【論 文】
UDC ：624
．
014．
2 ：691．
714−
462 ：62−
46日 本建築 学 会 構 造 系 論 文 報 告集 第424号
・
1991 年6月Joumal of Struct
．
CQnstr．
Engng，
AIJ，
No．
4Z4，
June，
1991ス
プ
リ
ットテ
ィ
ー
引 張 接 合
に
よ る
角 形
鋼管柱
・
H
形 鋼
は
り
接 合 部
終
局
耐
力
に
関
す
る
実験
的研
究
EXPERIMENTAL
STUDY
ON
ULTIMATE
STRENGTH
OF
BOLTED
H
−
BEAM
TO
RHS −
COLUMN
CONNECTIONS
WITH
SPLIT
TEES
益 尾
潔
＊，
山
田長 美
＊ ＊
KiNoshi
MAS
ひO
andNagami
YAM4DA
The
H−
beam
toRHS ．
column connectionshave
been
frequently
fabricated
by
theWelding
method with interiordiaphrams．
In
this case，
because
of the comphcation regarding thedetails
of the welding connections，
there are some problems on theirfabrication
and structuralbehaiviors
．
In this paper
，
thebolted
H−beam
toRHS −
column connec 口ons with split しees areinvestigated
to solve the above problems on the welded connections．
It
is shown that the tensile and compressive ultimate strengths of the simplified model connections are adequately estimated on thebasis
of t｝1eyield line theQry
．
Also，
the experiments of suchbeam
to colum 皿 connections in moment resistingframes
are car−
ried out under the antisymmetrical
loading
．
The ultimate strengths of such connections are reasonably estimatedby
the analysis．
And ，
theductility
of suchbeam
to column connections isinsured under the condition of
Qju
／Qb
ρ≧171c．
Keyw
・rdS ：beam
孟・ C・’襯 η ‘・nnecti ・ns，
R
毋 ωZ
襯 η5，
b
・’雇 C・nnecti ・η5，
5幽ε tees，
幽 翩 estrength
，
ductility 柱はり接 合部，
角 形 鋼管 柱，
ボル ト接 合，
ス プリッ トティー
，
終 局 耐 力，
変 形 能力 1．
序 角 形 鋼 管 柱とH形 鋼はりよりな る鋼 構 造剛 接 骨 組で は， 柱は り接 合 部の形 式が，
その力 学 的性 状な ら び に加 工性と 工費に大 き く か か わ る。
従 来，
上 記の柱は り 接 合 部は， 通しダイ ヤフ ラム形式等の溶 接 接 合と する こ と が 多い。
こ の場 合，柱は り接 合 部の溶 接 詳 細が複 雑にな り，
こ れ に伴い工 費がか さ む と ともに，
ス カ ラ ッ プ近傍にお け る は り フ ラ ンジ突 合せ溶接部あ るい は スカ ラップ底に ひ び割れ が発生し変形 能力 が低 下す るこ と が あ るDと いっ た問題点が残さ れて いる。一
方，H
形鋼 柱は り接 合 部 を 対 象 と し，
建築 工 法 と して の工 業 化 工 法 を指 向し た スプリッ ト テ ィー
引張接合を用い た柱は り接合 部の研 究 が従 来よりな さ れてい る2）。
本 研 究で は，
角形鋼管柱・H
形 鋼 は り接 合 部に関 す る 上記の問 題 点を克服す る目的よ り，
従来，H
形鋼柱は り 接 合部に用い られてきた スプリッ トティー
引張 接 合を角 形 鋼 管 柱とH形 鋼はりとの接 合 部に適 用し た場 合につ い て検 討す るこ と と し た。
す な わ ち，
検討 対 象の接合 部と しては，
3− 5
階程度の低 層 建 物を対 象と し，
図一
1に示 す よ う に，
角形鋼管 仕口部の内側に補 強 裏板を介して取 り付 け た 先 付 け ナ ッ ト を 用い て，
ティー
フ ラン ジ と冷 間 ロー
ル 成形の角形鋼 管 柱と を引 張 接 合すると と もに，
ティー
ウェ ブ とH形 鋼は りフランジとを摩 擦 接 合す るこ と と し て い る。 なお，
本 研究では，
上記の検 討 対 象の接 合 部に関し て， q（】 州 卜．
．
窄
脚
一
BolヒedConnectlon ＼ c一
Sp巨⊂e P［σte Sp［lt Tρ・
lI
I I lII II 」冨 争 串
「
9 1ri｛
Φ φ Il 金一
12ulI 卜ArI 午 f 「 f．
／H一
跏 m腎
一
DD c’
RH5 ／−
Column丶
、
H工一
Bo ［t 図一
1 接 合 部の詳 細図 本 論 文の概要は文 献 8 ｝に て発 表し たもの である。
．1
財 ） 日本 建 築 総 合試 験 所 主 任 研 究 員・
工博 ＊ ＊ ナ シ ョナ ル住 宅 産 業 （株 〉 主 任・
工 修Senior Research Engineer
，
Genera且Bullding Research Corporation，
Dr
．
Eng．
