鉄骨フープ筋コンクリート合成部材の力学特性

1

論　 文】 UDC ：624

．

016

．

7：539

．

3 ：624

．

012

．

3 日本 建 築 学 会 構造 系論文報告集 第 391 号

・

昭和 63 年 9 月

鉄 骨

フ

ー

プ

筋

コ

ン

ク

リ

ー

ト

合成部材

の

_力学

_特

_性

正 会 員 正 会 員 正 会 員

鈴

滝

堀

木

口 田

敏

克

久

郎

＊ 己＊ ＊

人

＊ ＊ ＊ 　 §

1．

序 　 主 筋を省い た SRC 構 造に関し

，

筆 者ら は基 礎 的な部 材

，

接 合 部パ _ネル実 験か ら約 1／2scaleの十 字 型 骨 組 実 験に至る数 多の実 験 を通し て

，

柱

，

接 合 部パ _ネル と も， フ

ー

_プ筋が十 分 配さ れて いれ ばコ _ンク リ

ー

トの圧 縮 特 性 が ダク タイル なもの とな り良 好な復 元 力 特性を有する こ と

，

鉄 骨は

SS

　41_{鋼 程 度}か ら，　

HT

　80 ク ラス の 高 張 力 鋼まで適 用し得ること

，

耐 力は累 加 強 度の考え方で おお むね把 握で き る こと等の知 見 を 得て い る1 ）

−

s ）

。

　 本 論 文は主 筋 を用いない本 構 造 形 式 をSRC 構 造の

一

部と して では な く

，

新しい構 造 形 式

，

［

Steel

］

一

［

Hoop

］

一

［

Concrete

］ 合 成 構 造 （

SHC

構 造 ）と して位 置 付ける 意 味 合い で

，

以 前 より可 能 性 として論 じて きた 「主 筋 を 用いない ことの利 点 」に主 題 を置き

，

本 構 造 形 式の有 効 性を論ずる もの で ある

。

　 主 筋を省く という 考えに至っ た理 由は以 下の ごとく で あ る

。

まず

，

鉄 筋コ _{ンク リ}

ー

_{ト （}

RIC

_{）部 材}の主 筋の 付 着の有 無 をパ ラ メ

ー

タとし た_実験結果6）

・

7 ）_か ら「曲げ

・

せ ん断 力 を 受ける部 材では_， 主 筋の 付 着に よ りコ ン ク リ

ー

トに発 生した斜めひび わ れ が圧 縮 域 まで伸 展し， コ ン クリ

ー

トの圧 壊を早める

。

こ れ に対し_， 主 筋の付 着が ない R／C 部 材は

，

履 歴 性 状は ス リッ プ型 とな り履 歴エ ネル ギ

ー

吸 収 能 力に乏 し いが変 形 能 力が向

．

ヒする

。

」 と い う知 見が得ら れ て い る

。SRC

部 材で は

，

鉄 骨 部に大 き なエ _ネルギ

ー

吸 収 能 力 を期 待で きる ことか ら

，

主 筋の 付 着を な く して もR／

C

部 材の場 合と異な り履 歴エ _ネル ギ

ー

吸 収 能力に お い て も劣ら な い構 造と な る こ と が考え ら れ る。 主 筋の付 着のない SRC 部 材が良 好な力 学 特 性 を有す る な ら ば

，SRC

構 造ではRIC 構 造に比べ _{主 筋}の 役 割 は は る かに小 さい と考え ら れ るの で

，

主 筋 自体を取 り除いて し まっ た方が

，

力学的に も よ り明解な構 造と な るであろ う

。

　 以上の筆 者ら の直 感 的な判 断 を 直 接 的に実証 するた め に

，

次の 2通り の実 験を行っ た。 1つ は

，

主 筋の付 着の 　寧 東 京工業大学 　 教 授

・

工博 韓 東 京工業 大 学 　助 教 授

・

工博 韓 ＃ 東京 工業大学 　助 手 　 （昭 和63年3月10目原 稿受 理 ｝ 有 無をパ ラ メ

ー

タ とし た

SRC

柱の圧 縮

・

曲 げ

・

せ ん断 実 験で ある

。

もう

一

つ は

，

本 構 造 部 材と従 来の

SR

ご構 造 部 材の比 較 実 験である

。

　§

2．

SRC 部 材にお ける主筋の付着の影 響 　

2．

1

実 験 概 要 　 ま ず SRC 部 材の主 筋の_{付 着}の_{影 響 を調}べ る目的で

，

主 筋の付 着の有 無， 導入軸力をパ ラ メ

ー

タ と し た

SRC

部 材の圧縮 曲 げせん断 実 験 を行っ た

。

　試 験 体の

一

覧 を

Table

　1に_示す。 試 験 体は主 筋の付 着 のあ るもの 3体， 付 着の ない もの

3

体の計 6体で ある。 導入軸 力はコ ン クリ

ー

トの圧 縮 強 度と して設 計 基 準 強 度

Fc

を低 減せず， そ のま ま 用い て計算さ れ た断 面の累 加 強 度t「1）_{に よる中 心 圧 縮 耐 力の}

₀

_％ ， 約

20

％

，

約33％ に当た る Ot

，

30t

，

50t の 3通りを設定し た

。

試 験 体の 命 名法は

，

鉄 骨 （軽 量H 型 鋼）鉄筋コ ン ク リ

ー

ト［LHRC ］

一

_{主 筋の 付 着の有 無 ［BOINB} ｝

一

圧縮 曲げ ぜ ん断 実 験

　

