Developement of post-tensioned energy dissipating precast concrete frame structures with prestressing force variation suppression devices

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K04786
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 越川 武晃 北海道大学, 工学研究院, 助教 (10399983)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北野 敦則 前橋工科大学, 工学部, 准教授 (80250471)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 建築構造・材料 / 構造工学・地震工学 / 制震 / 耐震 / 損傷制御

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、PC鋼材の定着部に緊張力変動抑制装置、圧着接合部に梁端ダンパーを備えた新たなアンボンドPCaPC損傷制御構造の実用化を目的に、緊張力変動抑制装置・梁端ダンパー・それらを備えた圧着接合部および部分架構試験体を設計・製作し、構造実験を通してその有効性を実証するものである。さらには、緊張力変動抑制装置と梁端ダンパーの性能・アンボンドPC鋼材の緊張力・部材や構造の規模等が構造性能に及ぼす影響を理論モデル・解析モデルを用いた詳細な検討を併用して定量的に評価するとともに、損傷制御性能とエネルギー吸収性能を併せ持つ本構造の合理的な設計法を提示するものである。本年度に実施した研究内容は以下のとおりである。
［１］緊張力変動抑制装置を設計・作製し、その試験体を用いた載荷実験（要素実験）の準備を行った。装置は内筒・外筒・弾性ばねで構成し、弾性ばねにはプレストレス力による高軸力を負担でき、軸剛性と変形性能を調節可能な皿ばねを用いた。装置の設計にあたり、十字型柱梁接合部試験体に設置した場合を想定した装置の必要性能について解析を用いた検討を行い、装置設置の効果には装置の性能とこれを接続するPC鋼材の性能の関係が影響を及ぼすこと、また、PC鋼材の降伏荷重および軸剛性を目安に装置の耐荷重および変形性能を設定することで十分な効果が発揮されること等の知見が得られた。所要の性能を満たす皿ばねのサイズや枚数の選定を行い、内筒・外筒・皿ばねおよびその他の必要なパーツを取り揃えて装置試験体を作製した。
［２］緊張力変動抑制装置を備えた十字型柱梁接合部試験体の設計を行った。主としてアンボンドPCaPC部材の解析モデルを用いた数値計算により、試設計した試験体の荷重－変形性能について検討を行い、変形に伴うPC鋼材張力や装置変形の変動などの解析結果や既存の設計式による強度算定結果も踏まえつつ、試験体の詳細を詰めた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究課題における本年度の目的は、緊張力変動抑制装置を設計・製作し、その試験体を用いた載荷実験（要素実験）の実施と解析モデルへの反映であり、要素実験についてはコロナ禍の制約により実施を次年度以降に延期せざるを得なくなったため、当初は次年度に本格化予定であった十字型柱梁接合部試験体の設計を前倒しで実施した。

Strategy for Future Research Activity

要素実験を実施するほか、当初の研究計画に従って、部分架構試験体の載荷実験（部分架構実験）や提案構造における構造性能評価に関する検討等を実施する。

Causes of Carryover

コロナ禍における実験作業や国内移動に対する制約により、要素実験の実施を次年度以降に延期せざるを得なくなったことから、研究費に未使用額が生じた。次年度の研究費は、要素実験のほか、当初の予定に沿って、試験体や実験用治具の製作費、研究成果発表費等に充て、本研究課題を遂行する。