鋼構造筋かい接合部の耐震安全性評価に関する実験的研究

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

Arohiteotural エnstitute 　of 　Japan

【

論

　 　文

1

　 　 日本建 築 学 会 構 造系 論文報告集第

445

号

・

1993_年3 月

Joumal

　of　

Struct

．

　

Constr

、

　

Engng

，

　

AIJ

，

　

No

、

445

，

　

Mar

．

，

1993

鋼構 造

筋

か

い

接

合部

の

耐震

_安

全

_性

評

_価

に

_関

す

る

_実験

_{的 研 究}

EXPERIMENTAL

　

STUDY

　

ON

　

SEISMIC

　

SAFETY

　

OF

　

THE

　

STEEL

　

BRACE

　　　　　　　

JOINTS

藤

本 盛 久

＊ 1 ，

難

波 恒 夫

＊2 ，

中

込

忠 男

＊3t

西

山 隆 志

＊4 ，

下 川 弘 海

＊5 ，

久保

田

一

_男

＊6

　

Morihisa

　

FUJJMOTO

，　

Tsuneo

　

NAMB

．

4

，　

Tadao

　

NAKAGOMI

，　

Takashi

　

NISfflYAMA

，

　　　　　　　

ffi

’

roormi

　

SHIMOKA

　

IVA

　

and

　

Kazuo

　

KUBOTA

　 Braces

　

in

　steel　structures 　are　one 　of　

the

　most 　

important

　element 　

for

　earthquake 　

proofing

，

　

This

paper

　

deal

　with

，　

therefore

，　

one

　

procedure

　

to

　

estimate

　

effective

　

cross

　

section

　area 　statistically 　with

．

multiple 　regression 　ana1ysis

．

　

Some

　explanatory 　variables 　are　

decided

　

in

　

this

　estimation 　

by

　

full

scale 　static 　experiment 　of　steel 　

braces

．

　

Furthermore

，

　scatter 　

in

　

these

　cross 　section 　areas 　

to

　nomin

−

al　cross 　section 　area

_，

　and

’

scatter 　

in

　

_yield

　ratio　of　steel　materials 　are　

investigated

　

in

　order 　

to

　

intro

・

『

dllce

　some 　

conditions

　

for

　ultimate 　resistance 　

design

　

in

　which 　

influences

　

of

　

dynamic

　effects 　

are

considered 　

for

　earthquake 　

proof

　

design．

　

Kegwords

：

full

−

size　e　

tPerimentation

，

　

brace

，

_卿

_財 ratio

，

メ

翩

IOad，

π昭鋭叨 π  

load，

π祕

妙

Z8

　regres

−

　　　　　　　

sion　anatysis

　　　　　　　

実 大 実 験

，

筋

か い ，

降 伏 比

，

降 伏 荷 重

，

最 大 荷 重

，

重 回 帰 分 析

1．

序

　

頻 繁

に 地

震

に

見 舞

わ れ る

我

が

国

に おいて， 建

築

物

の

耐

震

安

全

性

を

確 保 す

るこ と は

，

重 要

な

問 題

で あ り，

と

くに 鋼

構

造

建 築 物

は_，

構 造 体 自体

の

変 形

に よ り

地 震

エ

_ネ

ル

ギ

ー

を 吸 収

し な けれ ば な ら ない た め，

十 分

な

変 形 能 力

が

要 求

され る。 こ の

鋼 構 造 建 築 物

にお

け

る

耐 震 要 素

と して

軸 組 筋

か い は

，

重 要

な

部

材

で あり ；筋 かい の塑

性

変

形 能

力

の

_{大 小}

が

地 震

エ

_ネ

ル ギ

L

の

_吸

_収

_{能 力}

を

左

右

す る とい え る。

　

し か し

，

近

年 発 生

した

_新

潟 地

震

（

1964 ）

，

十 勝 沖 地 震

（

1968

）

，

宮 城 県 沖

地

震 （

1978 ）

な どの

_大

_{規 模 地 震}

に よ る

建 築 物

の

_被

害

状

況

を

鉄 骨

造建 築

物

に

限

定

し て み る と

，

筋

か い

材

に

関 す

る

被

害

が

最

も

多

く

，

そのな かでも タ

ー

ン バ _ック ル

付

き

丸鋼 筋

かいや

，

小 断 面 単

一

山 形 鋼 筋

かい に

集

中

して い る。

　

