【研 究 論 文】 UDC ：624
．
078 ：624．
014．
2 ：624．
075．
2．
016．
7 日本建築学会構造 系論文報告築 第 354 号・
昭和 60 年 8 月根 巻
き
型
柱
脚
の
せ ん
断耐
力
止 会 員 正 会 員 正 会 員森
加
寺
田
藤
田
耕
岳
次
＊勉
＊ ＊彦
＊ ＊ ＊1．
序鋼 構 造
・
根 巻 き型 柱 脚の破壊形式は種々 存 在する が｝1・
6｝・
10 ），
その一
形 式と し て， 根 巻き部 鉄 筋コ ン ク リー
トの せん断破壊が挙 げら れ る。
こ の破 壊 形 式に着 目し た耐 荷機SS
］U ＋お よび 根 巻き部 鉄 筋コ ンク リー
トの せ ん断終局耐力の 評 価 法Gb・
Sl・
1°）の 提 案 がな さ れ て いる が ま だ十 分に解 明され てい る と は言え な い。
本 論文では，
根 巻き型柱脚を埋め 込 み型 柱 脚 と 同様， 鉄骨 と鉄 筋コ ン クリー
トとの異種構造 接 合 部と把 握し，
鉄 骨 柱か ら根 巻 き部 鉄 筋コンク リー
トへ の応 力 伝 達は根 巻き部 鉄 骨とコ ン ク リー
トの支圧応 力お よびそ れに基づ く摩 擦 力により な され，
根巻き部鉄 筋コ ン ク リー
トの せ ん断破 壊は根 巻 き部 鉄 骨か らの支圧 応 力による根巻き部 コ ン ク リー
トの パ ンチン グシ アー
破 壊で あ る とい う 立 場11 ）か ら，
根 巻き部鉄筋コ ン ク リー
トの せん断終局耐 力 お よびせ ん 断ひび わ れ発生 耐 力に関 する既 往の実 験結果 を検 討し た もの であ る。 2．
根 巻 き部 鉄 筋コ ンク リー
トの せ ん断 終 局 耐 力 （1 ） 柱 脚 形 式 研 究の対 象 とする根 巻き型柱脚は， 下記の条件に あて は まる形 式の もの と する。i
柱 鉄 骨はH形 鋼ii
ア ンカー
ボル トを 鉄骨ベー
ス プレー
トの柱ウエ ブ 芯に配 置する ことに より，
アン カー
ボル トとべ一
スフ レー
トとに より根 巻き部 鉄 骨の 曲げモー
メ ン トを基 礎ば りに伝 達す ること が積 極的に は期 待され て い な い。iii
根 巻き部鉄骨フ ラ ンジに はス タッ ドコ ネクダ な どの シ アー
コ ネクタが溶 接さ れ て い な い。
iv
根 巻き部 立 上り主 筋を鉄 骨フ ランジに溶接する6b などの柱 脚 部の応 力 伝 達一
ヒの く ふ う が特に な さ れ ていな い。
た だ し，
既 往の実 験で，
アンカー
ボ ル トお よび鉄 骨べ一
＊ 千 葉 大 学 助 教 授・
工 博 ＊ ＊ 東 京 大 学 教授・
工博 1＃ 干 葉 大 学 大 学院 生 （昭和59 年 ll 月 22日原 稿 受理 日，
昭 和 60 年3月20ロ 改 訂 原 稿 受理 日，
討 論 期限昭和 60 年 11 月 末口） スプレー
トの ない根 巻き型 柱 脚の モデル試 験 体は その他 の 条 件を満足 すれば検討の村象と し て い る。
（2
） 柱脚部の応 力 伝 達 筆者 ら が文 献 11）に示し た，
埋 め込み型 柱 脚にお け る鉄 骨部分か ら基 礎コ ン クリー
トへ の応 力 伝 達に関す る 諸仮定を根 巻き型 柱 脚にも適 用する。 すな わち，
根 巻き 部 鉄 骨 とコ ンク リー
トとの支 圧 応 力，
お よ び，
支圧応 力 状態に あ る根巻き部鉄 骨フランジ とコ ン クリー
ト間の摩 擦力に よ り根巻き部鉄 骨か らコ ン ク リー
トへ の応 力 伝 達 が な さ れ る と考え る。
Fig．
1に示す柱脚部の応 力 状 態に対する鉄 骨ベー
ス フ レー
ト中央位 置での力のつ り合い方 程 式は，
（1），
（2） お よ び （3
）式と な る。
〔曲げモー
メン ト〕M
，＋Mc
＋M∫ 。＝
M。＋Q
。・
dc …・
…・
・
………・
・
（1｝ 〔せ ん断力〕N
）。− Nn ＝
Q
。……・
…………・
一 ・
・
…・
・
…・
…
（2） 〔軸 方 向 力〕1Vb
十〔PtuN∫u一
μ1ハレ」）＝
Nc・
…………・
……
…
（3） こ こ で，
d。 ：鉄 骨ベー
ス プレー
ト下 端か ら根 巻 き部コ ン ク リー
ト天 端まで の距離 （根巻き高さ） e。
：鉄 骨ベー
ス プレー
トと基 礎 コ ンク リー
トと の支 圧 応 力の合 力 （N
，，）の位置と鉄骨 ウェ ブ芯 間の距 離 v劉
HxBx
靹
冨tf
轟
fc
r
蒸 lilull ：ll
：lll
」
罵
、1
旧
⊃Nbt
iil
Φi
；
佃
N
− ー ー：
fb
’tetNbct4
−一
−
り ≧−
一
c一
h
一
一
「−
…
」
广ー
…
L
襯
一
一
一
魍
1
曲
Fig．
1 Ana且ytical Model of Stress Transf已re、：根巻き部 下 部鉄骨フランジ とコ ン ク リ
ー
ト間の支 圧 応 力の合 力 （N
∫ 、）の位置と鉄骨ベー
ス プレー
ト下 端 間の距 離 et ：鉄 骨ベー
スプレー
トと根巻き部コ ンクリー
トとの 支 圧 応 力の合 力 〔N
，，）の位置と 鉄骨ウェ ブ芯 間の距 離 eti：根 巻き部上部 鉄骨フ ランジ とコ ンク リー
ト間の 支圧応 力の合 力 （N∫u ）の位 置と鉄骨べ一
スプレー
ト下 端 間の距 離 H ：柱の断 面せい M，＝
Nb，ec ＋Nbtet：鉄 骨ベー
ス プレー
ト と基 礎お よ び根 巻き部コ ン ク リー
トとの支 圧 応 力で伝 達さ れ る曲 げ モー
メ ン トMc
＝A
し 。e。−
Nft et：根 巻き部 鉄 骨フラン ジ とコ ン ク リー
トと の支圧応 力で伝 達され る曲 げモー
メ ン トMF
：根巻き部コ ンク リー
ト天 端 位 置にお け る柱の曲 げモー
メ ン トM
ノ。
＝
（μ。Nfu
