【論 文】 UDC ：624
．
078．
014，
5：624．
078．
4二624．
078．
3 日 本 建 築 学 会構造系論 文 報 告 集 第 369 号・
昭和 61 年ll月高 速 載 荷 時
の
鋼構 造 接 合 部
の
力学 的 挙 動
に
関
す
る
実
験
的
研
究
一
その2
めっ き
処理
を施
し た鋼
素材
，’
突合
わ せ溶接接合
，中ボ
ル トせん断
型
接合部
の載荷実験
一
正 会 員 正 会 員 正 会 員 正 会 員 正 会 員金
甲
藤
篠
木
多
津
村
原
上
功
和
貴
潔
＊夫
＊ ＊男
＊ ＊＊祥
＊ ＊＊ ＊夫
＊ ＊＊ ＊＊§
1．
．
序 大 規 模な鋼 構 造物の接合部に は，
主に高 力ボル ト が使 用 さ れ て お り，
その 構造安全性を評 価す ること を目 的と し て， 実験な らびに解析 的手法による部 材 や接 合 部，
さ ら に骨組の構成 単位にお け る履 歴 挙 動に関 する研 究が数 多 く な さ れてき た。
一
一
方，
塔状鋼 構 造 物では，一
般の建 築 物 と異な り， 露 出し た骨組 材そ のもの に有 効な耐 候 性が 要 求される た め，
溶 融亜鉛めっ き似 下めっ き と記す。
）を施し た部材， ボル ト類等が多 数 使 用さ れて いる。．
し か し，
めっ き炉
施 さ れ た部 材は，
黒 皮 材よ りも部 材 間の摩 擦 力が 1〆2程 度 に低 下す る た め，
高 力ボル トの安 定し た接 合 力が期 待で き ないので，
めっ き材の接 合 方 式と して は，
多 くの場 合， せ ん断型の ボル ト接 合 方 式が使 用さ れ て い る。
この よ う なせん断 型のボル ト接 合 方 式 を使っ て い る大 規 模な塔状 鋼 造 物は，
通 常の建 築 物 と比べ，
その構 造 安 全 性を評 価する ことを 目的とし た構 造 部 材や接 合 部に関 する研 究が少な く， そ の研 究も静 的な載 荷 過 程に お ける 素 材 や 骨 組の 力 学 的 特 性に関す る研 究が ほ と ん どで あ るQ し か し，
実 際の塔 状 鋼 造 物に は， 地 震1） ， 変動風 2） ， 雪の脱 落に より生じ る電 線 類の張 力 変 動お よび， 工事 荷 重の よ う な衝 撃 的な外 力が加わ る。
こ の よ うな衝撃 的な 外 力が加わ る塔 状 鋼 構 造 物を設 計す る場 合，
前 報の そ の1
で述べ た よ うに黒 皮 材の静 的な実 験から得られた，
部 材や接 合 部の 力 学 的 特 性を直接 的に適 応し得る か どう か につ い て はい まだ解明 され てい ない。
前 報その 1に掲 げた文 献 類 以 外に， 本報告に関す る 以 下の よ う な文 献が ある。 零 京 都 大 学 教 授・
工博 ＃ 京 都 大 学 助 教 授・
工博 躰 廓 日本 電炉 （株 ）鉄 塔事 業 部 聯 騨 大阪 瓦 斯 （株 ） “ ＊ ＊ ＊ 京 都 大 学 大 学 院 生 （昭 和 61 年 3 月 19日原稿 受 理1 菊 池ら3 ）は，STK
55および，SM
50A
鋼につ いて めっ き処 理を行う前と，
行っ た後の鋼 素 材の 引 張特性 試 験 を 行い，
降 伏 点，
引 張 強さ， 伸び， 絞りの違い につ い て調 べ ている。 実験 結 果か ら，
めっ き後の鋼材は降 伏 点およ び，
引張強さで 2％〜
9％ 上 昇し，
伸びで 1％〜
8％， 絞りで 2％−
6％低 下したこと を明ら かに している。
筆者ら4 ）は
，
接 合 形 式が溶接構造と せ ん断 型の ボル ト 締め構造の 2種 類の実 物 大山形 鋼 門 型 トラ ス骨 組 を使っ て高 速引 張 力載 荷 試 験 を行い， その動 的な性 状 と構 造 物 の破腰
性 状につ い て実 験 的な研究を行っ た。
実 験 結 果か ら加 力部の部 材の 応 力 度 速 度が 0．
2〜
3 ton／cm2 ／sec に 相 当す る0．
isec−
O．
3sec の 三角 波を与え た場 合，
加 力 部で は， 同程 度の静 的 荷 重 を加え た時の応 力度の L5 倍 前 後の 応 力度を示し，
ま た，
部材の座屈が加 力 部 周 辺の トラス骨 組 材の接 合 部で起こっ たこと より，
応 力 度 速 度 の影響と必ずしも無 視で き な いこと を指摘し た。
以上の既 往の研 究か ら， 鋼素材の 力 学 的 性 質は， めっ き 処 理 やひずみ速 度に よる影 響を無 視で き ない もの と推 察さ れ る。 特に， 既 往の研究の多く は黒 皮の鋼 素 材 を対 象とし て お り
，
応 力 集 中の起こ りや すい接 合 部分の ひず み速度に よ る影 響は， い ま だ に解明さ れて いないと 考え ら れ る。 こ の よ うな観 点か ら本研究で は， 実 験結 果に基づ き高 速 引張力を受け た場 合の めっ き処理 が さ れて いる各 種 接 合 部の力学 的性 質の変 化を調べた。
