【論 文
1
UDC ；624．
014．
2；624．
072．
9 ：624．
078 日本 建築 学 会 構 造 系 論 文 報 告 集 第 404 号・
1989 年 10 月H
形 鋼
を
用
い
た
軸組筋
か
い
材端接合部
の
力
学 的性状
正 会 員 正 会 員 田榎
中
本
淳
憲
夫
＊正
＊ ＊ ま え が き 大規 模な鋼 構 造 物の耐 震 要素と してH形 鋼 を用いた軸 組筋かい架構を用いること が あ る。 その場 合，
筋かい材’
と軸 組 材との接 合 部は，
高 力ボル ト接 合とす る の が一
般 的で あ る が，
その 形 式には さ まざま なものが あ り，
それ ら の力学 的性状につ いて は不 明な点が多い。
そこ で，H
形断 面 材を用いた 筋 かい材 端 接 合 部の 基 本 的な力学性 状を把握す る た めに，
比較 的一
般 性の あ る4 種 類の接 合 形 式 を選 定し て，
模型 試 験体を作成 し，
加 力 実 験 を行っ た。
本報は こ の実験結果を ま と．
め た もの であ る。1．
実 験計画 試 験 機の能力の 関 係か ら，
試験 体は縮 尺 模型 と するが，
接合 部を高力ボル ト接合と す る た め，
高力 ボル トに はM12
（F10T
｝，
筋か い材に はH −
125 ×125
×6．
5
×9
（SS41 ），
柱，
梁な どの軸 組 材に は H−
150Xl50 ×7×10
（SS
41 ）を用いるこ と と した。 筋か い材の軸 線は，
柱，
梁材の軸 線の交 点を通るもの と し，
軸 組 材に対 して’
45度 傾い て い る場 合を対 象と し た。 柱は筋か い構 面に 対して， 強 軸を一
致さ せ る場 合 （HS タイ プ ）を主とし，
弱軸 を一
致さ せ る 場合 （HW
タ イプ）につ い て も一
部 検 討する こと と し た。
筋か い材 端 接 合 部の接 合形式は， 現在用い られ ている さま ざ まな形 式の中か ら，
比 較 的一
般 性のあ る ブ ラ ケッ ト形 式， 複 合ガセ ッ トプレー
ト形 式，
ダ ブル ガセ ッ トプ レー
ト形 式お よ び単純ガ セッ トプレー
ト形 式の 4つ の形 式 （以下そ れ ぞ れ をJ1
タイ プ、
J2
タイ プ，
J3
タイ プ お よ びJ4
タ イプと称するこ と が ある ）を対 象と する。 これ らの 接 合 形 式につ い て は，
Fig．
2に示 す 試 験 体の接 合 部 詳 細を参 考に して以 下にその特 徴 を述べ る。
ブ ラ ケッ ト形 式 ：筋かい材と同一
断 面のブラケ ッ ト材 を軸 組 材か ら突 出さ せ，
継 手 部ではフ ラ ンジ同士，
ウエ ブ 同士 を添え板を 用い て接合す る。
ブラ ケッ ト材と軸 組 材の接 合 部は，Fig．
2に示 す よ うにブ ラ ケッ ト材を その 本 報の一
部は，
昭 和58年 度およ び 昭和59年 度 日 本 建 築学 会 大 会 学術 講 演 会にて発 表 した。
S 宇都宮大 学 教授・
工博 榊 大 成 建 設 （株 ）技 術 研 究 所 主 席 研 究 員・
工 修 （1989 年 4月7日原稿 受理，
1989 年7 月 3日採用決 定） ま ま直 線 的に接 合 し た もの （J1
−
1 ）と， ブラ ケ ッ ト材 の フ ラン ジ を45度 方 向に折 曲 げて接 合 部 を広 げてい る．
もの （Jl
−
2）およ びその折 曲 げ部に スチフナ を設 けた もの （J1
−
3＞の 3 種類がある。
複 合ガセ ッ トプレー
ト形 式 ：筋かい架構 面の中心面に ガ セ ッド
プレー
トを溶 接 し，
ガ セ ッ トプレー
トの筋かい 材との接 合 部 側で， 筋か い材の フラン ジ に対応す る位 置 に フランジ と同 厚，
同 幅の ウィ ング プレー
トを ガ セッ ト プレー
トに溶接 し，
ウィングプレー
トと筋か い 材の フ ラ ン ジ，
ガセ ッ トプレー
トと筋か い材の ウエ ブ と を それぞ れ添え板を用い て高 力ボル ト接 合 する。 こ の場合， ウィ ングプレー
トは ガセ ッ トプレー
トの 中 間まで延 びて い る。 強 度レベル の最 も高い接 合 部で は， ガ セ ッ トプレー
トと軸 組 材 との接 合 部で，
ガ セッ トプレー
トを面 外方 向 に補 強して い る （J2
−
1）。
ダ ブル ガセ ッ トプレー
ト形 式 ：弱軸が筋かい架 構 面 内 に向く ように筋かい材 を配 置し， その フ ランジ に対 応す る位 置に 2枚のガセ ッ トプレー
トを 設け．
これ ら と筋か い材の フ ラ ンジを 添え板を用い て高 力 ボル ト接 合 する。 2枚のガセ ッ トプレー
ト間に は， 筋か い材の ウエ ブに対 応 す る位 置に スチフナ を設け る が，
これ と筋か い材の ウ エ ブと は接 合し ない。
単純ガセッ トプレー
ト形 式 ：筋かい 架 構 面の中 心 面に ガセッ トプレー
ト を溶接し，
筋かい材の ウエ ブとは添え 板を用い た 通常の接 合方 式 と す る が，
筋かい材の フラン ジ と は山形鋼を接合 ピー
ス と して用い，
接 合 部の両 側で 接 合 面が90度ね じ れ る形で高 力 ボル ト接 合す る。一
枚 の ガセ ッ トプレー
トを軸 組 材に溶 接する だ けで あ る た め，
工 場 加 工は 4つ の接 合 形 式の中で最 も単純で あ る が，
応 力 伝 達 上は最 も複 雑 となる。
一
般に接 合 部の設 計 耐 力は， 筋か い 材の ボル ト孔 欠 損 部に おける部 材 耐 力と全 断 面に基づ く部 材 耐 力， 高 力ボ ル トの摩擦耐力，
最 大せ ん断 耐 力な ど との関 係でさま ざ まに定ま る。
こ こで は，
下 記の 3つ の強 度レベ ル を考え， それぞ れに対 して必 要と され る ボル ト本 数 を求 め， ほ ぼ その条件を満足 し，
かつ ボル ト配置上最 小と なるよう3 段階の 強 さ を持っ た 接 合 部 を対 象と し た。
すな わち，
強度レベ ル 1 短期許容 力レ ベ ル に おい て，
筋かい材一
51
一
