JP2009236757A - 棒鋼材の高温引張試験方法および無耐火被覆鋼材の耐火性能予測方法ならびに高温強度に優れた鋼材 - Google Patents

Abstract

【課題】棒鋼材の高温引張力試験方法および無耐火被覆鋼材の耐火性能予測方法ならびに高温強度に優れた鋼材を提供すること。
【解決手段】直径が６ｍｍ以上４０ｍｍ以下の棒鋼材２をその温度を一定に保つことなく連続して昇温するように加熱し、前記棒鋼材が所定の温度到達と同時に、高温状態の棒鋼材の両端に取り付けた治具を介して引張力を導入して、高温状態の前記棒鋼材の強度を測定する棒鋼材の高温引張試験方法。棒鋼材の両端がねじ切りされたネジ接合部を備えており、これに取り付けられる引張試験機側の治具とねじ接合が可能となっている。棒鋼材の高温引張試験方法による試験結果のデータを、無耐火被覆鋼材の耐火試験結果の予測に用いる無耐火被覆鋼材の耐火性能予測方法。前記の棒鋼材の高温引張試験方法で高温強度を規定される鋼材。
【選択図】図１

Description

本発明は、棒鋼材の高温引張試験方法および無耐火被覆鋼材の耐火性能予測方法ならびに高温強度に優れた鋼材に関する。

一般に、構造用鋼材は、建築物において使用される場所により、より高い耐火性能が要求される。例えば、非特許文献１にも記載されているように、高層建築物の柱、あるいは梁として使用される場合に、最上階から数えて１階以上４階まででは、１時間の耐火性能が、同様に数えて５階以上１４階まででは、２時間の耐火性能が、同様に数えて１５階以上では３時間の耐火性能が要求されている。前記以外にも使用される場所により、３０分耐火性能等の耐火性能が要求されている。
柱は耐火被覆されることが多く、耐火材料により耐火性能を格段に向上させることができるが、耐火被覆されない無耐火鋼材では、そのまま使用されることになるから、無耐火鋼材として使用される鋼材の耐火性能を正確に把握することが必要である。

従来、建物に火災が発生し、加熱された部材の耐力を予測するには、通常、ＪＩＳに規定される高温引張試験に準拠して計測された素材高温強度を用いている。

例えば、角形鋼管柱に用いる鋼材と同じ材質の棒鋼材をＪＩＳ Ｇ ０５６７のＩ形あるいはＩＩ型の試験体を製作して試験するようになる。

さらに説明すると、ＪＩＳ Ｇ ０５６７の規定する試験体のＩＩ型では、図１または拡大して示す図９に示すように、直径（Ｄ）６ｍｍ以上〜１２ｍｍの棒鋼材を加熱し（昇温速度は規定なし）、試験しようとする棒鋼材を試験しようとする所定の温度の高温状態で１５分保持後、その温度を保った状態で０．３％／ｍｉｎ以下の引張速度で載荷した試験結果を用いることになる。

ところで、鋼材は高温に曝される時間に応じて高温強度が消失する現象が生じる。特に、高温強度が急激に低下し始める温度以上（例えば、特殊鋼としての耐火鋼では６００℃以上）で、その傾向が強い。

また例えば、図６に示すように、鋼材を７００℃で、その高温状態を保持しない場合（０分保持）と１５分保持した場合とでは、鋼材の応力度［Ｎ／ｍｍ^２］でそれほど低下してはいないが、鋼材を７５０℃とした場合には、その高温状態で保持しない場合と、１５分保持した場合とでは、応力度で１０％程度低下していることがわかる。

また、高温状態における鋼材の強度低下について検討すると、図５に示すように、一定の高温状態を保持しない場合の降伏応力度σ_０．２（永久伸び０．２％でオフセット法）を１００として、高温保持時間の影響で低下した降伏応力度の割合（降伏応力度比）を縦軸とし、その高温状態を保持した時間（分）を横軸にして、その保持時間に応じて降伏応力度比が、保持時間が長くなるに従い徐々に低下していることが分かる。また、その高温状態が６００℃（図中の菱形）、７００℃（図中の四角）、８００℃（図中の三角）と、より高温状態が高くなるに従って低下することがわかる。