§2，
実 験 概 要 前 報 （そ の 1）で述べ た 試験 方 法で高 速 引 張 試験と静 的 引 張 試 験 を行っ た。
試験 体は，
大 別し て素 材と接合部の 2種 類で あり，
素 材 試 験体とし て黒 皮とめ っ き を施し た 鋼素 材を，
接 合 部 試験 体と して， めっ き を施し た突 合わ せ溶接 接合試 験体 とせん断型 ボル ト接 合 試 験 体を採用 し た。 鋼 材は すべ てSS
41
鋼 板を使 用し，
板 厚はせ ん 断 型 ボル ト接 合 試 験 体の み 9．
Omm と4．
5 mm の 2種，
そ の一
70
一
他は すべ て
4．5mm
の も の を使 用し た 。 めっ き条 件 を表一
1 ，M16
ボル トの 化 学 成 分および力 学 的 性 質 を 表一
2， 使用鋼材の化 学 成 分ならびに力学的 性 質 を表一
3に示す。
試 験 体の組み合わ せ は
，
合 計 7種 類あり， 使 用する記 号 を以 下に示す。
母 材 試 験 体 （黒 皮）：
1K
母 材 試 験 体 （めっ き）：IM 突 合わ せ溶 接 接合試験体 （めっ き）：2M
一
面せ ん 断 ボル ト接合 4．
5t試 験 体 （めっ き）：．
5
M二 面せ ん断ボル ト接 合4
．
5t試 験 体 （めっ き）；6
M
一
面せ ん断ボル ト接 合9t
試験体 （めっ き）：7M 二面せ ん断ボル ト接 合9t
試験 体 （めっ き）：8M試験 体記 号を前 報 （そ の 1） と同様の 方法でつ けた
。
表一
1 めっ きの処理 条件 手脚旧 名 称 条 件 脱 脂 オ ル ソ ケ イ酸ソー
ダ 十力 性 ソー
ダ 前 80℃麗60旧in 水 洗 処 駿 洗 塩酸 20℃x60凶in 水 洗 理 フ ラック ス処 理 塊 化 亜 鉛＋塩化ア ンモ ニウム 50℃x2砌i網 乾 燥 メ 部 材の初 温 寮 濃 ツ 亜錨黼 謡度 456℃ キ 浸 漬 速度 5500土50 ノ面n 条 浸濱 角 度 15土0．
5’
件 浸 潰時問 加 而 溜 部材の 初温 亜鉛 浴温一
α 水 温水 溜度 62℃ 処 浸演 速度 11000 土 IOO ！団in 理 浸潰 角度 15±0．
5°
表一
2 ボル トの化学成分 と 力 学 的性質 綯ボルト C 〔％｝ Si （％） Mn oP 〔％｝ s （％） 降伏 応力度 αガ り 螺 （ ズ り Jrsε3101 刪 1の規 定値一
一
一
0．
05 以 ｝ O．
05 以下 25以 ヒ q41〜
52 蹴 果に よ る実 績 堕 0．
12o．
130．
4202 瞿 Ol22G．
9本
236，
L （6，
8 乂 2』 ｝ ＊1’
猴贐
羅
鑞
幣
翳鞭
力｛ない ’t th，
＊2．
せん断 強 度を 示 す。
表一
3 使用鋼材の化 学 成 分 な ら びに力学的性 質 綴＆
1ゐ
’ MnG Ω P雌9S 隔 フも点 （kg〆 z） 引張距渡 （kg／仔imZ） 伸び G9 2．
3几m 犀−
＿． 一
一
『
23．
337．
529．
2 3．
2n洫厚 o，
190．
Olo．
49．
024・
02013L ° d7．
o36．
0 4．
5 厚 O．
150．
190．
40，
014 ρ1630，
046．
O4 α．
0 9．
o 厚 0．
150．
10O，
70．
015．
01233，
046．
O 盟．
0 （1） 母材 試 験体 （黒皮 〉 （1K ＞ 前報 （その1
）に詳 細 を記 す。
（2 ）母材試験 体 （めっ き）（1M ） 図一
1に示す母 材 試 験体 （黒皮 ）と まっ た く 同一
の 寸 法，
形 状 を 使 用し た。
．
（3
） 突 合わ せ溶接 接 合 試 験 体 （めっ き）（2M ）母材黒 皮 試 験 体の 中 央 部 を切断し た状態の鋼
片を1型 開 先 裏 当て金 付き で突 合わ せ溶接 を行
い
，
裏当て金 を除 去し， めっ き を施して製 作し た。
試験 体の形 状， 寸 法を図一
2に 示 す。 （4 ） せ ん断 ボル ト接 合 試 験体（めっ き）（5M〜
8M ） 日本 建 築 学 会 「鋼 構 造 設計規準・
同 解 説 」の15
・
3項の高 力ボル トの最 小ピッチ な ら びに， 15・
4項の最 小 縁 端 距 離の規 定お よ び，
鉄 塔 協会 「送電用 鉄 塔 製 作 基 準 」 を 満足 す る よ うに製 作
，
加工 した母 材に めっ き を施し，
SS 41のM16
ボル トで せん 断 型の接 合を行っ た試 験 体を使用し た
。
（図一
3〜
6参照） せ ん断 型 試 験体 （5M〜8M
＞の設計は，
ボル トの せ の：蒸
≡
舞
…
該
一．一一 ・
一
・
一
三ヨ
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−
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I9
