鉄骨柱・合成梁接合部におけるコンクリートスラブの支圧・せん断耐力に関する研究

【論　 文】 UDC ：624

．

014

．

2：624

．

072

．

2 ：624

．

016 ：62

−

423 　 　 日本 建 築 学 会 構 造 系 論 文 報 告 集 第 411 号

・

1990 年 5月 J。u・nal ・fSt・F・し C・n・t・

・

E・g・9

，

　AIJ

．

　N・

・

411

，

、

　M・y

，

1990

鉄

骨柱

・

合

成 梁

接

合

部

に

お

け

る

コ

ン

ク

リ

ー

ト

ス

ラ

ブ

の

　　　　　　　　支

圧

・

せ

ん

断

耐

力

に

関

す

る

研

究

T

且

EBEARING

　

AND

　

S

_且

EAR

　

STRENGTHS

　

OF

　

CONCRETE

　

SLAB

　 　 　

AT

　

COMPOSITE

　

BEAM

−

TO

・

COLUMN

　

CONNECTION

　　

井 上

一

朗

＊

，

辻

岡 静

雄

＊ ＊

，

新

居

　 努

＊ ＊＊

κα 黜 o 那

00E

，

　

Shizuo

　

TSUJIOKA

　and 　

Tsutomu

・

ARAI

　When

止e　

framed

　str皿ctures 　ale　subjected 　to　earthquake 　

loading

，

　

both

　positive　and 　negative

．

bending

　moments 　act　on　composite 　

beams

　as　shown 　

in

　

Fig．

1

．

　

The

　_positive　

bending

　5 ヒrength 　of

the　composite 　

beam

　

is

　mainly 　affected 　

by

　the　value 　of　complessive 　

folce

　

in

　the　slab

．

　

At

　the　

beam．

to

．

co 正umn 　connection

，

　the　compressive 　

force

　in　the　slab 　

keeps

　in　equilibri_弊m　with 　the　

bearing

stress 　and 　shear 　stress 　as　

illustrated

　

i

_卩

Fig．

2

．

　

Therefore

，

　the　ultimate 　compressive 　

force

　in　the slab 　is　

limitted

　

by

　the　bearlng　strength 　at　the　column 　

face

　and 　the　shear 　strength 　at　the　column sides

，

　

In

　the　case　of　the　square 　tube （

box

_｝column

，　only　the　

bearing

　stress　

ba

且ances　with 　the　slab

compressive 　

force

，

　 In　this　paper

，

　theoretical　expressions 　are　

developed

　for　both　bearing　and 　shear 　strengths　of　con

−

crete 　slabs 　at　the　

beam−

to

−

co 艮umn 　connection

．

　

Theory

　of　the　concrete 　_plasticity　

based

　on　the　mod

一

晒θ4Mohr

−

（）oulomb 　cn

’

ten

’

on 　is　used 　in　the　analysis

．

　To　examine 　the　theoretical　expressions

，　three

types　of　push　out　test　specimens 　were 　considered ：

bearing

　tests

，

shear 　tests

，

層

and 　tests 正or　com

．

bined

　bearing　and　shear

，

　The　_principal　variables 　are　the　thickness

．

of　slab

_，

　column 　width

，

　and　the

．

shape 　Qf　colu 皿n　section （

H

　and 　

box

_）

．

　

Theoretical

　resuhs 　are　closely　coinside 　with 　t｝［e　corres

−

ponding　test　results

．

　 The　most 　important　conclusion 　obtained 　

from

　the　push　out　test　

is

　thatlthe

bearing

　strength 　and 　the　shear 　strength 　are　simply 　superposed

．

　

The

　positive　

bending

　strength 　of　the　composite 　

beams

　calculated 　

by

　using 　the　theoretical　ulti

−

mate 　compressive 　

fQrce

　in　the　slab 　

is

　also 　compared 　with 　the　test　results

．

　

The

　strength 　of　the

composite 　

bea

皿 connected 　to　the　H

・

shaped 　column 　is　greater　than　that　of　the　

beam

　connected 　to

．

the　

box

　column 　as　predictedし

heQretically

、

　

This

　is　

due

　to　the　contribution 　of　the　additional 　shear

resistance 　at　the　

H −

shaped 　column 　sides

．

　KeyWOizts ：

Cempasite

　Beam

，

　

pasitive

　bendi

鹽

ng

_，

　concrete 　slab

_，

加α卿 ₉₅旋 η9疏

_，

　shear　stren8th

　1

．

序 　 本 論で は

，

水 平 力 を受ける鋼 構 造 架 構の大 梁とし て の 合 成 梁を対象と し

，

・

図

一1

に示す よ うに

，

梁の両端で最 大曲げモ

ー

メ ン トが 生 じ る 場合の _柱

・

_{梁 接}合部の柱面に お け る合 成 梁の正曲げ耐 力 （

Mt

）につ いて理論的

・

実 験 的に_検討す る

．

　 合成梁の正 曲 げ耐力 を計算す る た めに は

_，

柱 面に お け る_鉄筋コ ン ク リ「 トス ラブ （以 下

，

・

RC ス ラ ブあ るい は 単にス ラブと略記す る）の圧縮力に関す る情報が 必 要で あり

，RC

ス ラブの 圧縮 力の限界 値は それが伝 達され る 各 経 路の耐 力に_{支 配}さ れ る。 し た がっ て

，

柱面にお け る 合成梁の正曲げ耐 力は接合 部周り の境界条件に よっ て決 ま る もの と考え られ る

。

加 藤

，

田川 ら は RC ス ラブの 圧縮 力は すべ て柱 面の 支 圧によっ て支 持さ れ る もの と し

，

実 験 結 果に基づ く支圧 耐 力を提 示 して いる1 ）

・

2  他方

，

筆 者ら は

，

H形 断 面 柱の強 軸廻 り に_接合さ れ る合 成梁で

』

⇒ 勘 「_u 図

一

1 本 論は既 発 表 論 文 19 ）

−

21〕に加 筆してま とめた もの である

。

　事 _{大 阪 大 学 　 助 教 授}

・

_工博 ＃ _{福 井工 業 大 学 　 講 師}

・

_工博 ＊ ＊ ＊ _{大阪大 学 　 大学院 生}

Assoc

，

　Prof

．

　of　Osaka　Univ

．

，

Dr

，

　Eng

．

Lecturer　of　Fukui ［nstitute　o

’