特に、図５において、７００℃あるいは８００℃で、これらの高温保持時間が１分から１５分までの間において、ほぼ５％の低下を示していることがわかる。

このように鋼材を加熱した場合には、高温になるほど、高温状態の保持時間が長くなるほど、降伏応力が低下することがわかる。

一方、実際の火災により耐火被覆が施されていない鋼材が加熱されると、急激に鋼材温度（特に、鋼材表面温度）が上昇する。これに対し、ＪＩＳ Ｇ ０５６７に準拠して認可を受けようとする場合、実際に使用する部材と、同じ材質のものを用いて高温引張試験をするようになる。

例えば、実際に使用する角形鋼管柱１として、図８に示す角形鋼管柱試験体１０について、図２に示すような耐火試験をした場合、ＪＩＳに規定されるＩＳＯ８３４の標準加熱曲線に倣って（一定の温度に１５分間保持しない）加熱した場合には、図４に点線で示すような曲線Ａが得られる。

一方、前記の角形鋼管柱１と同じ材質鋼材について、ＪＩＳ Ｇ ０５６７に規定されるような棒鋼材試験体２を製作し、そのような棒鋼材試験体２をＪＩＳ Ｇ ０５６７に規定されるように、高温状態に１５分保持した場合の結果（応力―歪み曲線）のデータを用いて、前記の角形鋼管柱試験体１０についてＦＥＭ解析（数値解析）した場合には、図４に一点差線で示すような曲線Ｂが得られる。

図４に矢印で示すように、現実の曲線Ａと、ＦＥＭ解析上の曲線Ｂとの間に大きな差を生じるようになり、鋼材の現実の耐火性能と、ＦＥＭ解析上の鋼材の耐火性能に大きな差を生じている。

前記のように、ＪＩＳ Ｇ ０５６７「鉄鋼材料および耐熱合金の高温引張試験方法」に規定される試験方法により試験する場合には、試験体を加熱炉１１で加熱して所定の温度到達後、１５分間鋼材の高温状態を保持するため、常に加熱温度が上昇する実火災の場合の鋼材の強度と、同じ材質の棒鋼材についての前記ＪＩＳ Ｇ ０５６７では、両者に差異が生じるようになる。
「建築防火」１９９４年８月２５日初版 １１７頁〜１１８頁 株式会社朝倉書店発行

前記従来のように、高温状態で１５分間保持するＪＩＳに準拠した高温引張試験から得られた鋼材高温強度を用いると、実際の火災時の鋼部材耐力を過小に評価することになり、実際の鋼材耐力を精度良く予測することができないという問題があった。

すなわち、従来技術では、高温状態で１５分間、使用しようとする鋼材と同じ材質の棒鋼材を高温状態に保持することにより、高温強度が小さくなった棒鋼材の試験結果を用いて、実際に使用する鋼材についてＦＥＭ解析しているため、実際に使用しようとする鋼材の高温強度を正確に把握しておらず、鋼材からなる試験体の試験スタート時に導入する軸力と、前記試験体が載荷軸力を支えきれなくなる部材温度とを、実際に使用する鋼材の加熱実験（または実火災時における鋼材の強度）よりも小さく予測してしまうという問題がある。

通常、鋼材を試験する場合、その鋼材の試験前に期待する耐火性能を有するような、最小仕様を予測して試験体を製作して部材試験を行うのが、前記のような過少評価の結果、実際には、余裕のある実験結果が得られる。

一般的に、前記のような部材の試験による認定試験では、実験で合格した断面よりも大きい範囲に対して認定を取得することができるため、実験で合格した断面よりも小さい断面形状の鋼材とする場合には、より認定取得できる範囲が広くなるように、再度断面を小さく（板厚を薄く）した試験体を製作して実験する必要が生じてしまう。
すなわち、部材試験を精度良く予測できないために下記（１）あるいは（２）のような問題がある。
（１）部材断面の大きい場合と小さい場合について等、部材試験を複数回実施する必要が生じ不経済になる。
（２）部材試験を複数回実施しないのであれば、断面を大きく（鋼材の重量が多く）する必要が生じ、部材が高価になるという問題が生じる。

