頭付きスタッドのせん断終局耐力式の適用範囲に関する文献研究
214-030 加地 巨汰
1. はじめにッドの長さ及び径（mm）である。

建築分野では，鉄骨部材とコンクリート系部材間のせん断力(1)式に対して，図１に示すように，スタッドの配置方法及びの伝達手段として，一般に頭付きスタッド（以下，単にスタッ

その位置，すなわち，①スタッドのピッチ（p），②スタッドのドという）が用いられる。スタッドのせん断終局耐力は，Fisher

ゲージ（g），③スタッドのはしあき（l１），④スタッドのへりあが提案した実験式 に基づいた日本建築学会「各種合成設計指き（l２）が及ぼす影響を文献調査によって検討する。なお，

針・同解説」 に示される設計式（以下，AIJ 式という）によっ

AIJ 式における構造細則は，① p≧7.5scd，② g≧5.0scd，③・④て評価される場合が多い。しかしながら，AIJ 式では，スタッl1，l2≧100（mm）である。

1)2)ドの配置方法やその位置がせん断終局耐力に及ぼす影響につ

文献調査は，図 2 に示すように，国内で実施されたスタッドいて検討されておらず，構造細則が示されているのみである。の標準押抜き試験 3) において，等厚スラブを用いた供試体を対

このような観点から，本研究は，スタッドのせん断終局耐力象とし，スタッドのせん断終局耐力が読み取れる試験体を収集

に関する文献調査を実施し，AIJ 式に対するスタッドの配置方法及びその位置に関する適用範囲を検討する。

した結果，計 243 体の実験データを得た。
表 1 に対象とする供試体データの概要を示す。ピッチ及びゲ

2. 文献調査ージに関するデータは，構造細則である p≧7.5scd 及び g≧5.0scd

AIJ 式によるスタッド 1 本あたりのせん断終局耐力 qs (kN)は，(1)式によって評価される。

に対して，2.3scd≦p≦18.8scd 及び 2.3scd≦g≦9.4scd であり，構造細則を満足しない範囲のデータも多い。また，はしあき及びへqs  0.5sc a Fc  Ec(1)500  Fc  Ec  900 (N/mm2)

りあきも同様に，各々の構造細則が l1，l2≧100 mm に対して，最小 50 mm とするデータが含まれる。また，スタッド径は近sc L/ sc d  4.0

年その適用が精力的に検討されている太径25，コンクリート

ここに，sc a：スタッドの軸部断面積（mm ），Fc，Ec：コンク

強度は 100N 級以上の超高強度コンクリートを使用したデータ

リートの設計基準強度及びヤング係数（N/mm ），scL，scd：スタも対象としているが，繊維補強コンクリート（FRC）を用いた

22

データは除外した。スタッド径高比 scL / scd についても，AIJ 式の適用範囲外である scL / scd＜4 に関するデータが存在する。

表 1 対象とする供試体の概要
ピッチ (p )データ数1)

構造細則

データ範囲

範囲

ゲージ (g )はしあき (l 1) へりあき (l 2)

122

158

221200p ≧7.5sc dg ≧5.0sc d

l 1≧100 mm

l 2≧100 mm

50 mm≦l 150 mm≦l 12.3sc d ≦p

2.3sc d ≦g

≦18.8sc d≦9.4sc d≦525 mm

sc d (mm)F c (N/mm2)

 9≦sc d ≦ 25 15≦F c ≦129

sc L / sc d

3.0≦sc L / sc d ≦9.0

スタッド：S400N 及び 490N 級鋼
等厚スラブ
scLH 形鋼

scd≦400 mm1.0

1.2300expQs

250

0.8200150◇：p≦5.0scd

100△：5.0scd＜p＜7.5scd○：p≧7.5scd

50calQs

l2050 100 150 200 250 300

l1（a）ピッチ (p)
1.2p
300
g

1.0expQs

250

頭付きスタッド

図 1 頭付きスタッドの配置

0.8200◇：g≦3.0scd

150△：3.0scd＜g＜5.0scd

100○：g≧5.0scd

50calQs

p0100 150 200 250 300（b）ゲージ (g)g

図 2 標準押抜き試験法502)

図 3 実験値と計算値の比較（ p，g ）300

expQs / calQs

1.01.2expQs / calQs

expQs

0.8250200150◇：l1＜100 mm

100△：l1≧100 mm

50050（a）ゲージ (g)図5calQs

満の実験データは，おおよそ expQs / calQs≧1.0 に分布していることから，スタッドのはしあきがせん断終局耐力に及ぼす影響は，1.01.2

ピッチ及びゲージと同様に小さいと考えられる。一方，図 4 (b)expQs

250に示すように，スタッドのへりあきがせん断終局耐力に及ぼす0.8影響を見ると，へりあきに関する構造細則の最小値は 100 mm

200150100◇：l2≦50 mmであるが，それを大きく下回る 50 mm 以下の全データは，expQs△：50 mm＜l2＜100 mm/ calQs＜0.8 の領域に分布していることがわかる。

