2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of structural-design methodology for tow-way rigid frame composed of hybrid steel rebar-timber glulam members
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19H02290
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
塩屋 晋一 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (80170851)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 木質ハイブリッド部材 / 鉄筋集成材 / 剛接合 / 損傷抑制 / 残留変形抑制 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
２種類の加力実験を行い鉄筋集成材の柱の弾塑性性状を明らかにして、新たな概念の柱と梁の接合方法を開発した。
高軸力を受ける正方形断面の柱に繰返しの水平加力実験を行い、弾塑性性状を明らかにして既に開発している解析モデルを検証し改良した。柱断面は実大断面を1/2にした。断面寸法は315x315mmを基本寸法とした。柱脚を鉄筋コンクリートの基礎と接合した。その接合で は接合鉄筋と炭素繊維スリーブを用いた。試験体の集成材はスギE65F225として、鉄筋はSD390,D16とし、柱の全主筋比は2.9% とした。一定の軸力を作用させて静的漸増繰り返し加力を行った。代表的な目標変形で大地震後の残留変形の抑制性能を調べるために、地震時の 最大応答後の振動を想定して自由振動の準静的加力を行った。1/50rad.までの変形であれば8回の大地震を受ける繰返し加力を受けても、構造性能は殆ど低下しないで、損傷も全く生じないで、1/200rad.で鉄筋が降伏して、それ以降、鉄筋コンクリート造柱では見られないようなエネルギー吸収性能を発揮することが明らかになった。
柱と梁の乾式の接合方法を考案した。同接合方法は鉄筋集成材の柱と梁の接合に鉄骨構造の接合方法を導入して、梁端に変形を集約させ、大地震を経験して塑性回転角を生じても、地震後には、塑性回転が消滅する性能を発揮することを確認できた。梁の加力実験を行い、梁の弾塑性性状とその履歴ループの解析モデルを開発した。鉄筋集成材の梁は、たわみを抑制する目的でその鉄筋比を2-3%とすることを想定した。この場合、梁において相対的に梁端の曲げ剛性が小さくなるため地震時には梁の曲げ変形が梁端により集中し、下端のフランジがすべり降伏し、想定外の巨大地震時には、上端のフランジがすべり降伏する二段階曲げ降伏梁を実現できることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
新たな概念の柱と梁の接合方法を開発した。
柱と梁の乾式の接合方法を考案した。同接合方法は鉄筋集成材の柱と梁の接合に鉄骨構造の接合方法を導入して、梁端に変形を集約させ、大地震を経験して塑性回転角を生じても、地震後には、塑性回転が消滅する性能を発揮することを確認できた。梁の加力実験を行い、梁の弾塑性性状とその履歴ループの解析モデルを開発した。鉄筋集成材の梁は、たわみを抑制する目的でその鉄筋比を2-3%とすることを想定した。この場合、梁において相対的に梁端の曲げ剛性が小さくなるため地震時には梁の曲げ変形が梁端により集中し、下端のフランジがすべり降伏し、想定外の巨大地震時には、上端のフランジがすべり降伏する二段階曲げ降伏梁を実現できることが明らかになった。
また、鉄筋集成材の長期性能に対する湿度・温度の影響と評価する微分方程式の解が誘導できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
２種類の加力実験を行い鉄筋集成材の設計方法を整備する。 昨年の研究成果に基づき、高軸力を受ける十字形、正方形断面の柱の追加の試験体の繰返しの水平加力実験を行い、弾塑性性状を明らかにして、既に開発している解析モデルを検証し改良する。試験体数は計2体として集成材はスギE65F225として、鉄筋はSD39 0,D16とする。一定の軸力を作用させて静的漸増繰り返し加力を行う。代表的な目標変形で大地震後の残留変形の 抑制性能を調べるために、地震時の最大応答後の振動を想定して自由振動の準静的加力を行う。本実験でも、全ての試験体において多数回の加力を行い、その性能を発揮することを確認する。
昨年、新たな柱と梁の接合方法を開発した。その梁端に変形を集約する梁の加力実験を行い、梁の弾塑性性状とその履歴ループの解析モデルを整備する。鉄筋集成材の梁は、たわみを抑制する目的でその鉄筋比を2-3%とすることを想定する。この場合、梁において相対的に梁端の曲げ剛性が小さくなるため地震時には梁の曲げ変形が梁端により集中し、下端筋が降伏する変形がより早まる。スパン中央の鉄筋比を2.5%に増加させ、スパンを長くした梁の弾塑性性状と履歴ループ性状を明らかして評価モデルを検証して改良する。試験体の縮尺は1/2として試験体数は梁 長さと鉄筋量を大きくした2体とする。使用材料は柱と同じとする。1.5/100rad.までは上端の接合筋は降伏させない計画にする。静的漸増繰り 返し加力を行う。代表的な目標変形で残留変形の抑制性能を調べる残存振動加力も行う。
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