JP6590192B2 - Strength evaluation method and design method of high performance perforated steel plate gibber - Google Patents
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Description
本発明は、鋼・コンクリート複合構造において鋼材とコンクリートの一体化ずれ止め効果（ジベル効果）を得るために使用される高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法および設計方法に関するものである。 The present invention relates to a strength evaluation method and a design method of a high performance perforated steel plate gibber used for obtaining an integrated displacement preventing effect (gibel effect) of steel and concrete in a steel / concrete composite structure.
従来、鋼・コンクリート複合構造において、鋼材とコンクリートとの一体化ずれ止め効果（ジベル効果）を得るために孔あき鋼板ジベル（以下、ＰＢＬジベルということがある。）が広く使用されている。例えば、鋼桁とそのフランジ上に打設したコンクリートスラブとからなる合成桁橋においては、鋼桁のフランジ上にＰＢＬジベルを設置することで鋼桁とコンクリートスラブとのずれを防止し、両者を一体化させる構造が数多く採用されている。 Conventionally, in steel / concrete composite structures, perforated steel plate gibels (hereinafter sometimes referred to as PBL gibels) have been widely used in order to obtain an integrated displacement preventing effect (gibel effect) between steel and concrete. For example, in a composite girder bridge consisting of a steel girder and a concrete slab placed on its flange, a PBL gibber is installed on the steel girder flange to prevent the steel girder and the concrete slab from slipping. Many integrated structures are used.
こうした従来のＰＢＬジベルは、主としてせん断力に抵抗することを念頭に置いて設計されてきた。例えば、従来のＰＢＬジベルの設計せん断耐力の算定式として、ジベル周面を十分にコンクリートで拘束した場合のものが非特許文献１に示されている。しかしながら、この算定式は、ＰＢＬジベルの周面拘束が小さい断面の小さな鉄筋コンクリート部材と、鋼材とを接合するような構造に対しては厳密には適用できない。また、この算定式は、せん断力、軸力、曲げモーメントが同時に作用する場合を考慮したものではない。 These conventional PBL dowels have been designed primarily with the intent of resisting shear forces. For example, Non-Patent Document 1 shows a calculation formula for the design shear strength of a conventional PBL gibber when the circumferential surface of the diver is sufficiently constrained by concrete. However, this calculation formula cannot be strictly applied to a structure in which a reinforced concrete member having a small cross section with a small peripheral surface constraint of a PBL diver and a steel material are joined. In addition, this calculation formula does not consider the case where shearing force, axial force, and bending moment act simultaneously.
一方、本発明者は、既に特許文献１に示すような高性能孔あき鋼板ジベルを提案している。図１に示すように、この高性能孔あき鋼板ジベル１０は、孔あき鋼板１６に溶接したフランジプレート２０と、孔あき鋼板１６の各孔１８に配置した貫通鉄筋２４と、孔あき鋼板１６の周囲に配置した帯鉄筋２２とを備えるものである。孔あき鋼板１６は鋼桁フランジプレート１２に溶接により突設され、孔あき鋼板１６、フランジプレート２０、貫通鉄筋２４、帯鉄筋２２はコンクリート部材１４に埋め込まれる。この高性能孔あき鋼板ジベル１０によれば、作用する軸力（引抜力）、曲げモーメントに対して、フランジプレート２０前面のコンクリート支圧抵抗により大きな抵抗力を発揮することができる。また、作用するせん断力に対して、フランジプレート２０が孔あき鋼板１６の曲げ変形を防止し、残留ずれ変位を低減することが可能である。このため、特許文献１の高性能孔あき鋼板ジベルによれば、軸力、曲げモーメント、せん断力の同時作用下においても所要の性能を発揮することができる。 On the other hand, the present inventor has already proposed a high performance perforated steel plate gibel as shown in Patent Document 1. As shown in FIG. 1, this high-performance perforated steel plate gibber 10 includes a flange plate 20 welded to the perforated steel plate 16, a penetration rebar 24 disposed in each hole 18 of the perforated steel plate 16, and a perforated steel plate 16. The belt reinforcing bar 22 arranged around is provided. The perforated steel plate 16 protrudes from the steel girder flange plate 12 by welding, and the perforated steel plate 16, the flange plate 20, the penetrating rebar 24, and the strip rebar 22 are embedded in the concrete member 14. According to the high performance perforated steel plate gibber 10, a large resistance force can be exerted by the concrete bearing resistance on the front surface of the flange plate 20 against the acting axial force (pulling force) and bending moment. Further, the flange plate 20 can prevent bending deformation of the perforated steel plate 16 against the acting shearing force, and the residual displacement can be reduced. For this reason, according to the high performance perforated steel plate gibel of Patent Document 1, required performance can be exhibited even under the simultaneous action of axial force, bending moment, and shearing force.
また、従来のＰＢＬジベルでは、ジベルの周面を十分に拘束するコンクリートが必要であるが、特許文献１の高性能孔あき鋼板ジベルによれば孔あき鋼板１６の形状寸法を縮小するとともに、孔あき鋼板１６周面を帯鉄筋２２で補強することにより、小さな断面の鉄筋コンクリート部材と鋼桁との連結が可能になるという効果が期待できる。 Moreover, in the conventional PBL dowel, concrete that sufficiently restrains the peripheral surface of the dowel is required. However, according to the high performance perforated steel plate gibel of Patent Document 1, the shape and size of the perforated steel plate 16 are reduced and By reinforcing the peripheral surface of the perforated steel plate 16 with the band reinforcing bar 22, it can be expected that the reinforced concrete member having a small cross section can be connected to the steel beam.
ところで、上記の特許文献１の高性能孔あき鋼板ジベルにおいて、設計に資する軸力や曲げモーメントに対する耐力の評価方法の確立が求められていた。 By the way, in the high performance perforated steel plate gibber of the above-mentioned Patent Document 1, establishment of a method for evaluating the proof strength against the axial force and bending moment contributing to the design has been demanded.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、軸力、曲げモーメント、せん断力の同時作用下において所要の性能を発揮可能な高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法および設計方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and provides a strength evaluation method and a design method for a high performance perforated steel plate gibber capable of exhibiting the required performance under the simultaneous action of axial force, bending moment and shearing force. The purpose is to do.
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法は、部材とコンクリートとの結合を図るために使用される高性能孔あき鋼板ジベルの耐力を評価する方法であって、前記高性能孔あき鋼板ジベルは、前記部材に突設され、かつ、前記コンクリートに埋め込まれ、孔が一段または複数段に開けられた鋼板により構成される孔あき鋼板と、前記孔を貫通するように配置した貫通鉄筋と、前記孔あき鋼板の前記部材に固定される側とは反対側に溶接したフランジプレートと、前記孔あき鋼板の周囲に配置した帯鉄筋とを備えるものであり、前記フランジプレートを有しないと仮定した場合の前記高性能孔あき鋼板ジベルのせん断耐力と、前記フランジプレートの支圧耐力とに基づいて、前記高性能孔あき鋼板ジベルの軸引張力に対するせん断耐力を評価することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the strength evaluation method for a high performance perforated steel plate gibel according to the present invention is a high performance perforated steel plate divel used for connecting a member and concrete. A method for evaluating proof stress, wherein the high-performance perforated steel plate gibber is formed by a steel plate projecting from the member and embedded in the concrete and having holes formed in one or more stages. A steel plate, a penetrating rebar disposed so as to penetrate the hole, a flange plate welded to a side opposite to the side fixed to the member of the perforated steel plate, and a band rebar disposed around the perforated steel plate Based on the shear strength of the high performance perforated steel plate gibber and the bearing strength of the flange plate when it is assumed that the flange plate is not provided. And evaluating the shear strength against axial tensile force of perforated steel dowel.
また、本発明に係る他の高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法は、上述した発明において、下記の算定式（Ａ１）を設定し、この算定式（Ａ１）に基づいて前記高性能孔あき鋼板ジベルの軸引張力に対するせん断耐力Ｖを算定することを特徴とする。
Ｖ＝（α・Ｖｐｓｕｄ＋Ｖｆｕ）／γｂ ・・・・式（Ａ１）
ここに、α：前記孔のせん断耐力の低減係数
Ｖｐｓｕｄ：前記フランジプレートを有しないと仮定した場合の前記高性能孔あき鋼板ジベルのせん断耐力（Ｎ）であり、下記の式（Ａ２）により算定される値。
Ｖｆｕ：前記フランジプレートの支圧耐力（Ｎ）であり、下記の式（Ａ３）により算定される値。
γｂ：部材係数
Ｖｐｓｕｄ＝（１．８５Ａ−２６．１×１０３）／γｂ ・・・・式（Ａ２）
ここに、Ａ＝π（ｄ２−φ２）／４×ｆｃｄ＋πφ２／４×ｆｕｄ
（ただし、４．０１×１０４＜Ａ＜３．８３×１０５）
ｄ：前記孔の径（ｍｍ）
φ：前記貫通鉄筋の径（ｍｍ）
ｆｃｄ：前記コンクリートの設計圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）
ｆｕｄ：前記貫通鉄筋の設計引張強度（Ｎ／ｍｍ２）
Ｖｆｕ＝ｆａｋ・Ａｂ＝ｆａｋ・（ｂｆ−ｔ）・ｂｐ ・・・・式（Ａ３）
ここに、ｆａｋ：前記コンクリートの支圧強度（Ｎ／ｍｍ２）
Ａｂ：前記フランジプレートの支圧面積（ｍｍ２）
ｂｆ：前記フランジプレートの幅（ｍｍ）
ｔ：前記孔あき鋼板の板厚（ｍｍ）
ｂｐ：前記孔あき鋼板の幅（ｍｍ）
In addition, in another aspect of the present invention, the following evaluation formula (A1) is set, and the high performance perforated steel plate gibber according to the present invention is based on the calculation formula (A1). The shear strength V with respect to the axial tensile force of the steel plate gibber is calculated.
V = (α · Vpsud + Vfu) / γb (Equation (A1))
Where α is a reduction factor of the shear strength of the hole
Vpsud: Shear strength (N) of the high performance perforated steel plate gibber when it is assumed that the flange plate is not provided, and a value calculated by the following equation (A2).
Vfu: bearing strength (N) of the flange plate, calculated by the following equation (A3).
γb: member coefficient
Vpsud = (1.85A−26.1 × 10 3 ) / γb (Equation (A2))
Here, A = π (d 2 -φ 2) / 4 × fcd + πφ 2/4 × fud
(However, 4.01 × 10 4 <A <3.83 × 10 5 )
d: Diameter of the hole (mm)
φ: Diameter of the penetrating rebar (mm)
fcd: Design compressive strength of the concrete (N / mm 2 )
fud: Design tensile strength of the penetrating rebar (N / mm 2 )
Vfu = fak.Ab = fak. (Bf-t) .bp... Formula (A3)
Here, fak: bearing pressure strength of the concrete (N / mm 2 )
Ab: bearing area of the flange plate (mm 2 )
bf: width of the flange plate (mm)
t: Thickness (mm) of the perforated steel sheet
bp: width of the perforated steel sheet (mm)
また、本発明に係る他の高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法は、部材とコンクリートとの結合を図るために使用される高性能孔あき鋼板ジベルの耐力を評価する方法であって、前記高性能孔あき鋼板ジベルは、前記部材に突設され、かつ、前記コンクリートに埋め込まれ、孔が一段または複数段に開けられた鋼板により構成される孔あき鋼板と、前記孔を貫通するように配置した貫通鉄筋と、前記孔あき鋼板の前記部材に固定される側とは反対側に溶接したフランジプレートと、前記孔あき鋼板の周囲に配置した帯鉄筋とを備えるものであり、前記フランジプレートを有しないと仮定した場合の前記高性能孔あき鋼板ジベルの曲げ耐力と、前記フランジプレートの支圧による曲げ耐力とに基づいて、前記高性能孔あき鋼板ジベルの曲げモーメントに対する曲げ耐力を評価することを特徴とする。 In addition, another method for evaluating the strength of a high performance perforated steel plate gibel according to the present invention is a method for evaluating the strength of a high performance perforated steel plate gibel used for joining a member and concrete, A high performance perforated steel plate gibber is provided with a perforated steel plate projecting from the member and embedded in the concrete and having holes formed in one or more stages, and through the hole. A flange plate that is welded on the opposite side of the perforated steel plate to the side fixed to the member of the perforated steel sheet, and a strip rebar disposed around the perforated steel sheet, the flange plate On the basis of the bending strength of the high performance perforated steel plate gibel and the bending strength of the flange plate supported by the bearing plate. And evaluating the bending strength for reinforcement.
