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【研 究 論 文】 UDC ：624．078．012．4 日本 建 築学会 構造 系 論 文 報 告集 第 352 号・昭和 60 年 6 月
鉄 筋
コ ンク
リ
ート造柱
は り
接合部補強
法
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す
る
実
験
的研 究
その 1 は り主 筋の 接合
部か らの抜け出しとは り端塑性 ヒ ンヂの 変形機構につ いて 正 会 員 正 会 員 多 武 田 田 利 寿 正＊ ＿＊＊ 1．序 鉄 筋コ ンク リート （以 下 RC と略 記 ）構 造 物の耐震 性 を 評 価 する に は，地震時繰り返し外 力に対 する骨 組の 復元 力 特 性と破 壊の進行過 程 を正 確に把 握す る こと が 必 要であり，これに は柱， は り という骨 組 構 成 要 素 各々 に おける特 性は も ち ろ ん のこと，接 合 部 域に関 連 する力学 特 性とし て （1） 主 筋の定 着も し くは付 着 特 性と変 形との関連の 問 題4）14｝， （2 ） せん断に関す る特性も し くは せ ん断 破 壊機構の 問 題12）13），が重 要な研究課 題であると思わ れ る 。 一方， こ の 2事 項は接 合 部に要求さ れ る構 造 性 能と して の意 味， すな わ ち， 主 筋 定 着の確 保 とせ ん断 耐 力の確 保の問 題と して， RC 骨 組の 耐 震 性を確保15｝ する上で の重 要 点 で も ある。こ の研 究は上 述の よ う な接 合 部に関 する基 本 的な力学 特性の解 明と構造 性 能の改善とを 目的と す るも の であり，合 計31体の十字型 柱 ・は り接 合 部の逆 対 称 繰り返し加 力 実 験と，10体の異 型 鉄 筋の付 着 特 性に関 する実験1 ）−10）を行 っ た もの であ る。そのう ち，本 報では 接 合 部に おける は り主 筋の付 着劣化と抜け出し，は り端 塑 性ヒ ンヂの変 形の機 構に的を し ぼっ て報告し，その解 析 的 研 究1nや， 接 合 部の せん断破壊の問 題は別 報にゆ ず るこ とにする。 日本に お け るRC 構 造は従 来， 構 造 物の規 模が低 層、 であ ること，柱の幅が広い こ と，主 筋 比が小さい こと， ま た，過 去の地 震に よ る被害が柱は り接 合 部には，ほ と んど 見られ な い ことによ り接合 部の設 計に関 する規 定が ない e 接 合 部に関す る規 定が設 計に取り入 れ ら れ てい る 例とし て，我が 国で は， 日本 建 築 学会の鉄骨鉄 筋コ ン ク リート構 造計算 規準・同 解 析，昭 和 50年があ り， ア メ リ カで は，1976年に一体 式 RC 構造の接 合 部 設 計 規 準 本論文は参 考 文 献1）−10）に示 す実 験 的 研 究か ら，そ の一部 を ま と め た もの であ る。 ＊ （ 株 ｝大 林 組 技 術 研究 所 構 造 第一研 究 室 研 究 員 ・工修 牌 〔株 ｝大林組技術研究 所 次 長・工博 （昭 秘59年9月17日 原槁 受理 日．昭和 60 年 2 月 2日改 訂 原稿 受理 日，討論期 限 昭 和60年 9月末H）案 がACI −ASCE ，
Comittee
352よ り発表さ れ ているLsl。これに は，接 合 部せん断 補 強の設計式と と もに，必 要 と さ れ る研 究 項 目が載 げられて おり，こ こで注目 して いる 接 合 部 通 過 鉄 筋の定 着の 問題 も示さ れ てい る。さ らに ニ ュ ージラン ドで は，接 合部の せ ん断補強の ほか に鉄 筋 の ス リッ プ防 止の観 点か ら，柱 幅と鉄 筋径の比率に あ る 制 限 を設けて いる。 一方，最 近の傾 向と し て， RC 造 建 物の高層化Z］） 鉄 筋の高強度化，太 径 化22） が 進み，接 合 部 は RC 構 造 中の弱 点と して認 識され つ つ あ り， 研 究 者 の関 心は高い。接 合 部に関す る研究の現状は， 大 和 田 19〕， 小 倉 ・関 根m の論 文，石橋に よ る資料！°）に 詳しい の で， ここで は十 字 型 柱はり接 合 部 実 験に お け る， は り通し主 筋の ス リップに関 する実 験に限っ て，若干の既往研 究に ふれておく。接 合 部で のはり筋の ス リップ現 象の指 摘は 古く坪 井 ・八代の研 究23｝に始まり，東 ・宮武 ・大 和 田Z4 ） の 研 究で も，丸 鋼 使 用の場 合の ス リッ プ現 象が報 告 され てい る。また，．