［

CBS

］

一

軸 力の中 心 圧 縮 強 度に対す る割 合 ［0

，

20

，

33 （％）］である

。

　試 験 体の形 状お よび 主 筋の_付着の除 去 方 法 を

Fig，

1 に示す

。

試 験 体は材 長が80cm

_，

断面が 21　cm ×21　cm で主 筋に はDl3 の異 形 鉄 筋を用い た。 フ

ー

プ 筋は 6φ の_{丸 鋼}で

，

フ

ー

プ筋 間 隔は 100mm と し

’

た。 鉄 骨は充腹 形の

H −

150×100×3

．

2×4

．

5を 使 用 し た

。

主 筋の付 着 の ない試 験 体で は試 験 部 分の主 筋の_付着を

，

パ ラ フ ィ ン ワッ クス を塗 布し

，

セ ロハ ンテ

ー

ブで巻い て除 去して い る。 主 筋の端 部は鋼 板に溶 接さ れてい る。 　コ ン ク リ

ー

トお よび鋼 材の _{力 学的性 質}をTable　

2，3

に_{尓 す。} コ ン クリ

ー

トは設 計 基準強度

F

。

＝210kg

／cm2 の普通コ ンク リ

ー

トで ある

。

鉄 骨は

SS

　41_鋼を使用 し た

。

　実 験 装 置の_{概 略}をFig

．

2に示すe 加 力は部 材 両 端の 相 対 変 位δ

＝

2cm （部 材角

1

／40 ）まで は正負 交 番の繰 り返し載 荷で

，

そ の後は正 方 向に δ

；

IO　cm _{（部 材 角} 1_／8_｝ まで の単 調 載 荷を行っ て いる

。

　Fig．

3

に

，

主 筋の付 着あり

，

付 着な し両試験体の断 面 の M

−N

相 関 曲 線を示す

。

実 線は付 着のある試 験 体 を

，

破線は付 着の な い試 験 体を表して い る

。

Fig

，

₃の M

−

N 相関曲 線は

_，

コ ン ク リ

ー

トの圧 縮 強 度と し て 設計 基 準強

72 一

Table.1List efSpecirnens

BondofLongitudinalReinforcement

Bond

NoBond

Oton

LHRC-BO-CBS-O

LHRC--NB-CBS--O

Axial

'Force

_3eton

_{LHRC-BO-CBS-20}

_{LHRC-NB-CBS-2e}

5eton

LHRC-BO-CBS-33

LHRC-NB-CBS-33

r'Rn/

L

-2co A-A Sectlen R-tthW"

v

Deforrntd ctr/epheltenpt RemeyaL et Bend Fig1

-E ADttoimNB-r Cencrett-is c-st trem thtsdltec1icn

Q

1.

w

Section

･1

AS sb13 R 2e DetaiL

m

]

c

{

s･5"' pN

Bar

-

l

2eo eoo 1oo

(Specimen/LHRC-NB-CeS)

An Example ofSpecimenand Bond Removing Method

Fig.2Loading Setup

Table.2Mechanical Propertiesof

Concrete

Age(days) 107 13e

Curing Air Water Air Vater

CorepressiveStrength(kglcm2) 196 228 2e5 219

aBl3SecantModulus(105kglcm')2,O

2.0

1,7

2.3

StrainattheMaximueStress(X>O,16-O,24O.16-O.29e,17-e,25O,21-O,22 DiaEeterandHeightefCylinder:10cm ×

20cm

MaximumSizeofCoarseAggregate:15mm

Table.3Mechanical Propertiesof Steel and ReinforcingBars

MainReinforcementHoepReinforcement SteelPlate StandardizedClassification SD30 SR24 SS41 SS41 NominalThicknessorSize 12,7mn 6.0mm 4,5mE'3.2mm ActualThicknessorSize 10.97nnlathed 5.24mm 4.27mn 3.03mm upper

3.78(4,22)*3,37(4.10)*(3.11>*

(3.22)*

YieldStrength

(tlcm2)

lo"er

3.76(4.12)*3,32(4.09)*(2,87).

(3.01)*

TensileStrength(tlcn2)

5.49<6.09)*4.27(5.26)i(3.72)*

(3.86)t

*Dataoutsideerinsidetheparenthesisverecalculated usingtheneEinaloractualarea,respectiyely.

'

度 F

。

　＝ ・　210　

kg

／crnZ を 低 減せずその ま ま用い た累 加 強 度注 1 ）_に よ り求め た もの であ

る

。 主

笏

の 付 着

あ

ない試 験 体は， 主筋が曲げ を負担し ないた め

，

耐 力は主 筋の付 着 のあ る試 験体に比べ _{小さ く なっ て い る}

。

　 2

．

2 実験結果 　せ ん断 力

Q

と部 材両端の相対 変位 δの関 係お よ び そ の 骨 格 曲 線 を

，

軸力

Ot

の も あにつ い て IFig

．

4

，

5に

，

軸力 30t（

中

心 圧縮 耐 力の

20

_{％ ）}の _ものeごっ い て Fig

．

6_， 7に_， 軸 力

50t

（中心 圧縮 耐力の

33

％）」_{の もの に}つ い て

Fig．

8，9

に示す

。

図中

，

実線は主 筋の付 着のある試 験体の _{， 破 線}は_付着の ない_{試 験 体}の_{実 験 結 果 を 表し}て い る

。

ま た 図中の

一

点鎖 線は軸 力の

P 一

δ効 果による付 加 せ ん断 力 を 示してい る。 骨格 曲線に は

，

コ ン ク リ

ー

ト強 度と して シ リンダ

ー

_{強 度} σB1200 　kg_／cm2 _を用い た断 面 の_{累加強 度}に よ る耐力の計算値cal

．

　