実際の鋼材の高温引張性能を正確に予測できると、鋼材使用量を少なくしたり、耐火被覆層の厚さを薄くするなど経済設計を図ることが可能になり、より安価な構造物とすることができる利点が生じるようなる。
本発明は、前記の問題を有利に解決して前記の利点を得ようとするもので、部材の認定取得等における、必要な最小限の断面仕様の部材とすることが可能な棒鋼材の高温引張力試験方法および無耐火被覆鋼材の耐火性能予測方法ならびに高温強度に優れた鋼材を提供することを目的とする。

前記の課題を有利に解決するために、第１発明の棒鋼材の高温引張試験方法では、直径が６ｍｍ以上４０ｍｍ以下の棒鋼材をその温度を一定に保つことなく連続して昇温するように加熱し、前記棒鋼材が所定の温度到達と同時に、高温状態の棒鋼材の両端に取り付けた治具を介して引張力を導入して、高温状態の前記棒鋼材の強度を測定することを特徴とする。
第２発明では、第１発明の棒鋼材の高温引張試験方法において、棒鋼材の両端がねじ切りされたネジ接合部を備えており、これに取り付けられる引張試験機側の治具とねじ接合が可能となっていることを特徴とする。
第３発明では、第１発明または第２発明の棒鋼材の高温引張試験方法において、ＪＩＳに規定されるＩＳＯ８３４の標準加熱曲線に倣って前記棒鋼材を加熱することを特徴とする。
第４発明では、第１発明〜第３発明のいずれかの棒鋼材の高温引張試験方法において、棒鋼材における変位計測区間の引張速度が０．３％／ｍｉｎ以下であることを特徴とする。
第５発明の無耐火被覆鋼材の耐火性能予測方法では、第１発明〜第４発明のいずれかの棒鋼材の高温引張試験方法による試験結果のデータを、無耐火被覆鋼材の耐火試験結果の予測に用いることを特徴とする。
第６発明高温強度に優れた鋼材では、第１発明〜第４発明のいずれかの棒鋼材の高温引張試験方法で高温強度を規定されていることを特徴とする。

本発明によると、次のような効果が得られる。
第１発明によると、直径が６ｍｍ以上４０ｍｍ以下の棒鋼材をその温度を一定に保つことなく連続して昇温するように加熱し、前記棒鋼材が所定の温度到達と同時に、高温状態の棒鋼材の両端に取り付けた治具を介して引張力を導入して、高温状態の前記棒鋼材の強度を測定するので、実火災時における想定される鋼材の高温強度を正確に測定することができ、その測定された試験結果のデータを、実際に建築物に使用する鋼材についてのＦＥＭ解析に使用するので、実際に建築物に使用される鋼材の高温時における強度に近い結果の解析結果をえることができ、鋼材の高温時における性能をＦＥＭ解析により正確に把握することができる効果が得られる。
第２発明によると、第１発明の棒鋼材の高温引張試験方法において、棒鋼材の両端がねじ切りされたネジ接合部を備えており、これに取り付けられる引張試験機側の治具とネジ接合が可能となっているので、前記第１発明の効果に加えて、さらに、棒鋼材を容易に治具を介して引張試験機に接続することができる。
第３発明によると、第１発明または第２発明の棒鋼材の高温引張試験方法において、認定試験の加熱曲線と同じＪＩＳに規定されるＩＳＯ８３４の標準加熱曲線に倣って前記鋼材を加熱するので、その測定された試験結果のデータを、実際に建築物に使用する鋼材についてのＦＥＭに使用でき、実際に建築物に使用される鋼材の高温時における性能を正確に把握することができる効果が得られる。
第４発明によると、第１発明〜第３発明のいずれかの棒鋼材の高温引張試験方法において、棒鋼材における変位計測区間の引張速度が、認定試験の試験体崩壊判定基準のひとつと同じ、もしくは、それより小さい０．３％／ｍｉｎ以下であるので、前記の効果に加えて、その測定された試験結果のデータを、実際に建築物に使用する鋼材についてのＦＥＭに使用でき、実際に建築物に使用される鋼材の高温時における性能を正確に、もしくは安全側に把握することができる効果が得られる。
第５発明の無耐火被覆鋼材の耐火性能予測方法によると、第１発明〜第５発明のいずれかの棒鋼材の高温引張試験結果のデータを、無耐火被覆鋼材の耐火試験結果の予測に用いるので、従来の棒鋼材を、１５分間高温状態を維持する場合を用いるＦＥＭ解析よりも、より実火災に近いデータを用いることができるため、より実火災に近いＦＥＭ解析結果になり、鋼材の高温耐力をより実際に近く正確に予測することができる効果が得られる。
第６発明の高温強度に優れた鋼材では、前記第１発明〜第４発明のいずれかの棒鋼材の高温引張試験方法で高温強度を規定されているので、本鋼材の高温引張試験結果を用いてＦＥＭ解析で無耐火被覆鋼材の耐火試験結果の予測すれば、実火災に近いＦＥＭ解析結果になり、無耐火被覆鋼材の高温耐力を実際に近く正確に予測することができる効果が得られる。