十PttlVn ）H
／2 ：根 巻き部 鉄 骨フ ラ ンジと コ ン ク リー
トの摩 擦 力に よ り伝 達 さ れ る 曲 げモー
メ ン ト N，＝
N。c− Nbt
：鉄 骨ベー
ス プレー
トに より伝 達さ れ る軸 方 向 力Nc
：柱の軸 方 向 力Qc
：柱のせ ん断 力 μu，
μ犀：根 巻き部 鉄 骨フ ラン ジ とコ ンクリー
ト間の摩 擦係 数で，
根 巻き部コ ン クリー
ト天 端 側の値 をμu と し， 鉄 骨べ一
ス プレー
ト側 をμ、とする。
こ こで， ベー
スプ レー
トの存 在す る試 験 体に対 し て は μu＝
μt＝
O．
5と し，
ベー
ス プレー
トの存 在し な い試 験 体に対 し て は μ，＝
O．
5 と して （3
）式の軸 方 向 力のつ り合い方 程 式 を 満 足す る よ うμu（≦0．
5
）を便宜的に設 定す る。 な お，
摩擦 係数 の値につ い ては，
さ らに検討を進め る必 要が あ る。
根巻き部お よ び基 礎コ ン クリー
トの支 圧 応 力度は安 全 側の措置と して コ ンク リー
ト素 材の圧 縮 強 度Fc
で頭 打 ち と してい る。 この計算上の頭 打ちは，
柱が高 軸 力の場 合で， 鉄 骨ベー
スプレー
ト と基 礎コ ン クリー
トの 支圧 応 力 分 布に現れ てい る （注）。 ま た， ア ンカー
ボル トの軸 方 向 力のつ り合い に関す る寄 与は無 視し た。
以 上に よ り，
根 巻き部 鉄 骨の支 圧 応 力分 布は （1｝か ら （3
）の つ り合い方程式を満 足するFig．
1に示すfb
，
fc
お よ び φを求め るこ とに より決 定で き る。
（注 ）
3
章で検討 し た試 験 体で はP 矼32MN 30，P
皿32
MN
25
がこの場合である。
（3 ） 根 巻き部 鉄 筋コ ン ク リー
トの せん断 終局耐 力 根 巻き部 鉄 筋コ ン ク リー
トに は種々 の型の ひ び わ れ が 生 じ る が，
本 研 究では，
根 巻き部 鉄 骨フランジとコ ン ク（a ｝ Crack Pattern ＠ 〔b｝ Crack Pattern
Fig
．
2 Shear Cracks Discussed in this Paper回
（a） Crack Pattem3
A
・＝
吾
A
・i
國
＠
匹「
14iAu
β
」
一一
」 （b｝ Crack・
PatternFig
．
3 Punching Shear Plane Assumedリr ト間の 支圧 応 力は（2）式 より Nfu≧Nftであるの で
，
NJUに より生 じ る根 巻き部コ ン ク リー
トの パンチ ング シ アー
ひびわ れ と想定さ れ るFig．z
に示す せ ん断ひびわ れ，
を検討 の対 象と す る。
せ ん断ひ びわ れ は，側 柱の埋め込み型柱脚に お いて， 柱の せ ん 断 力 を基 礎ば りの ない側 面 （以 下，
前 面と略 記 する）側に正 載 荷する場 合に生じる パ ン チングシ アー
ひ びわ れ のパ ター
ン と同じ で ある （文 献11 ＞参照）。
根 巻き部 コ ン クリー．
トの パンチ ング シアー
破 壊は側 柱・
埋 め 込み型 柱 脚の前 面コ ン ク リー
トのパ ンチ ングシ アー
破壊と同St
．
］1） ， 根 巻き部コ ン クリ、
一
トの パ ンチング シ アー
破 壊 面 （以 下， 破 壊 面と略 記する ）の せ ん断 応 力 度 が 支 圧応 力N／u に より 〉鷹 に達 し た時に起こ ると考 え る。
破 壊 面は，
せ ん断ひび わ れ，
に対 応して，
そ れ ぞ れ Fig．
3に 示す破 壊 面を考え る。 す な わ ち，
Fig．
3に 示すと お り，
鉄 骨フ ラ ンジ最 外 縁か ら 0．
5B （こ こ で，
B
は鉄 骨フ ラン ジ幅 ） 内 側の鉄 骨 ウェ ブ線 oq 上で，
支 圧 応 力が反 転する位 置 をp と する と，
せ ん断ひ びわ れ に対応する破 壊 面は点p
を含み鉄骨 ウェ ブ線に 45度 の傾 斜 をも ち ウェ ブ面に直 交す る平 面と し，
その 前 面へ の 投影 面積を．
Au
と す る （Fig．3
（a）参照 ）。
せ ん断 ひ び われ に対する破壊 面は， 文 献 11 ）で側柱・
埋め 込 み型柱脚の前面コ ン ク リー
トの正 載荷時に仮定し た破 壊 面 と 同 じ と し，
そ の前面へ の投影 面 積 をAu
とする （Fig．
3 （b
）参照）。
し たがっ て， 根 巻 き 部 鉄 筋コ ンクリー
トのパンチング シ アー
破 壊に基づ く せ ん断 終局耐 力 （以 下， せん 断終局 耐 力と略 記する〉は， 根 巻き部コ ン クリー
ト天 端で の外 力 （MF，
Qc
，
Nc
）に よ る攴圧 応 力Nfu
の算 定 値 が （4） 式 を満足 した時と な り，
その値 を （’
N
．．
）pと す る。
こ の 時の外力を （M，・
）p， （Qc
）ρ， （N。）ρと する。（
Ntu
＞P 言
加再
・
…・
…・
・
……一 ……・
一・
…
（4
） こ こで，Au
はA
． ，Au
の う ち小さい 方の 値であ る。
な お，
（4） 式は せ ん断 補 強 筋の効 果 を考 慮 してい な い の で安全側の 評 価と な る と考え ら れ る。 ま た，
根 巻 き 高 さ （d
∂ が 低 く， 根 巻 き 部コ ンク リー
トの断面せいが大きい場合，
解析上の破 壊面が基 礎 ばり一
34
Fig
．
4 Approximate Punching Shear Area側に わ た り 〔Fig
．
4参 照 ），
実 際の せ ん断ひびわ れ状 況 と相違 す る場 合が あ る。 こ の場 合に対する破 壊 面の採 り 方，
根巻き部コンク リー
トの パ ンチングシ アー
強 度値等 につ い ては今後の研究 課題 であ る。
