日本建 築学会大会学術講演使概集 (近畿) 2014年 9月
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支圧荷重を受けるコンファインドコンクリ
ー
卜の多軸効果成分
とせん断抵抗成分に関する実験的検討
和 夫*1 俊 力*2 繁 喜*3 山田 関 瀬古 正 会 員 。 同 同 多 軸 効 果 成 分 支 圧 強 度 帯 筋 コンファインドコンクリート せ ん 断 抵 抗 成 分 鋼 管 使 用 し 、 実験要 因 と し て は 、 支 圧 径(
B
=
5
0
、75、100 お よ び145mmの4種類 (図一1の 平 面 図 の @部参照))、横 拘 束 比 (Pw=O.O%の プ レ ー ン モノレタノレおよびPw=干2.13 % に 設 定 し た 鋼 管 モ ノ レ タ ルの2種 類 ) 、 水 セ メ ン ト比 (W/C=40お よ び90%の2種 類)、並び に 支 圧 部側 面 の せ ん 断 抵 抗 (有りおよび無しの2種類)を取り上げた。 2.2試験体の作製および養生方法 試 験 体 の 作 製 に 際 し て は 、 目 標 フ ロ ー 値 を200:t10 に 設 定して調 合 を 決 定 し、モノレタルの打 設を行った。 な お 、 支 圧 部 側 面 の せ ん 断 抵抗を無 し に 設 定した試験 体 に つ い ては、予め図-
1
の 右 側 に 示 す 支 圧 部 円 柱 体 を 作 製 し 、 円 柱 体 側 面 を 『 グリース塗布 十 ラ ッ プ 巻付け +オイル 塗 布 + ラ ッ プ 巻付 け』して 減 摩 処 理した後に 型 枠 の 中 心 位 置 に 両 面 テ ー プ で 固 定 し 、 か ぶ り 部 モ ル タルの打設を行った。また、鋼管モノレタルについては、縁日自主
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下面:研磨面 Cシリーズ試験{本のB
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面 /4i 、 上 1.はじめに 筆 者 ら は、 従 来 か ら 鋼 管 形 式 に よ る 杭 頭 半 剛 接 工 法 の確立を目的とした一連の基礎的研究を行っており、 別 報l)で は 、 コ ン フ ァ イ ン ド コ ン ク リ ー ト の 支 圧 載 荷 時 の 荷 重一軸 変 位 関 係 を か ぶ り 部 コ ン ク リ ー ト お よ び 鋼 管 ・ 帯 筋 に よ る 多 軸 効 果 成 分 と 支 圧 部 側 面 の せん 断 抵 抗 成 分 と に 分 類 し た 場 合 の 解 析 的 な 取 扱 い 方 法 、 並 び に そ の 妥 当 性 に つ い て 一 連 の 検 討 を 行 っ た 。 本 研 究 で は 、 引 き 続 き 、 支 圧 荷 重 を 受 け る コ ン フ ァ イ ン ド コ ン ク リ ー ト の 破 壊 挙 動 を 解 明 す る た め の 基 礎 的 研 究 と し て 、 せ ん 断 抵 抗 成 分 の 有 無 を 実 験 要 因 と し て 取り上 げ た 支 圧 実 験 を 行 い 、 支 圧 荷 重 を 受 け る コ ン フ ァイ ン ドコンクリー トの支 圧 強 度 と 多 軸 効 果 成 分 お よ び せ ん 断抵抗成分との関係について実験的に検討を行った。 2 実験方法 2.1試験体 本実験では、 表-1お よ び図一1に 示 す よ う に 、 何 れの 試 験 体 も 外 形(
D
)
x高さ(
h
)
がφ150x300mmの 円 柱体 を。
。
門
実験の概要 試験体記号 HU 一 ∞ 一 万 一 知 一 ∞ 一 万 一 知 一 日 目 一 ∞ 一 万 一 旦 ∞ 一 万 一 且 必 一 ∞ 一 万 一 知 一 ∞ 一 万 一 目 当 日 目 一 ∞ 一 万 一 節 一 ∞ 一 万 一m
'I 一 t l -ハ U 一 ハ U -2 1 一 ハ U 一 ハ U -t l 一 2 1 -ハ U -A U -2 1 -ハ U 一 八 U E t -2 1 -n u 一 ハ υ -1 i -A U -A U・
