Web Openingを有する合成ばりの終局耐力と力学的挙動に関する実験的研究

【論　 文】 UDC ；624．014．2；539．3 日本建築 学 会 構 造 系 論 文 報 告 集 第401 _号 ・1989 _{年 7 月}

Web

　

Opening

を

_有

す

る

_合成

_{ば り}

の

_終

局

_{耐 力}

_と

　　　　　

力

学 的挙

動

に

_関

す る

実 験

_的

研

究

正 会 員 正 会 員 金 金 圭 相 石＊ 燮＊＊ 　1．序 　論 　鉄 骨構 造物で階 高 を 小 さくする ことは，鋼 材 量の節約 や建 物 容 積の減少 等の利 点を生 じ，その経 済 性に大き く 貢 献す る。 　 し た が っ て，従_{来 合 成} ば りの 下 に 設 置 し て い た HVAC _（Heating

，　Ventilating　and 　Air　

Condi

しioning）

Duct を 直 接，合 成ば りの ウェ ブに貫通 させ る構 造シ ス

テム が多 用され る よ うに なっ て き た。

　そ れ に関 して は，C ．

J

，　Granadel〕に よっ て初めて実

験さ れ た。その後，D ．M ，　Toddz〕は AISC　Spec．／i）

に

よリコ ン ク リート ス ラブの せ ん_{断耐 力}とStrain　harden・

ing_{効 果 を無 視 し}て Web 　Openingを有す る合 成ば りを

解 析し，C ．

J

．　Granadeの実 験 結果 と比 較し た。

　 W ．C ．　Ciawson4）・”・）_は Web

　Opening_{を 有 する合 成}ば

り の せ ん断 耐 力 をASCE −ACI　Task　Committee　4266）

と von 　Mises式か ら求めて ，　Moment −Shear　lnterac−

tion　Curve_{を提 示} し た。しか し，　 W ．C ．　Clawsonの解

析 方 法は非 常に複 雑で あり， コ ン ク リートス ラブお よ び

Top　tee に作 用す る軸 力と Bottom　tee _{に作 用す る軸 力}

は同 じであ る と仮 定し た の で，終 局 曲 げ 耐 力の_算定に_問 題 点があ るD 　ま た，付 加モーメ ン トを先に求め て，せん断 耐 力 を 決 める の で長方形 Web 　Opening の _長さが短か い場 合は最 大せ ん断 耐 力を超えることが あ るe 　D ．Darwin7）．8） もWeb　Opening_{を 有 す}る合 成ば りの

Moment −Shear　Interaction　Curve_を3_{次 式 を用}い て_提

不 し た。 こ の ような方 法は Web 　Qpeningの長さの変化 に よっ て，Interaction　Curveが_変わ ら ない とい う 矛 盾 を 持っ て い る。 また，Web 　Openingを有す る不完全合 成ば りには適用 可 能で き ない。 　本 研 究は実験 を 通 じて，Moment −Shear　Raヒioである M ／γ に よる長 方 形 と 円 形の Web 　Opening _{（以 下}，　W ．　O_） を有す る合 成ば りの_挙動を と らえ た。 　ま た，T ．　V ．　Galambos°）の 合成 ば り解 析 方 法 と

晦

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SUR80

SUC80

’ 　　　　　 「 600　 　3000 「 　　　1100 P’2 P’2 本 論文の一部 は．参 考 文 献 11） に発 表し た。 ＊ 東 国 大 学 〔韓 国 ） 教 授 ・工 博 ＊ ＊ 東国大 学 （韓国 ｝ 講師・工 博 〔当 時 東 京 工 業 大 学　大 学 　 院生 ） 　 臼988 年 9 月 10日原 槁 受 理，1989年3月27EL採 用決定 ） 40

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　 　 　 　S ； SimPle　 Cotuposite　Beams

　 　 　 　SS ；Simple 　Steel　 Bea皿s

　 　 　　図一₁試 験 体の形 状 寸 法お よ び名 称

o

SSUR80

SSUC80

　 　・ 8003000 ’　　　1100 16 　 　　 　 甼 　 　 　 〜 　 　 L2 　 　 　3 　 　 　 4 LOw_・一　 　　 　 　 　　 　 　 　High LI　ga　　 　　6Ct　5 　− Memen ヒ　　 　 　　 　 　　 Mement 　 　 　 8 　 　 1o　 　　　 　　ア 　 　 　 巳 　 　　 　 号 　　　　13 『 図一2　ひずみゲージ付着図