の全 断 面に基づく引 張 耐 力 を高 力 ボル ト接 合 部のすぺ り 耐 力が上回る場合
。
必 要ボル ト本 数14．
3本，
設 計ボル ト本 数 14〜
16本。
強 度レ ベ ル 2 短 期 許 容 力レ ベ ル におい て，
ボル ト孔 欠損を考 慮した筋か い材の引 張 耐 力を高 力ボル ト接 合 部 のすべ り耐 力が上 回る場 合。必要ボル ト本 数11
．
1本，
設 計 ボル ト本数 12 本。
強 度レ ベ ル 3 保 有 耐 力 接 合の条件を満た すこ と だ け を考え た必 要 最 小 限の耐 力 を有す る場合。 必 要ボル ト本 数6，
9本， 設 計 ボル ト本数8〜
10本。 実 験に お い て は， 圧縮力を受け た場 合の接 合 部の拘 束 効 果 を把 握 すること と， 引 張 力を受け た と きの性 状を把 握すること を 目 的 とし た。
こ の種 の筋か い材の 細 長 比は通 常 60〜
80程 度で あっ て，
座 屈 耐 力は，
引 張 降 伏 耐 力 よ り低い の で，
正 負 繰 返し加 力を行っ て接 台 部を含め た筋かい材の座屈 性 状を把握し た 後で，
引張力 をか け て破 断に至ら せ る加 力 方式 を採 用す るこ と と し た。 た だ し強 度レベル1
に対 応す る接 合部に関して は，
引張力を か ける試 験 体と圧 縮 力 をかける試 験 体 を別 途 用 意し て そ れ ぞれ 単 調 載 荷で終 局 状 態 まで加 力する こと と し た。
2．
試 験 体 上 記の実 験 計 画に基づい て試 験 体を設 計し た。 試 験 体の形状，
寸 法 はFig．
1，
Fig．
2に 示 す。Fig．1
は試 験体全体の形状と寸法 を示し た もの で （a ）が引張 圧縮 交 番 加 力 用試験 体 （HS −
Jl
〜
J
4−2，HS −
Jl
〜
J4
−3
）お よび圧縮 単 調 加 力 用 試 験 体 （HS−
Jl
−
J
4−
1，HW −
J
1〜
J4
−
1） を， （b
〕が 引 張 単 調 加 力 用 試 験 体 （HS−
J1
−
J4
−
1， HW−
Jl
〜
J4
−
1）を示 し て い る 。 Fig．
1（a ｝に示 す 試 験 体で は，
軸 組 材の軸 線の交 点か ら筋かい材の加 力 用 ピンの中 心 まで の寸 法 を 筋かい材の 弱 軸 方 向 断 面 2次 半 径の loo倍とし て あ る。 Fig．
2に は 各 試 験 体の接 合 部 詳細を示 す。 こ こに は各 試 験 体の 名称 と接 合 部の片 側に用い た高 力ボル トの本 数 （」4タイ プ の山 形 鋼と筋か い材フ ラ ンジの接 合 部 以 外はすべ て 2面 摩 擦 と なっ ており， こ こ に は2面 摩 擦 と して の本 数 を表 示し た）が示され て い る。
名称は，
柱 材の主 軸の方 向 （HS 一
強 軸が筋か い架 構面に一
致 し て い る もの， HW一
弱 軸が 筋かい架 構 面に一
致し てい るもの ），接 合 形 式 （Jl
〜
J4
），
e （a） TeSし Bed （b）c；Measurin巳 Length ［or Def 。rmati 。n 。f
Connection
lo；Measuring Length for Toしal Deformation
Fig
．
1 FiguTes of specimen and loading setupTable l Mechanical
Properties
of MaterialsHS
，
HW−
」1〜J4 −1
HS− J1 〜J4 −2
H
∈Materials
t σ り σuElt σ り σ uElt H−
125x125Flange8．
7624，
944．
5258，
6127，
145．
8248
．
47 x6，
5× 9Web 6．
4128．
248．
9206．
0831．
547．
7216．
50
Plate5mm5，7230 ．942 ，7295
，
7336 ．
247．
4225．
78 Plate9mm 8．
6730．
臼 46．
3318，
5734．
247、
6268．
57 Plate 12mm 12．
128，
844 ．
53211．
6531．
545．
831一
L−
65× 65x6『
一
5
．
6533．
749．
5225．
50 L−
55x65x87．7830 ，544 ．725
一
一
一
一
一
HS − J1
σ り33．
439．
034
．
529．
9 32．
1 σ り（kg
／mm2）：Yield
strength ， t （mm ） ：Real thickness，
σ u（kg／mm2 ）：Tensile strength
，
E l（％）：E］ongationHUO
、
HM い 置 u 廣 oL150125175150 HS−
J1−
1 （16）気
気
〉
HUO ω O 魂羲
3．
難
Ooo PL−
12 PL79彗
諺
鐸
轟
臣
饑
＿1
甲 oNOO．
HN い鰺
．溝
．
肓馨
ぎ
ま
き
き
．
屋
幽 」
」125 25175125．
巨虻
125 麪↓11Q4 200ド
い O ω OOii
．
li
卜
．
。iil
ドニ
「．
o 踊幾
虜
念
ロ虜
韆
1
PL＿
6 瓢 o巨
o蓴
150 125175 工50 HW−
J1−
1 （16） HS−
J2−
1 （16）．
聾 。i
」こ
開 ゜開曜
・
≒卜＝
自・
O ：： llO 留 o HS−
J3−
1 （16）爆
．
PL−
9碑
僉。
靉
。
煢
゜ ％o，
PL−
12 PL−
9 12517525125§
．
舉
き
気
’
F＝ii
謬
／
8
ii
孅
づ
i
o．
．
鑒
．
15・ ’225是
一
L
迦
HW−
J2−
1 （16） NNU NN 切 H い O HW−−
J3−
1 （16）．
戯
．
霧
・
影
。％X
。 ° 2PL−
9 150 0 HS−
J4−
1 （14） HW−
J4−
1 （14） 001’
2 150 125325 HS−
Jl−
2 （12） 50 150 225 175 HS−
J2−
2 （12） 150 225 225 HS−
J3−
2 （12）2 い N い H 憲 い
一
い O ［ 150 225 12 100 HS−