Chief
，
Nationa田 ousing lndustryCo．
Ltd、
，
M．
Eng．
柱は り接 合 部より取り出し た部分 模 型接 合 部の引 張お よ び圧 縮 終 局 耐 力ならびに十字形柱は り接合部の終 局耐力 につ い て検 討を行うこと と し た。
2．
部分模型接合部の検討2．1
実 験 2．
1．
1 試 験 体 試 験 体は， 柱は り接 合 部より取り出し た部 分 模型接 合 部であり，
試 験 体の形 状・
寸 法とパ ラ メー
ター
の一
覧 を 図一
2お よび表一
1に示 し た。 同表に示す よ うに，
主な パ ラ メー
ター
は，
鋼 管サ イズ，
補 強裏板の 板厚 お よ びそ の配 置 方 法で あり，
引 張 加 力 用と 圧縮 加 力 用と が あ る。 なお，
各 試 験 体とも，
鋼 管 部の長 さを 50cm とし，
補強 裏 板の長さ B は， ティー
フ ラ ンジの 幅 2 ／の L5〜
2．
1倍に設 定すると と もに，
補 強 裏 板の 幅 A および 引 張ボ ル トの間隔2a は，
各 鋼 管サイズに対し て納ま り 得る範 囲 内で で き るだ け大き く な るよう 設 定さ れ て い る。
また，
表一
1に示 し た 試験 体の う ち， 厚さ3．
2mm の補 強 裏 板 を 用い た 試 験 体で は，
その裏 板を先 付け ナッ トの取 り付け用と し て の み考え て お り，
補 強 効 果 を考 慮しない ことに し て いる。 供 試 用 鋼 管 は 冷 間 ロー
ル 成 形 角 形 鋼 管幽
側面配置 （Sタ イプ）：圧 縮のみ 側 面・
描強 板郵
E−
3．
2： 先 付 け ナッ ト 取 り付 け 用 接合面配 置 （Jタ イ プ ｝：引張のみ D・
補 強裏板 スプリット ティー
綱 管フ ラ ンジ 鯛管 ウェブ翹
側面・
補強裏振 颪 面 配置：
引蛋．
圧縮 図一
2 部分模型 接 合 部試験 体 （STKR41
＞，
ス プ リッ ト ティー
は 熱間 圧延 H 形 鋼．
（SM50A
）よ り所定の形状に切り出した もの であり， 補 強裏板に はSM
50A
材を使用 し た。
鋼 材お よ び高 力 ボル トの機 械 的 性 質 を表一
2．
1，
2．
2に示し た。
2．
1．
2 実験 方 法 実 験は，
図一
3に 示 すよ うに，
油 圧 式20e
tfat
験 機 （C −
300L−
22の み ：IOOO tf試 験機｝ を 用い て2，
テ ィt一
ウェ ブ を介し て角 形 鋼 管 部 に 圧縮 力ま たは引 張 力 を加え る ことに より行っ たe な お，
変位量の測 定は， 相 対 す．
る験
．晶
？
」
：
R
と
暑
潔 ρ
・tP ， D1，
D2．
厂岫
』
一
’
D1 O ◎ぜ
OOo D2 ，trl
二
：
llllsi
°nbts
−
DllD2 図一
3 部 分 模 型接 合 部の実験方 法 表一
1 部 分 模 型 接 合部試 験 体一
覧 補 強 裏 板 寸法 角形 鋼 管 スブリットテ｛一
鑓験 体記 号 接 合 ボル ト 接 合 面 側 面 D ロー
150窰
x6H・
700×300 Xl3 ×24T−
15D−
DC−
15G−
O4一
囲20一
巴一
3．
2 ユ50 N50 レOC−
150レ0 巴一
3．
2 ロー
1502xgH−
700x300 Xl3x24r一
且50L−
9c−
150L−
94一
匪201 し9150 T一
以｝0−
Oc．
2GO−
oゴ
色一
3．
2 ロー
200z×12H−
700x300 ×13x24r−
200−
9C−
200−
94一
団20IL−
9 1200 11
1 r−
250−
Oc−
250−
o 「 巴一
3．
21 な し＿
」＿
＿
IL・
12一
H・
582x300 Xl2 ×17T−
250−
12．
°皿
肋 ’21．
r−
250−
12」 巴一
12 なしi
1訓
ヒ
C．
250−
12S74・
目22 ［ 繭 DD i x13 ×24T−
250−
22C−
250−
22 匿 墨 正L−
22 T−
300−
OC−
300−
0 巳一
3，
2 な し日
T−
300−
124一
鬥22 〔L−
12 T・
300−
h2J 免一
12 な し ロー
3002x12H．
708×302 x15x28■
H−
9DO×300 xl6x28C−
300−
12S甲
L 蛋L−
3．
2 躇」−
12300 T・
300−
22C−
300．
22鴫
花一
22 T・
一
254・
門24 巴一
25 醗 巴一
28 T−
300レo 毘一
3．
2 な し 1−
300L−
12J4一
門22 色一
12 な し C−
300レ0寧
昆一
3．
2 ロー
30D冨×16H−
708x302 ×15x28，
H−
900x300 x16 ×28T−
300L−
22C．
300L−
22掌
4−
』24 巴一
223DO T−
300L−
25 巴一
25 T−
300L−
28 巴一
28 〔そ の他の寸 法 諸 元 〕 角形鋼 管 B 2f 2c 2d 匸］450：x6，
9390lgoUO 工go ［｝ 別02x12350230150150 ロー
25びx12 ロー
3ゆ02×12，
16400200120120 寸法 溶元 （mm） A 2a 110 70 110 70砺
叫
4°海
一
一
「
一
．
一
「一一
ll3〔1 1響
i
− −1− 一
・
・
一
、4。
陣
獅一
茎4D216210230 220 230 216 200 試 験 体 記 号 凡 例 回一
［切・
．
一
国 ： ；．
．
・
．
・
・
．
…．
．
．
．
．
．．
ン鋼 管外径 1601 鎚一
130120120170150160120110110 ；・
補 強 裏板の厚．
さ お よびその配置 （図一
2参照 ） 加力 系 （T ：引 寸法 諸元 託号；図一
2参 照 C ：圧 縮 ） 碣韭〕D供 試 用 と し て同一