東 ・大 久 保捌 の実験では多 数 回の繰り返 し加 力を行い， 履 歴 挙 動を調べ ると と もに，曲げ降 伏時 のた わ みの計 算に， 接 合 部 内の引張ひずみ の分 布 面積S （鉄 筋の すべ り量 ） をは り筋の接 合 部か らの抜け出し量 と し て，回転付加た わ み を算 定 し て いる。 ま た，森田 ・ 角’4 ）は ， は りの降 伏に至る まで の軸 筋の抜け出し量， お よび， それ による は り端の付 加た わ み を定量的に求め る 方法を示し た。しか し， 一般に繰 り返し地 震 力を受け る 接 合部の復 元 力特 性 を 明 らかにするには，処 女 載 荷時の 降 伏 点 変 形に し め る，ぬ け出し量 を定め る の み で な く， 接合部で の付 着 劣 化 過 程を明 確に し て6 ），繰り返 し時で の付 加 変 形 量 を定 量 化IT］ す ること が 必要で ある。ま た， 石 橋 ・上村 ・鐘n］ は太 径 鉄 筋D51 を用い た接 合 部 実 験 を行い，はり主 筋の ひずみ分布，ひずみ履 歴 挙 動，はり 主 筋の すべ り 量等 を詳 細に測 定し，接 合 部 内の定 着 力の 不足によ る とみ られ る，は り圧 縮 鉄 筋の引 張ひずみへ の 反 転 現象が顕 著である こ と，等を述べ て いる。 2．試 験 体 お よび使 用 材 料 合 計 31体 行っ た接 合 部 実 験の う ちか ら，A， B， C， D ， F，G， H， N， 0， No5の 10体の は り降 伏 し た試 験 体 一
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の結果 を参 考に して議 論 を 進 め る。その 配 筋 詳 細を図一 1に示す。接合部 域の詳細はA 一普 通の通し配 筋で フー プで補 強。B 一接 合 部 内に スターラ ッ プを配し，は り主 筋と溶 接。C 一は り主筋の柱 幅 部 分に高 周 波 焼入れ を施 し， 降 伏 域の接合 部 内へ の波及 防止。 接 合 部 内ヘ ス ター ラ ッ プ を2重に 配す。D 一接合 部の 補強 筋量 を増す。 F 一普 通の 通し 配筋で接 合 部を 斜めス トラ ッ ト （D−16） で補 強。 G一フープ をB より倍 増。 H − 一は り通 し主 筋 の柱 幅 部 分に焼 入れを施し，両 端 部に グ リップ ジョイン 表一1 各 試 験 体の特 徴 試 験 体 名 接 合 部 補 強の特 像 A 普 通の通し配筋試験体．柱 幅昌19d （d ：主筋 径 ） B スターラップ を配し， はり 主筋と 溶 接 c 後 合 部 内の主筋 隆 伏 訪 止．接 合 部 内ヘスターテップを二重に配ず D 接 合 匍 内の禰 強 筋 量 を 瑠す・ F 普 遁の 通し配 飭で，接 合 部を斜めス ト ラット 〔D−16 ）で補 強 G フープをBよ り倍増 H 瞳 伏 防止，グ リップ ジ望イント鋼 管と定満 板で定 着． N 曽通 等し配 筋で，柱 巾＝28d 0 呰 通 等し配 筋で，柱 巾＝37 ．5d 餌0 ．5 瞥通等し配筋で．リング プレートで補 蝿し た水 平ハンチを 毅 ける 〔37 ．5d ト鋼管を 圧着し，接 合 部 圧 縮 端で鋼 管 突 起 部 と定 着 板に よ り機 械 的に定着。 N お よ び 0 は柱 幅 を 広 げて 450 mm （＝ 2Sd ），お よ び600mm （37．5d ）（d；は り主 筋径 ） と し た もの。 A 〜O まで は柱，はりとも同一配 筋で あ る。 試験 体の 大き さ は図一3中に示 す。No ．5は起 高 層RC 骨 組 用の接 合部 開 発を目 的とし た もの で通 常の通 し配筋 であ る が， リン グプレートで補 強し た水 平ハ ンチを 設け て主 筋の定着長を増し た もの （37，5d）である。各 試験 体の特徴を表一1に示す。 試 験 体はすべ て水平に し てコ 表一2 使 用材料の性質 試 験 体 A・B，C・DF ・ G 匿 HN ・ 0 ■0．5 Fc昌290鼬 ん Fロ岡oo麗8〆じ Fo噌 8 〆謄 巨じ・3？3Kg1じ コ ンク リート R■崖9 ！じ Ft己24麗8 ！o F卜20 ’c Ft冒3‘．3翼816 （ 実 験 時 ） 匠 晩 Ec 鰄 ．．x且畆！。 ・2．2x1繭， 辺、2X四彫酊 ・L86xlo膨。 D−15 σ，＝蹲．1 ノ■ D −16 （SD‘0 ， ‘ま σr 蝿3．‘Kgノ盟r り （SO30） σ珮r55 ，9 ノ■げ σ■冨弔3．0脚 ■ゴ 主 筋 D −16 σ，（o．2負の・78．8w ■ 焼入 れ σ斟冒翩．0 磁 r 接 補 リソグ プレート 舎強 φ9 σri32．0 ノ■ 肥 9 （剄 1） 部 筋 （駅24） σロ匸甼‘7．0 ノ薗r σy圏28，3 ノ層げ σ呱旧乢2肋 一69