また、本発明に係る他の高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法は、上述した発明において、前記フランジプレートを有しないと仮定した場合の前記高性能孔あき鋼板ジベルの曲げ耐力を、前記高性能孔あき鋼板ジベルの設計せん断耐力と前記コンクリートの設計基準強度とに基づいて設定する一方、前記フランジプレートの支圧による曲げ耐力を、前記フランジプレートにおける前記コンクリートが支圧強度に達したときの曲げモーメントに基づいて設定したことを特徴とする。 Further, according to another method of evaluating the yield strength of a high performance perforated steel plate gibel according to the present invention, in the above-described invention, the bending strength of the high performance perforated steel plate gibel when it is assumed that the flange plate is not provided, While setting based on the design shear strength of the perforated steel plate gibel and the design standard strength of the concrete, the bending strength due to the bearing pressure of the flange plate is determined when the concrete in the flange plate reaches the bearing strength. It is set based on the bending moment.
また、本発明に係る他の高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法は、上述した発明において、下記の算定式（Ｂ１）を設定し、この算定式（Ｂ１）に基づいて前記高性能孔あき鋼板ジベルの曲げモーメントに対する曲げ耐力Ｍｕを算定することを特徴とする。
Ｍｕ＝（Ｍｐｕ＋Ｍｆｕ）／γｂ ・・・・式（Ｂ１）
ここに、Ｍｕ：前記高性能孔あき鋼板ジベルの曲げ耐力（ｋＮ・ｍ）
Ｍｐｕ：前記フランジプレートを有しないと仮定した場合の前記高性能孔あき鋼板ジベルの曲げ耐力（ｋＮ・ｍ）であり、下記の式（Ｂ２）により算定される値。
Ｍｆｕ：前記フランジプレートの支圧による曲げ耐力（ｋＮ・ｍ）であり、下記の式（Ｂ３）により算定される値。
γｂ：部材係数
Ｍｐｕ＝Ｖｐｓｕｄ（ｄ１−Ｖｐｓｕｄ／（２・０．８５σｃｋ・ｂ）） ・・・・式（Ｂ２）
ここに、Ｖｐｓｕｄ：前記フランジプレートを有しないと仮定した場合の前記高性能孔あき鋼板ジベルのせん断耐力（Ｎ）
ｄ１：引張側の前記高性能孔あき鋼板ジベルの有効高さ（ｍｍ）
σｃｋ：前記コンクリートの設計基準強度（Ｎ／ｍｍ２）
ｂ：圧縮域の前記コンクリートの幅（ｍｍ）
Ｍｆｕ＝ｆａｋ・Ａｂ／２・ｂｐ／２ ・・・・式（Ｂ３）
ここに、Ａｂ＝（ｂｆ−ｔ）・ｂｐ ・・・・式（Ｂ４）
ｆａｋ：前記コンクリートの支圧強度（Ｎ／ｍｍ２）
Ａｂ：前記フランジプレートの支圧面積（ｍｍ２）
ｂｆ：前記フランジプレートの幅（ｍｍ）
ｔ：前記孔あき鋼板の板厚（ｍｍ）
ｂｐ：前記孔あき鋼板の幅（ｍｍ）
In addition, in another aspect of the present invention, the following evaluation formula (B1) is set, and the high performance perforated steel plate gibber according to the present invention is based on the calculation formula (B1). It is characterized in that the bending strength Mu with respect to the bending moment of the steel plate gibber is calculated.
Mu = (Mpu + Mfu) / γb Expression (B1)
Here, Mu: bending strength (kN · m) of the high performance perforated steel plate gibber
Mpu: The bending strength (kN · m) of the high performance perforated steel plate gibber when it is assumed that the flange plate is not provided, and a value calculated by the following formula (B2).
Mfu: bending strength (kN · m) due to the bearing pressure of the flange plate, calculated by the following formula (B3).
γb: member coefficient
Mpu = Vpsud (d1−Vpsud / (2 · 0.85σck · b)) (Equation (B2))
Here, Vpsud: Shear strength (N) of the high performance perforated steel plate gibber when it is assumed that the flange plate is not provided
d1: Effective height (mm) of the high performance perforated steel plate gibber on the tension side
σck: Design standard strength of the concrete (N / mm 2 )
b: Width of the concrete in the compression zone (mm)
Mfu = fak · Ab / 2 · bp / 2 ··· Formula (B3)
Here, Ab = (bf−t) · bp... Formula (B4)
fak: bearing strength of the concrete (N / mm 2 )
Ab: bearing area of the flange plate (mm 2 )
bf: width of the flange plate (mm)
t: Thickness (mm) of the perforated steel sheet
bp: width of the perforated steel sheet (mm)
また、本発明に係る高性能孔あき鋼板ジベルの設計方法は、部材とコンクリートとの結合を図るために使用される高性能孔あき鋼板ジベルを設計する方法であって、前記高性能孔あき鋼板ジベルは、前記部材に突設され、かつ、前記コンクリートに埋め込まれ、孔が一段または複数段に開けられた鋼板により構成される孔あき鋼板と、前記孔を貫通するように配置した貫通鉄筋と、前記孔あき鋼板の前記部材に固定される側とは反対側に溶接したフランジプレートと、前記孔あき鋼板の周囲に配置した帯鉄筋とを備えるものであり、前記高性能孔あき鋼板ジベルの耐力を上述した耐力評価方法により評価し、評価した耐力に基づいて前記高性能孔あき鋼板ジベルを設計することを特徴とする。 Further, the design method of the high performance perforated steel plate gibel according to the present invention is a method of designing a high performance perforated steel plate gibel used for joining a member and concrete, and the high performance perforated steel plate The gibber is a perforated steel plate formed of a steel plate protruding from the member and embedded in the concrete and having holes formed in one or more stages, and a penetrating rebar disposed so as to penetrate the hole. A flange plate welded to a side opposite to the side fixed to the member of the perforated steel sheet, and a strip reinforcing bar disposed around the perforated steel sheet, The proof stress is evaluated by the proof stress evaluation method described above, and the high performance perforated steel plate gibel is designed based on the evaluated proof stress.
本発明に係る高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法によれば、部材とコンクリートとの結合を図るために使用される高性能孔あき鋼板ジベルの耐力を評価する方法であって、前記高性能孔あき鋼板ジベルは、前記部材に突設され、かつ、前記コンクリートに埋め込まれ、孔が一段または複数段に開けられた鋼板により構成される孔あき鋼板と、前記孔を貫通するように配置した貫通鉄筋と、前記孔あき鋼板の前記部材に固定される側とは反対側に溶接したフランジプレートと、前記孔あき鋼板の周囲に配置した帯鉄筋とを備えるものであり、前記フランジプレートを有しないと仮定した場合の前記高性能孔あき鋼板ジベルのせん断耐力と、前記フランジプレートの支圧耐力とに基づいて、前記高性能孔あき鋼板ジベルの軸引張力に対するせん断耐力を評価するので、軸力、曲げモーメント、せん断力の同時作用下において所要の性能を発揮可能な高性能孔あき鋼板ジベルの軸引張力に対するせん断耐力評価方法を提供することができるという効果を奏する。 According to the method for evaluating the yield strength of a high performance perforated steel plate gibel according to the present invention, a method for evaluating the strength of a high performance perforated steel plate gibel used for joining a member and concrete, A perforated steel plate gibber is disposed so as to penetrate the hole, and a perforated steel plate formed of a steel plate protruding from the member and embedded in the concrete and having holes formed in one or more stages. A through hole, a flange plate welded to the side opposite to the side fixed to the member of the perforated steel plate, and a strip reinforcing bar disposed around the perforated steel plate, and having the flange plate Based on the shear strength of the high performance perforated steel plate gibel and the bearing strength of the flange plate when it is assumed that the Since the shear strength is evaluated, it is possible to provide a shear strength evaluation method for the axial tensile force of a high performance perforated steel plate gibber that can exhibit the required performance under the simultaneous action of axial force, bending moment and shearing force. Play.
また、本発明に係る他の高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法によれば、下記の算定式（Ａ１）を設定し、この算定式（Ａ１）に基づいて前記高性能孔あき鋼板ジベルの軸引張力に対するせん断耐力Ｖを算定するので、高性能孔あき鋼板ジベルの軸引張力に対するせん断耐力を迅速かつ簡便に評価することができるという効果を奏する。
Ｖ＝（α・Ｖｐｓｕｄ＋Ｖｆｕ）／γｂ ・・・・式（Ａ１）
ここに、α：前記孔のせん断耐力の低減係数
Ｖｐｓｕｄ：前記フランジプレートを有しないと仮定した場合の前記高性能孔あき鋼板ジベルのせん断耐力（Ｎ）であり、下記の式（Ａ２）により算定される値。
Ｖｆｕ：前記フランジプレートの支圧耐力（Ｎ）であり、下記の式（Ａ３）により算定される値。
γｂ：部材係数
Ｖｐｓｕｄ＝（１．８５Ａ−２６．１×１０３）／γｂ ・・・・式（Ａ２）
ここに、Ａ＝π（ｄ２−φ２）／４×ｆｃｄ＋πφ２／４×ｆｕｄ
（ただし、４．０１×１０４＜Ａ＜３．８３×１０５）
ｄ：前記孔の径（ｍｍ）
φ：前記貫通鉄筋の径（ｍｍ）
ｆｃｄ：前記コンクリートの設計圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）
ｆｕｄ：前記貫通鉄筋の設計引張強度（Ｎ／ｍｍ２）
Ｖｆｕ＝ｆａｋ・Ａｂ＝ｆａｋ・（ｂｆ−ｔ）・ｂｐ ・・・・式（Ａ３）
ここに、ｆａｋ：前記コンクリートの支圧強度（Ｎ／ｍｍ２）
Ａｂ：前記フランジプレートの支圧面積（ｍｍ２）
ｂｆ：前記フランジプレートの幅（ｍｍ）
ｔ：前記孔あき鋼板の板厚（ｍｍ）
ｂｐ：前記孔あき鋼板の幅（ｍｍ）
Moreover, according to the proof stress evaluation method of the other high performance perforated steel plate gibel according to the present invention, the following calculation formula (A1) is set, and based on this calculation formula (A1), Since the shear strength V with respect to the axial tensile force is calculated, it is possible to quickly and easily evaluate the shear strength with respect to the axial tensile force of the high performance perforated steel plate gibber.
V = (α · Vpsud + Vfu) / γb (Equation (A1))
Where α is a reduction factor of the shear strength of the hole
Vpsud: Shear strength (N) of the high performance perforated steel plate gibber when it is assumed that the flange plate is not provided, and a value calculated by the following equation (A2).
Vfu: bearing strength (N) of the flange plate, calculated by the following equation (A3).