な お，Au
≧Au
と なる場 合は，
根 巻き部コ ン ク リー
ト寸法が Wc》he
の と き，
ま た は，
ω c≒hc
では根 巻き部コ ン ク リー
ト寸 法 が鉄 骨 寸 法に比べて特に大きい 場 合で，一
般 的に は ん 〈Au
の場 合が多い。
3．
既往の実験結果の検 討 （1） 既 往の実 験 既 発表論 文の う ち，2．
（1）に示 す，
本 研 究で対 象 と す る柱脚 形 式 で，
根 巻き部 鉄 筋コ ンクリー
トの せん 断ひ びわれ発 生 耐 力 （M鵬r，
QE
「，
N ：’｝お よび最 大 耐 力 （MF ，Q
誓， 岬 ｝が明記され た実vall
一
5，．
7）−
9） につ い て，
そ の試 験 体の 概 要お1
よび 実 験結 果をTable
l
に示す （記 号はFig，
1 参照）。 仲・
森 田ら の実Wt4
）・
5 ）・
7） は異 種 構 造 接 合 部の応 力 伝 達 機構の解 明が目的のため 基 礎ば り が存 在し ない。
しか し，
接 合 部の応 力 伝 達お よび破 壊 性 状が根 巻き型 柱 脚と本 質 的に同一
と考え ら れ る の で本 研 究の対 象と し た。
な お， 試 験 体に はベー
スプレー
トおよ びア ン カー
ボル トは存 在 せ ず，
また，
試 験 体Ql
．
0−
2，
Ql
．
5−
2，Q2
．
0−
2の 根 巻き部鉄 骨は グ リー
ス を塗布され た後，
ビニー
ル シー
トで覆わ れ，
根 巻き部 鉄骨 とコ ン ク リ．
一
ト間に摩 擦 力が 働か ない よ うな細工 が施され て い る71。
試 験体の載荷形式は，
仲・
森田 らのB
シ リー
ズdJ．
s）が 純 曲 げ試 験である以 外は片持ばり形 式の曲げせ ん断試 験 で ある。
鷲尾・
鈴 木 らの試 験 体1］−
31・
s ）・
e）’
は，
正 負 繰 返 し 載 荷 試 験され て いる が，Table
1の せ ん断ひ び わ れ 発生 耐 力は，
初せ ん断ひびわ れの発 生 耐 力 としてとらえ，
正・
負 載 荷で絶 対 値の小さい方の値 を，
ま た，
最 大 耐 力は正・
負載荷で絶 対値の大き い方の値を採 用し た。
な お， せ ん 断補 強筋 比 （Pw
）の小さい 試 験 体では，
引 張 側 鉄 骨フ ランジ面に沿 う 分離ひ びわ れ が根 巻き部コ ンク リー
ト天 端 側より鉄 骨ベー
スプ レー
ト側へ 進 展し た後に せん断ひ びわ れ が発 生・
成 長 する と報 告 さ れ て い る が臣 31，
Table
lに は後 者の せ ん断ひびわれ発 生 耐力 を 示し た。
また，
せ ん断ひび わ れの パター
ンはtTablel に示す 試 験 体は ずべ てせ ん断ひび わ れ と報 告さ れて いる。
Table1
に 示す試 験 体の う ち，PR
皿o は引 張 側 鉄 骨フ ラン ジ面に沿 う 分離ひびわ れ3 ＋，PM20
，P
】V20
は根 巻 き部 鉄 筋コ ン クリー
トの 曲 げ 破ifBP
，
お よ び， Pll
32MN30，
P 皿32MN25，
plV32MN25 は鉄 骨 部 分の 局 部 座 屈9で 最 大 耐 力が決 定された以 外は根 巻き部コ ン ク リー
トの せ’
ん断確壊で最大 耐 力が決定して い る。
（2｝ 柱 脚 部の応 力 伝 達2．
（2
＞に示し た根 巻き部 鉄骨 か ら鉄 筋コ ン ク リー
トへ の 応 力 伝 達 機 構の妥 当 性を検 討す る た め，
仲・
森 田ら のQ2
．
o−
1およびQ2 ．
0−
2はべ Tt スプレー
トお よびア ン カー
ボル トが存 在し ない た め，．
（1）式でM
，＝0，
（3
） 式でN
，＝
0と し てい る。
ま た， 根巻き部 鉄 骨フ ランジ とコ ン ク リー
トとの摩 擦 係 数は，
ベー
ス プレー
ト等の存 在するP
ll
32MNOO に対して は μu ＝μt＝ 0．
5と し，
べ一
ス プレー
ト等の存 在 し ないQ2
．
0 − 1
に対して はμ。を 試 験 体Q2
．
O−
1，
Q2
．
0−
27お よび鷲 尾・
鈴 木らの試験 体 P 皿32MNOO9 ，の 根 巻き部 鉄 骨フ ラン ジの材 軸 方 向ひ ずみ分 布の実 測 値と2．
（2）に示 し た方 法に よ り求め た 実 線で示 す 解 析 結 果 をFig．
5
に示す。
ま た，
Fig．6
に は そ れ等の荷 重 時で の根 巻き部 鉄 骨 とコ ン ク リ．
一
トとの 支 圧 応 力分 布の 解 析 結果
を参 考と し て示す。
計算に際し，
” ω 眉 O 信 E ， HOO H ω O μ o陰 旧 O 凾 ＝ 肩 H 図 U ， O 目 何 OO 目 Ω コ ” 切 紗 Φ 〇 二 〇 〇 で oO 」 O 旧 信 嘱 O 」 ぴ 儒 周 唱 ” 喟 困 O 旧 O 旨 コ ρ O 昭 」 旧 H 噂 」 コ xoH 旧 で（
口 咽 〉 二 四 爿 3 唱 臼 ＞ ou 眉 ＝ ＝ 噌 冒 u 訥 鬥 伊 ‘ ” 耐 3 も り oou の 唄 口 E コ 一 〇 〇 一 ω 」 皿 ρ ゴ 劃 凵慶 ρ Φ 日 ひ ＝ OQ．
唱 ω O 旨 O 旧 匚 唄 ω 凵 σ 匚 唄 層 眉 噂 目 U 旧 O Φ H5 り O 邸 埼 旧 仁 o 祠 Jo ゆ 】 O9
匚
■
，
，
．
唖
，
●
●
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・
va9 ・
．
・
〉・
・
旧．
，
十●
9，
』 口 ひ旧尸
1 N「
リマ m タ “ 婁 タ．
田 ” r「
巳 ひ 旨 o 旧 ⊆ 咽 ω 均 畠 〇 四・
…
O ← 1 門 H “
．
Ω．
胤 孰 兮 ー 門 m 舎 。 門．
ρ．
H よ．
合 ー n ひ な ー n「
軌 仔 ー n 叺 ← ー n 乳 ρ．