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゜
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ン 弄。
《
「TE57 SFECIMEN
；
1K g t 〔凵NIT；
mm｝
図
一
T 母 材 試 験体 〔めっ き）（1M 〕の形状・
寸 法 RL の一
の 「 「一 一一一
「 ∠ R ”ヨ
・一・
司
2゜
潔 ー』
°
伊
Im°
朗「
｝ ユ一
8
ー
図一
2突 合わ せ溶 接 試 験 体 〔めっ き） 〔2M ）の形 状
・
寸法コ
Slee beltS一
8一
一
卦
潤 響
＿
τEST SPECIMEN、
5M tUNI 丁 mm ，°
含 図
一
3一
面せ ん断ボル ト接 合4，
5t 試 験 体 （めっ き ｝ （5M ）の形 状
・
寸 法ん断破壊が生じ る よ うに設 計 を行っ た
。
な お，
試 験 体の終局引 張 耐 力お よ び， 終 局せ ん断 耐 力 は日本 建 築 学 会 「鋼構造設計規準」， 「高 力ボル ト接 合 設 計 施工指針」お よび 「無線鉄 塔の耐 震 性に関 する シ ンポ ジ ウム」6 ｝を参 考に して求め た。
その結果を表一
4に示す。
表一
4に示 す中ボル トを使用し た接合部の終 局 耐 力は 「高 力ボル ト接 合 設計施工指針 （昭和54
年 11月重 版に あた っ て ）」により求め た。
§3．
実 験 方法 前報 （そ の1
）と まっ た く同 様の方 法で， 高 速 載 荷 実 験， お よ び，
静 的載 荷実 験を行っ た ため，
本 報で は そ の 内 容の記 述を省略す る。 な お， 載 荷 速 度は，“
そ の 1”
と同 様SP
．
0
が静 的 載 荷を，
SP ．1〜SP ．
5は5段 階の 高速 載 荷で， 数 字の大きいもの程，
早い載 荷 を意 味し，
応 力度速 度 （ひずみ速 度 ）で
50
ton／emz ／s’
ec−
250 ton／bm2 ／sec （2
．
4％／sec〜
12．
0％／sec ｝程 度の載 荷 速 度 をE
迎 ぬ 「
一
「 〒
≡
搴
≡
…〒
一 「F
＝ 璽 ＝『
／Rn 9＿．
／
ii
l
含譜 謂 篇ト
ー
亙一
→
8一
醐
゜・
・ 1．
3El
−−
fiM
：
pt
−
一：
1
暴
・εS・ … CIM・N
・
…UNI・
・
一
，°
9
図一4
二面せ ん断ボル ト接 合4．
5t試 験 体 （めっ き） 〔6M ｝の 形 状・
寸 法 「」
「
ー 」 8・
le die・
s旧I bO臨臨 SC ）13鹽7聰0二
恚
毟
図一
5一
面せ ん断 ボル ト接 合9t試 験 体 〔めっ き）〔7M ）の形 状・
寸 法 τ εST S「ECI鮴E惘：8齢 〔UNIT：
mm ） 図一
6「
二面せん断ボル ト接 合 9t試 験 体 （めっ き）（8M ）の 形 状・
寸 法 表一
4 各試験体の許容耐力の想 定 1）弾 性 域の許 容 耐 力 （短期 〉 試験体 許容支圧耐力 （ton ） 許容劈断耐力 （ton ） 5M 3，
24 2．
71 6M 3．
312，
了1
7M6．48
2，
71 8M 4．
60 2，
了1 2）終局耐 力 試験体 母材の引張耐力 （しon ） 部材の剪断端 の引張耐力 （ton ） ボル トの 剪断厨力 （ton ） 5M 6．
92 8．
26 6．
40 6M 5．63
6．
90 6，
407M
13．93
16．
35
12．
80 8M lG，
51 12．
40 12．
80 示す。
§
4．
実 験 結 果の概要 4−
1 母材試験体 （黒皮 ）（lK ）前 報 （その
1
）に詳細 を 記 入して いるの で，
本報で は その内 容の記 述を省略す る。
4−
2 母 材試験体 （めっ き） （1M
） lM 試 験 体は高速 載 荷 実 験 用5体，
静 的 載 荷 実 験 用2
体の合 計 7体につ い て実 験を行っ た。
た だし，
IM51 はデー
タ収 録に ミス が あっ たの で省 略 する。高 速 載 荷実験では各 試 験 体 と も2
〜
3回の載荷後，
母 材 試 験 体 （黒 皮 ）と同様， 図一
7 （1 ）に示す よ う に 板 幅 方 向の く び れ は小さ く， 試 験 体 材 軸に関し て斜めに破 断する傾向を示し た。
た だ し， 断 面 収 縮 率は母材試 験体 （黒 皮 ）と同 様，
静 的 載 荷 時と比 較し て，
特に大 き く変 化 すること は な かっ た。
荷 重と変 位関係の例 を 図
一
8に，
各 試 験体の実験 結 果 を表一
5に示す。 これ ら よ り， 載 荷 速 度の増大 に伴い， 上 お よ び下降 伏点 荷 重 も最 大 荷 重 を上限と し て段 階を お っ て増 大して い るが， 最 大 荷 重は 上 お よ び下降伏荷 重 （1）高速載荷 実 験 （2｝静 的 載荷実験 図一
7 試 験体の破 断 性 状114