Qu

を図 示レた幽 。 　 軸力のない もの につ い て比較す る と

，

．

δ

＝

2cm （部 材 角 1／40_）まで の_繰 り返 し載 荷の _{段 階}で は

，

』

_付着の な い 試 験体に若 干ス リッ

ズ

現象が生 じて いる。大 変 形 時で は

，

付 着の あ る試 験 体が δ

＝

4cm （部 材 角1／20）で最 大 耐 力に_達し その_{後 徐}々 に耐力が低 下し始 めたの に対し， 付 着の ない_試験 体は δ

＝

10cm （部 材 角1／8）に至るまで 耐 力は低 下して いない

。

　軸 力

30t

（中 心 圧 縮 耐 力の 20_{％ ） を導 入 し た試 験 体} では

，

主 筋の付 着の あ る試 験 体の ほうが全 般に耐 力は高 い が

，

δ

＝

IOcm （部 材 角1／8）の大 変 形 時で は両 者の耐 力は ほ ぼ同 等であ り

，

付 着の あ る試験 体の ほう が耐 力 低 下の度合いは大きいと言え る。 　軸力50t 〔中心 圧縮 耐 力の 33％）を導入し た試 験 体 では

，

両 試 験 体とも最 大 耐 力 後の耐 力 低 下は著し いが

，

主筋の付着の ない試 験 体が最 大 耐 力後ほぼ

一

定の割 合で 耐力低 下して いるの に対し

，

付 着の ある試 験 体は

，

δ

＝

5cm _{（部 材 角}

1

／

16

） を 超え る と急 激に耐 力 低 下の度 合 が増し

，

δ

＝

10cm （部 材 角1／8）で は付 着の ない試 験 体

Fig

．

_3　M

一

ハl　

I

旺teracヒion　Curves　of　Specimens

の_耐力を下 回っ てい る_。

　Photo．

1

か ら

Photo．

6に各 試 験 体の最 終 破 壊状況 を 示す

。

主 筋の_付着めあ る試 験 体がコ _ンク リ

ー

トに_多数の 斜めひ びわ れ を生じて いる （Photo

．

1）の に対し， 付着 の ない 試験 体で はひ び わ れ は材 端に 集 中して いる （

Photo．

2 ）

。

ま た軸力が50　tの もの につ い て は

，

付着 の ない _{試験 体 （}Photo

．

6_）に比べ

，

_{付 着}の あ る試 験 体 （

Photo．

5

）の ほうがコ ン クリ

ー

トが 釧 落して いる範囲 が広く なっ て い る。 　以 上の_{実験 結 果}か ら

，

曲 げ

，

せ ん断 力 を 受け る

SRC

部 材で は， 主筋の付着が よ り広 範 囲の コ ン グリ

ー

トを破

　　　　　　

1 壊せ し め

，

コ ン ク リ

ー

トの圧縮 性 状を悪 化させ る こ と が 明らかと なっ た。 ま た主 筋の付 着がな い

SRC

部材は， 履 歴 性 状は若干ス リッ プ現 象を示 す もの の

Fig．

4

_，

6

，

8 に示す荷 重変形関係の ル

ー

プの形 状は付 着の有無 に よ ら ずほと ん ど同 じ に なっ て お り， RIC 部 材ほど履歴エ ネ ルギ

ー

吸収能 力が乏し く な ることはな く

，

安 定し た紡錘 形の復元力特性を有する

。

　　o匙onq → ↓ Q （t） _LHRC

−

₈₀

−

_CBS

−

₀

一

1 _謁 ，

一

．

一

一

一

一

LHRC

−

NB

−

CB5

−

0 E ノ u

’

o

ρ

　　

「

o ₂₀ ↑ 

’

0匙on _Io

’

　

　

　一

　

　

　

　一

　一

’

　

’

’

　

　

　一

　

　ρ

’

　

　

　

　

　ノ

　

　

　

　

〆

！ 　 減 ！ ／ 　 ゐ ノ

一

₂！

−

₁ 　 ！ 　 〆 ノ 　〆　 　 07r 　　

，

一

乙

’

　 　 ！

　ノ

！

　一一

　 　 　 　 ノ

　

　

　’

一

　　｛cm26｝

’

21

　

　

　

　一一

一

｝尸一

D13 巨

一

20 潔 H150 罵100

一

₃₀ x3

，

2翼4

，

5 （S541 〕

Fig

．

4　

Q一

δ Curves（Axial　Force _：Ot_）

O 　 ） 30t 20 10 ▼　▼

噂

’

嵐

＿

_＿

_き

8

　 　 　 （5S　41） 　 　 　 cal 〔h〔BO ）

＝

11

、

4t

　　　　 −−　

　

　

F　

■



_一曽

喝

1

ノ

　 　 　 t

　

ζ

　　

．

．

．

．

一

一

一

試 cd

．

Qu 

＝

9

．

4量　　　　’

　　　　　　　　

1

　 　 　 j ▼reversea

・

10己ding ’

　　　　　　　 「

　

・ →

町

 

響

　　

3

齢

0 　 　 　 5　 　　 　

．

　 重0　 　　 　　 　 15 　 　 　 6〔cm ｝

Fig

．

5　

Q一

δ Skeieton

．

Curves（Ax重al 　Ferce ：Ot）

3etenact} Q-".1 ro LHRC-eo-CBS-2 r

----･-LHRC-NB-CBS-2

tJE'u'e'' 20 ot"o

_.---.