NII-Electronic Library Service 表一2　実 験結果お よび理論解析結果 実験結 果 理論解析 結 果 試験体 M／V Pu Mロ皿axMma 罵 Mr皿a誕 （t） M粗 ax （t・c皿） M巴ax 〔t・em） M惻 （t・cm） Mu （t。cm） Mtheo． （t・c皿_） MuuMuM ヒheo． S囎 40S 山R80SUR330SSUk80 40803308029．9028 ．6133 ．9813 ．02 59811441402521164415741529716139613961395 一 163116311631 一 61711701354 一 O．4280 ．8201 ．OO4 　一 1．OO80 ．9650 ．9舒 　一 0。9690 ．9781 ．035 　一 SUC　40suc 　80SUC330SSUC30 40803308029．7628 ．5035 ．1212 ．96 59511401449518163715681580713139613961396 一 163116311631 一 61711701354 一 O．4260 ．8161 ．038 　一 1．OO30 ．9610 ．969 　一 0，19650 ．9751 ，070 　一

註 ）M／V ； Moment−Shear　Ratio，

　 　Mvmax ；W ．0の中 心 部での曲げモーメ ン ト， 　 　Mvu ； W ．Oを有す る合 成ばりの終 局 曲 げ 耐 力， 　 　Mtheo．；W ．0を 有 する合 成ばりの終 局モ ーメン ト Pu ；　 最 大 荷 重 Mmax ；_{載 荷 点}で の曲 げモ ーメ ン ト Mu ；　 合 成ばりの終局曲げ耐 力 　SUR 　80_{試 験 体}は写 真一1の よ うに W ．0の High　Mo − ment 付 近の コ ンク リートス ラブ下 部で亀 裂が発 生し て 載 荷 点に進 展し，破 壊し た。W ．0 の周り の応 力 分 布 状 態は図一3に示 す よ うに，First　_{yield以 後} Bottom　tee

およ び Higb　Moment 付 近で応 力 集 中 現 象が見られ る。

SuR 　330試 験体は写真一2の よ うに w ．　o のHigh　Mo −

me 囗t付 近の コ _{ンク リ}ー_トス ラブ下部で亀 裂が 発 壬

k

し て

High　Moment の載 荷 点に進展 し，コ ン ク リートス ラブ

の圧縮 部分が大き く破 壊し た。

　SUC 　330_{試 験 体}は W ，0 の High　Moment _{付 近}の コ ン

ク リートス ラブ下 部で亀裂が発生して，写 真一3の よ う

に W ．O 上に あ るコ ンク リートス ラ ブに おい て Lamin・

ate _{破 壊 現 象}が見 られ た。　SUC　80_{試 験 体}は W ．0 より 先に載 荷 点の コ ンクリートス ラ ブ下 部で ひび割れが発 生

し，破 壊 し た。W ．0 の周 りで の応 力 分 布 状 態は図一3 の よ うに Boヒtom　teeお よ び中心部か ら45°ま で の High

Moment _付近に応 力が集 中し てい る。

　SUR40 お よ び SUC40 試験 体はW ．0 の周 りの応 力

分 布 状 態が弾 性 範 囲 内に あ り な が ら，載 荷 点の コ ンク

リートス ラブ下 部で破 壊 する、いわ ゆ る W ．O が ない合

成 ばりの_{破 壊 現 象}と周 様な挙動 を 示 し た。

　SSUR 　80お よ び SSUC80 試験体は High　Moment 部

分の フ ラン ジで 写真一4の よ うに圧 縮 局 部 座 屈 を 引き起 こ し，W ．0 を 中 心 とするS字の横 座屈が見ら れ る。 　3．2 　Web 　Opening_を有す る合 成ばり の耐 力 　表一2は T ．V．　Gatambos_式91に よる合 成ば り（Mu）お よび W 、O を有す る合 成ばり の終 局曲 げ 耐 力 くMwu ）の 計 算 値を求めて，実験結 果と 比較し た もの であ る。 　図一4，5は各 試 験 体の 載 荷 点およびW ．