J4−
2 （12）・5・ ・25 ・・5
圓
225225回
・・52 ・515・ ・25 ・
姻
HS−
J1−
3 （10） HS−
J2−
3（IO） H＄−
J3−
3 （8） HS−
J4−
3 （B） a）brackeし
type
．
b）
complex
guss6t
pla仁e
t
’
ype
c）
dGuble
gusset
Plate
七ype
d）
simple
gusset
plate
type
（Jl
−
typ・ ）．
（J2・typ・ ）
（J3
一
しyp・ ）（J4
−
typ ・ ） COMMON 工TE卜且SThickness of Plates ；
．
stiffners ；6mm，
splice plates of flange joint； 9，
splice plates Qf web jotnt； 6m皿Weldin8 0f Plates ：
’
fillet weldin8 with size し （ t
＝
thickmess of welCled plate ）し
H
．
S，
．
Bo！ted Cennectiohs ： bolt piヒch需
40 （at HS−
J3−
350 ），
edge distance Qf longitud．
inal direct エen＝
30（at HS
−
J1−
2g HS−
J2−
2，．
HS−
」3−
3 LOmm），
edge distance 。f transverse direction＝
25．
，
dia．
of bolt．
hole＝
14mmFig
．
2 Details of brace end connections接 合 部の 強 度レ ベ ル （1
，2，3
）の順に その略号を組みの材質に若 干の 差 が生じ て いる
。
そ れ らの機 械 的 性 質を 合わ せ て表 示した。
． ．
』
Table
1に示 す。 高力．
ボル ト接 合部
の摩 擦 面は，
グライ実験を
3
期に分 けて行っ た たφ，
試 験 体に用いた鋼材
ン ダ
ー
が けの後に発錆さ せて あ り，
高 力ボル ト は12eeを 目標と す る ナ ッ ト回 転 法で締 付 けた
。
3．
加 力お よ び 測定 方 法 HS−
Jl
〜
J4
−
］，
Hw −
Jl
〜
J4
−
1の圧 縮 加 力 用お よび 引 張 加 力 用 各8
体の試験 体は，
構 造 物 試 験 機 （容 量 圧 縮 1000ton，
引 張500 ton ＞を 用い て終 局 状 態に至るまで 単 調に加 力し た。
HS −
Jl
〜
J4
−
2，HS −
J1
〜
J4
−3
の8
体の試 験 体は，
構 造 物 試 験 機 を用い て 正負交 番 加 力を行っ た。
その際の加 力パ ター
ン は 次の と お りで ある。 筋かい材の細長 比を 70 と し た時の長 期 許 容 圧 縮 耐 力に相 当す る36・ton と，
短 期 許 容 圧 縮 耐 力に相 当す る 55ton で 各1回の正 負繰 返し加 力 を行っ た後， ボル ト孔 欠損 を考 慮し た短 期 許 容 引 張 耐 力に相 当 する 73 ton まで載荷す る 。 こ の 間に座 屈が生 じ た場 合は， 座屈 発生時の軸 方 向 変 形 量の 2倍 を 制 御 値とする変 形 制 御で 3回の繰 返し加力 を行っ た後，
引張 加 力で破 断に至 ら しめる。
73 ton まで座 屈が生 じ な い場合は，
73ton で正負 繰 返 し加 力 を行っ た あ とで座 屈 発生まで加 力し， その時の軸 方 向 変 形 量の 2倍を制 御 値 とす る変 形制 御で3
回 の繰 返し加 力を行っ た後，
引張加 力で破 断に 至 ら し め る。 実 験の 際に は，
接 合 部の主 要 な 点に3
方向ゲー
ジを 貼っ て主ひずみ を測 定し，
1／100m 皿 精 度の変位計を用 い て，
筋か い材の軸 方 向およ び面外方 向の変 形 量，
接 合 部の変 形 量 を測 定し た。
軸 方 向変形お よ び接 合 部 変 形の 測 定 区 間はFig．
1に示す。
な お，
面 外 方向の変 形 測 定は， 筋か い材 全 長を6等 分し た各 位 置で行っ た。4．
実 験 経 過お よび結 果4．
1
実験 経 過 接 合 部 強 度レベルめ最 も大き い試 験 体グルー
プHS −
J1
〜
J4
−
1，
Hw−
Jl
〜
J4
−
1の 8体の 試 験 体は，
引張 力を か け た場 合，HS −
J4
−
1の み が筋かい材の降 伏 以 前に高 力ボル ト接 合 部です べ り を生 じ た が，
その他の試 験 体は，
いずれも 筋かい材が明 瞭な降 伏 現 象 を呈 して，
ある程 度 塑 性 変 形が進 行し た後に高 力ボル ト接 合 部の す べ りが生 じている。
最 終 的には， いずれも筋か い材フ ラン ジの接 合 部中心か ら最も離れ た位置 （以 後第 1ボル ト孔位置と呼ぶ）の縁あ き部分 が絞れ て， こ こ に亀 裂が発 生し， こ の亀裂が内 側に延びて，
フ ィ レッ ト部で連 続し た後に ウエ ブへ 延び る とい う過 程をたどっ て筋か い材が破 断し た。 こ の場 合の ウエ プの破 断線は，
ウエ ブ の ボル ト孔位置が フ ランジ の第1
ボル ト孔位置 に近いJ1 ，
J2
タ イブの 試 験体では，
その ボル ト孔を 通る が，
J4
タイ ブの試 験 体の ように ウ エ ブのボル ト孔位置が フ ランジ の第1
ボル ト孔 位置 か ら か な り 離 れて い る場 合と，
ウエ ブにボ ル ト孔が ないJ3
タイ プで は，
フランジの第 1 ボル ト孔位置とな っ て い る （Photo ］）。
HS
−
J
1〜
J4
−
1，Hw −
J
1〜
J4
−
1で，
単 調 圧縮加力を 行っ た場 合に は， い ずれ も筋かい材の弱 軸 方 向へ の面外 座 屈によっ て最 大 耐 力 が 決まっ て いる。
HS−
Jl
−
2〜
HS−
J4
−
2の 4 体の試験体は，
いずれ も圧 縮 加 力 時に筋か い材 が面 外 座 屈を起こ して弾 性 挙 動 をは ず れ た ため，
