2014 Fiscal Year Research-status Report
鋼･コンクリート合成構造ずれ止めの破壊機構の解明とせん断耐荷力の設計評価式
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25420485
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
藤井 堅 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60127701)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 複合構造 / ずれ止め / 孔あき鋼板ジベル / コンクリート拘束力 / ずれ耐荷力評価式 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
孔あき鋼板ジベル（PBL) の破壊メカニズムの解明のために，十字柱に孔を設けそれをコンクリートで覆った要素試験体（十字柱試験体）を作成し，孔部のコンクリートを拘束した状態でずれ耐荷力試験を実施した．拘束力は，一定側圧，コンクリート破壊時に現れる孔部の広がり量を拘束した状態(変位拘束），の2種類とし，孔径を変化させてずれ耐荷力を調べた．一定側圧を作用させた場合には側圧が大きいほどずれ耐荷力は上昇するが，変位拘束状態では，拘束力(側圧)は荷重増加とともに増加し破壊時に最大となり，結果として，筆者らが提案しているずれ耐荷力評価式Vu=Vint+αT（ここに，Vu：PBLのずれ耐荷力，Vint：拘束力が無い場合のずれ耐荷力，T:PBL破壊時のコンクリート拘束力(側圧)，α：係数）の妥当性が立証できた．このとき，この破壊時に注目して係数αを求めると，従来はα=2.5としていたが，α=2.3となり，これを用いてずれ耐荷力評価式の評価精度を幾らか改善できた．なお，α=2.5を用いても実務での設計は問題ないと考えられる．
一方，孔径を変化させた場合，孔径が200mm程度に大きくなるとジベルのせん断破壊形式が2面せん断破壊から1面せん断破壊に変化し，対応してVintが変化することがわかった．従来行った孔径60mmの実験結果も勘案すると，ジベル板の板厚と孔径の比d/tが20程度となると1面せん断破壊が出現し，Vintが2面せん断に比べて半分となると考えられる．このことから，適用するジベル孔径に対応して対応するジベル板の板厚は，d/t＜15程度がよいと判断できる．
また，かぶりを有する要素試験体について，ソリッド四面体2次要素による非線形有限要素解析を実施した結果から，孔部のせん断破壊と押し広げ力によるかぶり内部の応力状態を確認することができた．
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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
要素試験におけるPBLの破壊メカニズムについては，概ね目的を達成できたと思っている．PBLのずれ耐荷力評価において特に重要なことは，孔部コンクリート拘束力のずれ耐荷力への影響度であるが，従来はずれ力と拘束力の関係を弾性挙動から求めていたが，今回および昨年度の実験結果に基づいて，PBLの破壊時における拘束力影響を明らかにしたことである．その結果，ずれ耐荷力評価式の精緻化を行うことができた．なお，要素試験における供試体底面の摩擦力による拘束については，試験機の使用期間の制約から実施できなかったが，概ね予定通り進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度に解明できなかった要素試験の底面摩擦による拘束効果の解明をまず行う．これは特に困難な試験では無いので早急に成果が得られると思っている，その結果をふまえて要素試験における高精度のPBLずれ耐荷力評価式を提案するとともに，実構造物における拘束状態を考慮できる形でPBLのずれ耐荷力の設計式を提案する．その後，最終年度（平成27年度）の主目的である，実構造物（合成桁）におけるPBLのずれ挙動を調べ，合成桁のPBL設計法を提案する予定である．合成桁にPBLを採用する場合，そのPBL孔の拘束状態は要素試験の拘束状態と異なるためにずれ耐荷力も乖離することが予想される．さらに，ジベルのずれ力の伝達は，ジベルにずれが発生することによってなされるが，通常，設計では完全合成（ずれが無い）としてずれ力を求め，ずれ耐荷力と比較することによってジベルを設計する．したがってジベルのずれ耐荷力を正確に評価するためには，正確なずれ力を求める必要がある．今年度は，この点に留意し，PBLを用いた合成桁の曲げ載荷実験を行って，ジベルの正確なずれ力を求めるとともに，合成桁特有の拘束力を考慮してPBLのずれ耐荷力に基づく設計法を提案する．
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