-

-il--t-i..-Y 30ton 1 Ao=3ot･ficmlBocrnt''.u-'-27-17 e/1 1

'26Ccm)

n'' D,3A2 '

'--r-'t

E

20 _aH150"1.oo to xa2x4.5(SS41) Fig.6Q-aCurves(AxiatForce130 t) SOtona Qco ;.-.1 30 LHRC-ee-CB5-33 '

---"-LHRC-Ne-CeS-33

ttEJJ.te ro di

"J---"a50ten

bo;sot･6cmteocrnvv7 7 t-'''y

vrvy

H r ff

---.-2

-T

o 1

-2-6{cni

-10.D132kmH

.-t-L't--x

.

-20

_NH:50xlOO {o x32x45(5S41) Fig.BQ-DCu[ves(AxialForce:50t) Photo.1LHRC-BO-CBS-oafterTest Pheto.3LHRC-BO-CBS-2oafterTest Phetp.5LHRC-BO-CBS-33afterTest 30act) ro 1 o LHRC-BO-CBS-20 . .

:l520,XIPsO

---

LHRc-Ne-cBs-2o

/

t

(SS41)

,..

cd,Ou(Bcr=IS2t tr -'-'

-.

_301on

t

s:x..

--- Q.-"

'

_"'L

,Ia',IE:,'

:'-

_g[Zg

t･b

y reversed-toading 30ten Di

lifva1

Fig.730Qco 10 10 o

-AQ?361･EEmiiE,5Eit"cm'-hl?x

Q-S SkeletenCuryes

(Axial

D13 2-1

{ilS

156{cm} Force:30t) v.H150xlOOx3.2x45{S541)

_---

LHRC-BO-CBS-33 LHRC-NB-CBS-33 --tt

"'t'..'.,

c.s..Lau{Bct=15.9t

.

...

N S

'u.

hu

s

'.-...

K

Nx

caLQvCNem=11.9t

'H

s

N.

I"

v reversed-toading, 1 SOten

Q..i

S[mp

tra

SOton Fig.9

･x,s

x-Q-O

Skeleton 10- IS

-nQ=sOt･6CMIeoCM

6Ccm)

<Curves

(Axial

Force:50t) Phctq2 LHRC-NB-CBS-oafterTest Photo.4 LHRC-NB-CBS-zoafterTest Photo.6

LHRC-NB-CBS-33afterTest-75-　§

3．

主 筋 を用い ない

SHC

_部材の有 効 性の検 討 　

3．1

実験 概 要

　

実 験は

，

主 筋を用 い な い

SHC

_{構 造 部 材}と 従来の

SRC

_構造部材の比 較 実 験で ある

。

　

試験体の

一

覧 を

Table

　4に示す。

・

試験 体は

SHC

部 材 モ デル 試験体 2体

，SRC

部 材モ デル試 験 体2体の_{計 4} 体で あ る。 コ ン ク リ

ー

ト強度を設計基 準 強 度

Fc＝

400

kg

_／cm2 と し た断 面の累 加 強 度t「1） に よる中心圧 縮 耐 力の 25 ％に相当する 60tの_{定 軸 力 下}で

，

繰り返し曲 げせ ん 断実験 （CBS ）

，

お よび同 じ制御 変位 振 幅で 5回 ずつ の 繰り 返 し を行 う多 数 回 繰り返し曲げ せ ん断 実 験 （

CBS −

V

）を行っ た。 試 験 体は

SHC ，

　

SRC

共 材 長は 80　cm で_， 21cm ×

21

　cm の 断 面 を 有す る

。

ま たフ

ー

_プ筋は 6_φ丸 鋼を用い， フ

ー

プ筋 間 隔は 60mm であ る

。

　Fig．

　loお よ び

Fig．

11 は

，

　

sRc

試 験体

，

　sHc _{試 験 体} の_{概要 を示 した も}のである

。SRC

試験 体は主 筋に

D13

の_{異 形 鉄 筋 を}

_，

_{鉄 骨}は

H − 150

×50×4

．

5×4

．

5を用い た

。

これに対 し

，SHC

試 験 体は主 筋 を 省き

，

主 筋の負担す る耐力を鉄 骨 断 面をH

−

150×100×4

．

5×4

．

5とフ ラン ジ 幅 を 大 き く す るこ とで鉄 骨に負 担さ せ て い る

。SHC

試 験体の_断面の 4_隅に配し た 6φ丸 鋼は フ

ー

プ筋 を 固定 す る た めの もの であり

，

端 部は定 着してい ない

。

両 試 験 体 は 本 実 験の_導入軸力下で_， コ ン ク リ

ー

ト強度に設計基 準 強 度

Fc ＝

400　

kg

_／cmZ _{を低 減}せ ずその まま用いた累 加 強 度注n に よる曲げ耐 力が等 し く な る よ うに設計され た もの であ る

。

　Table

　

5

にコ ン ク リ

ー

トの シ

・

リンダ

ー

試 験 結 果 を，

Table

　

6

に_鋼材の 力学 的 性 質を示す

。

コ _ン ク リ

ー

ト強 度 は シ リンダ

ー

強度 σ 8 が約350kg ／cm2 の比 較 的 高 強 度な コ ン ク リ

ー

トで， 鉄骨は

HT

　60鋼である。 　

Fig，

12 は

，

コ ン ク リ

ー

ト強 度とし て シ リン ダ

ー

強 度 aB＝ 350　

kg

／cm2 を 用 い た累 加 強 度e2）_{に よ る M}

−

_{N 相 関} 曲線を

SRC ，

　

