       

200                Strain(1σ6, Fig

11 Steel Strain Qf RCC

S 1

1

0

Q 讐

4

1

ll

 1 } 蝋 日 r l丶l l 菊 8I  l

曳 丶 、   

6r ら 4

8 1Z τ {Kg  〜 )

Fig

13 Bond  Stress of RCC

S 1

2

−0

殉  

气12   這

叱 甑 口 討 刈 ! 鯨  丶1

兎:     

8 脳 4 τ

≦L Ψ ,

12  τ(Kg’cm 〜

Fig

12 

Bond

 StreSs of RCC

S l

1

0

1  また は部 材 端モ

メ ン ト

M

,,

M

,と主 筋ひずみ度 注2〕 の関 係 を

Fig.

11に示す

 本 試 験 体で は, 部 材 角

R

0.

015rad

(荷重番 号

LSIV

223 )主 筋 が 降 伏 εy

≡1

 

500

×

10

e )の 近 くに達し た。 LSN

223まで の破 壊 状 況は, 付 着 を完 全にな くし た滝口ηの試 験 体や斉 藤

中田4)の

NS −

3 

AP

試 験 体と同 様

左 右の危 険 断 面に 1本 ずつ 曲 げわ れ が発 生 し たの みで あ り, 中 沢

広沢ら 5, NS 2

1513 験 体の よ う な曲 げせ ん断ひびわ れ は見ら れ なか っ た

そ して次の重ステ ップ

LSN

224

対 角 線 状の ひび わ れ が発生し, 耐力が約

1

3

に激減し た。 軸 方 向ひずみ

ALIL

も, せ ん断ひびわ れ発 生と同時に減少し は じ め

そのり返 しでは 圧縮 方 向に増 大して いっ た。 これ は

村上

今井14)指摘て い 。  ひずみ ゲ

ジの デ

タ から計 算し た付 着 応 力 度の値 を Fig

12に示 す。 付 着 応 力 度は

τ

Q

/(ψヴ)で与え ら れ る 必要付着 応 力 度を は る かに下 回っ た。 ま た

学 会 規 準の短 期 許容応 力度τ= 0

06F 。(上端筋)

0

09F ,(下 端筋)を上まわ っ たの は 下端筋の圧縮区 間

6−

4の み

4L

 

1

噸 旨

1

齟 ’

↑卿 4

 

1」

1

r

  

 

  

 

2

QOZ 

q 15 

 1 

0005 R【rqd ) 0005  α01   0ρ15  QO2

2口    

I

     

I

老oo娶oo %oo

  

4

 

 

6 LO邑ding S電ep Number

 

 

    RCC

S2+

6

8 伍

      Loading

 

5虻叩 Number

 

QO2 

0ρ15 

qo1 

qoO5 QOO5  qol  qo15 R{r盈d}

qOO5      RCC

5Z

1

O (a ) The Fi[st  Ha旺 4L →一 08 ω  6     L◎adlng

    S P       陥」mb “

 12竃     

03

1ぼ 廴

、R

06

Ql!塾 

 

α04 

QO21 42q σ2    004 α oo8 o R (rqd )

2

4

1

ち5L

1

5

 

6

8 RCC

S2

1

O

」Q己ding

 

StgP

 

Numb

ρ

r 蟻   0005 4  (注2) Fig

llに 1

6の番号 で 示 し た 測定 箇 所に は

 Fig

5 で示 し た よ うに各4枚ずつ ひずみゲ

ジ を貼っ てい る

Fig

11 に は

これ らのデ

タ を平 均し た値をプロ ッ トし た

主 筋の両 側に貼 付 し た ゲ

ジの う ち 片 側のゲ

ジの デ

タ が不安 定に なっ た と き は

残 りの側のゲ

ジのデ

タ も無 視し た

      RCrad )

qo8  

006  

OO4   

qD2    0    QO2    00a    ao6   008       0005     

_

      RCC

S2

1

O       〔b) The

 

Latter

 

Half

Fig

14 Q

Ra ロd△五/ムRe量ation of  RCC

S 2

1

0

であった

最 大耐力 近傍 (LSN

223)で は 付 着 応 力

度は ほ ぼ ゼロに なっ た。 筆 者らは, 補 修

補 強 効 果を研

(6)