0

で の曲げ モ ーメ ン トと た わ み変 位 曲 線との関 係を示し た もの であ る。こ こ で_， 載 荷 点で の た わ み変 位は載 荷 点の下に設 置 ・ 剛

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ノ・e“・“’ h −°’c −一・一．一一。 　 o 　 　 　 LO　　　　　　　20 　　　　　　　30 　　　　　　　40　　　　　　　50 　 　 　 （mm ｝ 図一5　円 形W ．O で の曲げモーメ ン トく二た わ み変位曲線との 関 　 　 　 係 　　　　　　一 『 　 　 　 　’−−−−e− ’　　−t

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　 　 　 」＿＿＿＿ 」 し た 2個の Displacement　Transducer の 中で 大き く変 位の方で あ り，W ．

0

で の た わみ 変 位は High　Moment お よ び Low 　Moment で測 定 し た変 位の平 均 値を 用い た もの であ る。 一

₉₈

一 N工 工一Eleotronio _Library

ASCE −ACI 　Task　Committee　4266）

に よ り求め た せ ん断

耐 力を用い てt．Moment −Shear　Inしeraction　Curveを提

示 することを 目的と して いる。 　こ こ で_， 試 験 体は前 報］o） で提 案し た スタッ ドコ _ネク タ の せ ん断 耐 力 式 を用い て完 全 合 成ば り と し た。 　2．試 験 体および 実 験 方 法 　 図一1は試 験 体の形 状 寸 法お よ び名 称を示す もの で あ る。 また，表_「 1は材 料の機 械 的性 質 を示す もので あ る。 試 験 体は図一1に示す ようなM ／y による長 方 形 と円形 の W ．0 を有する合 成ば り試 験 体が各3体， 鉄 骨ば り試 験 体が各 ］．体，計8体で構 成さ れて い る。 こ こ に， 長 方 形 （8．4cm ×10．5cm _）と円形 （r ＝10．5cm ）の W ．0 は 高 さ お よ び 面 積 が 同 じであ．る。 　− t般 的に W ，0 _{を 有 す}る合 成 ば りの PNA （Plastic Neutral　Axis）はコ ン ク リートス ラ ブに ある の で， PNA をコ ン ク リートス ラブに置く ため， コ ン ク リート ス ラブの断 面の寸法を40cm × ］1cm とし た。ま た， ス タッ ドは φ13×100mm を用い た。 　な お_， W ．0 周り の応 力 分 布 状 態 を測 定するた めに_， 図一2に示す ように ひずみゲージを長 方 形W ．Q の場合 は10個，円形 W ，0 の場 合は16個を W ．O の周りお よ びコ ン ク リートス ラブ 上部にはりつ け た。 　 加 力に_関して は，図一ユに_示す位 置に_{単 純 増 加 載 荷 を} 行っ た。な お，た わみ変位を測 定す る た めに，鉄 骨ばり の下に 4個の Displacement　Transducerを用い て い る。 　3。実験結果お よび 考察 　3．1　 破 壊 性 状 　 　 −4co　 　 　 −BIo 一

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t／ 2 ） <TAB>伸 ﾑ（％） φ13ス ^ツド<TAB>3，9 ．<TAB>5．2

2．05x10<TAB>24， 6FlnBe （ ．0皿〕<TAB>4，1<TAB>4，97 ．25．1。3<TAB>2 ．25 冒eb〔 ．5皿〕<TAB>4．

0<TAB>4_．79 ．27 ．1。3<TAB>0．75 異型鉄筋 ｳ10）<TAB>3_．9<TAB>_』5_．4

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255<TAB> 一<TAB>239．102<TAB>一 　 　　 　15

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O 　　　　　　I5000 　Lote 　yl

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NII-Electronic Library Service 　また，合 成ば り および W ．