そこで

，

筋

かい

材

の

接 合 部

の

強 度

，

接 合 方 法 等

にっ い て研

究

1♪

−

4）_{が 進 め ら れ た}

_。

_{偏 心 を}

_拘

_{束 す ることによ} っ て

，

耐 力

お よ び

変

形 能 力 が 上

昇

す るこ と や1 ） ，

一

面 摩 擦 接 合

に おい て は

継

ぎ

手 長

さ が

耐 力

に

影 響

す ること2）

，

接 合 効

率

に及ぼす

突 出 脚 比

の

影 響

1な どが

報 告

され て いる

。

こ れ らの

研 究 を総 括

する

意 味

で

田 沼

，

加 藤

，

森 田

5｝ は，

筋

か い

接 合 部

の

最 大 耐 力

に

関

す る

評 価 式

を

求

め

，

そ の

結 果

に

基

づき 大 地 震

時

に筋か い

材

が 全 断 面

降

伏 する よ う な

接

合 部

の

_最

_{大 耐}

_力

の

_満

た すべ _き

_条

_件式

_を

_統

_計的手

_法

に

従

っ て

求

め てい る

。

その

条

件

式

は

断 面

積

，

鋼

素材

の

降 伏

比 を

考

慮

し

，

公

称 断 面

積

，

規

準

強

度

を

用いて

1

．

2

_倍

の

_安

全

率

を も

っ て

設 計 す

れ ば

良

い こ

と を示

し てい る

。

これ らの

研

究

に

よ

り

筋

かい

材

の

接 合 部 を 全 断 面 引張 耐 力

の

1．

2

倍 以

上

の

強 度

に

設 計 す

る

保 有 耐 力 接 合

の

手 法

9）

・

】1＞_が

_{提 示}

_され た。 また

筆 者

らは 6｝

−

8〕 ，

激 震 時

に

筋

かい に

作

用

す る

衝 撃

的

な 過

荷

重

を 想

定

した

動 的 載 荷 実験 を行

い_，

動 的 荷 重 下

での

筋

かい

_材

の

_{挙 動}

を

実 験 的

にと らえ

，

ひ

ず

み

速 度

と

鋼

本 論 文 は

．

1992

年 日 本 建 築 学 会北 陸 支 部大会お よび日本 建築 学 会 大 会に お い て その概 要 を発 表した

。

＊ ’ 神 奈 川 大 学 工 学 部 建 築 学 科 　 教 授

・

工博 ＊ 2 _{（前 ）日}

_本

_工業

_大

_{学工学 部}

_建築学科

_{教 授}

_（

_故

_{人 ｝} ＊3 _{信 州 大 学} 工学 部 社 会 開 発工学 科 　 教 授

・

工博 ＊

‘

株 式 会 社アイエ ス ＊S 信州 大 学工学 部 社 会 開 発 工学 科 　 大学 院生 ＊G _{信 州 大 学 工 学 部 社 会 開 発 工学 科 　 大学 院 生}

Prof

，

，

　

Dept

．

　Qf　

Architecture

，

　

Faculty

　of　

Engineering

，

　

Univ

．

　of 　

Ka

皿a

．

gawa

，

　

Dr

．

　

Eng

．

Prof

_，

_，

Dept

　of 　

Architecture

，

　

Faculty

　of 　

Engineering

，

　

Univ

．

　of　

N

｛

hon

Instltute

　of　

Tehnotogy

Prof

，

，

　

Dept

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Architecture

，

　

Facuity

　of　

Engineering

，

　

Univ

．

　Q1 　

Shln

−

shu

，

　

Dr

．

　

Eng

，

Iron

　

Suglmoto

　

Corp

．

Graduate

　

Students

，

　

Dept

．

　of　

Architecture

，

　

Facuity

　of 　

ErLgineermg

、

Univ

．

　of　

Shinshu

Graduate

　

Studen

し

，

　

Dept

．



of　

Architecture

，



Faculty



of 　

Engineering

，

Univ

．

　of 　

ShLnshu

一

₁₂₇

一

素

材

の

力 学

的特

性

の

_関

係

を

定 性 的

，

定 量 的

にと ら え

，

耐

震 設 計

に

導

入 する

必 要

が

あ

る こと

を報 告

して いる。

　

そこで

本

研

究

で は

，

等 辺 山

形

鋼

に よ る

単

一

山 形 鋼

お

よ

び

二

丁

掛

け

山形 鋼

，

溝 形 鋼

の

_実

_{大 筋}

かい

実

験

を

行

っ た

。

そ して

，

接 合 部 有 効 断 面 積

を

評 価

し

得

る

因 子 を決 定

し

，

重

回

帰 分 析

に より

，

接 合 部 有 効

断

面

積

の

評価

式 を

統

計 的

に

求

める。 さ らに

，

有 効 断 面 積

お

よ

び

公 称

断

面

積

の

実値

に

対

す る ば

ら

つ

き

，

鋼 素 材

の

降 伏 比

の ば

ら

つ き

，

ひ

ず

み

速 度

の

影 響

を

考 慮

し

，

統 計 的 手

法に より

，

保

有 耐

力 接 合

設 計

の

条 件 式 を求

めて いる。

2．

実 大 実 験

2

．

ユ

_{実 験 概 要}

　 供 試 材

は

SS

　

400

の

等

辺

山 形 鋼

，

　

L

−

65

×

65

×

6

−

L −

100

×

100

×

7

の

5

サ イ

ズ

15

種 類

と

溝 形 鋼

，

［

−75

×

45

×

5

×

7

−

［

−

125

×

65

×

6

×

7

．

5

の

3

サ イズ

8

_種

類 と した

。

そ の

機 械 的 性 質

，

お

よ

び

化 学

成

分

を

表

一

1

に

示

す

。

実 大

実 験

に は

図

一

1

に

示 す

実構

造

物

の

筋

かい を

有

す る

鋼

構 造

骨 組 を

モ デル

化

し_，

4

端

を ピン

支 持

と し た

載 荷

フ レ

ー

ム を

用

い た。 この フ レ

ー

ム に

試 験 体 を

セ ッ トし

，

フ レ

ー

_ム の

変 形

に

応

じて

，

筋

かい

軸

方 向

の

変

形 お よ

び 材 端 接 合 部

に

_構

面 内

の

曲 げ

モ

ー

メ ン

ト

がか か り，

実 際

の

筋

かい

変 形

時

に近い

_{応 力}

が か か るよ うに し た

。

図

一

2

に

試 験 体

と ガ セッ ト

プ

レ

ー

トの

形 状

お よ び

寸 法

の

一

例 を示

す。

試 験 体

は

，

材 端

接

合 部

の

ボ

ル

ト本 数 （

n

｝

，

径 （

d

）

，

ボ

ル

ト孔 ピ

ッ チ

（

p ）

お よ びへ _{り あ き}

_（

_et

_｝を

_実

_験

_変

_数

とし_，

_表

一

2

_， お よ び

表

一3

に

示

す よ う に

設

定

し た

。

接 合 部

に は

M16

お よ び

M20

の

F10T

高 力 ボ

ル ト

を使 用

し た

。

ガセ ッ

ト

プレ

ー

斗

ooP

’

equaUe9 　angle

’

