2024 年 2 月 5 日
高強度 SFRC 柱の構造性能に関する実験的研究
はら だ

たか のぶ

建築学専攻

MJ22109原田岳信

建築構造システム研究

指導教員

石川裕次

1. はじめに1990 年代以降から実用化が進められた超高試験体名

層 RC 造建物では，その高さを実現するために

表－1

試験体諸元

C4B305

C4B310

C4B311

断面:B×D

250×250[mm]

M/QD

1.25

Fc100 超の高強度コンクリートの実用化も進め

pw[%]

0.45

られてきた。これまでに鋼繊維によるせん断補使用鋼繊維強の効果が構造実験によって確認済みであった

鋼繊維混入率[Vol.%]が，その効果を適正に評価できるせん断強度式

C4B410

3D 65/35

3D 65/35

3D 55/30

4D 65/35

0.51

1.02

1.02

1.02

12-D16(SD685), pg=3.81%
fy=723 [N/㎟], Es=1.95×105 [N/㎟]

主筋は整備されていなかった。そこで，トラス・ア

f'c [N/㎟]

98.5

96.3

95.894.0ーチ理論に基づくせん断強度式（鉄筋コンクリ

Ec×104 [N/㎟]4.214.084.053.88

ート造建物の靭性保証型耐震設計指針 1)以下，軸力0.25BDf'c表記

靭性指針式）に基づいて，高強度 SFRC 柱部材

横補強筋(SD685) fy=661 [N/㎟]，Es=1.77×105 [N/㎟]のせん断強度式 2)を提案した。本実験では，提25063 64 63

303030M/QD=1.25

主筋:12-D16(SD685)[C4B305][C4B310]30624の高強度 SFRC 柱のデータの蓄積のために実験

25030 63 64 63案式の妥当性の確認，および異なる鋼繊維種別的研究を実施した。

25063 64 633025030 63 64 63

2. 試験体概要
表－1 に試験体諸元を，図－1 に試験体図を示す。各試験体はせん断破壊型として試験体の設計を行った。実験変数を以下に示す。
（1）鋼繊維混入率ρ：0.51，1.02 [Vol.%]
鋼繊維 1 袋 20kg を基準に，コンクリート1m3 あたり 40，80 [kg] 混入させることにより，鋼繊維混入率ρ=0.51，1.02 [Vol.%] とした。
（2）鋼繊維種別
鋼繊維両端部のフック形状が 1 段フックの[試験体名]
C4B300 補強筋量
[C4B311]
B：補強筋3本使用鋼繊維
3：Dramix®3D 65/35BG
4：Dramix®4D 65/35BG
鋼繊維混入率05：鋼繊維 0.51 vol.%10：鋼繊維 1.02 vol.%11：Dramix®3D 55/30BG 使用

図－1[C3B410]

試験体図

クリートを，プレーンコンクリートとして靭性指針式 1)によって算定したせん断強度（計算値）

Dramix®3D と 1.5 段の Dramix®4D を用いた。

で無次元化した値である。

アスペクト比が同一の Dramix®4D 65/35 およ（1）鋼繊維混入率：図－2(a)参照

び Dramix®3D 65/35 の 2 種類に加え，端部のDramix®3D を用いて鋼繊維混入率 0.51％しフック形状は 1 段フックでアスペクト比の小さた C4B305 に比し，1.02％の C4B310 は，せんい Dramix®3D 55/30 の計 3 種類を使用した。

断強度が 7％程度増加した。包絡線荷重においても初期変位から最大耐力に至る変形領域で，3. 実験結果の検討
図－2 に各実験変数の包絡線荷重を示す。但し，縦軸はせん断力（実験値）を calQsu（コン一定の耐力増加が確認された。
（2）鋼繊維種別：図－2(b)参照
Dramix®3D 繊維混入率 1.02％のアスペクト比 55 の C4B310 に対して，アスペクト比 65 のC4B311 は，せん断強度が 3％前後の低下が確認された。また，鋼繊維の端部フック形状が１段の C4B310 と 1.5 段の C4B410 を比較すると，6％強のせん断強度に違いがあることが確認された。これは，工学的には有意な差であり，今後，実験データの蓄積と共に Dramix®3D（端(a) 実験変数：鋼繊維混入率：ρ[Vol.%](a) 実験変数：鋼繊維混入率：ρ[Vol.%]

部１段フック）と Dramix®4D（端部 1.5 段フック）では，その評価式に鋼繊維の形状を考慮した係数の導入に必要性があることが分かった。
4. 高強度 SFRC 柱のせん断強度の検討
近年４つの実験シリーズによって得られた，合計 11 体の高強度 SFCR 柱のせん断強度を，表－2 に示す。得られた実験値を提案式 2) によって平均値 1.134，変動係数 3.77[%]で推定できることを確認した。この式精度は，文献 2）で推定した結果とほぼ同様であった。
ここで，提案式と既往のせん断強度式（靭性(b) 実験変数：鋼繊維種別(b) 実験変数：鋼繊維種別
図－2 実験変数に基づく包絡線荷重の比較
図－2 実験変数に基づく包絡線荷重の比較
表－2 高強度 SFRC 柱のせん断強度一覧
表－2鋼繊維高強度SFRC
柱のせん断強度一覧
ｆ'c[N/mm] ρ[Vol%] exQmax dVsf exQmax/dVsf
2C2A407125.80.75806674

C2A410122.21.02796725

C2B410129.0

1.02761671

性指針式の式精度は，実験値/計算値が平均値

C2C410131.01.026776011.28（変動係数 v＝15.0[%]）である。これを，C3B405151.10.51681592

C3B407151.90.76725662

C3B410137.1

1.02778694

実験値/計算値が 1.00 を下回る累積確率密度は，C3B411148.1

1.02811752

提案式が 0.08[%], 靭性指針式が 7.01[%]である。

C4B305 3D 65/35

98.5

0.51592483

C4B310 3D 65/35

96.3

1.02627579

提案式は，実験値/計算値の平均値は靭性指針式

C4B410 4D 65/35

94.01.02664572

指針式 1)）の式精度の比較を改めて行った。靭正規分布を用いて図化したのが，図－3 である。に比べて小さいが，式精度が著しく高く，実験

4D 65/35

表記 exQmax[kN]:実験値
dVsf[kN]:提案式値/計算値が 1.00 を下回る不良率には大きな違平均値：ｘ
標準偏差：σ
変動係数：ｖ[%]

1.20
1.10
1.13
1.13
1.15
1.10
1.12
1.08
1.23
1.08
1.16
1.134
0.043
3.77

いがあり，提案式の式精度が既往の設計式以上であることを，改めて確認することが出来た。
5. まとめ本研究により，以下の知見が得られた。
1) 鋼繊維混入率および鋼繊維種別（アスペクト比・端部フック形状）により，せん断強度に違いがあることを確認した。
2) 高強度 SFRC 柱のせん断強度式として著者

図－3
参考文献

らが提案している式 2) は，既往のせん断強1)度式（靭性指針式 1)）に比し著しく高い推2)定精度を有していることを確認した。

式精度の比較

鉄筋コンクリート造建物の靭性保証型耐震設計指針・同解説・日本建築学会，1997.7
中川晴日，石川裕次：高強度鋼繊維補強コンクリート柱のせん断強度に関する研究，構造工学論文集
2023. 4, pp281-293Vol.69B,