f　Tech

．

，

Dr

、

　Eng

．

Graduate　Student　of　Osaka　Univ

．

は

，

柱面の支 圧だ け で な く

，

柱 側 面の せ ん断 もス ラブ圧 縮 力の伝達に寄与す ること を実 験 的に確 認し てい る3［

_。

し か し

，

支 圧とせん断の重ね合わせ の可 否

，

お よ びこ れ ら各 耐 力の理論 的 根 拠な どに つ いて は未 解 明の状 態で あっ た

。

　 本 論 文で は

，RC

ス ラ ブの柱 面における支 圧 耐 力およ び柱 側 面に お け る せ ん断 耐 力の理論 式を

，

塑性理論に基 づ く極 限 解 析 法を適 用して誘 導してい る。 これ らの理 論 式は

，

図

一1

に おいて点線の枠で囲ま れ た部分を取り出 した押抜き 形式の_実験に よっ て検 証される

。

さ らに

，

上 記の理論 式か ら算定され る

RC

ス ラブの圧縮力 を用い て合成 梁の正 曲 げ耐 力 を算 定し， 既 往の実 験 結 果と比 較

・

検討してい る

。

なお， 本 論で対 象 と する鉄 骨 柱の断 面 形は

，H

形お よ び箱 形で ある_。 　

2。

鉄筋コ ン ク リ

ー

ト ス ラフの支圧

・

せ ん断 耐 力の理 　 　 論 解 　 2

−

1　ス ラブ圧縮 力の_{伝 達経}路 　 柱面に お け る合 成梁の正 曲 げ 耐 力 を 計 算 する た めに は

，

図

一

1の

A

面に おける

RC

ス ラブの圧縮 力を求め る 必要が ある

。

柱の B面 側の合 成 梁には負曲 げ が 作 用 す る の で スラ ブには亀 裂が発 生し

，B

側の_柱面とス ラ ブ 間に 応 力の伝 達は ない。 合 成 梁の負曲 げ耐 力が鉄 骨 梁の塑 性 モ

ー

メ ン トに比べ _{て若 干 大き く な る}の は_， ス ラブ筋の引 張 力が柱 側 面か ら接 合部に伝 達さ れ る た め であるが

，

通 常この効果に よ る負曲 げ耐 力の増 加はわずか である。 し た がっ て

，

本 論で は負 曲げモ

ー

メン トに及ぼすス ラブ鉄 筋の_影響を無視し，

B

側の スラ ブ と柱

・

梁 接 合 部との間 に力の伝 達は ない もの とす る

。

また， 水 平 力は対 象とす る架 構 面 内の

一

方 向に作用 す る ものと す る

。

　柱

・

梁 接 合 部にお け るス ラブ圧縮力 （

C

）は_， 図

一

2 に示す 2種 類の伝達成分 （

C

β

，C

∫）に分け て考える こ と がで き る。 す な わ ち

，

　 （1 ）柱 面の支 圧に よっ て伝 達さ れ る成分 （

CB

） 　（2）柱 側 面の せん断によっ て伝達 さ れ る 成 分 （

C

、） 上 記の 2成 分 以 外に

，

直 交 梁を介しての伝 達も考え られ る が

，

これにつ い ては 無 視でき るほど小さい こ と が 次節 の実 験 結 果か ら明ら か と な る

。

　以 下では極 限 解 析の手 法 を適 用し

，

次の仮 定に基づい て

C

，

，Cs

の算 定 式を誘 導する

。

　 ［

1

〕　鋼材， コ ン ク リ

ー

トともに剛 塑 性 体 とし

，

コ ン 柱 図

一

2 柱

・

合成梁 接 合 部にお け るスラ ブ 圧 縮 力の伝 達

一

₆₀

一

　　　

ク リ

ー

トは修正

Mohr−

（

laulemb

の破 壊 基 準4，

一

帥_に 　 　 　従 う。

　

［2］

　

鉄 筋の だ ぼ作 用お よ び曲げに よ るエ ネル ギ

ー

散 　 　 　逸は無 視 する。 　［3］　柱の支 圧 面と

RC

ス ラ ブ との摩 擦 を無 視ずる

。

　［4］　柱

・

梁 接合部近傍の

RC

ス ラブの破 壊 領 域に 　　 　おい て

，

鉛 直 荷 重は作 用しない

。

　 ［5 ］ 頭付きス タッ ドの引き抜き抵 抗は無 視す る

。

修正

Mohr−

（】oulOmb の破 壊 基 準は

，

圧 縮 応 力を 正 と して 図

一

3に示され て い る

。

こ の破 壊基準は （

1−

a_）式の滑 り基 準と _（1

−b

）式の引 張 分離 基準か ら な る

。

　　　

lrl

＝

C十σ

tan

φ

…・

…・

…・

・

……・

………・

・

（1

−

a） 　　 　σ

＝− F

，

・

・

−tt・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

一

一

・

一

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　（1

−b

） 上 式お よ び図

一

3に お い て_， c は付 着力，　

Fc

は コ ン ク リ

ー

トの シリンダ

ー

圧 縮 強 度

，F

，はコ ンク リ

ー

トの 引 張 強 度

，

φはコ ン クリ

ー

トの _内部摩擦角で あ る。 以下で は

，

文献 4 ）

〜

8 ）などに従っ て_{， φ}

コ

37

°

の値を 用い る

。

　2

−−

2　 柱 側 面の せん断 耐 力 　塑 性 理 論に基づ くRC ス ラブの面 内せ ん断強 度 （τ

。

） につ い て は

，

すで に い くつ かの解 説書O

−

s）_が 出 版され て お り

，

こ こで は結 果の み を記 載し て お く。 τu は前 節の 仮定 ［

1

］

，

［

2

］に基づい て次 式の よ うに導か れて い る5 ｝

’

3） e

　

　

　

瓷

一 ・

騫

翻

・ ・…ta・φ

（

・s・ ・ 1

一

蕩

i

：

Le

）

　　 　　　 　　　 　　

・

・

『

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

一・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　（2

−

a_）

　

　　

瓷

一

v・（ll

−

r・

　

（

ン 1_ゴ

…

洫φ≦

Vs

く

去

v

）

　　 　　　 　　　 　　

・

…一 …………・

………・

…

（

2−

b

）

　

　　

瓷

一

去

・

（

lfs

≧

告

v

）

・

………・

…………

（2

−

c） 上 式において_， v は コ ン ク リ

ー

トの圧 縮 強 度に関す る有 効 係 数

，

Vsは （3 ）式で定 義さ れ る鉄 筋 係 数で ある

。

　　　

Ψ・− P・

饗

一 ………・

………・

・

（3） こ こ で

，

_Ps はせん断面の鉄 筋 比

，

　way は鉄 筋の降 伏 応 力 度であ る

。

τ φ α φ　

’

　

’

イ σ

　　　　、

引 張 　 ＼

_、、

圧 縮 F， F‘ 図

一

3　修正 Mohr

−

Ceutombの破 壊 基 準

　 有 効 係数 v につ い て は種々 の値が提 案さ れて い る9， が

，

その値は ほ ぼ O

．

6

−・

O

．

8の範 囲にある

。

本論で は

，

文 献 5）

−

7）および後 述の実 験 結 果に従っ て v；

2

／

3

_の値 を用い て い る

。

　図

一

4は （2）式によ るτ_ガ 鶤 関係 を 図示し たもの で ある。 コ ン ク リ

ー

トの引 張 強 度 を無 視す る と

，

すべ て実 線で表さ れ て い る曲 線に な る

。

図 中 に は RC ス ラ ブの せ ん断 破 壊 機 構 も示され て おり， 縣 く1／

3

で は 塑性ひず み が せ ん断 方 向と せ ん断 面の法線 方 向の両 方 向に生 じる が

，Vs

≧1／3では鉄 筋が降 伏せ ず

，

せ ん断 面に直交す る 方向の _{塑 性}ひずみは_生 じ ない_。 　（

2

）式で与え ら れ る

RC

ス ラブのせ ん断 強 度の理 論 解は

_，

レ＝ 2／

3

の と き実験値1°1 と良く

一

致する こ とが指 摘 され て いる5｝

−

v ）_が ， 筆 者らも 図

一

5に示 す 形 状

・

寸 法 の試 験体を用い て， 間接

一

面せ ん断 法に よる

RC

ス ラ ブのせ ん断 強 度 試 験を行っ た。 5 体の試 験 体の パ ラ メ

ー

タはせ ん断 面の せ ん断 補 強 筋 量で あり

，

図

一5

中の表に 各試験体の補強筋量， 鉄 筋 係 数 （

Vs

） を ま と めてい る

。

試 験 結果 を 理論 曲線と 比較し て図

一

4に示 し て い る

。

図 中の_●印は_{各試 験 体}の_{最 大}せ ん断 強 度 （tmax ） を プロ ッ ト し たもの で あ り， これ までの試験 結 果 ’Ol と同様

，

理 論 値と よく対 応してい る

。

　図

一

2の柱 側 面に おい て は_{，直交梁，直 交 梁}上の ス タッ ド

，

ス ラ ブ自身の面 内 曲 げ 剛性などに よっ て

，

せ ん断 面 に直 交 する方 向の塑 性ひずみ は拘 束さ れて いる もの と考 えられる

。

し たがっ て

，

H形 鋼 柱 側 面の ス ラブの せん_断 τ

ifFc

0

．

4

O．

3

0

．

20

，

1

湿

一

1

習

一

一

● ● ●

「

　’

卩

’

Eg

．

（2

・

b）

＼

　　　翊

．

_（2｛ 冫_｝ τセ∫’Rε甜” ε_q

．

_（2

−

a） 喚 　 　 0　　　　　　　0

．

2　　　　　　0

．

4　　　　　　0

．

6 図

一

4　せ ん断 強 度 〔τ

。

）と鉄 筋 係 数 〔Vs）の関 係

↓

1

；

：

互

1

・

1

・ 厚：75 試 験体 補強筋 鉄筋係数 No

．

10

0

No ．

21

−

D130

．

123 No

．

32

−

D13

’

o

．

245 No

．

43

−

D130

．

368

No

．

54

−

Dl30490 鉄 筋  

一

13）： w _ろ

＝3．

28t／c〃12 　　 　 　 　　w（1ta

＝5．

06t

／cm　2 コ ン ク リ

ー

ト：Fc

＝

223kg_！cm2 　　 　 　 　　 Ft

旨

26

．

6kg／cm2 図

一

5　せ ん断 強 度試 験 体 強 度 （τu ＞は （2

−

c＞式で与え ら れ る もの と し， 柱 側面 のせ ん断 耐 力 （

Csv

＞ を次 式で算 定 する

。

　　　

・・ド

去

畆

（

　　

