2013 Fiscal Year Annual Research Report
津波漂流物を対象としたCFT構造の耐衝撃性能の解明と評価法の開発
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25289186
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
河野 昭彦 九州大学, 人間・環境学研究科(研究院), 教授 (60136520)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
蜷川 利彦 九州大学, 人間・環境学研究科(研究院), 教授 (90237769)
津田 惠吾 北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (50112305)
松尾 真太朗 九州大学, 人間・環境学研究科(研究院), 助教 (40583159)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 合成構造 / 津波 / 漂流物 / 衝撃荷重 / 津波非難ビル |
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| Research Abstract |
１．CFT部材の耐衝撃性能の定量的評価法の開発
（1）衝撃実験：(a) 試験体と方法：試験体は外径約100mm、全長1000mm のCFTと中空鋼管で、コンクリートはFc60、鋼管はSTKR400、STK400で、15体であり、単純梁形式で載荷する。重錘のヘッドは曲率半径180mm の球形で、質量はCFTで5％の残留たわみが生じるものを基準とした。(b) 実験変数：①断面（円形、角形、菱形）、②CFTと中空、③重錘質量（基準質量とその半分）、④落下高さ（1.25m、2.5m）とした。（2）静的実験：(a) 試験体と方法：静的である以外は、衝撃実験の場合と同様である。(b) 実験変数：①鋼管断面（円形、角形、菱形）、②CFTと中空で、6体である。（3）実験結果の考察：①終局耐力は、CFTは全塑性モーメントによる計算値と一致したが、中空鋼管は局部変形等で低くなった。衝撃は静的より10％耐力が高かった。②崩壊形式は、衝撃と静的で同様であり、CFTは全体曲げ、中空円形では全体曲げと重錘ヘッドと同一形状の局部変形、中空の角形や菱形は変形がさらに進むと重錘ヘッド曲率半径より小さな波長の局部座屈が発生した。③エネルギー吸収率（＝吸収エネルギー/重錘のポテンシャルエネルギー）は、CFTでは90％程度で一定であったが、中空鋼管では局部変形等のためかなり小さかった。④力積（塑性耐力が一定のため衝撃作用時間と等価）は、重錘質量、落下高さの平方根に比例した。⑤衝撃実験での吸収エネルギーは残留変形を同一とした静的実験のものと概ね一致した。（4）衝撃応答解析 FEMモデルでの静的解析を行った。衝撃解析へ拡張中である。
２．津波漂流物に対するCFT構造の設計法の確立
（1）CFT構造の津波設計法について、我が国の暫定指針と米国FEMAの設計法を比較検証した。
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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
１．CFT部材の耐衝撃性能の定量的評価法の開発
（1）衝撃実験：加力装置の改良を行い、精度の高い衝撃試験を可能にした。
平成25年度に予定した実験変数の試験体の実験をすべて完了し、実験データもすべて収集した。（2）静的実験：平成25年度に予定した実験変数の試験体の実験をすべて完了し、実験データもすべて収集した。（3）実験結果の考察：平成25年度の衝撃実験および静的実験を分析し、CFTの吸収エネルギー、残留変形、衝撃作用時間の推定法を明らかにした。中空鋼管は局部変形と局部座屈についてさらなる検討が必要であるが、静的にはFEMモデルを使って数値解析で実験現象を再現している。（4）衝撃応答解析 FEMモデルでの静的解析を行った。衝撃解析へ拡張中である。
２．津波漂流物に対するCFT構造の設計法の確立
（1）我が国の暫定指針と米国FEMAの設計法を比較検証し、検討課題を洗い出した。
以上、１の（1）～（4）と２の項目についてそれぞれ当初予定したことはすべて達成されており、有用な知見も得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
（平成26年度）
１．CFT部材の耐衝撃性能の定量的評価法の開発：（1）衝撃実験：H25年度の実験は成功したので、これらを標準試験体とみなし、これからCFT部材の形状等を変化させたときの影響ならびに内蔵鋼材の性能向上効果を調べる。(a)試験体と方法：試験体の材料はH25年度と同様である。(b) 実験変数：①断面形状、②D/t、③せん断スパン比、④内蔵鉄筋量である。（2）静的実験：(a)試験体と方法：試験体の材料と加力方法はH25年度と同様とする。 (b) 実験変数：①断面形状、②D/t、③せん断スパン比、④内蔵鉄筋量である。（3）実験結果の分析 実験変数のそれぞれの影響を明らかにする。（4）衝撃応答解析：衝撃実験結果と比較を行い、解析モデルの精度を確認する。２．津波漂流物に対するCFT構造の設計法の確立：（1）CFT構造の設計法の検討 内外の津波設計指針によって設計例を作成し、課題を明確にする。
（平成27年度）
１．CFT部材の耐衝撃性能の定量的評価法の開発：（1）衝撃実験：(a)試験体と方法：前年度と同様とする。(b) 実験変数：①断面形状、②D/t、③内蔵鋼材（鉄筋、PC棒鋼）とする。（2）静的実験：(a)試験体と方法：試験体の材料と加力方法は前年度と同様とする。(b) 実験変数：①断面形状、②内蔵鋼材（鉄筋、PC棒鋼）とする。（3）耐衝撃性能評価法の提案 以上の実験と解析からCFT部材の耐衝撃性能の評価法を提案する。
２．津波漂流物に対するCFT構造の設計法の確立：（1）CFT構造の設計法の提案：内外の設計法を参照しつつ、CFT部材の耐衝撃性能評価を盛り込んだ津波漂流物に対するCFT構造の設計法を提案する。
以上、本研究課題の今後の推進方策は、交付申請書に記載した通りに進める予定である。。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
衝撃実験は、改良型の加力装置で初めて行ったので、実験が最初から成功するとは限らなかったため、試験体を追加製作するための予算を確保していたが、結果的にすべて順調に実験が成功したため試験体を追加製作する必要がなかったためである。
H26年度では、実験変数の組み合わせを見直し、試験体数を増加して実験を行うことにし、試験体製作費に次年度使用額を使用する計画である。
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