負の曲げを受ける断続合成桁の一実験: University of the Ryukyus Repository

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Title

負の曲げを受ける断続合成桁の一実験

Author(s)

浜田, 純夫; 佐久川, 政健; 渡慶次, 一彦

Citation

琉球大学理工学部紀要. 工学篇 = Bulletin of Science &

Engineering Division, University of the Ryukyus.

Engineering(14): 113-124

Issue Date

1977-09-30

URL

http://hdl.handle.net/20.500.12000/26916

(2)

Jnl球大学理工学部紀要(工学篇)第14号， 1977年

負の曲げを受ける断統合成桁の一実験

浜田純夫宇佐久川政健**渡慶次一彦***

An Experimental Study of Composite Beams without Shear Connectors in the N egatine Bending Region

By

Sumio HAMADA Seiken S AKUGA W A and Kazuhiko TOKESHI Summary

Composite girders are used extensively as highway bridges and the most of them are simple span girders. Although continuous composite girders are more economical， give better driving conditions， and have greater capacity than simple span girders， they have not been used much because of complicate construction where. prestressing is involved in negative moment regions. The alternative method results in continuous composite girders with normal reinforcement in concrete slab in the region of negative bending.

Composite girders with no shear connectors in the negative moment region have been specified in AASHO Specification. Such composite girders are commonly practiced in the United States， although the area of reinforcing bars in the slab is neglected in the analysis. The present paper describes the test results of composite beams with shear connectors at the beam ends， which are subjected to negative bending. The test results show that the reinforcement is effective to tension stress produced in the concrete slab and that the ultimate moment of the beams tested are higher the theoretical ultimate moment. However， composite beams with shear connectors at the beam ends are more flexible than normal composite beams. 113 1.まえがき付近で負の曲げが作用するので，床版にひびわれが生ずるという欠点も有している。このひびわれを防くた多スパンの僑梁は単純げたを並べるよりは連続げために，中間支点付近にプレストレスを導入することカ、にした方が，基礎の条件さえ良ければ経済性，走行性，あるが，このプレストレスの導入は施工上の難しさ，耐力の点で有利になる。しかし，合成桁では中間支点工期の長期化あるいは設計々算の繁雑さも生ずる。こ受付 1977年4月30日 * 土木工学科目那覇市役所沖縄県庁のため，負の曲げを生ずる部分のスラブに鉄筋のみ入れて連統合成桁情造が架設きれるようになった。このブレストレスをしない連続合成桁はブレストレスを入れる合成桁と比較すれば施工面てψ有利は生ずるが，ひびわれなどに関しては必ずしも利点ばかりでは

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114 負の曲げを受ける断統合成桁の一実験ない。また現在の道路橋示方書I1では負の附げの部分にプレストレスを入れない断統合成桁は未だに研究が不十分であるため適用されてなし、。また小さい正の曲げを受ける桁端部にジベルを省略する合成桁に関する研究21も行われているが同様に示方書には規定されていむい。 -H. AASHO 31においては，プレストレスしない述統合成桁の支点上付近ではずれ止めを与える場合と与えない断統合成桁の両方が;規定されている。AASHO で規定されている断続合成桁は鉄筋の正の曲げ部分での定着の所にずれ止めを与え，負の曲げの部分における鉄筋は力学上無視している。このように断統合成桁については不一￨分て。あり，現 {t:V')所多くの問題を残している。その問題点としては (1) 鉄筋がどの程度有効に作用するかとし寸力学的な而.(2) ひぴわれなどの構造物の管理上の問題がある。理治的にはすでにいくらか研究11.日)され，鉄筋はかなりの応力を負担し，なおかつ，鉄筋の応力をf氏減しているのでひびわれも少なくなると予想されている。ここでは，断統合成付T のJ，~本的な面に関する尖験を行い，その結果を報行したL、。実際の断統合成桁は連続桁であるため，大きい桁となるが.j]-の111;げの部分の併動につ、、てはよく研究されているので，負の由げを受ける部分のモテルを作り実験することになる。ここでは，断統合成桁の鉄筋の有効性とひびわれ性状に iJ.1dした。欽筋の有効性はl叩:)1'サ，耐力から充分判断でき，断続合成桁と同じ条件の等分布配置の合成桁の実験も行なった。さらに同、「法の鋼桁をもっ合成桁にJie の曲げを作用させる実験も行なった。 2 供試体 2.1 供試体の概要供試体牛;数は 8本で，その内 2本が正の曲げを作用させる桁で. 6本が負の曲げを作用する桁である。桁のス/ぐン，鋼断面，荷重集中点の補剛材の位置，スラブ厚さは全て同じ寸法である。パラメーターは軸方向鉄筋量とスラブ幅およびジベル配置である。各供試体の詳細をTable-1およびFigーlに示すο