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一 次の ごと くで ある。ま ず 全 体 変 形は，十 字 測 定フ レーム を柱 反 力 点で ピン ・ローラー支 持し，は り載 荷 点の相 対 変 位 を電 気 式 変 位 計で， は り端 回 軸 角は，柱 面か ら15 cm 離れた断 面の 回 転 を電 気 式 変 位 計で，接 合 部のせ ん 断 変 形は埋 込ボル ト間の対角線方 向変形をダ ィア ルゲー ジで測 定し た。 ま たは り端 鉄 筋にボル トを溶 接し柱 中 央 埋 込 ボル トとの相 対 変 位をダ イアルゲージで測 定し，伸 び出し量を，W ．S
． G ．で はり主 筋お よび補強 筋の ひ ずみ を，モ ール ドゲージで接 合 部コ ンク リートの ひずみ を， それぞれ測 定し た。 4．実験 結果 4．1 各 試 験 体の荷 重一変形曲線と破壊状況 図一5に各 試 験 体の荷 重一変 形 曲 線 を，写 真一1に破 壊 状 況 を示す。A，D，F は ほぼ同じ性 状を示 し，十 分な 変形能を示し てい るが， は り主 筋の ス リッ プに起 因 し て 典 型 的な逆 S形 状の復 元 力 特 性になっ て い る。 B は接 合 部 内ス ターラッ プ をはり主 筋と溶 接し た結 果，主 筋の すべ りが 防 止さ れ， 防錘形の ループ 形 状を示し，A の 欠 陥が改 良され て い る。一方 第 7サ イク ル以 降の剛 性， 耐 力の低 下は，繰り返し加 力 中に接 合 部の せ ん断破 壊が 顕著に なっ たこ と による。C は， か な り良 好な復 元力 特性と な り， 大変形での耐 力 増 も見ら れる。 これ は接 合 部内主 筋の降 伏 を 防 止したことに より鉄 筋 抜け出し量が 減 少し た結果であ る。11サイク ル で の剛 性 低 下は繰 り返 し加力に よ り， 接合部での付 着 力 が 漸 次 衷 失し， すべ り が増大し たこと に よ る （下 端 筋のすべ り が特に増 大し て い る。）。 鉄筋 降 伏域の接合部内へ の進展 と付 着 特 性の推 移の関 連は重要な問題と思わ れ る。G 試 験 体は フープ をB よ り増し た結果，接 合 部の せ ん断 破 壊が防 止さ れ て良 好な復元 力特性を示し て い る。H 試 験 体で は，接 合部か らの鉄 筋 抜け出しに よる付 加 変 形は極めて小さ く，逆に，は り端 塑 性ヒンヂ 域のせん 断 剛 徃の低 下と， は り部分で の付 着割裂ひ び割れ の進 展が顕 著とな り， こ れ が荷重一変形曲 線の ル厂 プの偏 平 化の主 因 をな し た。 一方，接 合 部のせん断ひ び割れ の進 展は わずか であっ た。 N 試 験体は繰り返し 回数が増え る に従い若 干 剛性 低 下 を示し てい る が， ほ ぼ良 好な復 元 力特 性 を示して いる。 0 試 験体は柱 幅 が・十分 広い の で紡 錘 型の履 歴 曲 線 を 示 してい る。後半のサ イクルに見ら れ る載 荷 時 剛 性の低 下 は， 主に は り端 塑性 ヒ ンヂの せ ん断 剛性 低 下によ る もの である。No．5は大 変 形に至 る まで，紡 錘形のル ープを 描きエ ネルギー吸 収 能 力は良好である。この よ うに柱 幅 が主 筋 径の 28 倍程度あれ ば良 好な復 元 力 特 性が得ら れ る。（A ，D ，F 試 験 体は 1gd） また水 平ハ ンチを設けて定 着 長 を 増 す こ とも有 効で あ る。 4．2 エ ネルギー吸 収 能 と等価粘 性減衰 定 数。 図一6にA 〜0 試 験 体の同一曲 げ耐 力 を持つ 試 験 体に つ い て の，各 半サ イ クル のエ ネルギー吸収量 ・等 価 粘 性 N工 工一Eleotronio LibraryNII-Electronic Library Service ．1 A P （tron．h 図一5−6 図一5−−1PCtan 〕 B 5pc5Y ’ 一「 ρ「 cc ’ 「 ／ ’r「 ノ 「 ’ ず r ‘’” 革 レ ’ ’1 r 一σ 1 ∬ F ，．∬7 ’ r ’’ 一 ’ 客．一／ 一 ，F ’ r ，」 ’〆 r ．100 κ 厂 ． ， 「 一尸 一’一 r 1 1 厂 ！ 巧 ’ ／ ．7，’／ r 〆 ，” 一厂 ’ ‘4 ’ r躍一一 r 「 厂 一 ‘ ， 厂 ，ア「〃 ρ ，厂 ， r ICC 「∩OO − 一 一 1 1／5D 」 り 33 飢〔mm｝ 1／25 1ゼ20 ’ 「 rrノ r’ 厂厂 PBY R ” ． 図一5−2Plron ． ⊂ b3 」 55 旦ア 9 凵8 置 P⊂『6Y 5 ’ 堽 一 lo 多，一πr「 ’，−r一． CG一 ’ 「 ” 醒 ’ ． ． っ ’仁 り 11 〆 ノー ， ， 昏1一c 〆 彡ワ r ’ ’ ’ ’ ／’〆‘ ， ／’ グ 」 ノ 倒 ゴ F ’ 厂rr 100．” ’ ダ ’r ’ ’．