SHC

_{両 試 験 体}につ い て合わせ て示 した も の で あ る。 シ リンダ

ー

強 度 σB は設 計 基 準 強 度

F 。

を 下

Table

．

4　List　of　Specimens

tsh

　

血 　 £ 4

。

　　

コ壱

巴 D旧 轤 笛 　 ム

ロ

バ Section

壥

驫

一 　 　 210

Fig

．

10

　SRC　Spec五men 　

1

5ection 370 O 渇 200　 　　 　 　 　　 　 　 　　 　 　800 一 瞞 　　　　　A广　　　　　璽 　　　　　H

−

150

鳳

100

風

45 　　　　　　 　　　　

毘

4

、

5　 　　 　　　 　　 　　　 　　駐12

一

「

墹

_コ

聞

、

．

齟

．

．

．

．

．

ユ

＝

「

’

鄂

に旧 　 　 　 　阻20

、

．

　 　 　2，2

置

‘7

．

．．

P 」

乙．

．

．

r．

L

＝

」

ヨ

託

τ

一

霊

　

．

．

「

 

駐20

一

　　　　

AL 鴇 5・ k6φ _B」 　 　 　 　 ノ 51aへ

_、〆

L5

一

く　 　

_曾

ロ

　 　

e

簸

鬟

’

1）

・

・

L’

5¢ 　 　 　 A

−

ASeG 量bn 　 　 「　

、

　 　

．

　

。

1

ご躍

飄

6φ 　 Nl　

．

。

” ．

’

・

唱

嘩

’

彎

攜

　 　 　 　 2，0 Fig

．

11SHC 　Specimen370 O 曽

軸

Table

_．

₅Mechanica且Properties　of　Concrete

Age （days） 28 49

77

Curing Air 騨ater Air 騨ater Air 冒ater

Co四pre5sive　Stre馳gtb　（kg／c皿2》

336

345

362 341 362

353

σ

广

B

／3　Secant　鬧o 己ulu5 　（105kg／c陶2_》

2．4

2

，

5 2

，

3

Strain

　at　the　闘axi ■Iu■　Stress　（瓢》 0

．

20−0．22

0

．

22

−

0

．

24 0

．

22

−

0

，

24

Dia国eter andEeightof　Cy董inder　　　：　　10　c田　x　　

20

　c凪

Table

．

6　Mechanical 　Properties　of 　Steel　and 　Reinforcing　Bars 岡ainR

臼inforcementHoOPReinforce 旧entSteelPlate

Standar（lized　C且a3sification SD30 SR24 HT60

Ho巴inal　

Thickaess

　or　

Size

12

．

7

鵬 団

6．0

随皿

4．5

齟m

Aetual　Tbickness　or 　Size

5．24

圃 風

4．31

口 田 魍pper 3

，

78 3

．

37 （4

．

1ω零

Yield　Strength

　　　　（t／c皿2》 置0騨er

3．

76

3．32

（

4．09

）零

5．32

串＊

Tensile　Strength　 （t／c国2_）

5，

49

4

．

27 _（5

．26

_｝零 6

．

56 ＊

Data

outside 　or　

inside

　the　parenthesis 　冒ere 　caic 睡

1ated

　　　using 　the　no凾

inal

　or　actual 　area

，

　respectively

，

ホ零　

0．2

　瓢　Proof　Strength 回わ る もの であるが

，

両 試 験 体の累 加 強 度に よる曲 げ耐 力は本実 験の導入軸 力 60t下でほ ぼ等し く なっ てい る。 コ ン ク リ

ー

ト強 度 をシ リン ダ

ー

強 度 σu と考え れ ば本 実 験の導入軸 力 60t は中 心 圧 縮 耐 力の約 30 ％である

。

　 載 荷はすべ て の 試 験 体 と も変 形 制 御の正 負 交 番で あ り

，

繰 り返し曲 げせ ん断 実 験におい て は

，

部 材 両 端の相 対 変 位 δ

；

±lcm （部 材 角1／80 ）

，

±2cm

_．

（部 材 角 1／40 ） の繰 り返 しで ある。 その後 δ

＝

10cm （部 材 角1／8＞ま で単 調 載 荷し

，

除 荷 を 行っ た。 多 数 回 繰 り返 し曲 げせ ん 断 実 験で は

，

δ

＝

0

．

5cm

，

1cm

，

2cm

，

4cm （部 材 角1／160

，

1／80

，

1／40

，

1／20）の各 変 位 振 幅で 5回 ずつ の繰り返 し を行っ てい る。 　3

．

2 実 験 結 果 　

Fig．

13に圧 縮 曲 げせ ん断 実 験の せん断 力

Q

と材 端の 相 対 変 位 δ の関 係 を示 す

。

実 線が

SRC

試 験 体の_， 破 線 が

SHC

試 験 体の実 験 結 果 を表し て いる

。

ま た図中の

一

点 鎖 線は

P 一

δ効 果に よる付 加せ ん 断 力 を 表し ている

。

図 中に

，

シ リン ダ

ー

強 度 σB を用い た断 面の累 加 強 度に よる耐 力の計 算 値　eal

．

Qu

_{を 図 示し た}注31

。

　