Table-l Parameters of Composite Beams Tested Beam B As Shear Bend. No (c耐) (cm') Conn lJ1g 2 60 4-D 10(2.85) Uni Pos. 3 100 6-D 10(4.28) Uni. Pos. 4 60 4-D16( 8.0) Uni Neg. 5 100 6-DI6(12.0) Uni Neg 6 60 4-DI6( 8.0) Dis Neg. 7 100 6-DI6(12.0) Dis. Neg. 8 60 6-DI6(12.0) Uni Neg 9 60 6-DI6(12.0) Dis. Neg Notes B=Slab width. As三 Ar巴aof reinforcement， Uni.ニUniformDisplacement of studs， Dis.= Discontinuous displacementof studs.Pos.=Positive bending， Neg.= Negative bending III(! 18郁J50=2700 100

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(4)

t IJi[球大学理工学部紀要(工学翁)第14号，i977年 115 2.2 供試体寸法の決定釧桁断泊i，ずれ止めは次のような事を考慮した。僑梁実験量、の

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快から20tonぐらいの破壊荷重ーとする。伊、試体が持つ耐力を知Iる上で低い荷重時にウェブやフランジが応I::t.lを起すことは好ましくないので， AISC (:i，道路縮小h書J)等の規定に合うようウェプ !早とフランジ厚を決定した。本実験の主!時桁材料l;tS S 41でその断面 (2COX100X 8.5X5.5)を構成している似!?:比はフランジ (b/ t ) カず 5.9，ウェフ守(h/w)カヨ3.Gであるu 道路f，fi;iJ、h警によかは、SS41ではb/t =13， AISC において蝉性設計および望性設計のFy=36 kipsの値はそれぞれb/1 =16， b/l =8.5となる。本実験のフランジの似鳥f比は片iJJ己の通り 5.9であるのでいずれも i的えしている。また軸hrij'H総力と曲げモーメントを受けるウェブrの紋l写l七は道路僑;J、}j書によればSS41 て'伊=0グ〉とき h/w=40， rp= 1のときb/w=7 0， rp =2のとき h/w=152，AISCの仰竹eおよび望i出設p十では40.0でありいずれもil:fij)Eする。紬hli'j鉄筋は 10ucm中品， 60cm幅のときそれぞれコンクリート床版の換算伸~i，ili積の?O%および12%とした》しかも粕方luj:J大筋をパ: ラメーターとするので同じスラブ削でも鉄筋最は異なる。横}jli'J鉄筋は，コンクリート

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以断Iftl械の 0.6%とした。ここでD10を15cml間隔に配筋した。被hliJ'鉄筋最が少ない時には縦ijr.ilにひびわi.l均、取することも多<，このため l こ耐力がj!~ くなることもある。ずれJIめ本数はAlSC，CSAの設汁IJ，ん書i} '(ト成制Îii!i，H 指針(往築や会)刊により終 1，，)耐.J7Jに:J.~つL 、た設計法てつドめ，全体で124-:のスダソドジベル (rp19 mm， i~:J さ 30m 町1) をJtjいた。シベルの配置は Fig.- 1に司、すjJnリ等分布配置と端集'1'配出とした。ずれ JL めは 1~ti'L没μ1:去によるものと別件。訟計法によるものがあるがL、ずれを採るかは試験の目的により異な9。耐え主計法によるジへルの本数は弾性設計法による }jが望惜設計法によるよりもか会リ多くなる。ジベルカ、少ないと介成折Tの柿々の性状がよく現われるのでこの研究では少ないジベル数の塑怜設計法によりジベルを決定した。ジベルの本数はll:の曲げを予ける場合を必単に考ぇ， j':.の附げの場合にはジベルの本数を nとすれは" Ar'

