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日本建築学会大会学術講演梗概集（関東） 2006年 9 月

アルミニウム合金製ハニカムパネルの面外せん断強度に関する研究
正会員 ○渡辺 和志＊1
アルミニウム合金

接着

面外せん断

ハニカムパネル

ハニカムコア１．はじめにアルミニウム合金製ハニカムパネルは、アルミニウム合金製薄板とハニカム形状のコアを接着またはろう付けにより一体化させた高剛性のサンドイッチパネルである。
表面板は主に曲げを、ハニカムコアは主にせん断を負担する。
本稿では、アルミニウム合金製接着ハニカムパネルの接着接合強度を確認し、さらにパネルの面外せん断強度について分析した。

同

檜山 裕二郎＊2

同

藤本 効＊3

表１ ハニカムパネルの仕様
項 目

仕様

面 板

アルミニウム合金,JIS H 4000,A3004P-H32

コア材

アルミニウム合金はく,A3003H-H19（JIS H 4160 に準拠）

パネル厚104mm（上下表面板各 2mm,ハニカムコア 100mm）

コア厚0.076mm

接着剤

シリコーン系接着剤

ｾﾙｻｲｽﾞ1/2 インチ, 3/8 インチ, 5/8 インチ, 3/4 インチ

２．試験
２．１ 試験概要

表２ 表面板とコアの素材試験結果

はじめに、表面板とコアの接着接合強度試験（フラットき、パネルの面外せん断耐力を算定するための接着部の面内せん断耐力を仮定した。次に、ハニカムパネルの面外せん断試験を行い、実験結果の耐力と破壊形式から、計算にコア

表面板

ワイズ引張試験 ASTM C297）文献１）を行い、文献 1 に基づ

1/2

3/8

5/83/4

引張強さ（N/mm2）205260260275

2700.2%耐力（N/mm2）

175235235250245

伸び（%）

102332

よる場合の仮定条件について考察した。また、試験パラメ

L 方向ータはコアの寸法（セルサイズ）とした。図１にセルサイズの定義を、ハニカムコアの直交異方性を合わせて示す。

セルサイズ

表１に試験に用いたハニカムパネルの仕様を示す。
表２W 方向
（展張方向）に表面板とコアの素材試験結果を示す。
２．２ 表面板とコアの接着接合強度試験

図１ セルサイズ

図２に試験体形状および試験方法を示す。
載荷はスクリュー型万能試験機を用いて行い、クロスヘッドの速度を一Load定（2mm/min）とした。

表面板（2mm）

104mm

表３に試験結果（N 数 5 体の平均値）を示す。試験による最大荷重 Pmax を試験体断面積（見かけの断面積）2500mm (50mm×50mm)で除したσu をフラットワイズ引
2

コア（100mm）
表面板（2mm）

効コア数 n＝2/(√3･d)およびσu/n を示す。

50mm

載荷用鋼板

（式‑１）文献１）により Aτ'を求めた。表中に張強さとし、は N 数５体の平均値を示した。また、単位面積当りの有50mm

載荷用治具

図２ 試験体形状および試験方法（接着接合強度試験）

τ' = α ×σu （α＝0.5） ・・・（式‑１）

表３ 表面板とコアの接着接合強度試験結果

Aσu：フラットワイズ引張強さ
Aτ'：接着部の面内せん断耐力試験結果より、セルサイズが大きくなるほどσu が小さ

ｾﾙｻｲｽﾞN数

σu(N/mm2)Aτ'(N/mm2)

n

σu/n

3/8

50.68

0.340.121

5.6くなり、σu/ｎは 5.6〜7.5 となった。

1/2

50.59

0.29

0.091

6.5

２．３ ハニカムパネルの面外せん断試験

5/8

50.55

0.280.073

7.5

3/4

50.40

0.20

0.061

6.6

図３に試験体形状および試験方法を示す。試験は JISA1414 に準じて行い、載荷位置は支持間３等分点位置とした。
試験体のハニカムコアの配置はＷ方向をスパン方向とStudies on Shear Strength of Aluminium Alloy Honeycomb-core PanelWATANABE Masashi, HIYAMA Yujiro and FUJIMOTO Isao