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

Arohiteotural エnstitute  of  Japan

1      3      5

M・

  

Q ↑

  

M・

2      4       6 MLt

cm } oω 400 8

 

 

 

 ’

 

ノ     

η

 

 ”

ρ/  ノ 200  2       4 5        

炉 114 

〆 「

     

”」

 

ン 3

  

6 100 2              τ000 0 looo 「

rOO

200

鰤 RCC

S2

1

O M月{1

cm }   LDQ

1t

°

1

      Numb ●r Q  v3     、

3    

    辺 儀 蕊 瓢 鰻 2

is

. r

1

b

o  1Teqlc   ⊃     1 踟 −

… ー 1       晒

 

ン     ⊥ 脚 ー ii 丶

      い

取                

 

。 8 \

2   q τ

 り

j

。h16・)

Fig

15 Steel Strain of RCC

S 2

1

0

1000 究 する目 的で

RCC

−S

1−

0 と同

材 料

配 筋の 試 験 体, RCC

S 1

2

0 の実 験を行っ て い る15 }の で

参 考の た め その付着応 力度を

Fig.13

この試験体 で も ほ ぼ同様の傾向が得ら れ た

これ らの

中沢

広沢 ら5 )

NS

 2 シ 1丿

ズにお け る付 着強度, 例えば

NS

2

1516の 最 大 耐 力 時で T = 22 

kgfcmz

 

 O

 

08

 

F

。 ta3) を大 幅に下 回る

これは

中 沢

広 沢ら5) が 指 摘し た よ うに

コ ン ク リ

ト強 度と打設方 向 (中沢

広沢 ら5, 縦 打ち) のい の影 響が大きい と考え られる。  α/

P =2

の試験体

,RCC −S2 −1−0

の せ ん断力

Q

と部 材 角

R

との関 係

Fig.

14に 示 す。 本試験 体で は

実 験 終了まで

左右の断 面に 1 本ずつ げ ひ び わ れ が発 生し たの みで あっ た

R =

O.

 

08

 rad では危 険断面か ら 20cm く らい 内 側の領 域まで コ ン クリ

トの圧 壊が見ら れ た。  α/

D =

2の試 験 体の主 筋ひず み度

お よ び付 着 応 力度 を

Fig.

 

15〜17

に示す

RCC −S

 

2−

2

−O

RCC −S

 2

−1−

0

と 同

材料

配 筋である )

付 着 応 力 度は α/D

1のと同様, 低い レベ ル で推 移し, 最 大 耐 力 付 近 で は ほ と んどゼロ になっ た

Fig

14の荷 重 変 形 関係が 逆

S

字 化し たの は 付 着 を完 全になくし た試 験 体7) 型的にられ る よ うに着 強 度が低かっ た た め である。

Fig

16

 Bond Stress of       RCC

S 2

1

0

o   ロ

τ(Kg’ζmZ}

Fig

17 Bond Stress of

      RCC

S 2

2

0 N{量⊃     瞥聾 Rκ          彎 替

:………c。e 豊。 }o 50

 

 

  

R

’C

 

 

 

 

1

\ C。n こre電♂

? 丁 謝 ● り

9T5

山 り

  

 

  

  〆

L

7

  

 

  

 ’

i

1

α oi    1 34M l Robar 〔t

m }

Fig

18 1nteraction of  Axial and  Bending Strength

 拿Calcuieted usi9e  data of  the na しurac

ing concre しe  cylinde 【5

 

Calclltated using the daしa  of  the wate 【curing  conc τete  cylinders

 3

2 最 大 耐 力  ク リア ス パ ン内の付 着 強 度 をゼロ と仮 定して軸 力と モ

メ ン トの耐 力 相 関 図を書く とFig

18の実 線に な るtS4, 。  実 験結果 (

Fig.