σryくAs'σyのときにはれ(Ar ・σry/ As ・σy)の本数だけジベルは必要となる。したがっ 7負の曲げを生ずる桁では6本- 8本となるが，鉄筋の降伏応力は SD30でも最小降伏応力を2割以上うわまわることがあるので全ての桁で12本を用いることにする。 2.3 材料試験結果各鋼桁ともFig，-1に示す断面で細幅フランジのH 型鋼 (200X100)t 5， 5X 8)

，

0ある。この材質LtS S 41 でありその引阪試験結果を表-2に不す。鋼桁の材料試験はフランジから4本，ウェブから3本の{其試休を採り試験を行なった。床版中の軸}j向鉄筋は止ーの曲げを受ける桁にはSD 30のD1C，負の耐げを受ける桁にはSD30でD16の災形鉄筋をそれぞれ使fljした。SD30でD16の試験結果: を表 2 に示す。これらの試験結果はいずれも J，~~τ の降伏応力，引ijk強度よリも1向い{直を示している。床版に用いたコンクリートは設計基itR釘;，強度3300 kg/日Ifで配合した。コ/クリート才]設時に採取した標準試験体 (世10X20('m)による材料試験結果を表 2 に示す。しかし，コンクリート強度に関係する桁は正の曲げを受ける場合である。 Teble-2 Properties of Structural Steet and (oncrete STEEL REINFORCE -MENT 016 CONCRETE i 実験方法 YIELD IUL TIMATE STRESS I STRESS Ikg/ぽ)

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(kg/cm') SS41 2940 SD36 3620 CO孔1PRESSIVEiSPRITTING STRESS 1 TESILE (ιk/cm') I STRESS (kg/叩) 360

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3.1 載荷方法供試{本はjEのモーメントを与える場合にはコンクリト床版を上保Ijに，負のモーメントを与える場合にはコンクリート床版を下恨jIにして支問 2.4mで両端を単

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116 負の曲げを':2ける断統合成桁の一実験純支持する。有

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位置はFig.-2， Fig.3に7)、すことくコンクリート床版あるいは鋼材Tフランジ中央に絞荷似 (20crn間隔21J，載荷用 ) をのせJ由民ジヤソキ (最大能力50lon )により 2点集中桁吊;を載荷した。荷煮はi'"フランジあるいは鉄筋が降伏するまでは 2 tonおよび3lonきざみで培加させ，降伏後は増加l荷市を小さくした。またフランジんj音口座!吊および横倒れ座凶が生じ始めると，:wr京の安定には相当の時￨甘jを要した。!坐!ポ後の挙動を知lるために除荷と載荷を繰り返しながら除荷部分の荷重の安定をきせた。戦有I状況を photeーし(，，)パb)に示す。 1100 3 ~場150で450 STAIN GUEGE Fig. 2 Instrumentation forBeams under Positine B巴nding 3.2 測定方法 Fig.-2， 3に;J;-<)測定位置において各荷主段階ことに下記の羽目について測定を行なった。 (1) たわみ谷村Iとも支問中央とL!4点の2ヶ所にダイヤルゲジ (精度l/IOOmm)を設近し . 桁のたわみを測定した。 (2) 鋼判J，軌方r<，)jj，筋およびコンクリートの曲げひずみ一一電気抵抗線ひずみゲージをFig.-2にポすi立 i置に貼付し，月下ひずみ測1記録により測定した。なお正のモーメントを受ける供試体はコンクリートと鋼桁のひずみを，負のモメントを受ける供試体;は軸，..-)<，)鉄筋と鍋桁のひずみを測定した。鉄筋にはコンクリート制 -- l l ハ_υA_U GUAGE Fig.3 Instrumentation forBeams under Negatiue Bending Phote 1 (a) Set ofBeams in Positive Bending