外 径の角形 鋼 管を 用 い る 場 含 に は．
板 厚の厚い方の試験体 記 号に一
し”
を付し た （た とえ ば、
150L．
300L）．
2）表 中 に 示 し た巳一
3．
2の補強 袰板は、
先付け ナッ ト取 り付 け用と して の み考え、
そ の 補強効 果 を無視す る，
3）寧1：Sタ イプの側面・
補 強板 （1−
12）は，
細 管の外側に取 り付 け られ ている （図一
2参 勵，
一 92 一
表
一
2．
1 鋼 材の機 械 的 性 質 部 位 （材質〕 種 類 降 伏点ま颶 耐 力 〔tf／c由 引張強度 （tf〆d） 伸 び （％ ） ロー
150x150x6 4．
1 4．
1 30 ロー
150xl50x9 40 4．
6 跼 ロー
200×200×123．
6〜
4．
24、
5〜
5，
034〜
40 柱 （STκR4D ［コー
250x250Xl23．
6〜
4．
14．
3〜
5．
036〜
43 囗一
300x300x且2．
3．
7〜
3．
94．
4〜
4．
938〜
43 ロー
33ex330Xl63．
9〜
4、
34．
7〜
4．
838〜
42 H−
300x150x6．
5x93．
1〜
3．
34．
6〜
4．
729〜
30 H−
350x200x7x112．
8〜
3．
24．
5〜
4．
626〜
28 はり ブ ラ ンジ （SS41） 日一
400x200x8x133．
O 4．
4 29 H−
450×2eOx9刈42．
8 4．
5 29 H−
582x300×1aXIT3．
6 5．
2 28 H−
700x300×13x243．
4〜
3．
55．
1〜
5．
230〜
32 がり，トティー
（S目50 H−
708x3D2x15x283．
5 5．
1 31 H−
9α0×300x16x2巳 4．
3 5．
7 25 〔註 〕．
D 表中の値は，
引 張試 験結果 またはミル シー
トによ る．
2〕 補 強裏 板：S眄O直，
．
カ バー
プレー
ト（e−
6｝・SS41．
表一
2．
2 高 力 ボル トの機 械 的性 質 ボル ト試 験 片の 機 械 的 性 質 ボ ル ト径 耐力 （tf／c 引張強度 （tf／d）伸 び （％ 》 製 品 引張 碕重 （tf） h2010．
4〜
10．
510．
8〜
ILOlB〜
1926．
6〜
27．
0 睦22lO．
3〜
10．
510．
8〜
1LO18〜
2033．
0〜
33．
7 目24lO．
4〜
10．
610．
8〜
1LO18〜
2038．
4〜
39．
3 〔a ｝ 引張 加力 （試 験体：T−
250L12） ｛b）圧縮加力 （試 験 体：C−
250−
O） 写真＝ 1 部 分 模 型接 合部の最終 破 壊 状 況の 1例 （註 ｝ 1） ボル トの機械的性質によ る等級；FlOT 2） 表中の値は，
ミル シー
トに よ る，
80 P（tf） 604020 （a ）囗店
蕊石
6
丁『 臼些．
L二麺
．
4tf．
．
，
．
E55．
5tt T−
150L−
O T−
ISO−
O＿
ユ．
24・
Otf61 （mm ） 100755025臨
一
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脇
遇
1鼎
丁一
200−
0 50 ・…−2
。・匁
12 ，、mm ， ・5 o T2510050ρ
D 7 「り
2o 10 20 30 40 50 0 ・ltf・ Tu…糶
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ぐ16 tf IO 20 30 40．
50 0 P“tf）一
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2・鬘
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’
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．
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2t響 T−
30Q−
0 50（d）ロ
ー
3002X ］225 C「
・
Cmm ） 10 20 30d
｛mm ） 40 50 0 TO 20 30 40 50 図一
4．
1 引 張 加 力の荷重一
変形関 係 ，0 20 30 40 50 （註） 図中に示 し た 引 張 終 局耐力Tu は，
casel （実 引 張強さ｝によ る．
leo80OOO 642 P（tf 〕 C−
150L−
92
．
：
！
，gg
．
g
，， C−
T50L−
0−
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NN’
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三建．
．
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ー
1502x 6，9dCmm ） ］so125 】OO755025 o 10 20 30 40 P（tt）．
1−
22 ）∠
二
態
1
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1，， ∠＿
12S ∠一一
．
一
一
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8tf，
／ ／ C−
300−
O（d）ロ
ー
3002x12 Cu卩
P 〔・の豈
゜tf−．
．
C−
200−
9 C−
200−
Ott”
E”tt116
・
2tf （b）ロ
ー
2002x12d 〔mm ） 150125tOO750552 175150125100755025 50 0 di（mm ｝ 10 20 P （tf ｝ 30 40 50 0 P〔tり堕
一．
」
属
一
2… 一一