○：l2≧100 mm
500（b）へりあき (l2)expQs / calQs＜1 の範囲に分布するデータに及ぼす因子

100 150 200 250 300（a）はしあき (l1)300(mm)(×scd)

以上の結果より，AIJ 式によるスタッドのせん断終局耐力のcalQs

計算値は，ピッチやはしあきよりも，ゲージあるいはへりあき

50 100 150 200 250 300の横方向の寸法の影響が実験値を過大に評価する傾向与える（b）へりあき (l2)と考えられる。したがって，ここでは，expQs / calQs＜1 の範囲に

図 4 実験値と計算値の比較（ l1，l2 ）分布する全データ（62 体）について，ゲージ及びへりあきの分布を明らかにするために，図 5 は，縦軸に expQs / calQs，横軸に3. 文献調査の結果及びその考察(a) ゲージをスタッド径で除した値 (scd) 及び (b) へりあきの

図 3 は，スタッドの (a) ピッチ及び (b) ゲージに着目したス大きさ (l2) とする関係を示したものである。図 5(a) に示すゲ

タッドのせん断終局耐力に関する実験値と計算値の比較を示ージに着目すると，expQs / calQs＜1 を示すデータは，g＜5.5scd のしたものである。縦軸は実験値（実験値をスタッドの本数で除範囲にほぼ分布していることがわかる。このことから，AIJ 式

した 1 本あたりのスタッドのせん断耐力）expQs，横軸は AIJ 式

は，構造細則の最小値である g = 5.0scd のデータを過大評価すで求められた計算値 calQs である。図中のプロットは，「各種合る傾向が大きいと言える。一方，図 5(b) に示すへりあきの影響

成構造設計指針・同解説」2) の構造細則に示される最小値に基を見ると，へりあきが大きくなると expQs / calQs の値は 1 に漸近づいて，最小値未満の 2 領域（図中の◇及び△）と最小値以上する傾向は認められる。しかしながら，構造細則である l2 ≧の領域（図中の○）によって区分されている。スタッドのピッ100 mm を満足するデータについても幅広く分布していること

チがせん断終局耐力に及ぼす影響に着目すると，図 3 (a) に示から，全データが expQs / calQs＜1 を示す l2≧50 mm が AIJ 式の適すように，構造細則に示される最小値以上の実験データが大半用範囲の下限を与えると推察される。

を占め，かつ，expQs / calQs のばらつきは非常に大きいが，構造細4. まとめ則の最小値未満のデータは，おおよそ expQs / calQs≧0.8 に分布し本研究の結果，以下の知見が得られた。ていることから，スタッドのピッチがせん断終局耐力に及ぼす

1) AIJ 式によるスタッドのせん断終局耐力の計算値は，ゲー影響は小さいと推測される。一方，図 3 (b) に示すように，ス

ジ及びへりあきが構造細則以下の範囲に分布するデータを過タッドのゲージがせん断終局耐力に及ぼす影響についても，ピ大評価する傾向がある。

ッチの場合と同様の傾向を示した。

2) ゲージ (g) については，構造細則を満足する g＞5.5scd が

図 4 は，スタッドの (a) はしあき及び (b) へりあきがスタッドのせん断終局耐力に及ぼす影響を検討したものである。縦軸AIJ 式の適用範囲の下限を与えると考えられる。

最小値未満の実験データは非常に少なく，ほぼ構造細則の最小

謝辞
本研究のデータベース作成にあたっては，多くの貴重な実験データを使用させていただいた。ここに，感謝の意を表します。
【参考文献】
1) Fisher,J.W.,et al.:Shear Strength of Stud Connectors in Light-Weight andNormal-Weight and Normal-Weight Concrete,A.I.S.C.,Eng.J.,1971.4
2) 各種合成構造設計指針・同解説，日本建築学会，2010.
3) 日本鋼構造協会：頭付きスタッドの押抜き試験方法 (案) とスタッドに関する研究の現状，JSSC テクニカルレポート，No.35，1996.

値以上の実験データで占められる。また，構造細則の最小値未（馬場研究室）及び横軸は，図 3 と同じである。図中のプロットについても，
図 3 と同様に，構造細則の最小値未満の 1 あるいは 2 領域（図中の◇及び△）と最小値以上の領域（図中の○）によって区分されている。スタッドのはしあきがせん断終局耐力に及ぼす影響に着目すると，図 4 (a) に示すように，構造細則に示される