Phote 1 (b) Set ofBeams in Negative Bending

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Jni球大学.f!l¥工学部紀要(工学篇)第14号.1977年打設前にゲージをはりつけた。 (3) 鋼桁とコンクリート床版との聞の相対ずれ畳一ずれを測定するためFig.-2. 3にi]、す位置 (30cm間隔 ) にカンチレバー烈変位ロ十 (精度1/l200mmおよび1 /600mm. 最大 5mm)を用いてil!i)定した。 (4) コンクリート床版のひびわれ脳負のモーメントを受ける桁の

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版I山ijHljj耐に生ずるひひがわれの耐をンヨツプ顕微鋭 (精度1nOmm)を用いて測定したの 4 . l'里総計算断統合成軒Tの王W:i'l命，jjIiはずれlLめがJL:令に問jIなもの 1)‘九) に対しては解析されているが，不完全なずれ止めに対しては乾J作り一人iJUll刀、有限安禁法を片J¥、て解析した。この)J法 1;1:コンクリートスラ7'，j司折Iおよびジへルの各要素を結1み介わせ， fT成材I要素を1'1.'リ.解析を千1なう JJi去である。このJii去で用いられたスラブの有効'Ve¥l;l:尖際のスラフt，1，¥の80%.ジベルの問)刊1 は 167 ton/cmである。この刀法・ではせん断力によるたわみは巧えりuてなしせん断ブJによるたわみはりJIにつき"のようによ!とめたの介日比断附のせん附frililトー係数は一般には求めるの均、.)11;¥ に繁械である。また，せん断応力分布はウヱブカ ;~h;i，に大きく. せん断変形もウェブに中ずる二とにらる。したがってウェブのみを断lJ(if古とL.せん附ffllLlief系数，;1:剣形持~illiiで 1.2であるが，ここでは 1.0として;iI'¥i する。ニの(反応からせん断力によるたわみは pe ムsh=一一一←一一二0.074cm 4GAw _(P₌₁₀_t_o_nのとき) て'5)(まり，各t1 i とも ~k の 11{' になるο 精'11:が 10tonのときには 0.074

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'mとなる。私'f)"J.~k験きれた介成桁のたわみの県，iiill1ljlliジベルのずれの影響とせん断たわみとカf合まれている。 5 .実験結果および考察 5.1 たわみ性状 illi)定結果ーより!lドコれた存桁の立1:f¥Jql央の荷承たわみ閃をFig.-4 a -dにj);-9ーのまた凶中にl曲げモーメントおよびせん伴~f7)によるたわんを加

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ーしたf'H論併を点線でポす。荷京ーたわみ凶よりNO.2と 3I立16ton;f'，¥度まで.N.o 5と?と8は12-B lon f'F.1主まて、l自

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出自ヲである。また 117 NO.4と 6と 9は 1010n程度まで直線的であり，ひびわれによるたわみへの影響は見受けられない。降伏荷量時のたわみの4-6 f合のたわみまで耐力を保持できるものを延性があるとすれば.NO.7を除いて全て延性があると言って良い。延性はフランジ!早さ，ウェブ厚に大いに関係し，また桁中の鉄筋量にも関係してくる。 NO.4と 6.No.5と 7.NO.8と9を比較すれば，明らかに等分布配置のーんが剛性に富んでいる。欽筋量とジベル配置が同じでスラブ幅が異なるNO.5 と8.NO.7と9は60cm幅の)Jカ、l判IH'I:は大きLυニtしは 60cml悩の万が 100cml悩よりも鉄筋が有効に作用していることによるものと考えられる。各桁についてたわみ尖洲fI([と理諭仙とを比較すると，各桁ともたわみ実測備は理論倣よりも小さくなっている。表 3に示されるように』正の1111げを受けたNO.2と 3ははば噂欽している。しかし負の曲げを受・けたifiのうちNO.4と 8と日は約15-20%.NO.5と 6と 7は約 44 -48%実験値が大きL、。N口4と 8と9はスラフ悩60cm である。一一一一Tln;ORY 一一一一-EXPER 1MEN T DEFLECTION l一一一一'一一一ーム一一一一-'-_ _ . L一一一一ムーー一日一-L一一一_.J 1 2 3 4 5 6 7