2 1 -2 1 -n u一 ハ u -1 1 一 A H U -n u B 一 B 一 B 一 B -B 一 B 一 B -B 一 B 一 B 一 B -B 一 B 一 B -B 一 B 一 B 一 B 一 B 一 B 一 B -B 一 B 一 B 一 B 一 B 一 B 一 B こ こ ニ ニ ニ ニ 一圃二二ニニ ニニ -園 二 二二二ニニ-一 -ニ ニ ニ ニ ニ-: P E A 吉 ム 吉 ム 戸 と C 一 c τ A F ム 百 ム 吉 L C 戸 と c -P F A F 一 P 一 C F U F -P F A F A百 戸 と C 一 C ニニニニニニ--二二ニニニニ品二二二一-ニニ﹂圃二 二二 一 回 二 二 一ω
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m
]
支圧加力 図-
2
試験体の加力および軸変位の測定要領 一 日 一 日 一 日 一 日 一 日 一 山 一 日 一 日 一 日 一 日 一 日 一 日 一 日 一 日 一 一 M 一凶 一 凶 一 凶 一 凶 一凶 一 凶 一 日 一 同 一 凶 一 凶 一 M 一凶 一同 仲 γ一
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試験体外寸法 直 径 高 さ D I H (mm) I (mm) 150I 300 150I 300 150I 3∞
150I 300 150I 3ω 150I 300 150I 300 150 I 3ω 150 I 300 150I 3∞
150I 300 150I 300 150I 300 150I 300 150I 300 150I 300 150I 300 150I 300 150I 300 150 I 300 150I 300 150I 300 150I 300 150I 300 150I 300 150I 300 150I 300 150I 300 表-
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W/C (%)ω
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一 一 切 一 卯 一 卯 一 卯 一 卯 一 卯 一 卯 一 利 一 的 一 刊 一ω
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tsu SEKO Shigeki Experimental Study onMultiaxialEffect and Shear ResistanceComponents of Confined Concretesubjectedto Bearing Load-
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200 Z 制150 毛rv剖、民
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100 50 25 ーせん断抵抗有り(鋼 管 ) 0せん断抵抗無し(鋼 管 ) ・せん断低抗有り(ブレーン) 0せん断抵抗無し(ブレーン) 50 75 100 125 支圧径(mm) (a)水セメント比例/C)=40唱の場合 50 75 100 125 支圧径(mm) (b)水セメント比例/C)=90唱の場合 図-
3
支圧強度と支圧径との関係 150 175 150 175 打 設 前 に 鋼 管 の 内 面 に グ リ ー ス を 薄 く 塗 布 し て モ ル タ ルとの界面の摩擦が極力小さくなるように設定した。 2.3加力および測定方法 加 力 要 領 を国一2に示す。本 実 験 で は 、 杭 頭 半 剛 接 合 モデノレ試験体のl軸 支 圧 加 力に際して 容 量2，000貯Jの 耐 圧 試 験 機 を 使 用 し、 単 調 漸 増l軸 支 圧 載 荷を行っ て 荷 重一 軸 変 位 関 係 の 測 定 お よ び 破 壊 状 況 を 目 視 で 観 察 す る と も に 、 デ ジ タ ル カ メ ラ を 用 い て 撮 影 ・ 記 録した。 3 実験結果とその考察 3.1支圧強度と支圧径との関係 図-
3