―925―

した。
試験体

L 方向
500

表４にＮ＝３の試験結果による最大荷重平均値（ePmax）
文献１）を示す。表中には、（式‑２）、（式‑３）により求めたW 方向

コアのせん断座屈による耐力 P(Q1)-k1、P(Q1)-k2 およびコアの接着耐力による耐力 P(Q2)を併記した。ここで、P(Q1)-k1

2200

は弾性座屈係数文献 2）を４辺単純支持とした場合、P(Q1)-k2

試験体（幅 500mm）

Loadは４辺固定支持とした場合である。
試験結果の破壊形式は、

ロードセル
W 方向

加力梁

104

セルサイズ 3/8、1/2 が接着部のせん断剥離によるせん断破壊、5/8、3/4 がコアのせん断座屈によるせん断破壊とな650った。図４に荷重−変形関係を示す。

Q1 =σ＊ × As × W ×τy・・・（式‑２）Q2 = hc × W × A τ'・・・（式‑３）2λ≤λ0λ＝k1 ＝1λ
σ＊＝1 −   ,2 λ0 a σs,tc E
4
 hc  a

2a＝+ 5.35

650975λ＞λ0σ＊＝

1950

図３ 試験体形状および試験方法（面外曲げ試験）
表４ 面外曲げ試験結果

0.9 × kλ2d

ｾﾙｻｲｽﾞ

N数

e max

P(kN)

破壊形式

P(Q1)-k1(kN)

P(Q1)-k2(kN)

P(Q2)
(kN)

3/8

3

34.3

接着部のせん断剥離

57.4

82.6

32.5

1/2

3

28.3

接着部のせん断剥離

23.8

40.0

27.9

5/8

3

20.5

コアのせん断座屈12.120.2

25.8

3/43

16.6

コアのせん断座屈

6.9

11.6

18.5

3
k 2＝5.6
 hc  a

2650975+ 8.98
40

Load (kN)

Q1：コア（W 方向）のせん断座屈によるせん断耐力
Q2：接着部のせん断によるせん断耐力

Py(Q2)̲3/8inch

σ*：コアの座屈耐力
As：コアのせん断有効面積（W 方向：As＝hc･tc･2/d）
W：ハニカムパネルの幅（＝500mm-2d）τy =σy／√3 （σy：コアの耐力）
k：弾性座屈係数（ k1:４辺単純支持, k2:４辺固定支持 ）hc：コアの高さ（＝100mm）
d：セルサイズ（mm）
E：ヤング係数（＝7.0×104N/mm2）
３．考察

30

Py(Q2)̲1/2inch
Py(Q2)̲5/8inch

20Py(Q2 )̲3/4inch3/8inch
101/2inch
5/8inch3/4inch005

セルサイズ 3/8、1/2 インチの面外せん断試験結果より、験結果と良い相関を示した。これより、σu から Aτ' を算出する際の係数αは 0.5 でほぼ妥当であると考えられる。
セルサイズ 5/8、3/4 インチの面外せん断試験結果より、コアのせん断座屈によるハニカムパネルのせん断耐力は、P(Q1)-k2 と試験結果とが良い相関を示すことが確認できた。
これより、コアの支持条件を４辺単純支持とした弾性座屈係数式（k1）ではなく、４辺固定支持とした弾性座屈係数1520

図４ 荷重−変形関係

フラットワイズ引張強さから推定した接着部のせん断耐力による、ハニカムパネルの面外せん断耐力理論値は、試

10disp. (mm)４．まとめ
本研究より、以下のことが確認できた。
・表面板とコア接着部のせん断耐力は、ハニカムパネルのフラットワイズ引張強さの約 0.5 倍となる。
・コアのせん断座屈耐力は、弾性座屈係数式を文献 2）による４辺固定式により評価ができる。
〔参考文献〕
１）建築構造用アルミニウム合金製接着ハニカムパネル設計・式（k2）を用いてコアのせん断座屈を評価できると考えら

製作指針，アルミニウム建築構造協議会，平成 17 年 3 月れる。

２）鋼構造座屈設計指針，日本建築学会，1996 年 1 月*1 住軽日軽エンジニアリング 工修*2 住軽日軽エンジニアリング 博士（工学）*3 ベターリビング筑波建築試験センター 博士（工学）Sumikei-Nikkei Engineering Co.,Ltd.,M.Eng
Sumikei-Nikkei Engineering Co.,Ltd.,Dr.Eng
Center for Better Living,Dr.Eng―926―