P 一

_{δ効果 を考} 慮す れば両 試 験 体 と も材 端 相 対 変 位 δ

＝

10cm （部 材 角 1／8）に至る まで安 定 し た履 歴 性 状 を示 して お り， 両 試 験 体の耐 力

，

復元力 特 性に有 意 差は見い だ せ ない

。

　 Fig

．

14お よ び Fig

．

15に同じ変 位 振 幅で5回 ずつ の 繰 り返しを 行っ た圧 縮 曲 げせ ん 断 実 験の結 果 を示す

。

Fig．

14が

SRC

試 験 体の

，

　 Fig

．

15が

SHC

試 験 体の せ ん断 力

Q

と材 端 相 対 変 位 δの関 係である

。

Fig

，13同様， P

一

δ効 果に よる付 加せ ん断 力を

一

点 鎖 線で示し てい る

。

ま た

，

耐 力の_計算 値caL 　

Qu

_{を図 示}し て い るil3〕

。

材 端 相 対 変 位δ＝ 0

．

5cm _{（部 材 角}1_／160_）の_繰 り_返 し_では_{両 試} 験体にほ と んど差が 見 ら れ ない が， δ

＝

＝

1cm

，

2cm

（部 材 角 1／80， 1／40）の繰 り返 しで は各ル

ー

_{プで の耐 力の} 低 下の度 合が

SHC

試 験 体に比べ

SRC

_{試 験体}の ほ うが 明ら か に大き くな っ て い る。SRC 試 験 体は δ

＝

4cm （部 Nω 300

SRC

（

C

・

R．

B

・

S1

）

20

◎

、

、

　 　 　 　 5HC ｛C 。S2） Concrete（C） 100

、

」

噛

巳

顴 　　　　N＝

60t

　

　　

　　凾

幽

、

_、

　、

　

　

、

0

、

、

　

、

　、

　　

’

　01000 　 　t

・

　

’

！

Ste

斜 H

−

，5D属翼）O風5翼‘

．

5〔5置1 ＼ 　　　SteelH9150

置

50風5竃4

．

51S1）

■

1Rein 歪。rcing 　Bar（R

．

B》

Fig

．

12

　M

−

N　Interaction　Curves　Qf 　SRC　Specimen　and 　SHC 　 　 　 Specimen 材 角 1／20）の繰 り返しの 最 初の ル

ー

プの_負方向載荷中 に軸 力 を維 持で き な く なっ た。 これに対し

，SHC

試 験 体は同じ δ

＝

4cm （部 材 角 1／20）の _繰り返 しで

，

_各ル

ー

プで の耐 力 低 下 も 大き く

，

安 定して いる と は言い難いが， 最 終ル

ー

プま で軸 力を維 持し

，

破壊に は至っ ていない

。

　こ の多 数 回 繰り返し圧 縮 曲げ せ ん断 実 験後の_{両 試 験体}

の最 終 破 壊 状 況 を

Photo．

7

，

　

Photo．8

に示す。　

Photo．

7

が

SRC

試 験 体

，

　 Photo

．

8が

SHC

試_験体の _最終破 壊 状 況である

。SHC

試 験 体で は損 傷が材 端 部に集 中してい る の に対し

，SRC

試 験 体で は 広い範囲で コン ク リ

ー

ト が 圧壊

，

剥落してい る

。

さ らに

SRC

部 材で は フ

ー

プ 筋 内 部の コ ン ク リ

ー

ト も剥落し_， 軸 力に よ り主 筋が 座屈 し てい る

。SRC

試 験 体の主 筋に沿っ た ひび わ れ は主 筋の 座 屈 後， 軸 力が維 持で き な く なっ た と き に 生 じ た もので ある

。

　以 上の実 験 結 果より

，

主 筋を省いて も主 筋の負 担する

Qω

驢

SRC

−

CBS

−

060 20

_‘

_’

ノ

　　

、

1

’

一

一

_一

_．

　ら

　　　　

　、

、

　 　

一

一

一一

＿

2

、

丶

c 畆Qu＝Zm

　

　

一

一

一

一

一

−冒

　

｝一

丶 _弋 ＝

＿

電

、

、

　1

駲 C

−

CBS

−

060

　

　　　　、　

．

一

　、

＿

、

　

　、

一

　

　　一

、

　

　　　　

、

一

＿

一

2

．

04

．

0

一

_2D0

’

〜

．

6

．

O8

．

0　　 　 10

．

O ア グ ％ ↓60t 〜

濡

，

羸

6

回 ’ ’

一

1E ノ

．

一一 一

．

一

_{7  一}

_{． 一}

り 1 208

」

’　

卩

一

一

響’

_．

_．

60t↑

 

Fig

．

₁₃

Q一

δ Curves（SRC

−

CBS

−

060　and 　SHC

−

CBS

−

060_）

Q

（t） 30 _SRC

−

_CBS

−

₀₆₀

−

_V

一

．

₂₀

．

．

一

　

　　

一

．

一．

　一1　

qcd

ど

一

Ω・ ・2LOセ

　ー

　　一

一

　　

　一

．

．

　　

　

　　亠

一一

．

10

一

ぬ

＝

6016’80匸m 、

_〜

₁₀₂₀₃

_、

₀ 　 　4

、

O

一

3

．

_o

一

zo

一

10

’

〜

_一6

（crn

、

「

．

．

_一

10

緊

↓60t

．

．

　

．

一

一

．

　　i．

一

．

　　

　

　一

一

一一

20

_・

「 　

’

1 　 　　 　 「　　

「

盞

L

／

1

’

一

30 _60t↑

 