O

を有す る合成 ばりの終 局 曲 げ耐 力の計 算 値 も併せ て表 示し た。．こ こ に_，SUR40 お よびSUC 　40_{試 験 体}は W ．O に作 用す る曲げモ ーメン トが小さいの で，合成ば りの終 局曲げ耐 力と ほ ほ洞 じ値 を示 した。 　しか し， MIV が大きい試 験 体はW ．Q に作 用 する曲 げモーメ ン トが大きい の で，初期剛性お よび終 局 耐 力 が 少し_ずつ 低 下した。 ま た，W ．0 の形 状 （長 方 形 と 円形 ） は初 期 剛 性お よ び終 局 耐 力に_大き な影 響を 及 ぼさ な い こ と が分か る。 　4，理論解析 　4．1 終 局モーメ ン ト 　図一6は本解析に 用い たW ．O を有する合 成ばり の断 面お よ び記 号 を示し た もの である。 　W 、0 を 有す る合成 ばり ば終局モーメ ン トお よ びせん 断 力によ り破 壊す る ので，_塑性設計の概 念 を導 入して_， W ．O の角で塑 性hingeが生じ る と仮 定 し た。し たがっ て，W ，0 を 有す る合 成ばりの_{崩 壊機}構は図一7の よ う にな る。 　 W ．0 を肩す る合成 ばり の力の_平衡 状 態は T ．V．　Gal・ ambos9 ）_の 合成 ば り解 析方 法 を 用い て_， 図一8の よ う に 仮定し た。 ま た， 図一8か ら平 衡 方 程 式を求め れ ば次の よ うに表現で き る。 　　　Pc＝ P7十P8・・…・……・………・・…・……（ユ） 　 　 　 V ＝Vc十 Vr十 協…………・・…・………・・〔2） 　　　M ．c詞 V。＋ V。）・α……・…一 ・……・・・・・……（3） 　　　MVB＝：VB’α・・・・・・・・・・・・・・…　一・・・・・・・…　t・・tt・…　一…　（4） 　 鉄骨 ばりCS　Strain　hardening _{を 無 視} し た_{完 全 弾 塑 性}

体で仮定し，Normal　Stress（σ）とShear　Stress（τ）との

関 係はvon 　Misesの _降伏条件の式 （5 ）を用い た。

　コ ン ク リート のNominal　Pure　Shear　Strength_は文

献 6）よ り 3．5Fy2 （こ こ に ，　 Fcは psiで ある ）に仮 定 し，引 張 力は 無視した。 　ま た，せ ん断 分 担 率は各々 の せ ん断 耐 力に より，せん 断 力は各々 の断 面に均 等に分 布す る と仮定し た。 　　　σ 1 十3τ：＝F 峯・’・・・・・・・…　tt・・・・・…　一一・一・一・ttt・tt（5） 　こ こ に_， Fy ：Yield　Stress 　W ，0 を有す る合 成 ばり の終局 モーメ ン ト は T ．V ． Galambosの合成 ば りの_{解 析 方 法}で せ ん断 力によ る鉄骨 ば りの応 力 減 少と付 加モーメ ン トの減少 作用 を追 加する こ とで求め る。し た がっ て，W ，0 を有す る合 成 ばりの

PNA （Plastic　Neutral　Axis_）1よ鉄 骨ば りの ウェ ブに開

口部が あ る た め ウェ ブにあ る可 能 性は ない の で，次の よ うに 2種 類で区 別され る。 　　　 C＝ Min ．（Ty，0．85　Fc・Ac，Σ

Qu

）　 ’…・・…・…・_（6） 　1）　CくTy，　PNA は鉄 骨ば りの フランジにあ る。

　

　

　

M − … （Ty− c）

（

　　 Ty − _C d − 2丁

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＋c ・e 一

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図一6　W，0 を有 する合成ばりの断面 お よ び記 号

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Vc

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図一8　W ．0 の周り で力の平 衡 状 態 N工 工一Eleotronio _Library