γb: member coefficient
Vpsud = (1.85A−26.1 × 10 3 ) / γb (Equation (A2))
Here, A = π (d 2 -φ 2) / 4 × fcd + πφ 2/4 × fud
(However, 4.01 × 10 4 <A <3.83 × 10 5 )
d: Diameter of the hole (mm)
φ: Diameter of the penetrating rebar (mm)
fcd: Design compressive strength of the concrete (N / mm 2 )
fud: Design tensile strength of the penetrating rebar (N / mm 2 )
Vfu = fak.Ab = fak. (Bf-t) .bp... Formula (A3)
Here, fak: bearing pressure strength of the concrete (N / mm 2 )
Ab: bearing area of the flange plate (mm 2 )
bf: width of the flange plate (mm)
t: Thickness (mm) of the perforated steel sheet
bp: width of the perforated steel sheet (mm)
また、本発明に係る他の高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法によれば、部材とコンクリートとの結合を図るために使用される高性能孔あき鋼板ジベルの耐力を評価する方法であって、前記高性能孔あき鋼板ジベルは、前記部材に突設され、かつ、前記コンクリートに埋め込まれ、孔が一段または複数段に開けられた鋼板により構成される孔あき鋼板と、前記孔を貫通するように配置した貫通鉄筋と、前記孔あき鋼板の前記部材に固定される側とは反対側に溶接したフランジプレートと、前記孔あき鋼板の周囲に配置した帯鉄筋とを備えるものであり、前記フランジプレートを有しないと仮定した場合の前記高性能孔あき鋼板ジベルの曲げ耐力と、前記フランジプレートの支圧による曲げ耐力とに基づいて、前記高性能孔あき鋼板ジベルの曲げモーメントに対する曲げ耐力を評価するので、軸力、曲げモーメント、せん断力の同時作用下において所要の性能を発揮可能な高性能孔あき鋼板ジベルの曲げモーメントに対する曲げ耐力評価方法を提供することができるという効果を奏する。 Further, according to another method for evaluating the strength of a high performance perforated steel plate gibber according to the present invention, the method is for evaluating the strength of a high performance perforated steel plate gibber used for joining a member and concrete. The high-performance perforated steel plate gibber penetrates the hole, and a perforated steel plate formed of a steel plate protruding from the member and embedded in the concrete and having holes formed in one or more stages. The penetration reinforcing bar, the flange plate welded to the opposite side of the perforated steel plate to the side fixed to the member, and the strip reinforcing bar arranged around the perforated steel plate, Based on the bending strength of the high performance perforated steel plate gibel when it is assumed that there is no flange plate, and the bending strength of the flange plate due to the bearing pressure, Since the bending strength against bending moment is evaluated, it is possible to provide a bending strength evaluation method against bending moment of a high performance perforated steel plate gibel that can exhibit the required performance under the simultaneous action of axial force, bending moment and shearing force. There is an effect.
また、本発明に係る他の高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法によれば、前記フランジプレートを有しないと仮定した場合の前記高性能孔あき鋼板ジベルの曲げ耐力を、前記高性能孔あき鋼板ジベルの設計せん断耐力と前記コンクリートの設計基準強度とに基づいて設定する一方、前記フランジプレートの支圧による曲げ耐力を、前記フランジプレートにおける前記コンクリートが支圧強度に達したときの曲げモーメントに基づいて設定したので、高性能孔あき鋼板ジベルの曲げモーメントに対する曲げ耐力を簡便に評価することができるという効果を奏する。 Further, according to another method for evaluating the yield strength of a high performance perforated steel plate gibel according to the present invention, the bending strength of the high performance perforated steel plate gibel when it is assumed that the flange plate is not provided is obtained. While setting based on the design shear strength of the steel plate gibel and the design standard strength of the concrete, the bending strength due to the bearing pressure of the flange plate is the bending moment when the concrete in the flange plate reaches the bearing strength. Since it set based on it, there exists an effect that the bending proof stress with respect to the bending moment of a high performance perforated steel plate gibel can be evaluated simply.
また、本発明に係る他の高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法によれば、下記の算定式（Ｂ１）を設定し、この算定式（Ｂ１）に基づいて前記高性能孔あき鋼板ジベルの曲げモーメントに対する曲げ耐力Ｍｕを算定するので、高性能孔あき鋼板ジベルの曲げモーメントに対する曲げ耐力を迅速かつ簡便に評価することができるという効果を奏する。
Ｍｕ＝（Ｍｐｕ＋Ｍｆｕ）／γｂ ・・・・式（Ｂ１）
ここに、Ｍｕ：前記高性能孔あき鋼板ジベルの曲げ耐力（ｋＮ・ｍ）
Ｍｐｕ：前記フランジプレートを有しないと仮定した場合の前記高性能孔あき鋼板ジベルの曲げ耐力（ｋＮ・ｍ）であり、下記の式（Ｂ２）により算定される値。
Ｍｆｕ：前記フランジプレートの支圧による曲げ耐力（ｋＮ・ｍ）であり、下記の式（Ｂ３）により算定される値。
γｂ：部材係数
Ｍｐｕ＝Ｖｐｓｕｄ（ｄ１−Ｖｐｓｕｄ／（２・０．８５σｃｋ・ｂ）） ・・・・式（Ｂ２）
ここに、Ｖｐｓｕｄ：前記フランジプレートを有しないと仮定した場合の前記高性能孔あき鋼板ジベルのせん断耐力（Ｎ）
ｄ１：引張側の前記高性能孔あき鋼板ジベルの有効高さ（ｍｍ）
σｃｋ：前記コンクリートの設計基準強度（Ｎ／ｍｍ２）
ｂ：圧縮域の前記コンクリートの幅（ｍｍ）
Ｍｆｕ＝ｆａｋ・Ａｂ／２・ｂｐ／２ ・・・・式（Ｂ３）
ここに、Ａｂ＝（ｂｆ−ｔ）・ｂｐ ・・・・式（Ｂ４）
ｆａｋ：前記コンクリートの支圧強度（Ｎ／ｍｍ２）
Ａｂ：前記フランジプレートの支圧面積（ｍｍ２）
ｂｆ：前記フランジプレートの幅（ｍｍ）
ｔ：前記孔あき鋼板の板厚（ｍｍ）
ｂｐ：前記孔あき鋼板の幅（ｍｍ）
Moreover, according to the proof stress evaluation method of the other high performance perforated steel plate gibel according to the present invention, the following calculation formula (B1) is set, and based on the calculation formula (B1), Since the bending strength Mu with respect to the bending moment is calculated, it is possible to quickly and easily evaluate the bending strength with respect to the bending moment of the high performance perforated steel plate gibber.
Mu = (Mpu + Mfu) / γb Expression (B1)
Here, Mu: bending strength (kN · m) of the high performance perforated steel plate gibber
Mpu: The bending strength (kN · m) of the high performance perforated steel plate gibber when it is assumed that the flange plate is not provided, and a value calculated by the following formula (B2).
Mfu: bending strength (kN · m) due to the bearing pressure of the flange plate, calculated by the following formula (B3).
γb: member coefficient
Mpu = Vpsud (d1−Vpsud / (2 · 0.85σck · b)) (Equation (B2))
Here, Vpsud: Shear strength (N) of the high performance perforated steel plate gibber when it is assumed that the flange plate is not provided
d1: Effective height (mm) of the high performance perforated steel plate gibber on the tension side
σck: Design standard strength of the concrete (N / mm 2 )
b: Width of the concrete in the compression zone (mm)
Mfu = fak · Ab / 2 · bp / 2 ··· Formula (B3)
Here, Ab = (bf−t) · bp... Formula (B4)
fak: bearing strength of the concrete (N / mm 2 )
Ab: bearing area of the flange plate (mm 2 )
bf: width of the flange plate (mm)
t: Thickness (mm) of the perforated steel sheet
bp: width of the perforated steel sheet (mm)
また、本発明に係る高性能孔あき鋼板ジベルの設計方法によれば、部材とコンクリートとの結合を図るために使用される高性能孔あき鋼板ジベルを設計する方法であって、前記高性能孔あき鋼板ジベルは、前記部材に突設され、かつ、前記コンクリートに埋め込まれ、孔が一段または複数段に開けられた鋼板により構成される孔あき鋼板と、前記孔を貫通するように配置した貫通鉄筋と、前記孔あき鋼板の前記部材に固定される側とは反対側に溶接したフランジプレートと、前記孔あき鋼板の周囲に配置した帯鉄筋とを備えるものであり、前記高性能孔あき鋼板ジベルの耐力を上述した耐力評価方法により評価し、評価した耐力に基づいて前記高性能孔あき鋼板ジベルを設計するので、軸力、曲げモーメント、せん断力の同時作用下において所要の性能を発揮可能な高性能孔あき鋼板ジベルの設計方法を提供することができるという効果を奏する。 Further, according to the design method for a high performance perforated steel plate gibber according to the present invention, a method for designing a high performance perforated steel plate gibber used for joining a member and concrete, the high performance perforated steel plate A perforated steel plate gibber is a perforated steel plate that is formed by a steel plate that protrudes from the member and is embedded in the concrete and has holes formed in one or more stages, and a penetration that is disposed so as to penetrate the hole. A high-performance perforated steel sheet comprising a reinforcing bar, a flange plate welded to a side opposite to the side fixed to the member of the perforated steel sheet, and a strip rebar disposed around the perforated steel sheet. Since the high-performance perforated steel plate gibel is designed based on the above-mentioned strength evaluation method based on the strength evaluation method described above, under the simultaneous action of axial force, bending moment and shear force An effect that it is possible to provide a design method of capable of exhibiting high performance perforated steel dowels performance requirements.
以下に、本発明に係る高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法および設計方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下においては橋梁や高架道路などを構成する合成桁、すなわち鋼桁とコンクリート部材とを接合してなる合成桁に使用される高性能孔あき鋼板ジベルの場合について説明するが、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a proof stress evaluation method and a design method for a high performance perforated steel plate gibel according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following, a description will be given of the case of a high performance perforated steel plate gibber used for a composite girder constituting a bridge or an elevated road, that is, a composite girder formed by joining a steel girder and a concrete member. The present invention is not limited by the form.
［高性能孔あき鋼板ジベル］
まず、本発明に係る高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法および設計方法の適用対象である高性能孔あき鋼板ジベルの構成例および作用について説明する。
[High-performance perforated steel plate gibber]
First, the structural example and effect | action of the high performance perforated steel plate gibel which is the application object of the proof stress evaluation method and design method of the high performance perforated steel plate gibel according to the present invention will be described.
図１に示すように、本発明の適用対象の高性能孔あき鋼板ジベル（以下、ＰＢＬジベルという。）１０は、鋼桁フランジプレート１２（部材）に溶接により突設され、かつ、コンクリート部材１４（コンクリート）に埋め込まれて、鋼桁フランジプレート１２とコンクリート部材１４との結合を図るために使用されるものである。このＰＢＬジベル１０は、孔１８が複数開けられた孔あき鋼板１６と、フランジプレート２０と、孔あき鋼板１６の周囲に配置した帯鉄筋２２（スターラップ）と、各孔１８に貫通配置した貫通鉄筋２４とを備えている。 As shown in FIG. 1, a high-performance perforated steel plate gibel (hereinafter referred to as a PBL gibber) 10 to which the present invention is applied is protruded from a steel girder flange plate 12 (member) by welding and a concrete member 14. It is embedded in (concrete) and used to connect the steel girder flange plate 12 and the concrete member 14. The PBL dowel 10 includes a perforated steel plate 16 having a plurality of holes 18, a flange plate 20, a band rebar 22 (star wrap) disposed around the perforated steel plate 16, and a through hole disposed through each hole 18. Reinforcing bar 24 is provided.
孔あき鋼板１６の形状は、軸力（引抜力）、曲げモーメント、せん断力に対応できるように、従来のＰＢＬジベルに比べて幅（橋軸方向Ｘの延在長Ｌ）が狭く、かつ、コンクリート部材１４に対する埋込長Ｈが長い長方形板状としてある。また、孔あき鋼板１６の孔１８は、鋼桁フランジプレート１２の橋軸方向Ｘおよび直角方向Ｙ（突設方向）についてそれぞれ所定間隔をあけて設けてある。図の例では孔１８を方向Ｘに３個、方向Ｙに２個設けた場合を示しているが、これに限るものではなく、例えば孔１８を方向Ｙに１個（一段）、あるいは３個以上（複数段）に設けるようにしても構わない。 The shape of the perforated steel sheet 16 is narrower than the conventional PBL dowel so that it can handle axial force (pulling force), bending moment, and shearing force, and the extension length L in the bridge axis direction X, and The rectangular plate shape has a long embedding length H with respect to the concrete member 14. Further, the holes 18 of the perforated steel plate 16 are provided at predetermined intervals in the bridge axis direction X and the perpendicular direction Y (projecting direction) of the steel girder flange plate 12. In the example shown in the figure, three holes 18 are provided in the direction X and two holes 18 are provided in the direction Y. However, the present invention is not limited to this. For example, one hole 18 in the direction Y (one step) or three holes 18 are provided. You may make it provide in the above (multiple steps).