引 張 降 伏の開 始 点 を正確に把握で きなか っ たが， 明 瞭な降 伏 流れを生 じ る まで高 力ボル ト接 合部に おけ るすべ り は生 じ ていない。 その後の引 張 加 力に よっ て すべ り が生じ，
最終的に接 合 部が破 断し て いる が，
そ の破断状況は試 験 体によっ て大 きく異なっ ている。 す な わ ち，HS −
J1
−2
で は，
最 終 段 階で ブ ラ ケ ッ ト材の フ ラ ンジの 45度 折 曲げ 部 が まっ す ぐに延びるよ うな変 形を 生 じ， そ れに伴っ てブラ ケッ ト材の フ ラ ンジ と梁フラン ジ とのすみ 肉 溶 接 部に亀裂が発 生し，
こ の亀 裂が ブラ ケッ ト材の フ ラン ジ から ウエ ブへ 伸 展 して ブラ ケ ッ ト材 が破 断した （Photo 2）。
HS −
J2
−2
は，HS −
J2
一
工と同 様 の形 で筋かい材が破 断 した。HS −
∫3−
2で は，
筋かい材 フ ランジの第 1ボル ト孔 位置の縁あ き 部 に生 じ た 亀裂 が，
ボル ト孔でと まっ たあ と 大き く折 曲っ て， 材 軸 方 向 へ 伸展 して最 終 状 態 とな っ て い る （Ph
‘）to 3 ）。
HS−
J
4−2
で は，
筋か い材ウエ ブ と ガ セッ トプレー
トを接 合し て い る添え板 が ボル ト孔位置で破 断して最 大 耐 力 が 決 ま り，
さらに加 力し た ところ，
山形 鋼 接 合 ピー
ス とガセ ッ トブレー
トを接 合してい る高 力ボル トが づべて同 時に破 断し た （Photo 4 ）。
接 合 部 強 度 レベ ル の最も低いHS −
Jl
−
3〜
HS−
J4
−
3 は，
上 記12体とは さ らに異 なっ た 挙 動 を 示し た。 す な Photo 1 Photo 2 Photo 3一
54
一
「
Photo 5 わ ちHS −
J
1−
3は， 筋かい材の面外座 屈が は じ めに生じ， そ の後の引張加 力 時に高 力 ボル ト接 合で すべ りを生 じ，
以 後すべ り は生じ ない ま ま 筋 かい材の全断 面にお け る引 張 降 伏に よる塑 性 流れ を起こ し た あ と で，HS −
」1−
2と 同様 ブラケッ ト材と軸 組 材と の す み肉溶接部に生じ た亀 裂が起 点とな っ て ブラケッ ト材が破 断して最終 状 況 と なっ て い る （Photo 5）。 HS−
J
2−
3は，
筋かい材の面外 座 屈 発 生 後3回の繰 返し加 力を行い，
最 後の 引張 加 力に 入っ た段 階で高 力ボル ト接 合 部にすべ りが 生 じ，
その後，
筋か い材 全 断 面が完 全に降 伏す る以 前に，
ガ セッ トプ レー
トの ウィ ング プレー
ト溶 接部に亀裂が生じ，
これ が ガセ ッ トブレー
ト を横断 す る 形で伸延 し，
最 終的に は ウ ィングプレー
トを ま く よ うにガ セッ トプレー
トが破 断 し た （Photo
6
）。
HS −
J
3−3
とHS −
J4
−
3では，
筋かい 材に座 屈が 生 じ る以 前に高 力ボル ト接 合 部ですべ りが生 Photo6
じ， その後の圧 縮 加 力時に も すべ り が生 じている。
そ の 後， 筋か い材の面 外 座 屈が生じ， そのあとの繰 返し加 力 時に もすべ り が数回生 じて い る。HS −
J3
−3
は，
最 終 的 に筋かい材が ほ ぼ全断面 引張 降伏し た が，
十 分な塑 性変 形 を 生じ る以 前にHS −
J
3−
2と同様な状況で筋かい材の フ ラン ジが破断 し た。 HS−
J
4−
3は，
筋かい 材が十 分に 引張 降伏す る以前に，
筋かい材のフランジ と山 形 鋼 接 合 ピー
ス を接合 して いる 12本の高力ボル トが破 断し て最 大 耐力に達してい る。4．
2
実 験 結果 耐 力および変 形に関す る主 要な実 験 結 果 をTable
2
に 示す。
変形につ いて は， 引張 加力時の最大変形量 を示す が，試 験 体に よっ て変 形の測 定 区 間が異なっ て いるので， 変 形 測 定 値を測 定 区 間で除し た伸び率 （％ ）で表 し てあ る。
Table2 Test Results
6P5
Fructure
Specimen
ePcreP り oPu δju δu（
B
） （G
） 。P
。／n modeHS − J1 −1
98．4
99．86
．
1580
．
375
．
4108
．
63
．
53
．
7A
（Photo
l
） HS−
J2−
1 89．
0 101．
85．
5678．
176．
8109．
42．
53．
7A （Photo l） HS−
J3−
1109．
8 109。
86．
8676
．
776
．
0111
．
02
．
93
．
3A
（Photo
1） HS− J4 −1
77．2
64。24
．
5964．
O74．
0109．
22．
83．
3A （Photol
）HW −
J1
−1102
．
0
103
．
O6
．
3874
．
876
．
0108
．
03
．
43
．
5A
（Photo
1
）HW − J2 −1
＞110
＞110
＞6．8874
．
676
，
0110
．
02
．
43
．
3A
（Photo
1
） HW− J3 −1102
．
4
102．46
．
4078
．
176
，
6111．
23
．
23
．
4A （Photo
1
）HW − J4 −1
87．0
81．85
．
8471
．
278
．
0114
．
63
，03
．
7A
（Photo
1）HS − Jl −2104
．
4
92．67
，
7272
．
4
一
lO4．43
．
73
、
OB
（Photo
2
） HS−
」2−2
96．8
95．88
．
0768
．
．
B
一
11LO5
．
13
，
9A （Photo
1
）HS −
J3
−2
84．
0
100
．
87
，
0082
．
2
111．
24
．
13
．
8C
（Photo
3
） HS− J4 −2102
．
0
102．O8
．
5055
．
0
一
102．04
．
52
．
9D
（Photo
4
）HS − J1 −3
80．8
80．88
．
0876
．
0
112．06
．
52
．
4B
（Photo
5
）HS
− J2 −3101
．
