2012 Fiscal Year Research-status Report
ＰＣ鋼棒により能動的横拘束を受けるＲＣ柱のせん断伝達機構の解明
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24760457
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
中田 幸造 琉球大学, 工学部, 准教授 (80347129)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 耐震補強 / プレストレス / せん断強度 / トラス機構 / アーチ機構 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は，緊張PC鋼棒で能動拘束したRC柱のせん断伝達機構を解明することである。PC鋼棒をRC柱の外周に外帯筋状に配置して緊張力を導入することで，「能動的横拘束効果」，「受動的横拘束効果」，「せん断補強効果」の3つの補強効果を期待できる。通常のRC柱に配筋される帯筋においては，柱が膨れて始めて帯筋の横拘束効果が発揮される「受動的横拘束効果」，せん断伝達能力の向上効果である「せん断補強効果」の2つを期待できるが，本補強法ではPC鋼棒に導入する緊張力によってRC柱を能動拘束するため，他には見られない「能動的横拘束効果」も期待できる。この「能動的横拘束効果」がRC柱のせん断伝達機構にどのような影響を与えるのかについての研究は他には見当たらない。加えて，この「能動的横拘束効果」を期待できる本補強原理を用いて，せん断損傷RC柱への応急補強の研究も進めており，「能動的横拘束効果」がせん断伝達機構に与える影響を解明すれば，耐震補強法としての本補強法の確立につながるだけではなく，地震被災後のRC建物への応急補強法の研究進展にもつながることから本研究の重要性は高いと考える。
平成24年度は，主筋の付着（コンクリートと主筋の付着）がある試験体1体，主筋の付着がない試験体5体を製作し，せん断スパン比，軸力比，PC鋼棒に導入する緊張ひずみを実験変数としたせん断破壊実験を行った。平成24年度の主な研究成果は，以下の通りである。（1）軸力が高い場合，主筋の付着がない試験体の最大水平耐力の上昇には上限が見られた。（2）せん断スパン比が大きい場合，軸力による最大水平耐力の差が見られず，また，アーチ機構の角度にも差がなかった。（3）アーチ機構のせいは軸力の増加とともに大きくなる一方で，アーチ機構へ寄与するk（アーチ機構圧縮域の柱断面せいに対する比）の上限は0.5であることを示した。
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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
本研究ではPC横補強RC柱のせん断伝達機構を検証するため，主筋の付着がある試験体で主にトラス機構，主筋の付着がない試験体でアーチ機構を検証する。主筋の付着がある試験体ではトラス機構とアーチ機構が混在するため，平成24年度は主筋の付着がなくアーチ機構のみが発生する試験体に主に着目し，軸力や能動側圧がアーチ機構強度に及ぼす影響を検証した。その結果，軸力がアーチ機構強度（主筋の付着がない試験体の最大水平耐力）に与える影響には上限があるという実験結果を得た。この結果を用いて，軸力によるアーチ機構圧縮域の変動を考察した。これまでのところ，軸力が大きくなればアーチ機構圧縮域は大きくなっていくが，軸力が大きい場合に断面の半分を超えた圧縮領域のコンクリート合力が負の曲げモーメントを構成するため，その結果，断面の抵抗モーメントを減少させ，従って，アーチ機構強度の頭打ちをもたらしてものと考えられる。今後はデータを集積し，軸力の影響についてさらに検証を行う。また，主筋の付着がないせん断スパン比1.5の補強RC柱のせん断破壊実験も行い，せん断スパン比1.0の結果と比較し，考察を加えた。以上より，研究は概ね順調に前進していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成24年度の実験結果を踏まえ，平成25年度は2シリーズのせん断破壊実験（8体）を計画中である。せん断伝達機構を単純明快に理解するため，平成24年度までは主に主筋の付着がない試験体のアーチ機構に着目してきた。主筋の付着がない試験体でアーチ機構の理解を進めておけば，主筋の付着がある通常のRC柱のせん断伝達機構（トラス機構とアーチ機構が混在）を理解しやすいと考えたためである。平成25年度は主筋の付着があり，トラス機構とアーチ機構が混在する試験体において，トラス機構とアーチ機構の伝達領域等を理解するため，（1）主筋の付着がある試験体，（2）付着がある主筋と付着がない主筋を混在させた試験体，（3）主筋の付着がない試験体，を計画する（シリーズ1）。「（2）」のような試験体を使用したせん断破壊実験は他には見られないため，どのような結果が得られるかは実験後までは分からないが，「（1），（3）」の試験体との比較により，トラス機構とアーチ機構の負担割合などを理解するために計画する実験である。シリーズ2においては，不足する実験データの集積に活用する。計画中のパラメータは，緊張ひずみ，軸力比である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成24年度の研究費執行計画においては，試験体の搬出搬入（製作，および実験）で使用するフォークリフトの年次検査料を支出予定であったが，担当者からの指摘により支出ができなかったため，残額はゼロにはならなかった。平成25年度はこれを踏まえて執行を計画する（学生の学会発表旅費として支出予定）。加えて，消耗品の購入においてはできるだけ効率的に節約して予算執行に努めたからである。平成25年度も同様の考えのもとで執行するが，使用計画としては主に，試験体製作費，製作にかかる消耗品費，コンクリート費用，加力装置メンテナンス（実験前に毎年実行），加力実験消耗品費，国際会議出張旅費（オランダ），国内学会出張旅費（名古屋，北海道など）が主な内容である。
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