　 　 　 　一MVCT−Mvu・…・……・・…………・…・…・（7＞ 2 ）C＝ Ty ，　PNA はコ ン クリートス ラブにある。 　 　M ＝Ty’e−〃VCT− 1しdVB・・一・・・・・…　一・・・・・・・・・・…　〔8） こ こ に ，Ty＝ 2（_切一tw）　tf　as ＋（S。＋ S。＋2 のσ田 　 　 　 　σ！＝・　Fyf一σv 　σ w肩σ一σv 　σ； 罵_ゼ 3τ2 　σv ：付 加モ ーメ ン トによ り生じ る鉄 骨ば りの 　 　 応 力 　 τ ：ウェ ブに作 用する Shear　Stress 　 bノ： フ ラ ンジの幅 　 島：ウェ ブの厚さ 　ST：Top　teeで ウェ ブの高さ 　SB ：Bottom　teeで ウェ ブの高さ 2hw ：Web 　Opening の高さ 凡ノ ： フランジの降 伏 強 度 Fyw ：ウェ ブの降 伏 強 度 　Fc：コ ン ク リートの圧 縮 強 度 A、：コ ン ク リートス ラ ブの有 効 断 面 積 Σ

Qu

：最 大モ ーメ ン ト とゼロモ ーメ ン トの間に 　 　 　 ある スタッ ドの せん断 耐 力の 合 計 　 　 　 　T。t＝（b！− tw）tf’　・f＋ tw’t！・σw 　 　 　 　 　e；0●5d 十tc− 0．5　ta 　 　 　 　 tα＝C／（0．85Fc ．B｝ 　 　 　　 　B ：コ ン ク リートス ラブの有効 幅 　4．2　Bottom　tee 　図一9は Bottom　tee の断 面お よ び記 号 を示 し たもの で ある。また，せ ん断 力と付加モーメン ト だ けに よ り破 壊すると仮 定し た場 合の応 力 分布 状 態 を示 し た もの である。 こ こ で，EAA 〔The

Equal　Area　Axls_）は式 （9）の よ うに表現で き

る。

　Bottom　teeの最大せん 断 耐 力 V。，m。x は式 （10＞

の よ う に表現で きる。ま た，W ．0 に ょ る Bot−

tom　teeの せ ん断 耐 力 V，は von 　Mises の 降 伏条

件 を用い て表 現 すれ ば式 （11）の よ うに な る。な お_， W ．0 に ょる付 加モーメン トMveは式 （4） の よ うに表 現で き る。 　一般 的な荷重状 態で の Bottom　teeは引 張 力 （軸 力 ）P，，せ ん断力 VBと付 加モ ーメ ン ト拓 8 によ り破 壊す る。 図一9で せ ん断力が増 加する と，

Bottorn　tee _{の ウェ ブ}の Shear　Stressが_{増 加}す る

の で，Normal　

Stress

が減少す る。また，　EAA

は Bottom　tee_{の フ ラ ンジ}の _{下 方}に_移り，　Bottom

teeの全 塑 性 断 面 係 数Zpeも減 少す る。 したがっ て，式 （11）の右 辺の ZPBは せ ん断 力の関 数と なっ て お り， Veは反 復 計 算に よ り求め た。 tn− 、、、厂

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要

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Ve・一 一 鴻

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………・…・・…・……一 …・_（1・） 　 　 　 　A，・Fyw・z尸H 　 　 　　 　 　 　　 　 　　 　・………・…・・……・（1ユ_） 　 　 　v．＝ 　 　 　　 　 Af・α2＋3Z 齦 　こ こ に，A，＝（S，十 tx）tw 　 　 　 　 2a ：W ．0 の長さ 　4．3Top 　tee とコ ンク リートス ラ ブ 　図一10は Top　tee と コ ン ク リートス ラ ブの断 面およ び 記 号 を 示 し た もの で あ る。ま た，せ ん断 力と付 加モー メン トだ けに よ り破 壊す る と仮 定し た場 合の応 力 分 布 状 態を示し た もの で あ る。 twH EAA σ 冖

L

＿＿

_一

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　 　 　 Normal 　　　 Section　　　　　　　　Stress 　 　 　 　 図一9　Bottom　_{tee の 断 面 お よ び 記 号} 　 　 　 　3tc 一 EAA

国

5hearStress O．85Fc　3．5fc 　 トー「　 　 卜「

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．

　 　 　 　

L

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国

　 　 　 　_Section Normal 　 Shear

　 　 　 Stre55　 　 Stre55 （a） EAA がコ ン ク リートス ラブにあ る 場合 3t⊂ ぎ _ご ． 」 _置 ← の EAA 0」85Fヒ　3．sJFE 　 トー『　 　トー「 ” F

　　　　鴇　 　

．

　 　

回

　 　 　 　

Normal

　 　 　

