2012 Fiscal Year Research-status Report
プレストレストコンクリート部材の各種限界状態に注目した変形性能評価手法の構築
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24560693
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
北山 和宏 首都大学東京, 都市環境科学研究科, 教授 (70204922)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | プレストレストコンクリート / 耐震性能評価 / 曲げ性能 / 復元力特性 / 骨組 / スラブ |
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| Research Abstract |
本研究ではプレストレスト・コンクリート（PC）構造建物の性能評価型設計法を開発することを最終到達点として見据えつつ，PC梁曲げ部材が各種限界状態に到達するときの変形を精度良くかつ簡便に求める手法を構築することを目的とする。
実際の建物にはスラブが取り付くため，そのような状態で静的載荷実験を行って，梁部材の復元力特性，各種限界状態に至るまでの損傷過程などを詳細に調査した。とくにスラブ上面のひび割れ幅を測定した例はほとんどないので，デジタル・マイクロスコープを用いて詳細なひび割れ測定を実施した。試験体は梁曲げ破壊が先行するように設計し，平面十字形部分架構に直交梁およびスラブを付加した２体である。実験変数はPC鋼材の直径である。
実験研究によって得られた主要な結論を以下に示す。
１ 全試験体とも梁主筋の降伏後にPC鋼材の降伏と同時あるいはそのあとに最大耐力に到達し，その後は梁主筋の座屈および破断によって耐力が急激に低下して，梁付け根コンクリートが激しく圧壊した。
２ 復元力履歴特性のループの太り具合を表す指標である等価粘性減衰定数heqを，上端引張り時および下端引張り時の各半サイクルのループについて求めた。半サイクルの等価粘性減衰定数heqは，鋼材（梁主筋，スラブ筋およびPC鋼材）の引張り力の和が上端引張り時および下端引張り時とで大きく異なる場合には，下端引張り時のheqのほうが上端引張り時のそれよりも大幅に大きくなった。一方，上端および下端引張り時の鋼材引張り力の和の差分が小さい場合には，等価粘性減衰定数heqの違いは小さくほぼ同じ数値であった。
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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
実建物により近い状態を模擬するため、柱梁部分骨組にスラブおよび直交梁を付加した試験体２体に正負交番載荷する実験を行った。その耐震性能の評価を容易にするために、スラブのない平面十字形柱梁部分骨組の地震時挙動と比較・検討した。実験では梁部材の主筋およびPC鋼材が引張り降伏したあと、梁主筋の座屈および破断、スラブ筋の破断および梁付け根コンクリートの圧壊によって安全限界状態に到達した。このときスラブが引張り力を受ける上端引張り時の挙動と、スラブが圧縮力を受ける下端引張り時の挙動とを別個に検討して比較することによって、スラブの効果を検討した。さらにデジタル・マイクロスコープを用いて梁部材の曲げひび割れ幅を詳細に測定することによって、曲げひび割れ幅と部材変形との関係を定量的に評価するための基礎的資料を得た。
これらの実験結果を次年度以降に詳細に検討することによって、PC梁部材の各種限界状態に到達する変形を特定できる。それらの結果は各種限界変形を定量的に評価する手法を考案するための足がかりとすることができると考える。
以上の理由から、本年度の研究は三年計画の本課題を解決する上でおおむね十分な成果を与えるものと判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度には、前年度に実施したPRC柱梁部分架構実験の結果を詳細に分析し、追加検討事項や問題点を抽出してこれらの課題を解決するために、２体程度（スラブ付き１体およびスラブなし平面部分架構１体）の試験体を用いた追加検証実験を実施する。実験変数として梁のせん断スパン比あるいは梁せいが予想される。測定項目は前年度に準じる。測定方法に不備があれば再検討して改良を施す。
これと並行して、PC鋼材の付着すべりを間接的に考慮できる断面解析手法［六車・渡辺・西山(1984)］を見直して再構築し、翌平成26年度の検討につなげる。具体的には、平面保持仮定から得られたひずみに低減係数（ひずみ適合係数F値と呼ぶ）を乗じることによって鋼材の付着すべりの影響を間接的に考慮するが、この低減係数（F値）を詳細に検討した研究はほとんどない［例えば柴田・岸本(2008)］。低減係数（F値）はPC鋼材の種類、部材寸法および部材変形によって変動することが既往の研究によって知られている。
そこで本研究ではこの二年間に実施した実験の成果、および申請者による既往の研究［嶋田・北山(2009～2011)］で得た知見を用いて、低減係数（F値）を現実により適合するように幾つかの変数を用いて具体的に規定する。なお本研究では各種限界状態を扱うために、載荷ピーク時の変形のみならず、除荷して荷重が０となったときの残留変形や残留ひび割れ幅をも検討対象とするため、断面解析では正負交番繰り返し載荷に対応する必要がある。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
該当なし
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