| 研究課題/領域番号 |
21K04364
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分23010:建築構造および材料関連
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| 研究機関 | 福山大学 |
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研究代表者 |
都祭 弘幸 福山大学, 工学部, 教授 (20736714)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 端部トラス筋 / 高せん断応力度比 / ヒンジ領域 / せん断ひび割れ / 曲げ降伏型 / せん断変形成分 / 損傷抑制 / 曲げ性能 / せん断ひび割れ強度 / ヒンジ部 / せん断スパン比 / 等価粘性減衰定数 / 主筋付着除去 / 鉄筋コンクリート造 / 梁端部 / 履歴性状 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
現在の建築基準法では梁曲げ降伏型とし作用するせん断応力度比を0.15以下とすれば，部材種別FAとなり靭性能に優れたものと評価される。しかし，せん断応力度比が0.15に近づくほど付着割裂破壊が進行し逆S字形の履歴ループとなりエネルギー吸収性能が低下する。このような高せん断応力度比となるRC造梁の曲げ降伏後の履歴性状を改善するため，梁端部の損傷抑制が期待できる配筋を提案した。構造実験や解析検討を行い，従来配筋の破壊性状・履歴性状と比較し，提案した断面配筋の効果を定性的に明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
鉄筋コンクリート造梁部材は、地震時に粘り（靭性）を確保するために部材端部の鉄筋やコンクリートに損傷が生じてヒンジという回転領域が発生させる構造設計を行う。建築基準法では部材に作用する力と材料強度との比を制限しているが、その比が大きくなるとヒンジ部の損傷が激しくなり回転性能の低下に伴い靭性が低下する。本研究で提案した端部トラス筋を梁端部ヒンジに配筋することによって、従来構造よりも中小地震では危険と言われる斜めひび割れ発生を抑制することができる。また、大地震時においては、ヒンジ部のせん断変形（横ずれ変形）を抑制できるので強度と粘りを大幅に改善することができることが確認できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で提案したヒンジ領域に配筋する端部トラス筋は、X形配筋（主筋を部材対角状に配し曲げ抵抗・せん断抵抗に有効な配筋方法）と異なり端部断面で定着されていないので端部での引張抵抗力はない。しかし、端部トラス筋はX形配筋のようにせん断力とコンクリート圧縮強度との比の増加に比例し、せん断ひび割れ発生を遅延し、同ひび割れ発生後はひび割れ幅の拡大を抑制することができる。この現象は、せん断補強筋とは異なる対する新しい抵抗機構である。設計に利用することによって、中小地震時のひび割れや大地震時の損傷が抑制できるので、地震後の継続使用や修復・メンテナンスなどの軽減が期待でき、建物の維持管理の効率化が図れる。
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