50，尸 ’ 歹 〆 ．’ ．’凶一r尸ノ ’ ’廓 ‘一 旧D 一演1．mn：． 15 〆 ρ ’ 厂厂 ♂8ρ‘ r評 rF9 ア ガ 「F「 ’ 醒 ’ 56 ． ／ 7，” 仍 ’ r ’ ， ，’ち r1 ’ 21 ’5 43 ⊂匸 ムー Bザ 1 り1DOl I I I り5D り 3自 り 25 1／2Q −2 o 定燈板 7リ．’旭 葷．＼ 高周5 焼入觚OI6跏 、 HP 【めn｝ 5一 1 ．旦 罵 尸．9 54z ” ’瓦 56r 7 6 9 10 ＿一一一ゆ一ウツ ’ ’ i ．．寺．一・ 匡％ ’ G ‘ 躍ずガ ρ．尸つ ’ ’ ’ 〆 ” 「 ，∬ρ 戸 ’ ’ ’ 戸 ！ 〆 ！ 4 一 ‘一厂 厂 ノ 戸’ ’ ず ’’ Flo 尸 ’ −5 ！ ’ 「ド r ド ’ ，’巧 ’ 潮 ’ ！4’’ 麟 ワ厂 ．o．αo ゴ ’r− r 「h。。 」，，。 1レ551 δ†1 l r5 11 伽 1レ2D R 一 『 一 ’ 一5 N−SEggillmtt 45．0 「−F2召頑 ：コs．Dl6 能．． 顧面56 一卩9 r翫 @ 図一噸一 P【Ten D 図一 |3 ．− pso 。’ ”QO ’ ” ！ ’ r −一， 一一一 厂 巧 し一か一一 〆 ”＿．一一ゴ’ 一〆”〆∫汎 ，Pi ．〆〆帚 ／．一一 ・彡 厂 一． 一 L ゴ ． ！“．r 「r．．” ρ s ＿一一「−1 ．‘4r マ
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…韻 図十 3 図一6 エ ネル ギー吸収量と等価粘性減衰定数 減 衰 定数を比 較 し て お く。A・D ・F 試 験体に 比べ ， B ・C ・G ・H ・N ・O
試 験 体のエ ネルギー吸収量 は増 大し て お り，エ ネル ギー吸 収 量の大きい 程， 耐 震性に優れて い る とい え る。等 価 粘 性 減 衰 定 数に は， エ ネル ギー吸 収量 ほ どの差 異は表れて いない。 4．3 接 合 部のせ ん断 力 τ。〜せん断 変形 乃 曲線 代表とし て A 試 験 体と B 試験 体の τρ一ゐ 曲線を図一 7− 1，図一7− 2に示 す。A 試 験 体の 乃 は ほ と ん ど収 束 HIDnl P［めn 〕d
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。 曲鰤 図一9 は り端 測定回転 角の分解 表一3 各 変 形 量 ［1｝ c2］ 〔i｝ 試 験 体 全体 嚢懸 3 ・δ7臣ロ∞ ） パネルの琶厚 γ〔ス酌 材鰯ヒンヂの凹 転 角 θ （x ゴ 》 議 け 出 し匿 よ る 刊 卸 回 転 角 OF ．E，〔Xの ヒ ンヂ の 回転角 θ卩旺｛×凶り 乂ば曲拿ψ P肛xげc の ngo o く田ω 5、79 〔12 、‘〕 27 5 （62 6 ） LO ．o （2z ．助 ユ7、5 L 30 （39 ．9 ｝ G7L5qoo ＞ 2．57． ‘7．oの 匚7 ．5 （50 2， 2．5． 〔7 ．L η L5．O L．LL （43 ．の F76 ．ouoo ） 且 00 〔2．56｝ 匚8 5 （49 ．9 ， 8．0 ⊂21 6 〕 匚0 5 0．77 匸28 ．3 ） H76 、D （LOD ） 2．邑5 【5 5の 2L6 （58 、3 ＞ 2 60 ⊂7．0 の 匚9．0 且、41 （51 3） ζ ）内は 杢体責鯵に しめ6各 責 形 熨 羇 娜 ． 形 特 性に関して考 察を行う。 （1） は り端測 定回転角の分 解 （図一9参 照） は り端か ら 1／2D まで の間の回転 角 θ は θ＝（δ1一δ2）／（i・・…・……・… ……・…・……・・… （1） た だし δ，，δ2 は，は り上 下で測 定し た1／2P 間 隔での 変 位 （単 位 mm ）． d は 測定 位 置の上下 間隔 （単 位 mm ）． 次に鉄 筋 抜け出し に よ る付 加回転角 θたを 次 式よ り算 出す る。 （図一9 参照） θF．．．＝ （Au −AL）／j
…・……一 ・・………一 …（2） Au ， AL は上，下は り主 筋の接 合 部か らの抜け出し量 （単 位mm ）．ゴは上 下 鉄 筋 間 距 離 （単 位 mm ）。 こ こ で， Au or ムL〈0の 時 は， Au or AL ＝O，すな わ ち，め り込み が生じ た後は，回転 中心を， 圧 縮 鉄 筋 位 置に仮 定 する。 次に，次 式より，は り端 塑 性 ヒ ンヂの 回転 角 eAH．，ない し は，塑性ヒン ヂの平均曲 率 ePp．”．を算 出する。 θP．H．＝ θ一θ畆 ＝、ePP．H．×lp．”．…………・……：…・・…・…・・…（3） た だし，lp．H．は塑 性ヒ ンヂ 長で測 定用 埋 込鉄 筋 位 置か ら 1／2 D までの 距 離と す る。 （図一9 参照〉 は り端か ら1／2D まで の 間の 回 転 角θ を 図一10に， 鉄 筋 抜 け 出しに よる付 加 回 転角θ蕎を 図一11に，塑 性 ヒンヂの平均 曲 率 ψ朋 を 図一12に示 す。 こ こ で， 全 変 形 量に し め る，各 変 形量の 比 率 を3 ・δy の点で比較す る と表一3の ご と くになる。 こ の表か ら， 試 験 体の全 変 形は，は り端塑性 ヒンヂの 一74