次に、本発明の一実施形態を、図を用いて詳細に説明する。

図１およびその一部を拡大して示す図９は、本発明において、図２に示すような角形鋼管柱１（あるいは図８に示す角形鋼管柱１）に使用される鋼材と同じ材質の鋼材について、ＪＩＳ Ｇ ０５６７のＩＩ型試験体に相当する棒鋼材試験体２を製作して試験する場合を示すものであって、両端部に大径雄ねじ部３，４を備えた棒鋼材試験体２である。

中間部には、間隔をおいて設けられたつば部としての環状突部５間に小径軸部６を備え、環状突部５と大径雄ねじ部３，４間には、小径軸部６よりも僅かに大径の中間軸部７を備えている。
環状突部５を形成する傾斜面８の延長面が交差する角度θは９０°とされ、環状突部５頂面は、断面で平坦面９とされている。

前記の小径軸部６の直径をＤ_１とし、中間軸部の直径Ｄ_２とし、環状突部５部分の平坦面９部分における直径をＤ_３とし、前記傾斜面８の延長面が交差することにより形成されるリング状部の直径をＤ_４とし、環状突部５の傾斜面８の基端側と小径軸部６または中間軸部７との接続部である断面円弧状部の半径をＲ_２とした場合、次のような関係に設定されている。
Ｄ_２＝Ｄ_１＋０．２（ｍｍ）、Ｄ_３＝Ｄ１＋１．８（ｍｍ）、Ｄ_４＝Ｄ１＋２．０（ｍｍ），Ｒ_２＝３（ｍｍ）とされ、前記小径軸部６の直径Ｄ_１は、６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍ、あるいは最大直径でも直径４０ｍｍ程度とされる。
また、標点としての環状突部５中心間である標点間距離Ｌは、例えば、直径Ｄ_１が６ｍｍに対しては３０ｍｍ、直径Ｄ_１が８ｍｍに対しては４０ｍｍ、直径Ｄ_１が１０ｍｍに対しては５０ｍｍ、直径Ｄ_１が１２ｍｍに対しては６０ｍｍに、それぞれ設定され、また、これらの場合に小径軸部６および中間軸部７を含めた平行部の長さＰは５．５×Ｄ_１（ｍｍ）とされ、中間軸部７と大径ねじ部３，４に接続する截頭円錐部１３と接続する肩部の半径Ｒ_１は、３ｍｍ以上とされる。

前記のような棒鋼材試験体２における小径軸部６における環状突部５間を少なくとも標点間を一様に加熱して、常温、３００℃、４００℃、５００℃、６００℃、７００℃、８００℃等のように徐々に連続して、棒鋼材試験体２における標点間の全範囲に渡って一様かつ一定に加熱し、各温度における引張試験を行って、その試験結果から得られる応力−歪みの関係データを得ておく。