Section

　 　 　 Stress 　 　 （b＞ EAA が鉄骨 ば りの フランジにあ る 場 合 図一10

］

ShearStress

Top　teeと：1 ン クリートス ラブの断 面お よ び記号 一

₁₀₁

一

NII-Electronic Library Service 　こ こ で．EAA は コ ン ク リートス ラブの圧 縮 耐 力と Top 　teeの引 張 耐 力に よ り_， コ ン ク リート ス ラプに ある 場 合と Top　teeの フ ランジにある場 合の 2種 類で 区 別 さ れ る。 　1） EAA がコ ン クリートス ラブに ある場 合 　　（δ∫一置議ズFyノ＋（ST＋ tr）tw・σ 　 　 　 …・……（12） tr＝ 　 　 　 　O．85Fc ・3te

2） EAA が Top　teeの フ ランジにあ る場合

　 　Sヂ tw・σ一〇．85　Fc．・3tc’tcl t・＝ 21 （b．一置。凪∫規 ・。

1

＋

S

t・＋　tc ・……_（13） 　こ こ に，tc：コ ン クリートス ラブの厚さ 　コ ン ク リートス ラ ブの 最 大せ ん 断 耐 力 Vc．r，Lax は

W ．

C

．　

Clawson5

）_と ASCE −ACI　Task　Committee　42661

に 3．5　FY2 ・3_罷 （こ こ に，　 Fcは psiで あ る）と す る。

　コ ン ク リー トの NominaL 　Pure　Shear　Strength は

ASCE −ACI　Task　Committee　426 に より 3．5　F_と／：_{と 仮} 定し た。 また，コ ン ク リートス ラブの厚さ の 3倍をせ ん 断 力 を 負 担 し う る有 効 幅と して仮 定 し た。こ こ で，特 定 の_値で あ る 3t。 はW ．　C ．　Clawsonが せ ん断力負 担の有 効 幅に 関 運して ，鉄 筋コ ン ク リートT −beamsの実 験結 果に根 拠 を置い て決 定し た。本 解 析で も，W ．0 を有す る合 成ば りの せ ん断 力 負 担の有 効 幅 とし て 3tc が 本実 験 結 果と W ，C ．　Clawsonの実 験 結 果と良く一致して い る の で，採 用し た。 　し た がって，Top　tee_およびコ ン ク リートス ラ ブの最 大せ ん断 耐 力 VCT．　ma は式 （14）の よ うに表 現できる。 また、W ．0 に よ る Top しee の せ ん 断 耐 力 VTは von Misesの降 伏 条 件 を 用い て表 現す れ ば式 （15）の よ う に な る。な お，W ，0 に よ る付 加モーメン ト躍町 は式 （3 ） の よ うに表現できる。 　一般 的な荷 重 状 態での Top　tee_{とコ ンク リ}ー_{トス ラ} ブは，コ ン ク リートの圧 縮 力 Pc，鉄 骨ば り の引 張 力 （軸 力 ＞P，，せ ん断 力 Vc＋ VTと付 加モ ーメ ン トM ，CT に よ り破 壊す る。 こ こ に，Vrも VBと同 様に反 復 計 算に よ り求めている。 ω

絵

磨 幽 細   　 7 ・・・・・・・・…　（14） 　 　 　 　 一Vc、max ・V，十聾 　 　 　 一・…　一・・…　一・・・・・・・・…　（15） 　 　VT＝− 　 　 　 Vi十 V2 こ こ に_，ん＝_（ST十 tr_）tw 　　 　　V1・＝（a／Zpcr）2 　　 　　V2＝3／Ai 　 　 性 　 　 塑 　 　 全 　 　 の 　 　 ブ 　 　 ラ 硫 　 ス ゜ 　 　 k 「 脇 　 一 十 　 リ 仏 脚 ク 刊 罵 ン 昭 　 コ ． 聒 と