Fig

．

14　

Q 一

δCurves（SRC

−

CBS

−

Q60

−V

＞

Photo」7　SRC

−

CBS

−

060

−V

　after 　Test

Photo

_．

₈　SHC

−

CBS

−

060

−

V　after　Test

曲 げ耐 力を鉄骨の断 面を割増 し し て鉄骨に負 担さ せ るこ とによ り， 従 来の

SRC

部 材に 比べ ， 優れた復 元 力 特 性 を有す る部材を作製し得ること が確認 され たSSHC 部 材は圧 縮 曲 げせ ん断力 を受け る場合，

SRC

部 材に見ら れ た斜め ひびわ れ は生 じず， 主 筋 を 省く とい う手 法 が， コ ン ク リ

ー

トの圧縮性 能を 十分 発揮さ せ る， あ るい はコ ンク リ

ー

トの破 壊 領 域 を広 げ ず 鉄骨の局 部 座屈を 防 止 し

，

鉄 骨 部のエ ネルギ

ー

吸収 能 力 を十 分 発 揮さ せ

1

る上で 極め て有 効な手 段で あ る と言え る

。

　 §

4．

結 　 論 　

SRC

部材に お け る主 筋の_{付 着}の影 響を調べ る実 験

，

お よ び 筆 者 らの提 唱 す る 従来の SRC 構 造 か ら主 筋 を 省 い た

SHC

部材と 通常の

SRC

_部材の比較実 験の結 果か ら

，

以下の知 見が得 ら れ た

。

　 （1） 曲げせ ん断 力を受け る SRC 部 材で は

，

主 筋の 付 着に より多 数の 斜 めひ び わ れ が 生 じる

。

こ の 斜 め ひ び わ れ は， コ ン ク リ

ー

_{トの圧 縮 性 状 を悪 化させ}

_，

_{SRC 部} 材の最 大 耐 力 後の耐 力 低 下を著しく す る。 Fig

．

15Q

一

δ Curves〔SHC

−

CBS

−

060

−

V＞ 　 （2 ） 主 筋の _{付 着}を取 り除くこ とに よ 吃 通 常の SRC 部 材に比べ

_，

_{大変形 域} におい て 耐 力 低 下の少ない

SRC

_{部 材}を作製し う る

。

主 筋の_付着を取り除いて も， ス リッ プ現象は

RIC

部 材ほど 顕 著で は な く

，

復 元 力 特 性は安 定 し た紡錘 形と な る

。

　 （

3

） 主 筋の付着の み な らず， 主 筋自体を取り除い で し ま うことに よ る履 歴 性 状

，

復元力特 性に対す る悪 影 響 は 見 ら れ ない

。

　 主 筋 を 省いた

SHC

構 造 を提 唱す る ゆえん である

。

　 謝 　 辞 　本 論文の実 験は

，

昭 和59年度名古屋工業大 学卒論生

，

冨 田 克 彦 氏 （現 島根 県 庁 ）

，

昭和 60年 度 東 京工業大学修 論生， 手塚

純一

氏 （現 戸田建 設 ）， 昭和

60

年度 東京工業 大 学 卒論 生， 舘入博 則 氏 （現日商 岩 井 ） を中心に

，

名 古 屋工業 大 学 滝口研 究 室

，

東 京工業 大学 鈴 木 研 究 室の皆 様 の _協

力

に よっ て実 施しえ た もの である_{。 厚}く感謝い た し ま す

。

一

₇₈

一

「

参考文献 1）鈴 木 敏 郎

，

滝口克 己

，

岡 本 哲 美

，

加藤征宏；_高張力 鋼 を 　 　用いたSRC 梁 柱 接 合 部の耐 力お よ び履 歴性状に_関する 　 　実 験 的 研 究 ：日本 建築学 会 論 文 報 告 集

，

第345号

，

　 　pp

．

41

−

49

，

昭和59年11月

．

2＞　同上 ：SRC 部 材の復 元 力特性に対す るフ

ー

プ筋の効 果に 　 　関す る実験；日本 建 築 学 会構 造 系 論 文 報 告 集

，

第348号

，

　 　pp

．

61

−

74；，_昭和 60_年2_月

．

3） 同上 ：柱SRC は りS 接 合 部パネル の終 局耐 力に関する 　 　実験的研究：同

，

第354号

，

pp

，

40

−

51

_，

昭 和60年 8月

．

4）　T

．

Suzuki

，

　K

．

　Takiguchi

，

1

，

　Ichinose　and　T

．

　Okamoto 　 　 ：EFFECTS 　

OF

　HOQP 　 REINFORCEMENTS 　 IN

　 　

STEEL

　AND　RIC　COMPOSITE _：　Third　South　Pacific 　　Regional　Conference　on　Earthquake　Engineering

，

　Wel

・

　 　lington，　New　Zealand

，

　May

，

1983

．

5｝　T

．

Suzuki

，

　K

、

　Takiguchi

，

　T

．

　Okamoto

，

　T

．

　Ichinose

，

　　M

．

Kato　and 　A

．

　Hanajima：High　Strength　Stee且

，

　

