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本研究は、充填型鋼管コンクリート柱に構造性能、耐火性能を向上させるためにコンクリートを被覆した場合、その構成要素の材料の組み合わせに対して、それらの耐力と変形能力を尺度として、最適な組み合わせを求めようとするものである。すなわち被覆・充填コンクリートには、普通あるいは高強度・高流動コンクリート、鋼芯柱には太径あるいは細径の円形鋼管、またはH形鋼を用いることとした。
実験は激震を受ける高層建築物の柱材を想定して、試験体は十字型部分架構とし、柱に一定軸力をかけながら梁端に逆対称漸増繰り返し荷重を加えた。この研究では柱の構造性能を得ることを目的としているため梁にはH形鋼を余力を持たせて用いている。実験パラメータは柱材の充填・被覆コンクリートの強度(Fc=240あるいは500kg/cm^2)、鋼芯柱の部材断面(φ165.2、φ114.3あるいはH-100x10)である。
実験結果より、鋼芯柱に円形鋼管を使用した場合、耐力については普通コンクリート、高強度コンクリートの任意の組み合わせに対して一般化累加強度式でほぼ評価できることが分かった。鋼芯柱にH形鋼を用いて場合には、被りコンクリートの強度をf_c'=0.2f_cとした修正累加強度式により評価する方が実験値に近い。また、変形能力については、鋼芯柱に太径を使用した場合、構造ランクで、I、FAに相当し、細径を使用した場合とH形鋼を用いた場合は、構造ランクでII、FBに相当する結果が得られた。
したがって、円形鋼管による鋼芯柱を用いた被覆充填形コンクリート柱は耐力も予測でき、塑性変形能力にも富む合成構造の柱であることがわかった。
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