、

_centerσ

l

　

gnVlty

115 φ

噺

O　o 巳 36

％

？

3R

▼

9

劃

　 　 　

4000trm

一 3

一

］v a

_）

4

−

M

　

16

_（

p

≡

6

_｝単

位

は

（

mm

_）

channeL 〔enter ⊂

f

　

gr

⊂lvity o　o　　eL 　 　 　 伽 O 　O 　 　 　 　 し

一

17

．

5P

．

　

，

　

51

　　馴

 

1

罸

3 肥

・

12

b

）

4

−

M16

_（

_p

＝

₆

_）単

位は （mm ＞

認

図

一

1

　 載 荷フ レ

ー

ム 図

一

2

　 試 験体 とガ セ ッ トプレ

ー

トの形 状 お よ び 寸 法 例 表

一

1

　

試 験

体

の力 学 的 性 質および化学 成 分

学 的性質

化学成分 （

％

）

試験体 寸法

じ、 弓　 　 さ

び

比

CsiMnP

S

試 験体番号

L−65

鴻

5

焔

33．

1432

．

6735

．

8732

．

47

474746

，

4649

．

8446

．

73

24．

423

．

823

．

036

．

5

o

．

6970

．

7030

．

7190

．

695

0

，

1000

．

0800

．

0900

．

090

0

．

1600

．

正

400

．

2100

．

140

0

．

5600

．

5600

．

61Do

．

570

0

．

0230

．

0230

．

0240

．

G25

0

，

0370

．

D340

、

0400

．

036

1

，

4

，

7

，

102

，

5

，

8，

113i

嬲

2

L

−

75x75x6

35．

1734

．

5739

．

2634

．

16

50

．

1549

．

2956

．

3949

．

94

22．

623

．

220

．

836

．

5

0．

7010

，

701

 

．

6960

．

68

農

0，

1000

，

0900

．

1100

．

110

0．

1900

．

2200

．

1800

．

170

0．

6000

．

53DO

．

5900

．

610

0．

0250

．

0220

．

026D

．

028

0．

0380

．

0340

．

0320

，

034

21

，

24

，

27，

30

22

，

25

，

28

，

31

23

_囎遡

632

レ

80

ン

80

×

6

33

．

7649

．

9734

．

40

，

6750

．

130e

．

1700

．

6500

．

0250 、

02941

〜

48

L

−

90x90

×

6

34

．

7950

．

8236

．

30

．

6850

．

1100

．

180o

．

6700

．

0310 ．

03349

〜

54

L

−

10ex100x734

．

4750

．

0934

．

80

．

68B0

．

0900

．

130o

．

59DD

．

0280 ，

03455

〜

58

2L

−

65x65x633

．

7732

．

6735

．

8732

．

65

47

．

39

弓

6，

4649

．

8446

』

0

22

．

423

．

823

．

G30

．

1

0，

7140

，

7030

。

7190

．

710

0，

0900

，

08GO

。

0900

．

080

0，

1300

．

1400

。

2100

．

150

0．

4800

．

5600

，

6100

．

45D

0．

0290

．

0230

．

024D

．

027

0．

0430

．

0340

』

400

．

039

　　　

59

，

6061

，

63

，

65

，

67

62

，

64

，

66

β

8

　　　

78

〜87

2L−

75x75

×

632

．

4534

．

5739

．

2636

．

34

46

，

5349

，

2956

．

3950

．

66

25．

223

．

220

．

830

．

1

0．

6970

．

7010

．

6960

．

717

0．

14

臼

0

．

09DO

，

UOOl20

O

．

1300

，

2200

．

1800

．

180

0

．

41DO

．

5300

．

5900

．

62D

0

．

0340

．

G220

．

02BD

．

02B

0

．

0330

．

G3

窪

0

，

0320

．

030

　　　　　

6970

，

？

2

，

74

，

73

71

，

_齲

色

77

匚

一

75x40

×

5x734

．

8635

，

8333

，

4331

．

5632

．

57

48

．

5148

．

0545

．

6445

．

6345

．

89

21

．

321

．

823

．

134

．

630

．

6

0

．

7190

．

7450

．

7330

，

6910

．

7

工

0

0

．

0900

．

0900

．

1200

，

0900

．

090

O

．

150G

．

1500

．

1400

．

1400

．

150

0

．

4700

．

4800

．

哩

300

．

48DO

．

56D

0

．

0240

．

G28D

．

0370

．

0270

．

025

0

，

0350

。

G390

』

300

，

0350

．

037

1

，

32

，

45

，

67

〜

₁₈₁₉

〜28

匸

一

100

×

5Dx5

×

7

。

532

．

3334

．

2

召

46

，

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』

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．

426

．

30

．

，

6930

6970

．

，

0900

1300

．

，

1400

1100

．

，

53DO

520G

．

。

0270

0280

．

，

0300

03429

〜

〜47

3940

〔

−125x65

焔 沼

3

≦

，

7648

．

1834

，

40

．

7210

．

0900 ．

2000 ．

5500 ．

0300 ．

03648

〜

57

降伏応 力

，

引張 強 さ

：

_〔

 

f1

  2

_）

　