Con・

　 　crete

，

　Hoop　Composite　Structure：12　th　IABSE　Con

−

　 　gress　in　Vancouver

，

　September

，

1984

．

6） 滝口克己

，

岡田謙二

，

堺 政 博 ：付 着の あ る RC 部 材と 　 　付 着の な い RC 部 材の変 形 特 性 ：日本 建 築 学 会 論文報 告 　 　集

，

第249号

，

pp

．

1

−

11

，

昭 和51年11月

．

7） 滝口克己 ；付着のある RC 部 材 と 付 着のない RC _{部 材}の 　 　 変 形 特 性

・

∬；同

，

第262号

，

pp

．

53

−

59

_，

昭 和52年12 　 　 月

．

8＞滝口克己

，

市之 瀬 敏 勝

，

神 沢宏明 ：丸 鋼を 用い た鉄 筋コ 　 　 ンク リ

ー

ト柱の変 形 挙 動 ：同

，

第349号

，

pp

．

59

−

70

_，

　 　昭和60年 3月

．

注

D

） 2 ヌ 3 累 加強度を計算す る際

，

コ ンク リ

ー

ト は圧縮 強度が設計 基準 強 度Fcの_{剛 塑性体}

，

_{鉄 骨}お よ び鉄筋は_引張りおよ び圧 縮 強 度が下 降 伏 応 力度の剛 塑 性 体と した

。

降 伏 棚が 明 確に現れ な い場 合は降 伏 応 力 度とし て 0

．

2％耐 力を用 い

．

た

。

コ _ンク リ

ー

ト強度に は低 減 係 数は乗じて いない

。

また鉄 骨の降 伏 応 力 度 がフランジ材 と ウェブ材で異な る 場 合

，

フランジ と ウェ ブを別々に計 算し

，

加 算して いる

。

コ ン クリ

ー

トを 圧縮 強 度が シ リンダ

ー

強 度σ s の剛塑性 体 と する ほ か

，

1）と同 様の条 件で累 加 強 度を求め て い る

。

これ らの実験結果の荷 重変形 骨格 曲線あ るい は荷重変形 曲線に示し た累加 強度はコ _ンクリ

ー

ト

』

を圧縮強度が シ リ ンダ

ー

強 度asの剛 塑 性 体

，

鉄 骨およ び鉄 筋 を引 張り およ び 圧縮 強 度が下降伏 応 力 度の剛 塑 性 体と して計 算し たも の であ る

。

こ の_累加 強 度に対 し て 実 験結果

．

の_最大 耐 力 は 相 当 大き く なっ てい る

。

こ の理由と し て考え ら れ るのは

，

コ ン ク リ

ー

ト  見力_｝けの圧 縮 強 度の増 加で あ る

。

こ の コ ンク リ

ー

トの見か け の圧 縮 強 度の増 加に関しては文 献8｝ におい て検討さ れ てい る

。

文 献8）で は

，

α／D

−

2の丸鋼 を用い た RIC 柱に関し て_， 耐 力お よび中 立 軸 位 置の検 討 か ら

，

シ リンダ

ー

圧縮 強 度117kg／cmZ に対して

，

見か け の圧縮 強 度が 225kg／cm2 になっ たと報 告さ れ てい る

。

こ の見 か けの強 度 上 昇 率は

_，

シ リン _ダ

ー

_{圧 縮 強 度}

，

シ アス パ ン比

，

その他種々 の条 件で異っ てくる が

，一

応

，

文 献8） の強 度上昇 率1

．

9を用いれ ば

，

本 報Fig

，

5

，

7

，

9

，

　Fig

．

13

，

14

，

15に示され て い る耐 力の計 算 値と実 験 値の差異は

，

ほ ぼ説 明しうる

。

SYNOPSIS

'

UDC:624.016.7:539.3:624.012.3

MECHANICAL

PROPERTY

OF

[STEEL]-[HOOP]-[CONCRETE]

COMPOSITE

MEMBER

byTOSHIRO SUZUK}, Professerof Tokyo Instituteof

Technology, Dr, Engineering,KATSUKI TAK[GUCHI,

AssociatePrefesserof

T.I.T.,

Dr. Engineering,and

HISATO HOTTA, ResearchAssociateof T.I.T.,

bersof A.L'J.

'

'

The

structural system narned

[Steel]

-

[Hoop]

-

[Concrete]

composite inthis_paper isthesteel encased concrete

(SRC)

composite without

longitudinal

reinforcements _proposed in_{the previous papers,}

-e,g.

Transactions

of

A.I.

J,,

No,

345,

No.348,No.354. i

'

In

thispaper,some mechanical advantages of

leaving

out

iongitudinal

reinforcements are discussedin

[Steel]-[Hoop]

-

[Concrete]

composite

(SHC

composite).

The

following

two experiments were carried out.

'

One

was the experiment to examine the effects Qf the

bond

between

lengitudinalreinforcements and concrete.

The

common

SRC

specimens and the specimens inwhich the

bond

between

longitudinal

'reinforcements

and con-crete was intentionallyremoved were tested, and restoring forcecharacteristics of

both

specimens were

com-pared.

The

loading

condition was cyclic shear-bending under constant axial force.

The

other was the ekperiment to examine the

differences

between

the characteristics of

SRC

members and of

proposed SHC members. SRC specimens and SHC ones were designed to have the same

bending

strength under

the axial

force

applied inthisexperiment, The loadingcondition was cyclic shear-bending under cbnstant axial

force,

The

follewing

conclusions were obtained from the twe experiments.

(1)

Many

diagonal

cracks arises inthe common SRC member under shear-bending because of the

bond

tween

longitudinal

reinforcements and concrete. They reduce the

deformation

capacity of

SRC

member.

(

2

)

The _proposed

_[Steel]

-[Hoop]

-

_[Concrete]

composite mernber has

better

restoring

force

characteristics

than the common

SRC

member

has

under shear-bending.