獅

騰

》 yT 断 ＝ ＝ ： 脇 乳 矼 　 　 乙 一 102 一 　 　 　 Mwu 　 　Vmax 　 　 　 壮・cm 　 　 　 　t 　 　 　 1396　 　 　17．5 　 　 　 　02　　　　0．4　　　　0．6　　　　0．81．0． 　 　 　 　wVma 渥 　図一11 本実験 結 果の Int．eraction 　Cm’ve 　 Mwu 　 　 Vmax α2　　　　Q4　　　　0．6　　　　0．8　　　　1．O 　 　 　 　wVmax 　 　 　 　 （a） 　 　 　 　Mwu 　 　 Vmax ・ 　 　 　 　O．2　　　　0．4　　　　0」5　　　　0．8　　　　1．O 　 　 　 　VIVmax 　 　 　 　〔b） 図一12　既往の_{実 験 結 果}の Interaction　Curve N工 工一Eleotronio _Library

　4．4　実験 結 果と理 論 解 析 との比 較

　本 研究で もMoment −Shear　Interaction　Curveとし て

本実験 結 果お よ び既 往の実 験 結 果4 ）・S ）を 比較 し た。 　Interaction　Curveで せ ん断 力が ゼロ の時，終 局モー メ ン トM は最 大 値を とる。 せん断力 V が増 加す ること に よっ て_， 鉄 骨 部 分が von 　Mises の降 伏 条件式 に よ る 軸 力の減 少 と 付 加モ ーメ ン トが増 加 する ので_終局モーメ ン トM は減 じる。せ ん断 力 V が理 論 解 析で求め た Vc， VT，　VEの合 計の値に到 達すれ ば 垂直とし て連 結する こ とで InteractiQn　Curveは完 成される。 　図一 11は本 解 析 結果 と本 実 験 結 果 を Interaction Curveを用い て_示し， 図一12は本 解 析 結 果と既 往の 実 験 結 果”〕・5） をInteraction　Curveを用い て示し た もの で あ る。 な お，表一2で は本 実 験 結 果と 理論 解 析 結 果を 比較 している。 　こ こで，SUR 　40 とSUC40 試 験 体はW ．O 部 分が破 壊せ ずに載 荷 点の最大 曲 げモーメ ン ト点で破 壊さ れ た の で理 論 解 析 値より低い値を示し て い る。 また，本 実 験で は既 往の実 験で扱わ れて き た長 方 形W ．O （2L6×10．8 inch_，　 d＝］7．’87　inch_）に比べ て小さい もの （8．4×10．5 cmt 　 d＝ZO　cm _）を対 象と し て い る。 し か し，本 実験結 果および既 往の実 験 結 果は理 論 解 析 値よ り若 干，高い値 を示し なが ら長 方 形 W ，0の形 状に関 係な く良く一致し て い る。 　5．結 　論 　1） W ．0 の 形状 （長方 形と円形 ）は，W ．0 を有す る合 成ば りの初 期 剛 性お よ び終 局 耐 力に大きな影 響を及 ぼさない ことが分か る。 　2） W ．0 を有する合 成ばり の 応 力 分 布 状態 は，M ／

V 比が，大き くな る ほ どBottom　tee お よ び High　Mo ・ ment _{付 近}で応 力 集 中が見ら れ る。 　 3｝ M ／V 比 が大き く な るほ どW ．0 部 分に作 用する 曲 げモ ーメ ン トが大 きい の で，W ．0 を有する合 成ばり の初期剛性お よび終局耐力は低下 す る。 　 4） T，V、　Galambosの 合 成 ばりの解 析 方 法お よびコ ン ク リートス ラブの せ ん断 耐力 を考慮 し た W ．O を有す る合 成ば りの終 局モ ーメ ン トの理 論 解 析値は，本実験結 果お よ び既 往の実 験 結 果と比較 的良く一致 して いる。 　 謝 　 辞 　 本 報 を まとめるに当たり，貴 重な御 意 見，御 指 導を頂 き ま し た東 京 工 業 大 学の鈴 木 敏 郎 先 生，滝口克己先 生に 感謝の意を表し ま す。 参考 文 献

