2016 Fiscal Year Research-status Report
接合部破壊型の外柱－基礎梁－杭部分架構の終局耐震性能評価
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16K18179
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大西 直毅 北海道大学, 工学研究院, 助教 (20579784)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 基礎接合部 / 接合部降伏 / 定着破壊 / 機械式定着 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、杭基礎と基礎梁の接合部に損傷が生じる場合の耐震性能を実験によって明らかにすることである。2015年度の実験により、パイルキャップ接合部のコンクリートに生じたひび割れが拡幅し、それによって架構の耐力が決定される場合には、設計上の柱降伏時の強度に達しない可能性が示唆された。
この考察の過程で原因を接合部の掻出し破壊と仮定し、既往の耐力式で掻出し破壊時の耐力を計算しても、正負加力方向ともに実験結果を上回っていた。そこで要素実験により、引抜耐力を検討することにした。実験の結果、(1) 柱部材の曲げ降伏が先行する場合には、掻出し破壊定着耐力式で計算される耐力を下回ること、(2) 試験体のせいが大きい場合には主要な破壊線の外側の補強筋へ応力が伝達され、せん断補強筋の引抜耐力への寄与が大きくなると考えられること、(3) せん断補強筋比を大きくすると柱主筋の抜け出しが抑制され、引抜耐力が上昇することがわかった。
また、2015年度の実験結果を有限要素解析できるモデル化手法の検討も行った。梁の定着部のモデル化として、(1) 定着プレートをシェル要素でモデル化する方法と、(2) ひび割れ面を仮定して、離散ひび割れモデルを組み込む方法の2つを検討した。その結果、変形角が微小でひび割れが大きくないうちは両モデルの応力分布に大きな差は見られないが、ひび割れが生じると手法(2)の方が実験との整合性もよく、変形角2%までは解析できた。解析によって定着板から伸びるひび割れが生じ，それが拡幅するのに伴って耐力が低下した可能性が高まった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初、初年度に基礎接合部の実験を行う予定であった。しかしながら加力装置の老朽化に伴う入れ替え時期に入っており、実験を行うタイミングが合わなかった。そこで2016年度の早い段階で次年度以降に主要実験を延期することとし、代わりに梁主筋の要素引抜実験を行い、過年度の実験結果の梁主筋定着長が短い試験体の結果についての再検討を試みた。
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| Strategy for Future Research Activity |
２年目と３年目は、パイルキャップ接合部を含んだ鉄筋コンクリート造建物の杭頭部分架構を試験体とした構造実験を実施する。２年目は３体、３年目は３体の試験体を実験する予定である。初年度に行う実験を１年遅れで実施するため、３年目の実験は２年目の実験の状況次第では２年目にまとめて行うことも視野に入れて準備を行う。
実験結果から、架構の履歴性状、終局（破壊）状態、計算値との比較、最大耐力後の劣化性状を調べる。３年目には実験結果をベースに有限要素解析ソフトを用いた解析手法の検討と内部応力等の検証を行う。機械式定着端から伸びる接合部内ひび割れに対する解析手法は2016年度に検討を行い、ある程度の損傷状態までは解析できている。数値解析によってひび割れ界面周囲の応力状態がどのようになっているかに注目する。
主に以下の３点について検討を行う。(1) 柱梁曲げ強度比が1に近い試験体としたときに接合部の損傷がどの程度変わるかについて、変形角を柱、梁、杭、接合部に分解して整理する。(2) 接合部の補強によって最大耐力後の劣化性状に生じる変化に着目し、接合部をどのように補強すべきかについて検討する。(3) 構造実験と数値解析から破壊の伸展のメカニズムを分析し、接合部破壊時の架構の耐力算定方法を提案する。
最後に、３年間にわたって実施した構造実験、数値解析、耐力計算方法の成果をまとめる。報告書、論文、講演資料などの成果物を作成し、鉄筋コンクリート造基礎接合部の実用設計の発展に資するさらなる研究につなげる。
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| Causes of Carryover |
当初、初年度に基礎接合部の実験を行う予定であった。しかしながら加力装置の老朽化に伴う入れ替え時期に入っており、実験を行うタイミングが合わなかった。そこで2016年度の早い段階で次年度以降に主要実験を延期することとし、代わりに梁主筋の要素引抜実験を行い、過年度の実験結果の梁主筋定着長が短い試験体の結果についての再検討を試みた。
また，所属大学の海外渡航助成金の支給によって，当初予定していた国際学会の旅費のうち，参加費以外の支出を抑えられた。当初購入予定であった測定機器については試験体作製に費用をまわすこととした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
初年度に行う予定としていた実験を２年目以降に行う。２年目に３体，３年目に３体の予定である。このため２年目終了時点ではまだ３年目に行う実験の試験体費用が残る計算になる。今年度の進捗状況をみて，３年目の実験を予定通り２年目に行うかの判断を行う。
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Research Products
(4 results)
