日本建築学会大会学術講演梗概集	 （関東）	 2015 年	 9	 月	 22685

太径φ２５頭付きスタッドの押抜きせん断実験と強度評価（その２）-埋め込み長さの影響正会員
非会員
非会員
ずれ止め
接合材
せん断強度
合成構造
複合構造
１．序論
2011 年に軸径 25mm の頭付きスタッド（以下、φ25 スタッド）が JIS に採用された。しかし、φ25 スタッドのせん断耐力評価に関して、φ22 以下のスタッドを対象とした現行の設計式の適用性は十分に確かめられていない。
前年度の研究 1)で高さ/軸径比:H/d=6 のφ25 スタッドに対して現行設計式の適用性を検討するためにコンクリート強度を変化させ押し抜き実験を行っている。そこで、本研究では新たに H/d＜6 のφ25 スタッドに対しても押抜き実験を行い、現行設計式の適用性を検討するとともに、せん断強度への埋込み長さの影響について検討する。
２．押抜きせん断実験の概要
押抜き実験は日本鋼構造協会「頭付きスタッドの押抜き試験方法(案) 2)」 に基づいて行った。前年度の実験 1)と同様の方法で図１に示す押抜き試験体を制作した。準備した試験体シリーズを表 1 に示す。現行の設計式と比較す る た め 全 高 H を 実 験 パ ラ メ ー タ と し て150mm,125mm,100mm の 3 種を用意した.また、比較のため
φ19 スタッドを H/d≒4～5 を用いて試験体を制作した。
なお,用いたスタッドの降伏強度は 325N/mm2 である.本実験はコンクリート強度も実験パラメータとし目標強度30N/mm2 と 42N/mm2 の２種で準備したが養生環境の問題で両者ともシリンダ強度はほぼ同等の実強度となってしまった。
文献 2)に則り、水平となるよう石膏を試験体底部に敷き、２つの載荷側フランジ断面に均等に荷重が作用するよう加力を作用させた。また、コンクリートブロックの開きに対処するため、開き止めを設置した。各試験体には片振り繰返し載荷を行い最大荷重が得られるまで載荷を行った。計測については、文献 2) で求めているスタッド溶接位置での鋼材フランジ端部とコンクリートブロックにおけるスタッド頭部位置の相対変位量を変位計により測定した。

試験体名
φ 25-f30(37)-L150
φ 25-f30(37)-L125-1
φ 25-f30(37)-L125-2
φ 25-f30(37)-L100-1
φ 25-f30(37)-L100-2
φ 19-f30(37)-L100
φ 19-f30(37)-L80
φ 25-f42(35)-L150
φ 25-f42(35)-L125-1
φ 25-f42(36)-L125-2
φ 25-f42(35)-L100-1
φ 25-f42(36)-L100-2○栄真堂*
仲地健二郎**
尾籠 秀樹**

図１正会員
非会員
非会員

大谷 恭弘*
佐々木一明**
内海 祥人**

押抜き試験体(L=150)

３．押抜き実験結果と既往の強度評価式との比較
押抜き実験結果を表１ に示す。破壊モードは全てコンクリート破壊となり、今回の実験でシアーオフによる破断はなかった。図２に押抜き試験での荷重―相対変位関係を示す。f30 と f42 のコンクリート実強度はほぼ同等な値であるにもかかわらず、目標強度と対応した結果となった。これは、養生環境によりシリンダ強度と試験体内部の強度に差が生じていた可能性が考えられる。f30 シリーズではスタッド長さが短いほど、最大強度が小さくなる結果となった。しかし、f42 シリーズではスタッド長さ
L=125 の試験体が L=100 および L=150 のものより大きな強度を示した。これは、最大耐力時の破壊モードがコンクリート破壊であったことから、試験体のコンクリートブロックの寸法が関係している可能性が考えられる。
表１スタッド
全高H 直径dmm mm
150125125 25100100100
1980150125
125 25100100

Push-out Tests of Headed Stud of 25mm Diameterand Shear Strength Evaluation (Part2)-Effect of Embedded Length-

試験体シリーズおよび実験結果

H/d
6.0
5.0
5.0
4.0
4.0
5.3
4.2
6.0
5.0
5.0
4.0
4.0

コンクリートブロック
最大耐力
目標強度 fc
EcQmaxN/mm2 N/mm2 kN/mm2 (kN/本）
37.2
27.4
218
37.2
27.4
204
37.2
27.4
203
30
37.2
27.4
192
37.2
27.4
199
37.2
27.4
139
37.2
27.4
140
35.0
28.3
226
35.0
28.3
265
42
36.1
29.1
238
35.0
28.3
219
36.1
29.1
209