690．09
．
OO67．
2一
lO7．
24．
31
．
OE （Photo 6 ）HS − J3 −3
72．4
72．49
．
0585
．
2
一
105．25
．
51
．
2C
（Photo
3
）HS
− J4 −3
61，0
49．06
，
1359
．
0
一
94．44
．
4O
．
8F ePs ：Slip
load
（t），
（B
）：Brace
side，
（G
）：Gusset
plate side，
n ：number ofbolts
oPcr ：Buckling
load
（t），
eP り ：Yield
load
， oP 凵 ：Maximum
load
（t）δju ：
Elongation
of connection at maximumload
（毘）δu ：Allover elongation of specimen at maxi 冊um load （％）
Fructure
modeis
explainedin
thepaper
at section4．1
（See
Photo
1
〜6
）
HS −
J
1〜
J4
−
1，
HW −
J
1〜
J4
−
1に関す る筋かい材 軸 方 向の荷 重 P と全 体 変 形 δ の関 係をFig．
3に，
HS −
J
1
〜
J4
−2，
Hs −
J
l〜
J4
−3
に関す る同 様の関 係 をFig，4
に 示す。
接合部強 度レ ベル1
お よび3
の各 試 験 体の筋かい 材の面 外 方向へ の座屈変 形 状況 をFig．
5に， 弾 性 範囲宮
1°°ぎ
坐 ．
50 0 5 1e l5鍵
50 0 5 10 15 20 25 30 35 40 δ（ ）一
80＿
70（−
608−
50 訂一
4Q−
30＿
20＿
le に お け る各試験 体の接 合 部 周 辺の主 応 力の測 定 結 果の例 をFig．
6に示す。
5．
結 果の考察 5．
1 筋かい材 端接合部に お け る応 力の伝 達 状 況 Fig．
6に示す接 合部 周辺の主 応 力の測 定 値に基づいて， 各 接 合 形式にお け る応 力 1111 0 12345678 δ（mm）
一
80羣
iii
−
30−
2D−
10 20 25 30 35 40 δ（ ）Fig
．
3 Relationship between load and tota重deforma ヒion111L δ（ ） 伝 達の状
．
況を検 討する。
1） ブ ラグ ッ ト形 式 HS−
J
：［−
1，
HW −
J
1−
1につ い て応 力 分布状態 をみ るとブ ラ ケ ッ ト材の ウエ プ， フ ラン ジ，
補強 プレー
トとも筋かい 材 軸部の応 力の 50’
−
60％ の 大き さ で ほ ぼ均 等 な応 力 状態 にあrp
t 接合部全 体が一
体と して働き，
かつ余裕の ある も の と なっ て い るこ とが 分か る。HS −
Jl
−2
で は， ブラケッ ト部の ウエ ブの応 力は筋かい 材 軸 部の平 均 応 力の 20〜
30 ％ 増，HS −
J
1−
1の ウエ ブの 応 力 度の 2倍 以上 と なっ て お り，
ウエ ブに応 力が集 中し て 100（
cPy 10 こL＿
＿
100 100 口，
曾
，
o り）
隅150
50 50 50 10−
5一
5一
5一
5 05 10 15 05 10 15 05 10 15 05 10 1≦一
50一
50＿
50一
50 HS→ 1−
2 日S−
」2−
2 HS−
J3−
2 HS−
」4−
2＿
100＿
100一
IOO一
100一
一 」
一 一
一
，一
20 25 30 35−←
6（皿 田〉 cPy 工一
2100
100 100 o 、 口一
一
一
）
幽 cPey↑
50 50 5 5D 10 づ＿
5一
5＿
5一
15＿
＿
o5 05 10 05 Q 15一
10 上一
50＿
5D 50一
50 HS−
」1−
3 HS−
J2−
3噸一
Bucklln呂 HS−
J3弓＼ Buckli9ES
＿
J4＿
3一
100＿
IOO一
IOO＿
100∠ ：⊃
＼＿ ．
．
O：F．
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δ（mm ）oP
＼
．
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HW−
Jl−
l HS ；HW−
J2−
l HS，
HW−
J3−
l HS．
HW−
J4−
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一
一
一
一
一
一
HS Type− 一
一
田 Type oPド
m HS−
Jl−
3 P P P o o o 气」
」
」
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馳
噛
， 噛
」
1
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グ
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卩
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一
HS−
J2−
3Fig
．
5 0ut of plane deformation due to bucklingTable 3 Calculaしed Strength
HS
−
J3−
3 HS−
J4−
3 ePcr− 一 一
ePuSpecimen
cp りe cp り GPcr cPu一 『 一
cPor cPuHS
−
J1
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．
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HS
−
J2
−
1
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．
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．
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1
