2017 Fiscal Year Research-status Report

アンボンド極軟鋼を軸方向鉄筋に用いるＲＣ造柱の力学的特性とその活用に関する研究

Research Project

Project/Area Number	16K06580
Research Institution	Akita Prefectural University
Principal Investigator	菅野秀人秋田県立大学, システム科学技術学部, 准教授 (20336449)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords	鉄筋コンクリート造柱 / 軸鉄筋 / アンボンド / 力学的性能
Outline of Annual Research Achievements	ピロティ建築や高層建築のように、地震時に建物全体がしなるような挙動（全体曲げ変形）が卓越する鉄筋コンクリート(RC)造架構を対象として、軸変形が大きくなる柱の断面内に、アンボンド処理した極軟鋼を芯筋などの軸鉄筋として配筋することで、エネルギー吸収能力の向上を図ることを提案するものである。平成29年度は架構の塔状比に着目して、４種類（塔状比３～５）の１２層純ピロティ架構と、比較として同規模の純ラーメン架構（塔状比４）を対象に、数値シミュレーションにより本提案の有用性を検討した。まず設計の基本となる静的増分解析結果では、全てのモデルで引張側柱の軸降伏が先行する全体曲げ崩壊となるように設計したが、塔状比３～４ではピロティ層の層間変形角のみが大きくなる傾向が確認できた。このようなモデルの柱軸方向に鋼ダンパーを設置すると、ダンパーによるエネルギー吸収能の付加よりも、剛性付加による架構軸剛性の増大の影響が大きくなることがわかった。このため、前年度までに明らかになっていた、地震応答時における建物頂部の加速度応答の低減効果と、最下層の層間変形の低減効果のトレードオフ関係がより顕著となることがわかった。一方で塔状比が５のように立面形状が細長い架構では、ピロティ層だけでなく全層の層間変形角が均一に近くなる性状を示すことが確認され、このような建物に対して、本提案手法はより効果的であることがわかった。さらに、ダンパー耐力を過度に高くしすぎると、ピロティ層の層せん断力や頂部絶対加速度応答、ピロティ層の層間変形角が増大する傾向が見られたのに対し、ダンパー剛性の違いでは、柱軸変形とピロティ層の層間変形角への影響が見られ、頂部絶対加速度や応答モードへの影響は小さいことが明らかになった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 昨年度の検討で計画当初想定していなかった柱のせん断破壊の可能性が示唆されたため、試験体製作ならびに実験的検討を中断し、平成29年度は詳細な静的解析と地震応答解析を実施した。このため、当初に計画していたRC造柱の実験を平成30年度にずらしたため、現在までの進捗状況を「やや遅れている。」と評価する。ただし、前倒しで詳細な数値解析を実施したことにより、アンボンド軸鉄筋を有するRC造柱試験体の設計について、より有用な知見が得られている。
Strategy for Future Research Activity	当初の計画で想定してなかった軸鉄筋を有するRC造柱のせん断破壊の課題については、軸鉄筋量とアンボンドとする長さ、位置によって適切なせん断補強筋を配筋することで解決できた。また、計画を前倒しで実施した詳細な数値解析により、計画時に想定してた性能よりも優れた耐震性能を発揮する最適な仕様を決定することができた。今後は実際に試験体を製作して、検討結果どおりの性能を発揮できるか実験的な検討を進めていく予定である。
Causes of Carryover	（理由）試験体の設計の段階で、研究計画では想定してなかった課題が生じたため、試験体を製作することを先送りとしたため、試験体製作費が次年度使用額として生じている。なお、この課題については平成29年度までで解決できている。（使用計画）前年度までに実施できなかった鉄筋コンクリート造柱試験体の実験を平成30年度に実施する。