鋼板とコンクリートからなる合成構造の合理的設計法の開発

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08555105
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Section: 試験
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 上田 多門 北海道大学, 工学部, 助教授 (00151796)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 昌志 北海道開発局, 開発土木研究所, 室長 ; 清宮 理 運輸省, 港湾技術研究所, 室長 ; 鬼頭 宏明 大阪市立大学, 工学部, 助手 (40177879) ; 小沢 一雅 東京大学, 工学部, 助教授 (80194546) ; 古内 仁 北海道大学, 工学部, 助手 (60165462)
• Keywords: 合成構造 / 鋼コンクリートサンドイッチ構造 / コンクリート充填鋼管柱 / せん断耐力 / シアコネクタ

Research Abstract

鋼板とコンクリートからなる合成構造は様々な形式のものがあり、実構造物への適用が行われている。しかしながら、それらの合成構造では、力学的な解明が不十分であり統一された合理的設計法が確立されていない。本研究では、オープンサンドイッチ構造および矩形充填コンクリート柱に着目し、せん断補強鋼材およびシアコネクタ等の差異による耐力や変形性状への影響を重点的に調べ、定量化を試みるものである。本年度の研究で得られた知見を以下に示す。
1.鋼コンクリートサンドイッチ構造のせん断耐力について(鬼頭、古内、上田)
せん断補強鋼板の配置を変数とした実験から、斜めひび割れ発生荷重およびせん断耐力に対して「鋼コンクリートサンドイッチ設計指針」(土木学会)の設計式による評価を行った。その結果、指針式で概ね安全側の評価となることを確認した。また、ウエブ鋼板を有するボックスサンドイッチはりとオープンサンドイッチはりの統一的なせん断耐力算定式を構築するため、FEM解析によってせん断破壊面の検討を行った。その結果、コンクリート圧縮部と斜めひび割れ領域を統一的に定義することができた。
2.形鋼シアコネクタの耐荷力および変形モデルについて(清宮、古内、上田)
大型の形鋼シアコネクタについて引き抜きせん断試験を行いずれ耐荷力について調査した。その結果、指針の耐力式より小さくなることが明らかとなり、新たな評価方法を示した。また、同時にシアコネクタ位置に未充填部がある場合について実験を行い、耐荷力が低下することが明らかとなった。別の実験では、形鋼シアコネクタの変形を調査した。実験変数はシアコネクタの高さおよびシアコネクタに作用するせん断伝達力と鉛直方向拘束力とした。実験結果を基に、シアコネクタの変形を表す力学モデルを構築した。

Research Products

• [Publications] 清宮 理: "形鋼によるずれ止めの力学特性" コンクリート工学年次論文報告集. 8・2. 1385-1390 (1996)
• [Publications] 川崎 進: "未充填部を有するサンドイッチ梁の曲げ特性" 土木学会第51回年次学術講演会講演概要集. CS. 158-159 (1996)
• [Publications] 山脇 学: "鋼・コンクリートサンドイッチ部材のせん断耐力実験" 土木学会第51回年次学術講演会講演概要集. CS. 156-157 (1996)
• [Publications] Taufiq Saidi: "Experimental Study on Mechanical Behavior of Shear Connector for Steel-Concrete Sandwich Beam" 土木学会北海道支部論文報告集. 53(A). 568-573 (1997)
• [Publications] 伊藤常正: "鋼コンクリートサンドイッチはりのせん断耐荷機構に対する一考察" 土木学会北海道支部論文報告集. 53(A). 564-567 (1997)