| 研究課題/領域番号 |
17K06544
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| 研究機関 | 中部大学 |
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研究代表者 |
水野 英二 中部大学, 工学部, 教授 (80144129)
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| 研究分担者 |
伊藤 睦 中部大学, 工学部, 准教授 (00345927)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | RC柱 / 補修効果 / 軸方向鉄筋取り替え / 座屈性状 / 鉄筋の余剰耐力 / ライズ比 / 二方向載荷 |
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| 研究実績の概要 |
平成29年度の課題は，【大きな損傷を受けたRC柱の材料的な補修効果の検討】であり，実施した内容および得られた成果は以下のようである．
大きな損傷を受けたRC柱を対象に，損傷状態に基づいた「軸方向鉄筋の取り替え」および「無収縮コンクリートの打設」などの「材料的な補修」を施したRC補修柱の耐震性能の向上（補修効果）を検証するために，中部大学実験設備を利用して一定軸力下での繰り返し二軸曲げ補修載荷実験を研究協力者らと実施した．ここでは，「横拘束筋間隔」を要因とし，実験には，断面200×200 mm，柱有効高さ1000 mm，せん断スパン比5を有するRC補修柱を用いた．補修の対象となったRC柱は曲げ破壊先行型となるように，軸方向鉄筋にはD10（SD295A）を8本，横拘束筋にはD6（SD295A）を柱基部からおよそ3D区間（D：柱幅）まで間隔 s = 65, 90, 105および120 mm（4水準）でそれぞれ配筋した，大きく損傷したRC-SD295A柱（以下，RC損傷柱）である．
これら大きな損傷を受けたRC損傷柱を対象に，柱基部下0.5D（D：柱幅）から柱基部上1.0D区間のコンクリートを除去した後，座屈・破断した軸方向鉄筋に対して，同一材料のSD295A筋を用いて裏波溶接により補修を施した（全取り替え）．さらに，補修用コンクリートとして，収縮低減タイプの高性能AE減水剤と膨張材を用いたひび割れ抑制コンクリートを打設し，RC補修柱を作製した後に，これらRC補修柱に対して繰り返し二軸曲げ実験を実施した．本実験結果の検討を通して，補修後のRC柱のポストピーク大変位領域にまで及ぶ補修効果を「横拘束筋間隔」の違いによる耐荷特性の観点から検証した．その結果，全ての軸方向鉄筋を取り替えたRC補修柱では，鉄筋破断も少なく，新品柱と比べ同等かそれ以上の耐荷特性を発揮することが分かった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究課題の進捗状況について、自己点検による評価を行うと，以下のようである．
（1）座屈した軸方向鉄筋の余剰耐力に関する実験的ならびに解析的検証
大きな損傷を受けたRC柱の軸方向鉄筋の座屈性状およびその余剰耐力について実験データを基に検証した．ここでは，1）「載荷形態」，「横拘束筋間隔」および「軸方向鉄筋の配置」の違いによる軸方向鉄筋の「座屈長さ」ならびに「座屈高さ」の検討，2）損傷した軸方向鉄筋の「ライズ比（座屈高さ／座屈長さ）－余剰耐力」，「ライズ比－破断ひずみ」および「破断ひずみ－余剰耐力」関係による「軸方向鉄筋の診断・取り替え」の可能性の検討，などを通して多くの知見を得た．
（2）材料的な補修を施したRC柱の載荷実験と補修効果の検証
大きな損傷を受けたRC柱を対象に，上記項目（1）の損傷状態に基づいた「軸方向鉄筋の取り替え」および「無収縮コンクリートの打設」などの「材料的な補修」を施したRC柱の補修後の耐震性能の向上（補修効果）を検証した．本実験結果の検討を通して，補修後のRC柱のポストピーク大変位領域にまで及ぶ補修効果を「横拘束筋間隔」の違いによる耐荷特性の観点から検証した．
以上より，研究は「おおむね順調に進展している．」と判断する．
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| 今後の研究の推進方策 |
平成30年度の課題は，【大きな損傷を受けたRC柱の材料的・構造的な補修効果の検討】である．平成29年度の「材料的な補修」に基づく研究成果を応用することにより，「材料・構造的な補修」を施したアンボンド型鋼繊維補強コンクリート（SFRC）柱の繰り返し二軸曲げ載荷下での耐震性能向上（補修効果の向上）を目指す．ここでは，「構造的な補修」としてコンクリートと軸方向鉄筋との間の付着を切ったアンボンド型の補修を採用する．実験的ならびに解析的な観点から補修効果に関する検討を行い，最終年度に実施する「大きな損傷を受けたRC柱に対する補修後の耐震性能向上の検証と最適な補修法の最終提案」へと繋げる．なお，平成30年度では，企業からの研究協力者1名と大学院生1名も研究に従事する．分担する詳細な研究内容は以下のようである．
（1）材料的・構造的な補修を施したRC柱の補修効果に関する実験的検証（水野）
平成29年度の研究成果に加え，「材料・構造的な補修」を施したアンボンド型SFRC柱の繰り返し二軸曲げ載荷実験を実施し，大きな損傷を受けたRC柱のポストピーク大変位領域にまで及ぶ補修効果を考察し，柱基部の塑性ヒンジ部分の合理的な補修法を検討する．ここでは，かぶりコンクリートの剥離状況，軸方向鉄筋の座屈長さ，座屈高さ，ライズ比（座屈高さ／座屈長さ），破断状況および耐荷特性を平成29年度の研究成果と比較し，合理的な補修法を検証する．
（2）材料的・構造的な補修を施したRC柱の補修効果に関する解析的検証（水野・伊藤）
数値シミュレーション解析を実施することにより，大きな損傷を受けたRC柱に施す補修法の違いが塑性ヒンジ化部分でのコンクリートの劣化防止および軸方向鉄筋の座屈抑制に与える影響を実験結果と比較・考察し，補修効果をさらに向上させるための補修方法を解析的に模索・検証する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（理由）
平成29年度にRC柱16体（100万円分）を作製する予定であったが，これまでの実験で損傷したRC柱の補修実験を先行させたため，使用予定金額が次年度使用金額として生じた．
（使用計画）
平成29年度に使用する予定であったRC柱16体作製用の金額をRC柱の補修作業，補修解析の計算料金，計算機購入などに充てる予定である．
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