(a) BEAM2 AND BEAM3

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(7)

負の曲げを受ける断続合成桁の一実験 3 4 5 6 (cm) (c) B E A M5 A N D B E A M8 10 言L N.o5 国 20 Zい. F ーーー THEORY 1

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Fig.4 Load -Detlection Relationf'hips

Table-3 Theoretical and Experimental Values of Midspan Deflection at a Load of10Ton

THEORY EXPERIMENT _E_T_X_E_P_E_E_O_R_R_I_M_Y_ENT

(cm) (cm) NO.2 365 365 1.00 NO.3 341 350 ; .03 No.4 509 585 1.15 N.o5 465 670 1.44 NO.6 576 850 1.48 NO.7 537 765 1.42 NO.8 465 550 1.18 NO.9 537 640 1.19 5.2 曲げー曲率測定結架;より得t.実浪JIひずみから，曲げモーメントに対する曲率の関{ネを桁-4， 5， 6をFig.ー 5(a) -(c)に乃、す。ここで曲率1;1:上Fフランジの平均のひずみを直線で結んで求めた。また，計算値はたわみと同様の条件で求めた。言， C H Z同室。 2

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z -c z 同国ー --THEORY --EXPERI MENT 500 1000 CURVATURE(lO-'/cm) NO.6 官巴一︼ ) ↑ Z 凶 E C 2

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Fig. 5 M o ment-Curvature RelatiofJships

5.3 ずれ性状各荷重段階における鋼桁とコンクリート床版との閣の相対ずれ量の分布を桁 4~ 6についてFig.-6に、力すごなお正の曲げに対しでは支問中央を中心として. コンクりート床版が支問中央にずれる。またP=10 ton時における理治値と実験備との比較を桁 8， 9 について Fig.-7に示す。理論値はジベJレの剛性が 500 ton 10mと167tonI cmについて示している。Fig. -8は特定の位置に注目し，その点と荷重との関係を;J、している(桁-8， 9)。正の曲げを受ける桁は各測定点において平均的なずれを7J，し，破壊荷荒に達する以前のずれh土小さく，政ー壊の南前にはずれはかなり大きくなる。負の曲げを受ける桁でジベルが端集中自己置の場合，;1:端等分布配置の場合、と同様なずれ分布をポす。つまり支点側から_Ys-ズ点において大きい偵をポしている。ま

(8)

f日l球大学坪ー工学部紀要(工学篇)第14号.1977年た支点fがかな"小手〈最大ずれと差が大きい。一般に等分布配置より端集中配置のずれ量が大きし、。荷章一が10tonの「きのずれ分布は等分布配置.端集中配置ともにジベルの剛性を 167lonI cmにしたときの理論値によく一致している。たわみ計算でも比較的よく一致しており，荷車tlotonにおいてはこの程度の剛性が適当であったことを不す。 Fig.- 7からジベルの等分布・配置の桁では破壊はジベルのずれがあまり大きくない内に敬壊が生じたものと考えられ，一方J品集中配置では破媛荷重近くでかなり大きいずれが一生じている。

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Fig. 6 Slip Distributions 5.4 ひびわれ性状休版のひびわれに影響を与える要凶として鉄筋比，問長率，主主的~1ft.王i.ずれ止め配;訟が考えられるが本実験では特にずll.uめ配置のひびわれに及ぼす影響について考察する。 (li ひびわれ状況一一負の拘げを受ける桁の破壊までに生じた!木版のひびわれ分布桁8. 9についてJ;ig. 9 (a)， (b)に;)、寸。負の曲lfを受ける供試体では荷重が4-6 lonに迷[た時スパン中央付近に数本のひび q L ι -J 的勺 JU L 目、回目 119 No.8 EXPERIMENT ー・。旬、一ー司旬・・・ 7 THEOR百円、_、=_、1671(仁川