・
O 12．
o Oロ
01（
匚 9∀
酬 熔 8．
e 6．
0 臥，
「
！τ
こメ ∠ ノ「
幽
｝
N −
一
』
「
、
層
L罰
臥 ／」
，
，
！
「ヒ
11 口MO11M11−一
一
一
1 1M41− 一
一
〜
唱
0 図一8
2・
0 4．
0 6．
0 8．
O 変 位 （cm ） 母 材 試 験 体 （めっ き）（lM ）の荷重一
変 位 図 表一
一
5 母材試験体 （めっ き）の測定結果 試験 体 呂 載 荷 遡 度（巳
／α
f為06） 上降伏 応力 （しon ／d） 下 降伏 応力 （しon ／ゆ 量大応 力 伽n／d） 歪 硬 他 開 始 時の歪 （％ ） 破 断 伸 び （咒 ） 1MOISP．
04 063 ％ 5 D32．
75196罍
1MO2SP．
D4 匚24025 L32．
9518 2 平 均 饐 SPD4．
α93995 0828518．
9 高 lMllSP 重 4 盤 4535、
463．
70227 遡 LM21SP25 174
．
835．
365．
05280 IMalSP．
35．
445045．
475．
75207 載 荷 IM41SP．
45．
355 」2一
5．
46 τ、
8316 0 LM51SP5
一
一
｝
9．
9316 0 14，
0 12．
O Oロ
0 亀 つ」
2）
脚 愃 8．
o 6．
0氏
∠ ン’
，
丶
F ’
’
．
『 ．
レ
ー
．
『
11
■
−
r
’
丶 气財 1、
〆
嚠
髄
−．
7
卩
旨 1 2MO12M11一
一
一
一
2M41− ・
一
〜
0 1．
o 4．
o 変位 Ccm） 6．
0 s．
o 図一
9 突 合わ せ溶 接 接 合 試 験体 〔めっ き ） 〔2M ）の荷 重一
変 位 図 表一6
突 合 わ せ 溶 接 接 合 試 験 体 （めっ き）の測定結果 試験体 名 載 荷 速 度 （L／ 国 ん c冫i上（ton降伏／応 力αの 下降伏 応 力 （匸on／ 面 ） 級大 応 力 （しQn／口D 破 断 仰 び （％ ） 2MO ｝ SPO3．
8L3、
875．
0922．
5 静 的 載 荷 2MO2SP．
04．
023．
965、
0822．
i 平 均 値 SPO3．
923．
925．
0922．
3 2M11SPl ¢．
994 665 2824．
7 2M21SP．
25．
624 745．
2824 0 高 速 戦 荷 2M31SP．
35．
174．
9】 5、
3225、
7 2M41SP．
45164．
83537230 2M5 且 SP55
．
184 go5．
3322．
8 ほど顕著な増大 を示 していない。
4−3
突合わせ溶 接 接 合 試 験体 （めっ き） （2M ）静 的 載 荷， 高 速載 荷 実験に使っ た 試 験体数は
lM
と 同 様で あり， 高 速載荷 実験で は各 試 験体と も2〜
3回の 載 荷 後，
母材 試験体 （めっ き〉と同様， 図一
7 （1）に 示 す よ うな破 断性状を示し た。荷 重と変 位 関 係の例を図
一
9に，
各 試 験体の 実 験 結 果 を表一
6に示すe これ ら より，
上お よび下降伏 荷 重，
最 大 荷 重 共に載 荷 速 度が大きい場 合，
そ の影 響を顕 著に受 け る が高 速 載 荷 時の載荷速度の差による影 響は あ ま り顕 著に現れ て い ない。
4
−
4−一
面せ ん断ボル ト接 合4．
5t試 験体 （めっ き） （5M ）試 験 体 数は 1M と同 様で あり， 高 速載荷 実験で は
，
各 試験 体と も1
回の載荷 後，
母 材のボル ト孔 位置で母材 のせ ん断 縁 方 向に引張 破 断が生じ た。
荷 重と変 位の時 刻 歴の例 を 図
一
10に， 荷 重と変 位 関 係の例 を 図一ll
に， 各試 験 体の実 験 結 果を表一
7劃 に示 す。 な お，
図一10
の 上 段が荷 重 時 刻歴，
中，
下 段が 2 本の変 位 計か ら計測 さ れ た変 位 時 刻 歴を示している。図
一
11よ り載 荷 速度の増 大に伴い，
荷 重と変位 曲線 は 上昇 する傾 向に ある。 また，
図一
10に示 す荷重 と変 位の時 刻 歴の例よ り，
試験 体の変 形 量が増大してい るに 詈二
：
鬘
：，
Z5．
］
7s．
5．
en．
15 TlME ｛80t ］ 鬥RX gPIP＝
7齟
a6315至
：
こ
：
詈「 『・
］・
？5．
25．
17s．
5．
62s．
75 11HE 匚socl HRX ORτR＝
3．
5フア21鉱
記
二
詈「
自
固．
115 25r
］JS，
5．
Bl5．
75 T匸時E 「顱
冒
：
馳
HRX OATR＝
2．
55日6 図一
10一
面せ ん断ボル ト接 合4，
5t試 験 体 〔めっ き） （5M ） の時 刻歴 註 1｝ 図一
12に示す荷 重と変位関 係の模 式 図よ り載 荷 機 構は 以 ドのよ うに考え ら れ る。
一
面せん断ボル ト接 合 部のボル トと母材の支 圧 抵 抗 力 が 限 界 に達す る まで，