4

b

)の部材座標系に よ る〉は, 図中 に黒 丸で示し た よ うに

水 中 養 生の

Fe

に よ る計 算 値 を も上 回っ た

α/D =1の試 験体の耐 力は , 主筋が降伏し な かっ たにもか かわ らず, α〆

D ;

2の耐 力 を上 回っ た

主 筋の 降 伏 を 仮 定 して a/

D =

1

2の 耐 力か らコ ン ク  〔注 3) 中沢

広沢 ら靴よ

最大 耐 力 時の付 着 応 力度の評 価 を

        dh

aT 

Qmat

   

τ

41X 石         d

:主 筋 径

    σ r :主 筋の降伏応 力 度       ‘: クリア ス パ ン長さ       

Qmat

:最 大せ ん断 力 (実験値 )        cQ 。V :e 関 数法によ る曲げ降 伏 時せ ん断 力 とい う式で行い

NS 2

1516の場 合τ

44

2kg/cm2 という値を 得ている

しか し本 報で は

中 沢

広 沢ら5 )の歪 度 分 布 図から 同

主 筋の左 右の危 険 断 面 位 置で の ひず み度 εム

εR を読み と り

      dバE              〔εr ε鷺)

 E

2 100 t/cmt         τ =        41 によって求め た

 (注4)Fig

18の関 図につ い てメ ン トを行 う

コ ンクリ

トに関す る相関曲線の う ち

点Aで は材軸の ひずみ度 がゼロと な る

。一

鉄筋の相関曲線で材軸ひずみ度が ゼロ な る の は原 点の みであ る

したがっ て

適 合条件を 考 慮した場 合

点Bか ら点Aまで

お よ び点Aか ら点Cまで の直 線 上で は解が 存在せず

そ の す ぐ内側で の み解が存 在す ることにな る

 高 橋

広沢61も指 摘し た よ う に実 際の骨 組で は

部 材の耐 力 は主 筋の定 着が十 分なと きに の み発揮さ れ る

た だ し

完全剛 塑 性の応 力ひずみ関係を仮定 し

主 筋の両 端の定着がフッ ク等 によ り完全で あれ ば

通し配 筋の柱はり接合部内での付着が な く ても

Fig

18の曲げ耐力が保 証さ れる

 コ ン クリ

トの圧 縮 応 力は

中 立 軸よ り 圧縮側の領域で

様 に Fcを 負 担 するものと仮 定し た

これは

滝口7 ]の ひずみ 分布 を仮 定す れ ば 可 能 で あ る

Fcと しては

空 中養 生 (117kg /cmZ と水 中養 生 〔168kg /cm2 )の 両方を 用い た。

64

N工 工

Eleotronio  Library  

(7)

トの 圧縮応 力 を 逆 算 す る と

307kg/cm2

225 kg/cm2 と な るe

 

筆 者らt2〕

主 筋 SRC 部 材実 験

様に 圧縮曲げ を受け る部材よ り も 圧縮曲げ せ ん断を う け る部 材の危険 断面の方 が よ り 大 き な曲げモ

メン トを負 担し う ること を示し た

また こ の因は 者のでモ

メ ン ト勾配 が存 在す る た め

圧 縮 領 域 近 傍の健 全なコ ン クリ

トの拘 束によ り

コ ン クリ

トの見か けの圧 縮 強 度が上昇する か らで あると推 論し た

本報で の験 耐 力, 特に α/

D ;

1の 耐 力 が 計 算 耐 力 を 上 回っ たの も 同じ原 因と考え られ る

  対 角 線 状の斜めひびわれ発 生 荷 重にっ いて は

広 沢ら3} が

せん 断 応 力 度の断 面 内での放 物 線 分 布 と軸 方 向応力 度の

様分布を仮 定して次 式を導いている

   

Q

・rc

b

D ・ 1

     

cat =

1.

8V

!}『『,

 

 

σb

ハ厂/

bD

 

−一・

一…

 

(12 ) 本 試 験 体の場 合, Fc 

 117 kg/cm2 (空 中 )とす れ ば 。

QDrc=

11

4t

 

F

168 

kg

/cm2 (水 中 )と す れ ば cQDTc

13

ltな る

これ は

α/D

1の験体の耐力 14

7 tよりや や低めであ る が

比較 的よい 近似と なっ てい る

 §

4.

試 験 体の変形 挙動  4

1 二 次元的変形 状 態  a/

D

2

の 試 験 体

,RCC −S

 2

1

−0

R

= 1〆25【ad (

LSN =337

)に お け る変形状態, お よび各 要素の主ひ ずみ を

Fig.