前記の棒鋼材試験体２の応力−歪みの関係データは、省略した。

前記の棒鋼材試験体２の試験から得られた応力−歪みのデータを用いて、図２に示すような、実際に使用する角形鋼管柱試験体１０についてＦＥＭ解析を実施した。

図２に示す角形鋼管柱試験体１０の寸法の諸元は、下記の
（ａ）角形鋼管柱試験体１０の軸方向の長さ寸法：３４５０ｍｍ
（ｂ）上端部の耐火被覆部分１５の軸方向の長さ寸法： ３００ｍｍ
（ｃ）下端部の耐火被覆部分１６の軸方向の長さ寸法： ２００ｍｍ
（ｄ）角形鋼管柱試験体１０の断面寸法：□３００×３００×２５（ｍｍ）

前記のような角形鋼管柱試験体１０をＦＥＭ解析する場合に、図８に示すように、前記試験体１０を軸方向に、等間隔をおいて２３個の小領域部分１４に分割し、その一つの横断面において、図８（ｂ）に示すように、板厚方向に３分割し、板幅方向のコーナー部で３分割し、板幅方向の中間部で４分割し、計８４の小領域部分１７ａ，１７ｂに分割して、ＦＥＭ解析をおこなった。

前記のＦＥＭ解析をおこなった結果についての耐火時間と変形量（ｍｍ）のグラフを、図７に実線で曲線Ｃとして示す。

また、図７に、図４に示した点線で示す曲線Ａ［実際の角形鋼管柱試験体１０をＪＩＳに規定されるＩＳＯ８３４の標準加熱曲線に倣って（１５分間保持しない）加熱した場合についての曲線］と、図４に示した曲線Ｂ［前記の角形鋼管柱試験体１０と同じ材質についてのＪＩＳ Ｇ ０５６７に規定されるような棒鋼材試験体２を高温状態に１５分保持した場合の結果（応力―歪み曲線）のデータに基づき角形鋼管柱試験体１０についてＦＥＭ解析（数値解析）した場合の曲線］と、棒鋼材試験体２を高温状態で保持しない場合の結果（応力―歪み曲線）のデータに基づき、角形鋼管柱試験体１０についてＦＥＭ解析した本発明の曲線Ｃとを示した。

図７の曲線Ａ，Ｂ，Ｃから分かるように、本発明の曲線Ｃのように、実際に使用される部材（角形鋼管柱）について同じ材質の棒鋼材試験体２を加熱して高温状態で保持しない場合の結果から得られるデータを用いて、角形鋼管柱１についてＦＥＭ解析をした曲線Ｃのほうが、耐火時間［分］において１分以上２分以下、より現実の曲線Ａに近いことが分かる。

したがって、本発明の方法により、実際に使用する部材と、同じ材質の鋼材について、耐火試験用棒鋼材試験体２を製作して、加熱して耐火試験を行う場合には、ＪＩＳ Ｇ ０５６７に規定されるような高温状態での１５分保持を行わないで、棒状鋼材を高温状態で保持しない場合の結果から得られる応力―歪みのデータを用いたＦＥＭ解析のほうが、現実に使用される部材について、より実際に近い、耐火性能を予想することができることがわかる。すなわち、実火災で加熱されたときの耐力を、従来よりも正確に予測することができる。

なお、本発明の一実施形態の図２の説明図について簡単に説明すると、この図２は、実際に使用する角形鋼管柱試験体１０を加熱試験している状態を示すものであって、周囲が適宜断熱材により断熱された加熱炉１１内に、角形断面からなる角形鋼管柱１からなる角形鋼管柱試験体１０を配置して耐火実験している状態を示している。

図２に示す角形鋼管柱試験体１０の仕様は、前記のように、部材横断面で、□３００×３００で板厚２５ｍｍの角形断面であり、図８に示すように、ほぼ長さ３５００ｍｍで、その下端側を２００ｍｍ、上端側３００ｍｍを断熱被覆した状態で、図２に示すように、上下から載荷できるように、接続治具を設けた上端部の耐火被覆部分１５および接続治具を兼ねた下端部の耐火被覆部分１６を介して、図示省略の載荷試験機に接続した状態で、温度調節装置（図示を省略した）を備えた加熱炉１１内に配置し、矢印で示すように載荷する。このときの載荷荷重は、鋼構造設計規準等に記載される設計式に基づき、角形鋼管柱試験体１０の断面形状・長さおよび常温状態での鋼材設計強度から算出される許容圧縮強度と同一の荷重とする。