伸

び

：

（

X

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Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

ArchitecturalInstitute of Japan

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L-Tsfi"rrd2Z,D703.i131

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35.1543.1331

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35.4543.3836

25.0530.52g

34.7S42.2837

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35.3943.1938

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36,993S.194e

25.4829.7713

36,9441,0941

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_25,S430.4015

37,2243.ee42

_36.9S44.1243

25.0430.6S16

37.1343.2D44

25.4330.T3t7

se.6044.3545

25.4931.0018

36,3642.a446

25.D3Z9.6119 37,Z444,5547 za.783o.3gzo sL.zg54.9T4B 25.4830.3921 52.5656.7749 253631.2S22 S2.3660.9550･ 25.6230.03Z3

53.566Z.4951

25.35SD.522g

52.3562.5752

25,7132.6325[-125fi5rddi52.S65G,Dl53 25.3831,312G

5Z.135g.5754

25.603D.7327 52.4660,8355 25.5931.012B 52.3462.Z356

52,326Z,865?

ePv :Vield

icad

{tf)

ePni ,Yaximumload(tm

---し

，

軸 部 中 央

お よ び

接 合 部

ボル ト

孔 近 傍

に ワ

イ

ヤ

ー

ス ト レインゲ

ー

ジ を

貼 付

して ひず み を

測 定

した。

荷 重

は ア ク チュ エ

ー

タの ロ

ー

ドセ ル より

検

出

した。 ひ

ず

み また は

荷

重

の

進

行

に

合

わ せマ イクロ コ ン ピュ

ー

タで ひず み

，

変 位

，

荷 重 を記 録

し た

。

2．2

　 実 験 結 果

お

よ

び

考 察

　

表

一

4

お よ び

表

一

5

に

各 試 験 体

の

降 伏 荷 重

ePy お よ び

最 大 荷

重 。

Pu

を

示

す。

　

図

一3，4，5

に

荷 重

と

変位

関 係

の

例

を

示

す。 これ

よ

り

，

ボル ト

本

数

が

多

く ボル ト孔

ピ

ッ チ が

大

きい

試 験 体

ほど

，

最

大耐

力

，

最

大変

位

が

大

き く な る

傾 向

が み

ら

れ る。

　

図

一6，

7

，8

は

荷

重

と

軸

部 中 央 部

の ひ

ず

み

関 係

の

例 を

示 し た もの であ る

。

軸 部

中

央

部

の ひずみが

2

％

以 上

と

十 分

な

塑

性変

形

を して いるこ と が わ か る。

3．

有効

断 面 積

の

評 価

3

．

₁

目

的 変 数

お よ

び説

明

変

数

の

_{決 定}

　

対 象

は

静 的 載 荷 筋

か い試 験 体で

，

軸 部 降 伏 後に接

合 部

第

1

ボル

ト孔 断 面 欠 損 部

で

破 断

し た

試 験 体

と し

，

単

一

山

形

鋼

筋 かい

58 体

お よ び二

丁 掛

け

山 形 鋼

筋 かい

40

体

，

溝

形 鋼 筋か い

57

体

と し た

。

最 大 耐 力 （eP

。

）を その供 試 鋼

材

の

_素

_{材 試 験}

に よ る

引 張 強

さ

（

σ

∂

で

除

し た

値 を有 効 断 面

積

の

_実

験

値

（

eAe

）

と し， こ の。

A

。を ボル ト

孔 を控 除

し た

断 面 積 （

4

∂

で

除

して

無 次

元 化 し た

値 し

A

。

／

A

∂

を

目 的 変

数 （

y

）

と し た

。

図

一

9

に

_{試 験 体}

の

_{接 合 部 詳 細}

，

_図

一

10

に

接 合

部 断面形状

を

示

す。

　

図

中

の

_記

_号

は

以

下に

示

す と おり で あ る。

　

n

：

_接

_合

しているフ _ァス

_ナ

ー

の

_{本 数}

　 p

：ボル トの

ピ

ッチ

（

cm

＞

　

t

：

継 手 長

さ

n

（

p

− 1

＞（

cm

_）

（

tf

）

40

匚

一

1

∞ xsOx5 乂

7

．

5

一

”

’

　

−F

　　　　　　 、

一』

一一

_「

5

−

M

τα

P

＝

6

）

　　　　　丶

　 　 　 、 　　

，▼

‘ ，

〃

サ 　　　　 　　　 、 　　　　

5

−

M16

（

P

二

4

）

4

−

M16

（

P

二

4

＞

20

00

　　　

60

　　　

120

　　　

180

　

6

（

mm

図

一

3

　

荷 重

一

変 位

関係例 （

単

一

山形

鋼 ）

 

L

−

BOx80x6

5

−

_＿

M2

（

Xp冨

η 　

一一

馳

，’『

，’

　τ ’　　　　　1

30

　 　

，

7

一

一

「

〃

， 　　 　 　　 〃

20

亀 、

　「

”

5

制

20

（

P

≡

5

）

4

−

M

区

XP・

7

）

10

0

4

−

M20

〔

P

＝

5

）

N

（

tf

）

60

40

20

0

　　　　

40

　　　

80

　　　

120

　

6

（

mm

）

　図

一

4

荷 重

一

変位 関係 例 （二丁 掛け山 形 鋼 ）

00

　 　　

50

　 　 　

100

　 　　

150

　

6

【

mm

）

　 　 　

図

一

5

　

