2016 Fiscal Year Research-status Report
高加速度応答を経験した鉄筋コンクリート造耐震壁の残存構造性能評価法の開発
| Project/Area Number |
16K06602
|
|---|
| Research Institution | Central Research Institute of Electric Power Industry |
|---|
Principal Investigator |
金澤 健司 一般財団法人電力中央研究所, 地球工学研究所, 上席研究員 (00371435)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 建築構造・材料 / モニタリング / 保全技術 / 鉄筋コンクリート耐震壁 / 高加速度 / 地震経験 / 固有振動数 / 剛性 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、短周期地震動や衝撃荷重等の高加速度応答を経験した耐震壁付き鉄筋コンクリート造建物の残存構造性能を明らかにすること、あるいは、振動計測に基づく構造ヘルスモニタリングの実用化を促進することを目的として、鉄筋コンクリート耐震壁部材を対象として地震経験に伴う剛性や耐力の変化の傾向を実験的に評価し、その変化が発生するメカニズムを解明することを目標とする。
平成28年度は、本研究の実施初年度として、研究代表者らが既に開発した共振振動台に付加マス型の試験装置を増設することによって、鉄筋コンクリート壁（RC壁）の高加速度実験システムを試作した。本実験システムは， RC壁などの構造部材に微小変形から大変形までの載荷経験を与えた上で，その時点での剛性や強度を評価する試験機であり，装置の設計・製作にあたっては、建物の地震経験と残存力学性能の関係を評価するために必要となる材料データを精緻に評価できるように配慮した。今年度は、RC壁のせん断変形に対する剛性と強度を評価できる実験システムを構築した。本実験システムの性能を確認するため，寸法30×30×5cmのアルミ板またはRC壁を試験体とした予備実験を実施した。その結果，アルミ板を試験体として用いた予備実験により、最大加速度10Gまでの高加速度載荷が可能である点を確認した。また，RC壁を試験体とした予備実験により、微小変形時におけるRC壁の剛性が評価できる点などについて，試験性能を満足することを確認した。さらに，地震経験の蓄積に伴ってRC壁の剛性が少しずつ低下していく現象が捉えられることや、加振振動数や付加マスの重量を変化させた複数ケースの予備実験を通して試験体へのひずみ速度やひずみ量をパラメータとした実験が可能であることなどを確認した。以上より、研究目標とする高加速度の地震経験に伴う剛性や耐力の変化の傾向を実験的に評価できる見通しを得た。
|
| 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年度は、高加速度による慣性力荷重を耐震壁試験体に付与できる実験システムの開発のうちせん断方向の載荷部分の構築を目標としており、その目標は達成された。このため、研究の進捗状況は順調であると判断した。
なお、当初計画ではせん断方向の動的載荷のみを検討していた。しかし、既往研究や既往知見との整合性をとるためには静的載荷も実施することが望ましいこと、自重を分担する耐震壁の構造力学性能を把握する目的の検討を実施するためにはせん断方向に加えて材軸方向の荷重も付与した実験を実施することが望ましいことなど、新しい課題にも挑戦できる見込みを得た。このため、次年度にはこれらのふたつの課題を付け加えて検討できるように、実験システムの改良案についても検討した。
また、コンクリート材料を専門とする研究者との議論を通して、鉄筋コンクリート耐震壁を対象とした地震経験に伴う剛性低下や耐力変化を評価するにあたり、コンクリートの配合条件や養生条件についても検討しておいた方が良いとのアドバイスを得た。
これらの実験システムの改良や試験体の製造を見据えて、平成25年度に使用する計画であった予算を大幅に節約し、次年度以降に計画を見込む実験システムの改良費用や試験対の製造費用に充当することとした。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度は、前年度に製造したせん断方向に対する付加マス型の実験システムを改造し、静的載荷と耐震壁材軸方向への載荷できる構造・機能を追加する。そして、静的載荷と動的載荷による剛性低下や耐力変化の傾向の違いを把握するための実験を実施する。特に、動的載荷については、付加マスの重量を変化させて、慣性力荷重における加速度と質量の配分を夫々に変化させた複数ケースの実験を計画する。以上の実験を通して、鉄筋コンクリート耐震壁を対象とした荷重履歴と残存構造性能の関係を分析する。
平成30年度は、鉄筋コンクリート耐震壁のコンクリートの配合の影響を検討するための実験を実施する。そして、それらの実験データの分析を通して、「短周期地震動や衝撃荷重等の高加速度振動応答を経験した耐震壁付き鉄筋コンクリート造建物の残存構造性能を明らかにすること」、あるいは「振動計測に基づく構造ヘルスモニタリングの実用化を促進すること」の2点に留意して、鉄筋コンクリート耐震壁を対象とした荷重履歴と残存構造性能の関係を分析し、そのメカニズムや耐震性能評価に用いるモデル化法を検討する。
|
| Causes of Carryover |
当初研究計画では、耐震壁試験体のせん断方向の動的載荷を計画していた。既往研究や既往知見との整合性をとるためには静的載荷も実施することが望ましいこと、自重を分担する耐震壁の構造力学性能を把握する目的の検討を実施するためにはせん断方向に加えて材軸方向の荷重も付与した実験を実施することが望ましいことなど、新しい課題にも挑戦できる見込みを得た。また、コンクリート材料を専門とする研究者との議論を通して、鉄筋コンクリート耐震壁の特にコンクリート材料の配合が構造力学特性に与える影響についても検討しておくことが望ましいとのアドバイスを得た。
このため、次年度以降に、これらの追加的な課題を検討できるように、平成28年度の予算を節約して使用し、平成29年度以降の研究費に充当できるように予算計画を変更した。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度に実施する実験システムの改造や試験体製造、センサ等の購入費用とする。
(1)消耗品、鉄筋コンクリート試験体材料、(2)消耗品、鋼製金具・載荷用品．
|
