2020 Fiscal Year Annual Research Report
Axial Collapse Mechanism and Its Prevention Method for Reinforced Concrete Beam-Column Joint Failing in Joint Hinging
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18K04435
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
北山 和宏 東京都立大学, 都市環境科学研究科, 教授 (70204922)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 建築構造・材料 / 鉄筋コンクリート構造 / 柱梁接合部 / 降伏破壊 / 軸崩壊 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，三方向地震動を受ける鉄筋コンクリート柱梁接合部が曲げ降伏破壊してから軸崩壊に至る一連の機構を解明し，柱梁接合部が軸崩壊する時の骨組の限界変形を把握することを目的とする．本年度は立体隅柱梁部分骨組試験体２体に静的正負交番載荷する実験を実施した．この実験では，二方向水平力および引張りから圧縮まで変動する柱軸力を与えた．接合部降伏破壊を提唱した塩原によれば，柱中段筋は接合部降伏破壊の防止に役立ち，前年度の実験で柱中段筋の軸力保持能力が確認されたことから，柱中段筋の本数を実験変数とした．
実験では層間変形角1.5%で接合部降伏破壊によって最大耐力に達したのち，水平耐力が低下した．層間変形角3%（柱中段筋が各面1 本の試験体）から4%（柱中段筋が各面2 本の試験体）で柱の圧縮軸力を保持できなくなって柱梁接合部の軸崩壊に至った．隅柱梁接合部の軸崩壊は，梁が取り付かない接合部出隅の柱主筋の座屈に伴い，下柱に対する上柱の回転角が増大することによって生じた．これは上柱および下柱が接合部を中心に「く」の字状に傾く観察結果と一致し，隅柱梁部分架構に変動軸力（上柱軸力比0~0.13）および二方向水平力を導入した前年度実験で見られた軸崩壊機構と同じであった．
柱中段筋の本数を柱断面の各面1 本から2 本に増やすことにより柱主筋座屈時の層間変形角が2.0%から3.0%まで増加し，柱主筋の局部座屈が抑制された．軸崩壊時の柱頭水平変位累積値は16% 増加し，架構の水平変形性能向上および柱梁接合部の軸崩壊防止に寄与した．
上記の実験実施と並行して，柱梁接合部の曲げ降伏破壊から軸崩壊に至る力学モデルを検討した．ただし，柱梁接合部が降伏破壊後に軸崩壊するときの骨組の限界変形を定量的に評価する手法を提示するまでには至らなかった．
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