荷 重 と 変 位 関 係は ほ ぼ線 形を維 持して推 移し た 後，
塑 性 域 を経てt ボル ト穴欠 損に よる応 力 集 中のた め に，
ボ ル ト孔で 母材のせ ん断 縁 方 向に引 張 破断に至る。 こ のよ うな 現 象か ら考えて，
本 論で は，
A点 を降伏荷重，
B点 を最 大 荷 重 と 呼ぶことにす る。
一
73
一
表
一
7一
面せん 断 ボル ト接 合4．
5t試 験 体 ｛めっ き ） （5M ）の表
一
8 二 面せん断 ボル ト接 合4．
5t 試 験 体 ｛めっ き 〕（6M ）の 測 定 結 果 測 定 結 果 試 験 体 名 載 荷．
遡 度 （L／d／50c） 降 伏荷 重 飭n） 最 大 荷 重 （ton） 破 断 停 び （％ ） 5MO1SP，
0 5．
1｛h6．
69 6．
1 静 的 載 荷 5MO2SP．
0 5．
106．
71 6r3 平 均 億 SP．
0 5．
10 6．
70 6．
2 5Ml1SP ユ 6．
oo 6．
97 5．
7 5M2 蓋 SP．
2 6．
40 7．
04 7．
1 高 速 載 荷 5M31SP．
3 6．
40 7．
10．
5．
6 5M41SP．
4 6．
60 7．
52 5．
6
5M51SP．
5 6．
80 7「
．
1L一
試 験 体 名 載 荷 速 度 （1／d／匠ec）．
降伏 荷重 （ton） 支 圧 荷重 （ton ） 破 断 伸び （％） 6MO1SP．
O 4，
48 4．
07 1Q，
2 静 的 載 荷 6MO2SP．
0 4．
314．
16 9、
8 平 均 値 SP．
0 4．
4D4．
12 10．
0 6M11SP．
1 4．
754．
20 9．
8 6M21SP．
2 4．
754．
48 11．
2 高 速 載 荷 6M31SP．
3 4．
874．
70一
6M41SP．
4 4．
864，
55 10．
4 6M51SP．
5 4．
914．
58一
12．
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B』罨
6，
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6 1．
2 変 位 ｛cm ｝ t．
8 2．
4 図一11 一
面せ ん断ボル ト接合4，
5t試 験 体 〔めっ き） （5M ） の荷 重一
変位 図 もか か わ らず荷重 が 増 大して いない。
これ は，
載荷 初期 にボル ト孔の ギャ ップの ズレが生 じ た た めと考え ら れ る。
4
−
5 二 面せ ん断 ボル ト接 合4．
5t 試験体 （めっ き） （6M ）試 験 体 数はlM と 同様であり
，
高 速 載 荷実験で は各 試 験 体ともに，
ス プライスプレー
トの ボル ト孔位置でせ ん断 縁 方 向に引張破 断を生じ た。
荷 重と変 位の 時刻 歴の例 を図
一
13に，
荷重と変 位 関 係の例を図一
14に，
各 試 験 体の実 験 結 果を表一8
に示 す。二面せ ん断 型試験体は， ボル トの許 容せ ん
断
耐 力以 下 の荷 重でス プライスプレー
トの 降 伏が先行す る よ う に設 計さ れて お り，
高 速 載荷時で も， 荷 重 時 刻 歴で観察さ れ る最初の山がスプライスプレー
トの降 伏を示し，
降伏後，
スプライス・
プレー
トの断面積が減 少す る た め， 2番目 の 山が最 初の山よ り も低くな るもの と考え ら れ る。
表
一
8より，
降 伏荷 重，
支 圧荷重s2） と もに，
載 荷 速 度 註2＞ 図一
15．
に示す荷重 と変 位 関係の模 式 図で、
荷 重と変 位 曲 線の第1凸部の最 大 値 （A 点 〉を最 大 降伏荷 重， 第2凸 部の 最大値 （B点 ） を最 大 支 圧 荷 重と呼ぶ こ と に す る。
A点に至る 直 前で荷重2
変 位 曲 線の曲 率が大き く変 化し たの は，
スプラ イ スプレー
トと 母 材の荷 重分担が変 化し たた め と 考 え られ る。
宕 2〕
脚 変 位 〔cm ） 図一
12一
面せ ん断 ボル ト接 合4．
5t試 験 体 〔めっ き） （5M ） の荷 重一
変位 関 係の模 式 図 詈窒
駈
ご ： 詈：−
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125．
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75．
5 T ：阿E l騨
eel MP× 口PτR＝
Z．
4B6目9．
図一
13 二面せ ん断ボル ト接合4，
5t試 験 体 （めっ き〉 〔6M ） の時刻歴 によ る 上昇が顕著に認め られない。
4
−
6一
面せ ん断 ボル ト接 合9t 試 験 体（
めっ き）（7M
） 試 験 体 数は 1M と 同 様で あ り，
高 速 載 荷 実 験で は，
