2015 Fiscal Year Research-status Report
アンボンドPC鋼材で圧着接合したプレストレストコンクリート骨組の復元力特性評価法
| Project/Area Number |
15K06302
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
|---|
Principal Investigator |
北山 和宏 首都大学東京, 都市環境科学研究科, 教授 (70204922)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | プレストレスト・コンクリート構造 / アンボンド / 十字形柱梁部分骨組 / 圧着接合 / 復元力特性 / 梁曲げ破壊 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
梁が曲げ破壊するアンボンドPCaPC骨組を対象として、アンボンドPC鋼材を梁部材全長に渡って配筋した場合の基礎的な力学特性および地震時挙動を把握するため、一定圧縮軸力を受ける十字形柱梁部分骨組試験体に水平力を正負交番載荷する静的実験を実施した。具体的には、平面十字形およびスラブ・直交梁付きの十字形を１体づつ合計２体を作製して実験した。試験体のPC鋼材係数は0.17とした。柱梁曲げ耐力比は平面試験体で2.3、スラブ付きの立体試験体で1.9と設定し、それぞれ約2以上となるように柱の鉄筋量を適宜調整した。これは柱梁接合部の曲げ降伏破壊を防ぐことを意図したものである。
実験では柱主筋は降伏せず、梁付け根のかぶりコンクリートの圧壊が生じた後にPC鋼材が弾性限界に至って最大耐力に達した。最終的に梁の曲げ破壊を生じて原点指向型の復元力特性を示した。スラブの有効幅は梁部材角0.15%時に梁スパンの0.1倍を超え、最大層せん断力発揮以前に全スラブ筋が降伏した。スラブが引張りになるときの等価粘性減衰定数は下端引張り時と比較して約2倍大きかった。スラブ付きのT形梁の上端引張り時には、塑性化したスラブ筋の影響によってその残留変形は矩形梁と比較して2倍大きくなった。
実験研究と並行して、アンボンドPC鋼材を梁部材全長に渡って配筋した場合のアンボンドPCaPC十字形部分骨組内の梁部材の降伏時および最大耐力時の変形および耐力を簡易に評価するためのマクロ・モデル試案を作成した。左右の梁の同一PC鋼材位置での軸変形量、すなわち梁圧着面での離間距離およびコンクリートの縮み量の和がPC鋼材全体の伸び量と等しいという変形の適合条件と、梁断面でのPC鋼材の引張り合力とコンクリートの圧縮合力との力の釣り合い条件、および梁圧着面での平面保持の仮定に基づき、梁曲げ終局時の耐力および変形の評価式を提案した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
上述のように当初予定した十字形柱梁部分骨組を用いた静的載荷実験を実施し、実験結果の整理および分析も順調に進展している。アンボンドPCaPC部分骨組を対象とした既往の実験結果との比較検討にも着手した。
変形・耐力評価用マクロ・モデルの構築について、当初はアンボンドPC鋼材を梁部材の途中で定着した十字形部分骨組を対象とする予定であったが、本年度の実験では通し配筋したPC鋼材を用いたことや既往の実験研究の成果を利用できることから、アンボンドPC鋼材を梁部材全長に渡って配筋した場合の梁部材の降伏時および最大耐力時の変形および耐力を簡易に評価するためのマクロ・モデル試案を構築した。このモデルに基づくと、梁曲げ終局時の耐力および変形を計算するには、まず梁曲げ終局時における梁圧着面での中立軸深さが必要となる。本研究ではこの求解法として繰返し計算による収束計算法と、更により実用的に使用可能な略算式を提案した。
以上の進捗状況を勘案して、初年度の研究目標はおおむね達成できたと判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度にはト形柱梁部分骨組試験体２体に静的正負交番載荷する実験を実施する。実験変数として、圧着接合用のアンボンドPC鋼材の配筋長さ（梁全長、梁部材の途中で定着）、部分架構の破壊形式（梁の曲げ破壊、柱梁接合部の曲げ降伏破壊）あるいはスラブ・直交梁の有無があげられる。前年度の実験結果や申請者が過去に実施した実験研究の成果を総合的に検討し、さらに交付される研究費を勘案して実験変数を決定する予定である。
柱梁部分骨組実験では破壊に至るまでの諸事象（圧着面での梁部材の離間、ひび割れの発生、PC鋼材・柱主筋および接合部横補強筋の降伏、コンクリートの圧壊など）を詳細に観察・測定するとともに、柱梁圧着接合面における離間距離や、柱、梁、柱梁接合部等のひび割れ幅をデジタル・マイクロスコープによって精密に測定する。
アンボンドPC鋼材を梁部材全長に渡って配筋した場合のアンボンドPCaPC骨組を対象として、梁部材の降伏時および最大耐力時の変形および耐力を簡易に評価するためのマクロ・モデルの試案を前年度に提起した。前年度の実験を含めた既往の実験結果を用いてこのマクロ・モデル試案の妥当性を検証し、適宜改良を加える。さらにアンボンドPC鋼材を梁部材の途中で定着した骨組にもこの提案手法を拡張することを試みる。最終的にはアンボンドPCaPC骨組内の梁の曲げ破壊を対象として、その復元力特性（特にPC鋼材降伏点と最大耐力点）を簡易に評価するためのマクロ・モデルを完成させたい。
アンボンドPCaPC骨組内の柱梁接合部の曲げ降伏破壊については、鉄筋コンクリート構造の柱梁接合部に対して提案された塩原のマクロ・モデルを参考に、既往の実験結果を適宜参照しながらその破壊機構についての検討を継続する。
|