19に示す

同 図 (a

部材中心 軸の 左 端をピン支 持

右端 をロ

支 持と し

変形 を

3

倍に 拡 大してい た

図中の数 字は各辺の ひずみ 度を10

3 の単 位で示す

ひずみ度の絶 対 値が2

0×10

3以 上の値 は惰 円で 囲 んだ

同 図 (

b

)は

測 定 点に囲ま れ た正 方 形 要素内で ひずみ度が直線 的に変 化す る もの と仮 定し

要 素 中 央での ひずみ,

EPS

 1, 

EPS

 2 (単 位10

Photo

2 Crack Pattern of RCC

S 2

1

O at R

1/Zs rad

と その角 度

BETA

(単 位

deg

) を 示す

また

こ のと きの破 壊状況 を

Photo

 2に示す

 

Fig.19

aにおいて 材 軸 方 向の引 張ひずみ度 が 大 きい の は

部 材 両 端の曲 げ ひびわれ箇 所の みで ある

材 軸 方 向の圧 縮ひずみ度は

危 険断面位置か ら少し内側で も大き な値を示し た

圧 縮 領域 近 傍の 材 軸と直交 方 向の引 張ひずみ は

圧 壊に伴 う水 平ひびわ れ に帰因 する

 a

D =1

の 試 験体, RCC

sH

−O

R =

1100 rad (

LSN =

133),1/25 rad (LS ハ1

228>

125 rad LSN

280お け る変 形 状態 と主ひずみ を

Fig.

 20

 21

22 に

破 壊 状 況 を

Photo

 

3,

4

5 に示 す

R

= 1

100

 rad で は

変 形は部材端の曲げ ひ び わ れ に集 中し てい る。   R= 1/25rad

せ んわ れの た め部 材 中 央 部 の ひずみが増大する

測 定 点 

  ,  

  ,  

  の 平 均ひずみ度は各々

66

×

10

3 67×10

3 67×10

3であ り, ほぼ

材 端 1区 間 内側圧 縮 領 域

 

  ,  

  の平均ひずみ度は,

RCC −S2 −

1二〇で の 対応す る区 間に お け る圧 縮ひずみの約

2.

2倍 となっ てい る

これ は, 斜め ひびわれに沿うずれ変 形 (§4

2参 照 ) に帰 因す る

中央部の要素の主ひずみ の向き は ほ ぼ材 軸に直交も し く は や や右 上り である

 

R

1/25rad で は

ひび わ れ状 態 とひずみ分 布が か な り複雑と な る

部 材 端の圧 縮 領 域

 

  ,  

  の ひずみ は

この区 間を横 切る斜めひび わ れの影 響で, 逆

コ570      

_

7

&       

rl

 l      ゆ

6       

O

呂       

O

6       1J        O

3        臥6        心

2      

070        5a3  1 『        

      再     ,8

5    1

 

1

 

o

5     

P

軌2   

31

2   窓」    

11

0

7   詈1

  

1

0

3   冒1

02 1

一一

    『1     守1

o

6 1

一一_

    ;

   

0

5

一一冒

    詈

  「

  o

D

一凾一

   苫  o

1

   町

    亨  2軌7   1 晦」      rl o  「    o 「

    一

    I      I

  

1

 

1

_一皿

 1 ξ凾  1  1 搴l  IoI ♂ 1

 

「   凸 1    匚

一一

_

   

1     6圏     1

一一一

   

N

■     6匚     8

  一

   呂

一}一

   等

 −

      1   3 62 」   

5   

0

1    』

2  q2   

1

2   

0

6       

F −一

15

吼 『

3

1   

8

4   

’2

0

(aDe【Drmed  Shape and Strain l×10

3

嬲:

1

1

 

 

 

  .

:ll

 

 

  .