_＝

2v 言

）

・

…………・

…・

・

…

（・） こ こで，

As

は柱 側 面の スラブのせ ん断 面 積の総和で あ る

。

　 2

−

3 柱 面の_支圧 耐 力 　 局 部 圧 縮 を受ける コ ン ク リ

ー

トの 支 圧 強 度は シ リン ダ

ー

強 度よ り大き く な る こ と が知ら れ て おり111

、

塑 性 理 論に基づ く理 論 的 研 究も進め られて い る12）_が

_，

鉄骨柱

・

合 成 梁 接 合 部に お ける柱 面の支 圧 強 度に適 用できる理 論 式は見い だ さ れて い な い

。

　こ こ では

，

図

一

6（a_）に示す柱

・

合 成 梁 接 合 部に おけ る

RC

ス ラブの破 壊 機 構と して

，

図

一

6 （

b

）

，

（c）に示 す ような滑 り面 EBDF

，

お よ びせ ん断 面ABE

，

　

CDF

を 持つ く さ び形 ABDCFE を仮 定する。 　 仮 定 ［4］ より

，

柱

・

梁 接 合 部 近 傍の ス ラブ破 壊 領 域 で は_{積 載荷 重}が存在し な い もの と すれ ば

，

最 大 主 応 力 （σ1）と最 小 主 応 力 （σ、

＝

0）は図

一

6（c）に示さ れて い る方 向を と る。 σ 1 は合 成 梁の材 軸 方 向

，

σ3 は ス ラブ 面 に対し て直交方向で ある

。

接合 部柱面におけ る支圧強 度 （

Fs

）は

，

図

一

6の 破 壊 機 構に対 す る 仮 想 仕事式 か ら 以 下の よ うに_求め ら れ る

。

　 修 正

Mohr−Coulomb

の破 壊 基 準に従うコ ンク リ

ー

トの 滑り面あるい は摩 擦 面に おける単 位 面 積 当た りの塑 性 仕

（

ス ラ ブ　「

　　　 ■

柱

匿

一

冒

一

一曹

冒

”

「

　　■

，

駐

梁

　

し暫

曹曹

曹

　 　 ：

曹

，

層

．

胃

」

迂

工

（a） ） F σ （

D

） ） ¢ Φ B

）

　 r

一

冒

冒

　

一

　

一

　

一

冒

曽

曹

　

曹

　

，

’

A

・

　 　 　

．

’

労

FB

鬱

…

夢

物

「

二

’

「

「

_’

、

匡

． 図

一

6　柱面の支 圧によ るスラ ブの破 壊 機 構

一

₆₁

一

事速 度は， 平面応 力 問 題に対し て次の よ うに導か れ て い る5）

’

帥

_。

　　

　

D… v

（

1

箏

α 凡 ＋

聖

謂

転

）

・≧ ・ 　 　　 　 　　 　 　 　

・

・

・

・

・

…

　

一

一

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

一・

・

…

　（

5−

a_） 　 　 　 　

1−

sin α 　 　　 　 　　 　 　 　　Fc 　　　α≦φ

…

　

−t・

・

t・

・

・

…

　

t・

（

5−b

） 　 　 　D，

＝

v 　 　 　 2 こ こ で

，

V は滑り面 あるいは摩 擦 面の相 対 変 位 速 度

，

α は v と滑り面 （摩 擦 面 ）との_{角 度}で あり

，

滑 り面

EB

DF に関する v とα は図

一6

（c＞に記さ れ てい る

。

平面 ひずみ状態に対し て は α〈φの状 態は存 在せず

，

（5

−

a） 式 だ け が適 用さ れ る5）

’

1）

_。

　図

一6

に_示さ れてい る破 壊 機 構に おい て_， 滑り面 EB

DF

は平面ひずみ状態にあり

，

内 力 仕 事 速 度

WSL

は

，

滑 り 面の面積に _（

5−

a_）式で与え ら れ る単 位 面 積 当た りの 散 逸 速 度

D

，を乗じ て次式で表され る

。

　

　

　

w

・L

−

　V

（

1

一

勢

冊 s

聖

謂

働

噐

多

　 　　 　 　　 　 　 　

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

r・

…

　

r・

・

…

　（6 ） こ こで

，Tc

は ス ラ ブ厚

，

　B。は柱 幅

，

θ は滑り面の角 度 （図

一

6（c＞参照｝である

。

　く さ び形の破 壊 機 構のせ ん断面

ABE ，

　

CDF

に お い て も

，

柱 側 面の場 合と同様， こ の面の ひずみ速 度ベ ク トル が破壊 面に_対して垂 直 方 向の成 分 を 持た ない もの と す る

。

この場 合

，

せ ん断 面に おける内 力 仕 事速度

Ws

”は

，

（

2−

c_）式を適 用して_次式で表さ れ る

。

　 　 　 vFc 　TE 　 　　 　 　　 　 　 　　COS （α十 θ）

・

…・

………・

…・

・

（7） 　 　 　

Ws

κ

＝

　v 　 　 　 2tan θ 柱 側 面の せ ん断 強度の場 合と同様に， 上 式に おい て も

Fe

の_{有効 係 数} レ を導入 してい る。 　ス ラブの軸 方 向 補 強 筋の な す内 力 仕 事

W

，． は

，

支圧 部 分の鉄 筋 係 数を

q

。 と して次 式で与え ら れ る

。

　 　 　 rα

゜

ray 　 　　

WRn＝

VψBFcTcBc 　COS （a十 θ），　

Vs＝

　 　 　

Fc

　

TcBc

　 　 　

……・

……・

……・

……・

…・

・

…

（8） こ こ で

，

．α は柱 幅 内の全 鉄 筋 面 積

，

r σy は そ の降 伏 応 力 度である

。

　 外 力仕 事としては柱 面に_{作 用}す る支圧力の_{仕 事}だ けで あ り

，

この仕事速度晩 は， 柱 面の 単 位 面 積 当た りの支 圧 強度をF．と して

，

次式で与え ら れ る

。

　 　　

WE

＝ vFBTcBcCOS （α十 θ_）

………・

…

（9 ） 　仮 想 仕事式 　 　　 W，

；

WSL十 WSH十 叺E

………・

…・

・

…・

……一

（10 ） か ら

，

柱 面にお け る支圧 強度とコ ン ク リ

ー

トの 圧縮 強 度 の比 （

F

、／

Fc

；以 下支圧強度 比と呼ぶ）が次のよ うに求 めら れ る。

一

₆₂

一

　

　

　

パ

ー

典

＋

聖

識 蟾

　 　 　Fc 　　　　　si皿θ

・

COS （α十 θ） 　 　 　 μ

Tc

　 　 　 十

Vs”…tttt

………・

・

……

（11） 　 　 　 十 　 　 　 　2Bctan θ

　

（11 ）式で与え ら れ る 上界は， α

＝

φの と き最小値を と る

。

ま た

，

図

一

6にお け る 滑 り面の 角 度 （の は

，

主 軸の

一

方 向が滑り面の_変位方 向と滑り面の _{直交 方向}とを 2等 分す ること か ら， 次の値 をと るこ とが分か る。

　　　

・・…

’

一

普

・

…………・

……一 一 ……・

…一

（・2 ） 以上よ り

，

柱 面の 支圧 強 度 比は次式で与え ら れ る。

　　　

裂

一

₁＋ 、。

1

藷

。、 ＋ ・s

− ・

…・

………・

…・

・

（

13

） 　（12＞式よ り

，

図

一

6 （c）に お け る く さ び形の破壊 機構 は_， 縁 載 荷を受 け る コ ン ク リ

ー

トブロ ッ クに 対 して

Hawkins

が用いた 機 構且2｝_{と結 果 的に同じにな る} 。 　 （

13

）式は静 的 許 容 応 力 場か らも導 くこと ができ る。 図

一

6 （c_）に お い て σ 3

＝

0であり

，

また_， 直 交 梁の 材 軸 方 向 （紙 面に垂 直の方 向 ）の中 間 主 応 力 （σ2）は明 らか に正 （圧 縮 側）であ る か ら

，

すべ _り面

EBDF

_{に お け る} 主 応 力と修正 Mohr

−

ConlOmb の 破 壊基 準の関 係は図

一

： の よ うに表すことが で きる

。

図

一

7か ら明 らか な よ うに_， 滑り面の 角 度は （12｝式で与えられ

，

また垂 直 応 力 度 cr とせ ん断 応 力 度 τ は図

一

7の

P

点に あっ て

，

そ れ ぞ れ 次式で表される。

　　　