各 試 験 体と も1回の載 荷 後， ボル トの せん断 破 壊お よ び 母材のせん 断 縁 方 向にボル ト孔の変形が生じた。
荷重 と変位の時 刻 歴の例 を 図一
16に，
荷重 と変 位 関表
一
9一
面せん断 ボル ト接合9t試験体 （めっ き） （7M ＞の測表
一
10 二面 せ ん断ボル ト接合9t試験体 （めっ き）（8M ）の定結果
測 定 結 果 試験 体 名 載 荷 速匿 （L／d／6eC ） 降 伏 荷 重 （ton） 最 大 荷 重 （ton） 破 断 伸 び （％ ） 7MO1SP
．
0 9．
8012．
09 4．
9 静 的 載 荷 7MO2SP．
0 9．
3210．
99 3．
8 平 均 値 SP．
0 9、
561 工．
50 4．
4 7M11SP．
1 10．
8012．
85 4．
0 7M21SP．
2 ll．
05 ユ2．
8 3．
7 高 速 載 荷 7M31SP．
3 1L5012．
99 3．
8 7M41SP．
4 11．
4512．
53 4，
0 7M51SP．
5 10，
7812．
98一
ID．
o B．
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一
一
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一 丶
0 0，
6 1，
2 1．
e 2．
4 褒 位 （cm 〕 図一
14 二面せ ん断ボル ト接 合4．
5t試 験体 （めっ き ） （6M ｝ の荷重一
変位 図 £ 9｝
箇 駄験 体名 載荷 速 匿 （‘／d／聞6） 隆 伏 荷 重 （ton） 最 大 荷 重 （ton） 破断 伸び （％ ） 8MO1SP，
0 9、
oo10．
84 6，
6 静 的 載 荷 8MO2SP，
0 8．
9010，
78 6，
6 平 均 値 SP．
0 8．
9510，
81 6．
6 8M11SP．
1 10，
5011，
66 6．
8 8M21SP．
2 10．
8012，
29 9．
7 高 璃 載 荷 8M31SP．
3 且1．
0512．
33 8．
6 8M41SP．
4 11．
601Lgo 7．
5 8M51SP．
5 11．
6013．
16一
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c］ Mn： BRTPr 1こ り？？2 図
一
16一
面せ ん 断 ボル ト接 合9t試 験 体 （めっ き）（7M ）の 時刻歴 C 変位 〔cml 図一
15 二面せん 断 ボル ト接 合4．
5t 試 験 体 〔めっ き） （6M ） の荷重一
変 位 関 係の模式図 係の例 を 図一
17 に，
各 試 験 体の実 験 結 果を表一git3
）に 示 す。 図一
16よ り5M
と同 様，
載 荷 初期にボル ト孔の ギャッ プの ずれ が生じて い る様子が うかがえ る。
ま た， 図一
17よ り載 荷 速度の 増 大と ともに破断伸び が短く な る様子がう か が え る。 図一
17より降 伏 荷 重，
最 大 荷 重 ともに載 荷 速 度が大きい場 合そ の影 響 を顕著に受け る が，
高速載 荷 時の載 荷 速度の差に よる影 響はあまり顕 著 に現れ てい ない 。4
−
7二面せ ん断ボル ト接 合9t 試 験体 （めっ き）（8M ）
〔
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一
一
7M41− 一
一
0．
6 1．
2 変 位 〔em ｝ 1．
8 z4 図一
17一
面せん 断 ボ．
ル ト接 合9t 試験体 （あっ き） （7M ）の註3） 図
一
18に示す，
荷 重と変位 関 係の模 式図で註1と同様，
A 点．
を 降 伏荷重，
B 点 を最大荷重 と呼ぶ こと に する。
荷 重一
変位 図試験 体 数は 1M と 同様で あり
，
高 速 載荷実験で は，
1 回の載荷後，
各 試 験 体 共にボル トの せ ん断 破 壊 お よ びス一 75 一
（
＝
9）
凹 ε 変 位 （cm 〕 図一
18一
面 せ ん 断 ボル ト接 合9t試 験 体 （め っ き） （7M ＞の 荷 重一
変 位 関 係の模 式 図四
冖
回
四
．
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76玉臼6 図一
19 二 面せ ん断 ボル ト接 合9t試 験 体 （めっ き〉（8M ）の 時 刻 歴 プライスプレー
トのボル ト孔でせ ん断 縁 方向に変 形 が 生 じ た。
荷 重 と 変 位の 時 刻歴の例を図
一
19に，
荷重と変 位 関 係の例 を図一
20に，
各試 験 体の 実 験 結 果を表一loUt41
） に 示す。
こ れ より，
降 伏荷 重，
最 大 荷 重と もに載 荷 速 度が 大きい場 合，
その影 響を顕 著に受け る が，
高 速 載 荷 時の 載 荷 速 度の差に よる影 響は あ ま り顕 著に現れ て いない。§
5．
