2013 Fiscal Year Annual Research Report
ＲＣ建物の津波浮遊物に対する衝撃耐力評価とその改善方法に関する実験的研究
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25249079
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
田中 仁史 京都大学, 防災研究所, 教授 (20132623)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河野 進 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (30283493)
西山 峰広 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50183900)
丸山 敬 京都大学, 防災研究所, 教授 (00190570)
鈴木 紀雄 鹿島建設株式会社(技術研究所), その他部局等, 研究員 (50416765)
坂下 雅信 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50456802)
宮川 豊章 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80093318)
藤掛 一典 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, その他部局等, 教授 (10532799)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 津波 / 漂流物 / RC造部材 / 衝撃 / 損傷評価 |
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| Research Abstract |
東北地方太平洋沖地震では，従来津波に対して強いとされてきたRC造建物が甚大な被害を受けた．なかでも，船舶･コンテナ･流木等の衝突による損傷が多数生じた．そこで，様々なRC部材の想定衝撃力レベルに応じた設計式を提案し，東海･東南海の被害予測地域における津波非難ビル･タワーの構造設計に役立てることを目的に研究を進めた．
今回の実験研究に関係が深い比較的低速度（5m/s～20m/s）のRC壁衝撃研究に関する文献調査を行った．衝突速度，衝突体重量，衝突体形状，載荷装置，試験体寸法，コンクリート強度，試験体支持方法などの因子を変数として実験が行われていること，50m/s～200m/s程度の速度域における衝突時の損傷予測式としてはChang式およびこれを修正したCRIEPI式の精度が比較的良いことが分かった．しかし，今回対象とする5m/s～20m/sの速度域における既存式の評価は十分に行われておらず，実験検証が必要と再確認された．
実験では，5m/s～20m/sの速度域で，2つの壁厚（80㎜，120㎜）のRC壁板への衝撃実験を行い，既往の評価式を用いて「ひび，裏面剥離，貫通」が生じる条件の妥当性を検証した．壁厚が厚くなることによって破壊モードが変化した．壁厚が80mmの場合，衝突速度が5.5m/s程度を境にしてひび割れ破壊から貫通破壊へと推移した．壁厚が120mmの場合，衝突速度の増加とともに，破壊モードがひび割れ，裏面剥離，貫通破壊へと推移した．また，今回の実験結果に関して，裏面剥離の損傷予測において，CRIEPI式では危険側の評価が確認されたが，Chang式では精度良く評価できた．貫通破壊においては，両式共に危険側となった．
今後は，耐衝撃性向上に向けた改善方法の提案や補強効果の検討，また，流木などの柔体がRC造建物に与える影響を明らかにしていく必要があることが確認された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
全体としては，おおむね順調であるが，解析モデルの構築に関する遅れを考慮して，「やや遅れている」との判断とした．
検証実験と解析の2つの分野について研究を進めた．実験に関しては順調に研究を進めているが，解析に関しては実験結果を検証するためのモデル化に予定以上の時間を要し，実験結果を十分に再現するためのモデル化が完成していない.解析モデルの構築に関しては，計画より2か月ほど遅れて研究が進んでいる．
2014年度の計画には，この2か月の遅れを取り戻す目途がついており，全体計画に支障はない．
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| Strategy for Future Research Activity |
2014年は，実験では損傷低減を目的とした既存耐震壁の補強方法開発と損傷評価式の提案，解析では実験結果の再現解析を行う．
実験では，昨年の24MPa試験体に比較して，コンクリート強度を60MPaと高くした場合，衝突体の速度と破壊モードの関係に生じる変化を確認する．また，2年分の実験結果をまとめて，衝突速度の増加とともに，破壊モードがひび割れ，裏面剥離，貫通破壊へと推移することを予測できる式の提案を行う．既存の予測式では，コンクリート強度が上昇すれば，それぞれの損傷を生じるに必要な衝突体の速度が上昇するが，他所での実験では予測式ほどの上昇が確認されないとの報告もある．そこで，昨年の3倍に近いコンクリート強度の試験体を対象に同様の実験を行って，コンクリート強度の影響を確認する．また，既存建物の補強を目的として，繊維コンクリートや裏面鋼板補強などの耐衝撃性向上に向けた改善方法の提案や補強効果の定量化を行うための実験を行う．実験は，初年度およびコンクリート強度上昇させた試験体と同じ試験体を数体選定して製作して衝撃緩和の補強を施し，損傷程度に対する効果を確認する．
数値解析では，実験結果を再現できる有限要素モデルを構築し，初年度および2年度の実験結果を解析する．解析には，LS－DYNAを用いて，実験で得られた鉄筋・コンクリートのひずみ，レーザー変位計4個を用いたたわみ，衝撃体と試験体の間に設置した簡易ロードセルひずみ，を検証用のデータとして用いる．
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