擬似動的実験とFEM解析によるRC耐震壁骨組の直下型地震に対する弾塑性応答の研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10128205
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 井上 範夫 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50250725)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 星 道夫 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90005504) ; 小川 淳二 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30005508)
• Keywords: 鉄筋コンクリート耐震壁 / 擬似動的実験 / 有限要素法解析 / 直下型地震動 / 海洋型地震動 / エネルギー応答 / 瞬間入力エネルギー

Research Abstract

本研究では、応答スペクトルが同一で、直下型地震と海洋型地震を想定した継続時間の異なる地震波を用いた擬似動的載荷実験を連層耐震壁2体について行い、エネルギー応答の概念を含め多角的に実験結果を検討し、また同時に試験体を面材でモデル化して動的FEM解析を行った。
試験体は中間梁を有する2層の曲げ破壊型連層耐震壁で、加力高さからのせん断スパン比は2.15である。実験の際に用いた数値積分法はNewmarkβ法(β=0)で、加力点位置に質量を設置した水平(面内方向)1自由度とした。実験時の減衰定数は0%とし、初期周期が0.3秒となるよう質量を設定した。また入力波のターゲットスペクトルは、目標周期範囲で50galとなるよう設定し、弾性域から大変形域まで4〜5段階に分けて実験を行った。
実験結果について最大応答値や載荷パスを中心に比較・検討を行ったところ、継続時間の長い波の方が最大応答変位が大きくなる傾向が見られた。また継続時間が短い場合、入力レベルが大きくなり試験体の周期が長くなるにつれ応答が両振幅型から片振幅型に近くなっていく、特徴ある結果となった。
次に入力エネルギーの時刻歴分布による詳細な検討を行った結果、継続時間の違いによらず最大瞬間入力エネルギーと最大応答変位の発生時点には相関性が見られ、発生時点がずれる場合は大きく分けて2種類の原因が考えられることを示した。
最後に試験体部分を面材でモデル化し、非線形有限要素法(FEM)を用いた実験のシミュレーション解析及びエネルギー応答による検討を行った。その結果、試験体の曲げ降伏点近傍までは実験結果と良い一致を示した。また実地震のように始めから大きな入力レベルの波を入力した場合についても解析を行い、応答状況に差異のあることを示した。

Research Products

• [Publications] 寺本尚史: "継続時間の異なる入力波を用いたRC造耐震壁の擬似動的実験" 構造工学論文集. Vol.45B(掲載予定). (1999)
• [Publications] 井上範夫: "擬似動的実験によるRC造耐震型の直下型地震に対する応答性状の検討" 第3回都市直下地震災害総合シンポジウム. 283-286 (1998)
• [Publications] 中村孝也: "瞬間入力エネルギーによる地震動の破壊特性評価と応答変形の推定" 日本建築学会構造系論文集. 第513号. 65-72 (1998)
• [Publications] 堀 則男: "破壊力特性の異なる入力地震動を受けるRC構造物の応答性状" 東北地域災害科学研究. 第35巻(掲載予定). (1999)
• [Publications] ウンリュウハン・ヒサ: "継続時間の異なる地震動を受ける鉄筋コンクリート柱の振動台実験" 構造工学論文集. Vol.45B(掲載予定). (1999)