・

一

与

（1

−

・

in

・_{¢ ）}

，

　 _t

一

午

_・・s _φ

…・

・

…一

_（・4） 　せ ん断 面

ABE ．

　

CDF

における せ ん断 強 度は （2

−

c） 式で_与え ら れて いる。 その他， 鉄 筋の降伏軸力 を考慮 し て

，

図

一6

の破 壊機構に お け る く さびに_作用 す る力の釣 合い_{状 態}は 図

一8

の よ うに表さ れ る

。

こ の 図の水平方 向 の釣 合 条 件か らも （13）式が得ら れ る。 　 （13 ）式よ り， 柱面の支圧に よっ て伝 達さ れ るス ラブ 圧縮力の 限界 値

Cev

は次 式か ら算 定 され る

。

　 　 　

CBV＝

FBTcBc

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

一・

・

…

　

tt・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　t

−

_（15_） ま た，

Ceu

の作 用 位 置

dc

（図

一

_{8参 照 ）は次 式から算 定} される

。

τ

　　

　

　　’

φ　／

，

　

’

P 　　　90

’

一

φ σ

　

　　

　、

引 張 　

、

＼

_丶

の Fξ Fc q



_{圧 縮} 図

一

7　主応 力と破 壊基準の_関係

図

一

8 破 壊ブロ ッ ク の作 用 応 力

　　

　

dc一

瓮

_（

吾

・ 、

諾

。 、 ＋… B

）

……・

…・

（

16

） 　

3．

鉄 筋コンク リ

ー

トスラブの支圧

・

せ ん断 実 験 　

3−1

　 試 験 体 　 　 　

．

　 　

「

　

試 験体は

，

図

一1

におい て点 線の四 角で 囲ま れ た柱周 辺の

RC

ス ラブを対 象と し た もの である

。

柱 面の支 圧 耐 力

，

柱側面の せ ん断耐力， お よびそれ らの組み合わ せ 効 果を調べ る た めに

，

図

一

9（a）

一

（c）示す形 状

・

寸 法の 支圧試 験体 （

C

シ リ

ー

ズ_）， せん断 試 験 体 （

S

シ リ

ー

_ズ〉

_，

支圧と せ ん断の組み合わ せ試 験 体 （CS シリ

ー

ズ）の _載 表

一

1　コ _ンク リ

ー

トの調 合と機 械 的 性 質 表

一2

鉄 筋の機 械 的 性 質 蝕

　

σy （げ‘π〜） ％ （’加 〜） 伸び （％） DlOSD303

．

635

．

2026 配合（剛 冠 ） F （ ノ  2_） 卿

c

（％_） セメ ン ト 細 骨材 粗 骨 材 材 齢14日材 齢18日材 齢22日 平均 　 弓 （髭₈ノ伽 2_） Ec （げ6η〜） 69300878842202 　 　 　226　 　 　24122326

．

6212

ト

95

　 1i_卜

_平

＿

：：：

＿ ．

H

　 　 　 　 Slit

庁

L

．

一

．

．

一一 一

！

ill

Fcの変 動 係

fa

… 7

・

2 荷 実 験を行っ た

。

ス ラ ブの厚さ は図

一

9（a）に示す 100 mm と 145　mm の 2_{種 類}で あり

，

145　mm _厚の ス ラブで は

2

段 配 筋と し ている。 試 験 体のコ ンク リ

ー

ト （早 強 ） の _{調 合}と機械的 性 質を表

一

1に

，

鉄 筋の_{機 械 的 性 質}を表

一2

に示す。 　試 験 体の

一

覧および実験 結果を表

一3

に ま と めて い る。

C3

試験 体を除い て

，

どの試 験 体も2体 （

C1

だ け 3体 ）つつ の実 験 を行っ て お り_， 表

一

3に示 す よ うに

，

各 試 験 体 名の後に番 号を付けて区 別す る

。

　 支圧 試 験 体 （Cl

−

C4 ）で は

，

柱 側 面か ら せ ん断 力 が伝 達され ない ように側 面にス リッ トを設け てい る （図 　　　 　　 　　　 　　　 　　　

一

9 （a_）参 照 〉。この シ リ

ー

　 　 　 ズでは 柱 断 面

，

柱 幅

，

ス 　　　 　　 　　　 　　　 　　　ラ ブ厚を実験変数と し， 　 　 　 　図

一10

に示す 3種 類の 　 　 　 　柱 断 面を 用い て い る

。

柱 　 　 　 　断 面は H形 鋼お よ び角 形 　 　 　 　鋼 管の 2種 類と し

，C3

　 　 　 　試 験 体で は柱 幅の影 響を 　 　 　 　調べ る 目 的で

，

幅が400 　 　 　 　mm の H形 断 面 を 用い て

図

（a_）

C

−

Series

　

Specimen

PLgx160 （

b

）　

S−Series

　

Specimen

図

一

9 試 験 体の形 状

・

寸 法 （c_）

CS −Series

　

Specimen

い る

。

柱 部 材に は

，

図

一

10に示す よ うに

，

鉄 骨 梁の上フ ラ シ ジ_{位 置 に 対} 応する箇 所に ス チフナ

ー

ま た は ダ イア フ ラム を 取 り付け，

H

形 断 面 柱では 断面 内にス ラ ブ と同じ厚 さの コ ン クリ

ー

トを打 設 して い る。 ま た

，

鉄 骨 梁 の上 フ ラン ジに相 当す る 鋼 板に頭 付ス タッ ドを溶 接 し， ス ラ ブの片 側に取 付けてい るが

，

こ の鋼 板 に圧 縮 力が導 入さ れ な い よ う柱フ ランジ との間に ユ

Omm

の 間 隔 を あけて い る 〔図

一

9〔a）参照）

。

　 図

一

9（

b

）の せ ん断 試 験 体 （

S1 ，

　

S

　

2

）_{で は} ， 支 圧が作用 しないよ う柱 面の ス ラ ブに スリッ トを 設けて い る

。

また

，

H形

一

₆₃

一

　 　

Cancret

田

［

ココ

図

覊

灘

願 糊 鑾 灘 醂

Snffenner

　PL

．

12 BH

・

250x250xl2x16 BH

呷

250x400x12x16

ロ

　

　

ロ

　

ロ

ロ

じ．

　 　 ：

　　 鼬

　 　 繍

冒

　

冒

　

圏

　

冒

　

冒

馬

　

”

幽

匚コ

ー

250x250x12

DiCiphra8m　PLl2 図

一10

　支 圧 試 験 体の柱 部 材 表

一3

　試 験体および実験結果 P　 　 　 ∫冨川 跏 （F’4π8

●

匿

　

冒

■

　

冒

冒

冒

　

曹

■

　

冒

冒

冒

一

冒

冒曹

，

，

一，

，

，，

： 匕 ：

_冒



_，

_，



_冒

_曹

_冒



_■



_膠



_冒

_冒

_7「

_マ

吐 … …

・

「

一

　 　50 1o ∫幅 πσα88　 1 ：

，

（5励 ∫_嶼 c8 ） 1

_{■ 鹽}

：

■ 鹽

■ ●

． ．

■ ■

11

■ ■

觚 0厂fσr 　

’

　　

　

　　

　　

■

_曹

_．

_．

_曹

_一

：

’

elBat _（80_φ｝ （

Flange

　Plate_） 図

一

11　 加 力 方 法および変 位

，

ひず みの測 定 位 置 柱 断 面 F、！

F

，（

ψ

。） 纏 理 論値 試 験体 （材齢： 日）   （〃_吻 尸

_鵬

竃 〔ωπ_） 　ε₈ （xlαう 実 験 値 理 論 値 Cl

−

1（16） Cl

・

2_（17_） Cl

−

3（15） BH

−

250x25Qx12xl6loo80

．

580

．

7893 179017002k20L44L451

，

60 L31UOLIO1

．

22 C2

−

1_（21_） C2

−

2（22） BH

−

250x250x12xl614511 旦

．

5111

．

922kO2380L38L39 且

．

450

．

950

．

96 C3 （19） BH

・

250x400xl2x16100130

．

12270L461

．

251

．

16 C4

一

且（15） C4

・

2（19） ロ

ー

250x250xl2 星oo81

．

481

．

92080ま410L46L471

．

311

．

ll1

．

12 S1

−

1（16） S1

−

2（16） BH

−

250x250x12xl6loo44

．

144317701740（045） （0

．

46） （0

．

33） 1

，

361

．

37 S2

−

1（21） S2

−

2_（22_） BH

−

250x250xl2xl614560

．

854

．

O21601830 （0

．

43） （038｝ （O

．

33） 1

．

301

，

15 CS1

−

1（20） CS1

・

220BH

−

25αx250x 塵2x16loo ヨ12

．

OU22196021502

．

Ol2

．

Ol1

．

901

．

061

．

06 CS2

・

1_（21） CS2

・

2（22） BH

−

250x250x12x16145164

．

7168

．

9216027502

．

042

．

092

．

031

．

ODl

．

03 断 面 柱 側 面の せ ん断 破 壊 時に生 じる直 交梁方 向の ス ラブ の_変形 を拘束す る 目的で， 直 交 梁の上フランジに相 当 す る鋼 板にス タッ ドを溶 接 し