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l Fig.7 Theoretical and Experimental Slip DistribUlio.rs for Beams N o. 8 & 9 at a Load of 10 Tons われが現われた。ジベルの等分布配置の桁;j:床版表面に橋軸方向と直角に横切るように生じ，荷重の増力111: i半い床版側面，裏面という順にひびわれが発生した。また床版義国のひびわれはジベルを配置した付近に発生している。端集中配;震の桁の床版裏面にはひびわれは少なしジベノ〆を配置した桁の端にphote.'-2 bに見られるような斜めのひびわれが生じた。よれは端部付近の床版に補強鉄筋が不足しているものと考えられる。 (2) ひびわれ幅数多く生じたひびわれのうち，味版両側面においてショ yプ顕微鏡で測定し長大のも

(9)

120 20 z 。 “ ) 白︿。﹂ IO 負の曲げを受ける断統合成桁の一笑験

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Sliq (mm) Fig. 8 Load-SlipRelationships IIAUNCIl HOTTOM SIDE TOI' SIDE IlAUNCIl HOTTOM SIDE 1'01' SIDE 日OT1'OM HAUNCH (b) No.9 Fig. 9 Crack Patterns

(10)

Jlri上巨大学:別'..1尚子f のをJti:大ひびわJLliP，iとして各有[.IFごとに;W15じした。故大ひびわれIPi，iはいずれの桁におし、ても支問中央付近に守じたひびわれかられ}られた。紋大ひびわれ中IJIと荷，f(の￨羽係をFig.ー10に，応力との￨主H系をFig.ーIH二 '1 ~す。ひびi-dLIPhiは尖然、().05-O.lmm科!交のものを生じ.それ以後手H弔の.If:JJIIすなわち応力の以'力11に伴ぃ:1 IJ:'l({k:)i!(l'Jに閉大することがhかる。一般にuわれている桃造物の，;'ff'fひひわれ恥，¥0.2mm

Teble4 Loads at .2mm Crack and Crack Widths STUD RATIO OF RATIO OF

AREA OF TOTAL CIR -DISTRIBU- CUMFENCE 121 の時の荷重の1直をTable--4に台、す。NO.8が特に大ききいが，No.6， 7はNo.4， 5に比べてわずかに大きい荷重で 0.2mm帽のクラックの司ずることをぶしている。端集中配債の桁は等分布配貨の桁よりも￨捌性には劣るが， 0.2mm帽のひびわれそ生ずるのは両方ともほとんど変りないことを示している。 Table -4に各桁の鉄筋比，周長率，スタッド配置および 3つの荷重段階における最大ひひわれ幅の備を LOAD AT .2mm CRACK ₍_m_mWroTH ₎ BARS TO

SLAB AREA OF BARS TO CWRI ACK TION ₍_%₎ SLAB AREA

(cm/c昨) NO.4 Uni 1.66 .042 N.O5 Uni 1.49 038 NO.6 Dis 1.66 .042 NO.7 Dis. 1.49 .038 No.8 Uni. 2.48 063 NO.9 Dis. 2.48 063

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CRACK WIDTH (mm) じR1 ACK2 WIDTH J: 4 (mml Fig.10 Load -Crack Width Relationships