H、
3
− こ 軌 0 − n m 曾 ー 門 mO ー ハ奮．
£ 岔．
oマ
n．
O N 卜．
O 貧．
d 。。 。、．
o O 軌．
O 守 oo．
O OO，
H O 卜．
O 門 0．
O m 卜．
O 。マ
．
ご − ヴ ト o．
ゴ ；．
一 芯 H，
ご8
．
H 乍円
，
♂ 卜 。．
州一
O．
H 可 m．
O 卓 引 O 困．
卜 I O．
q Ψ い い．
〔 I Oq 諍，
O O．
O．
酎 O マ．
n O 可，
O − O．
軌 マ OO．
寸 ー O の9
の O．
n 丙 マ マ．
n O 卜●
頃 O，
O 閃 O 頃 9的
O 門，
頃 O，
O 回 冖．
門
O α．
野 ー O．
可
Oロ
⊃ 鳴．
門
I ON．
Ψ D．
門
n い H．
門
Om、
野 O．
O 円 口o 門，
門 DO」
可 O，
OH い マ，
n Om，
可 O．
O nN，
n．
OO．
頃 O．
n マ nH．
の ON．
の O。
O 創 鳴 N．
O OO．
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ー O．
働 マ n 一．
門 lF
Oo コ．
マ O．
門 n O．
O。
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四
〇 頃．
マ
O．
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．
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O，
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門 OO．
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O．
O 僧 OO．
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O．
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m O 卜．
m O，
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N o 〃 羽 咽 ℃ o 岬 ” 同 つ o 覗 劃 周 唱 o り 」 周 唱 O 羽 習 周 喝 o ρ り 耐 噂 o 斜 ρ 耐 ℃．
o μ り 「 唱 O 紛 μ 州 ℃ O ” ＃ 耐 喝 oo 門．
O o 」 り → 噂 O い n翼
OOm − OO 頃 o り ”→
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唱 o ρ ρ 同 唱 O山
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OO 〔 ー 頃 卜 門 o ’ 」 祠 ℃ o ρ ρ 唄 唱 O μ 凵 H 唱 o 調 ρ 困 刀 O の n翼
OOm − O 頃 N o 」 μ 周 で o 羽 ” 周 喝 o 羽 」 唄 唱 o ρ 」 嘱 O O 凵 初 刊 唱 o 」 ” HO o 」 ρ 引 ℃ o 旧 ” 司 OO 」 り 唄 OO 凵 ρ 爿 O O ▽ 尉属
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山 い N 呂 Σ Nm 口 山 山 HZ Σ Nn 目 山 〇 一 2 Σ Nn 目 餓 OO2 ε 吋 n 目 脳 O 門 Z Σ Nm 目 へ 嶋 HZ ＝ Nn 目 山 O宀
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伺 O，
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O の oD．
O O 口．
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O 門 O．
O 卜 O．
N O．
O N 卜，
0 Ψ N．
H O，
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O OO．
H O．
O 頃 門，
O O い．
N O，
O oD ロ◎．
O O一
．
N O，
O マ ト．
O Ou ひ．
図 O．
O nO．
O o リ リ 回 噂 o リ リ唄
O o 馴 ” 爿 ℃ O り 〃 周 唱 o リ リ．
哨 唱 HO．
O o ρ の 州 ロ ー OON o 騨 凵 耐 唱．
ー 〇 一 N o 斜 ” 引 唱 IO 守 円 o 劃 り 噌 ℃ lO の 四 〇 羽 ρ 州 噂 IOH 酎 O ト へ翼
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O 卜汽
Oマ
H N − O．
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H σ → 10．
NO 目 − 頃．
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HO 団 lO．
H σ〔
M 庸」
ω 噂 乂 巧 Z．
臼 頃 軌，
O 卜 卜，
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O マ oD．
0 韜 N．
【 可 O．
O 例 O，
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OOO，
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肖 OO，
O O．
O の マ，
肩 OO．
O O，
O マ 6．
一 〇 〇．
O O．
O マ a．
OOO．
0 0．
O 卜 n，
