日本建築学会大会学術講演梗概集（近畿） 2014 年 9 月

22688

太径φ２５頭付きスタッドの押抜きせん断実験と強度評価
正会員
非会員
非会員
ずれ止め
合成構造

接合材
複合構造

○大谷渡部
稲本恭弘*
健太***
晃士***

正会員
非会員
非会員

石川 孝重**
佐々木一明***
内海 祥人***

せん断強度

１．序論
鋼コンクリート合成構造におけるずれ止めとして広くリートブロックとの界面となる鋼材フランジには付着を用いられている頭付きスタッド（以下、スタッド）は JIS

後にそれら 2 つを組合せて高力ボルトで接合することに1)

B 1198 において規定されているが、2011 年に改正が行わ切るためにグリースを塗布している。コンクリート硬化より、押抜き試験体１体を制作した。準備した試験体シれ、従来のものに加えて軸径 25mm のスタッドが追加さリーズを表 1 に示す。実験に用いたコンクリート強度は 3れた。しかし、わが国におけるスタッドに対する現行の種類とし、目標強度を 18N/mm2、30 N/mm2、42 N/mm2、設計せん断強度評価式は軸径 22mm までを対象としたもとした。各コンクリート強度に対して押抜き試験体 3 体のであり、軸径 25mm の太径スタッドに対してのそれらずつを準備した。なお、比較のため、軸径 19mm スタッ設計式の適用性については十分な確認がされていない。

ド（呼び長さ 120mm）2 本を T125×250×9×14（SS400）

そこで本研究では、軸径 25mm のスタッドを用いて押抜鋼材にゲージ長 100mm（≒5D）で溶接し、コンクリートき実験を行い、強度性状の確認ならびに既存のせん断強ブロック（400mm×400mm×200mm）に埋め込んだ押し度評価式の適応性について検討を行った。

抜き試験体も各コンクリート強度に対して 1 体ずつ準備

２．押抜きせん断実験の概要した。
2.1 試験体シリーズ
2.2 載荷方法と計測方法
押抜き実験はコンクリート強度を実験パラメータとし、載荷方法は文献 2)に則り、押抜き試験体の載荷面が水2)日本鋼構造協会「頭付きスタッドの押抜き試験方法(案) 」 平となるよう石膏を試験体底部に敷き、２つの載荷側フに基づいて行った。図１に示す試験体には JIS B 1198

ランジ断面に均等に荷重が作用するよう球座を介して載（2011）を満足する同一ロットの軸径 25mm スタッド荷梁を設置し、加力を作用させた。また、コンクリート（呼び長さ 150mm）を使用した。T127.5×350×12×19ブロックの開きに対処するため、開き止めを設置した。

（SS400）鋼材のフランジ中央部にゲージ長 125mm（=5D） 各試験体には準単調載荷、あるいは片振り繰返し載荷をでスタッド 2 本を専用溶接ガンにより下向き溶接し、ス行い、いずれも最大荷重が得られるまで載荷を行った。

タッドが鉛直正置の状態でコンクリートブロック

計測については、文献 2) で求めているスタッド溶接位置（600mm×500mm×200mm）を下向き打設した。コンク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
表1

試験体名

図１

押抜き試験体試験体シリーズおよび実験結果
コンクリート実験値
Fc
EcQmax
載荷方法

ds

スタッド
hs
fs

(mm)

(mm) （N/mm2） （N/mm2） （kN/mm2）

φ25-f18-1
φ25-f18-2
φ25-f18-3
φ25-f30-1
φ25-f30-2 25
φ25-f30-3
φ25-f42-1
φ25-f42-2
φ25-f42-3
φ19-f18
φ19-f3019
φ19-f42150

