技報 第 12 号（2014 年）

梁中央で圧着接合する山形凹凸を有する接合面の摩擦係数

１．はじめに

技術本部

技術部

福井剛

東京建築支店

建築設計部

大塚夕東京建築支店

建築設計部

毛利浩

技術本部

技術部

渡辺一弘

固定用PC鋼棒23φ30方向に分割した工区を工区ごとに最上階まで構築し，隣接工400区の施工に移る「建て逃げ方式」がある．長手方向の梁部材830として，建物内部に設置した移動式揚重機により，建物長手400

目地モルタル
PC鋼棒23φ
シース50φプレキャスト PC 工法により大型物流倉庫を構築する方法

はスパン中央部で分割して柱梁接合部と一体の部材とし，梁中央部において PC 鋼棒を用いて圧着接合される (写真-1)．
圧着接合部のせん断設計では，PC 造技術基準解説及び設100 300

計・計算例に準拠して，圧着接合面の摩擦係数 μ=0.5 を用い275250とで，設計に用いる圧着接合面の摩擦係数を μ=1.0 程度に増3024030本開発は，圧着接合面に型枠による山形の凹凸を形成するこ502005
0300てずれせん断破壊しないように設計するのが一般的である．

大させることを目的としている．梁中央の接合部では地震力

1206465 65 93 93
250250による曲げモーメントが小さく，地震時のせん断力が支配的な設計条件となるため，ずれせん断耐力の計算に用いる摩擦7090 90250250β＝0.35 β＝0.50 β＝0.6
5β＝0

本報告は，地震による繰り返し応力を受ける，前述の梁中実験要因は，プレストレス σg

央部における圧着接合面の摩擦係数を調べるために行った実の大きさ 3 水準，圧着接合面面積に対する凹凸部の面積比（以6306

図-1 試験体概要図

係数の増大は直接的に PC 鋼棒量の削減に寄与する．

験の報告である．

40067540

図-2 目地部形状詳細

降，凹凸面積比＝β）4 水準，PC 鋼棒緊張力の偏心量 e 寸法 3水準とした．試験体はこれら要因を組み合わせて合計 8 水準計画し，試験体数は各水準 2 体，総計 16 体とした． 表-1 に実験要因の組み合わせを示す．
表-1 実験要因の組合せ
σge

梁中央圧着接合部0mm

1.0N/mm2

2.0N/mm2

3.0N/mm2－－－②S2-C-00－－－－－－③S2-C-35－－－①S1-C-50④S2-C-50⑧S3-C-50－－－⑤S2-C-65－－－

２．実験概要50mm－－－⑥S2-D-50－－－2.1 試験体100mm－－－⑦S2-T-50－－－

写真-1 梁中央圧着方式の例

図-1 に試験体概要図を示す．圧着接合面の断面寸法は250mm×300mm とし，断面内に配置する 2 本の PC 鋼棒の緊張力により圧着接合面に軸方向力と緊張力重心の偏心 e による曲げモーメントを与えた．圧着接合面には鋼製型枠により，図-2 に示す底辺 40mm，高さ 6mm の山形形状による凹凸を形成した．コンクリートの目標強度は 60N/mm2，モルタ
ルの目標強度は 70N/mm2 とした．

2.2 載荷方法
図-3 に載荷装置概要図を示す．載荷は地震時の繰り返し荷重を想定し，S 型載荷方式による正負交番荷重漸増載荷とし

技報 第 12 号（2014 年）
た．荷重漸増幅は μ=0.5 相当の Q から 0.25 相当刻みとした

400（μ=Q/P，Q：荷重，P：2 本の PC 鋼棒導入緊張力の合力）．

300

物における曲げモーメントとプレストレスにより生じる断面の応力勾配はプレストレス力の偏心 e により再現した．

0-100-200

S2-C-35-1-300-50510ずれ変位(mm)15-50510ずれ変位(mm)15

図-5 荷重－ずれ変位関係
21.510.50-0.5-1-1.5-2

図-3 載荷装置概要図
2.3 計測方法

μPCμ-5は油圧ジャッキに取り付けたロードセルにより，ずれ変位は変位計

2μ=1.54
1.51.07
11.050.50-0.5-1μPC-1.5μ-2-50510
ずれ変位(mm)μ≒0.7

計測項目は，荷重・ずれ変位・PC 鋼棒緊張力とした．荷重
図-4 に示す 2 点の変位計

0-200

S2-C-00-2-300

振れ止め
試験体

100-100

摩擦係数1000kN油圧ジャッキ

100

摩擦係数

試験体

200
荷重(kN)