H OO，
O O．
O qσ 僧，
H OO．
O O，
On 守
，
H OO．
O O．
OO 卜
，
Or
州
O．
O▽
O．
D 卜 N．
円 HN．
因 O 卜 閃箕
OHN − Oo3N．
O 」 の 唄 U − 〇 一 N ⊃ 卜 ω KOONIO 一 N O 卜 N菖
OHNlO▽
H．
11 日幽
oJJ 耐 唱 O ” ” 囲 O o 凵 」 爿 O O置
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O 卜翼
O マ H（
OO 吋）
0．
N 山（
OO こ い，
H ロ｛
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ロ δ 巴 O．
d 山恥
圃 ゜酬
・
引
爨
認 臥 旧，
の 事 門 O．
H 囚 ロっ．
O O 咽．
嗣 nO．
円 祠．
肩 卜 O．
一
軌 O，
肩 の n．
O呵
0．
O Oo ◎．
O〔
冖
卜．
。）
− 卜 m，
O I マ H．
OO
．
O 卜 O．
〔 の O．
のO
．
O 角 の●
め 頃 O齢
頃 O．
On 頃
．
門．
卜 目，
頃 O．
O n 丙．
門 Nh．
▽
O，
O O 卜．
rゆ ト n．
め O．
O H 肖．
N oう H．
門 O，
O ぴ 門．
N O 驫．
守 O．
O 頃 可．
四．
O α．
マ O，
O 頃 O．
n O 一，
頃 O，
O 軌 一．
n O 頃．
マ
O，
O【
口含．
伺 OH．
▽
O，
O O 頃．
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．
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OO 門 1 いト
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．
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N O，
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マ O．
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，
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O 門 O．
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一
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O マ ゆ，
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▽
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H O。
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H 頃 N．
Ψ O，
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．
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n O．
O．
一
．
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．
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一
ジ
Measured
Value
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（
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6
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．
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．
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，
07
町
32MNOO1
．
O3
，
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＿ ＿
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2
＿＿
● 0一
6
−
4
−
2002468
ε （，
IO
−
4
） 〔b｝Q2 ，
0−
2Fig
．
5 Strain Distlibution of Stee且Column一
冒
ロ コ コ コ「
「
「
」
」 OO の O の N尸
冒
αb
桐
」＿
Pll32MNOO
α LDCd
一
10
−
5
0
0
5
10
ε〔冨
10−
4
） （c） PU32MNOO ・u−
・驫
一
・鵜
… と ・・載 荷 条 件… N・
一
・ を満足 す る値に設 定し，
Q2
．
0− 2
に対 して は根巻き部 鉄 骨とコ ン ク リー
ト問に摩 擦 力が働か ない と考え ら れ る のでμu＝
Pti；
Oとし た。Fig．
5に示す と お り，
解 析 結 果はベー
スプレー
トお よ び アン カー
ボル トの 有無 （Pll
32MNOO，
Q
Z．
O−
1）， お よ び，
根 巻き部鉄 骨フ ランジの表 面 状 況 （Q2
．
O−
1，Q2 ．
O−
2 ）に応 じて実 測 値 を 良く説 明し てい る。 し た がって，
2 （2
）で仮定した根巻き部 鉄 骨か ら 鉄 筋 コ ン クリー
トへ の応力伝 達機構の妥 当 性がうか が え る が，
今 後さ ら に検討
を進め る必 要がある。