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r2s T 23．
2しf ／ ／・
C−
250−
0（c）ロ
ー
2502x 12 δ 〔mm ） 300250200 ］5010050 0 C−
300L−
22 柚面
塑
uZ皿
C2滋
C−
300．
L−
0 〔e ）［］
−
300 張16i 〔mm ｝ IO 20 30 4e 50 0 10 20 30 40 50 図一
4．
2 圧 縮 加 力の荷 重一
変形 関 係 「0 20 30 40 50 （緲 図中に示 した圧繩 終局耐力C、
賎 case l（実 引張強 さ）でb＝
［
L5 ‘．
と した場合であ る．
アィー
フ ラ 角形鋼 管・
隅 角 部 （3．
D，
（3．
2）式 中 の 距 雕b一
93
一
テ ィ
ー
フ ラ ンジ間におい て行っ た。
2．
1．
3
実験結果 お よび考 察 引張 加 力お よ び 圧縮加 力の荷 重一
変 形 関 係 を 図一
4．
1，
4．
2に，
実験 結果の最大 荷 重 と破 壊モー
ドを表一
3，
4中 にそ れ ぞ れ示し た。
ま た，
引 張 加 力お よ び圧 縮 加 力によ る試 験 体の最 終 破 壊 状 況の一
例を 写真一1
に示 し た。
同 写真に示す よ うに、
引 張 加 力お よび圧 縮 加 力の場 合とも，
終局 状 態では，
角 形 鋼 管の両端 部に おいて も断 面 変 形を 起こ し て お り， 鋼管の ウェ ブ部 分 が 材 長 方 向にそっ てか な りの範囲 まで抵 抗してい る もの と考えられ る。 図一
4．
1，
4．
2に示す よ うに，
引 張 加 力お よ び 圧縮加 力の場 合 と も， 補 強 裏 板の板 厚 を増 すのに伴い接 合 部の 耐 力の増 大が認 めら れ る。 た だ，
図一4．1
（d
），
（e）に示 すように，
補 強 裏板の板厚を あ る程 度 以 上 厚く して も接 合 部の耐 力は増 大し ない こと が あ る。 これ は，
隅 角 部 近 傍の鋼 管 管壁の曲げ 降 伏に よ り接 合部の耐力が支配さ れ て い る ため と考えられ る。 引 張 加 力の場 合につ い て，
補 強 裏 板を接 合 面と側 面に 配 置し た場 合 （両 面 配 置 ）と接 合 面のみに配 置し た場合 （J
タイプ）とを比 較する と，
接 合 面の補 強 裏板が接合 部の剛 性， 耐 力に寄 与し，
側 面の補 強 板は効 果を有して い ない こ と が わ か る。
ま た，
圧縮 加 力の場 合，
補 強 裏 板 を 配 置 して い ない 試 験 体では，
鋼 管ウェ ブの座 屈が支 配 的と な る が，
これは，
補強 板を側 面に配置 （S タイプ〉 す ること に よ り防ぐこと が で き る。
す なわち，補 強 裏 板の効 果 とし て は，
引 張 加 力の場 合，
鋼 管フラン ジ部の曲 げ耐 力に対する寄 与 分，
圧縮 加 力の ：補 強 裏 板 を考慮し た降伏 線 （m，
t） mpz＝
MPI十△mPtMPL
／
△mp ： 伏 線輩
場 合，
鋼 管 ウェ ブの座 屈 耐 力に対す る寄与分 が そ れ ぞ れ 主 因 子と なっ て い る もの と考え ら れ る。
し たがっ て，
柱 は り接 合 部と して の補 強 方 法を考え た場合，
は りフラン ジか らの引 張 力および圧縮 力に対す る耐力が要 求さ れ る の で，
補 強 裏 板を接 合 面と側面に配 置す る 必要が あ る。
2．
2
終局耐力の評価方 法 2．
2．
1 抵 抗 要 素の分 類 本 接 合 部 （ス プリッ トテ ィー
接 合部 ）の終局耐 力 を評 価 するにあたっ て，
図一
2に示す よ うに．
本接 合 部を（1［） 鋼 管フランジ， （2
）鋼 管ウェ ブ， （3
）ティー
フ ランジ の 3つ の抵 抗 要 素に分 類 し，
各 部の終 局 耐 力 を 評 価し た 上で，
本接 合部の引張お よ び圧 縮 終 局 耐 力 を上述の各 部 の終局耐 力の最 小 値と して 求める こ と とする （図一
12 参 照 ）。
なお，
鋼 管フ ラン ジ と ウェ ブにつ い ては，
そ れ らの終 局 耐 力の相 関 性は考 慮す る が，
それ ら と ティー
フ ラン ジの終 局 耐 力は独 立に評 価 する。 ま た，
ティー
フ ラ ンジ接 合 部の引 張 終 局 耐 力は，
田 中 尚，
’
田 中 淳 夫の評 価 式3）に よ り評価する。
2，
2．
2
引張 終 局 耐 力 （鋼管フラン ジの引 張 終 局 耐 力 ） ス プ リッ トティー
と 接 合さ れ る鋼 管フ ラン ジ の面 外 曲 げを考 慮に入れ た終 局 耐 力の評 価 方 法は，
現 在の とこ ろ見あた ら な い。 ただ，
H
形 鋼 柱 を対 象と し た場 合に は，
降 伏 線 理 論に基づ く Zoetemeijer の方法4， 等が よ く 用い ら れ る。
本 研 究で は，
鋼 管フランジ を 四辺固定板 （鑷1
管ウェ ブ 間の支持ス パ ンd ＝D − tc，
D ，
tc
：角 形 鋼 管の外 径お よ び板 厚 ）と し た上で，
図一
5に示す よ うに， 4つ の崩 壊モー
ドを 仮 定 し，
降 伏 線 理 論に基づ き， （Ll ） 鋼 管フランジ お よ び 補 強 裏 板 の 全塑性モー
メ ン ト蜘
目，
必幽
B
B
驫
慧
Lq 三．
D一
二LLt：．
； fa）モー
ド 1 】mp1
1 m 。
齢
糠
迂
誉
LLdE．
LD− t
，＿．
a
（b）モー
ド 2理
隅
9
−罫
L
厂L
彑止 』 」 （の モー
ド 4 N 「广一
（1．
7＞式の終 局 耐 力Tru
、一
一
Tf
。iを求め， こ れ らの最 小値 を 鋼 管フ ラ ン ジの 引 張 終局耐 力Txu
と す ること に し た。
な お，
図一5
（a），
（b
）の モー
ド1，
2につ い て は，
鋼 管の材 長方 向の距 離c’