降は変位制御により 1 方向に漸増載荷を行った．なお，実建

300

200
荷重(kN)

正負交番回数は 2 回とし，初期の大きなずれ変位が生じた以

段階的な耐力の増大

400

ずれ変位の急進0510
ずれ変位(mm)1515

図-6 摩擦係数－ずれ変位関係

3.2 摩擦係数

図-7 は，縦軸に摩擦係数の実験値 μPC，横軸にずれ変位発生(CDP-25)の平均値により，時の平均軸圧縮応力=exP/(bD)をとり，この平面上にずれ変位

PC 鋼棒張力は PC 鋼棒にが 5mm 以下の時の全試験体の実験結果をプロットしたもの

貼付したひずみゲージにである．図中，白抜きの記号は初期ずれ変位時の値を，塗りよるひずみに PC 鋼棒断潰しの記号は 2 回目以降のずれ変位時（滑動時）の値を示し面積とヤング係数を乗じ

図-4 ずれ変位計測要領ている．この図より以下のことが分かる．①初期ずれ変位時て算出した．の摩擦係数は 1.38～2.78 となった．②凹凸有りの試験体につ2.4 材料試験結果

いて，初期ずれ変位以降の滑動時の摩擦係数は 1.01～1.18 と載荷はコンクリートの材令が 48～62 日，無収縮モルタルの材令が 40～54 日の間に行い，コンクリート強度は 63.5～なった．③①および②の結果は，表-1 に示した 3 つの実験要因の影響は見られなかった．
3.0均 79.0)N/mm2 だった．

2.5

３．実験結果3.1 破壊経過
図-5 に代表的な試験体の荷重－ずれ変位関係を示す．図-6に同試験体について摩擦係数とずれ変位の関係を示す．ここで摩擦係数は，荷重 Q を導入緊張力 P で除した摩擦係数 μ＝摩擦係数 μpc66.5(平均 65.1)N/mm2，無収縮モルタル強度は 77.6～80.6(平2.0β=0 滑動時

β=0.35 初期ずれ時

β=0.35 滑動時

β=0.50 初期ずれ時
β=0.65 初期ずれ時

β=0.50 滑動時
β=0.65 滑動時

1.5
1.00.501234562

平均軸圧縮応力(N/mm )Q/P と，PC 鋼棒の張力計測値 exP で除した摩擦係数 μPC＝Q/exPの 2 つを示す．

β=0 初期ずれ時

図-7 摩擦係数 μpc－平均軸圧縮応力関係

４．まとめ

β=0（平滑面：S2-C-00-2）の試験体は μ=1.38 時に大きな初山形形状の凹凸を有する PC 圧着接合面の摩擦係数を調べ期ずれ変位を生じ，荷重の低下を伴ってずれ変位が 10mm 以る実験を行った．初期ずれ時以降の滑動時の軸圧縮応力によ上まで急進した．これ以降の摩擦係数は μ≒μPC≒0.7 となった．

り算出した摩擦係数 μPC はすべての試験体で 1.0 以上となりばβ=0.35（凹凸有：S2-C-35-1）の試験体は μ=1.54 時に大きらつきも小さかった．また，これはプレストレスの大きさ，な初期ずれ変位を生じ，同様にずれ変位が進んだがその値は凹凸面積比，断面応力勾配の有無の影響が見られないことを2.5mm 程度と β=0 の試験体より小さかった．その後載荷を継示した．

続すると断続的にずれ変位が増大したが，その時の荷重は初期のずれ変位時から段階的に増大していった．これは，ずれKey Words：プレキャスト PC，摩擦係数，直接せん断実験変位が山形凹凸に沿って生じたために目地に目開きが発生し，PC 鋼棒張力の増大に伴いずれせん断耐力が増大したためである．この影響でこれ以降の段階的なずれ変位発生時には μは上昇した．一方，μPC はほぼ一定値となりその値は 1.05～1.07 であった．

福井剛

毛利浩

大塚夕渡辺一弘