120469473

Push-out Tests of Headed Stud of 25mm Diameterand Shear Strength Evaluation

21.7

25.0

34.3

32.6

31.3

31.6

54.4

35.7

55.7
21.7
34.3
54.4

35.9
25.0
32.6
35.7

破壊モード

（kN/本）
準単調増加
繰り返し
繰り返し
繰り返し
単調増加
繰り返し
単調増加
繰り返し
繰り返し
準単調増加繰り返し繰り返し

165
171
167
196
194
212
255
255
250
118
139166

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
シアーオフ
シアーオフ
シアーオフ
コンクリート破壊
コンクリート破壊
シアーオフ

OHTANI Yasuhiro, ISHIKAWA Takashige,WATANABE Kenta, SASAKI Kazuaki,INAMOTO Kouji, UTSUMI Yoshito― 1375 ―スタッド頭部位置の相対変位量を変位計により、対称位

本実験で得られた軸径 25ｍｍおよび軸径 19mm スタッドの最大せん断強度との比較を図 4 に示す。

置 4 箇所で測定した。
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。破壊モードはコンクリート圧縮強度が約 55 N//mm2 の試験体（f42）のみスタッドのせん断破断（シアーオフ）に至り、それより低いコンクリート強度ではコンクリート破壊が支配的となり、シアーオフに至ったものはなかった。また、図 2 に軸径25mm スタッド試験体の代表的な荷重－相対変位関係の包絡線を示す。これらの曲線は、コンクリート強度の増加とともに最大強度が大きくなる傾向を示すが、最大強度前後の曲線形状には違いが見られる。試験体 25-f42-1 のピーク後の急激な低下はスタッド破断によるものである。

図2

荷重-相対変位関係（軸径 25mm）

図3

日本建築学会の強度評価式との比較

図4

Fisher らの強度評価式との比較

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 の評価式とし て 、Fisher らの強度評価式と実験結果はほぼ一致しているが、Fisher ら 4)の簡易式を採用しており、次式で与えられる。

軸径 25mm スタッドの結果は、当該評価式を下回るもの

図 4 での比較より、軸径 19mm スタッドについては、となっている。Fisher らの簡易式に基づいた学会の強度0.5(1)

評価式においても、図 3 から、軸径 19mm スタッドに対ここに、しては安全側となるが、軸径 25mm スタッドに対しては、：頭付きスタッドの軸部断面積：コンクリートの設計基準強度：コンクリートのヤング係数≦ 900 ⁄
なお、500 ⁄≦スタッドがシアーオフしなかった場合において、危険側⁄を超える場合は⁄900の強度評価となる可能性があることが分かる。
で、900とする。

ドに対して危険側の値を与える可能性がある。

本実験で得られた軸径 25ｍｍおよび軸径 19mm スタッ
ドの最大せん断強度との比較を図 3 に示す。

′ .

.

（kips）

ここに、：スタッド軸部断面積（ ），′ ：コンクリート圧縮強度（ksi），：コンクリート弾性係数（ksi）*
神戸大学大学院工学研究科建築学専攻** 日本女子大学家政学部住居学科*** スタッド協会

謝辞 本実験は平成 25 年度神戸大学工学部卒業生の藤井厚君の卒業研究で実施したものである。ここに、謝意を表します。

3.2 J.W.Fisher らの強度評価式４)との比較
Fisher ら 4)は１本当たりのせん断耐力 （kips）を次式で与えている。
1.106

まとめ学会の設計せん断強度評価式は軸径 25ｍｍ頭付きスタッ

参考文献
1) 日本工業規格：JIS B 1198:2011

頭付きスタッド、2011.

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(2)3) 日本建築学会：各種合成構造設計指針・同解説,2010.
4) Ollgaard,I.G.,Slutter,B.G.,and Fisher,J.W.： Shear Strength ofStud Connectors in Lightweight and Normal-Weight Concrete,AISC, Engineering Journal, Vol.8, No.2, pp.55-64, 1971

* Graduate School of Eng., Kobe Univ.
**Faculty of Human Sciences and Design, Japan Women’s Univ.
***Association of Stud Welding― 1376 ―