（3） せ ん断 終 局耐力 （4 ）式を用いて求め た根 巻 き部 鉄 筋コ ン 久 リー
トの せ ん断 終 局耐力の 解析 値1
（MF
）p，
（Q
。
｝p，
（Nc
）湯と実験値 （MF ，
Q2
，
N？）を （5
）式に より比 較す る。rm
＝M
芸卜／（MF）P・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
『
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
（5｝
な お
，Table
lに示す試 験 体はすべ て柱に一
定 軸 力を 作 用させ て い る こ と よ り N誓一
（N。｝ρ，
また，
仲・
森 田 ら の純 曲げ試 験 （B
シリー
ズ）でQT
＝
（Qc
）ρ三
〇であ る 以外は，
載 荷 形 式が片 持ばり形 式であ る た めQ
誓／（Q
，）ρ三
M 彫 （MF） ρと な る。
各 試 験 体につ いて rm を求 め た結 果をTable
1
に示す。 こ こ で，Table
lに示す各 試 験 体の Au は，
2，
（3）よ り 求め る とAu
〈Au
と な り，Au
の値 を採 用 して い る。
し たがっ て，
せ ん断ひ び わ れの タ イプは解 析 結 果と実T
凾
O
．
45Fc
O
．
19F
ヒ
験 結 果で一
致 してい る。
た だ し，
r． に星 印 を付し た試 験 体は解 析上の破 壊 面 が基礎ばり側に わ た る場 合であるが，
これ等の試 験 体で はFig．
4に示 すd
，が40 mm 以 下と比 較 的 小さな値で あ ること を考慮 して， ん とし て同 図に例 示す る仮想 の値を 用いて rm を （4）， （5＞式により求めて いる。 こ の 仮 想の値を 用い る こ と は，
破 壊 面と し てFig，
4に 示す点 pを含み鉄 骨ウェ ブ線に 45度の傾 斜を’
も．
ち ウェ ブ面に直交す る平面11mm
とそ れと 交 差 する基 礎ば り天 端と同一
一
一
レベ ルの平 面mmnn とを 考え る こと と等 価と な る。 石なお
，
本論文で研 究の対 象 とした根 巻 き部 鉄 筋コ ンク リー
トのせ ん 断破 壊 以 外の破 壊モー
ドで最 大 耐 力が決 定 し た試験 体につ い て も， 参 考とし て，
（5）式の を 算出し，
その値 を括 弧 内に示し た。仲
・
森 田 らの 曲 げせ ん 断 試 験 （Q
シ リー
ズ）で根 巻 き部鉄骨の表 面状 況が相 違す るQ
− 1
お よ びQ
−
2シ リー
ズで rn の 平均 値は 0．
94および1．
b3
と な り， 実 験 結果のバ ラツキ を考 慮すれ ば，
両シリー
ズと もに実 験 値 と解析値の対応は良 好とい え る。 ま た，
純 曲げ試 験 （B シ リー
ズ）と曲 げせ ん断 試 験 （Q
シ リー
ズ ）で rm の平T
−
O
．
63Fc
OL22Fc
蕊
6
・上
；
24tf
tQc
・1
．
（
）
tf
（
G
）
Q2
．
0
−
1
「「O
．
51
Fc
O
」17F
辷
嚇
，f
：
．
Il
O
．
08Fc
0
．
72tf
（
b
）
Q2D
−
2
Fig
．
6 BeaTing Stress State1
− −
1Q54dc⊥
i30tf
Q24Fc
一α
45hb10
亡f
（
c
）
PH32MNOO
一 36 一
均 値は
1．
05
と0．
98 と なり，
載 荷 形 式に よらず，
実 験 値 と解析値の対応は良い とい えよ う。
根 巻き部鉄筋コンク リー
トが せ ん断 破 壊し た試 験 体に つ い て，
rneと せ ん断 補 強 筋 比 〔Pw
）お よ び根 巻 き 高さ 比Cdc
／H
）の関 係をFig．
7に示す。
なお， 解 析 上の破 壊面が基 礎 ばり側に わ た る試 験 体につ い て は三角 印で示 して，
解 析 上の破 壊 面が根 巻き部 鉄 筋コ ン ク リー
ト部 分 に収ま る場合 （黒丸 印）と区 別し た。
Fig．
7に示す と お り， rm はPw
が大き く， ま たは，dc
／H が小さ く な る と わずか に一
ヒ昇す る傾 向が見られる が，
結 果の バ ラツキ を考 慮す れば，Pw
お よ びdc
／H
に 特に よ らず，0．
78〜1．
24の範囲に収まっ て お り， その 平 均 値はLO24 ，
標 準 偏 差はO．
121で ある。
また，
rm の 95％下 限値は rm＝
O．
83である。
し たが っ て， こ れ 等の試 験体の最大 耐 力は根 巻き部コンク リー
トのパ ンチ ングシ アー
破壊に よっ て決 定し たと評 価でき よ う。
な お， 解析 上の破 壊 面が基礎ばり側にわ た る場合 （三 角 印）の rm の平均 値は1．
038，標 準 偏 差は 0．
151とな り，
解 析 上の破 壊 面が根 巻 き 部 鉄 筋コ ン ク リー
ト部 分に収ま る 場合 （黒丸 印 ）の 1．
Ol9， 0．
109 と比 較 し て， 結 果の バ ラ ツキ を考 慮す れ ば ， ほぼ同 程 度の評 価 精 度と なっ て い る。
し たがっ て，
解 析 上の破 壊 面が基 礎ばり側にわ た る場 合で も，
Fig．
4に示す dp の値が d ”hc≦o．
11と小，
さい場 合は，Au
として Fig．
4に例 示す る仮 想の値 を 用いれ ば，
根 巻き部 鉄 筋コ ンクリー
トの せん断 終 局 耐 力 を評 価で き る と い え よ う。
な お，
柱の 局 部座屈に よ り最 大 耐 力が決 定 し た Pll32MN30 ，
P
皿32MN25
の rm は1．
40，1．12
と大き な値 を示しており，
本 解 析によ れ ば，
両 試 験 体の 根 巻き部鉄 筋コ ンク リー
ト部 分も せ ん断 終 局 耐 力に達して いること1