前記のような加熱炉１１で、前記載荷荷重を常時負荷した状態で、ＩＳＯ８３４の標準加熱曲線に倣って、常温、３００℃、４００℃、５００℃、６００℃、７００℃、８００℃と徐々に連続して、角形鋼管柱試験体１０における標点間の全範囲に渡って一様かつ一定にガスバーナー１２等により加熱して、白金―白金ロジウム熱電対あるいはクロメルアルメル熱電対等の熱電対式の温度計測器（図示を省略）により、各部の温度等を測定する。図３に実線および点線で示す曲線が実験結果である。伸び計（図示を省略した）により変形量（ｍｍ）を測定した。図４および図７に点線で示す曲線Ａが実験結果である。角形鋼管柱試験体１０を加熱していくと最初は、温度上昇による部材の伸びの方が、鋼材強度低下に伴う載荷荷重による変形量よりも大きく反映される。

図２において、所定の載荷荷重を負荷した常態で、ＩＳＯ８３４の標準加熱曲線に倣って加熱し、伸び計（図示を省略した）により変形量（ｍｍ）を測定した。図４および図７に点線で示す曲線Ａが実験結果である。角形鋼管柱試験体１０を加熱していくと最初は、温度上昇による部材の伸びの方が、鋼材強度低下に伴う載荷荷重による変形量よりも大きく影響している。

そして、高温保持することなく加熱した前記の棒鋼材試験体２の測定結果の鋼材高温強度に基づいて、角形鋼管柱について同じＦＥＭ解析を行った結果を示すのが図７に実線で示す曲線Ｃである。

図７に示すグラフからして、本発明の方法による曲線Ｃは、点線で示す実火災に近い耐力曲線Ａに、従来の場合の耐力曲線Ｂよりも近い値を示している。したがって、実際の火災時の鋼部材の耐力は、高温に曝される時間がほぼ同じの素材試験データを用いる本発明の方法によれば、精度良く予測できる効果が得られる。

なお、本発明を実施する場合、前記のように、棒鋼材の両端がねじ切りされたネジ接合部を備えており、これに取り付けられる引張試験機側の治具とネジ接合が可能となっていると、棒鋼鋼を容易に治具を介して引張試験機に接続することができる。

また、本発明を実施する場合、認定試験の加熱曲線と同じＪＩＳに規定されるＩＳＯ８３４の標準加熱曲線に倣って前記鋼材を加熱するので、その測定された試験結果のデータを、実際に建築物に使用する鋼材についてのＦＥＭに使用するので、実際に建築物に使用される鋼材の高温時における性能を正確に把握することができる効果が得られる。
また、前記の場合において、棒鋼材における変位計測区間の引張速度が、認定試験の試験体崩壊判定基準のひとつと同じ０．３％／ｍｉｎであるので、前記の効果に加えて、その測定された試験結果のデータを、実際に建築物に使用する鋼材についてのＦＥＭに使用するので、実際に建築物に使用される鋼材の高温時における性能を正確に把握することができる効果が得られる。
また前記のように、本発明の無耐火被覆鋼材の耐火性能予測方法によると、高温状態で保持しない場合の結果から得られる棒鋼材の高温引張試験結果のデータを、無耐火被覆鋼材の耐火試験結果の予測に用いるので、従来の棒鋼材を、１５分間高温状態を維持する場合を用いるＦＥＭ解析よりも、より実火災に近いデータを用いることができるため、より実火災に近いＦＥＭ解析結果になり、鋼材の高温耐力をより実際に近く正確に予測することができる効果が得られる。

前記の形態から、棒鋼材の耐火試験から、実際に使用する構造物における無耐火被覆鋼材の耐火試験結果の予測に用いると、実際に使用される鋼材の耐火性能を正確に把握することができる。

