床スラブ付き梁端ピン接合部の挙動
その２梁端ピン接合部の実験
213-094 中村謙吾

1．はじめに本報(その 2)では，前報(その 1)の実験で示された鉄骨梁に作用する応力を再現する接合部実験を実施し，さま(4)

ざまな軸力下における梁端ピン接合部の挙動について検(3)討する．

(3)

(1)

2．実験計画

796

(2)
(5)

セットアップと試験体の接合部詳細を図 1 ，図 2 に示
(3)す．試験体は，ピン接合とみなされる梁( R H -(3)300x150x6.5x9)とガセットプレート(PL9)の接合部であり，両者は 3 本の高力ボルト( M 16 ( F1 0T) ) により標準(1)水平ジャッキ(2)鉛直ジャッキ

ピッチ 60mm で摩擦接合する．実験は，梁端部を反力治

図1

具に固定し，梁自由端に接続した水平ジャッキにより梁60・梁RH- 300 x 150 x 6.5 x 9・ガセットプレート
tg = 9mm・高力ボルト
3-M16(F10T)

60119えるまで行う．
220

試験体一覧を表 1 にまとめる．実験パラメータは，軸力の大きさ N と軸力の向き，軸力の加え方である．なお，無図2

接合部の詳細表1

試験体一覧

軸力の試験体および圧縮を加えた試験体は，既往の実験にて実施したものである．また，試験体 100TV-150CV については，前報(その1)の実験における鉄骨梁の応力状態を簡易的に再現するように軸力を負荷する(図 3)．

試験体名称

軸力の大きさN [kN]

non-axial

0

100CC

100

3．実験結果200CC

3.1 実験結果の概要

100TC

実験より得られた荷重－変形関係を図4に示す．図中の－

200TC

200
100 / 150

200

ボルト径

ボルト本数[本]60M163－変動

100TV-150CV

300

ボルトピッチp [mm]一定

圧縮100角  である．●印は終局状態に至った点を示している．

引張一定

引張/圧縮変動ns [kN]ns [kN]
100kN

無軸力の試験体は，早期に高力ボルトのすべりが生じ，100耐力をほぼ一定に保ったまま回転し，ある回転角に達すが見られるが，梁端回転角が 0.1rad. に到達するまで破壊

軸力の向き軸力の加え方(圧縮 or 引張)

200

200CV

縦軸は梁端接合部の曲げモーメント M，横軸は梁端回転ると，高力ボルトが支圧状態となることによる耐力上昇(5)横補剛セットアップ40 40の鉛直ジャッキを用い，梁端接合部に回転変形を与えなるまで，あるいは高力ボルトの破断などの終局状態を迎(4)同調リンク200

端接合部に回転変形を与える．また，梁と並立させた 2 台
がら軸力を加える．実験は梁端回転角が 0.1rad. に到達す

(3)反力治具R [rad.]-0.04

0-0.0200.020.04⑧⑬⑨⑩⑪②③①④⑤⑫-100は生じなかった．一方，軸力を負荷した試験体では，い-200ずれも接合部の高力ボルト破断，もしくは梁ウェブの局-300⑭部座屈が発生し，耐力低下が見られた．また，軸力の向(a) 実際の挙動きにかかわらず，負荷した軸力が大きいほど最大曲げ耐

図3⑦⑥ [rad.]150kN(b) 本実験における載荷履歴

軸力の加え方(試験体 100TV-150CV)力と変形性能が低下する結果が得られた．床スラブ付きられた最大曲げ耐力 M max と軸力 N の関係(M - N 関係)を梁の鉄骨梁を模した試験体 100TV-150CV では，梁端回転

図5に示す．図中にはボルト破断によって決まる最大曲げ角が 9% に至っても破壊が生じなかったことから，床スラ耐力の評価値を破線にて併せて示している．軸力を受けブ付き梁の高力ボルト接合部において破壊が生じる可能るピン接合部の最大曲げ耐力の評価については，各ボル性は低いと考えられる．