フランジプレート２０は、孔あき鋼板１６の鋼桁フランジプレート１２に固定される側１６ａとは反対側１６ｂに溶接される長方形板状のものである。このフランジプレート２０は、長方形板の短手方向の中央位置で長手方向に沿って孔あき鋼板１６に対して溶接され、フランジプレート２０と孔あき鋼板１６はＴ字状の断面を呈するように配置される。また、帯鉄筋２２は、孔あき鋼板１６の突設方向Ｙに所定の間隔Ｄで複数組配置される。図の例では帯鉄筋２２を３組配置した場合を示しているが、配置する組数はこれに限るものではない。また、帯鉄筋２２は孔あき鋼板１６を拘束する効果を十分に発揮できる最小の間隔で密に配置することが好ましい。 The flange plate 20 has a rectangular plate shape that is welded to the side 16b opposite to the side 16a fixed to the steel girder flange plate 12 of the perforated steel plate 16. The flange plate 20 is welded to the perforated steel plate 16 along the longitudinal direction at the center position in the short direction of the rectangular plate, and the flange plate 20 and the perforated steel plate 16 are arranged so as to exhibit a T-shaped cross section. Is done. Further, a plurality of sets of band reinforcing bars 22 are arranged at a predetermined interval D in the protruding direction Y of the perforated steel plate 16. Although the example of a figure has shown the case where three sets of band reinforcement 22 are arranged, the number of arrangement to arrange is not restricted to this. Moreover, it is preferable to arrange | position densely the band reinforcement 22 with the minimum space | interval which can fully exhibit the effect which restrains the perforated steel plate 16. FIG.
上記のように構成した高性能孔あき鋼板ジベル１０によれば、作用する軸力（引抜力）、曲げモーメントに対して、フランジプレート２０前面のコンクリート支圧抵抗により大きな抵抗力を発揮することができる。また、作用するせん断力に対して、フランジプレート２０が孔あき鋼板１６の曲げ変形を防止し、残留ずれ変位を低減することが可能である。したがって、高性能孔あき鋼板ジベル１０によれば、軸力、曲げモーメント、せん断力の同時作用下においても所要の性能を発揮することができる。 According to the high performance perforated steel plate gibber 10 configured as described above, a large resistance force can be exerted by the concrete bearing resistance on the front surface of the flange plate 20 against the acting axial force (pulling force) and bending moment. it can. Further, the flange plate 20 can prevent bending deformation of the perforated steel plate 16 against the acting shearing force, and the residual displacement can be reduced. Therefore, according to the high performance perforated steel plate gibber 10, the required performance can be exhibited even under the simultaneous action of the axial force, the bending moment, and the shearing force.
また、従来のＰＢＬジベルは、孔あき鋼板ジベルの周面を十分に拘束するコンクリートが必要であったが、上記の高性能孔あき鋼板ジベル１０によれば孔あき鋼板１６の形状寸法を縮小するとともに、孔あき鋼板１６周面を帯鉄筋２２で補強することにより、小さな断面の鉄筋コンクリート部材と鋼桁との連結が可能になるという効果も期待できる。 Further, the conventional PBL dowel requires concrete that sufficiently constrains the peripheral surface of the perforated steel plate gibel. However, according to the high performance perforated steel plate gibel 10 described above, the shape dimension of the perforated steel plate 16 is reduced. At the same time, by reinforcing the peripheral surface of the perforated steel plate 16 with the band reinforcing bar 22, it is possible to expect an effect that the reinforced concrete member having a small cross section and the steel beam can be connected.
また、上記の高性能孔あき鋼板ジベル１０と従来のＰＢＬジベルの性能を比較すると、高性能孔あき鋼板ジベル１０の引抜き耐力は、従来のＰＢＬジベルの概ね２．３倍になると考えられる。また、高性能孔あき鋼板ジベル１０の曲げ耐力は、従来のＰＢＬジベルの概ね１．６倍になると考えられる。また、高性能孔あき鋼板ジベル１０のせん断特性としては、設計荷重時における残留ずれ変位は従来のＰＢＬジベルの０．５倍になると考えられる。 Further, comparing the performance of the high performance perforated steel plate gibel 10 and the conventional PBL gibel, it is considered that the pulling strength of the high performance perforated steel plate gibel 10 is approximately 2.3 times that of the conventional PBL gibel. Further, the bending strength of the high performance perforated steel plate gibber 10 is considered to be approximately 1.6 times that of the conventional PBL gibber. Further, as the shear characteristics of the high performance perforated steel plate gibber 10, it is considered that the residual displacement displacement at the time of design load is 0.5 times that of the conventional PBL gibber.
［高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法および設計方法］
次に、本発明に係る高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法および設計方法の実施の形態として、「軸引張力に対するせん断耐力評価方法・設計方法」と、「曲げモーメントに対する曲げ耐力評価方法・設計方法」とについて説明する。
[Strength evaluation method and design method of high performance perforated steel plate gibber]
Next, as an embodiment of the strength evaluation method and design method of the high performance perforated steel plate gibel according to the present invention, “shear strength evaluation method / design method for axial tensile force” and “bending strength evaluation method for bending moment / Design method "will be described.
＜軸引張力に対するせん断耐力評価方法・設計方法＞
まず、本発明の実施の形態として、軸引張力に対するせん断耐力評価方法・設計方法について説明する。
<Shearing strength evaluation method / design method for axial tensile force>
First, as an embodiment of the present invention, a shear strength evaluation method / design method for axial tensile force will be described.
図２（１）に示すように、本実施の形態に係る耐力評価方法は、フランジプレート２０を有しないと仮定した場合の高性能孔あき鋼板ジベル１０のせん断耐力Ｖｐｓｕｄと、フランジプレート２０の支圧耐力Ｖｆｕとを算定し（ステップＳ１、Ｓ２）、算定したせん断耐力Ｖｐｓｕｄ、支圧耐力Ｖｆｕに基づいて、高性能孔あき鋼板ジベル１０の軸引張力に対するせん断耐力Ｖを算定評価するものである（ステップＳ３）。そして、本実施の形態に係る設計方法において、せん断耐力Ｖに安全率を考慮して許容せん断力Ｖａを算定する（ステップＳ４）。 As shown in FIG. 2 (1), the yield strength evaluation method according to the present embodiment is based on the assumption that the flange plate 20 is not provided and the shear strength Vpsud of the high performance perforated steel plate gibber 10 and the support of the flange plate 20. The pressure yield strength Vfu is calculated (steps S1 and S2), and the shear strength V with respect to the axial tensile force of the high performance perforated steel plate gibber 10 is calculated and evaluated based on the calculated shear strength Vpsud and bearing strength Vfu. (Step S3). In the design method according to the present embodiment, the allowable shear force Va is calculated in consideration of the safety factor for the shear strength V (step S4).
より具体的には、下記の算定式（Ａ１）を設定し、この算定式（Ａ１）に基づいて高性能孔あき鋼板ジベル１０の軸引張力に対するせん断耐力Ｖを算定することになる。算定式（Ａ１）は、終局限界状態における高性能孔あき鋼板ジベル１０の軸引張力に対するせん断耐力の設計式と考えることができる。また、せん断耐力Ｖは、従来のＰＢＬジベルのせん断耐力に、フランジプレート２０前面のコンクリート部材１４の支圧強度を加算したものに相当する。 More specifically, the following calculation formula (A1) is set, and based on this calculation formula (A1), the shear resistance V with respect to the axial tensile force of the high performance perforated steel plate gibber 10 is calculated. The calculation formula (A1) can be considered as a design formula of the shear strength against the axial tensile force of the high performance perforated steel plate gibber 10 in the ultimate limit state. The shear strength V corresponds to a value obtained by adding the bearing strength of the concrete member 14 on the front surface of the flange plate 20 to the shear strength of the conventional PBL dowel.
Ｖ＝（α・Ｖｐｓｕｄ＋Ｖｆｕ）／γｂ ・・・・式（Ａ１）
ここに、α：孔１８のせん断耐力の低減係数（例えばα＝０．７）
Ｖｐｓｕｄ：フランジプレート２０を有しないと仮定した場合の高性能孔あき鋼板ジベル１０の孔１個あたりのせん断耐力（Ｎ）であり、下記の式（Ａ２）により算定される値。
Ｖｆｕ：フランジプレート２０前面の支圧耐力（Ｎ）であり、下記の式（Ａ３）により算定される値。
γｂ：部材係数（例えばγｂ＝１．０〜１．３）
V = (α · Vpsud + Vfu) / γb (Equation (A1))
Where α: reduction factor of shear strength of hole 18 (for example, α = 0.7)
Vpsud: Shear strength (N) per hole of the high-performance perforated steel plate gibber 10 assuming that the flange plate 20 is not provided, and a value calculated by the following formula (A2).
Vfu: bearing strength (N) of the front surface of the flange plate 20, calculated by the following formula (A3).
γb: member coefficient (for example, γb = 1.0 to 1.3)
Ｖｐｓｕｄ＝（１．８５Ａ−２６．１×１０３）／γｂ ・・・・式（Ａ２）
ここに、Ａ＝π（ｄ２−φ２）／４×ｆｃｄ＋πφ２／４×ｆｕｄ
（ただし、４．０１×１０４＜Ａ＜３．８３×１０５）
ｄ：孔１８の径（ｍｍ）
φ：貫通鉄筋２４の径（ｍｍ）
ｆｃｄ：コンクリート部材１４の設計圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）
ｆｕｄ：貫通鉄筋２４の設計引張強度（Ｎ／ｍｍ２）
Vpsud = (1.85A−26.1 × 10 3 ) / γb (Equation (A2))
Here, A = π (d 2 -φ 2) / 4 × fcd + πφ 2/4 × fud
(However, 4.01 × 10 4 <A <3.83 × 10 5 )
d: Diameter of hole 18 (mm)
φ: Diameter of penetrating rebar 24 (mm)
fcd: Design compressive strength of concrete member 14 (N / mm 2 )
fud: design tensile strength of penetrating rebar 24 (N / mm 2 )
Ｖｆｕ＝ｆａｋ・Ａｂ＝ｆａｋ・（ｂｆ−ｔ）・ｂｐ ・・・・式（Ａ３）
ここに、ｆａｋ：コンクリート部材１４の支圧強度（Ｎ／ｍｍ２）
Ａｂ：フランジプレート２０前面の支圧面積（ｍｍ２）
ｂｆ：フランジプレート２０の幅（ｍｍ）
ｔ：孔あき鋼板１６の板厚（ｍｍ）
ｂｐ：孔あき鋼板１６の幅（ｍｍ）
（ｂｆ、ｔ、ｂｐについては、図３の説明図を参照のこと。）
Vfu = fak.Ab = fak. (Bf-t) .bp... Formula (A3)
Here, fak: bearing strength of concrete member 14 (N / mm 2 )
Ab: Bearing pressure area on the front surface of the flange plate 20 (mm 2 )
bf: flange plate 20 width (mm)
t: Thickness (mm) of the perforated steel plate 16
bp: Width of the perforated steel plate 16 (mm)
(Refer to the explanatory diagram of FIG. 3 for bf, t, and bp.)
（せん断耐力の算定例）
以下に、上記の算定式（Ａ１）等を用いた高性能孔あき鋼板ジベル１０の軸引張力に対するせん断耐力Ｖの算定例を示す。なお、この例では、γｂ＝１．０、ｄ＝７０、φ＝１９、ｆｃｄ＝２８．３、ｆｕｄ＝５９０．２、ｆａｋ＝２×ｆｃｄ、ｂｆ＝６０、ｔ＝１９、ｂｐ＝５８０、α＝０．７とした。
(Example of calculation of shear strength)
Below, the example of calculation of the shear strength V with respect to the axial tensile force of the high performance perforated steel plate gibber 10 using the above calculation formula (A1) or the like is shown. In this example, γb = 1.0, d = 70, φ = 19, fcd = 28.3, fud = 590.2, fak = 2 × fcd, bf = 60, t = 19, bp = 580, α = 0.7.
