2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development and Performance Evaluation of Precast Drift-Hardening Concrete Wall Columns
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19H02289
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
孫 玉平 神戸大学, 工学研究科, 教授 (00243915)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤永 隆 神戸大学, 都市安全研究センター, 准教授 (10304130)
竹内 崇 神戸大学, 工学研究科, 助教 (80624395)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | プレキャスト壁柱 / ドリフト硬化性 / 部材角 / アンカー定着 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
付着強度の低い、超高強度ウルボン筋を用いたドリフト硬化型耐力壁（壁柱）の耐震性能および修復性能を実験的に調べるために、ウルボン筋の端部定着詳細（転造ねじとアンカー定着）、壁柱のせん断スパン比、壁に作用する軸力の大きさ、およびシース管の直径と埋め込み深さを実験変数に取り、ウルボン筋を用いたRC造プレキャスト壁柱と一体打ち壁柱を計8体を製作し、それらの試験体に一定軸力下における繰り返し曲げせん断実験を行った結果、以下の知見が得られた。
１）端部がアンカーで定着されたウルボン筋束（外周シース管）の埋め込み深さがシース管外径の5倍程度であれば、せん断スパン比1.5のプレキャスト壁柱は部材角3.5％まで一体打ち壁柱と同等なドリフト硬化性（耐力が水平変位の増加に伴い上昇し続ける特性）を有すると同時に、部材角5.0％まで水平耐力の低下が殆どなく、非常に優れた耐震性能を示した。一方、端部が転造ねじで定着した場合の壁柱は部材角3.0％までのドリフト硬化性を示し、アンカー定着よりやや低かった。また、せん断スパン比2.0のプレキャスト壁柱は部材角3.5％まで耐力が上昇し続け、優れたドリフト硬化性を示した。
２）ウルボン筋束の埋め込み深さが浅い場合、部材角が1.5％～2.5％までドリフト硬化性を示したが、それ以後の大変形域においては、ウルボン筋束とシース管が一体となって抜け出し始め、ウルボン筋のひずみが引張方向に頭打ちとなったため、プレキャスト壁柱の水平抵抗力が緩やかに低下した。
３）ウルボン筋束を格納するシース管の外径を大きくすることより、ウルボン筋の端部をナットなどアンカー定着したうえ、その埋め込み深さを鉄筋直径の30倍以上に設ければ、本提案ドリフト硬化型PCa壁柱に部材角3.5％までのドリフト硬化性と高い修復性を確保することができる。
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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
本研究で開発するウルボン筋を用いたPCaRC壁柱の目標性能は、部材角が1/25（4.0％）になるまでドリフト硬化性（水平耐力が上昇し続ける特性）を有することと、部材角1/254.0％）からの除荷後残留部材角は1/200（0.5％）以下になることの二項目である。
それらの性能を検証するために、実験研究においては、本壁柱のかなめであるウルボン筋の端部定着詳細を始め、壁のせん断スパン比、および加える軸力のレベル（軸力比）を実験変数に取り、PCaRC壁柱の高ドリフト硬化性と高修復性の実証と、ウルボン筋の端部定着詳細の影響に関する基礎データの取得の二項目を2019年度と2020年度の研究内容と計画した。2019年度の実績報告書および2020年度の研究実績の概要から分かるように、１）ウルボン筋の端部をアンカーで定着し、その埋め込み深さを鉄筋径の30倍程度とすれば、本提案PCaRC壁柱が部材角3.5％まで一体打ち壁柱と同等なドリフト硬化性を有すること、２）本提案プレキャスト壁柱の部材角2.5％から除荷後の残留部材角が0.5％程度に抑えることができること、３）部材角が3.5％から除荷後の残留部材角が1.0％前後になること等が判明された。
上記１）と２）の知見から、本PCaRC壁柱は当初予想したドリフト硬化性をほぼ達成できたことが判断できる。なお、壁柱が部材角3.5％から除荷後の残留変形が想定した結果より高くなったのは、扁平な断面を有する壁柱においては、大変形域でのコンクリートの剥離による残留変形への影響が正方形断面柱や円形断面柱のそれより大きいためであると考えられる。
上記の考察から、本研究は概ね順調に進展しているとの判断に至った次第である。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験研究において、ほぼ当初予定通りの成果が得られたことを踏まえ、研究最終年度に当たる2021年では、当初計画した通り、１）本提案PCaRC壁柱の繰り返し履歴性能の解析手法の開発と２）PCaRC壁柱の能力曲線（水平力―部材角関係）と修復性曲線モデルの構築・提案を研究対象とする。具体的には
１）ウルボン筋の付着すべりの特性を考慮できる、壁柱の履歴挙動を解析する手法を構築し、2019年度と2020年度で得られた実験結果との比較によって、構築した解析手法の妥当性と予測精度を検証しながら、必要であれば、解析手法のキャリブレーションを行う。
２）キャリブレーションされた解析手法を用いて、アンカー定着されたウルボン筋の配筋量、壁柱のせん断スパン比、軸力比、およびコンクリートへの拘束形式（帯筋拘束と鋼板拘束）をパラメータに、壁柱の履歴挙動に関する数値シミュレーションを行う。
３）数値シミュレーションの結果に基づき、本提案壁柱の能力曲線と修復曲線のモデル化を行い、提案する。
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