荷 重

一

変

位 関 係

例 （

溝 形 鋼

）

2L

−

75x75x6

一

5

_一

−

_一

M20

₋

（

P

ユ

9

）

　’

’

二

，

一 ．

P

　　

5

−

M20

〔 　　　　　　 　

5

−

M201P

＝

7

〕 　　

；

5

）

P

（

tf

）

30

20

10

0

　

0

図

一

6

）

L＿

80xOx6

　

　

　

　

　1

．

　

　

　

　一一

二匹

51M2

°〔

_P

・

7

）

一

一魄 、

一

　　　　

i

　

　｝

　　　　　［

4

制

20

頓

＝

5

）

5

−

M20

（

p

；

5

｝

4

−

M20

（

P

・

7

） 　 　 　1

　

1

　

2

　

3

　

4

　

5

ε

〔

％

｝

荷 重

一

軸 部 中 央

部

ひずみ関係 例 （単

一

山形 鋼 ）

〔

tf）

2L

−75x75x65

−

_M20

　＝

7

）戚

一

P

＝

9

｝

斗

　　　　　　　

i

5

−

M20

_（

_P

；

₅

_） ｝

5

制

201

60

40

20

　

0

　

0

12345E

：

｛

％

）

図

一

ア

荷

重

一

軸 部 中 央 部ひず み関係 （二丁 掛け 山 形 鋼

〉

［

−

100x50x5x75

ノ 「

5

−

M20

（

P

；

9

〕 　 　　

F

「

5

−

M20

（

P

・

7

，

〜

P

（

t

40

20

　　

0

弓

　　　　

1

＼

₅

−

_M2D

（

P

．

5

）

0

2

4

6

8

ε（％）

　図

一

8

　荷

重

一

軸部中央部

ひずみ関

係 （

溝形鋼 ）

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

Arohiteotural エnstitute 　of 　Japan

　

gu55e

ψ

iote

／

eL　 　 　 　

・

，

　

．

　

equqHeg 　ongl

／

φ

爭

命

爭

命

金

　　　　　

N 命 母〉 φ φ Φ 　 　 　 匸

　 　 　 　

h

ゆ遭  sbnbolt 　 　 　 　

br

（瓦 ←

lo

・

9

」岱 et　

pbte

h

ゆ

一

tensio

〔

bo

忙

M24

gusset

　

plate

・

to

・

trame

図

一

9

　 試 験 体 接 合 部 接 合 状 況

ty

・。

ity

図

一

10

　 接 合 部 断 面 形 状

　

d

：

_高

力 ボ

ル ト

孔 径 （

cm

_）

　

ex

：

面 外 偏 心 量 （

cm

_）

　

ey ；

面 内偏

心 量

（

cm

_）

　

w

：

接

合面

の

幅 （

cm

＞

　

h

：

_突

_出

_脚

の せい

_（

cm

｝

　

tf

：

溝 形 鋼

の フランジ

板 厚

（

cm

_）

　

tw

：

溝 形 鋼

の

ウ

ェ

ブ 板 厚

（

cm

）

　

接 合

部 有 効 断 面 積

を

評 価

し

得

る

影 響 因 子

につ い て

LRFD9

）_の

算

定 式

は

山形 鋼

　　　

Ae−

・

．

91

・

An

（

　　

₋

0

．

241

　 　 　 　n

）

（

・

一

゜

_學

）

溝 形 鋼

・

_（

₁

−

°

’

71

θ

り

………・

…・

…・

………・

…

（

・

）

・，

−

1

畷

1一

学

）

（

1

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π

）

　

　

・

_（

　　　　　

h ・t

∫

1

−

O

．

48

　　　　　

w ・

tw

）

・

……・

…・

…・・

……

_・

_・

_）

加 藤

，

森

田

，

田 沼 ら1°）

・

Ll）_の

_{算 定 法}

_{で は}

山形 鋼

溝 形 鋼

Ae−

・

，

9

臨

（

】　　

一

0．

24

）

（

1

−

・

．

6

・

W

調

　　

・

（

1

−

°，・

21i

‘

−

e

・・’

）

（

1

−

°

’

71e

’

）

　　

・

（

　　

1−

O

．

12W

　 　　 　

e

）

（

1」

’

器

九

）

・

・

…………

〔

・

）

Ae−

3

．

88

・

An

（

　 　

_一

0

，

】

51

）

（

1

−

・

7

μ

帚

d

）

　

　

・

_（

₁

−

°

・

9

：

5

−

e

e

！・

）

（

1−

・

．

48

銑

）

一……

（

・

_）

と なっ て いる。 これ ら はい

ず

れ も

複 数

の

変 数 を組

み

合

わ せ て

因子 を構 成

して お り，

複

雑

な

形 式 を

して いること が

指 摘

12LL3 ）_{さ れ} てい る

。

そこで

本 研 究

で は

，

有 効 断 面 積

を

決 定

し

得

る

因子

を

独 立

な

変 数

と し

，

統 計 的

に単 純 な 形 態 で

表 現

す ること

を前 提

に

検 討 を進 め

た。

　