::

9

 

名:

1

 

名:

1

 

3

l

 

tl

:! B匚丁A

  

r42

      77

      58

     6 鼠     57

     62

     26

     44

     2月

i

耳妻

1

: 亳

1

1

目ETA1    

7

Fig

19   o

2 

   0

馳     o

3     0

1     0

1    0

2     0

4     D

4     1

2     x9      6

■  

0

5    

0

1    

0

2    

O

3     

0

8    尋

5    

1

1    

1

L    

1

1    

4

6    0

6  

82

     90

     89

      71

      8Z

     72

      B9

     

90

      79

     76

     

35

      (b} P【incipal Sしrain (XIO

s

 deg)

       ’

Two  Dimensional Deformation of  RCC

S2

1

O at R

125 rad LSハ厂

337

(8)

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

ArchitecturalInstitute ofJapan we wo EPSI.ESP2.BET'A. EPSt=EPS2.BorA.

t3.3-o,s-1.e.O,2O,5tS.4

14,3 (a}O.6-2.162. n.4

-o,1

-o.s

DeforniedShapeand StTain

o.2 o.2 e.3

-O.6

-O.7

-O.9

56, 53. 62.

-1,O(XIO-3)

O,2

-O.6

49.

-2,2

1L3-O.2 20. .

.

. . .-x

-

'

' . . Fig.20

&4

.0.2

O.3 O.2 O.6 3.3

-l,4

.0.4

-e.5

-1,t

-O.9

-1,L

31. Sl. 43. S4, 54. 3S.

(b) PrincipalStrain(x!e-3,deg)

Two DimensionalDeferrnationof RCC-S 1-1-O R=11100 rad

(LSIV=

133)

Photo.3CrackPattern of RCC-S 1-1-O

at at R=11100 rad

-19.0.tl,59.41,5--o,;-

22.9L-1ve-,O.59"N

--o.o

-"rv"

--5.7

'!!ny'

"ne'.IN.rt-

'

-O.4--

-9e.8.1--,:e

r.I,I9e-

eo---vrety- `n!thpt1---erpt.t-l=o111,

20,3--9.2L4O.7.".9-]1,9 EPSI.EPS2=BETA= EPSt.EPS2.BETA= (a)Deformed t2.6-9,6so.s-i2.0 Shape and

N

i;gi2 Strain 641Tt7.4 (XIO-3) o.o-O.3IS.6o.o S3.T9.-9.7a,-25. 4.

+

.-x

-

t Fig21 11.9 4.S t6.4 83,7

'

-2.0

O,O

-2.3

T16.2

l9,

-14.

56, 7ij,

{b} PfineipalStrain{×lo-3

Two DimensionalDeformation R=1!25 rad

(LSN=228)

80.1 7,O

'

.]S.3

.2.7

75. 74. ,deg)of RCC-S 1-1-O at Photo.4 Crack pt6 6.4 di・ E-O.1 Pattern

-T5.1

i ptti・

e-1 6ng of RCC-S s.t-Mo 'i

.l-3.7F

-"

O.2 1-1-O e.3 n ? 1."e atR=1125 rad ut6 :t2.2 thnN

-O.1T--''

1S5.2 (a} 6.0sE1J,IZI 1 ,g・, , EPSI!EPS2.BETA= EPSI=EPS2=BETA. ' t

-","・

q.'

:-'

o. 2.0 2.0

-34'2

DeformedShape and St[ain(×lo-S)

't 16.3 ute , IL.4106.5l86.575.344.325S 1.35.l-29.2-7"2.12 t.6

.56.-58..S9.-S9.al.-48.

x

x

×

'

x

17,95t.O7.3ST.510Xe23.e O.SJ.6-2.3-7g.S-8.51.5

-50.-3S.66,-ti6:-57.-39.

Fig.22

{b)

P[incipalStrain

(

×10-i, Two DimensionalDefoTmatien R=-1125 rad

(LSN=280)

deg)of

Rcc-s 1-1-o at

(9)

) (aEl。ngation  at 

  (b)El。ngation at 

  e13

15(mm ) (。}Elonga亡i。n  a 【    Kg

23 Transverse Elongation of RCC

S 1

1

0 に引張 側と なっ た。 圧 縮ひずみ は

正方 向の載 荷で生じ た斜め ひびわ れ が横切る区間 

 

 

 

 

 

  で大きい

主ひずみの 向き は

R

1

/25 rad の と き と 違っ て左 上りであ り, 圧縮ひずみ が大きい 。  測 定 区間 

  ,  

  ,  

  の伸び量 e と部 材 角

R

と の関係 を

Fig.