1）　C．

J

．　Granade：An　Investigation　of　Composite 　Beams

　 　Having　Large　Rectangular　Opening 　in　Their　Webs， 　 　Lhesis　_presented　to　the　University　of　Alabama，1968，in

　 　partial　fulfillment　of　the　requirements 　for　the　degree　of 　 　Master　of　Science．

2）D．M．　Todd，　P．B．　Cooper：Strength　of　Co．mpesite

　 　Beams　with 　Web 　Opening，　

JournaL

　of　the　StructuraL

　　Division_，　ASCE ，　Vol．106，　No二ST2 ，　February，1980，

　 　pp．431−−444．

3），AISC ：Manual　of　SteelConstruction，Seventhedition ， 　 　 1970，

4）W．C．　Clawson，　D．　Darwin ：Tests　of 　Composite　Beams 　 　with 　Web 　Openings，　Journal　of 　the　Structural　Division， 　 　ASCE ，　VoL　lO8，No．　ST　1，」anuary ，1982，pp．　M5 〜 　 　 162．

5）W ．C，　 Clawson，　 D，　 Darwin：Strength　of　Composite 　 　Beams　 at 　Web　Openings，　Journal　of 　the　StructuTal

　 　 Division，　 ASCE ，Vol．108，　 No．ST3 ，　 March，1982，

　 　 pp．623〜641．

6）　The　Joint　ASCE −ACI　Task　Committee　426 ：TheShea［

　 　 Strength　of　Reinforced　Conc［ete　Members，　Journal　of 　 　the　Structural　Division，ASCE ，Vol．108，No．ST6 、

　 　 亅une ，1973，_pp．1091〜1187．

7） R，C，　D面ahey _，　D，　Darwin：Web 　Opening　in　Compo− 　 　site　Beams　wit．h　Ribbed　Slabs，　Journal　of　the　Structural 　 　Division，　ASCE ，　Vol．】14，　No．　ST3 、　March ，1988，　_pp．

　 　 519〜534．

8）　D．　Darwin，　R．　C．Donahey ：LRFD forComposite

　 　 Beams　with 　Unreinforced　Web 　Openlng，　Journal　_of　the

　 　 Structural　Division，　ASCE ，　Vol．114，　NQ．ST3 ，　March，

　 　 1988，　pp．535−552．

g｝W．C．　Hansell，　T．V．　Gala皿bos，　M．　K．　RavLndra　 and 　 　I．M ．　Viest：Composite　Beams　Criteria　in　LRFD ，_亅our・

　 　na 且oftheStructuralDivlsion_{，　ASCE ，　Vol．104，}

　 　No，ST．9，　September，1978，　_pp，1409−1425． 10） 金　圭 石 ・金　相 燮 ： スタッ ドコ ネ ク タのせ ん断 耐 力 と 　 　合成ばり の挙 動に関 する実 験 的 研 究，日本 建 築 学 会 構 造 　 　系 論文報告集，第389号，昭 和63年7月tpp 、79〜87。 11） 金　圭石 ・金　弼中・金　相 燮 ；Web 　Openirig_{を 有す る} 　 　合 成ばり の耐 力に関する実 験的研 究，日本建築 学 会 大 会 　 　学 術 講 演 梗 概 集，昭 和 63年10_月，pp，　ll53〜1154． 一

₁₀₃

一

NII-Electronic Library Service

SYNOPSIS

' UDC/624.014.2:539.3 EXPERHMENTAL 0FSTUDY

ON

THE ULTIMATE

STRENGTH

AND

BEHAVIORS

COMPOSITE

BEAMS WITH WEB

OPENING

by Dr.KIM, KYU SUK, PTofessor,Dong Guk Unive[sityand Dr.KIM, SANG SEUP, Lecturer,Dong C;ukUniversity of Koiea,Membersof A.I.

J,

Thispaper presentsthe ultimate strength and mement-shear interactiondiagramsof compo:site beamswith

rec-tangularand circular web opening. The experimental work of the investigationreported hereinisconsistecl of testsof 6composite beamsand 2steel beams,

From thisstudy, we could findout the fo]towingconclusions ;

],. Theultimate strength ofcomposite

beams

with web opening isnot concerned with shape of web opening.

'

2.

Composite

beamswith,high moment-shear ratios were faiiedbystress cencentration inthe vicinity of tom tee and high moment.

3. Compositebeams with highmoment-shear ratios tended to therecluction of initialstLffness and ultimate

strength becauseof the biggeibendingrnoment on web opening.

4. The ultimate moment byanalytieal model of composite beams with web opening considered T.V.

bos'analysis considerably agree with experimenta] re$ults.