．
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HS
−
J3
−
1
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．
9
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．
4
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．
2
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．
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114
．
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．
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HS
−
J4
−
1
62
．
6
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．
4
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．
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．
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．
3
0
．
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HW
−
J1
−
1
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−
J2
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1
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，
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．
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HW
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1
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．
9
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，
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HW
−
J4
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1
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．
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4
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．
70
．
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．
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HS
− J1 −
2
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，
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．
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4
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，
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．
1
0
．
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HS
−
J2
−
2
63
．
5
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．
6
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4
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，
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ユ1
．
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HS
−
J3
−
2
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．
5
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6
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．
9
1
．
14
116
．
8
0
．
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HS
−
J4
−12
63
．
5
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．
6
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．
2O
．
76
108
．
1
0
．
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−
J1
−
3
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．
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．
4
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8
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．
89
112
．
6
0
．
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HS
−
J2
−
3
78
．
3104
，
4
85
．
8
0
．
78
112
．
6
0
．
95
HS
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J3
−
3
84
．
7104
．
4
85
．
8
1
．
00
121
．
8
0
．
87
HS
−
J4
−
3
80
．
5104
．
4
86
．
10
．
80
115 ．
8
0
．
82
cPo ソ ：Yield
load
based
on effective sectional area ofbrace
membercP り ：
Yield
load
based
ongross
sectional area ofbrace
membercPcr ：
Buckling
strength afterJohnson
’
sformulaopu ：
Maxi
皿um strengthbased
on effective sectional area ofbrace
memberきて いることが明 白である
。
こ の ことは折 曲 げたフラン ジの応 力 分 担はあ まり期 待で き ないこと を 示し ており，
最 終 時の状況と も対応 してい る。
HS −
J
1−3
でも， ブラ ケッ ト部の ウエ ブの応 力レベ ル はHS −
J
1−2
と ほ と ん ど 同 じであ る。
し か し，
ブラ ケッ トの取り付い ている梁の ウエブおよびスチフナの応 力 を み る と，HS −
Jl
−2
に比べ ウエ ブ 内の応 力は減 少し，
ス チフナの 応力は 2 倍近くに増大し て い る こ とか らブラ ケッ トの折曲 げ部にスチフナ を配し たことに よっ て， ブ ラケッ トの折 曲げた フ ラ ンジの応 力 分 担の割 合が増大 し た と考えられ， スチフナの効 果が認め ら れ る。
2） 複 合ガセ ッ トプレー
ト形 式 こ の接 合 形 式で は， 筋かい材か ら作 用 する応 力は，
す べ て ガセ ッ トプレー
トを通っ て軸 組 材に伝 達 きれ る。 ガ セッ トプ レー
ト内の 応力状 態 をみ ると，HS −
J
2−
1 ，HW −
J2
−1
で は筋かい材の応 力に比べか な り低い応 力レ ベ ル に ある。HS −
J
2−
1に 比べ て ガセ ッ トプレー
トの板 厚， 寸 法とも小さ く な っ た HS−
JZ
−
2で は，
ガセ ッ トプ一
57
一
75 75 冖
．
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J4−
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36ton ／ 匹 3蹶ノ
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喬
→
．
且一一
・5 ・ 、髻
1継
（P）HS−
J4−
3 ／ レー
ト内の応 力は幾分大き く なっ ている が，
それで も筋 かい 材の応 力 の 3／4程 度と なっ てい る。
こ れ に対 しHS −
J2
−
3で は ウィ ングプレー
トの端部周 辺で筋かい材 内の平 均 応 力度の 1．
2 倍〜
1．
7 倍程度の高応 力と なっ て い て，
ほ か の試 験体に比ベ ガセ ッ トプレ「 トが 厳 しい応 力 状 態に あ り，
破断状況 と対 応し てい る。
これ は特に ウ ィ ン グ プレー
トの長 さ を 短く し たことに原因して いる と思 わ れ る。
3
） ダ ブルガセッ トプレー
ト形 式この形 式の接 合 部で は， 9mm 厚の ガセ ッ トプレ
ー
ト が2枚 用い られ て い る ため，
ほ か の形 式の接 合 部に比べ，
ガセッ トプレー
ト内の応 力レ ベ ルは か なり低 く，
十 分 余裕の あ る接合部と なっ て いること が認め ら
．
れ る。
4＞ 単純 ガ セッ トプレー
ト形 式 この形 式の接 合 部で は，
ガ セッ トプレー
トへ の作用力 は山形鋼 接合ピー
ス によっ て広い範囲に分散さ れ る形と な り，
かつ ガ セッ トプレー
トの形状も 比較 的 大きい もの と な る た め， すべ て の強度レベ ルの接 合部につ い て， ガ セッ トプレー
ト内の 応 力は，
筋かい材の平均 応 力 度よ り20
％ 程 度 低 い 値 と なっ て お り，
ガ セ ッ トプレー
ト内の 応 力分布に関しては問 題は ない。 5：2 引 張 降 伏 耐 力 単 調 引 張 加 力を行っ た HS−
Jl
−
1−
HS−J4−
1，
Hw−J
l−
1〜Hw −
J4
−
1の 8体の試 験 体にっ い ては，
Fig．
3に 示す全 体変形と荷重の関 係か ら降 伏 耐 力の実験値が得ら れ る。 それら の値を。Py とし て Table 2に示す が，
これ ら はTable 3に示 す 筋か い材の全 断 面に基づ く降 伏 耐 力 の計算 値 cPs とほ ぼ一
致し て い る。 こ の全体変形測 定区 間に は接 合 部が 含 ま れて い るの で，
設 計 上の降 伏 耐 力の 算 定は，
ボル ト孔 欠 損を考 慮し た有 効 断 面に基づいて行 うの が一
般 的であ り，
その値は，Table
3に cP ．e と し て示 してあ る’
。
。Pye
はcPy に比べ17−
23％ も小さいが，
各 試験 体とも実 験 時に は cPy 。 に対 応す る荷重付 近で は ほ ぼ弾性的挙動を示しており，
引張降伏 耐力に与え る ボ ル ト孔 欠 損の影 響は認め られ ない。 こ の例か ら も 分 か る よ うに，
高 力ボル ト摩 擦 接 合 部で は，