Ｖｐｓｕｄ＝（１．８５Ａ−２６．１×１０３）／γｂ
＝（１．８５×２．６８０９×１０５−２６．１×１０３）／１．０
＝４７０（ｋＮ）
Vpsud = (1.85A-26.1 × 10 3 ) / γb
= (1.85 × 2.6809 × 10 5 −26.1 × 10 3 ) /1.0
= 470 (kN)
Ａ＝π（ｄ２−φ２）／４×ｆｃｄ＋πφ２／４×ｆｕｄ
（ただし、４．０１×１０４＜Ａ＜３．８３×１０５）
＝π（７０２−１９２）／４×２８．３＋π×１９２／４×５９０．２
＝２．６８０９×１０５
A = π (d 2 -φ 2 ) / 4 × fcd + πφ 2/4 × fud
(However, 4.01 × 10 4 <A <3.83 × 10 5 )
= Π (70 2 −19 2 ) /4×28.3+π×19 2 /4×590.2
= 2.6809 × 10 5
Ｖｆｕ＝ｆａｋ・Ａｂ
＝ｆａｋ・（ｂｆ−ｔ）・ｂｐ
＝２×２８．３×（６０−１９）×５８０
＝１３４６（ｋＮ）
Vfu = fak · Ab
= Fak. (Bf-t) .bp
= 2 * 28.3 * (60-19) * 580
= 1346 (kN)
Ｖ＝（α・Ｖｐｓｕｄ＋Ｖｆｕ）／γｂ
＝（０．７×４７０×５＋１３４６）／１．０
＝２９９１（ｋＮ）
V = (α · Vpsud + Vfu) / γb
= (0.7 x 470 x 5 + 1346) /1.0
= 2991 (kN)
また、本実施の形態に係る設計方法は、上記の耐力評価方法により算定評価した高性能孔あき鋼板ジベル１０のせん断耐力Ｖに基づいて高性能孔あき鋼板ジベル１０を設計するものである。より具体的には、せん断耐力Ｖに基づいて許容せん断力Ｖａを設定し、この許容せん断力Ｖａに基づいて高性能孔あき鋼板ジベル１０の仕様諸元を設計する。 In addition, the design method according to this embodiment is to design the high performance perforated steel plate gibber 10 based on the shear strength V of the high performance perforated steel plate gibber 10 calculated and evaluated by the above-described yield strength evaluation method. More specifically, the allowable shear force Va is set based on the shear strength V, and the specifications of the high performance perforated steel plate gibber 10 are designed based on the allowable shear force Va.
許容せん断力Ｖａは、算定式（Ａ１）により算定されたせん断耐力Ｖに安全率Ｆｓ（例えばＦｓ＝２．５）を考慮した下記の算定式（Ａ４）を用いて算定することができる。 The allowable shear force Va can be calculated using the following calculation formula (A4) in which the shear strength V calculated by the calculation formula (A1) is taken into consideration and the safety factor Fs (for example, Fs = 2.5).
Ｖａ＝（１／Ｆｓ）・Ｖ＝０．４・Ｖ ・・・・式（Ａ４） Va = (1 / Fs) · V = 0.4 · V Formula (A4)
この算定式（Ａ４）は、使用限界状態における高性能孔あき鋼板ジベル１０の軸引張力に対する許容せん断力の設計式に相当する。 This calculation formula (A4) corresponds to a design formula of the allowable shear force with respect to the axial tensile force of the high performance perforated steel plate gibber 10 in the use limit state.
（効果の検証）
本実施の形態による効果を検証するため、上記の算定例の諸元を有する高性能孔あき鋼板ジベル１０について引抜実験を行った。図４に実験状況の写真を示す。図５に実験により得られた荷重−ずれ変位曲線を示す。
(Verification of effect)
In order to verify the effect of the present embodiment, a drawing experiment was conducted on the high performance perforated steel plate gibber 10 having the specifications of the above calculation example. FIG. 4 shows a photograph of the experimental situation. FIG. 5 shows a load-displacement displacement curve obtained by the experiment.
上記の算定例にあるように、せん断耐力Ｖの算定式としてフランジプレート２０の効果を考慮した算定式（Ａ１）を用いた場合には、せん断耐力Ｖ（設計せん断耐力）は２９９１ｋＮとなる。したがって、算定式（Ａ１）で算定したせん断耐力Ｖは、図５に示される実験における引抜荷重の最大値３９３６ｋＮに対して１．３２の安全率を確保できている。このため、本実施の形態の耐力評価方法によれば、終局限界状態の安全性を確保することが可能である。 As in the above calculation example, when the calculation formula (A1) considering the effect of the flange plate 20 is used as the calculation formula of the shear strength V, the shear strength V (design shear strength) is 2991 kN. Therefore, the shear strength V calculated by the calculation formula (A1) can secure a safety factor of 1.32 with respect to the maximum value 3936 kN of the pull-out load in the experiment shown in FIG. For this reason, according to the yield strength evaluation method of the present embodiment, it is possible to ensure the safety in the ultimate limit state.
また、許容せん断力Ｖａの算定式として算定式（Ａ４）（終局限界に対する安全率Ｆｓ＝２．５）を用いた場合には、許容せん断力Ｖａ＝０．４・Ｖ＝０．４・２９９１＝１１９６ｋＮとなる。図５によれば、この許容せん断力時のずれ変位は０．５ｍｍ程度、残留ずれ変位は０．１４ｍｍ以下であり、使用限界状態における健全性を確保することが可能である。なお、実験においては、許容せん断力Ｖａを若干超える引抜荷重１２００ｋＮで高性能孔あき鋼板ジベル１０の周囲のコンクリート部材等にひび割れは発生しておらず、良好な使用状態であったことが確認されている。 When the calculation formula (A4) (safety factor Fs = 2.5 for the ultimate limit) is used as the calculation formula for the allowable shear force Va, the allowable shear force Va = 0.4 · V = 0.4 · 2991 = 1196 kN. According to FIG. 5, the displacement displacement at the time of this allowable shear force is about 0.5 mm, and the residual displacement displacement is 0.14 mm or less, and it is possible to ensure soundness in the use limit state. In the experiment, it was confirmed that cracks were not generated in the concrete members and the like around the high performance perforated steel plate gibber 10 at a pulling load of 1200 kN which slightly exceeded the allowable shear force Va, and it was confirmed that they were in good use. ing.
＜曲げモーメントに対する曲げ耐力評価方法・設計方法＞
次に、本発明の実施の形態として、曲げモーメントに対する曲げ耐力評価方法・設計方法について説明する。
<Bending strength evaluation method / design method for bending moment>
Next, as an embodiment of the present invention, a bending strength evaluation method / design method for a bending moment will be described.
図２（２）に示すように、本実施の形態に係る耐力評価方法は、フランジプレート２０を有しないと仮定した場合の高性能孔あき鋼板ジベル１０の曲げ耐力Ｍｐｕと、フランジプレート２０の支圧による曲げ耐力Ｍｆｕとを算定し（ステップＴ１、Ｔ２）、算定した曲げ耐力Ｍｐｕ、Ｍｆｕに基づいて、高性能孔あき鋼板ジベル１０の曲げモーメントに対する曲げ耐力Ｍｕを算定評価するものである（ステップＴ３）。そして、本実施の形態に係る設計方法において、曲げ耐力Ｍｕに安全率を考慮して許容曲げモーメントＭａを算定する（ステップＴ４）。 As shown in FIG. 2 (2), the yield strength evaluation method according to the present embodiment is based on the bending strength Mpu of the high-performance perforated steel plate gibel 10 assuming that the flange plate 20 is not provided, and the support of the flange plate 20. The bending strength Mfu due to pressure is calculated (steps T1, T2), and the bending strength Mu with respect to the bending moment of the high performance perforated steel plate gibber 10 is calculated and evaluated based on the calculated bending strengths Mpu, Mfu (steps). T3). In the design method according to the present embodiment, the allowable bending moment Ma is calculated in consideration of the safety factor for the bending strength Mu (step T4).
より具体的には、下記の算定式（Ｂ１）を設定し、この算定式（Ｂ１）に基づいて高性能孔あき鋼板ジベル１０の曲げモーメントに対する曲げ耐力Ｍｕを算定することになる。算定式（Ｂ１）は、終局限界状態における高性能孔あき鋼板ジベル１０の曲げモーメントに対する曲げ耐力の設計式と考えることができる。また、曲げ耐力Ｍｕは、従来のＰＢＬジベルの曲げ耐力に、フランジプレート２０前面のコンクリート部材１４の支圧による曲げ耐力を加算したものに相当する。 More specifically, the following calculation formula (B1) is set, and based on this calculation formula (B1), the bending resistance Mu with respect to the bending moment of the high performance perforated steel plate gibber 10 is calculated. The calculation formula (B1) can be considered as a design formula for the bending strength with respect to the bending moment of the high performance perforated steel plate gibber 10 in the ultimate limit state. The bending strength Mu corresponds to the bending strength of the conventional PBL dowel plus the bending strength due to the bearing pressure of the concrete member 14 on the front surface of the flange plate 20.
Ｍｕ＝（Ｍｐｕ＋Ｍｆｕ）／γｂ ・・・・式（Ｂ１）
ここに、Ｍｕ：高性能孔あき鋼板ジベル１０の曲げ耐力（ｋＮ・ｍ）
Ｍｐｕ：フランジプレート２０を有しないと仮定した場合の高性能孔あき鋼板ジベル１０の曲げ耐力（ｋＮ・ｍ）
Ｍｆｕ：フランジプレート２０前面の支圧による曲げ耐力（ｋＮ・ｍ）であり、下記の式（Ｂ３）により算定される値。
γｂ：部材係数（例えばγｂ＝１．０〜１．３）
Mu = (Mpu + Mfu) / γb Expression (B1)
Here, Mu: Bending strength (kN · m) of high performance perforated steel plate gibber 10
Mpu: Bending strength (kN · m) of high performance perforated steel plate gibber 10 assuming no flange plate 20
Mfu: The bending strength (kN · m) due to the bearing pressure on the front surface of the flange plate 20 and calculated by the following formula (B3).
γb: member coefficient (for example, γb = 1.0 to 1.3)
ここで、曲げ耐力Ｍｐｕは、従来のＰＢＬジベルの設計せん断耐力を貫通鉄筋２４の降伏時の引張力に置き換え、圧縮側のコンクリート部材１４の幅を主桁（鋼桁フランジプレート１２）の幅（１００ｍｍ）とした曲げ耐力式である下記の算定式（Ｂ２）により算定する。 Here, the bending strength Mpu replaces the design shear strength of the conventional PBL dowel with the tensile force at the time of yielding of the penetrating rebar 24, and the width of the concrete member 14 on the compression side is the width of the main girder (steel girder flange plate 12) ( 100 mm) is calculated by the following calculation formula (B2) which is a bending strength formula.
Ｍｐｕ＝Ｖｐｓｕｄ（ｄ１−Ｖｐｓｕｄ／（２・０．８５σｃｋ・ｂ）） ・・・・式（Ｂ２）
ここに、Ｖｐｓｕｄ：フランジプレート２０を有しないと仮定した場合の高性能孔あき鋼板ジベル１０の孔１個あたりのせん断耐力（Ｎ）であり、上記の「軸引張力に対するせん断耐力評価方法・設計方法」で説明した式（Ａ２）により算定される値。
ｄ１：引張側の高性能孔あき鋼板ジベル１０の有効高さ（ｍｍ）
σｃｋ：コンクリート部材１４の設計基準強度（Ｎ／ｍｍ２）
ｂ：圧縮域のコンクリート部材１４の幅（ｍｍ）
Mpu = Vpsud (d1−Vpsud / (2 · 0.85σck · b)) (Equation (B2))
Here, Vpsud is the shear strength (N) per hole of the high-performance perforated steel plate gibber 10 when it is assumed that the flange plate 20 is not provided. The value calculated by the formula (A2) described in “Method”.
d1: Effective height (mm) of the high-performance perforated steel plate gibber 10 on the tension side
σck: Design standard strength of concrete member 14 (N / mm 2 )
b: Width (mm) of the concrete member 14 in the compression zone
一方、支圧による曲げ耐力Ｍｆｕは、フランジプレート２０前面のコンクリート部材１４が支圧強度に達したときの曲げモーメントと考えて、下記の算定式（Ｂ３）により算定する。 On the other hand, the bending strength Mfu due to the bearing pressure is calculated by the following calculation formula (B3), considering the bending moment when the concrete member 14 on the front surface of the flange plate 20 reaches the bearing strength.