に 支 圧 強 度 と 支 圧 径 と の 関 係 に 関 す る 実 験 結 果 を示す。図によれば、 コンファインドモ ル タ ル の 支 圧 強度は、 支圧径が小さくなるとともに増大し、 その増 大 傾 向 は 、 水 セ メ ン 卜比が小さく強度が大きいほど、 か っ プ レ ー ン モ ル タ ル よ り も 鋼 管 モ ル タ ル の 方 が 著し くなっているのが わ か る 。 ま た 、 支 圧 部 側 面 の せん 断 抵 抗 が 無 い 試 験 体 の 支 圧 強 度 ( 図 中 のO
とO
印)は、 せ ん 断 抵 抗 が 有 る試 験体(図中の・と・印 ) よ り も 小 さくなっており、支圧強度が支 圧 部側面 の せ ん 断 抵 抗 の有無によって影響を受けることも確認できる。なお、 支 圧 強 度 に 及 ぼ す 支 圧 部 側 面 の せ ん 断 抵 抗 の 影 響 は、 ( ~ b 1.0 -...0.8 トd 制0.6 4ミ { 乏 盗0.4、
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よW/C=90唱(鋼管) 斗 ' I Io
10 20 30 40 50 60 鋼管・かぶりモルタルによる横拘束庄町(N/mm2) 図-
4
最大耐力時における支圧部側面のせん断 抵抗成分と横拘束圧との関係 支 圧 径 が 小 さ い ほ ど 、 水 セ メ ン ト 比 が 小 さ く て 母 材 強 度 が 大 き い ほ ど 、 プ レ ー ン モルタノレよりも鋼管モルタ ル の 方 が 顕 著 と な る 傾 向 を 示していることがわかる。 3.2最大耐力時のせん断抵抗成分 図-
4
は 、 最 大 耐 力 時 の 支 圧部側面 の 相 対 せん断抵抗 成分(せん 断 応力 度(τm邸)/引張強度 (σ，))と鋼管およ びかぶりモ ルタノレによる支圧部モノレタノレへの試験体中 央 部 で の 平 均 横 拘 束 圧 と の 関 係 を 試 験 体 の 種 類別 に 示 したものである。ただし、横軸の平均横拘束圧の値 は、 エ ン ドクロニック理論 に よる 解 析結 果1)を用いてい る 。 図 に よ れ ば 、 プ レ ー ン モルタノレの結果(図中の・ とO
印)は、τ
'max/σ
t
と横拘束圧との聞に明確 な 相 関 は 認 められないが、鋼管モ ル タ ル の 結 果 (図中の・とく〉 印 ) は 、 強 い 相 聞 が 認 め られ、横 拘 束 圧 が 大 き く な る ほど最大耐力時のせ ん 断 抵 抗 成分 が 増大 し 、 両 者の関 係 は 、 図 中の赤の 実線によって近似させることができ る。なお、 プレーンモルタル で町田/σfと横拘束圧 と の 聞 に 明 確な相関が 認 め ら れないのは、支 圧荷重を受け る プ レ ー ン モ ル タ ル の 破 壊 が、不 安 定 でかつ不確実な 数本の割裂ひび害IJれが瞬間的に発生するによって脆性的 に生じるためと考えられるが、 この点に関しては、今後 追加実験等を実施して更に詳細に検討する必要がある。4
.
むす び 本 研 究の 結 果、①コンファイン ド、モルタノレの 支 圧 強 度 に 及 ぼ す 支 圧 径 お よ び 支 圧 部側 面の せ ん 断 抵抗 の 影 響 は 、 母 材 強 度 、 鋼 管 ・かぶり部による横拘束が大き いほど著しいこと、②コンファインド、モルタノレの最 大 耐 力 時におけるせん 断 抵 抗成 分 は、一般 的 に 横拘 束 圧 が 大 き い ほ ど増大すること、などが明 ら か と なった。 [参考文献] 1)小野 晃、関俊力、山田和夫 .支圧荷重 を 受 け る コ ン ファインドコンクリートの変形特 性 に 関す る 解 析 的 研究、コンクリート工学年次論文集、 Vo.135、NO.1、 pp.319-324、2013.7 *1 愛 知 工 業 大 学 工 学 部 教 授 ・工博 *2 愛 知 工業 大学 大 学 院 研 究 生 ・修士(工学) *3 愛 知 工 業 大 学 工 学 部 准 教 授 ・博 士(工学)*
1 Prof.， Faculty of Eng.， AichiInstitute of Technology， Dr.Eng.*2R巴searchStudent， Aichi InstituteofTechnology， M.Eng.
*3 Ass.Pro，王Faculty of Eng.， AichiInstitute ofTechnology， Dr.Eng.