DTH I p = 6 t I Pニ 12t I P =18 t (ton) 6.0 20 .35 75 7.0 15 .35 80 8.0 .15 35 45 8.0 .15 .35 .50 15.0 .05 .10 白25 10.0 10 30 .45 ボす。12lon以下の各荷量段階における最大ひぴわれ脳はNO.8を除く他の桁はいずれもほぼ等しくなっており，ジヘル配置等の相違による明快な発は認められない。1br'T(が16tonにおける最大ひびわれ似を見ると鉄筋比のはは等しいNo.4， 5， Ei， 7の各桁におし、てはジベルを等うf;布配置とした}jが最大ひび、われl隔は大きいが，鉄筋比2.48%のNO.8，9桁においては端集中配置のんーが最大ひびわれ悩は大きし九ジベルが等分布配置の桁では鉄筋比の小さいもの程ひびわれ悩は大きいが，端集中配置てれは鉄筋比に関係なくはほ等しL、。周長率とフランシ脳の関係は文献(9)で述べられるように.この実験ても差異が認め句れる。現行示方苦手では周長率を (J. 045cm / cm'としているが，この1由は等分布配置のみならず，断統合成桁にも適用できると考えられる。 (3) 平均ひぴわれ間隔各桁ともひびわれ間隔の平均値はほぼ15cmて'ある。この間隔は等分布配置ジベルと端集中配置ジベルのいずれもほとんど同じである。ひびわれ状況をPhote-2(a)-(e}に示すc

(11)

122 負の曲げを受ける断統合成桁の一実験 ~ ， a 3∞o.

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t ノ i i t { p t t 1 1 { J j ‘j (c) NO.8 Phote 3 C:ack Peltterns 5.5 破壊状況と終局耐力 Table-5に終局耐力および破壊モードを示す。写 3・~.-3 a -d は破壊モードを示している。表中計算値 ①はSS 41の降伏点応力度2400kg/cm'， S 030の降伏点応力!度を3000kg/cm'さらにコンクリートの圧縮強度を300kg/cm'として計算したものであり，計算

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②は表 2.aおよび表ー2.bに示した材料試験結来に基づいて計算し.1'!1直である。各桁のf成主主モードについて見ると正のJlJIげを与えた No.2桁ては支問中央官11のJンクリート床版が11I1げ庄紛により圧壊し，NO.3桁はジベルのせん断破壊である。負の[lIlげを与えた桁はいずれもフランジ度前lを生じ， No.4， 5， 8ではウェブ座胞を，No.7， 9は償制lれ座屈を生じた。機籾lれ1A1凶を生じたのは端.m''I岡山丘の場合である。実験{直は計算他①よりし、ずれも大きい面t-力ぞ示している。正のrJgげを受ける桁1;1:約10%，í~ の11J1げを'受ける桁は24-46%も笑験11立が大きいo~1'}"Hllf②との比較を見ると.正の1111げを受ける桁の実験111(は計算他②より5-10% も小さく. ~の1111げを受ける桁では10-~0 %程;交笑験他の万が大きい他を示している。No.2桁の Mt~/Me'{p②は 0.95 であり笑験他は計 }"?:ftll②とほぼ一致しているが.N.o3桁ではコン少リートJ友)仮の圧検よりジベルのせん断破壊が先;こ生じたのでMth/Mexp② ; ま0.91とパ、さし、11立がて、たものと恩わiLる。鉄筋t立が小さい万がMth/Mex;:，は大きい偵を示している。正の1.111げを受ける合成桁の耐力が材料試験結呆を用いた計}:):1也よリ小さいのはジベルの設計材料試験料

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に基づいていないためであろう。ジベルの似 tiJしたのもそのためと々えられる。桁4と6，5と7. 8と9とによリノベル自己

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での比較をすると等分布配置の桁は端封:~tl'配位の桁よ1)も平均約7 %大きい耐力を有している。また，スラプ中国 60cmの桁はスラプ幅 100cmの桁と比較してわずかん大きい耐々を示している。これは有効幅の問題と々えられる。当然のことであるが.実験{直が;十p:他のがげJを超すのは鋼材の重硬化域のためである。

(12)

琉球大学理工学部紀要(二E学篇)第14号，1977年 123

Table5 Ultimate Strength and Failure Modes

UL TIMATE STRENGTH

BEAM (t . m) Mth① Mth② FAILVRE MODE

THEOR① THEORY② EXPERIMENT M巴X Mex

Mth① Mth② Mex NO.2 1l.88 14.25 13.50 1.136 947 Concrete Crushing NO.3 12.39 14.86 13.50 1.090 908 ShearConnectors NO.4 7.79 9.35 11.40 1.463 1.218 Local Buckling NO.5 8.68 10.41 12.00 1.382 1.153 LocalBuckling NO.6 7.79 9.35 11.04 1.417 l.181 Local Buckling NO.7 8.68 10.41 10.80 1.244 1.037 Lateral Buckling NO.8 8.68 10.41 12.30 1.417 1.182 Local Buckling NO.9 8.68 10.41 11.40 1.313 Lー 1.095 Lateral Buckling

Note THEORY①: Ultimate StrengthBased on Specified Yield Stress and Concrete Strength THEORY②・UltimateStrength Based onYieldStressTestedandConcrete Strength

Tested.

