2019 Fiscal Year Annual Research Report
Application for composite beam and shear strength of inclined headed stud with high rigidity and high strength
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17K06662
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| Research Institution | Hiroshima Institute of Technology |
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Principal Investigator |
貞末 和史 広島工業大学, 工学部, 教授 (20401573)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 頭付きスタッド / ずれ止め / 合成梁 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1950年代に米国で開発された建築用の頭付きスタッドは、建築および土木構造物におけるシアコネクタ（ずれ止め）として広く普及し、今日の建築では合成梁や柱脚に適用されている。しかしながら、現行の設計基準・施工規則のほとんどは22φまでのサイズが基本とされ、作用する応力に対して鉄骨とコンクリートを剛強に結合するには数多くの本数が必要となり、収まりの都合で所要の本数を設けることが困難な場合がある。また、合成梁に関しては、日本建築学会の各種合成構造設計指針に設計法が示されているが、多数回の繰り返し荷重または大きな衝撃荷重の作用する梁への適用は認められていないため、頭付きスタッドに代わる剛強なずれ止めとして、土木構造物で用いられている「孔あき鋼板ジベル」や「バーリングシアコネクタ」と称された新型のずれ止めを適用しようとする試みも始められている。このような状況の中で、本研究では、鉄骨母材に頭付きスタッドを鉛直に溶接する在来型の頭付きスタッドに対して、頭付きスタッドを45°傾斜して溶接することで頭付きスタッド1本当たりのせん断剛性とせん断強度を増大できる新型の接合工法の実用化に取り組んだ。
傾斜型頭付きスタッドの有効性を示すには、構造実験による検証を行なうことが不可欠であり、平成29-30年度に渡り、頭付きスタッドの径、長さ、配置およびコンクリート強度を変数とした一連の系統的なせん断実験を行って、破壊メカニズム（頭付きスタッドの降伏、コンクリートの支圧破壊およびコーン状破壊など）がどのように変化するのか明らかにした後、令和元年度に傾斜型頭付きスタッドを用いた接合部のせん断強度の評価式を構築した。さらに、在来型頭付きスタッドを用いた合成梁と比較して、傾斜型頭付きスタッドを用いた合成梁が長期荷重を受けた場合に優れた構造特性を有していることを載荷実験を行って明らかにした。
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