，

柱 側 面の フ ラン ジ とウエ ブ に両 面すみ肉 溶 接で接 合し て い る。

Sl ，S2

の 各試 験体 は スラ ブ厚が異な るだ けで

，

他の形 状

・

寸 法は支圧試 験 体と同じ である

。

　 図

一

9（c）に示す支 圧

・

せ ん断 試 験 体 （

CS

　1

，

　

CS

　

2

_） は ス リッ トを 設 けて い ない試 験 体であ り

，

柱 面の支 圧と 柱 側 面の せん 断 が 同 時に作 用 する

。

な お

，

以 下では鉄 骨 梁あ るい は直交梁の上フラン ジに相 当する鋼 板が取り付 け ら れ ている側 をス ラブ下 面

，

その反 対 側 をス ラブ上 面 と 呼ぶ

。

　3

−

2　 加力 方 法 お よ び 測 定 事 項 　加 力は図

一

U に示 す よ う な押 抜き形 式で行っ た

。

柱 面のス ラブの ひずみ度 分 布が図

一

12に示す ような勾 配 を持つ よ うに_， スラブ厚の中心か ら上面 側に加 力点をス ラブ 厚の 3％ だ け偏 心さ せ て い る

。

ただ し

，C1

試 験 体の う ちの

1

体 （

C1 −

3）だ_{け ｝}ま中 心 圧 縮と して い る。

（

図

一

12　 合 成 梁のひずみ度 分 布 　

C41CCl

・

₃

図

一

13　ス ラブ 断面のひずみ 度 分 布

一

_{例と し て}

_，

_．

_{偏心載 荷を行っ た}

_{Cl −}

_{1試 験 体と中心圧 縮} し たCl弓 試 験 体の _最大荷 重 時の ス ラ ブ断 面の ひずみ度 分 布 を比 較 し て図

一13

に示す

。

中心圧 縮 載 荷され た

C

1

−

3で は ほぼ

一

様なひ ずみ度 分 布と なっ てい るが

，C

l

−

3では偏心載 荷の効果 でひずみ勾 配が生じ て い る

。

他 の すぺ _{て の試験体に お}い ても

Cl −

1と 同様の分 布 形が得 られてい る

。

　変 位につ い ては

，

ス ラブ両面の変 位 計によっ て柱フ ラ ンジ面とス ラブの相 対変位を測 定し てい る

。

その他， 図

一

_{11に示す位 置で ス ラブ 上面の ひずみ度}

_，

_{直 交梁}フ ラ ンジに相 当する鋼 板の両 面の ひずみ度を 測定し て いる

。

　3

−

3 実 験 結 果と その考 察 　 3

，

3

．

1 実 験結果 　各試 験体の _実験結果 お よ び耐 力の理論 値は表

一

一

3にま と め られ て い る。 こ の 表で

，Pmax

は 最大荷重， εB は

Pmax

が生 じ たと きの ス ラブ厚中心 の ひずみ度で あ り， 図

一

11に示すス ラ_{ブ両 面}の_{変位 計}の 測定値か ら算出し てい る

。

また

FB

／　

Fc

は_支圧_{強 度 （}

F

_，）と シ リン ダ

ー

強

一 64 一

2 1 o 2 1 0 5［KX） 跏 2 1 0 2 1 0   図

一

14　 支圧 試験 体の荷 重

一

ひずみ度 関係 5 oo 度 （

Fc

＞の比 であ り

，Fc

は 表

一1

に お け る平 均 値を用い

，

F

，は 次 式 に よ る

。

　　　

F

，

ニPma，

、

／

Ac・

…・

……・

……・

・

…………・

……

（17 ） こ こ で

，

Ac は支 圧 面 積であ り， 柱 幅x ス ラブ厚 （

Ac

＝

BcXTc

）で ある。 ぜん断 試 験 体 （

S

シ リ

ー

ズ）で は，

FBIFc

のか わ り に柱 側 面の最 大せ ん断 応 力 度 とシ リン ダ

ー

強 度の比 （τ。／Fc）を示し て い る

。

た だし

，

　 Tu の実 験 値は次 式か ら算 出した もので あ る。 　 　 　τu

＝P

  【／

As ・

・

……・

…・

・

…・

………・

…・

・

……

（18） As は柱 側 面のせ ん断面積で ある

。

　各 試 験 体の _{荷重 （}

P

_）とス ラブ厚 中 心の

b

ずみ度 （ε） の 関 係を図

一

14

〜

図

一

16に示 す。 すべ て の 図で

，

縦 軸 の _荷重軸は AcFc で無 次 元 化さ れ て い る

。

図

一

14は支 圧 試 験 体

，

図

一

15は せ ん断 試 験 体

，

図

一

16 は支 圧

・

せ ん断 試 験 体の荷重

一

ひ_ずみ度 曲線である。 　せ ん 断試験体お よ び支圧

・

せ ん断試験 体で は

，

直 交 梁 の 上フ ラ

．

ン ジに_{相 当}す る鋼 板も荷 重を負 担す る。 こ の荷 重につ いては_， 「面 内 方 向に放 物 線分布す る せ ん断 応力 度と

St．

レ伽 ηごの ね じ りを受け る」

．

とい う仮 定に基づ き_， フ ラ ンジ板 付け根の表 裏に て ん付し た 3 軸ゲ

ー

ジの ひずみ度デ

ー

タ か ら算 出し て い る

。

図

一

15

，

16に おけ る 荷 重 （

P

）および表

一

3に示 す 最 大 荷 重 （P

 

）は鋼 板 の負 担 荷 重を除 去し た値である

。

な お_， 鋼 板が負 担する 荷 重は

，

支 圧

・

せ ん断 試 験 体で は 10％ 以 下であり， 直 交 梁を介して伝 達さ れる ス ラブ軸 力は非 常に小 さい

。

　せ ん断 試 験 体の柱 側 面の ス ラブにつ い て は_， その直 交 梁 材 軸 方 向の変 形 がス タッ ドを 溶 接し た直交 梁フランジ に よっ て拘 束され てい る

。

ス タッ ドの せ ん断 耐 力 和 をせ ん断 補 強 筋に換 算する と_， （3） 式で与え られ る鉄 筋 係 数 （

Vs

）の _値は1／3より大きい。 し たがっ て表

一

3で は

，

1 e 2 星 0 1 畳 121 εω 5〔mo　 　 　 　o 図

一

15　せ ん 断試験 体 の荷重

一

ひず み度 関 係 50co 2 1 o 　 εω 5000 図

一

16 支 圧

・

せ ん 断 試 験 体の荷 重

一

ひずみ 度 関 係 2 L 鱒 ＞ 0　 　 　　 　 　 　　 　 　 　　 　 5  　 　 　　0　　 　 　 　　 　 　 　　 　 　 　 5（  図

一

17　 各 試 験 体の平 均 P

一

ε曲 線 と 支 圧

・

せん断 試験 体の平 均 　 　 　 P

一

ε曲 線の比 較 　 　 　

1

（2

−

c）式に基づい て下 記の せん断 強 度を 理論 値とし てい る_。 　　 　τu

；Fc

／3

・

・

…

　

9・

・

・

…

　