その許 容 すぺ り耐 力が被 接 合 材の全 断 面に基づ く許 容 引 張 耐 力よ りある程 度 大き く な るよ う設 計さ れ て い る場 合に は， 被 接 合 材が 全 断 面 降 伏 するまで高 力ボル ト接 合 部ですべ りが生じ な い の で，
設 計 時に高 力ボル ト孔 欠 損の影 響を考 慮す る必 要はな い と思わ れる。 こ の 点は従 来の多くの 実 験 的 研 究1周 等か らも 明ら かであ る 。HS −
J
l−
2〜HS −
J4
−
2，
HS −
J
］−
3〜HS −
J4
−
3 の 8体の 試験体で は，
正 負交 番加 力 を行い，
筋かい 材の座屈 発生 後も繰 返し加 力を行っ た た め， 引張
側の復元 力特性が圧 縮加力時の座 屈変形の影響を受けて お り，
実 験結果か ら 引 張 降 伏 耐 力 を 定 め るこ と はでき ないが，Fig．
4を み る と，
接 合 部 強 度レ ベ ル2
の グルー
プの4
体につ い ては，
筋か い材 全 断 面に基づ く引 張 降 伏 耐 力。Py 付 近で変 形の 急 増が認め ら れ るの に対し， 接 合 部 強 度 レ ベ ル 3の グ ルー
プで は，HS −
J
1−
3の み で こ の現 象・
が認め ら れ る以 外は，
全 体と し て の 引張 降 伏 現 象は明 瞭に は認め ら れ な い。 た だし，
これ はTable l，
3に示す よ うに，
接 合 部 強 度レ ベ ル 3の グルー
プの試 験 体に用いた鋼 材の降 伏点 がほかの試 験 体の それに 比べ て著 し く高く なっ た結 果， cPy の値が非 常に 大 き く なっ たことの影響も あ り， 単に 接合 部の耐 力レベ ルが小さい こと だ け の影響で は ない と 考え ら れ る。
5．
3
すべ り耐 力 ずべ り耐力は，
接 合して いる ボル トの本 数の ほ か すべ り発 生 時の接 合 部に生じ て い る応 力 レベ ル に よっ て も変 化する。 そ し て今 回の一
運の実 験で は， 実 験そ の もの を 3期に分 けて行っ たため，
摩 擦 面の状 況 も多 少 異なっ て お り，
そ の影 響 も実験 結 果に含ま れ る。
し た がっ て あま り細か い考 察は意 昧が ない の で，
こ こ で は実 験で得ら れ たすべ り耐 力 をボル ト本 数で除してボル ト1本 当た りの すべ り耐 力と し て検 討す る。 こ の値は Table 2に eP。
／n とし て示し てある。
M12 （FIOT ）の短期 許 容 耐 力は 2 面せん 断の場 合 1本 当た り5．
09 ton と なる 。 今 回の実 験で は， ボル トの締 付けを120度 を 目標と したナッ ト回 転法で行っ て い る こ と， 接 合 面が赤さび状 態に なっ てい たこ とを 考え る とボル ト1本 当た りの すべ り耐 力は7 ton 以上にな る と推 定され る。
実 験 結果をみ る と接 合 部 強 度レベ ル 2お よ び 3の グルー
プの試 験 体で はHS −
J
4−
3
を除いてボル ト1本 当た りの すべ り荷 重は 7ton 以 上 と なっ て いる。
そ れ に対 し接 合 部 強 度レベ ル 1の グルー
プで はすべ て 7 ton 以 下とな っ て い るが，
こ れ は HS−
J
4−
1を除 き， すべ り発 生が被 接 合 材の全 断 面 引 張 降 伏 以 後で あっ て，
接 合 部におけ る応力 レベ ルが素材の降 伏 応 力 度 を超える ほど高い ことの影 響で あ る1） 。 したがっ て すべ り耐 力につい てはボル ト1本 当たりのすべ り荷 重の 絶 体 値で は な く，
各グルー
プ 内で の接 合 部 形 式 間の比 較 で検討する の が妥当であ1
る。
こ の よ うに み る と単純ガ セッ トブレー
ト形 式 （J4
タイプ）の接 合 部にお け る す べ り耐力の低 さ が 目立つ。
これは，
こ の形式の接 合 部が 形 状的に複雑で あ り， ウエ ブを接 合してい る添え板とフ ラン ジ を接 合し てい る山 形 鋼 接 合ピー
ス の剛 性の差など の 影 響で ， 接 合 部で使用 し てい るすべ て の ボル トが必ず し も均 等な応 力 分 担 をし て い な い ことに よるもの と思わ れ る。
た だ しHS −
J
4−
2の み は，
こ の グルー
プの中で最 も すべ り耐 力が大き く，
上 述の状況 と異なっ て い るが，
／
）
そ の理 由は不 明であ る。 いずれに してもJ4
タ イプの接 合 部のすべ り耐力が ほ か と異なっ てい ること は明ら かで ある。
5．
4 座 屈 耐 力 筋か い材 を加 力 点 ピン支 持，
高 力ボル ト接 合 部 中心 位 置を 固定 端と する中心圧 縮 材と仮 定し て求めた座 屈 耐 力 の 計 算 値cP ，r と， そ の 実 験 値 との 比 ePc ，／cP ，r をTable
3
に示す。
ま た，HS
シ リー
ズの試 験 体につ い て ， 横 軸に接 合 形式をとっ て，
縦 軸に eP。
。
／。
Pcrをプロ ッ ト し た もの をFig．
7に示 す。
各 試 験 体に お い て，
筋か い材の長さ がほぼ等し い の で，
そ の座 屈 耐 力の大 小は，
接合 部に お け る 固定 度の 程度を 表し て い ると考え ら れ る。Fig．
7を み る とダ ブルガ セッ「
トプレー
ト形 式 （J3
タイ プ〉の接合 部を持つ試験体は，
すべ て の接 合 部強度レベ ルに おい て 。P
，．
は。P
，。
以 上で あり，
逆に単 純ガ セッ トブレー
ト形式 （J4
タ イプ）の 接 合 部 を もつ 試 験 体は その逆 と なっ て いる。 し た がっ て一
59
一
1
．
20 81 0b ％ 丶 昌 ％．
風．
駅ミ
：
／ 丶囎
O JI−−
1 ◎ JI−
2 ● JI−
3 O JI J2 J3 J4 Fig．
7 Comparison pf buckling strength／ P
・
bcl，
¶
＼、
a ＼ b鹽
一．
C佇
．
Fig