ま

ず

，

山形 鋼

98

体 （

単

一

：

58

_体

，

二丁

掛

け：

40

体 ）

に つ いて

検 討

を

行

う。

有

効 断 面 積に 影 響 を 及ぼすと

考

え ら れ る

条件

とし て

，

材 端 接

合

部

の

高 力

ボル

ト

と

断 面 形 状

に

注 目

し

，

ボル ト

本

数 （

n

）

，

ピッ

チ （

p

）

，

孔 径 （

d

）

，

面 外

偏

心 量

（

e

∂

，

面 内 偏 心 量

（

ε

」

の

5

変 数

を

挙

げ

，

その

相

関

を 調

べ た。

相 関

行

列 を表

一

₆

_に

_示

_す

_。

_{な お}

_，

二丁

掛

け は

面 内偏

心 量 の ない

形 状 を

して い る た め

ex

：

＝

1O

と し て

単

一

_{山 形 鋼}

_{と 合 わ}せ て

扱

っ た

。

こ の

結 果

，Y

との

_{相 関}

が

高

いの は

e

． と ey である

。

　n

，

　

p，

　

d

につ い て は

，

　

n

と

p

の

相 関

が

高

く なっ てい る

。

1

＝

p

（

n

−

1

）

の

形

で

表

現

で き，

d

は ほと ん ど

y

に影

響

して いな いと

考

え ら れ る

。

そこ で

，1

／

’

1，

ex

_，

　ey の

Y

に

対

す る

相 関

を 調べ _る

。

_その

相

関

行

列 を

表

_「

7

に

示

す

。

y

と

各 変

数の

_相

_関

は

高

く，

各 説 明

変 数 同 士の

相 関

は

低

い

。

重

相

関 係 数

の

2

乗

は

，

前 述

の

5

変 数

の 時 が

0

．

6806

で あ る の に 対 し

，

3

変 数

の

時

は

o．

8438

で

あ

るこ

と

か ら

，

1

／

1，

e

＝

，

　

e

。の

3

変 数

で

説 明

で きると

考

え ら れ る。

　

以

上

よ り，

山 形 鋼

につ い て

，

説

明

変

数

と して

1

／

1

，

ex

_，

　

ey

の

3

_変

数

に

決 定

し た。

　

次

に_，

溝 形 鋼

で は

，

等 辺 山 形 鋼

の場

合

と

同 様

に

継 手 長

さ

1

は

欠

か せない

_{因 子}

であ る と

_思

わ れ る た め

Z

を 固 定 し

てそ の

他

の

因子 を選 定 す

る。

溝 形 鋼

は

面 内偏

心

量

がな い

形

状

を し てい る ため ey と

断 面 形 状

に

注

目 し

ボ

ル ト

孔 を

除

い た 接 合 面の

幅

に

対

する

突 出 脚

の比

（

w

− d

）

／

h

の

3

変

数

を 選

択

し

相 関 関 係 を調

べた。 その

相 関

行

列 を表

一

₈

_に

示

す

。

ex

と （

w

− d

｝

／

h

の

相 関 が

o．7414

と

高

いが

，

こ の

両 者

を

同 時

に

採 用

す るの は

共 線 性

の

可 能 性

が あ る た め

，

一 131一

N工 工

一

Eleotronio _Library

表

一6

　 相 閧行 列 仙 形 鋼

一

5

変 数 ）

n

d

ex

e

eAe

　

An

n

1 ．

0000

一

_〇

_．

₃₆₂₇

_{1 ．}

₀₀₀₀

do

0

．

3343

0 ．1984

1 ．0900

e

詫

0 ．

037

’

6

一

〇

．

2092

D

．

0119

1

。

 

000

e

一

〇

．

0154

一

〇

．

1676

一

〇

．

0428

0 ．0944

1

．

0000

eAe

／

An0

．

2284

0 ．4196

0 ．3717

一

〇

．

5266

一

〇

．

4709

1 ．

0000

表

一

7

相 関 行 列 （山形 鋼

一

3

変 数 ）

1

　 殳

e

　麗

e

eAe

　

An

1

　 Ω

LOOOO

e

詫

0

．

1760

1

．

0000

e

_y

0 ．1182

0

．

0787

1 ．

000G

eAe

　

An

一

〇

．

6567

一

〇

．

3323

一

〇

．

6887

1 ．

00

．

00

表

一

8

相 関 行 列 （溝 形 鋼

一

3

_変

数

）

1

　 Ω

e

w

−

d

　

heAe

　

An

1

　 Ω

LOOOO

ex

一

〇

．

3337

1

．

0000

w

−

d

　

h

一

〇

．

3339

0 ．7414

1 ．DOOO

eAe

　

An

一

〇

。

4670

一

〇

．

4641

一

〇

．

471

1

．

0000

ど ち らか ひ とつ に

す

る

必 要

が あ る と

考

え ら れ る

。y

に

対

す る

相

関 は

，

（

w

− d

）

／

h

が わ

ず

か に

高

く

，

1

〃

と

2

変 数

の

場 合

R

＝

0．

8474

で あ る_。

一

方

lfl

と

ex

の

2

変 数

の 場 合

R ・

＝

0

．

7721

で あ る。

よ

っ て

1

〃

と

（

w

− d

）

／

h

の

2 変

数

に

決 定

する。

以 上 よ

り，

目的 変 数

と し て

，

　 　 　

Y

＝ _eAe

／

An

　（

5

）

説

明

変 数

とし て

　 山 形 鋼

は

　 　 　 　

Xi

＝ ユ

〃

　

　

　

［

　 　 　 　

Xt

＝

ex

　 　 　 　

x3

　

＝

ey

　 溝 形 鋼

は

　

　

　

［

　 　 　 　

Xi＝

1

〃

　　　　

Xi＝

（

w

− d

）

／

h

Y85

．

82

78

．

74

70

フ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 リ 　 　 　

　

　 　 　 鯔 臣

　

。 ° ° 駈

　

