2014 Fiscal Year Annual Research Report
木質系平面異種混構造の耐震設計に関わる技術的課題への方策
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26709039
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
山崎 義弘 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (70644425)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 平面異種混構造 / 連続体モデル / 地震力分布 / 応答スペクトル法 / 大規模木造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
木質系平面異種混構造の動的挙動の解明、および実用的な耐震設計法の確立に向け、本年度は平成27年度に実施する振動台実験の前段階としての要素実験を行った。実験を行った要素は、耐力壁、水平構面、柱梁接合部であり、振動台実験と同様に1/3縮尺試験体とした。耐力壁試験体は合板を釘打ちしたもので、層数（1層または2層）と1層あたりの壁枚数（2枚または4枚）を変動要因とした。水平構面試験体も合板を釘打ちしたものであり、釘間隔を変動要因とした。接合部試験体は引きボルト仕様のもので、柱脚部には柱に対して偏心無く接合可能な定着金物を使用した。試験体の加工・施工に不具合が無く、その静的載荷実験による挙動も実大のものと大差が無いことを確認した。また、耐力壁の1層試験体と2層試験体の比較により、本仕様では試験体の曲げ変形（ロッキング）成分が比較的小さいこと、および2層部分では合板が床勝ちとなったことで、1層部分に比べて多少剛性と耐力が低下することが明らかとなった。また、これらの結果は、接合部実験や釘要素の実験結果からも解析的に推定可能であると考えられる。以上の結果に基づいて、振動台実験試験体の設計を開始した。
また、簡便な振動解析モデルに基づく理論解析も並行して行い、耐震設計に関わる重要な知見を得た。すなわち、地震力の大きさ、および地震力分布に関し、既往の重層構造を対象とした理論とは明らかに傾向が異なることを示し、それを修正する簡便な評価式を導出することができた。
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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
要素実験は計画通り順調に実施しており、得られた結果も概ね想定通りであった。要素実験では、次年度に行う振動台実験を見据え、振動台実験で局所応力を計測するために用いる荷重計測治具を取り付けて行い、静的載荷下ではあるが、想定通りの計測が可能であることを確認した。ただし、大変形時には試験体のボルトに緩みが生じるため、振動台実験ではこの緩みにより治具に衝撃力が加わる可能性があり、衝撃力に対する配慮も示唆された。
また、並行して行っている解析的検討は、まだ限られた仕様範囲内ではあるが、本研究の目的である耐震設計法の確立に向けて、実用面で堪えうる手法が提案できており、順調に成果を上げている。今後は、適用できる仕様範囲を拡大する必要があるが、同様のアプローチで展開できる可能性が高く、次年度の実験結果との整合性も確認しながら引き続き研究を進めていく。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度の要素実験の結果に基づき、平成27年度は当初の計画通り、木質系平面異種混構造を再現した1/3縮尺試験体の振動台実験を行う。実験を実施する民間企業の大型振動台の担当者にヒアリングを行っており、実験に必要な機器類の整備を開始している。要素実験の結果から振動台実験試験体の木造部分の剛性と耐力が推定可能なため、これに基づき、コア部分に必要とされる剛性と耐力を算定し、新たに必要な治具等を設計・製作する。
解析的検討については、既提案の評価式の適用範囲拡大に向け、力学モデルの改良とその評価式の再構築を行う必要がある。その際、これまで用いてきた連続体モデルによる置換が困難な場合には、部分的に離散化モデルを併用し、極力パラメータ数の低減を行うように配慮する。
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| Causes of Carryover |
平成26年度の要素実験は、当初の計画では耐力壁を6体、水平構面を9体の予定であったが、試験体の試作とパイロット実験の結果、実験結果のばらつきが小さく、また目標性能を満たすための要素の設計が比較的容易であったため、試験体の変動要因と変動幅はそのままに、耐力壁を6体、水平構面を4体に変更した。そのため、平成26年度予算の一部を次年度に繰り越した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
繰り越し分を含む予算は、平成27年度の振動台実験における振動台使用料の他、荷重計測治具、および計測器の拡充に充てる。振動台使用料が最も高額であり、それは平成27年度分の請求予算で賄う。繰り越し分は、平成26年度の要素実験で明らかになった計測上の問題点を改良するために充てる。
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