2022 Fiscal Year Research-status Report

Development of a Substructure Pseudo Dynamic Test Regardless of Building Member Shape and Structure Type

Research Project

Project/Area Number	21K04336
Research Institution	Akita Prefectural University
Principal Investigator	櫻井真人秋田県立大学, システム科学技術学部, 助教 (60710184)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	菅野秀人秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (20336449) 西田哲也秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (40315627)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	鉄筋コンクリート造部材 / オンライン仮動的実験 / FEM
Outline of Annual Research Achievements	本研究では，サブストラクチャ部の数値計算モデルにFEMソルバを用いたサブストラクチャ仮動的実験法に対し，当該応答結果と真の応答や従前手法との対応精度を検証することで，鉄筋コンクリート（RC）造建物における形状制約のない次世代型仮動的実験手法を広く提案することを目指すものである。RC架構を並列1自由度系に置換し，性能検証したい部材を構造実験試験体，その他の部位をFEMモデルとしてサブストラクチャ化することで振動モデルを構築する。実験では振動モデルの応答計算モジュール，FEMモデルの数値計算モジュールとジャッキ制御モジュールとの同期を確立し仮動的実験を実施する計画である。これまでに実験時試験体を再現しうる3次元FEM解析モデルの構築ならびに各種シミュレーションを実施し開発手法の実現可能性の検証などを行ってきた。本年度においては開発手法の精度検証の基となるリファレンスデータを得ることを目的としたRC造曲げ柱およびせん断柱実試験体の2体同時載荷実験を実施した。しかしながら実験の結果，RCせん断柱が変形角R=1/200レベルで予期しないねじれ挙動を呈したことで載荷計画中途で中止したため，想定した地震波に対する応答挙動を得ることができなかった。今後は載荷装置のねじれ挙動抑制機構の改善ならびに同一条件での再実験を急ぐとともに，当初計画していた2シリーズの実験を遂行することで開発手法の精度検証を行う方針である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 本年度は開発手法の精度検証のためのリファレンスデータを得ることを目的としたRC造曲げ柱およびせん断柱実試験体の2体同時載荷実験を実施した。しかしながら実験の結果，RCせん断柱が変形角R=1/200レベルで予期しないねじれ挙動を呈したため，載荷計画中途で中止し想定した地震波に対する応答挙動を得ることができなかった。原因として，R=1/200付近でせん断柱が最大耐力に達したが，その際に生じたひび割れ等の大きな損傷によって，断面レベルの応力分布が不均一ならびに偏芯した結果，変形の進行に伴いねじれが増大するようになったものと推察される。また，RCせん断柱は最大耐力以降の載荷領域において大幅な耐力低下を呈するため，実験遂行に支障をきたすほど不安定な挙動になりやすい。安定した実験遂行のために載荷装置には実験時に生じるねじれ挙動を抑制する機構があるが，今回の実験ではその効果が不十分であったことも一因である。今後は載荷システムの改善ならびに同一条件での再実験を急ぐとともに，計画していた2シリーズの実験を遂行する方針である。
Strategy for Future Research Activity	実験中止の原因として，R=1/200付近でせん断柱が最大耐力に達したが，その際に生じたひび割れ等の大きな損傷によって，断面レベルの応力分布が不均一ならびに偏芯した結果，変形の進行に伴いねじれが増大するようになったものと推察される。 RCせん断柱は最大耐力以降の載荷領域において大幅な耐力低下を呈するため，実験遂行に支障をきたすほど不安定な挙動になりやすい。安定した実験遂行のために載荷装置には実験時に生じるねじれ挙動を抑制する機構があるが，今回の実験ではその効果が不十分であったことも一因である。今後は載荷システムの改善として，載荷装置のねじれ挙動抑制機構の強化とその他ねじれ防止の措置を検討・改善を施すとともに，同一試験体の再制作と2体同時載荷実験を再度実施する。また同時にFEM数値計算モジュールとジャッキ制御モジュールに対してプログラムとしての信頼性改善を図るとともに，計画していた2シリーズの実験を遂行する方針である。