， c”
はボル ト間距離と ナッ トの 平行部間距 離で決 まり，
e’
，
e”
は仮想 仕事の原理に基づく終 局 耐 力 （Ll
），
（．
［．
3
）式が 最小値に な るように し て （1．
2），
（L4 ） 式で求 め られ る。 こ れ らの モー
ドは，
図一
6に示した田中虻
凄
L ∠ 厂 L ∠ 厂 」 凶 厂 」 ∠ 厂 1 2 3 4 ド ドド
ド
一
一
一
モ モ モ モ 即一
モ 壊 崩 の ジ ン ラ フイ テ → 図
一
94
一
尚， 田中淳夫の評 価 式 31 におい て仮 定さ れてい るモ
ー
ド 1，2と， 固 定 端お よびナッ トの平行部の内側ま た は外側 に降 伏ヒンジが 生じ るとい う点で対応してい る。
一
方， 田中 尚， 田中淳 夫の モー
ド3は，
固 定 端の み に降 伏ヒ ンジが生じ る と し ている が， この モー
ドを両 端 固 定の一
方 向板に適 用し て考え ると，
両 端と中 央部に降 伏ヒン ジが生じる場合に対応す る。 ま た，
両 端 固 定一
方 向 板と 同様， 四 辺 固定 板に お け るx ，y
両 方 向の 中 央 断 面におい て両 端と中 央 部に降伏ヒ ンジ が生 じ得る崩 壊 モー
ドと しては，
図一
5（c）の モー
ド3が考え られ る。
す な わ ち， モー
ド3
で は，
鋼 管フランジ面の降 伏 線はボ ル ト中心 を結ぶ対 角線上に生じ る と仮 定し て い る。
こ の 場合， 幾 何 学 的 条 件よ り 距離 e は （L6 ）式
で求 まり， 仮 想 仕 事の原理 よ り終局耐 力Ttu3
は （L5 ）式で求まる。
モー
ド4は，
田 申 尚，
田中淳夫の崩壊モー
ドと同 様，
鋼 管フ ラン ジ の曲げ耐力が最も大き く ボル トの 引 張 耐 力 によっ て決 まる場 合で あ る。
モー
ド1： T！u ］＝
（4mPi ／t〕’
）［（1十 Mp2 ／M ρ1）（c’
一
トα’
b
’
／（1’
） 十（b
’
2／e「
十eつ12
十 ηノ
（m ρ2／m ρi−
1）1
］・
…・
・
……・
…………・
…・
・
…
（1．
1）ノ
（2
−
rp’
）bn
十α’
b’
十（M ρ2／M ρi）（η’
δ’
2十α’
b’
）e
；
2
＋（m 。 ，／m 。1− 1
）η’
・
……・
・
……・
・
…・
…・
…・
…
（1．
2） モー
ド21 T！ u ，＝
（4 m。
，／・
bつ［（1＋ m。
，加。
、）（c”
＋α”
b”
／eつ 十（b”
2／θ”
十 ee）12
十 η”
（mp2 ／m ρ，−
1）｝］ 十ΣコBu
’
7／b”・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
（1．
3） （2一
ηつb
”
： 十 α”
b
”
十（Mp2／M ρ1）（η”
b
”
t 十α”
b
”
）e
＝
2＋（m 。弗 ρ1
−
1） η”
一・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
一・
（1．
4） モー
ド3：T
！us ＝i4
（α 2 十c2）Mpl （ユ十2b／α十mpz／mpi ）／c 十Σ］B
．al／（α十b
＞・
一
・
1・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
一
…
（1．
5） e＝bc
／α・
・
…
tt・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
一・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
（1．
6
） モー
ド4：Tfua
； ΣB
ゼ……・
…・
…………・
…・
………
（1．
7） a，b，
C ：図一
5参照b
’
ニb一
γ ，b”
＝B
＋γ，
C’
ニ C ＋ γ， C”
＝ C一
γ η’
，O”
：モー
ド1，
2に対する補 強 裏 板の有 効 範囲を表 す係 数，
2γ ：ナッ トの平 行 部 間 距 離，
Mpl；
σutZ ／4，
Mp2＝．
Mρ
1十Amti，
A7nρ＝
σ rut ｝／4 cru，
t 、：鋼 管フランジの材 料 強 度と板 厚 σ。u，
tTl 補強裏板の材料強 度と板厚 ΣB
。 ：全 高 力 ボル トの引 張 強さ 補 強 裏 板を有す る場 合には，
図一
5に示す よ うに，
モー
ガ
W 厂 Il−
IIIL M 」r
ぼ
眺 プ 幅 エ 効 ウ 管 有 鋼 の＝
2Nw．
脅τ
，
Nw．
M頭 Nw尋
DM
．
1）
MNw ドー−
D 1．
Mw，
一
一
一
一
一
一
一
＿
1
−
1
轡
蓑
騨
図一
7 鋼 管ウェ ブの応 力 状 態 ド1，2
につ い て は補 強裏 板の縁 端間，
モー
ド3につ い て はボル ト中心間の範 囲 内の補 強 裏 板を そ れ ぞ れ有 効と し， これ らの範囲内の補強裏板につ いて図 示の降 伏 線を 仮 定 する。
ただ し，
先 付 けナッ ト取 り付 け 用 裏 板 （E−
3、
2 ）を用 い る場合に は， その裏 板の耐 力は無視 す る。
．
（鋼 管 ウェ ブの引 張 終 局 耐 力 ）』
ス プリッ トティー
に引 張 力が作 用し た 場合，
図一
7に示す よ うに，
鋼 管ウェ ブに は引 張 力IVw・
と面外の曲げモー
メン トMw
が生じ る。 こ の よ う な応 力状態にお け る鋼 管ウェ ブの終 局 耐 力は，
曲 げモー
メ ン トMw
に よっ て変化す る が，
こ の曲げモー
メ ン トMw
は， 前 述の鋼 管フ ランジ の応 力状態に よっ て変 化する もの と考え られ る。
そこで，
この応 力 状 態を考慮 に入れ鋼 管ウェ ブの引張終局耐 力を 以下に示 す よ うに求 める ことにする。
ま ず，
鋼 管ウェ ブの引 張 終 局 耐 力 を評 価 する にあた，
り，