破壊モード
コンクリート破壊
コンクリート破壊
コンクリート破壊
コンクリート破壊
コンクリート破壊
コンクリート破壊
コンクリート破壊
コンクリート破壊
コンクリート破壊
コンクリート破壊
コンクリート破壊
コンクリート破壊

SAKAE Masataka, OHTANI Yasuhiro,
NAKAJI Kenjiro, SASAKI Kazuaki,
OGOMORI Hideki, UTSUMI Yoshito― 1369 ―4～6 の範囲では、強度式の線の上下に実験値はバラついており、強度式(2)は実験結果のほぼ平均値レベルの耐力評価式となっていることがわかる。また、f42,f30 シリー
ズ全体を通して H/d の変化に対するＹの変化に一貫した傾向は見られず、今回の結果からは H/d によるせん断強度への有意な影響は確認できなかった。

図 2 荷重―相対変位関係（軸径 25mm）
3.1 日本建築学会の設計強度評価式 3)との比較
学 会 は１本当たり の せん断 耐 力𝑞𝑠 の 評 価式 として、Fisher らの簡易式を採用しており、次式で与えられる。
𝑞𝑠 = 0.5 × 𝑠𝑐𝑎 × √𝐹𝑐 × 𝐸𝑐
(1)
ここに、
2
𝑠𝑐 𝑎 ：頭付きスタッドの軸部断面積(mm )𝐹𝑐 ：コンクリートの設計基準強度(N/mm2)
𝐸𝑐 ：コンクリートのヤング係数(N/mm2)
なお、500 𝑁⁄𝑚𝑚2 ≦ √𝐹𝑐 × 𝐸𝑐 ≦ 900 𝑁⁄𝑚𝑚2 で、900𝑁⁄𝑚𝑚2 を超える場合は 900 𝑁⁄𝑚𝑚2 とする。

図 3 日本建築学会の強度評価式との比較

本実験で得られた最大せん断強度との比較を図 3 に示す。
図中には、φ19 の結果および前年度の実験結果も併せて示す。φ19 スタッドの場合はすべての実験値を安全側に評価しているが、φ25 スタッドにおいては√𝐹𝑐 × 𝐸𝑐 =1000付近で実験値が上下に均等にバラつく結果となった。
3.2 平城らの強度評価式 4)との比較
スタッドの静的せん断耐力を評価する式として、平城らが提案した次式と比較する。
SJ = 31.3As √(hs ⁄ds )fc′ + 9800
(2)
ここに、
SJ ：スタッド１本当たりの静的せん断耐力（N）
hs ：スタッドの全高（mm）
ds ：スタッドの軸部直径（mm）
As ：スタッドの軸部断面積（mm2 ）fc ：コンクリートの設計圧縮強度（N⁄mm2 ）本式はせん断耐力が H/d に依存する式となっているため上式(2)を下式に変形し、Y = (𝑆𝐽 − 9800)⁄(𝐴𝑆 √𝑓𝑐′ ) = 31.3√(ℎ𝑠 ⁄𝑑𝑠 )縦軸に Y を横軸に H/d を取っている。本実験で得られたφ25 スタッドの最大せん断強度との比較を図 4 に示す。図中にはφ19 の結果および前年度の結果も併せて示す。
φ25 スタッドについては H/d=6.0 の実験値は前年度と同様に全て設計式を下回る結果となった。しかし、H/d が* 神戸大学大学院工学研究科建築学専攻** スタッド協会

図 4 平城らの強度評価式との比較
まとめ
１） 日本建築学会の設計せん断強度評価式はφ25 頭付きスタッド L=100～150mm に対してほぼ平均値レベルの耐力評価となっている。
２） φ25 頭付きスタッド L=100～150mm において、H/d のせん断耐力に対して有意な影響は確認できなかった。
参考文献
1) 大谷等:太径φ25 頭付きスタッドの押抜きせん断実験と強度評価,
平成 26 年日本建築学会大会発表梗概集,2014.
2) 日本鋼構造協会：頭付きスタッドの押し抜き試験方法（案）とス
タッドに関する研究の現状,1996.
3) 日本建築学会：各種合成構造設計指針・同解説,2010.
4) 平城等:頭付きスタッドの強度評価式の誘導-静的強度評価式-,構造工学論文集,Vol.35App.1221-1232、1989.

* Graduate School of Eng., Kobe Univ.
**Association of Stud Welding― 1370 ―