トの応力負担が直線分布であると仮定し，最外縁の高力

3.2 最大曲げ耐力

ボルト 1 本が最大せん断耐力 q bu に達した時点を最大曲げ

本節では最大曲げ耐力について検討する．実験より得耐力とする方法(Ⅰ)および，1 本を除く全て，あるいは全2020

M [kN-m]

M [kN-m]

20

M [kN-m]

20

M [kN-m]

局部座屈101010 [rad.]-0.1-0.05

000.1 -0.1

0.05

-0.05

-10

破壊なし

局部座屈
 [rad.] [rad.]000.05100.1 -0.1

0-0.0500.05

 [rad.]0.1 -0.1-0.05

0-10-10-10-20-20-20

00.05

0.1ボルト破断-20(b) 圧縮 100kN 一定(a) 軸力なし

20(c) 圧縮 200kN 一定

M [kN-m]20(d) 圧縮 200kN 変動

M [kN-m]

20M [kN-m]

ボルト破断

N

101010 [rad.]

M



-0.1

0-0.0500.05

 [rad.]0.1 -0.1

0-0.0500.05

 [rad.]0.1 -0.1-0.05

000.050.1

ボルト破断-10-10-10-20-20ボルト破断-20(e) 引張 100kN 一定
図4(f) 引張 200kN 一定(g) 引張 100kN/ 圧縮 150kN

荷重－変形関係ての高力ボルトが最大せん断耐力q bu に達した時点を最大曲げ耐力とする方法(Ⅱ)を考えた．なお，計算における最大せん断耐力 q bu には公称値の 121kN を用いている．す400N [kN]

評価法(Ⅰ)

M▲ ボルト破断N

M [kN-m]qbu

評価法(Ⅰ)

00

ば，軸力の向きによらずに梁端ピン接合部の最大曲げ耐力を評価できると言える．

● 破壊なし200

べての試験体において，最大曲げ耐力の実験値は評価値と概ね一致していることから，これらの評価法を用いれ評価法(Ⅱ)

5101520M
N-200

3.3 変形性能
次いで，梁端ピン接合部の変形性能について検討する．

高力ボルトの最大せん断耐力 qbu-400

評価法(Ⅱ)

図5

実験より得られた最大全振幅  と軸力 N の関係を図 6 に示す．最大全振幅  は，正側最大回転角と負側最大回転角の和である．なお，縦軸は軸力の絶対値としており，圧縮軸力を加えた試験体の結果も第1象限に示している．引400

N [kN]○ 破壊なし▲ ボルト破断(一定軸力)▲ ボルト破断(変動軸力)

300

張軸力を加えた試験体の変形性能は，圧縮軸力の試験体に対して，若干高い結果が得られているが，両者にほと最大曲げ耐力■ 局部座屈(一定軸力)▲ 局部座屈(変動軸力)

引張軸力

200M

破壊

んど差はないと言える．また，変動軸力を加えた試験体
では，一定軸力の試験体と比較して変形性能が高くなっていることがわかる．

100
圧縮軸力

 [rad.]0

一方，圧縮軸力下における梁端ピン接合部の変形性能

00.05

に関する既往の研究では，梁端ピン接合部が高力ボルト

0.1

図60.150.20.25

最大全振幅 変形性能(最大全振幅)

から片側 45°の拡がりを持つ有効断面を有すると考え，における変形性能確保の条件は引張軸力下の梁端ピン接

この有効断面に作用する軸応力度を 155N/mm 2 程度より合部においても適用可能であると言える．

小さい値に抑えることができれば，引張ブレース構造に4．まとめ十分な変形性能(梁端回転角±3%)を確保できることがわ

本報(その 2)では，梁端ピン接合部の実験を実施し，さかっている．図 6 中の引張軸力 200kN の試験体の有効断まざまな軸力下における梁端ピン接合部の挙動について面における軸応力度は153N/mm であり，ちょうど梁端回検討した．

2

転角 3% の時点で破断に至っていることから，既往の研究（宮内研究室）