：

  ゜ ° ° 68 。 ° 　 　 　 ○ 　

●

　 ＠ 　 　

8

疊 冨 5 讐

層

　 　 　 OOO 　 　 ° 。

8

°

。 ° ． ． 』 駆

8

°． 鱒 ％ ° ． 　 　 ●

●

　 ■ 　 　 ●

800

●

　 ● o

・

　

｝

　_o ・ 　 ■ 　 　 　 　

 

● 　 　 　 　   　

．

030

　

．

042

　

054

　

．

066

　

078

　 　 　 　

Xl

　〔

Angle

） 図

一

11　Xr

　

r

関 係

（

山

ff

｛

鋼

）

Y6

　

a

．

82

78

、

74

．

70

働

3

鱒 監 駆 畠

響

臨

紀

R

＝

−

O

　

S323

　 e3 　e ．

9

　

・

’ o　o　　o 　o   。

騨

・ 　

§

ず

。

_§

v

　 ■　　

1

° 　

9

　 a 　 α

00

　σ

70

　　塵

．

40

　　

210

　　

260

　 　 　 　×2CAngte ） 図

一

12

　

×2

−

y

関 係

（

」

LI

形鋼

｝

　

6Y8

B2

．

78

．

74

．

70

（

O．

028

≦

X1

≦

O．

083

）

（

2

．

51 　

≦

X2

≦

3

．

16 　）

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

（

6 ）

（

1

．

19　

≦

X3

≦

1

．

94　＞

　 　 　 　（

0

．

028

≦

Xl

≦

0

．

IOO

）

　　　　　　　

…

（

7 ）

　　　　　　（

1．

325

≦ 丿【2≦

1

．

650 ）

を設 定

し た

。

図

一

1

ユ

〜

図

一

15

に

Y

に

対

する

各 変 数

の

関

係

を それ ぞ れ 図

示

し

，

その

_{相 関 係}

数 も

併

せて

示

し た。

3．

2

　

重

回

帰

分

析

に よ る

有 効 断 面 積

の

算 定 式

の

検 討

　

以 上

の

_条件

の も とで

，

山

形 鋼

・

溝 形 鋼

につ い て そ れ ぞ れ

重 回

帰

分 析

を

行

い

，

有 効 断 面 積

の

評 価 式

と して

次 式 を

得

た。

山 形

鋼

cA ・−

A

・

（

　　 　　

2J5

L

°←

1

−

0

・

006

　

e

・

−

O

・

10

　

ey

）

（

・

）

7

・ ． ．

8

』 嬬

_・

． 穐

_■

魯

88

σ

6

　

　

　

。

　

_。

　

8

卆

　

　

g

。

蕊

　

轟 Ψ

毒

。

R

　 　 　 　 　 ● 　 o 暫 　 　 　 ■ 　 　 　 　 ●

8

　

魯

画 08 鶴 　 ● 　

_●

　 ■ 　 　 　

●

　 0

　

　 0

　

●

　

OO

　

O

　

　

　

　 　 O O ＆ ●

曇

280

　 　 0 　

OY9

R

＝

−

04670

OO ゜ ●● 　 ● 00 ● O 　 　 o   ● ● ● 　 崢 ’ 　 ● 　 00 ● ● 雪

呷

  0 　 9 　 ●

多

oo ● 　 ° ・ °・ 昌 ♂ o 　 o ● 　 ● 　

1

．

20

　135 　

1

．

50

　　

L65

　

1

．

80

　 　 　 　 ×3（

Angle

） 図

一

13

　

X

、

−

Y

関 係

（

山形 鋼

）

．

85

．

80

．

75

．

70

● e 　

D30

、

045

　

、

060

　

．

075

．

090

　 　 　 　×1 ゆ anneO 図

一

14

　

X

、

−

Y

関 係 購 形 鋼

〉

Y90

β

5

．

80

．

75

．

70

00 皀

慧

■ ● ● ● eR

．

−

a4761

窒　

s

参



奄

_：

s

3

　

雪

　

゜

　　

・

7

・ 　 　 ●　

3

　 　 ●　 ● ● ●

120

図

一

15

惚

O

　 ！

．

40

　

1

．

50

　

160

　 ×2 （

ChonneD

Xry

関 係 （溝 形 鋼 ）

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

Arohiteotural エnstitute 　of 　Japan

720

1

．

O

o

一

1

．

O

r2

．

0

1

．

O

0

一

10

一

r

20

1

．

0

o

　

O

．

ras

　

O

．

770

　

QSOS

　

O

、

840

　 　 　

Y

（

An9

【e ） 図

一16

　

Y

−

T

（山形 鋼 ）

030

　

’

，

042

　

054

　

．

065

　

．

C

ワ

8

　 　 　

Xl

値ng ［e） 図

一

18

　

X

，

−

T

（山 形 鋼 ）

一

1

．

0

一

₂

_．

₀

．

030

．

045

　

．

060

　

．

075

　

．

CgO

　 　

XI

　

CChanneO

図

一

21

　

X

、

−

7

〔溝形 鋼 ）

溝 形 鋼

一

r2

．

0

1

．

o

o

一

₁

_．

_o

一

₂

_．

_O

　

．

700

　

．

750

　

．

θ

0

〔〕　

．

eSO

　

900

　 　 　

V

（

Cho

耐 ） 図

一17

　

y

一

ア 〔溝 形 鋼 ）

一

rO

　

2

1

．

O

・

一

LO

一

r

OOO

　

Q70

図

一

19

2

．

0

1

．

0

o

一

₁

_．

₀

一

2

．

0

1

．

40 　　

ZIO

　　

2

、

80

×2（

Angle

）

x2

−

〒

（

山 形 鋼

｝

120

　

130

　

1

、

40

　