黒皮母材に め っ き処 理 を施 した場 合の力学的 特 性の変 化静 的 載 荷 時
，
高速 載荷時の 母 材 試 験 体 （1K ， lM ） の力 学的 特 性 を 比 較す ることに よ り，
めっ き処 理 が 鋼 材 の力 学 的特性に及 ぼ す影 響を調べ る。
今回，
応 力 度 速 度註4） 図
一
21に示す，
荷 重と変 位 関係の模 式 図で 5M≒
同 様， A点 を降 伏 荷 重，
B点 を最 大 荷重 と 呼ぶ ことに す る。
14．
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一
一
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一
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6 1．
2 1．
8 2．
4 変位（cm ） 図一20
二面．
せ ん 断 ボル ト接 合9t試 験体 （めっ き〉（8M ）の 荷 重一
変位 図門
＝
o ご 口 電 翼 位 ｛cm ） 図一
21 二面 せ ん 断ボル ト接 合9t試験体 〔めっ き） 〔8M ｝の 荷重一
変 位関係の模 式 図a
号 ＼ EgV 制 只 旨 さ 嵐 刊 応 力 度 遷 匿 ttQm／ cd／5eC｝ 図一
22 黒 皮 母材の上降伏応 力 度に及ぼす めっ きの影響 と各試 験体の上お よ び下 降 伏 応 力 度， 最 大 応 力 度お よび 破断伸びのそ れ ぞ れにつ い て比較を行っ た。
図
一
22〜
図一25
に横 軸 を応 力 度 速 度に，
縦 軸を力 学 的 諸 量に とっ てプロ ッ トし た もの を 示 す。
図
一・
22， 図一
23 よ り，
静的 載 荷 を含め応 力 度速度 の 大 き さ に かか わ らず黒 皮 材にめっ き を行う と，
上お よ び 下 降伏 応 力 度の上 昇 する傾 向が わ か る。
また図一
24 よ り，
最大 応 力 度に つ い て，
静的 載 荷に は上お よび下降伏 応力度と 同 程度の上 昇が認め られ る が， 高速載荷域で は 顕 著な上昇が認め られ ない。
図一
25 よ り，
静 的 載 荷を含め応 力 度速度の大き さに〔
9 く己
Q ご 懲 R 頃 当 謹 トβ
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1 ／s ， 図一
23 黒皮母材の下降伏応 力 度に及 ぼ すめっ きの影 響 300 ， 6 5 4’
一一
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P9二＝ ，燧一
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1‘ OlM ● o 図一
24 br．
10ss 10 lCO 200 蜘 彫 力 度 溝 度 〔ton ／凶〆SeC ｝ 黒 皮 母 材の最 大 応力度に及ぼす めっ きの影響 o o Q8o
0 ● ■ o ● o ● o 1K o ，M ・ o loo mo 碍 η1
聖 岨慶 Crenf．
di／5鰯
d 図一
25 黒 皮 母 材の破 断 伸びに及ぼ す めっ きの影 響 期 か か わ ら ずめ っ きを行う と破 断 伸び が低 下す る傾向が わ か る。な お
，
静 的 載 荷 時 と高 速載 荷時の力 学 的 特 性の 関 係に つ い て，
次 報 （その3
＞で報 告 する。
§6．
ま とめ塔状 鋼 構 造 物に多く使用さ れ て い るめっ き 処 理 を施し た
，
鋼 素 材お よ び鋼構造 接 合 部に高 速引張力が加わっ た 場 合の 力 学 的 挙 動 を調べ ることを 目的 とし た高速載荷 実 験を行い，
静 的 載 荷実験 結 果との比 較を行っ た。 なお，
今 回の試 験 体と し て， めっ き処 理 を施し た鋼 素 材，
突 合 わ せ溶接 接 合 部お よびせ ん断 型の ボル ト接合部を使 用し た。本 実 験の載荷速度範 囲 内において は， 母材の降伏 荷 重 の上昇は顕 著で あっ た が， 弾 性 域 内 を越え た後
，
そ の最 大荷重の上 昇は顕 著では なか っ た。
次に突合わせ溶 接 接 合 部と一
面お よび二 面せ ん断9t
型の ボル ト接 合 部の場 合，
その降 伏荷重お よ び最 大 荷 重は静的載荷時の値よ り も増 大していた が，
高速 載 荷 域で の載荷速度の差による 上昇の差は顕 著で は な かっ た。
ま た
，一
面せ ん断4．5t
型の ボル ト接合部の降 伏 荷 重 お よ び最 大 荷 重の上 昇は顕 著で あっ た が，
こ 面せ ん断 4．
5t型の ボル ト接合部の場 合は， 静的載荷時の場 合と 比較して大 きな差 異が 認 め ら れ なか っ た。
この他
．
めっ き処理の影 響で，
母材の降 伏 荷 重お よ び 最大荷 重は増大するが，