一 回 転 角の寄 与 が一番 大きく，回 転 角の特 性は鉄 筋 抜 け出 しに よる付 加回転 角 θ麓 の影 響を一番 大き く受け る こ と。θ麓 の特 性によっ て，材 端 塑 性 ヒ ンヂの曲 率 履 歴は 大き な影 響を受 ける こと が分か る。 図一13には F 試 験 体の柱 面か ら15cm さ ら に外側の範 囲の M − g 曲線を 示 す。 （2） 鉄 筋の抜け出し特 性D
鉄 筋ひずみ の挙 動一図一14に A ，D，F 試 験 体の 鉄 筋ひずみ の履 歴 を 示 す。 （A ，D ，F は同様の復元力特性 を示 して おり同一試 験 体と考え て さ しつ か え ない。）通 し配筋の場 合に は （し か も柱 幅が十 分でない場合には） 圧縮力 が 増すべ き加 力 途 中で引 張 側へdi
ひずみ増を示す とい う反 転 現 象 と，一度 大 き な 引 張 降 伏ひずみを経 験 す る と，次の逆 加 力時に お い て圧 縮 側 鉄 筋とな っ て も，同 レベ ル の塑 性 伸 びひずみが残 存する こ と が一般 的で あ る。し たがっ て大 変 形 繰り返し後 ピーク時にお け る接 合 部 域 鉄 筋ひずみ は，中 央を谷と する V 字形に分布す る と考え られ， それを 図一15に模式 的に示す。（こ れ は F 試験体の ひずみ分 布の実 験 値 を も とに描い たもの であ る。）ま た比 較の対象とし て定 着の十 分 なH 試 験 体の鉄 筋の ひずみ履 歴を図一16に示す。 ii） 鉄 筋抜け出しの機構一図一15において抜け出し △tは圧縮側め り込み A ，に接 合 部 内 鉄 筋 伸び量 （伸びひ ずみ の積 分量 ）を加えた もの になる。降伏 域が接 合 部 へ 進 展し ない C試 験体で は ， こ の伸び 量は小さ く， 降 伏 域の進 展す る A ・D ・F 試 験 体で は 2−3 thm 程 度に達 する。 め り込み A，は 圧縮側ヒ ンヂ域に残存す る塑 性 伸 び 量 （ の積分 ）と塑 性ヒンヂコ ン ク リートの圧 縮 分， さ らに その 後，圧 縮 側 鉄 筋が接 合 部の付 着 劣 化により引 張 り応 力へ 転 化し た 場合の圧縮側は り部分へ の定 着に起 因 す る すべ り に よ る。C ，F 試 験 体で は こ の め り込み量 が，か な りの増 大 を示 す。B試 験 体は，接 合 部 破 壊に 伴 う拘束低下はあるもの の， 鉄 筋が柱内で拘束されてお り， 圧縮力分担が十 分 有り， 塑 性 伸びひずみ の残 存 も少 な く な る と考え られ る。 iの M照 一θ髭曲線。各 試 験 体とも逆 s 形 状で ある が， 鉄 筋の抜け出し特 性の差 異に応じて特徴が表れてお り全 体 変 形に与え る影 響は極め て大きい。 （3 ） 塑性 ヒンヂの変 形 特 性D
．断 面の M − q 関係の解析。鉄 筋とコ ン ク リ「 ト の応 カーひずみ関 係 をモ デル化し，平 面 保 持の仮定の も とで計算16 たは り断 面の M 〜p 曲線，そ の時の 材 料 の σ一ε履 歴 を 図一17，18，19に示 す。解析 曲 線の特 徴 は鉄 筋の偶 力で大 部 分の履 歴が定ま る紡錘 形の ル ープ形 状を持ち，ひび割れが 閉じ，コ ン ク リートが圧 縮 力 分 担 を始 めると耐 力 増を示 す ことで あ る。ii
｝ 実va
Mp ．u． 一 Op、H．曲線。は り端 ヒ ンヂの Mp．．− Op．H．曲線は最 初の数 サ イク ル では，解 析 曲 線と 比較し て N工 工一Eleotronio LibraryNII-Electronic Library Service P “onJ P ／1tSn／ 図一10− 1 ⊂ 11氏． Pl聯， M〔1・匚園） FM 〔卜 ｝ ron〕 卩 卩呈繭 貼 5 ’ F 黝 ブ P 己「． F’r ア’ 卩丁，F 「 ’ ワ ．1 τ ρ ． ρ 7 「． ’ 鬮5鰤 1 ． 野 ｝ 酔 5 戸 ．♪F ρ． ！ 罵．’ ρ ， ／ rr厂 ．．’ ．1齟’ P 日 、4 〆 l i ♂ ． ． ， 「 ．「 ．尸 尸 ！ FF F ！〆客 ． ． 「」 μ「 5「 卩 「．F 厂 ．「 ρr一ρ F「 ． ．’厂 F ∠ ド． 「 1 θ 〔Xlo．，‘ 5 炉’40 ノ「 r ’ 1 ダ ．憩 ・ 尸 戸 ． F ’，！ ’ r ’ ， ．．1 ρ rrr『 ．，ダ厂 ’ 丁．广 ． ． 7 ρ．Fl ． ． ‘． 一． θ 〔哺．り ． 了邑 ， ◎21 ．5 図一1〔トー2 図一1（ト 3 一盈 図一10−4 図一10 は り端1／2D 間 隔の M 一θ曲線 Mnttl 図一11−1 P【to冂〕 P（tor1［ M尸H．｛t．cm ） 5α）− 25⊂）一 ・25〕一 一soe− 図一12−1 P〔ron〕