一

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

t・

ttt

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　（19 ） 支 圧

・

せ ん断試験体で は

，

上式に せ ん断 面 積 を乗 じて得 られるせ ん断 耐 力 を支 圧 面の支 圧 強 度に換 算し た値

，

お よび （13）式か ら得ら れ る支 圧 強 度の単 純 和 を 理 論 値と し て い る。 　 図

一

17 は

，

支 圧お よびせ ん断の各 2体つつ の実 験 結 果 を平 均し た

P 一

ε関係 を重ね合わ せて

，

支圧

・

せ ん断 試 験 体の平 均ρ

一

e関 係と 比較し た もの で あ る

。

　3

．

3

．

2　破壊時の_状況 　 図

一

18に は実 験 終了後の ス ラ ブ上 面の ひび割れ状 況 の

一

例 を 示してい る

。

図 中の影 を付 けた部 分はコ _ンク リ

ー

トが剥 落し た_領域 を表す

。

支 圧破 壊， せ ん断確壊と もに破 壊 面は スラ ブ下 面ま で達して い る

。

　支 圧 試 験 体で は_， 最 大 荷 重に達した後

，

柱 面 直 下の ス ラ ブ上 面の コ ンク リ

ー

トが圧壊し剥 落して耐 力が低 下し ている。 こ の破 壊状況 は， スラブ厚， 柱断 面 形， 柱 幅に か か わ らずすべ _{て同 じで あっ た}

。

　せ ん断 試 験体で は，

H

形 断 面 柱 側 面の ひ び割れ が両 フ ランジ間 を貫 通す ると 同 時に最 大 耐 力に達し て い る。

一

₆₅

一

図

一

18 実験 終了後の ス ラブ上面の ひび割れ状況 ⇒

2cr

＝ → Mcr ＋ M αsh

Col

“mn

睦

・ ← → ラ σ

9

臨

C

＝

（ α

G19

一

図 支 圧

・

せん断 試 験 体では

，

柱 面の圧 壊と柱側 面のせ ん断 破 壊の両 者 を伴っ て破 壊に至っ て いる。 　3

，

3

．

3　 実 験 結 果の _{考 察} 　以上の実 験結果お よ び実験値と 理論 値との比 較か ら， 特徴 的 な事 項を ま と め る と 次の とお りである

。

　 （1 ） 各 2 体ずつ_行っ た それ ぞ れ の試 験 体の P

一

ε関 係はほ ほ一 _{致 して お り}

，

_{同じ試 験 体の挙 動 差は非 常に少} ない

。

ただ し

，

中心圧 縮 載 荷を行っ た唯

一

の支圧試 験体

Cl −

3の_支圧 強 度だ け が他の支 圧 試 験 体よ り1割 強大 き く なっ ている

。

　（2） 支圧試 験 体につ い て は

，

ス ラ_ブ厚

，

_柱断 面形

，

柱 幅にか か わ らずほぼ同程 度の支 圧 強 度 比が得られてお り

，

理論値と も よ く

一

致 し てい る

。

ただし

，

本 実 験で用 い た角 形 鋼 管柱の 幅 厚 比は比較 的 小さな値 （20）であり

，

ス ラ ブの 圧壊 状況 は_， 図

一

18に示す よ う にH 形 断 面 柱 の 場合と類 似 してい る

。

幅 厚 比 が 大きい場 合に は

，

ス ラ ブの破壊様 式が 異 なっ て支 圧 強 度は低 下す るeJた め

，

そ の支 圧 強 度に関し て （13）式を 適用す るこ とは でき ない

。

　　 　　　 　　 　　　 　　（3 ） せ ん断試験体で は

，

せ 　　 　ん断 強 度の_{実 験値}は （2

−

c_）式 　　 　に よ る理 論値に 比べ _て

3

_{割前 後} 　　 　大き な値と なっ て いる

。

これ ら 　　 　の実 験値は

，

（4 ）式に お ける 　 　 　コ ン ク リ

ー

ト強 度の 有 効 係 数 　　 　 （の に換 算する と

，

v

＝

O

．

　76 　 　 　 　

〜

O

．

　92に相 当する

。

柱 側 面の 　 　 　 　鉄 筋 係 数は0であ る が

，

こ の よ 　　 　うに大き な せ ん断強 度が生 じ た 　　 　理 由とし ては

，

ス ラブ自 身の面 　　 　内 剛 性お よび直交梁の ス タッ ド 　　 　に よっ て

，

スラブの直交梁材 軸 　　 　方 向へ の _変形 が拘束 され たこ 　　 　と

，

お よ び柱フ ランジ に よ る拘 　　 　束 効 果に よる も の と考え ら れ 　 　 　 　る

。

　　 　　　 　　 　　　 　　（4）　 H形 断 面柱にお け る柱 面の支 圧と柱 側 面の せ ん断に関す る最 大耐力 が生じ る と き のス ラ_{ブ 中}心の ひずみ度は ど ち ら も 2000μ前後で あ り， 図

一

17か ら も 明 らか な よ うに， 両 者の耐 力の重ね 合わ せが 成 立する

。

　（

5

）広 幅

H

形 断 面 柱 を用い た支 圧

・

せ ん断 試 験 体の 支 圧 強 度 比は最 大 耐 力を柱 面の支圧強 度に換 算 し た もの で あり

，

ス ラブ厚にか か わ ら ず ほ ぼ

2．

0

であ る。 この値 は加 藤

，

田川ら の実 験 結 果2［_と

一

_{致しており}

_，

_{ま た 理論} 的に も精 度 良く予 測さ れて い る。 た だ し

，

広幅

H

形 断 面 柱に対 する支圧 強 度 比

2．

0の内 訳は

，

支圧

，

せ ん断に関 する個々 の_実験 結 果か ら

，

柱 面の 支圧強度比が約 1

．

4

，

柱 側面の せん断 強 度の柱 面の支 圧 強 度 比へ の換 算 値が約

0．

3

×

2＝0．

6

とみ な すこと ができる

。

　

4．

合 成 梁の 正曲 げ耐 力お よび既 往の実 験 結 果 との比 　 　 較 　4

−1

　 コ ン ク リ

ー

トス ラ ブ圧 縮 力の限 界 値 　 前 節の実 験 結 果か ら明ら か なよ うに

，

柱 面の支圧 耐 力 と柱 側 面のせ ん断 耐力 は 重 ね 合 わ せ が成 立し

，

柱

・

合 成 梁 接 合部にお け るスラブ圧縮力の

一

つ の 限 界値は， （4） 式 お よ び （15 ）式で与え ら れ る せん 断 と 支圧の 各耐 力の 和で与え ら れ る

。

　

一

方

，

ス ラブ圧縮力は柱のせ ん断 力と して接 合 部パ _ネ ル ゾ

ー

ン に伝 達され る

。

し た がっ て_， 図

一

19に示 すよ うに パ ネル ゾ

ー

ン 直 上の 柱 断 面に作 用す るせ ん断 力 （

QCB

）は

，

水 平方向の力の釣合いか ら次式で表さ れ る

。

　　　

Q

σe

＝

C

− QCT，

　

QCT＝

（Mcr＋

Mce

）／

h − ・

t…

（

20

） 上式で与え られ る 柱 せ ん 断 力 （

Qc

。

）は柱の せ ん 断耐力 （

Qp

） を超え ること はでき ない

。

　さ ら に ス ラブ圧縮 力は 鉄 骨梁の 降 伏 軸 力 （　

Nsp

_）お よ び 頭 付ス タッ ドの せ ん断 耐 力和 （Σ　_{qs）以 上}の値に は

一

₆₆

一

20 15 10 5 ML _（tm） CBM トSCB5

−

DCB5

・

S

囲

一

一

暫

。

一卩

冒

一

一

「

°

一

騨．

CBO 　 　 　 　：

2

：厂

’

監

’

”一

一

”

　 　 　

，

’

．

／

G

惚

一

一

一

　 　 　 θ ’

’

’

”』

　　（純 鉄 骨）

−

f−一

）

　 　 　 θ（rad ）

或

E

一 O

．

Ol

p

a

騫

50 0 M （tm ） O

．

02 鉄 骨 梁 ：H

−

250）c且25x6x9 スラブ配筋 ：D10＠go

，

　Single StUdコ3_{φ ＠}90

，

1）oubte CBIO

・

S：等厚スラ ブ

，

厚100 CBsS 　：等厚ス ラ ブ

．

厚50 CB5

．

D ：デッキ付ス ラ ブ

，

厚幻 40 30 20 10 図

一

20　合 成 梁の部 材 端モ

ー

メ ン トt 部 材 端回 転角 関 係16） NeA

一一一一一

丁 ＝ ．

一一

_气 ニ

ー

一・

−

_N。

．

₂

〆

一 一

ア 認 ：：二：ゴ

”

徽

・ 　 　 ノ 　 　 ノ　 　 　 　

6．

　 　 〆　 　 　ノ 　 ノ　 　 　

’

j

　 γ　！

’

グ／

r

．

／

　　 ．

燮

，

・

’

　

一

・

∋≡

．

一一

一

・

　P 山 　 M

罕

Pl θ_（rad

．

_）

▽

蝋 嘶 ：：：：：：二_＝；：；：：： 1　 　 　 3（  1

　

　

　

．

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

_幽

　

　

帽

唱

　

　

　

．

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

齟

　

　

