2018 Fiscal Year Annual Research Report
ＲＣ造袖壁付き柱の最大耐力後の安定した挙動を導入した新しい荷重変形関係のモデル化
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17H03340
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
加藤 大介 新潟大学, 自然科学系, 教授 (90169508)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 孝也 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (50305421)
本多 良政 小山工業高等専門学校, 建築学科, 教授 (80509919)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 鉄筋コンクリート構造 / 袖壁付柱 / 曲げ強度 / 変形能 / せん断強度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
袖壁の有効利用が議論されるようになり，日本建築学会の保有水平耐力計算規準でも，袖壁の圧壊に依存する曲げ変形能の評価法が提案されている。しかしながら袖壁端部の拘束やシアスパンが変形能に及ぼす影響の評価は十分とは言えない。昨年度までの研究では，袖壁の圧縮端部が曲げ変形能に及ぼす影響を検討するためにRC造袖壁の静加力実験を行い，保有耐力規準による変形能評価式では危険側となる場合があることが確認されている。そこで，本報告では昨年度までに行った試験体のFEM解析を行い，袖壁端部における拘束効果とシアスパンに着目して曲げ変形能に与える影響を検討して，新たな評価式の提案を目的とする。
FEM解析は昨年度までに実験を行った試験体Ｍ1～Ｍ３を対象にしてその解析精度を検討したのちに，仮想試験体Ｍ４～Ｍ６を想定し，さらに，そのシアスパン，軸力および袖壁端部の拘束量をパラメトリックに変化させて解析を行った。
その結果以下の結論が得られている。(1)袖壁の圧壊高さは，袖壁端部に拘束がない場合ではシアスパンが影響するが，袖壁端部に拘束がある場合ではシアスパンに関係なくほぼ一定となる。(2)終局時ひずみと袖壁端部の拘束について，拘束のある場合と拘束のない場合で異なる直線関係が見られた。(3)保有水平耐力規準による終局変形角と比較すると，本報告で提案した終局変形角は危険側に評価される試験体がなくなり，より精度よく安全側に評価できた。
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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
検討対象とする試験体は当研究室で加力実験を行った試験体６体，国交省建築基準整備促進事業S22で実施された試験体１２体，保有水平耐力規準評価式の導出に用いられた試験体２３体であるが，これらの実験結果に加えFEM解析を行うことにより，FEM解析で曲げ破壊した２３体も対象にしている。ここで，FEM解析の妥当性の検討には，平成29年度に当研究室で加力試験を行った袖壁付き柱の縮小試験体３体を対象としており，この妥当性を検証したのちに，主にシアスパンを変化させたパラメトリックスタディを行っている。
評価式の構成要素はコンクリートの圧壊高さ，中立軸深さ，終局時のコンクリートのひずみの３点である。本研究では最初の２点の評価式を再検討したうえで，数値実験結果および実験結果から逆算した終局時のコンクリートのひずみを拘束筋比の関数として評価している。また，拘束筋比の面内・面外・面内と面外の平均・体積比との関係を検討し，面外方向の拘束筋比と終局ひずみは線形関係となる傾向がみられたため，この近似線と標準偏差を用い８0％が安全側に評価されることになる評価法を提案している。
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| Strategy for Future Research Activity |
一部追加実験の延期があるものの，研究全体としては研究計画書通りにほぼ順調に進展している。そこで，今後も研究計画書で述べた通りの方策を考えている。
具体的には，以下の３つの研究を計画している。
要素実験：研究代表者は以前，柱部材を対象に主筋の座屈に関する研究を行っているが，その際の視点は座屈長さであった。RC造柱においては主筋の座屈が単に帯筋間で生じるのではなく，複数の帯筋区間（ここではその区間数をNBと呼ぶ）で生じることに着目し，そのモデル化を行っている。既往の研究では，単純圧縮実験での圧壊領域とこの座屈長さの関係を検討したが，最近行った袖壁付き柱の実験で，袖壁部分の圧壊領域にも同様のことが当てはまることが分かっている。この圧壊領域は平面保持解析から部材の変形に換算する際に極めて重要となり，従って，袖壁モデルの安全限界点を定式化する際の重要なポイントとなる。そこで、座屈長さに関しては袖壁端部のみを取り出した要素実験を行い，部材実験との関係を把握する予定である。
平面保持解析：「現在までの進捗状況」で述べた通りの研究を継続する予定である。
FEM解析： FEM解析により，引き続き開口の大きさと位置を広い範囲で変化させたパラメトリックな解析を行う。筆者らは過去に行ったせん断破壊型の有開口袖壁付き柱のFEM解析を行い，その挙動を精度よく追跡できたことを報告している。その延長上に曲げ破壊型の実験結果を再現できるように力を注ぐ。また，袖壁付き柱と単独柱の破壊形式をパラメトリックに変化させた場合の柱モデルの破壊形式の検討も行う。
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