高靱性コンクリート構造部材の開発研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08044153
• Research Institution: HIROSHIMA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 米倉 亜州夫 広島大学, 工学部, 教授 (00034372)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): TADROS Maher ネブラスカ大学, 工学部, 教授 ; 田澤 榮一 広島大学, 工学部, 教授 (60155067)
• Keywords: 靱性 / 三次元拘束 / 曲げ剛性 / せん断耐力 / 鉄筋コンクリート柱 / プレストレストコンクリート合成桁 / 高靱性コンクリート部材 / 耐震構造

Research Abstract

本研究では、地震に強く、靱性および耐力の大きいコンクリート構造部材の開発を目指し、コンクリートを三軸方向に圧縮することにより、コンクリートの強度および変形能力を著しく増大させることが出来ることに着目し、三軸方向に拘束したプレストレストコンクリート構造部材の力学的特性および変形特性を検討し、具体的には実構造物にはどのように適用できるかについて日・米で研究を行った。また、阪神・淡路大震災および米国のノースリッジ地震後のコンクリート構造物の復旧状況を現地調査し、更にフランスにおける鋼とコンクリートの新しい合成桁橋を視察し、三次元拘束コンクリート構造部材の応用方法を検討した。
以上の研究範囲内で次のような研究成果が得られた。
1)鋼管又はCFRPパイプ内にコンクリートを打設し、PC鋼棒を用いて通常の方法で内部コンクリートのみを圧縮した場合、コンクリートの半径方向への拡がりをパイプで拘束するため三次元的な圧縮プレストレスが導入される。この種部材の梁のたわみ能力は通常のRCやPC梁の場合の約10倍にもなり、靱性が著しく向上する。また、曲げ剛性も大きくなる。更にせん断ひび割れ発生荷重およびせん断耐力も大巾に増大する。
2)鋼管又はCFRPパイプ内にコンクリートを打設し、コンクリートのみに中心軸圧縮荷重を加えた場合、圧縮耐力および変形能力は共に一軸圧縮の場合の数倍となる。
3)上記部材に膨張コンクリートを用いて、三軸方向のケミカルプレストレスを導入した場合、上記と同様の効果が得られると同時に、三軸拘束効果、すなわちコンファインド効果が普通コンクリートを用いた場合より大きくなる。
4)平形帯鋼板を用いたRC柱、普通異形丸鋼を用いた場合より、軸方向鉄筋降伏後の柱耐力や剛性が大きく、交番水平くり返し荷重を受けた場合、軸圧縮力の存在下において柱のせん断耐力が増大する。
5)コンファインド効果を応用して橋脚の基部リング拘束による耐震補強工法を日本の企業4社と共に研究し、建設省の試験フィールド事業に採用してもらった。
6)ネブラスカ大学では、三軸拘束コンクリート部材をアーチ橋に応用する研究を行い、広島大学では合成桁の引張部材に適用する研究を行い、適切に応用できることを明らかにしている。

Research Products

• [Publications] 天野 玲子: "既設RC橋脚の基部リング拘束耐震補強工法" 土木学会第2回 阪神・淡路大震災に関する学術講演会論文集. 317-322 (1997)
• [Publications] 米倉 亜州夫: "多軸拘束によるPC部材の高耐震化に関する研究" 日本コンクリート工学協会「コンクリート系構造物の耐震技術に関するシンポジウム」. 129-138 (1997)
• [Publications] Asuo YONEKURA: "The Effect of Three Dimensional Constraint on Compressive Characteristics of Concrete" International Conference on Enginering Materials CSCE&JSCE. 633-648 (1997)
• [Publications] Asuo YONEKURA: "Flexural Characteristics of Prestressed Concrete Beams Using FRP Pipes or FRP Rods" FRPRCS-3,Third Internatioal Symposium on Non-Metallic (FRP) Reinforcement for Concrete Sructures. 751-758 (1997)
• [Publications] Hiroshi SHINBO: "Aseismatic Retrofit of Concrete Piers with CFRP Ring and Expansive Concrete" FRPRCS-3,Third Internatioal Symposium on Non-Metallic (FRP) Reinforcement for Concrete Sructures. 363-370 (1997)