2015 Fiscal Year Research-status Report
震災鉄骨ブレース構造物の修復性に関わる補修工法と性能回復性評価法の開発
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15K06308
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
伊藤 拓海 東京理科大学, 工学部, 准教授 (50376498)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 鉄骨ブレース構造 / 修復性 / 補修工法 / 接合部 / 載荷実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の巨大地震で建築物が甚大な被害を経験している中で、耐震性の基準の高さと信頼性が実証されるとともに、倒壊は免れたものの継続使用が困難な震災建物が発生し、新たな課題も浮き彫りとなっている。これに対し、本研究は、自然災害後の震災復旧・避難生活の拠点となる学校や公庁舎などの体育館、サプライチェーンの工場等に関して、代表的な構造形式である鉄骨ブレース構造に着目し、震災への備えとして、補修法の提案と修復性について検討した。
初年度は、1)代表的な被害様態の調査、2)補修工法の提案、3)補修効果と修復性の検証、4)補修後建物の評価法の提案、を行った。
1)について、近年の地震被害調査報告書を調査し、鉄骨ブレース構造の代表的な崩壊様態を整理した。ブレース材の座屈や破断、接合部の被害が大半を占めていることが明らかとなった。これ対して
2)の補修工法について、従前の補修法の適用性の検討とともに、改善すべき項目を検討した。例えば、損傷したブレース材やボルトに対して、交換による方法が提示されており、妥当であると考えられる。損傷したブレース接合部については、損傷部を切断して取り換える方法が示されている。ところが、震災建物の状況を勘案すると、困難なケースが予想される。そこで、複数の補修工法を考案した。そこで、
3)では、補修効果の検討を行った。実験では、(1)過去の地震で確認されたブレース接合部の被害状況を実験により再現し、(2)前項の方法によって補修し、(3)補修した試験体に対して実験を行い、元の状態と比較した。補修した接合部の固定度が上がるものの、偏心などの影響により、補修後の力学特性は様々であることを確認した。そこで、補修後のブレース構造の耐震性評価に向けて、
4)実験結果に基づき、解析手法を提案した。本年度の実験について、その傾向をとらえられることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の研究計画において、初年度は1) 鉄骨ブレース構造の震災事例の調査・分類、2) 代表的な崩壊モードに対する具体的な補修工法の提案、3) その補修工法の有効性と実用性の検証、を目的としていた。
これに対し、1)は阪神淡路大震災をはじめ、被害報告書等の調査により、改めて鉄骨構造物の被害実態の把握と整理を行った。特に、代表的な被害例に対して、補修法の適用可能性と、耐震性能の回復の見込みのあるケースの観点から、被害事例を分類することができ、本研究課題の対象を特定することができた。
2)では、現行の補修技術指針で例示されている補修工法と、1)の被害事例を比較することで、適用性や有効性について問題のない既存の工法と、改善の余地がある工法を分類した。これにより、補修工法の開発対象を限定することができ、また複数の補修法を提示することができた。
3)では、提案した補修法の効果を実証的に検討するため、複数の鉄骨ブレースを模した試験体を製作し、実験を実施した。さらに、2)の補修工法による補修を実施するにあたり、被災建物の状況や震災後の状況を勘案して、鉄骨加工業者と具体的な課題や補修工法の開発について意見交換を重ね、具体化に向けた検討を行った。また、実験結果より、補修効果検証するとともに、次年度に向けた課題も明らかとなった。
また、以上の成果については、国内外の学会等で発表済である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の実験結果と分析、ならびに解析的検討により、本補修工法について一定の効果が得られたことを確認することができたが、改良すべき課題も明らかとなった。そこで、本年度の実験・補修の実績に基づき、より効果的な補修法の確立に向けて研究を進められる見込みを得ている。実験変数や実験方法の見直しや改善とともに、補修方法についても引き続き鉄骨加工業者との検討を重ねていく予定である。
具体的には、本年度は実験・研究の成立性を確認することを目的として、ブレース材の断面形状寸法は比較的小規模のものを採用した。この条件のもとで、実験的検討、解析的検討により、補修前後の力学性状と性能を比較することで、補修効果に関わる評価法と解析手法を提案した。これに対し、本年度使用したブレース材と異なる条件、すなわち断面形状寸法や、補修工法を変数として、適用性や有効性を検討する。これにより、様々な実建物への適用の可能性を検証することができる。
そこで、過去の地震被害で観察された代表的な崩壊モードと断面形状寸法を精査し、また補修工法についても鋼部材以外に樹脂系材料による補修方法を考案し、その適用性や有効性を検討する。さらに、建築生産分野の研究手法や解析手法を取り入れ、震災建物内での作業性なども考慮した補修法の開発に取り組むこととする。
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| Causes of Carryover |
実験で使用した試験体の費用について、当初の見込み額と実際の金額に差が生じ、差が発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
この額については、次年度の実験計画の試験体製作費または計測用備品のひずみゲージの購入にあて、次年度の実験のために使用する予定である。そこで、これらの金額を考慮して、次年度の実験計画を検討する予定である。
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