．

：：：；；：：：：：：：：：： 60 50 40 30 20 10 0 図

一

21M （tm ） No

．

2 No

．

4 　 　 　 0

．

Ol　 　 　 　　 　 　O

．

02 SRC 柱

・

合成 梁分解 架構にお け る合成梁の部 材 端モ

ー

メ ン ト

ー

回転 角 関係17〕 H柱

・

ム

＝

2朋 H柱

・

L≡3m

　　　　　　 　　

ロ

　　　　　　

／ ！

一

へ _＼

一

一

ロ 柱

．

、

。

，m 　 　 　 JtL

　　　　　　

　　

　

。 ノ（

一

・

一

二

：

J

：：・：： t

．

．

…

へ

剛

’

臨

羮声

　 　 　 　 　

．

”_θ 　 　　 ／ 　 　　 　 　

，

　

．

，

_孝…とヒ P 　 グ　， 　 　／ 　 　 　

L

＿

⊥

＿

」 ！　　 　 　 　　 　 　 　M

＝

Pl ，

’

　　 　 　　 　　 　　 　　 　 　　 　　 　　 　　 　θ（rad

．

） 鉄骨梁 ：BH

−

350Xl50）cgx12 スラブ ；厚60

，

幅1400 　 　 　配筋DIO _＠100

_，

　Single

Stud：13φLM5 ＠1CO

，

　Double

0　 　　 　　 　　　 0

．

Ol　　 　　 　　 　 O

．

02 ₀

_．

α3 鉄骨柱 合成梁 ｝ 　 　 　 ム 鉄骨梁：BH

−

3SOxl50xgxl2 鉄 骨柱 ：Bl｛

・

300）c300x16x16 　 　 　 囗

一

3eOx300x12 ス ラブ：厚70

．

幅ISOO 　 　配筋DlO_＠100

．

　Single Stud；13_φLs55

，

2列28本 図

一

22　鉄 骨 柱

・

合 成梁分解 架 構にお け る合 成梁の部材 端モ

ー

メン ト回 転 角 関 係18） 写 真

一

1　H形 断 面柱周り のスラブの破 壊 状 況 な り得ない_{。 以}上 よ り， 柱

・

梁 接 合 部に お け るス ラブ圧縮 力の 限界 値 （

C

）は次 式で表され る

。

　 　　 C

＝

Mj皿

．

（

CBV

十Csu_，　

Qp

　 　　 　　＋

Q

。 ，

，1v

、P

，

Σ　_qs） 　 　 　 　 　

・

・

：

一 …………・

・

_（21_）

C

の値が鉄 骨 梁の降 伏 軸 力 （Nsp） で決ま る場 合に は_， 正 曲 げに対す る塑 性 中 立 軸が ス ラブ内に位 置す ることに な る

。

こ の場 合に は_， 図

一8

に おけるス ラ ブ厚

Tc

を 中 立 軸 より上の スラ ブ厚と考え

，

釣 合 い条 件 　 　 　

C3v

十

Csv＝Nsp・

……

（22） に （4） 式お よ び （13）

、

（15）式 を代入 し て Tcの 値が決まる。 （

21

）か ら

C

の値が決ま れ ば

，

合 成梁の 正 曲 げ耐 力は文献 13 ）

〜

15）な どを 参 照 して算定され る

。

　4

−

2 実 験 結果 との比較 　 前 節で示し たスラブ圧 縮 力 を用 い て算 定さ れ る合 成 梁の正 曲 げ耐 力 値 を， 既 往の実 験結果 le｝

・

17L18｝ と比 較 して 図

一

20

〜

図

一

22に示 す

。

縦 軸は梁 端の曲 げモ

ー

メ ン ト

，

横 軸は梁の回転 角で あ り， 図中の 水 平 線は正 曲 げ 耐 力の計 算 値であ る

。

各図中に は鉄骨 梁試 験 体の結 果 も点 線で示し てい る

。

各 試 験 体 合 成 梁の正 曲 げ 耐 力の 計 算 値で は

，

ス ラブの圧縮力はすべ て _（21 ） 式の_右辺第 1項

，

す な わ ち

，

柱 面

、

の支 圧 耐 力と側面のせ ん断 耐 力の 和で決 まっ ている6 試 験 体の詳 細 につ い ては そ れぞ れ の文 献 ユ6），17 ）， 18 ）に示さ れ てい る ので割愛す る が

，

各 図 中に試 験 体 と加 力 方 法の概 略 を 記して いる。 　図

一20

における合 成 梁 試 験 体は， ス ラブ端部で あ る 鉄骨 梁の 両 端に柱 フ ラン ジに相 当す る幅

30cm

の プ レ

ー

トが取り付け られ て おり

，

こ の試 験体で は 正曲げに 対して支 圧だけが作 用 する

。

図

一

21の試 験 体は， 鉄骨 鉄 筋コ ン ク リ

ー

ト柱と合 成 梁の ト字 形 分 解架 構である

。

こ の実 験では

，

柱 面の_支圧 だ け が作 用す る試 験 体 （No

．

2） と柱 側 面の せ ん断も付加さ れ る試 験 体 （

No ．

4 ）と が比 較さ れて い る

。

図L22 で は， 柱が

H

形断面と角形 鋼 管 の_{場 合}の ト字 形 分 解 架 構の実 験 結 果， お よび合 成 梁の長 さ が異な る試 験 体にっ い て も示され て いる

。

　前 節の方 法による正 曲げ耐 力の計 算 値は どの実 験結果

』

₋

67

一

に対して も鉄 骨 梁試験体の場 合 と同 程 度の精 度で

一

致 し てい る

。

図

一

21に おい ては_{， 柱}側 面の せ ん断に よ るス ラブ圧 縮 力の伝 達が ない

No ．

2試 験 体の正曲げ耐力は_， No

．

4の耐 力よ り小さい

。

同 様に

，

_柱が角形鋼 管の場 合 には柱 側面の せ ん断によ るス ラブ圧縮 力の伝 達は期 待で き ない

。

図

一

22 に示さ れて い る よ うに_， 角 形 鋼 管 柱に 接合さ れ る合 成 梁の正曲げ耐力は

_，耳

形 断 面 柱に接 合 さ れ る合成 梁の 場 合に比べ て明 ら か に小さく なっ て い る。 　図

一

22にお ける H柱

・L ＝3m

の試 験体の ス ラ ブの破 壊 状 況を写真

一

1に示 し て い る

。

図

一

6の破 壊 機 構は

，

この 写真に示さ れ てい るよ うな既往の_合成梁に_関する実 験 結果か ら想 定 した もの であ る。 　図

一

22 に お い て注 目すべ き点は_， 合成 梁の長さが異 なっ ても正 曲 げ耐 力は ほ ぼ

一

致して い る ことであ る。 こ の ことは

，

柱

・

梁接合 部に お け る合 成 梁の正 曲げ耐 力は， 梁ス パ ン に無関係に接 合部周 り の境 界条 件に よっ て決ま る とい う計算結果と合 致し て い る。 　

5．

結 　論

　