破 断 伸 びは劣下す る傾 向にある こ と が明らか になっ た。以上の実 験 結 果お よび前報 （そ の 1）の実 験 結 果よ り， 高 速 引 張 力 を受け る各 種 接 合 部の力学 的特性 を定 量 的に 把 握するた め に， めっ き処 理 を施し た接 合 部 も含め， 統
一
的な表 現 方 法 を提 案し，
考 察を加えた結 果につ い て， 同 報 （そ の 3｝で報告す ることにす る。
参 考 文 献 1）日本 建 築 学 会 ；塔 状構造 物 設 計 指 針同解 説
，
1980年 制 定 2）篠塚正宣：鋼 構 造 物の動 的解析及び設 計；JSSC
Vol．
11，
No．
118，
’
75．
10．
1，
pp，
22〜
pp．
27 3｝ 山 岸 啓 利，
菊地 昌利 1鉄 塔 部 材の溶融亜鉛 溶 中にお け る機 械 的 特性 と 挙 動につ い て ；鉄 塔
’
82；54，
pp．
24−−
PP．
36 4） 金 多 潔，
甲津功 夫，
藤 村 和 男 ：屋外鉄 構 衝 撃 試 験；鉄 塔’
82；54， pp．
18〜
pp．
23 5〕 今野 知則．
猪 原 鉄博，
奥田 賢 持，
赤 木 久 真 ；無 線鉄塔の耐 震 性に関 す る シンポジウムテ キス ト
，
’
84．
3，
pp．
27−
PP．
38一 77 一
'
SYNOPSIS
'
1
uDC:624. 07s. ol 4. s:624. o7s.4:62h. o7s.3
,
/
STRAIN
RATE
EFFECTS
ON
STEEL
STRUCTURAL
JOINTS
DUE
TO
HIGH
SPEED
TENSILE
LOADING
Part
2-Tests
of galvanizedbase
metal,butt-welded
joints
and connectionsthrough shear strength of galvanized regular
bolts
..
by D[.KIYOSHI KANETA, Prof.of Kyoto Univ:, Dr.ISAO
KOHZu, AssociateProf. of Kyoto
tiniv.,
kAZUO
'
''
FUJIMURA, Nippon Denro Mfg. Ce., Ltd., TowerDiv., YASUSHI SHI)IOHARA, OsakaGas Co., Ltd.and
'
.TAKAO
KIGAMI; Graduate Studentof Kyoto Univ.,Members of A.LJ. '
'
/
1/
1.t
.t
tt
'
/t
1When
tower-shaped steel structures are su6]ected toearthquakes,tluctuating
velocity winds and other externaldisturbances,
it
canbe
assumed that mechanical propertiesof the thateTialwill varyfrom
thoseof'the
materialunder static conditions
due.to
theinfluence
of loadingspeed(effect
of strain Jate velocity).In
thisrespect, thb studies inthe postdeal
with,the raw material
itself
and ithas
notbeen
clarified whether or not experimental
re-sults are also applicable to the
dynamic
behavior
of connec!ions which seept tobe,the
most critiqal partin
thesteel structural
frarne.
-
.,
.,
Such
being
thecase, the purpose of thisstudyis
to clarifyfrom
an experiment ofhigh
speed monotomc tensileloading,the chara,c,teristic.sof the change
in
mecbanical propertiesof the galvanizedbase
metal, thegalvanizedbutt-welded
joints
and thejoints
through shear strength of galvanized regularbolts,
used inthe ordinarytower-shaped steel structures.
'
'
From these tests results, ithas
been
concluded that,since the mechanical properties of theseFtructural
joints
'
are remarkably affected
