2013 Fiscal Year Research-status Report
鋼とコンクリートを繋ぐ革新的なずれ止めの開発とその合理的設計手法の確立
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25820274
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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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, 助手 (90588667)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 合成梁 / ずれ止め / バーリング / 鋼コンクリート接合部 / 応力伝達 / 繰返しせん断力 / 押抜き試験 / 曲げ試験 |
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| Research Abstract |
近年，鋼材やコンクリートの高強度化や合成構造接合部の多種多様化に伴い，異種材料を繋ぐ高い剛性と耐力をもつ機械的ずれ止めが必要とされている．本研究課題は，この要求に応える新しい機械的ずれ止め（以下，新ずれ止め）の開発に関するものである．新ずれ止めは，バーリングプレス加工された鋼板を活用したものであり，従来のずれ止めよりも高い剛性と耐力の力学的特性をもち，さらに生産性と施工性の合理化が期待できる．そこで，新ずれ止めの力学的に合理的な設計手法の確立を目指し，平成25年度は，各諸条件の違いが新ずれ止めの力学的特性に及ぼす影響を把握するために標準的な押抜き試験を実施した．また，合成梁の曲げ試験を実施し，新ずれ止めの効果を把握した．本実験で得られた知見は以下の通りとなる．
(1) 新ずれ止めの抵抗力は，支圧・二面せん断・付着（粘着・摩擦）の計3種が作用することを示し，その抵抗力の割合を明確にした． (2) バーリングが単数から複数に増えることで最大耐力は増加するが，バーリング1つあたりの耐力は小さくなる．但し，各抵抗力の低下の割合は，いずれも1割にも満たないことがわかった．(3)バーリングの加工間隔が100～300mmの範囲であれば，間隔の違いが最大耐力までの挙動に及ぼす影響は確認されなかった． (4)新ずれ止めの最大耐力は，RC規準の床スラブの最小鉄筋量を満足していれば，繰返しせん断が作用する場合においても単調載荷と同等の最大耐力を発揮することがわかった．(5)コンクリート内部の横方向鉄筋は，バーリング突起部の支圧作用に対する耐力および変形性能の改善に与える効果が大きいことがわかった． (6)新ずれ止めが破壊に至るまでの作用せん断力と残留ずれ変位の関係を調べ，降伏耐力の評価法を提案した．(7)梁のせん断曲げ試験より，新ずれ止めを用いた合成梁は，曲げ性能を十分に発揮できることを確認した．
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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
バーリング孔に鉄筋を通さないずれ止めの押抜き試験および梁の曲げ試験は，平成25年度に実施完了した．当初，梁の曲げ試験は，試験体の製作まで終え，平成26年度に実験を行う予定としていたが，押抜き試験が予定より早く遂行できたため，1年前倒しで，単調曲げ載荷試験も実施することができた． ただし，その代わりに，孔に鉄筋を通すずれ止めの押抜き試験ならびに繰返し載荷を受ける合成梁の曲げ試験については，平成25年度の研究成果を踏まえて，平成26年度の実験計画を見直すこととした．
平成25年度の研究成果より，新ずれ止めの適正なバーリング加工間隔を提案することができ，また，押抜き試験結果からは，複数個設けた場合に突起の支圧力により一部の鉄筋に応力集中が起こり，特に繰返しせん断力を受けるとコンクリートのひび割れ抑制効果が低下することを明らかとした．さらに，梁の単調曲げ載荷試験より，新ずれ止めを用いた合成梁の弾塑性曲げ性状を調べ，バーリング加工を等間隔に配置した場合であっても，合成梁の曲げ挙動において“ずれ”が急変し荷重が一度低下した時のずれ止めに作用したせん断力は，押抜き試験で得られた最大せん断耐力と良好に対応し，また，梁のせん断スパン区間で観察された新ずれ止めの破壊形式は，押抜き試験結果と同様であることがわかった．したがって，平成25年度は，次年度分の研究目的についても半分以上は達成したと言えるため，平成26年度には，本研究の当初の目的を全て達成可能である．
以上のことから，平成25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する．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度は，バーリング孔に鉄筋を通した新ずれ止めの押抜き試験ならびに新ずれ止めを用いた合成梁の繰返し曲げ試験を実施する．
平成25年度に遂行した研究によって，バーリング孔に鉄筋を通さない新ずれ止めの実験データの収集は完了し，押抜き試験より提案した終局耐力の評価式は，単調載荷を受ける合成梁の曲げ試験結果により，その妥当性を確認した．降伏耐力の評価式の妥当性については，平成26年度実施予定の繰返し載荷を受ける合成梁の曲げ試験より確認する．また，平成25年度に実施した単調載荷を受けた合成梁の曲げ挙動と比較考察し，さらに，繰返し載荷の押抜き試験との関係について検討する．
合成梁に用いるずれ止めの配置方法は，塑性設計的な立場（スパンの最大モーメント点と0モーメント点の間に等間隔で配置）のものと許容応力度的な立場（梁を線材置換したときの弾性時のせん断応力分布に比例して所要数を配置）の両者を考えていた．しかしながら，申請時に比べて研究費が減額となったため，前者のみを採用することとなったが，平成25年度に実施した梁の曲げ試験の研究成果より，実用上問題ないと判断している．したがって，平成26年度の合成梁試験体の形状寸法および実験変数は，平成25年度と基本同じとし，載荷手順のみ異なるもの準備する．
押抜き試験は，実験変数に貫通鉄筋D10の有無，バーリング加工間隔（100～300mm），載荷手順(単調・繰返し)を設定した試験体を製作し，バーリング孔に鉄筋を通すずれ止めの効果を確認するとともに，応力伝達機構に基づいた耐力および剛性の評価方法を検討する．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初予定していたバーリング孔に鉄筋を通すずれ止めの押抜き試験体ならびに繰返し載荷用の曲げ試験体を，平成25年度の研究成果を基に実験計画を見直すこととしたため，その試験体製作にかかる費用の一部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，大半が試験体の製作費とひずみゲージ費であり，その残りを研究成果発表のための旅費や研究成果投稿費に充て，本研究課題を遂行する．平成26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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