．
2
1
．
0
ム゜
払 凸 哈・
o ■一
1
．
2
Ω ∪6
0
nO
舎
毟
．
1
・
0
∴
・
÷
…
二
」
2L
…
一一一
α
8
γ
m
（
1
）
−
Me
αnVdue
α
6
（
2
）
−
9
5
°Z
。Lower
Bound
●
▲ ▲ ム （ ム ●．
■
● ●4
−
一 ． −H
−
．H
−
H
−一 ．
一 ● ● ・●
0 ▲．
3弓
一
一
一
「
一
層
幽一
一
一
一
一
▲0
、
2
0
，
4
0L6
Q8
1
．
0
1
．
2
Pw
（
％
）
（a） γ隅VersusPw
RelationshipFig
．
7 Ult土mate Sheal Streng止一
1
2
3
4
dc
／
H
（b） γ．
Versus dc／H Relationship1
．
2
1
．
O
噛 ▲ ● △ O ，●
●1
．
2
ID
■
・
〔
1
）
1
・
°
o
・
8
i
（
2
）
o
．
6
°
1
蹴
譜
、
＿、
鬼
・
●
●
▲ ▲ o ▲ ●●
・
O●
●
O
．
8
0
．
6
φ
0
．
4
一
02
0
．
4
0
．
6
0
．
8
1
．
0
1
．
2
Pw
（
％
）
（a） φVersus Pw Relationsh正p （b）Fig
．
8 1nitlation Strength of Shear Crack●
●
9 ●●
・
●
．
一
一
O一
一
一
一
辱
▼一
一
一
一
9dc
／
H
φVersus dc／H Relationship一
37
一
にな る
。
しかし，
これ等の試 験 体の最 大 耐 力 時にお け る 根 巻き部コ ン ク リー
ト天 端 位 置で の鉄 骨 柱の曲げモー
メ ン ト値は鉄 骨 柱の軸 力 を考 慮し た全 塑 性モー
メ ン ト値 （Mp
，）の約2．
2
倍，
1，
．
6倍と Mpc を大 幅に上 回っ てい る。
これ等の原 因につ い て は今 後の検 討 課 題であ る。
また，
鷲 尾・
鈴 木らの特 定の実験系列内で は，i
せ ん断 補 強 筋の ない 試 験 体 （PR
皿G
）は有る試 験 体と破 壊モー
ドが相 違する。
ま た，PR
皿1 （0．
91；rm の 値，
以 下 同じ），
PR 皿2 （1．
09），
PR 皿3
（1．19
）とPw
の増 大に応じて最 大 耐 力が大 き く なる’
1：。
ii
頂 部 補強 筋 （3−
9φ）の 有 る 試験 体 P2MNo （1．24
），P3MNO
（1．
21
）は無い試 験 体P2SNO （0．
78），
P3SNO
（O．
96
）に比較して，
最大耐 力は大き く，
ま た，
最大耐力に至 る までの 変形 能 力に富んでい るZ〕。
以上の例にみ る と お り，
せ ん断 補 強 筋お よ び頂 部 補 強 筋が根巻き 型柱 脚の復元 力特性に与え る影 響は無 視で き な いと考え られ，
それ等の復 元 力 特 性に与え る影 響の定 量 的な評価に関して は今 後の研 究 課 題であ ろ う。 （4） せ ん断ひび わ れ発 生 耐 力 根巻 き 部 鉄 筋 コンク リー
トのせ ん 断ひび わ れ 発 生 耐 力 を2．
（3
）に示 し た せ ん断 終 局耐力の評 価 法と同一
手 法によ り評価す るこ と を試み る。
す な わ ち，
破 壊 面の せ ん 断 応 力 度 が 支 圧 応 力Nfu
に よ り φ瓶
に達 し た 時に せ ん断ひ び わ れ が 発生す る と考え，
φをTable
l
に示す 実験 結果よ り求め ること に す る。
各 試 験 体の せん 断ひ びわれ発生耐 力 （雌 7，
Q
：「
，1V
齢 よ り支 圧 応 力Nru
を2．
（2）よ り算定し， その値を（Nxu
） c と す る と，
各 試 験 体の φは （6
）式よ り求め ること が でき，
その結果 をTable
1に示す。
（Nfu ＞c
＝
Au・
φv〆瓦・
∴・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
（6） 仲
・
森 田らの曲 げせん断 試 験で，
根 巻き部 鉄骨の表面 状 況が相 違するQ
−
］お よ びQ
− 2
シ リー
ズで φの 平 均 値が0．
86お よ び0．
87とほ と んど一
致し ている。 ま た，
純 曲 げ 試 験と曲 げせ ん断 試 験で，
φの平均 値は0．
84
と 0．
87 と な り，
載 荷形式に よる φの相違は認 め ら れ ない。
φと せ ん断 補 強 筋 比 （Pw ）およ び根 巻き高さ 比 （dc
／H ） の 関 係 をFig．
8に示 す。
φはP
． お よびd
。IH
に特に よ らず， 0．
46〜
1．
07の範囲にあ り， その平均値はO．
835， 標 準偏 差は 0．
147で ある。
資料数 （n＞ が n＝
35と 比較 的 少ない の で実 験 資料 を さらに蓄 積 する必 要はあるが，
得 ら れ た実 験 資 料の 範 囲 内で は，
根 巻き部 鉄 筋コ ン ク リー
トのせ ん 断ひび わ れ 発 生 耐 力の 95 ％下 限 値は，
支 圧 応 力NfU
が φ＝0．59
と し た （6
）式の （馬。）， に達す る時の耐 力と して評 価で きる。
な お，
解 析 上の破 壊 面が基 礎 ばり側に わ た る場合 （三 角 印 ）お よび根 巻き部鉄筋コ ン ク リー
ト部分に収ま る場 合 （黒丸印 ）で， φの平均 値 は 0．
937， 0．
809
で，
標 準 偏 差は 0．
127，
0．
140で あり，
前 者は後 者と比 較して φ一
38
一
の平均 値は，
若： オ1
大き な値を示すが，
結果の バ ラツ キ を 考 慮す れ ば，
rm の場 合と同 様に両 者に有 意な差は認め ら れ ない。4．
ま と め 根 巻き 型柱 脚の 耐 荷 機 構お よ び根 巻き部 鉄 筋コ ンク リー