Ｍｆｕ＝ｆａｋ・Ａｂ／２・ｂｐ／２ ・・・・式（Ｂ３）
ここに、Ａｂ＝（ｂｆ−ｔ）・ｂｐ ・・・・式（Ｂ４）
ｆａｋ：コンクリート部材１４の支圧強度（Ｎ／ｍｍ２）
Ａｂ：フランジプレート２０の支圧面積（ｍｍ２）
ｂｆ：フランジプレート２０の幅（ｍｍ）
ｔ：孔あき鋼板１６の板厚（ｍｍ）
ｂｐ：孔あき鋼板１６の幅（ｍｍ）
（ｂｆ、ｔ、ｂｐについては、図３の説明図を参照のこと。）
Mfu = fak · Ab / 2 · bp / 2 ··· Formula (B3)
Here, Ab = (bf−t) · bp... Formula (B4)
fak: bearing strength of concrete member 14 (N / mm 2 )
Ab: bearing area of the flange plate 20 (mm 2 )
bf: flange plate 20 width (mm)
t: Thickness (mm) of the perforated steel plate 16
bp: Width of the perforated steel plate 16 (mm)
(Refer to the explanatory diagram of FIG. 3 for bf, t, and bp.)
（曲げ耐力の算定例）
以下に、上記の算定式（Ｂ１）等を用いた高性能孔あき鋼板ジベル１０の曲げモーメントに対する曲げ耐力Ｍｕの算定例を示す。なお、この例では、γｂ＝１．０、ｄ＝７０、φ＝１９、ｆｃｄ＝３９．５、ｆｕｄ＝５６９．２、ｆａｋ＝２×ｆｃｄ、ｂｆ＝６０、ｔ＝１９、ｂｐ＝５８０、ｄ１＝６５０、σｃｋ＝３９．５、ｂ＝１００とした。
(Bending strength calculation example)
Below, the example of calculation of the bending strength Mu with respect to the bending moment of the high performance perforated steel plate gibber 10 using said calculation formula (B1) etc. is shown. In this example, γb = 1.0, d = 70, φ = 19, fcd = 39.5, fud = 569.2, fak = 2 × fcd, bf = 60, t = 19, bp = 580, d1 = 650, σck = 39.5, and b = 100.
Ｖｐｓｕｄ＝（１．８５Ａ−２６．１×１０３）／γｂ
＝（１．８５×３．０２２×１０５−２６．１×１０３）／１．０
＝５３３．０（ｋＮ）
Vpsud = (1.85A-26.1 × 10 3 ) / γb
= (1.85 * 3.022 * 10 < 5 > -26.1 * 10 < 3 >) / 1.0
= 533.0 (kN)
Ａ＝π（ｄ２−φ２）／４×ｆｃｄ＋πφ２／４×ｆｕｄ
（ただし、４．０１×１０４＜Ａ＜３．８３×１０５）
＝π（７０２−１９２）／４×３９．５＋π×１９２／4×５６９．２
＝３．０２０４５×１０５
A = π (d 2 -φ 2 ) / 4 × fcd + πφ 2/4 × fud
(However, 4.01 × 10 4 <A <3.83 × 10 5 )
= Π (70 2 −19 2 ) /4×39.5+π×19 2 /4×569.2
= 3.02045 × 10 5
Ｍｐｕ＝Ｖｐｓｕｄ（ｄ１−Ｖｐｓｕｄ／（２・０．８５σｃｋ・ｂ））
＝２×５３３．０×１０３（６５０−５３３．０×１０３／（２・０．８５・３９．５・１００））
＝２×３０４．１
＝６０８（ｋＮ・ｍ）
Mpu = Vpsud (d1−Vpsud / (2.0.85σck · b))
= 2 × 533.0 × 10 3 (650−533.0 × 10 3 / (2, 0.85, 39.5, 100))
= 2 × 304.1
= 608 (kN · m)
Ｍｆｕ＝ｆａｋ・Ａｂ／２・ｂｐ／２
＝ｆａｋ・（ｂｆ−ｔ）・ｂｐ／２・ｂｐ／２
＝２×３９．５（６０−１９）×５８０／２×５８０／２
＝２７２．４（ｋＮ・ｍ）
Mfu = fak · Ab / 2 · bp / 2
= Fak · (bf−t) · bp / 2 · bp / 2
= 2 × 39.5 (60-19) × 580/2 × 580/2
= 272.4 (kN · m)
Ｍｕ＝（Ｍｐｕ＋Ｍｆｕ）／γｂ
＝６０８＋２７２
＝８８０（ｋN・m）
Mu = (Mpu + Mfu) / γb
= 608 + 272
= 880 (kN · m)
また、本実施の形態に係る設計方法は、上記の耐力評価方法により算定評価した高性能孔あき鋼板ジベル１０の曲げ耐力Ｍｕに基づいて高性能孔あき鋼板ジベル１０を設計するものである。より具体的には、曲げ耐力Ｍｕに基づいて許容曲げモーメントＭａを設定し、この許容曲げモーメントＭａに基づいて高性能孔あき鋼板ジベル１０の仕様諸元を設計する。 Further, the design method according to the present embodiment is to design the high performance perforated steel plate gibber 10 based on the bending strength Mu of the high performance perforated steel plate gibber 10 calculated and evaluated by the above yield strength evaluation method. More specifically, the allowable bending moment Ma is set based on the bending strength Mu, and the specifications of the high performance perforated steel plate gibber 10 are designed based on the allowable bending moment Ma.
許容曲げモーメントＭａは、算定式（Ｂ１）により算定された曲げ耐力Ｍｕに安全率Ｆｓ（例えばＦｓ＝２．５）を考慮した下記の算定式（Ｂ５）を用いて算定することができる。 The allowable bending moment Ma can be calculated using the following calculation formula (B5) in which the bending proof strength Mu calculated by the calculation formula (B1) is taken into consideration of the safety factor Fs (for example, Fs = 2.5).
Ｍａ＝（１／Ｆｓ）・Ｍｕ＝０．４・Ｍｕ ・・・・式（Ｂ５） Ma = (1 / Fs) · Mu = 0.4 · Mu (Equation (B5))
この算定式（Ｂ５）は、使用限界状態における高性能孔あき鋼板ジベル１０の曲げモーメントに対する許容曲げモーメントの設計式に相当する。 This calculation formula (B5) corresponds to a design formula of the allowable bending moment with respect to the bending moment of the high performance perforated steel plate gibber 10 in the use limit state.
（効果の検証）
本実施の形態による効果を検証するため、上記の算定例の諸元を有する高性能孔あき鋼板ジベル１０について曲げ実験を行った。図６に実験状況の写真を示す。図７に実験により得られた荷重−鉛直変位曲線を示す。
(Verification of effect)
In order to verify the effect of the present embodiment, a bending experiment was performed on the high performance perforated steel plate gibber 10 having the specifications of the above calculation example. FIG. 6 shows a photograph of the experimental situation. FIG. 7 shows a load-vertical displacement curve obtained by the experiment.
上記の算定例にあるように、曲げ耐力Ｍｕの算定式としてフランジプレート２０の効果を考慮した算定式（Ｂ１）を用いた場合には、曲げ耐力Ｍｕ（設計曲げ耐力）は８８０ｋＮ・ｍとなる。また、実験における荷重の最大値（１５９９ｋＮ）に対応する終局曲げモーメントは、１５９９／２×１．１５＋２７．２＝９４７ｋＮ・ｍと算定できる。設計終局荷重Ｐｕは、（８８０−２７．２）×２／１．１５＝１４８１ｋＮと算定できる。したがって、算定式（Ｂ１）で算定した曲げ耐力Ｍｕは、図７に示される実験における荷重の最大値（１５９９ｋＮ）に対応する終局曲げモーメント９４７ｋＮ・ｍに対して１．０８の安全率を確保できている。このため、本実施の形態の耐力評価方法によれば、終局限界状態の安全性を確保することが可能である。 As in the above calculation example, when the calculation formula (B1) considering the effect of the flange plate 20 is used as the calculation formula of the bending strength Mu, the bending strength Mu (design bending strength) is 880 kN · m. . Further, the ultimate bending moment corresponding to the maximum load value (1599 kN) in the experiment can be calculated as 1599/2 × 1.15 + 27.2 = 947 kN · m. The design ultimate load Pu can be calculated as (880-27.2) × 2 / 1.15 = 1482 kN. Therefore, the bending strength Mu calculated by the calculation formula (B1) can secure a safety factor of 1.08 with respect to the ultimate bending moment 947 kN · m corresponding to the maximum load value (1599 kN) in the experiment shown in FIG. ing. For this reason, according to the yield strength evaluation method of the present embodiment, it is possible to ensure the safety in the ultimate limit state.
また、許容曲げモーメントＭａの算定式として算定式（Ｂ５）（終局限界に対する安全率Ｆｓ＝２．５）を用いた場合には、許容曲げモーメントＭａ＝０．４・Ｍｕ＝０．４・８８０＝３５２ｋＮ・ｍとなる。なお、実験においてひび割れは発生しておらず、良好な使用状態であったことが確認されている。また、初期ひび割れは、Ｍ＝６２０ｋＮ・ｍ、すなわち許容曲げモーメントＭａの１．８倍程度で発生したことが確認されている。 When the calculation formula (B5) (safety factor Fs = 2.5 for the ultimate limit) is used as a calculation formula for the allowable bending moment Ma, the allowable bending moment Ma = 0.4 · Mu = 0.4 · 880. = 352 kN · m. In the experiment, no crack was generated, and it was confirmed that the battery was in good use. Further, it has been confirmed that the initial crack occurred at M = 620 kN · m, that is, about 1.8 times the allowable bending moment Ma.
以上説明したように、本発明に係る高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法によれば、部材とコンクリートとの結合を図るために使用される高性能孔あき鋼板ジベルの耐力を評価する方法であって、前記高性能孔あき鋼板ジベルは、前記部材に突設され、かつ、前記コンクリートに埋め込まれ、孔が一段または複数段に開けられた鋼板により構成される孔あき鋼板と、前記孔を貫通するように配置した貫通鉄筋と、前記孔あき鋼板の前記部材に固定される側とは反対側に溶接したフランジプレートと、前記孔あき鋼板の周囲に配置した帯鉄筋とを備えるものであり、前記フランジプレートを有しないと仮定した場合の前記高性能孔あき鋼板ジベルのせん断耐力と、前記フランジプレートの支圧耐力とに基づいて、前記高性能孔あき鋼板ジベルの軸引張力に対するせん断耐力を評価するので、軸力、曲げモーメント、せん断力の同時作用下において所要の性能を発揮可能な高性能孔あき鋼板ジベルの軸引張力に対するせん断耐力評価方法を提供することができる。 As described above, according to the method for evaluating the yield strength of the high performance perforated steel plate gibel according to the present invention, the method for evaluating the strength of the high performance perforated steel plate gibel used for joining the member and the concrete. The high performance perforated steel plate gibber is provided with a perforated steel plate formed of a steel plate protruding from the member and embedded in the concrete and having holes formed in one or more stages, and the hole. It includes a penetrating rebar disposed so as to penetrate, a flange plate welded to a side opposite to the side fixed to the member of the perforated steel plate, and a strip rebar disposed around the perforated steel plate. Based on the shear strength of the high performance perforated steel plate gibel and the bearing strength of the flange plate when it is assumed that the flange plate is not provided, Since the shear strength against axial tensile force is evaluated, a method for evaluating the shear strength against axial tensile force of a high performance perforated steel plate gibber capable of exhibiting the required performance under the simultaneous action of axial force, bending moment and shear force is provided. Can do.