(a) Crushing ofConcrete (b) FailureofShear Connectors

(c) Flange Local Buckling (d) LateralBuckling Phote 3 Failure Modes

(13)

124 負の曲げを受ける断統合成桁の一実験 6 . むすび中間にジベルを有さず，端部に集中させたジベル配置の合成桁と一般に用いられている連続的な配置法による合成桁の実験的な比較を行なってきた。数少ない実験データからではあるが次のような結論が待られよヲ。 1) たわみ性状からジベルが等分布配置の桁の方が端集中ジベル配置の桁より剛性己富んでいる。しかし，断統合成桁の鉄筋も充分有効に作用している。 2) 負の曲げを受けた桁はずれ量が支点上で小さし支点よりL!8-L!4付近で大きく全体的に端集中ジベル配置合成桁はずれ量が大きし、。 3) 負の曲げを受けた桁は全てフランジ局部座制を生じている。横倒れ座屈を生じたのはいずれも端集中ジベル配置の桁であり，その為耐プJは低ドしたものと思われる。 4) 荷重クラソク幅の関係ははば直線的である。ジベルの等分布配置の桁では鉄筋比の小さいもの松クラック幅は大きし端集中ジベル配5互の桁では鉄筋比に関係なくほぼ等しし、。クラック幅は周長率が大きい程小きくなる。 (5) 断統合成桁と普通の合成桁とで O.2mm悩クラ y クを生ずる荷量については，1時IJ性にはまをがあるにもかかわらず，クラyク幅に関してあまり芹ーがな L、。このことから断統合成桁として用いる連続桁と， 1制作が小さいことによリ支点反力が減ずるので，クラソク幅に関しては良L、性状を示すものと ;巧えられる。謝辞 : この研究は琉球大学土木工学科の不業統究のー音1として行なったものであるI 。コンクリートは東洋コンクリートで無償で打設してもらった。この機に謝意を表わします。また， :f共試体製作，実験に関しては僑梁研究家全員が当り，頑労えってくれた。きりに大城教授，渡嘉敷助手 ( 現名古屋大学 ) にはこの研究に十分な協力をして頂いた。ここに深謝致します。なお，この論文の一部を土木学会西部支部年次学術講演会 ( 昭和52年2月)に発表したことを付記します。参考文献 1 ) 日本道路協会.1道路僑;J、方書・問解説J1973年 2月 2 ) 大阪大学工学部橋梁工学研究主「桁端部および中間支点附近のズレ11めを省いた合成桁の静的実験J， 1972年

3) STANDARD SPECIFICATIONS for HIG

HWAY BRIDGES.11 th EDITION. AASHO， 1973

4 ) 浜田純夫・山里1来日JIi不完全合成桁の有限要素解析」琉球大学理工学部紀要 ( 工学篇)第11号， 1976 年 5 ) 浜田純夫・符里康日JIi不完全連続合成桁の有限要素解析JJ~L球大学思工学部紀要 (工学篇) 1.1112号， 1976年

6) SPECIFICATlON FOR THE DESIGN，

FABRICATION & ERECTION OF STRUCTUR

AL STEEL FOR BUILDINGS .AISC.1969

7) CSA STANDARD S16-1969一一一STEEL

STRUCTURES FOR BUILDINGS .1969

8 ) 日本建築寺町会「合成ばり構造設計施工指針・同

解説J1975年

9 ) 橘善雄.(<IJ山寿考・湊勝比古「ブレストレスし