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6｝ 而 5 5 尸 7 尸 ． 匡 8 ・B 戸 尸 ．〆 F 〆 げ 」rr 齟「 ’’厂 F ．ゴ F ．’ ．〆 厂 ‘ F4 ．ド ガr ’ ’ ao 尸 尸’ 「 訐．．ρ ’ プ 尸 〆 rδ ’ 20 3D θRH．【・1σ 戸． ’．ダ ． 「 ．／ ’ 「 卩 ． ．・戸 ． ♂ Q5 1．0 1．5 20 踊 ・65 1 广尸 ．．．μ ・5 C rd1 Rm 与 り珊ll．嗣一 F 訃 5 帥 副 123 ．己繭 「 ｝ 」 R5剛
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／／ F ♂ 250− 〆 ’ 」 P〔ton） Pl雫On ｝ 75 5 ’ 〆F 瀦ず ， r「．沿 ． C ／・ σ角 ，戸『ダ』舮 筆 ’r T T F ． 〃ゴ厂・劉1
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塑 性 ヒ ンヂの モL メ ン ト〜平 均 曲 率 曲線 PLtOn1 睡 図T14 − 1 Ht） P（ton｝ 5 ．： ロ eVtrit．、 図一14− 2 1 図一12−6 P［† ， 6 78 9 H5 卩 亅，蜘 】 7 ！河 漸／ 厂 φ r 厂 ≠ ． ’！ 厂「 卩 ． 峯D 厂φ 50 −20 “L 齟o ’ ’ ノ ゜’ ’ 50ePH ．1属σ丙 φ ノ φ ！ ’ ノ ，増〆 5 1．O l．5 ao gPH．1頁lo’5 ｝ ’ ’ゴ 一一 一5 98 75 図一12−7 ett］ R「） P 【t） 図一14 A．D，F 試 験 体の鉄 筋ひずみ の履歴 図一14−3 一．75
一 N工 工一Eleotronio LibraryArchitectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service
Arohiteotural エnstitute of Japan
カ ず 逆 ひ ． sE − 2 cef．） 一1｛％）
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［milmpD − l i 応力 分・布の 八汐一ン 図一15 接 合 部 域ひずみ分 布の模 式 図 Pl「’ 1・ ＿ 鋭 ゜，s I° E，aiS
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図一16 H 試 験体の 鉄 筋 ひずみの履歴 sr 【ko／mm ：】 O M〔世 「 5 ’ 500 0 cm ， 1 Mけc耐 500嵐
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2尚
図一19 コ ン クリートσ一ε履 歴 も概 略の対応 を示し， 平 面 保 持がほぼ保た れ た状態で の 断 面の曲げ の性 質が 表れてい ると考え ること．がで きる。 後のサ イクル に おい ては ループの偏 平 化が表れ て くる が， こ の原因 は，B 試 験 体で は接 合 部の破 壊に よ るヒ ンヂモ ーメ ン トの保持 不能， C，F 試 験 体におい て は， 付 着の劣 化によ る 圧縮鉄 筋分担 断 面 力の衷 失の顕 在 化が 要因と推 測さ れ る。H 試 験 体で は破 壊写真の観察か ら もヒ ンヂせん断 剛性の低 下が原因と思われ る。ま た図一 13に見る ご と くF 試 験体の柱 面か ら1／2D 離れ却位置 で は， ほ ぼ平 面 保 持状態が保たれ て い る こと が分か る。 以上， 実験結果 をも とに し て， 接 合 部 域の変 形 特 性の メカニ ズム 的な説 明 を 試み た。鉄 筋 抜 け 出しによ る付加 回 転 角は復元力 特 性の性 格 決 定に重 大 影 響を持つ が，特． に鉄筋抜け出し現 象の評 価に は圧 縮 側における引 張り塑 性ひずみの 残留量の考 慮 が 必 要である。またヒ ンヂの力 学 特 性 は， 平 面 保持理論での概 略の対 応は見ら れ る もの の圧 縮 側 鉄 筋の分 担 断 面 力の衷 失 を評 価 するこ と が 必要 と 思 わ れ る。