また、本発明に係る他の高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法によれば、下記の算定式（Ａ１）を設定し、この算定式（Ａ１）に基づいて前記高性能孔あき鋼板ジベルの軸引張力に対するせん断耐力Ｖを算定するので、高性能孔あき鋼板ジベルの軸引張力に対するせん断耐力を迅速かつ簡便に評価することができる。
Ｖ＝（α・Ｖｐｓｕｄ＋Ｖｆｕ）／γｂ ・・・・式（Ａ１）
ここに、α：前記孔のせん断耐力の低減係数
Ｖｐｓｕｄ：前記フランジプレートを有しないと仮定した場合の前記高性能孔あき鋼板ジベルのせん断耐力（Ｎ）であり、下記の式（Ａ２）により算定される値。
Ｖｆｕ：前記フランジプレートの支圧耐力（Ｎ）であり、下記の式（Ａ３）により算定される値。
γｂ：部材係数
Ｖｐｓｕｄ＝（１．８５Ａ−２６．１×１０３）／γｂ ・・・・式（Ａ２）
ここに、Ａ＝π（ｄ２−φ２）／４×ｆｃｄ＋πφ２／４×ｆｕｄ
（ただし、４．０１×１０４＜Ａ＜３．８３×１０５）
ｄ：前記孔の径（ｍｍ）
φ：前記貫通鉄筋の径（ｍｍ）
ｆｃｄ：前記コンクリートの設計圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）
ｆｕｄ：前記貫通鉄筋の設計引張強度（Ｎ／ｍｍ２）
Ｖｆｕ＝ｆａｋ・Ａｂ＝ｆａｋ・（ｂｆ−ｔ）・ｂｐ ・・・・式（Ａ３）
ここに、ｆａｋ：前記コンクリートの支圧強度（Ｎ／ｍｍ２）
Ａｂ：前記フランジプレートの支圧面積（ｍｍ２）
ｂｆ：前記フランジプレートの幅（ｍｍ）
ｔ：前記孔あき鋼板の板厚（ｍｍ）
ｂｐ：前記孔あき鋼板の幅（ｍｍ）
Moreover, according to the proof stress evaluation method of the other high performance perforated steel plate gibel according to the present invention, the following calculation formula (A1) is set, and based on the calculation formula (A1), Since the shear strength V with respect to the axial tensile force is calculated, the shear strength with respect to the axial tensile force of the high performance perforated steel plate gibel can be evaluated quickly and easily.
V = (α · Vpsud + Vfu) / γb (Equation (A1))
Where α is a reduction factor of the shear strength of the hole
Vpsud: Shear strength (N) of the high performance perforated steel plate gibber when it is assumed that the flange plate is not provided, and a value calculated by the following equation (A2).
Vfu: bearing strength (N) of the flange plate, calculated by the following equation (A3).
γb: member coefficient
Vpsud = (1.85A−26.1 × 10 3 ) / γb (Equation (A2))
Here, A = π (d 2 -φ 2) / 4 × fcd + πφ 2/4 × fud
(However, 4.01 × 10 4 <A <3.83 × 10 5 )
d: Diameter of the hole (mm)
φ: Diameter of the penetrating rebar (mm)
fcd: Design compressive strength of the concrete (N / mm 2 )
fud: Design tensile strength of the penetrating rebar (N / mm 2 )
Vfu = fak.Ab = fak. (Bf-t) .bp... Formula (A3)
Here, fak: bearing pressure strength of the concrete (N / mm 2 )
Ab: bearing area of the flange plate (mm 2 )
bf: width of the flange plate (mm)
t: Thickness (mm) of the perforated steel sheet
bp: width of the perforated steel sheet (mm)
また、本発明に係る他の高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法によれば、部材とコンクリートとの結合を図るために使用される高性能孔あき鋼板ジベルの耐力を評価する方法であって、前記高性能孔あき鋼板ジベルは、前記部材に突設され、かつ、前記コンクリートに埋め込まれ、孔が一段または複数段に開けられた鋼板により構成される孔あき鋼板と、前記孔を貫通するように配置した貫通鉄筋と、前記孔あき鋼板の前記部材に固定される側とは反対側に溶接したフランジプレートと、前記孔あき鋼板の周囲に配置した帯鉄筋とを備えるものであり、前記フランジプレートを有しないと仮定した場合の前記高性能孔あき鋼板ジベルの曲げ耐力と、前記フランジプレートの支圧による曲げ耐力とに基づいて、前記高性能孔あき鋼板ジベルの曲げモーメントに対する曲げ耐力を評価するので、軸力、曲げモーメント、せん断力の同時作用下において所要の性能を発揮可能な高性能孔あき鋼板ジベルの曲げモーメントに対する曲げ耐力評価方法を提供することができる。 Further, according to another method for evaluating the strength of a high performance perforated steel plate gibber according to the present invention, the method is for evaluating the strength of a high performance perforated steel plate gibber used for joining a member and concrete. The high-performance perforated steel plate gibber penetrates the hole, and a perforated steel plate formed of a steel plate protruding from the member and embedded in the concrete and having holes formed in one or more stages. The penetration reinforcing bar, the flange plate welded to the opposite side of the perforated steel plate to the side fixed to the member, and the strip reinforcing bar arranged around the perforated steel plate, Based on the bending strength of the high performance perforated steel plate gibel when it is assumed that there is no flange plate, and the bending strength of the flange plate due to the bearing pressure, Since the bending strength against bending moment is evaluated, it is possible to provide a bending strength evaluation method against bending moment of a high performance perforated steel plate gibel that can exhibit the required performance under the simultaneous action of axial force, bending moment and shearing force. .
また、本発明に係る他の高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法によれば、前記フランジプレートを有しないと仮定した場合の前記高性能孔あき鋼板ジベルの曲げ耐力を、前記高性能孔あき鋼板ジベルの設計せん断耐力と前記コンクリートの設計基準強度とに基づいて設定する一方、前記フランジプレートの支圧による曲げ耐力を、前記フランジプレートにおける前記コンクリートが支圧強度に達したときの曲げモーメントに基づいて設定したので、高性能孔あき鋼板ジベルの曲げモーメントに対する曲げ耐力を簡便に評価することができる。 Further, according to another method for evaluating the yield strength of a high performance perforated steel plate gibel according to the present invention, the bending strength of the high performance perforated steel plate gibel when it is assumed that the flange plate is not provided is obtained. While setting based on the design shear strength of the steel plate dowel and the design standard strength of the concrete, the bending strength due to the bearing pressure of the flange plate is the bending moment when the concrete in the flange plate reaches the bearing strength. Since it set based on it, the bending proof stress with respect to the bending moment of a high performance perforated steel plate gibel can be evaluated simply.
また、本発明に係る他の高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法によれば、下記の算定式（Ｂ１）を設定し、この算定式（Ｂ１）に基づいて前記高性能孔あき鋼板ジベルの曲げモーメントに対する曲げ耐力Ｍｕを算定するので、高性能孔あき鋼板ジベルの曲げモーメントに対する曲げ耐力を迅速かつ簡便に評価することができる。
Ｍｕ＝（Ｍｐｕ＋Ｍｆｕ）／γｂ ・・・・式（Ｂ１）
ここに、Ｍｕ：前記高性能孔あき鋼板ジベルの曲げ耐力（ｋＮ・ｍ）
Ｍｐｕ：前記フランジプレートを有しないと仮定した場合の前記高性能孔あき鋼板ジベルの曲げ耐力（ｋＮ・ｍ）であり、下記の式（Ｂ２）により算定される値。
Ｍｆｕ：前記フランジプレートの支圧による曲げ耐力（ｋＮ・ｍ）であり、下記の式（Ｂ３）により算定される値。
γｂ：部材係数
Ｍｐｕ＝Ｖｐｓｕｄ（ｄ１−Ｖｐｓｕｄ／（２・０．８５σｃｋ・ｂ）） ・・・・式（Ｂ２）
ここに、Ｖｐｓｕｄ：前記フランジプレートを有しないと仮定した場合の前記高性能孔あき鋼板ジベルのせん断耐力（Ｎ）
ｄ１：引張側の前記高性能孔あき鋼板ジベルの有効高さ（ｍｍ）
σｃｋ：前記コンクリートの設計基準強度（Ｎ／ｍｍ２）
ｂ：圧縮域の前記コンクリートの幅（ｍｍ）
Ｍｆｕ＝ｆａｋ・Ａｂ／２・ｂｐ／２ ・・・・式（Ｂ３）
ここに、Ａｂ＝（ｂｆ−ｔ）・ｂｐ ・・・・式（Ｂ４）
ｆａｋ：前記コンクリートの支圧強度（Ｎ／ｍｍ２）
Ａｂ：前記フランジプレートの支圧面積（ｍｍ２）
ｂｆ：前記フランジプレートの幅（ｍｍ）
ｔ：前記孔あき鋼板の板厚（ｍｍ）
ｂｐ：前記孔あき鋼板の幅（ｍｍ）
Moreover, according to the proof stress evaluation method of the other high performance perforated steel plate gibel according to the present invention, the following calculation formula (B1) is set, and based on the calculation formula (B1), Since the bending strength Mu with respect to the bending moment is calculated, it is possible to quickly and easily evaluate the bending strength with respect to the bending moment of the high performance perforated steel plate gibber.
Mu = (Mpu + Mfu) / γb Expression (B1)
Here, Mu: bending strength (kN · m) of the high performance perforated steel plate gibber
Mpu: The bending strength (kN · m) of the high performance perforated steel plate gibber when it is assumed that the flange plate is not provided, and a value calculated by the following formula (B2).
Mfu: bending strength (kN · m) due to the bearing pressure of the flange plate, calculated by the following formula (B3).
γb: member coefficient
Mpu = Vpsud (d1−Vpsud / (2 · 0.85σck · b)) (Equation (B2))
Here, Vpsud: Shear strength (N) of the high performance perforated steel plate gibber when it is assumed that the flange plate is not provided
d1: Effective height (mm) of the high performance perforated steel plate gibber on the tension side
σck: Design standard strength of the concrete (N / mm 2 )
b: Width of the concrete in the compression zone (mm)
Mfu = fak · Ab / 2 · bp / 2 ··· Formula (B3)
Here, Ab = (bf−t) · bp... Formula (B4)
fak: bearing strength of the concrete (N / mm 2 )
Ab: bearing area of the flange plate (mm 2 )
bf: width of the flange plate (mm)
t: Thickness (mm) of the perforated steel sheet
bp: width of the perforated steel sheet (mm)
また、本発明に係る高性能孔あき鋼板ジベルの設計方法によれば、部材とコンクリートとの結合を図るために使用される高性能孔あき鋼板ジベルを設計する方法であって、前記高性能孔あき鋼板ジベルは、前記部材に突設され、かつ、前記コンクリートに埋め込まれ、孔が一段または複数段に開けられた鋼板により構成される孔あき鋼板と、前記孔を貫通するように配置した貫通鉄筋と、前記孔あき鋼板の前記部材に固定される側とは反対側に溶接したフランジプレートと、前記孔あき鋼板の周囲に配置した帯鉄筋とを備えるものであり、前記高性能孔あき鋼板ジベルの耐力を上述した耐力評価方法により評価し、評価した耐力に基づいて前記高性能孔あき鋼板ジベルを設計するので、軸力、曲げモーメント、せん断力の同時作用下において所要の性能を発揮可能な高性能孔あき鋼板ジベルの設計方法を提供することができる。 Further, according to the design method for a high performance perforated steel plate gibber according to the present invention, a method for designing a high performance perforated steel plate gibber used for joining a member and concrete, the high performance perforated steel plate A perforated steel plate gibber is a perforated steel plate that is formed by a steel plate that protrudes from the member and is embedded in the concrete and has holes formed in one or more stages, and a penetration that is disposed so as to penetrate the hole. A high-performance perforated steel sheet comprising a reinforcing bar, a flange plate welded to a side opposite to the side fixed to the member of the perforated steel sheet, and a strip rebar disposed around the perforated steel sheet. Since the high-performance perforated steel plate gibel is designed based on the above-mentioned strength evaluation method based on the strength evaluation method described above, under the simultaneous action of axial force, bending moment and shear force Method of designing high-performance perforated steel dowels capable of exhibiting the performance of the main can be provided.
以上のように、本発明に係る高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法および設計方法は、鋼・コンクリート複合構造において鋼材とコンクリートの一体化ずれ止め効果（ジベル効果）を得るために使用される孔あき鋼板ジベルに有用であり、特に、軸力、曲げモーメント、せん断力の同時作用下において所要の性能を発揮可能な高性能孔あき鋼板ジベルに適している。 As described above, the proof stress evaluation method and design method for a high performance perforated steel plate gibber according to the present invention is used to obtain an integrated anti-slipping effect (gibel effect) between steel and concrete in a steel / concrete composite structure. It is useful for perforated steel plate gibels, and is particularly suitable for high performance perforated steel plate gibels that can exhibit the required performance under the simultaneous action of axial force, bending moment and shearing force.
