2017 Fiscal Year Research-status Report
革新的なずれ止めを用いた鋼コンクリート接合部の開発および構造性能評価法の構築
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16K18193
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| Research Institution | Fukuoka University |
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Principal Investigator |
田中 照久 福岡大学, 工学部, 助教 (90588667)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 混合構造 / 接合部 / ずれ止め / バーリング / コンクリート強度 / 応力伝達 / 構造性能評価法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、鋼・コンクリート合成構造は、部材の高強度化や接合部の多種多様化に伴い、異種材料部材の一体化を図る機械的ずれ止めへの要求性能が高まっている。一般に建築・土木分野で多用されている頭付きスタッドの終局せん断耐力は、コンクリート強度が30N/mm2を超えるとスタッド軸部の破断で決定付けられるため、高強度材料への対応が難しいといった課題がある。
そこで本研究課題は、この問題を解決するとともにずれ止めの構造性能評価法を構築するために、平成28年度の研究成果を基に、申請者らが考案したバーリングシアコネクタと称する高性能のずれ止めを用いた鉄骨部材とコンクリート部材の切り替え部を模した接合部の押抜き試験および引抜き試験を実施し、以下の知見を得た。
１．押抜き試験結果より：(1)バーリングシアコネクタは、スタッドおよび土木分野で使用される孔あき鋼板ジベルに比べ、高強度コンクリートを使用した場合においても優れたずれ止め性能を発揮した。(2)バーリングシアコネクタの最大せん断耐力は、コンクリート強度の増加に伴って線形的に増加し、その増加率はスタッドの場合に比べて数倍大きい。(3) 2列平行に並列配置したバーリングシアコネクタ1個あたりのずれ止め特性は、高強度コンクリートを用いた場合においても単列配置の場合と同程度の性能を発揮した。(4)最大せん断耐力実験値は、コンクリート強度（20～60N/mm2）に関係なく、申請者らが提案した評価式の計算値と良好に対応した。(5)バーリングシアコネクタの各伝達要素の抵抗力を分類したところ、その抵抗力の割合はコンクリート強度に関係なくほぼ同程度であった。
２．引抜き試験結果より：引抜き力が作用するバーリングシアコネクタとコンクリート間の応力伝達機構を検討し、十分なずれ止め性能を発揮するにはコンクリート上部の割裂ひび割れを防止・抑制しなければならないことを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年度の研究成果を基に押抜き試験体を15体製作し、予定通り実験は完了した。主な実験変数は、コンクリート圧縮強度（20、40、60N/mm2）、ずれ止めの種類（申請者らが開発したバーリングシアコネクタ、一般に使用されている頭付きスタッドおよび孔あき鋼板ジベル）、ずれ止めの配置（単列、並列）である。
押抜き試験の実験結果より、コンクリート強度の違いがバーリングシアコネクタのずれ止め特性に及ぼす影響を明らかにし、高強度コンクリートを使用した場合においても頭付きスタッドや孔あき鋼板ジベルに比べて優れたずれ止め性能を発揮できることを実証した。また、平成28年度の研究目的で一部達成できなかった「並列配置されたバーリングシアコネクタ」の最大耐力評価法については、平成29年度の実験結果も踏まえて検討し、コンクリート強度（20～60N/mm2）やバーリングの突出方向に関係なく、申請者らが提案した耐力式で精度良く評価できることを示した。
次に、バーリングシアコネクタにせん断と曲げ引張りが同時に作用する実験を計画していたが、平成28年度の引抜き試験の実験結果から、押抜き試験と同等以上のずれ止め特性を発揮するには、鉄筋によるコンクリート拘束効果のほかにコンクリートへの埋め込み深さによる影響を把握することが必要であると考え、引抜き試験体を6体製作し追加実験を実施した。引抜き試験の実験結果より、最大耐力は埋込み深さの増加に伴い線形的に増加することが確認でき、押抜き試験と同等の性能を発揮できる条件を明らかにするとともに、鋼とコンクリート間の応力伝達機構について検討した。
以上より、平成29年度の研究目的は8割以上を達成したといえ、平成29年度の研究達成度は概ね順調に進展しているものと判断できる。よって、平成30年度には本研究の当初の目的を全て達成可能である。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は、平成29年度に製作したバーリングシアコネクタを用いた鋼・コンクリート混合構造接合部の試験体を用いて、押抜き力と引抜き力が交互に作用する繰り返し載荷実験を実施し、地震力を想定した繰り返し力が作用した際のずれ止め効果を把握するとともに、鋼材とコンクリート間の応力伝達機構および破壊性状を明らかにする。
平成28年度～平成29年度に遂行した研究によって、申請者らが考案したバーリングシアコネクタを用いた鋼・コンクリート接合部における力学的に合理的なずれ止め接合設計法を確立するための構造性能評価法を提案する上で必要な基礎資料は揃っており、平成30年度の研究を遂行する上での課題は特にない。
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| Causes of Carryover |
鋼材の価格変動により当初予定していた試験体製作費の若干の差額（1万円未満）が次年度使用額にまわった。次年度の研究費は当初の予定に沿って、大半がひずみゲージ費でありその残りを研究成果投稿費に充て、本研究課題を遂行する。
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