1

．

50

　

t60

　 　 　 ×

2

（

ChK

ユnneO 図

一

22

　

X

，

一

ア

（

溝形鋼

）

　　

　

，

A

。

− An

（

・

．

26

−

’

・

18

−

_・

_．

₂

千

誓

d

）

・

………

（

・

）

　

な お

，

これ らの

式

は

，

以 下

のよ う な

範 囲

で

計 算

し た

も

の である。

　 　 　 山

形

鋼

：

L

−

65

×

65

×

6

〜

L

−

100

×ユ

00

×

7

　

　

［

　　 　

溝

形

鋼

：

_〔

−

75

×

45

×

5

×

7

−

_［

−

125

×

65

×

6

×

8

　 　 　

ボル ト

本 数

：

n

≧

3

　

これ

ら

の

回 帰 式

の

適 合 性

につ い て

検 定

を

行 う

。

図

一

16

お

よ

び

図

一

17

に

（

8

） 式

お よ び

（

9

＞式

に よ る

予 測 値

に

対

し て

標 準 化 残 差

7

を

プ

ロ ッ トし た もの を 示 す

。

図

一

₁₈

〜

_図

一

₂₂

_は

_{影 響 因 子}

_に

_対

_して

_{標 準 化 残 差}

_{丁 を}

_プ

ロ ッ ト し た

も

の で あ る

。

山 形 鋼

・

溝 形 鋼 共

に

標 準 化 残 差

がほ ぼ ±

2

の

範 囲

に

収

まっ て お り_， また

分 布

に は

_特

に

_際

立

っ た

傾 向

は

認

め られ

ず

，

モ デル

定 式 化

に

誤

りはない も の と

考

え ら れ る。 重

相 関 係 数

の

2

乗

は そ れ ぞ れ

0

，

844

，

0

．

718

と 高い値 と なっ た

。

次に

，

1

⊥

1

形

鋼

につ い て

（

8

）

式に よっ て

得

られ た

有

効

断 面 積

_。

Ae

を

無 次 元 化

し た

値

　 　 　 　

cA 。

／

An

と

，

実

験

値

eAe

／

2D

　　

　 　

に_，

溝 形 鋼

につ い て_，

（

9

）

1

．

0

一

₁

_．

_O

1

．

20

　　

1

、

詬 　　

1

．

50

　

1S5

　

1

．

80

　 　 　 ×3（

Angle

） 図

一20

　

X

ゴ

7

（山形 鋼 ）

式

に よ る

計 算 値

cA

。

／

An

と

実 験 値

eAe

／

An

の

比 較

を 図

一

24

に

示

す

。。

Ae

と eAe の

平 均 値

は

理 論 上

一

致

する もの で ある

。

回

帰

式

に おい て

係 数 を 丸

めた こ

と

に

起 因

し て

若 干

の

差

が

生

じ て い るよ うである が

，

両

図か ら も ，

Ae

は e

．

4e

に

対

し て

良

い

対 応

を してい るこ

と

がわ か る

。

　

図

一

25

、

図

一

26

は

（

8

＞

式

，

（

9

） 式

によ る

計 算 値

に

対

す る

実 験 値

の比 eA 。／。

All

と

（3 ）

式

，

（

4 ）

式

によ る

計 算 値

に

対

す る

実 験 値

の

比

eA 。／，

．

Ae

を

プ

ロ ッ ト し

，

分

布

を 比

較

し た もの である

。

，

A

． は

試

験体

サ

イ ズ

に よ る

ば

らつ き が

大

き く，

差

の

大 小

が

顕 著

で あ り

特

に

溝 形 鋼

の ば らつ きは

著

しい

。一・

方

cA

。

は

_，

_少

変

数であ るにも かか わ ら

ず

，

実 験 値

に

対

するぱ ら つ き が ±

5

％

程度

に

収

まっ て お り， と もに

加 藤

，

田 沼

，

森 肝

1

・

P

略

に よ る

算 定 式

よ り も

精 度

が

向 上

し て い る こと がわ か る

。

　

以 上

，

山 形 鋼

お

よ

び

溝 形 鋼

の

_{有 効 断 面 積}

の

_{算 定 式}

_（

8

_）

式 お よ び

（

9

）

式の 適

合 性

を

検

証 し， その

有 効 性

を

確

認 した

。

4．

耐 震 安 全 性

の

評 価

　

田 沼

，

加 藤

，

森 田

らSLI°〕_は

_，

_筋

_か い

を有

する

鋼 構 造 物

の

安 全 性 評 価

につ い て_，

有 効 断 面 積

の

実 値

に

対

するば ら つ _き

，

_{鋼 素 材}

の

降 伏 比

の ば らつ きの

2

点 を考 慮

している

。

本 研 究

で は

，

耐 震 安 全 性

に

影 響 を及

ぼ す

因

子

と

して

（1 ）

有 効

断面積

お よび公

称 断

面

積

の

_実値

に

_対

するば ら つ _き

一

₁₃₃

一

N工 工

一

Eleotronio _Library

eAetAncAetAnQ850

O.800

O,750

Q700O.650

10

20

30

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co50

eAe!An-cAelAn

oo

O.LMen)

7080

Spec90imen

Na

eAetAncAetAn

Q900

Q850

Q8000750

O.700

10

pa-24

20

30

40

50

Specimen

No.

eAe!An'cAelAn

(ncmeem)

eAeUtAeedekAe1.050

s.ooo

Q950

0900

10

2030

pa-25

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50

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60

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70

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No.

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1.000Q950Q900Q850

Q800

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Spec

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