2016 Fiscal Year Research-status Report
巨大地震動および津波に対する鋼構造埋込み柱脚の設計法の確立と補強工法の開発
| Project/Area Number |
15K06295
|
|---|
| Research Institution | Kobe University |
|---|
Principal Investigator |
田中 剛 神戸大学, 工学研究科, 教授 (90243328)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浅田 勇人 神戸大学, 工学研究科, 助教 (70620798)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 鋼構造 / 埋込み柱脚 / 外柱柱脚 / 構造実験 / パンチングシャー破壊 / 埋込み深さ / Ｕ字筋補強 / 柱型帯筋補強 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は，鋼構造埋込み柱脚を対象として，柱脚の耐震設計法および耐震補強技術を実験的な検証と骨組地震応答解析の結果を踏まえて確立しようとするものである。
平成２８年度では，耐力評価法の確立していない外柱柱脚のパンチングシャー破壊を対象とした構造実験を実施した。構造実験に供した試験体は，角形鋼管柱と基礎鉄筋コンクリート梁から成るＬ字形架構である。柱には冷間プレス成形角形鋼管（□-150x150x12(STKR490)），基礎梁には梁せい500mm，梁幅350mmの鉄筋コンクリート梁を用いて，合計８体の試験体を製作した。実験因子は，埋込み深さ（柱せいの２倍および３倍の２種類）およびパンチングシャー破壊に対する補強方法（Ｕ字筋または柱型の帯筋の２種類）である。２種類の埋込み深さの試験体シリーズに対して，補強無し，Ｕ字筋による補強，柱型帯筋による補強，Ｕ字筋および柱型帯筋の両方を併用した補強，の４種類を用意した。
ほとんどの試験体で，角形鋼管柱のコーナーに発生したひび割れが前面コンクリート側に向かって45度方向に進展し，パンチングシャー破壊に至った。本実験の範囲では，Ｕ字筋単独および柱型帯筋単独による補強効果（無補強試験体に対する最大荷重の増加）は概ね等しくなった。
Ｕ字筋および柱型帯筋に貼付した歪ゲージより鉄筋軸力を算定し，最大荷重時のＵ字筋および柱型帯筋の応力負担分を計算した。前面コンクリートの支圧力に対する各試験体のＵ字筋の負担および帯筋の負担は概ね等しく， 鉄筋軸力を推定することにより，パンチングシャー破壊耐力を推定できる。Ｕ字筋補強の場合を対象として，前面コンクリート部分の応力伝達機構をモデル化し，補強効果を算定したところ，実験結果を良好に推定した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成２８年度では，当初の計画通り，角形鋼管柱と基礎鉄筋コンクリート梁から成るＬ字形架構試験体を用いて，埋込み外柱柱脚に生じるパンチングシヤー破壊耐力に関する系統的な実験資料を蓄積した。最大荷重時における鉄筋および前面コンクリートの荷重負担分に関するデータが得られている。また，埋込み柱脚部における応力伝達機構に関するデータも得られつつある。現在，Ｕ字筋およびＵ字筋と角形鋼管との間の前面コンクリートを単純梁にモデル化した耐力評価法の検討を行っている。さらに，柱型帯筋の補強効果についても，帯筋および梁主筋の歪ゲージのデータに基づく応力伝達機構を検討中である。
平成２７年度に実施した研究では，埋込み深さおよびＵ字筋と角形鋼管との距離を実験因子とした６体の試験体による実験結果が得られている。これらの実験結果を併せて検討することにより，普遍性のある耐力評価法を確立する予定である。
実験と並行して，中低層建物および工場建屋を対象とした鉄骨造建物の骨組モデルを作成し，柱脚を埋込み柱脚とした場合と露出柱脚とした場合の２種類について，静的弾塑性解析を実施し，両者の剛性および保有水平耐力に関する基礎的な情報を得た。露出柱脚では，柱脚を回転バネによりモデル化し，アンカーボルトの塑性化により曲げ耐力が決定するように設定した。一方，埋込み柱脚では，基礎梁天端から柱せいの1.5倍の位置を固定とし，鋼柱側に塑性ヒンジが形成されるように設定した。今後，骨組地震応答解析および津波荷重に対する解析を行い，柱脚の耐震設計法の確立に繋げる予定である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成２９年度では，柱型主筋および帯筋を配筋した試験体を製作し，帯筋による補強効果を検討する。実験因子は，以下のものを考えている。
(1) 梁主筋の定着方法：折り曲げ定着および金物定着
(2) 柱型の帯筋量：帯筋量小および帯筋量大の２種類
これらの実験因子に対して，４体程度のＬ字形試験体を製作し，載荷実験を計画している。鋼柱には，□-150×150×12（STKR490）を使用し，幅170mm，せい170mm，板厚12mmの正方形のベースプレートを取り付ける。基礎梁には梁せい500mm，梁幅350mmの鉄筋コンクリート梁を使用する。梁主筋およびＵ字筋にはD-19（SD345）を使用し，あばら筋にはD-10（SD295A）を使用する。柱型主筋にはD-16（SD345）を使用し，帯筋にはD-10（SD295A）を使用する。基礎コンクリートの設計規準強度はFc=24(MPa)とする。載荷は，正負交番繰返し載荷とし，層間変形角1/100radを正負１回ずつ，1/200rad，1/100rad，2/100radおよび3/100radを各正負２回ずつ載荷し，その後は正方向に単調載荷する。得られた実験結果より，パンチングシャー破壊耐力に与える柱型帯筋の影響を検討し，耐力評価法を提示する予定である。
実験と並行して，前年度に作成した骨組モデルを用いて，地震応答解析および津波荷重を作用させた解析を行い，柱脚の履歴挙動を調べるとともに，柱脚の構造性能が骨組の応答性状に与える影響を検討する。
|
Research Products
(7 results)