側 面の補 強 裏 板の効 果を無 視 し， 鋼 管ウェ ブ を有 効 幅 嬬 を もつ 長 方 形 断 面 材とし た上で，
図一
7に示 す よ う に，
せ ん断ス パ ンbe
をもつ鋼 管フランジ と ウェ ブを取 り出し，
こ の フ ラ ンジ先 端に軸 力 Nw （＝
T／2）が作 用 するとし， 鋼 管 ウェ ブの応 力 状 態 を規 定 する。 よっ て， 長 方 形 断 面 材で は， 終 局 時のArw
−
Mw 相 関 関 係は （2．
1｝ 式で与え られ る ので，〔2．
1 ）式とMw ＝
Nwbe の関係よ り， 鋼 管ウェ ブの引 張 終 局 耐 力 （T。
，
ρニ
2馬ρ）は （2．
2
）式 で求め られ る。
なお，
鋼 管ウェ ブの有 効 幅We は （2．
3） 式で求め る こ と と す る が， こ れ は， 実 験 結 果の最 終 破 壊 状 況 （写真一
ユ参 照 ） をみ てご く大ま かに仮 定した。Mw
／MWP
＋（Nw
／N
。、u） 2＝1−7……・
…・
………
（2．
1
）1
「WP ；2Nw
ρ＝ ：2nWP
ハfWu・
nwp＝IVw
ρ／Nwu＝
’−
2t
）e／tc
十 （2be／tc
）！ 十1・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
t．
t…
（2．
2）We
；2
c十D ・
・
……・
・
…・
…・
・
………tt・
・
（2．
3）Nwu ＝
awuWe
tc，
MWP ＝
σwuWe
t：／4
Nwp
：鋼 管ウェ ブユ枚あ た り引 張 終 局 耐 力σ wu
，
tc：鋼管ウェ ブの材料強度と板厚 c ；引張 ボル ト中心 間 距離，D
：角形 鋼 管の 外径一
方， 鋼 管フ ラン ジのせ ん断スパ ンbe
は， 鋼 管フ ラ ンジの崩 壊モー
ドに よっ て異な る もの と 考え ら れ るの で， 各崩 壊モー
ドに対する フラン ジ端の全 塑 性モー
メ ン トMWPt
を考 慮 し， （2．
4＞式にて評 価す るこ と に す る （図一
7参 照 ）。
be
＝ ＝2MWPi
／T
！Ui，
i
＝1〜
4・
・
・
…
t−・
…
一・
…
（2．
4）Tf
。t：（1，1
）〜
（1．7
）式参照＝
2（c’
＋e’
）Mpl ： モー
ドlMwpi
＝ 2（C
”
＋ e”
）Mp：
1モー
ド2− 一
（2．
5 ）＝2
（c十e）mp ：：モー
ド3，4
な お，
モー
ド4の場 合，
鋼 管フラン ジは降 伏し ない が，
モー
ド3と 同 じく 醒 鵬 を求める こ と に し た。
こ の仮 定 に基づ く と，be
が過 大 評 価 とな る の で，
鋼 管ウェ ブの 耐 力は安 全 側に評 価 される。 2．
2．
3 圧 縮 終 局 耐 力 （鋼 管フランジの圧 縮 終 局 耐 力 ） 鋼 管フ ラン ジの圧 縮 終 局 耐 力は，
図一
5に示し た引 張 終 局 耐 力に対す るモー
ド 1，
2と同様の崩 壊モー
ドを仮 定し求め る ことにする。
す な わ ち， 距 離2c
は， ティー
フ ランジの幅に一
致 す る と し，
距SS
a，
b
は，
ティー
フ ランジ底 面と鋼 管フ ラ ンジ との接 触部に よっ て決まるもの とする。
ま た，
鋼 管フラ ンジ が 圧縮力を受け る場 合に は， 接 合 面の補 強 裏 板は ほ と んど抵 抗し ていない ものと考えられ るの で，
これを無 視する。
よっ て，
（1．
1）〜
L4 ） 式と同様，
鋼 管フ ラ ンジ の圧 縮 終 局 耐 力 Cru は次 式で求ま る。C
／u＝8M
ρ1〔2
e十c）／b ・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
（3．
1
） ∈〜＝
わ ！「
］「：F
：i
フ15
−
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
（3．
2 ） a ：テ ィー
フランジ底 面と鋼管フ ランジ との接 触部に よっ て決ま る寸 法，b＝d
／2一
α，
d ＝D − t。
D ，
t、：鋼 管の外 径と板 厚 MPI ＝ σ。tz
／4，
σu ：鋼管フラン ジ の材料強度 （鋼 管ウェ ブの 圧縮 耐力） 本接合部で は， 補 強板は角 形 鋼管の隅角部 近傍で連続していないの で，
鋼 管ウェ ブの 圧 縮 耐 力の評 価は複 雑に な る と考え られ る が，こ こ で は， 以 下の よ うに簡 略 化して これ を評 価す る も の と す る。
補 強 側 板は鋼 管ウェ ブの中 央 部に取 り付け られ，
この 場 合，一
種の変 断 面 材を 形成す るこ とになる が， こ れを 両端ピン支 持の ウェ ブと補 強 側 板 より なる中 央 断 面と同一
断 面 を もつ一
様 材と仮 定し，
こ の一
様 材の座屈 耐力 を 鋼 管ウェ ブの座 屈 耐 力Cteu
と す る。
こ のCwu
は 過大評 価になる恐れ が あ る が，
他 方で補強側板が連続していな い鋼 管 隅角 部 近 傍の ウェ ブのみの部分 が圧 縮 降 伏 を起こ す可 能 性が あ る。
よっ て，
鋼管ウェ ブの圧 縮 耐 力と して は，Cwu
とCwp
の い ずれ か小さい 値をとる こととする。
C ．
u とCWp
の評 価 式を以 下にPtす。
鋼 管ウェ ブの座 屈 耐 力 ：引張 力 を受け る 場 合 と 同様， 圧一 96 一
縮 力 を受ける場 合につ い ても鋼 管 ウェ ブには軸 力Nw
と 面 外の曲 げモー
メ ン トMw が生じ る とし た上で，
鋼 構 造 塑 性 設 計 指 針5 〕に示さ れ た耐 力 式を用い て鋼 管ウェ ブの 座 屈 耐 力 を下 式の よ うに求め ることにす る。 す な わ ち，．
鋼 管ウェ ブを両 端 等モー
メ ン トを受け る一
様断 面の棒材 と考え ると，
座 屈を考 慮し た終 局 時のNw −−Mw