23

に示す。 ひびわ れ直前の状態

LSN

224

では測 定っ てい ない が

  e≒

0

と考えて 黒 丸で示し た。各 区 間を横切るひび わ れの数が異な る(例 えばLSN = 280で は

 

  3 本

 

  で ユ

 

  で 2本)に もか か わ らず

,3

つ の e

R 関 係は互 ・

1

翌 ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

   }

Fig

24 1dealized$hear Deformation

い に似ており

次の 2点を指 摘しうる

 (1) 正方 向 載 荷 時 (LSIV

224

225, 228, 321 > の点を結ぶ と

e

L ・

R

L =

500 mm ;ク リア ズパン長 さ)にほ ぼ平行と な る。

……

これ は

正方向載荷時の部 材角の分 が

Fig.24

の ような変 形に よることを示 す

  (

2

) 負 方向載荷時に は

正方 向 載 荷 時の伸び量が保 存さ れ る

……

こ れ は

部 材中央 部の フ

プ筋の伸びひ ずみ が保存さ れ たこ と を示 す。  し た がっ て,

Photo

 

4,

5

の よ う な破 壊 状 態の部 材の中 央 部 近傍において次の 近似が成り立つ

判 断で き る

    e≒

L ・

RtaaX

− ReracD………・

…・

13       

e :材 軸に直交す る平 面の, せ ん断 力方 向へ        の伸び量      Rzaa= :最 大 経 験 部 材 角     Rc,a,tS:斜め ひび わ れ発 生 時の部 材 角  4

2 ひび わ れ両 側の コ ン ク リ

トの相 対 変 位  α/1)

2の試 験 体

,RCC −

S

 2

1

−0

で は

部 材両端に 1本ずつ 生 し たひび わ れ に変形が集 中し た。 この 曲 げひび わ れ によっ て分 離し たコンクリ

トが

材 軸方 向 (x 軸)とそ の 直交方向 (y軸)にどのよ うに相 対変 位し たか をFig

 25に示す。 こ の 図から

曲げひび わ れ 両 側の コ ンクリ

トは ほ ぼひび わ れ と直交 方向に位 す る こと が わ かる。 した がっ て

見か けの ひび わ れ幅は

ひび わ れ 両 側の 対変位 量 と ほ ぼ 等 しい

次に

材 軸 方 蛩

墅 ■

 「

oぬ 下

 

Cr繊 下 L

撒       R 脇 謁 Cr己dk

. 「

一LLL

・α ン 曳

・胤 R 35 (mm ) →o k

−_.

−t__.

71000

一一

J

  Load   Sep Number      OCrack  R

Fig

25 Relative Displacement W at  Flexttral       Crack of RCC

S 2

1

0

(10)

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

Arohiteotural エnstitute  of  Japan

蹶 RCC

S2

1

−O

岫 覯叩   〔mm )   60   5   40   a   20    

o o       ノ

       磁

      !

        ’

 

 

蹶 鰤

γ

      ’

         ’

      ’

      ’

     ’

  

 

。       ’

    ’

   ’

      ’      oc 闇廓 R

   ’

12         ’鰄R(radL

QO4℃03

Qα2  o0010 αZ αα3QD4 23    6B 95

 

eLothg       o

一 W

撒弓inθ   +wycese )

W   

e Fig

26 隅 Relation of RCC

S2

1

0R

o       e

   

   

 

 

   

 

 

   

 

  む

25  

2【)  

15  

10   

5 胸 (mm ) 25 20 15 10 k

−一

so

−一

5 Direcienσ奮the Crack

O

       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  コ

 

  コ

V甑

 

   

 

 

 

    5   K} (  〕 Fig

27 Relative Disp}acement  Wx at Shear Crack of       RCC

S 1

1

0 向へ の相 対 変位 監 とその とき の試 験 体の部 材角

R

と の関 係を

Fig.