（接 合 部の付 着 を 考 慮 し た解 析 的 検 討17 ）は 別 報で述べ る予定で ある。） 5．結 び A ，B，C，D，F，G，H，IV，O．No5 の 10体の は り降 伏 し た 試 験 体の実 験 結 果を 比較 し，接合部 補 強法の差 異．柱 幅 の 差異に よ る 復 元 力特 性へ の影 響，鉄 筋 抜け出し量へ の 影 響， は り端 塑 性ヒ ンヂの変形機構につ い て考 察 を 行っ た。 その結 果，次の よ う な 知 見 を得た。 1 ＞ 接合部内で ス ターラッ プをは り主 筋に溶 接し た B ，G 試 験 体，鉄筋の降伏 域の防 止をし た C，H 試験 体は， そ れ ぞ れ，エ ネルギー吸 収 能の増 大 を見せ た。 2 ） N，O ，試 験 体の ごと く，柱 幅が は り主 筋 径の 28 倍 程 度あ れば良好な復元 力特性が得ら れ る。A，D，F 試 験 体の ご と く19倍程度で は， ス リップ がさ け られ ない。 No5 試験体の ご と く，水 平ハ ンチを設ける こともス リッ プ防 止，さ ら に せ ん断耐力増に有 効で ある。 3） 柱 幅が十分で ない通し配 筋 試 験 体における，はり 主 筋ひずみの挙動は，圧 縮 力 が増すべ き加 力途上で引 張 側へ の ひずみ増を示す という反 転 現 象と， 一度 大き な引 張 降伏ひずみを経 験す ると，次の逆 加 力 時におい て圧縮 側鉄筋と なっ て も， 同レベ ル の塑 性 伸びひず み が残 存す ること が一般的である。し たがっ て大 変 形 繰り返 し後の 接 合 部域鉄 筋ひずみ は， 中 央 を谷 を する V 字 形に分布 す る と考え ら れ る。（図一15参 照 ） 4 ） 接合部か ら の鉄 筋 抜け出し量の 評 価に は，圧 縮 側 に お け る塑 性 伸びひずみ の残 留量の考慮が 必要で あ る。 5） 接 合 部か らの鉄 筋 抜け出しに よ る付 加回転 角は， は り端ヒ ンヂの モーメ ン トー曲 率関係に，大き な影 響を 及ぼ す。 し た がっ て，全体の復 元 力 特 性の性 格決 定に も， 重 大な影 響 を及ぼ す。 6） ヒ ンヂの力学特性は， 平面 保 持 理 論で の概 略の対 応は見 られ るもの の，圧縮 側 鉄 筋の分 担 断面 力の 衷 失 を ・評 価す ること が 必要と 思わ れ る。 一76
一 N工 工一Eleotronio LibraryNII-Electronic Library Service 謝 辞 本 実 験を行 うに際し得た，大 林 組 技 術 研 究 所 構 造 研究 室諸 兄の助 力に深 謝 致し ます。 参 考 文 献 1） 多田利正，武田寿一，竹 本 靖 ；「RC 柱はり接 合 部 補 強 法に関す る研 究 （そ の 1）一薄鉄板補強体 を 用いた組 立 鉄 筋工法柱はり接 合 部の実 験一大 林 組 技 術 研 究所報No 12， 1976 2＞ 多田利 正，武田寿一，竹本 靖：「RC 柱は り接 合 部 補 強 法に関す る実 験 的研究」その 1一実験 概 容，復 元 力 特 性， 破壊状況につ い て。昭 和51年 度日本 建築学会関東支部研 究 報告集 3） 同 題 目その 2一接合部 域に お け る は り主 筋の付 着 特 性 と 接 合部の せん断 破 壊 性 状につ い て。昭和51年 度 日 本 建築 学会関 東 支 部 研 究報 告 集 4） 同 題 目，その 3一接 合 部か らの鉄 筋抜け出し と，はり端 塑性ヒンヂ の変 形 機 構につ いて。日本 建築学会 大会 学術 講 演 梗 概 集 昭和51年 10月 5＞同 題 目，その4− 8体の柱はり接 合 部 試験体と単 純ば り試 験 体の実 験につ いて。昭 和52年 度日本 建築学会 関東支部 研究 報 告 集 6＞ 多田利正，武 田 寿一，竹本 靖：「異 形 鉄 筋の付 着 特 性に 関す る実験」 （柱はり接 合 部におけ る付 着劣化 過 程を対象 と して）昭和52年度日本 建 築 学 会 関 東 支 部 研 究報告 集 7） 同題 目，その 5一接合部に お け る はり主 筋の付 着 衷 失の 機 構につ い て 日本 建 築 学会 大会 学術講演 梗 概 集 昭 和52年 10月 8） 同 題 目 その 6−6体の柱はり接合部 試 験 体の実 験につ い て 大会梗 概 集 昭 和55年9月 9） 同 題 目 その 7−5体の柱はり接 合 部 試 験体の実験につ い て 大 会 梗概 集昭和56年9月 10） 同 題目その 8一起 高 層 靱 性骨組用接合部の開 発実 験 大 会 梗 概集昭和57年 10月 11） 小 倉 弘一郎・関 根 正孝：「鉄筋コ ン クリート柱 ・は り 接 合 部に関 する研 究の動 向」コ ン ク リート工学V。i．19， No． 9，Sep重． 1981