相 関 関 係 は次 式で求ま る。
ATω
／Ncr十MwA （1−
Nw ／NE｝Mwul ＝1・
・
・
・
・
・
・
…
（4．
1 ）Ncr
／A
厂wu＝1− o．
oo6
（λ一
30）…
一
・
・
『
・
…
9・
・
・
・
…
（4
．
2 ） た だ し，30
＜λく1ZONwu ，
Mwu
：鋼 管ウェ ブの 圧 縮 耐 力お よび終局モー
メ ン ト （後 述），NE ＝
π 2EI ．／d2
：オ イラー
座 屈荷重，
Iw，
λ ： 鋼 管ウェ ブの断 面2次モー
メ ン ト お よ び細長比 （後 述）， d＝
D−
tc，
E ：ヤング係 数 また，
引 張 終 局 耐 力と同様，
（4．
1）式と M，
。
＝
Nwb。
の関 係 よ り，
鋼管ウェ ブの座屈耐 力Cwu
は次 式で求 ま る。C
” 鶴＝ 2nwu ハ1cr， nwu＝
ハ1脚 鋸／Nc7・
・
・
・
…
9…
（4．
3） nwu＝
〔nc−
nc− 4
ncr）〆2 ner・
・
9・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
（4．
4） nc＝
1十nCT十Mcrt ncr＝IVcr
／NE
， Mc。→Vcrbe
／Mwu
be；．
2 M ωp／CJU，
Mw
ρ＝2
（c十e）MPI−…
（4．
5）Nua ：鋼 管ウェ ブユ枚あ たり の座 屈 耐 力
Ctu
， c， e，
MPI ；（3．
1），
（3．
2 ）式 参 照一
方，
鋼 管ウェ ブの 圧縮 耐力N
u お よび終 局モー
メ ン トMwu は，
補強 側 板を考 慮 し次 式で求まる もの と す る。｛
Nwu ＝
σ wuWe
tc
＋σw，u w，t
．・
・
・
・
・
…
9…
（4．
6）M 。
，
u ＝ 〔σ w。
W。
t：＋σ脚
m ％ 薛）／4W
』，t
。 ，σwu ：（2．
1）一
（2．
3）式 参 照W
。，
tr，
σω 。 。 ：補 強 側 板の 幅，
板厚お よ び材料強 度 また，
補 強 側 板を考 慮 し た鋼 管ウェ ブの 断 面2次モー
メ ン トおよ び細 長 比は次 式で求ま る もの と す る，
，
lw＝
（We tl十 蹴 t｝）／12，
λ＝d
／i
｛
・
…
一・
・
．
（4．
7）i
＝VMiF
， Aw＝rv。
tc＋ 購 置F 鋼管ウェ ブの み の圧 縮 耐 力 ： こ の圧 縮 耐 力 Cwp は， 引 張 終 局耐 力と同様， 下 式で求め ること とす る。
Cwp
＝ 2 nwpNwu・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
．
（4．
8） なお， nwp，
IVwuは （2．
2） 式に よる。
た だし、
，
（22 ） 式に か か わ るbe
は （4．
5）式を用い て算 定す る。 2．
3 終 局 耐力の検討結果 各試験 体の終局 耐力を 評 価 す るにあ た り，
鋼 材お よ び 高力ボル トの材料強 度 をcase l：実 引 張 強さ，
case 2： 規格最 小 引 張 強さ と し た。
なお，
補 強 裏 板につ い て は，
規格最小 引 張 強さの 1．
1倍の値 を実 引 張 強さとし た。
ま た，
（3．
1），
（32 ） 式 中の距 離b
の値は，
角 形 鋼 管 隅 角 部の外半径が ほ ぼ 2tc （tc
：鋼 管 板 厚 ） となっ て い る こ と か らb
＝1．
5tc および 2t。
と した場 合につ い て圧 縮 終局 耐 力 を検 討 するこ と と し た （図
一
4．
2
中の添 図 参 照 ： こg
で は，
図 中の α を1．
5お よ び2
に とっ てい る）。 case lの 計 算 耐 力と実 験 耐 力と を 比較 し表一
3，
4に 表一
3 引 張 終 局 耐力計 算 値 （case 1）と実 験 結 果との比 較亀
試験体記 号 実 験 結 果 鋼 管フ ラ ンジ Tf．
（tf）（モー
ト｝・
鋼管ウゴ．
1r
．
P （しf｝ スカワトテー
フランジ T、
。
〔tf） P．
。
．
（tf）破壊モー
ド P叩罵
ノT購
T−
150・
O 圓 132．
O83．
758 局部変形 2．
42 T・
150レOT−
150L−
9 圜 173．
383．
781 ボル ト破 断 1齟
．
46 67．
4291，
3B3．
783 ボル ト破 断 1．
23 1−
200−
O69．
3、
2102，
773，
9B1 ボ ル ト破 断 1，
17 T−
200−
976．
42109．
3 圃 86 ボル ト破 断 1．
16 T．
250−
0 囮 2U2．
387．
6go ボ ル ト破 断 1，
15 T−
250−
12 101 ボル ト破 断 1．
15 T．
250−
12」 89．
52120、
0 圃 98 ボル ト破 断 1．
12 τ一
250−
22 鬮 3134，
8IU，
1 工Ol以 上 （局部 変形 ）°
1，
03以 上 T−
300−
O．
囮 蕁 131，
3噛
132．
0 認 ボル ト破 断 1．
29 T−
300−
12 101 ボ ル ト破 断 1．
13 τ一
330・
12J 鬮 2 乳42．
5132，
099L
ボル ト破 断 1．
11 T−
300−
22 画 3203．
4149，
9118 以上 局部 変形 0i
．
99以上 T−
300−
25 國 3190．
1149．
9118 以上 局部 変形 且．
，
OD以上 T−
300−
28 甌 31 鱠．
2149．
9120 以 上 局部 変形 o．
9δ以 上 T−
300L−
0 甌 2176．
7132，
0115 ボ ル ト破 断、
1．
02 T−
300L−
12J囮 2180．
8132．
0118 ボ ル ト破 断 D．
96 T−
300L−
22 甌 3212。
5．
149．
9125 以上 局部 変形 0．
91以上 1−
300L−
25 甌 3196．
O149，