26

に示す

こ の図か ら

ひび わ れ幅は最 大 経 験 部 材 角と は ほ と んど無 関 係で

そ のと きの部 材 角

R

とほぼ線 形

   

W

=8 ・R 曾・・… 一・一・・・・・・・・・・・・・・

 

(14)

    

g

:中 立 軸か らひび わ れ 測 定位置 まで の距 離          (≒

150mm

注5〕 の関 係が あ るこ と が わ か る

こ れ は

,RCC −S

 2

1

−0

の 復 元 力特性が安 定していたことに対 応 して い る。  αD ; 1の 試 験 体

RCC

S 1

1

0 で は

 

R

= o

015 rad で対 角 線 方 向の せ ん断ひ び わ れ が発 生 し た

こ の ひ びわ れが部 材 中心軸と交わ る位置にお け るx 軸, y軸 方 向 相 対 変 位

,Wx

, 肌 を

Fig.

27に 示す

監 は

正 方 向荷 重 時 (

LSN

225

228

, 321)に は ほぼ ゼロ であ りt「6}

負 荷重 時 (

LSN =256−

280

355)に は負方 向 に増 大す る。 つ ま り, コ ンクリ

圧 縮 力れ がこ  (注5) 材 料 試 験の F。

117 

kg

/cmz

168 kg/cm2 を使用す る どg

90

2mm

128

1皿m と な り

§3

2で実験耐 力か ら逆 算し たFc

225 kgcm2 を使 用す るとg

150

2mm となる

 (注6)土井LO) 界定 理に よれ ばせ ん断ひび わ れ が y軸 方 向に の み開く とい 崩壊が生じ る条件は     No

  

T

2T ・≦N≦+2 T・       N』

bDFc

 Tr

atσr

 N :軸力 であ る

  

N〈

7r2

 Tr の場 合に は材 軸 方 向にも伸びひずみ が生じ て主 筋が引 張 降 伏 ず る

本 試 験 体の場合

N

 

12tであり

      No

 

Fc

117kg /cml (空中 )な ら

7

干2Tr

U

5t

61

6t       Ne

 

Fc 

168 kglcm2(水 中

1

な ら 万 :F2Tr

27

5t

77

5t と な るか ら

伸びひずみ が生じ る か否かの境 界 近くにあ ること になる

実 験 (LSN

225

228)で は逆に W.くOと なっ た

これ は

ひびわ れが 骨 材の最 大 粒 径 15

rnm の分 以 上 まで開い た た め骨材の か みあいによ る応 力伝達が困難と な り

土 井10}の 上界定 理で仮 定さ れ たコ ク リ

トの降 伏 条 件が成 立し な く なっ た か ら と考え ら れ る

Fig

28 嫣

R and W

R Relations o正

RCC −S

 1

1

−0

のせ ん断ひび わ れ と交 叉す る と き

この ひ び わ れ は材 軸 と平 行 方 向に閉じ よ う と す る。 し た がっ て

Ws

と ほ ぼ 同 程 度の大き さの 畦 が生じ るifT) 。  次に

,Wv

と部材角

R

と の関係を

Fig.

28

に白 丸で

ひびわれ法 線 方 向の相 対 変 位す な わ ち見かけの ひび わ れ 幅,

W =

厖 sin θ+

1

佑cos θ(θ: ひび わ れと材 軸との な す角 度 ) と

R

との 関 係 を 黒 丸で示 す

鴨 と

R

と の 関係は

Fig.

23の e

R 関 係と極め てよ く似て い る。 こ れ は

 

  の測 定 区 間 を横 切るひび わ れ が 1本の み

で あっ た か らであ る。

Fig.

23

Fig.

28

よ り

 

Photo

 

5

の よ う なひび わ れ状況の部 材央部に おいて

次の近 似が成 立す る と判断できる

    Σ

71

慨り≒

L ・

RmaX− Rcr

  濠)

 

tt・

 (15)       Σ :材 軸と直 交する平 面 を横 切る斜め の ひ            びわ れ におけ る (材 軸 直交方 向へ            の相 対 変 位)の和          Rmat :最 大 経 験 部 材 角       Rc,eCit :斜めひび わ れ発 生 時の部 材 角   (注7)仮に

負 方 向 載 荷のと き

W

D

ノ2 (Da ;骨 材の最 大 粒 径 ) まで ひび われ幅が閉 じるものとすれ ば

      肱     D

  

tanθ

2sin θ と な る

68

 

N工 工

Eleotronio  Library  

参照

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