１０ 高性能孔あき鋼板ジベル
１２ 鋼桁フランジプレート（部材）
１４ コンクリート部材（コンクリート）
１６ 孔あき鋼板
１６ａ 固定される側
１６ｂ 反対側
１８ 孔
２０ フランジプレート
２２ 帯鉄筋
２４ 貫通鉄筋
10 High performance perforated steel plate gibber 12 Steel girder flange plate (member)
14 Concrete members (concrete)
16 Perforated steel plate 16a Fixed side 16b Opposite side 18 Hole 20 Flange plate 22 Reinforcing bar 24 Through-bar
Claims (6)
前記高性能孔あき鋼板ジベルは、前記部材に突設され、かつ、前記コンクリートに埋め込まれ、孔が一段または複数段に開けられた鋼板により構成される孔あき鋼板と、前記孔を貫通するように配置した貫通鉄筋と、前記孔あき鋼板の前記部材に固定される側とは反対側に溶接したフランジプレートと、前記孔あき鋼板の周囲に配置した帯鉄筋とを備えるものであり、
前記フランジプレートを有しないと仮定した場合の前記高性能孔あき鋼板ジベルのせん断耐力の１次式と、前記フランジプレートの支圧耐力の１次式との和によって、前記高性能孔あき鋼板ジベルの軸引張力に対するせん断耐力を評価することを特徴とする高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法。 A method for evaluating the proof stress of a high performance perforated steel plate gibber used to bond a member and concrete,
The high performance perforated steel plate gibber is provided with a perforated steel plate that is formed by a steel plate protruding from the member and embedded in the concrete and having holes formed in one or more stages. Including a penetration reinforcing bar, a flange plate welded to a side opposite to the side fixed to the member of the perforated steel sheet, and a strip reinforcing bar disposed around the perforated steel sheet,
A primary expression of the Shear Strength of the high-performance perforated steel dowel on the assumption that not having flange plate, by the sum of the first-order equation of Bearing Strength of the flange plate, the high-performance perforated A method for evaluating the yield strength of a high performance perforated steel plate gibel, characterized by evaluating the shear strength against the axial tensile force of the steel plate gibel.
Ｖ＝（α・Ｖｐｓｕｄ＋Ｖｆｕ）／γｂ ・・・・式（Ａ１）
ここに、α：前記孔のせん断耐力の低減係数
Ｖｐｓｕｄ：前記フランジプレートを有しないと仮定した場合の前記高性能孔あき鋼板ジベルのせん断耐力（Ｎ）であり、下記の式（Ａ２）により算定される値。
Ｖｆｕ：前記フランジプレートの支圧耐力（Ｎ）であり、下記の式（Ａ３）により算定される値。
γｂ：部材係数
Ｖｐｓｕｄ＝（１．８５Ａ−２６．１×１０３）／γｂ ・・・・式（Ａ２）
ここに、Ａ＝π（ｄ２−φ２）／４×ｆｃｄ＋πφ２／４×ｆｕｄ
（ただし、４．０１×１０４＜Ａ＜３．８３×１０５）
ｄ：前記孔の径（ｍｍ）
φ：前記貫通鉄筋の径（ｍｍ）
ｆｃｄ：前記コンクリートの設計圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）
ｆｕｄ：前記貫通鉄筋の設計引張強度（Ｎ／ｍｍ２）
Ｖｆｕ＝ｆａｋ・Ａｂ＝ｆａｋ・（ｂｆ−ｔ）・ｂｐ ・・・・式（Ａ３）
ここに、ｆａｋ：前記コンクリートの支圧強度（Ｎ／ｍｍ２）
Ａｂ：前記フランジプレートの支圧面積（ｍｍ２）
ｂｆ：前記フランジプレートの幅（ｍｍ）
ｔ：前記孔あき鋼板の板厚（ｍｍ）
ｂｐ：前記孔あき鋼板の幅（ｍｍ） The following calculation formula (A1) is set, and based on this calculation formula (A1), the shear strength V with respect to the axial tensile force of the high performance perforated steel plate gibber is calculated. Performance evaluation method for perforated steel plate gibber.
V = (α · Vpsud + Vfu) / γb (Equation (A1))
Where α is a reduction factor of the shear strength of the hole
Vpsud: Shear strength (N) of the high performance perforated steel plate gibber when it is assumed that the flange plate is not provided, and a value calculated by the following equation (A2).
Vfu: bearing strength (N) of the flange plate, calculated by the following equation (A3).
γb: member coefficient
Vpsud = (1.85A−26.1 × 10 3 ) / γb (Equation (A2))
Here, A = π (d 2 -φ 2) / 4 × fcd + πφ 2/4 × fud
(However, 4.01 × 10 4 <A <3.83 × 10 5 )
d: Diameter of the hole (mm)
φ: Diameter of the penetrating rebar (mm)
fcd: Design compressive strength of the concrete (N / mm 2 )
fud: Design tensile strength of the penetrating rebar (N / mm 2 )
Vfu = fak.Ab = fak. (Bf-t) .bp... Formula (A3)
Here, fak: bearing pressure strength of the concrete (N / mm 2 )
Ab: bearing area of the flange plate (mm 2 )
bf: width of the flange plate (mm)
t: Thickness (mm) of the perforated steel sheet
bp: width of the perforated steel sheet (mm)
前記高性能孔あき鋼板ジベルは、前記部材に突設され、かつ、前記コンクリートに埋め込まれ、孔が一段または複数段に開けられた鋼板により構成される孔あき鋼板と、前記孔を貫通するように配置した貫通鉄筋と、前記孔あき鋼板の前記部材に固定される側とは反対側に溶接したフランジプレートと、前記孔あき鋼板の周囲に配置した帯鉄筋とを備えるものであり、
前記フランジプレートを有しないと仮定した場合の前記高性能孔あき鋼板ジベルの曲げ耐力の１次式と、前記フランジプレートの支圧による曲げ耐力の１次式との和によって、前記高性能孔あき鋼板ジベルの曲げモーメントに対する曲げ耐力を評価することを特徴とする高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法。 A method for evaluating the proof stress of a high performance perforated steel plate gibber used to bond a member and concrete,
The high performance perforated steel plate gibber is provided with a perforated steel plate that is formed by a steel plate protruding from the member and embedded in the concrete and having holes formed in one or more stages. Including a penetration reinforcing bar, a flange plate welded to a side opposite to the side fixed to the member of the perforated steel sheet, and a strip reinforcing bar disposed around the perforated steel sheet,
Wherein the linear equation of the bending strength of the high-performance perforated steel dowel on the assumption that not having flange plate, by the sum of the linear equation of the yield strength bending due Bearing of the flange plate, the high-performance A method for evaluating the yield strength of a high performance perforated steel plate gibel, characterized by evaluating the bending strength of the perforated steel plate gibel against the bending moment.
前記フランジプレートの支圧による曲げ耐力を、前記フランジプレートにおける前記コンクリートが支圧強度に達したときの曲げモーメントに基づいて設定したことを特徴とする請求項３に記載の高性能孔あき鋼板ジベルの耐力評価方法。 While setting the bending strength of the high performance perforated steel plate gibel when assuming that it does not have the flange plate, based on the design shear strength of the high performance perforated steel plate gibel and the design standard strength of the concrete,
4. The high performance perforated steel plate gibber according to claim 3, wherein the bending strength due to the bearing pressure of the flange plate is set based on a bending moment when the concrete in the flange plate reaches the bearing strength. Yield strength evaluation method.
Ｍｕ＝（Ｍｐｕ＋Ｍｆｕ）／γｂ ・・・・式（Ｂ１）
ここに、Ｍｕ：前記高性能孔あき鋼板ジベルの曲げ耐力（ｋＮ・ｍ）
Ｍｐｕ：前記フランジプレートを有しないと仮定した場合の前記高性能孔あき鋼板ジベルの曲げ耐力（ｋＮ・ｍ）であり、下記の式（Ｂ２）により算定される値。
Ｍｆｕ：前記フランジプレートの支圧による曲げ耐力（ｋＮ・ｍ）であり、下記の式（Ｂ３）により算定される値。
γｂ：部材係数
Ｍｐｕ＝Ｖｐｓｕｄ（ｄ１−Ｖｐｓｕｄ／（２・０．８５σｃｋ・ｂ）） ・・・・式（Ｂ２）
ここに、Ｖｐｓｕｄ：前記フランジプレートを有しないと仮定した場合の前記高性能孔あき鋼板ジベルのせん断耐力（Ｎ）
ｄ１：引張側の前記高性能孔あき鋼板ジベルの有効高さ（ｍｍ）
σｃｋ：前記コンクリートの設計基準強度（Ｎ／ｍｍ２）
ｂ：圧縮域の前記コンクリートの幅（ｍｍ）
Ｍｆｕ＝ｆａｋ・Ａｂ／２・ｂｐ／２ ・・・・式（Ｂ３）
ここに、Ａｂ＝（ｂｆ−ｔ）・ｂｐ ・・・・式（Ｂ４）
ｆａｋ：前記コンクリートの支圧強度（Ｎ／ｍｍ２）
Ａｂ：前記フランジプレートの支圧面積（ｍｍ２）
ｂｆ：前記フランジプレートの幅（ｍｍ）
ｔ：前記孔あき鋼板の板厚（ｍｍ）
ｂｐ：前記孔あき鋼板の幅（ｍｍ） The following calculation formula (B1) is set, and based on this calculation formula (B1), the bending proof strength Mu with respect to the bending moment of the high performance perforated steel plate gibel is calculated. Strength evaluation method for high performance perforated steel plate gibber.
Mu = (Mpu + Mfu) / γb Expression (B1)
Here, Mu: bending strength (kN · m) of the high performance perforated steel plate gibber
Mpu: The bending strength (kN · m) of the high performance perforated steel plate gibber when it is assumed that the flange plate is not provided, and a value calculated by the following formula (B2).
Mfu: bending strength (kN · m) due to the bearing pressure of the flange plate, calculated by the following formula (B3).
γb: member coefficient
Mpu = Vpsud (d1−Vpsud / (2 · 0.85σck · b)) (Equation (B2))
Here, Vpsud: Shear strength (N) of the high performance perforated steel plate gibber when it is assumed that the flange plate is not provided
d1: Effective height (mm) of the high performance perforated steel plate gibber on the tension side
σck: Design standard strength of the concrete (N / mm 2 )
b: Width of the concrete in the compression zone (mm)
Mfu = fak · Ab / 2 · bp / 2 ··· Formula (B3)
Here, Ab = (bf−t) · bp... Formula (B4)
fak: bearing strength of the concrete (N / mm 2 )
Ab: bearing area of the flange plate (mm 2 )
bf: width of the flange plate (mm)
t: Thickness (mm) of the perforated steel sheet
bp: width of the perforated steel sheet (mm)
前記高性能孔あき鋼板ジベルは、前記部材に突設され、かつ、前記コンクリートに埋め込まれ、孔が一段または複数段に開けられた鋼板により構成される孔あき鋼板と、前記孔を貫通するように配置した貫通鉄筋と、前記孔あき鋼板の前記部材に固定される側とは反対側に溶接したフランジプレートと、前記孔あき鋼板の周囲に配置した帯鉄筋とを備えるものであり、
前記高性能孔あき鋼板ジベルの耐力を請求項１〜５のいずれか一つに記載の耐力評価方法により評価し、評価した耐力に基づいて前記高性能孔あき鋼板ジベルを設計することを特徴とする高性能孔あき鋼板ジベルの設計方法。
A method of designing a high performance perforated steel plate gibber used for joining a member and concrete,
The high performance perforated steel plate gibber is provided with a perforated steel plate that is formed by a steel plate protruding from the member and embedded in the concrete and having holes formed in one or more stages. Including a penetration reinforcing bar, a flange plate welded to a side opposite to the side fixed to the member of the perforated steel sheet, and a strip reinforcing bar disposed around the perforated steel sheet,
The proof stress of the high performance perforated steel plate gibel is evaluated by the proof stress evaluation method according to any one of claims 1 to 5, and the high performance perforated steel plate gibel is designed based on the evaluated proof stress. How to design a high performance perforated steel plate gibber.
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