9127 以 上 局部変形 o．
94以上 7−
300L−
28 區 3204．
4149，
913i 以 上 局部変 形 o．
92以 上 （註）1）T“
＝
Min 〔Tfu、
Twp．
TGti〕．
．
．
，
Pns：
：実 験結 果 の 最 大 荷 重こ こ に
，
Ts．
；田中 尚，
．
田 中淳xc，， rtに よ るスプ リフトティー
フランジの終 局耐 力 2）＊：試 験 体 T−
250−
22で は，
試 験 体 端 部の つか み 部 で破 断した．
「
3）P 隔箆
／T．
：範囲＝
O．
91以 上〜
2．
42，
平 均値＝
LI6，
標 準偏 差＝
0．
32 ：示す と ど も．
に， case1，
2の 計 算 耐 力と実 験 耐 力 を 図一
8，
ユ，8．
2
に そ れ ぞ．
れ示し た。 ま た，
図一
4．
1，
4．
2中に は，
case 1の 計算耐 力 （圧 縮 耐 力につ い て はb ＝
1．
5 tcとし た）を併せ て示し た。
引 張 終 局 耐 力につ い て は，
図一8．1，8，2
に示す よ うに， casg 2の材料強 度を規 格 最 小 引 張
鯵
さり
’
と して求め た計 算 耐 力により終 局 耐 力を安 全 側に 評 価し得るものと考えられ る。
な お，
同図 に示すように， 角 形 鋼 管の外 径が 小 さ く な る と
，
計 算 耐 力に対し て実 験 耐 力が大き く な る傾向が あ る。
こ れ は，
本 実 験では，
角形鋼 管の外 径にか か わ らず角 形 鋼
管
の長さ （50cm
）を一
定に設 定し たため，
その影 響が現れ た もの と考え られ る。
すな わち，
角形 鋼管の外 径が小さい場 合
，
計 算 上 有 効 と．
みな した鋼 管フ ラ ンジ お よ び ウェ ブの領 域よ り も実 験 における終 局 時の有効領域が増大し て い るもの と 考え ら れ る。
『
圧縮 終 局 耐 力につ いて は，
図一
8．
1，
8．
2に 不 す ように，b ＝1．
5
t。と し材料強 度 をcase 2の規 格最 小引張強さ と し て求め た計 算 耐 力に より終 局 耐 力 を お お む ね 安 全 側に評価 し得る もの と考え ら れる。、
ま た， 表一
3 ，4に示す よ うに，
引 張お よ び 圧 縮 終 局 耐 力 時の計 算に よる崩 壊 モー
ドと実験結 果の破 壊モー
ド とは お おむ ね一
致 し てい る。な お，
表一
4 圧 縮終局 酎 力計 算 値 （c4se 1）と実 験 結果 との比較 試験体 記号 フ ラン ジ C tf ウェ
C tf ウェ
C tf 実 験 結 果 P。
駢
／C。
b＝
L5t。
b＝
2tcb二
1．
5ヒビ．
b・
2teb・
1．
5t。
b≡
2t己
P．
。
．
（しf） 破 壊 モー
ド b＝
1．
5t直
卜2t．
C−
150−
054．
943．
467．
8545 44 局部 変形 U61．
35 C−
150レO86．
568．
8101．
682．
0 84以 上 局部 変形 L21隊上 1．
43以上 c−
！50L−
9 101．
682．
O163．
0137．
3．
100以 上 局 部 変 形 1，
16以 上 1．
45以 上 C−
200−
0142．
0113．
4169．
5137．
0．
，
130 局 部変形 1．
121．
33 C−
200−
9 169．
5L37．
0・
艮81．
1152．
4155 以上 局部 変形 Lo91．
37以 上 C−
250−
0154．
O124，
1203．
4165．
0 餌．
ウェ
ブ座屈 0．
76O，
89 C−
250−
12S 釧〕3．
4155．
O241．
5207．
0ll7 以 上 局部 変形 0．
76以上 o．
9似 上 C・
250−
22，
174．
9141．
9505．
2434．
O134 以 上 局部 形 1．
Ol以 上 1，
26以 上 c−
300・
o142 」 114．
9201．
2163．
5 105 ウェ
ブ座屈 o．
94LO9 C−
300−
12S 201．
2163．
5217．
日 18B．
9137 以上 局部 変形 0．
96以 上 1，
19以上 C−
300−
22 205．
816 了．
2492．
1』
425．
B178 局部 変形 L231．
52 C・
300L−
O222．
0180．
329 了．
7242．
5 187 ウェ
ブ 座屈 O，
98 1．
15 C−
300L−
22．
297．
7242．
5513．
4 43B．
6．
・
275以 上 局 部変形 L24以 上 L53以 上 （註）Cu＝
Mn 〔Ctu，
CHP，
Cuu〕，
Pm。
”
．
：実 験結 果の最大 荷重 （n・
工3｝ 150 lOO 50 Pmax くtt） △／
七劃．
．
1CQ レ，
30。漫
夢
．げ
乙
／／
Tu ｛tf ） o 15e 2∞ 100 50 100 （a｝．
引 張 終 局 耐力 Pm 。、 （．
tf ） ／ o「
／ O竃
9
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一
1 ／ ／ UlC “ 300 200 100 Pm x （tf）義
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30Chr6Cu
〔tf） 図一
8．
1 O Toe 200 300 0 】OO 200 300 ｛b） 圧縮終局耐力 （b・
L5t。
とし た 場 含 ｝ 〔c）柾縮 鮗 局 耐 力 （b・
Ztcと しk場 合 ） 終 局耐力の実験値と計 算 値 （case 1 ；実 引張 強さ｝一
97
一
150 100 50 o 50 （a） 引 張 終 局 耐 力 300 ZOO 100 ・・ 200 100 100 150 0 100 ZOO 300 0 100 200 300 （b） 圧笛 終局 醒力 （b