前記の無耐火被覆鋼材としては、例えば、構造物における柱または支柱、梁または桁、胴縁、壁部分または屋根部分におけるフレーム材の耐火試験結果の予測に用いるようにしてもよい。

本発明を実施する場合、本発明により耐火性能が確認された無耐火被覆鋼材を、耐火被覆して使用するようにしてもよい。

次に、前記のように、本発明の棒鋼材の高温引張試験方法により高温強度が確認されて規定された本発明の鋼材と、従来のように規定された鋼材との相違について具体的に説明する。

例えば、６００℃における強度が、常温の引張強度で４００〜５２０Ｎ／ｍｍ²級の強度レベルの鋼材では、本発明の高温引張試験方法で測定した高温強度が１５７Ｎ／ｍｍ²以上、常温の引張強度で４９０〜６１０Ｎ／ｍｍ²級の強度レベルの鋼材では、２１７Ｎ／ｍｍ²以上を有する鋼材となる。なお、６００℃の状態で１５分間高温保持しても上記の高温強度があるため、該鋼材は製造できることは明らかである。この場合、この鋼材を無耐火被覆で柱や梁材に利用するとき、鋼材温度が６００℃までは崩壊しないことが保証されることが明確になる。

一方で、従来の高温引張試験法で高温強度が規定された鋼材の場合（６００℃の状態で１５分間高温保持した後の高温強度が上記を満たす鋼材）、無耐火被覆で柱や梁材に利用したときに、鋼材温度が６００℃を超えて、何℃まで崩壊しないことが保証されるかは明確ではないという問題となる。

棒鋼材について、高温引張試験をしている状態を示す概略正面図である。 角形鋼管からなる柱部材について耐火試験をしている状態を示す縦断正面図である。 図２に示す角形鋼管からなる柱部材の鋼材について、耐火試験時間と鋼材の表面側および裏面側の温度を示すグラフである。 図２に示す耐火試験について、時間の経過に伴う柱の伸び量の関係を示すグラフである。 図１に示す試験について、高温保持時間と降伏強度比との関係を示すグラフである。 図１に示す試験について、高温保持時間と応力度の低下の傾向を示すグラフである。 図４に示すグラフに本発明の解析結果を記入した状態のグラフである。 図２に示す試験体を示すものであって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の矢視断面図である。 図１に示す高温引張試験について、試験片の詳細を示す図である。

符号の説明

１ 角形鋼管柱
２ 棒鋼材または棒鋼材試験体
３ 大径雄ねじ部
４ 大径雄ねじ部
５ 環状突部
６ 小径軸部
７ 中間軸部
８ 傾斜面
９ 平坦面
１０ 角形鋼管柱試験体
１１ 加熱炉
１２ ガスバーナー
１３ 截頭円錐状部
１４ 小領域部分
１５ 耐火被覆部分
１６ 耐火被覆部分
１７ａ 小領域部分
１７ｂ 小領域部分

Claims (6)

1. 直径が６ｍｍ以上４０ｍｍ以下の棒鋼材をその温度を一定に保つことなく連続して昇温するように加熱し、前記棒鋼材が所定の温度到達と同時に、高温状態の棒鋼材の両端に取り付けた治具を介して引張力を導入して、高温状態の前記棒鋼材の強度を測定することを特徴とする棒鋼材の高温引張試験方法。
2. 棒鋼材の両端がねじ切りされたネジ接合部を備えており、これに取り付けられる引張試験機側の治具とねじ接合が可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の棒鋼材の高温引張試験方法。
3. ＪＩＳに規定されるＩＳＯ８３４の標準加熱曲線に倣って前記棒鋼材を加熱することを特徴とする請求項１または２に記載の棒鋼材の高温引張試験方法。
4. 棒鋼材における変位計測区間の引張速度が０．３％／ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の棒鋼材の高温引張試験方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の棒鋼材の高温引張試験方法による試験結果のデータを、無耐火被覆鋼材の耐火試験結果の予測に用いることを特徴とする無耐火被覆鋼材の耐火性能予測方法。
6. 請求項１〜４のいずれかに記載の棒鋼材の高温引張試験方法で高温強度を規定されていることを特徴とする高温強度に優れた鋼材。

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