Restoring Force Characteristics of RC Members based on Bond Behavior

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K04706
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 杉本 訓祥 横浜国立大学, 大学院都市イノベーション研究院, 准教授 (60758233)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田才 晃 横浜国立大学, 大学院都市イノベーション研究院, 教授 (40155057)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 付着応力度 / 付着すべり / スリップ挙動 / スラブ付き梁

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、鉄筋コンクリート造建物が大地震時に非線形応答する際に、エネルギー吸収能力の高い理想的な履歴特性を保有させるために必要な部材仕様を明確化することである。特に、鉄筋とコンクリート間の付着応力～すべり関係に関して必要な条件を、実験的に明らかにすることである。具体的には、ラーメン架構において、大地震時に大きな塑性変形が生じる梁や梁端ヒンジ領域と柱梁接合部を対象とする。また、既往実験で省略されがちな床スラブの存在により下端主筋がより高い応力状態になる点を積極的に考慮・分析する。
このような目的に対して、静的載荷実験を行い、主筋の定着性能と履歴曲線の関係に関して、付着耐力余裕度などを指標として関係性を明らかにするとともに、鉄筋の付着応力度とすべり量の関係に関するデータを計測・収集して分析するため、第一年度は、スラブ付き片持ち梁状の鉄筋コンクリート造試験体を製作し、正負繰返し載荷実験を実施した。特に、主筋は直線定着とし、付着耐力余裕度の異なる２体の試験体により主筋とコンクリート間の付着およびすべりに着目してデータ収集を行った。
実験により定着部分が抜け出し、部材の荷重～変形関係の履歴曲線にスリップが生じる結果となった。また、主筋とコンクリート間の相対すべりを、複数個所で計測した。その結果、正負繰返し荷重を受ける場合の付着応力度とすべり量の関係を多数収集することができた。第一年度は、付着余裕度のみを変数としたので、第二年度は、スラブの有無（スラブの付く側とその反対側）において、付着すべり挙動に違いがあるかを検証する。特に、第一年度の実験によりすべり量を計測する手法が適切であることが確認できたため、その方法を活用して、さらなるデータ収集をはかる。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

第一年度は、２体の片持ち梁部材試験体を製作し、載荷実験を実施した。２体の相違点は、梁部材における主筋の付着強度の大小とした。すなわち、梁が曲げ降伏するときの付着応力度に対する付着割裂破壊時の強度の余裕度を変動した。一方、梁の固定端（主筋定着部）は、剛強なスタブ状としたが、主筋の抜け出し挙動を把握することも目的のひとつとし、主筋は直線状に定着した。これは、一般構造物では多くはかぎ状に折り曲げて抜け出しを確実に防止することとは対照的であるが、主筋とコンクリート間のすべり挙動を把握する目的で計画した。実験において、どの部分で確実にすべり量を計測できるか未知の部分もあったため、すべり量を各所で計測することとした。
実験の結果、この定着部分の抜け出しがもっとも顕著に表れ、付着応力度と主筋のすべり量の関係を計測できた。特に、０．５ｍｍを超える大きなすべり量を計測できた。一方、すべりは小さかったものの、梁部材内における主筋とコンクリート間のすべり量と付着応力度の関係も計測できた。また、付着強度の大小に相関してすべり量がやや異なることも確認できた。このように、すべり量の計測方法の妥当性を確認した点や、部位によっては大きなすべりを伴う履歴曲線が得られた点で、第一年度の成果としては、概ね計画通りの結果を得たといる。一方、第一年度は、梁の上下を逆転し、スラブと反対側のみを重点的に計測したため、スラブの付いている側の挙動についての計測データは少なく、スラブの有無を直接的に把握するデータ取得には至っていない。この点は、第二年度の計画範囲であるが、引き続き第一年度と同様の実験方法および計測手法を用いることで、目的としたデータの取得が可能と考えられ、概ね計画通りの進捗と判断している。

Strategy for Future Research Activity

当初計画では、第二年度は、スラブの有無を変数とした実験を行うことで、スラブの影響に関する具体的実験データを得ることを目標としている。スラブの影響を確認するため、スラブの付く側（通常は断面の上方に位置する上端主筋）とスラブと反対側（すなわち下端主筋）に関して、性状の違いを検証する。このため、上端と下端を同条件ですべり量の計測を行う予定である。また、第一年度は、剛強なスタブ部分への直線定着部分でのすべりを顕著に生じ、その部分ですべり量を計測したが、第二年度は、この定着部分については、かぎ状に折り曲げ定着するなどして、これ以外の部分ですべりを生じるよう計画する。これによって部材内における上端筋と下端筋でのすべりが大きくなるよう計画し、スラブの影響を検証する。従って、概ね当初の計画通り、第二年度においても、引き続いて同様の構造実験を実施することを計画している。なお、第一年度の成果は、２０２０年度の日本建築学会大会学術講演会に梗概を２編投稿しており、第二年度秋公表予定である。

Causes of Carryover

構造実験のための試験体製作において、想定よりやや合理化できたため残金が生じた。
次年度の構造実験用試験体の製作費用に充当することとしたい。