トの せ ん断耐力に関して以 下の研 究 成 果 が 得られ た。
i
根巻 き部鉄骨か ら鉄筋コ ンク リー
トへ の応 力伝 達 は， 根 巻き部 鉄骨 とコ ンク リー
ト間の支圧応 力および支 圧 応 力 状 態にある根 巻き部鉄 骨フ ラ ンジ とコ ン ク リー
ト 間の摩擦 力によっ て な さ れ る。ii
根 巻き部 鉄 筋コ ン ク リー
トのパ ンチング シァー
破 壊に基づ く せ ん断終 局 耐 力は，
根巻き部上部 鉄 骨フ ラ ン ジ とコ ンク リー
ト間の 支圧応力の合 力Ntu
が （4｝式 に達す る時の耐 力と して評価で き る。iii
根 巻 き部 鉄 筋コ ン ク リー
トの せ ん断 終局耐 力の 95 ％下 限 値は，
既 往の 実 験 結 果に よ れ ば，
（5＞ 式で rm＝
0．
83と な る。iv
根 巻き部鉄 筋コ ン ク リー
トのせん断ひびわ れ発 生 耐 力の 95 ％ 下 限値は， 既往の実 験 結 果に よれば，
Nrti
が （6） 式 （ただし，
φ＝0．59
と す る）に達する時の 耐 力とし て評 価できる。
参考 文献 1） 鈴 本 豊 朗，
中 島 茂 壽，
河 井 清 ：鋼 構 造 柱 脚部にお け る 根 巻きコ ン クリー
トの補 強 効 果につ い て 第 皿報，
凵本 建 築 学 会 大 会 学 術 講 演梗 概 集 （束海）昭 和51年10月 2｝ 鈴 木 豊 朗，
中 島 茂 壽，
西 村一
郎：鋼 構 造 柱 脚 部に お け る 根 巻 きコ ンクリー
トの補 強 効 果につ いて 第 皿報，
目本 建 築 学会大会学術 講 演 梗 概 集 （中 国 ）昭 和52年10月 3） 鷲 尾 健三，
鈴 木 豊 朗，
中 島 茂 壽，
山 形一
二 1鋼 構 造 柱 脚 部におけ る根 巻きコ ン クリー
トの補 強 効 果につ い て，
日 本建 築 学 会 大 会学 術 講 演 梗概 集 （近畿）昭和55年9月E4 ） 仲 威 雄
，
海 野三蔵，
森 田 耕 次，
立 花 正 彦， 横 山 幸 夫 ： 鉄 骨 要 素と鉄 筋コ ンクリー
ト要 素 間の応 力 伝 達に関 する 実験的研究 （その2｝，
日 本建築 学会大 会学 術講 演梗概 集 （九 州 〕昭 和56年9月 5） 森 田 耕 次，
立 花正彦，
横山幸夫 ：異 種 構 造 部 材 間の接 合 部に 関 す る基 礎 的研究，
第4回コ ンク リー
ト工 学年次 講 演 会 講 演 論 文集，
1982 6｝ 増 田 貫 志，
平 坂 継 臣 ；RC で根 巻きされ た鉄 骨 柱 脚の力 学 性状に関す る研究 その 1，
日本建 築 学会論文報告集 第318号 昭和 57年8月 7＞ 仲 威 雄，
海野三 蔵，
森 田 耕 次，
立花正彦，
横山 幸 夫 ： 鉄 骨 要 素 と鉄 筋コ ンクリー
ト要 素 間の応 力伝 達に関す る 実 験的研 究 （その 3L 日本建 築 学会大会学 術 講 演梗概 集 〔東 北 ）昭 和57年 10月 8） 鷲尾健三，
鈴 木豊 朗，
中 島 茂 壽，
山形一
二 ：鋼 構造柱 脚 部に お け る根 巻きコ ン ク リー
トの補 強 効果につ い て 第 V報，
日本建 築 学会大会学 術 講 演 梗 概 集 （東 北 〉 昭 和 57 年10月 9｝ 鷲尾健三，
鈴 木 豊 朗，
中 島 茂 壽 ：鋼 構 造 柱 脚 部に おけ る 根 巻きコ ンク リー
トの補 強 効果 につ い て，
第冊報，
日本建 築 学 会 大 会学 術 講 演梗 概 集 （北 陸
1
昭 和58年9月 10） 秋 山 宏， 黒 沢 稔，
和 国 信之，
西 村 功 ：鋼 構 造 根 巻 形 式 柱 脚の強 度と変 形，
日 本建築 学 会 論 文 報 告 集，
第 339号，
昭 和 59年5月 11） 森田耕次，
加藤 勉，
田中淳夫，
藤田典正 ：埋 込 み 形式 柱 脚の最 大 耐 力に関 す る実 験 的 研 究，
日本 建 築 学 会 構 造 系論 文 報 告 集，
第347号，
昭 和60年1月 12） 構 造 委 員 会 鋼 構 造 分 科 会 合 成ば り小委員 会 ：各 種 合 成 構 造 設計 指針案，
建築雑 誌 Vol．
99，
No．
216，
1984年 1 月号SYNOPSIS
UDC ：624．
078 ：624．
014．
2 ：624．
075．
2．
016．
7
SHEAR
STRENGTH
OF
REINFORCED
CONCRETE
STUB
CLADDING
STEEL
COLUMN
BASES
by Dr
．
KOJI MORlTA，
Assoc，
Professor of Chiba Univ．
，
Dr
．
BEN KATO，
Professor of t卜e Univ．
of Tokyo，
andTAKEHIKO TERADA
，
Grad．
Student of Chiba Uロiv．
，
Members of A
．
1，
J
．
In
order to connect steel co 正umns with reinforced concrete footingbeams
rigidly， the column
．
tQ−footing
con・
nections where the steel column
bases
are clad with reinforced concrete stubs are often usedin
Japan
．
In
this paper，
the mechanism of stress transfer of this type of connections，
and，
出e initiation strength of shearcracking and the ultimate shear strength of the cladding Ieinforced concrete stubs are discussed