12）T．Paulay， R． Park， and M．J．N． Priestley：Rein・
forced Cencrete Beam・Column Joillts under Seisimic
Actions， ACI Journal Vol．75， No．11， Dec．1978 13） D．F． Meinheit，
J
．0 ． Jirsa：The Sheal Sしrength of Reinforced Concrete Beain−Colu皿n Joints， CESRL Re一14＞ 15） 16） 17＞ 18） 19） 20） 21） 22｝ 23＞ 24） 25） port No． 77−1鹽 1977． 1 森田 司郎，角 徹三 ；「鉄 筋コ ン クリート柱は り接 合 部に お け る は り軸 筋の接合部か らの抜け 出しにつ いて」日本 建築学会 大 会学術 講演梗概集昭和47年10月
W ．G． Corley， N． W． Hanson ：Design of Beam・Column
Joints for Seismic Resistant Reinforced Cencrete Frames，】V． WCEE 多 田 利 正・武 田 寿一・竹 本 靖 ：「繰 返 し曲げモーメ ン ト を受け るプレ ス ト レス ト・コ ンクリート断 面の履歴 特 性」 日本建築学会大 会学術 講演梗概集昭和 50年10月 多 田 利 正・武田寿一：「鉄筋コ ンク リート部 材における材 端 塑 性ヒ ンヂの変 形 特 性と隣 接 定 着 域の付着 劣化過程に 関す る解 析 的 研 究 」その4，昭 和56年 度日本 建 築 学 会 関 東 支 部研 究 報 告集
ACI ・ASCE Comittee 352“Recommendations for Design of Beam・Column Joints in Monolithic Reinferced Con− crete Structures”， ACI−Journal Vol， 73， No， 7
， July l976 大和田義正 ：「鉄 筋コ ン ク リート・プレ ス トコ ン ク リート 設 計 計算入門、8・部材の設計計算8．5接 合 部」コ ン ク リー ト工 学， Voi 13， No．3， March．1975 石 橋一彦 ：「鉄 筋コ ン ク リート終 局 強度設計に関す る資 料，シ リーズ28，29 はり ・柱 接 合部 〔1＞（21，建築 雑
誌 Vo197， No ll90，1982年3月 号，同Vol97， Noll92， 1982年4月号． 武 田 寿一・吉 岡 研三 ・江 戸 宏 彰・多田利正：「起高層 鉄筋 ゴ ン ク リート建物の耐 震 設 計 法に関す る研 究亅その 1， その 2，その 3 日本建 築 学 会 大 会 学 術 講 演 梗 概 集， 昭 和 58年9月 石 橋一彦 ・上村 智 彦 ・鐘 真 栄：「太 径 鉄 筋D51 を用い た は り・柱 接合 部の実 験 的 研 究 」そ の 1，その Z，昭和 50年 度 日本 建 築 学 会関東支部研究報告集 坪井善 勝・八代 秀 雄 ：「仕口 に於け る鉄 筋の付着に関す る 実 験 的研究 」日本建築 学 会 論 文 報 告 集， 第57号・昭 和 32年7月 東 洋一・宮 武 恒 男・大 和田義正 ：「ハ ンチ付 梁 を持つ鉄 筋コ ンク リート梁 柱 接 合 部に関 す る実 験 的 研 究 」日本 建 築学会論文報告集号外・昭 和40年9月 東 洋一・大 久 保 全陸：「梁 柱 接 合 部 内 を通し配 筋し た鉄 筋コ ンク リート梁の多 数回正負繰 返し逆 対 称 加 力 実験 」 日本建 築学会関 東 支部45年 度学 術 研 究 発 表 会 一
77
一 N工 工一Eleotronio LibraryArchitectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service
ArchitecturalInstitute of Japan
SYNOPSIS
UDC:624.078.012.4
'
'' RESEARCH ON RE'INFORCEMENT
OF
BEAM-COLUMNJOINT PANEL FO.R SEISMIC RESISTANT ,
,
REINFORCED
CONCRETE
FRAME･
Part
1'Pullout
ofbeam
reinforcementfrom
joint
･ ' ' and
deforniation
charactetistics ofbeam
end plastiChinge
. 1 ,
'
' '
by TOSHIMASA TADA and D,. TOSHIKAZU TAKEDA,
Members of A,I.J.
'
'
