高強度コンクリートを用いた鋼桁継手部の機能性に関する研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04555109
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 福本 ゆう士 大阪大学, 工学部, 教授 (10023045)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大谷 恭弘 大阪大学, 工学部, 助手 (40194196) ; 松井 繁之 大阪大学, 工学部, 教授 (70029271)
• Keywords: 鋼・コンクリート複合構造 / 高強度コンクリート / 接合部 / 継手部 / エンドプレート / 機能性 / 力学性状 / 強度評価

Research Abstract

本研究では、鋼・コンクリート複合構造の概念を導入し、鋼桁継手部に高強度コンクリート接合部を設ける構造形式を採用した場合の機能性を確認するとともに、強度特性および力学性状を明らかにすることを目的としている。2年間の研究計画における初年度の研究成果は以下の通りである。
鋼桁と鋼桁の継手をRC構造とした接合部供試体に対する実験を行った。実験は継手部に準静的な曲げあるいは曲げとせん断力を単調載荷あるいは繰り返し載荷で作用させ、継手部の強度特性、力学性状および荷重伝達機構を調べるものである。当初、接合部の変形や強度を評価する上でコンクリート部と鋼桁部とに挙動を分離することが可能であるとして、接合形式の違いを主に実験を計画した。これは、材料界面での開きはコンクリートのひび割れと同等に評価する事が可能であると仮定したからである。しかし、実際には材料境界面での局部変形に伴い平面保持の仮定が乱れ、構造の全体挙動にこの影響が無視できないことが分かった。そのため、接合部周辺の定性的な挙動を把握しておく必要が生じ、コンクリート材料の非線形挙動、並びにひび割れを考慮した非線形有限要素解析を行った。その結果、エンドプレートを有するような接合部の場合、その局部変形に対する剛性や拘束度により、見かけの変形性能や強度特性まで影響されることがわかった。
現在までの実験的・解析的検討より、構造物の全体挙動に影響を及ぼす接合部の挙動には、異種材料界面における平面の不保持性、あるいは曲率の不連続性が重要であることが明かとなった。特に、鋼桁にエンドプレートを有するような接合の場合、エンドプレートの剛性や拘束度はそれらに大きく関与し、変形のみならず強度までも支配する可能性があることがわかった。