本 論では， 柱

・

梁 接 合 部にお け る合成 梁の正 曲 げ耐 力 は接 合 部 周りの_境界 条 件に よっ て決 ま る とい う観 点か ら

，

ス ラブ 圧 縮 力の限 界 値につ い て理論 的

・

実験 的に検 討し た。 得ら れ た結 論 を以 下に要約す る。

幽

　 （1 ）　

H

形断面柱の強 軸 回り に接 合さ れ る 合 成 梁の ス ラブ圧 縮 力は

，

主と し て柱 面の支 圧と柱 側 面の せ ん断に よっ て伝達 さ れ る

。

た だ し

，

角形鋼 管 柱で は柱 側 面か ら の ス ラブ圧縮力の伝 達は期 待で き ない

。

　 （

2

）　コ ン クリ

ー

トス ラ ブの柱 面の支 圧 耐 力と側 面の せ ん 断 耐力は

，

修正 Mohr

−CoulOmb

の破 壊 基 準に基づ く 塑 性 理 論によっ て十 分 精 度よ く予測可 能で あ り

，

各々 の 耐 力は重ね合わ せ ること がで き る。 な お， 単位 面積 当た り の柱 面の支圧強度は （13 ）式

，

柱 側 面の せん断 強 度は （2

−

c_）式に よっ て算 定され る

。

　（3） 本 論で提案し たス ラブ圧縮力の計 算 方 法に よ れ ば

，

合 成 梁の正曲げ耐 力に関す る既往の_実験 結 果 を説 明 で き る

。

　 謝　辞 　本研究に おい て

，

支圧

・

せ ん断 試験体の作成には

，

川 鉄建 材工業 （株 ）， （株 ）新 井 組

，

ダイヘ ン ス タッ ド（株 ） の御 助 力 を頂い た。 こ こに記し て 感謝の意を表す る

。

参考 文 献 1）田川 泰久

，

加 藤　勉 ：地 震時に お け る合 成ば りの正 曲 げ 　 　耐 力 評 価

，

構 造 工 学 論 文 集

，

Vo1

．

31　

B，

　pp

．

ユ72

−

181

，

　 　1985

．

3

．

2）田川泰 久

，

加藤



勉ほか ；合 成 梁の研 究

1

鉄 骨 柱に よ る 　 　鉄 筋コ ン クリ

ー

トスラ ブの平 均 終局 支圧 強度実験〉

，

日本 　 　建 築 学 会 大 会 学 術 講演 梗 概集C構 造旺

，

_pp

．

709

，

1985

．

10

．

　 　同 埆 形 鋼 管柱に よ る鉄 筋コ ンクリ

ー

トス ラ ブの平 均終

一 68 一

　 　局 支圧強 度）

，

同 梗 概 集C構 造

1 ，

pp

．

ユ385

，

］986

．

8

．

　　同 （鉄 骨 柱 支圧面の剛 性 変 化に よ るコ ン ク リ

ー

トスラ ブ 　 　の平 均 終 局支 圧 強度へ の影 響 〉

，

同 梗 概 集C構 造 皿

，

　　pp

．

1163

，

1988

．

10

，

同 （角 形 鋼 管柱の幅厚比とコ ン クリ

ー

　 　 トスラブの平均 終局支圧 強 度の_関係 ）， 同 梗 概 集

C

構 造 　 　 旺

，

　pp

．

1375

，

　19S9

．

ユ0

．

3_＞井 上

一

朗

，

辻 岡静 雄

，

今 井 克彦

，

杉 本 正三 ：柱 梁 接 合 部 　 　にお け る合成 梁スラ ブの軸 力 伝 達 機 構に関する研 究 （そ 　　の1

，

2＞

，

日本 建 築 学 会 大 会 学 術 講演 梗概 集C構 造 皿

，

　 　pp

．

1159

−

1162

，

　1987

．

10

．

4） 末永 保 美

，

石丸麟太 郎：組み合わ せ応 力 を受 け るコ ンク 　 　リ

ー

ト材の動 力学解 析 （その 1）

一

コ _ンク リ

ー

トの破 壊 関 　 　数

，

日本建築学 会 論 文 報 告 集

，

第 155号

，

Pl）

．

1

−

10

，

　 　 1969

．

11

．

5）　

Jensen

，

　B

、

C

．

：Lines　of　discontinuity　for　displace皿ents 　 　in　the　theory　ef　plasticity　of　plane　a皿d　r∈

．

inforcedl

　 　concrete

，

　 Magazine 　of 　Conc】

’

ete 　ReseaTch_，　 Vol

．

27

，

　 　No

．

92

，

　pp

．

143

−

150

，

1975

．

9

．

6） Nielsen

，

　 M

．

　P

．

：LIMIT 　ANALYSIS 　AND 　CON

−

　 　CRETE 　PLASTICITY

，

　Prentice

−

Hall

，

　Inc

．

，

1984

．

7）Chen

，

　 W

．

F

．

：PLAST ［

CITY

　IN　REINFORCEI ）

　 　CONCRETE

，

　McG 【aw

・

Hill

，

1982／式 部 誠

，

ほ か 訳 ：コ 　　ンク リ

ー

ト構造 物の塑 性 解 析

，

丸 善（株）

．

1985

．

8） 南　宏

一

』

： せん断を受け る 鉄 筋 コ _ンク リ

ー

ト部 材の極 限 　 　解 析に つ い て

，

RC 構 造 の せ ん断 問 題に対する解 析 的 研 　 　究に関す るコ ロ_キウム 論 文 集

，

pp

．

1

−

16

，

1982

．

6

．

9｝ 吉川弘 道， 梅 原 秀 哲

，

田 辺 忠 顕 ：RC 平板の面 内せ ん断 　 　強 度 諸 理 論の統

一

的評 価な らびにそれ に基づ く新 強 度 式 　 　の提 案

，

第2回RC 構造のせ ん断 問題に対する解 析 的 研 　 　究に関す るコ ロ キ ウム 論文 輿

，

pp

．

69

−

78

_，

1983

．

10

．

10）Hofbeck

，

　

J．

A

．

，

Ibrahlm

，

1

，

0

．

　and 　Mattock

，

　A

．

H

．

：

　 　SHEAR 　TRANSFER 　IN　REINFORCED 　CON

−

　　 CRETE

，

　亅ournal 　of_ACI

．

_Proc

．

，

_Vol

．

66

、

_No

．

2

，

　 　 pp

．

119

−

128

_，

Feb

．

1969

．

11＞　日本建築学 会 ；鉄 筋コ ン クリ

ー

ト終 局 強度設計に関 す る

　 　 資料 23

，

24

，

pp

．

90

−

IOO

，

1987

．

12） Hawkins

，

　 N

．

　M

，

：The　bearing　strength 　of　concre1

．

e

　　loaded　through 　rigid 　plats

，

　Magazine　of　Concrete　Re

．

　 　 seaTch

，

　Vol

．

2e

，

　No

．

　62

，

_pp

．

31

−

40

，



March

1968

．

13）　日本建築学会：合成ば り構 造 設 計 指 針

，

1985

．

14）五十 嵐 定 義， 井 上

一

朗

，

金　成垠

，

多田 元英 ：正 負 両 曲 　 　 げ を受け る合 成ば り の弾塑 性 履 歴性 状に関する実 験 的 研 　 　 究

，

日本 建 築 学会 論 文 報告 集

，

第333号

，

PP

，

63

−

72

，

　 　 1983

．

L 15）立 山英二

，

井 上

一

朗

．

杉 本 正三

，

松村弘 道：_通しダ イア 　 　 フラム形 式で角 形 鋼 管 柱に接 合さ れ るH形 断 面は り の耐 　 　 力 と変形性能 に関 す る研 究

，

日本 建 築 学 会 構 造系論 文 報 　 　 告 集

，

第389号

，

PP

．

109

−

121

，

1988

．

7

・

16） 井上

一

朗

，

金　成 垠

，

五 十 嵐 定 義；合成ば り の弾性剛性 　 　 と終 局 曲 げ耐 力に関す る実 験的研究， 日本 建 築 学 会 論 文 　 　 報告集

，

第344号

，

pp

．

68

−

79， 1984

．

10

．

17） 五十 嵐 定 義ほ か5名；SRC 柱

・

合 成ばり 分解 架 構の弾 塑 　　性 挙 動に関す る実験 的研究 （その 1

−

3＞

，

日本建築学会大 　 　 会学術 講 演 梗 概 集

C

構 造 皿

，

pp

．

1387

−

1392

，

1986

．

8

．

18〕 立 山 英二

，

井 上

一

朗

，

辻岡静雄

，

新居　努 ；鉄 骨 柱に接 　 　 合 され る合成梁の_耐力と変形 性 能に関す る実 験 的 研 究

，

19＞ 20） 日本建築 学 会 大 会学 術 講演 梗 概 集C構 造

ll，

　pp

．

］

365，

1989

．

10

．

井 上

一

朗

，

辻 岡 静 雄

，

新 居　努：柱 梁 接 合 部に お け る合 成 梁の正 曲げ耐 力に関す る研 究 （そ の 1

．

コ ンク リ

ー

ト ス ラブの柱 面にお ける支 圧 耐 力お よび柱側 面の せ ん断 耐 力 ｝

，

日本建 築 学 会 大 会 講 演 梗 概 集C構 造ll

，

　_pp

．

1157

，

1988

．

10

．

井 上

一

朗

，

辻 岡 静 雄 ：柱 梁 接 合 部にお け る 合 成梁の正曲 21） げ 耐_力に関す る考 察， 日本 建築学 会大会学 術 講 演 梗 概 集 C構造 皿

，

1161

−

1162

，

1988

．

10

．

新 居　努

，

井 上

一

朗

，

辻岡 静 雄 ：柱

・

合 成 梁 接 合 部にお ける コ ン ク リ

ー

トス ラブの支圧強 度

，

日本 建 築 学 会 大 会 学術講演梗概集C構 造

lli

　ppl　1177N1178

，

1989

．

18

．

（1989年10月5日原 稿受理

，

1990年1月31日採 用 決 定 ）

一

₆₉

一