2018 Fiscal Year Annual Research Report
将来の設計地震力増大に対応できるメタボリズム耐震橋脚構造の開発
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18H01522
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
高橋 良和 京都大学, 工学研究科, 教授 (10283623)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
秋山 充良 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00302191)
山本 貴士 京都大学, 工学研究科, 准教授 (70335199)
高谷 哲 京都大学, 工学研究科, 助教 (40554209)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 耐震構造 / メタボリズム / プレキャスト / 性能更新 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
建設時の耐震基準に準拠するよう設計したとしても，将来の地震により耐震基準が変わり，設計地震力が増大すると，性能が劣化しなくとも既存不適格となる状況にある．これを根本的に解決するためには，耐震性能を新陳代謝可能な構造（メタボリズム耐震構造）を開発することを目的としている．
研究初年度である2018年度は，まず，耐震基準の変遷や既存不適格構造物の状況を整理し，メタボリズム耐震橋脚構造に要求される性能を整理した．そして，メタボリズム構造として，軸力を支持するコア部とエネルギー吸収性能を発揮する外殻部の二重構造を考案した．
本構造を成立させるためには，軸力支持下における耐震性能要素（外殻部）の取り替え可能性を示す必要がある．また，外殻部の性能を変化させることで，異なる耐震性能を実現できることを示す必要がある．これらの実験を繰り返し実施するためのプラットホームとして，コア部はゴム支承を用いて機械的に実現し，外殻部のみを取り替えて何度も実験できる載荷治具を設計，製作した．
製作した載荷治具を用い，平成8年および平成24年の道路橋示方書に準じた耐震性能を有するRC柱を設計し，これに基づく外殻部をプレキャスト部材として製作，塑性ヒンジ部の取替実験を行った．残留変形が生じている状態で，外殻部を徐々に削っていくこと，当初外殻部が支持していた軸力がコア部に移行し，最終的にで小さな復元力で柱を鉛直に復帰させることができた．
さらに実験結果の考察により，当初はコア部に期待する性能として，常時軸力を支持し，地震時に軸変形・せん断変形を抑制することを期待していたが，P-Δ効果の影響を打ち消せる程度の回転剛性を保有させること，また外殻部に対してはその不連続箇所の影響が小さくなるような接続方法や構造を考案することが望ましいなどの結果を得た．
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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
本研究を成立させるにあたり，軸力支持下で耐震性能部材を更新できることを実証することが最も重要となる．2018年度は，耐震性能部材をプレキャスト部材による外殻部として製作し，軸力支持下で外殻部を取り替えることを実験的に実証することができたため，概ね順調に進展していると判断する．試験体の一部が溶接不良により，地震時荷重-変位履歴関係を得られない事例もあったものの，既存不適格構造の取り替えと見なして結果を評価するとともに，追加実験を2019年度早々に実施することで，2019年度の研究計画を遂行できる状況にある．
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| Strategy for Future Research Activity |
メタボリズム耐震橋脚構造の概念を広く周知するとともに，その構造を成立させるための，コア部ならびに外殻部の構造の開発を推進する．
特に，2018年度はコア部は機械的に実現させたが，コンクリート構造として成立することを実証するため，コア部に埋込コンクリートヒンジを有するRC柱を採用したメタボリズム耐震橋脚模型を製作し，載荷実験を行う予定である．
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