構造物の脆性破壊防止と靭性向上

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11209204
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 井上 一朗 京都大学, 工学研究科, 教授 (40029294)
• 研究分担者: 中島 正愛 京都大学, 防災研究所, 教授 (00207771) ; 渡邊 史夫 京都大学, 工学研究科, 教授 (50026267)
• キーワード: 耐震設計 / 脆性破壊 / RC構造 / 鋼構造 / 安全限界

研究概要

本年度は、(1)多方向荷重を受けるRC柱の損傷指標定量化実験、(2)鋼構造接合部の要求・保有性能定量化、(3)鋼構造骨組要求性能の確率論的評価手法の改善、(4)クリティカル外乱に対する信頼性耐震性能設計法を主題に実験的・解析的検討を実施した。主たる知見は下記の通りである。(1)については、11階建RC建築物の下層2層サブストラクチャーにおいて、軸力の大きさがひび割れやモーメント耐力劣化等の損傷分布と進展状況に与える影響を1/3スケールの試験体2体を用いて実験的に明らかにし、また既存の数値モデルを用いて損傷状況が予想可能であることを示した。(2)については、既存鋼構造骨組の一部を取り出した実大実験を実施し、非破壊損傷(欠陥)予測としてのUT検査の確からしさを検証した。UT検査によって欠陥と判断された亀裂においてもその進展が顕著ではない場合が少なくないなど、この検査が安全側の評価を与えることを明らかにした。(3)については低次振動モード応答の重ね合わせによって構造物の最大層間変形を予測する手順を対象に、重ね合わせの方法の違いによる予測精度の変動を定量化した。また耐震設計で頻繁に行われる地震動強さの拡幅の是非を、強震動群応答と拡幅地震動群応答の違いとして統計検定した結果、拡幅はあながち的はずれではないという結果を得た。(4)については、クリティカル外乱が設計に依存するという特性を考慮した一般的な極限外乱問題に対する剛性設計法を展開し、一定の経済性の下で剛性性能を最大化する方法を提案した。さらに、そのようにして設計された構造物の弾塑性応答を想定される複数の模擬地震動に対して求め、弾塑性特性においても優れた性能を有することを確認した。

研究成果

• [文献書誌] 吹田啓一郎, 狩野直樹, 井上一朗: "高力ボルト接合されたパネル降伏型H形団万柱梁接合部の耐力"日本建築学会構造系論文集. 559. 219-224 (2002)
• [文献書誌] 李相周, 吹田啓一郎, 井上一朗: 鋼構造論文集. 9巻・36号. 47-54 (2002)
• [文献書誌] Liu, D., Nakashima, M., Kanao, I.: "Behavior to Complete Failure of Steel Beams Subjected to Cyclic Loading"Journal of Engineering Structures. Vol.25. 525-535 (2003)
• [文献書誌] Nakashima, M., Kanao, I., Liu D.: "Lateral Instability and Lateral Bracing of Steel Beams Subjected to Cyclic Loading"Journal of Structural Engineering, ASCE. Vol.128,No10. 1308-1316 (2002)
• [文献書誌] I.Takewaki: "Robust building stiffness design for variable critical excitations"Journal of Structural Engineering, American Society of Civil Engineers. Vol.128,No12. 1565-1574 (2002)
• [文献書誌] 河野進, Bechtoula H., 角徹三, 渡辺史夫: "軸力と2方向曲げを受ける実大RC柱の損傷評価"コンクリート工学年次論文報告集,JCI. Vol.24. 235-240 (2002)