| 研究課題/領域番号 |
18K04448
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| 研究機関 | 大阪工業大学 |
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研究代表者 |
西村 泰志 大阪工業大学, 工学部, 教授 (10102998)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | ハイブリッド構造 / 柱RC・梁S / T字形柱梁接合部 / 支圧性能の改善 / 小鉄骨 / 埋め込み長さ / せん断補強筋比 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、S梁とRC柱で構成される柱梁接合部を対象として、接合部に埋め込まれる梁鉄フランジ下面に取り付けられる小鉄骨が支圧破壊性状の改善に有効であるかを実験的に検討するとともに、小鉄骨を有するS梁からRC柱への応力伝達機構および抵抗機構に基づく耐力評価法を提案しようとするものである。
平成30年度の検討として、S梁とRC柱で構成されるT字形柱梁部分骨組を対象として、小鉄骨の埋め込み長さを実験変数とした4体の試験体について実験を実施した。埋め込み長さは、小鉄骨のせいの1,2,3倍である。なお、小鉄骨を取り付けていない試験体も計画した。RC断面は300×300mm、柱主筋はD16が柱の隅角部に3本づつ、計12本配置されている。柱梁接合部のせん断補強筋はD6を50mm (せん断補強筋比 pw;0.35%) 間隔で配置されている。S梁はH-250×100×9×16である。支圧板厚は12mmである。なお、柱梁接合部がせん断破壊しないように鉄骨ウェブパネル厚は16mmとした。小鉄骨はH-150×80×6×9である。実験は、S梁両端を単純支持し、RC部材端部に正負漸増繰返し荷重を負荷する。
これらの実験から、小鉄骨の埋め込み長さが短い試験体は，最大耐力発揮時に S 梁フランジ上面にパンチングシア破壊が生じ，S 梁フランジ上面のコンクリートが剥離したが，長い試験体はその様な破壊状況は観察されなかった。小鉄骨の埋め込み長さを小鉄骨のせいの3倍にすれば小鉄骨の曲げ耐力を発揮できることが示された。また、既往の研究代表者の研究結果に基づいて、小鉄骨を有するT字形柱梁接合部の応力伝達機構および抵抗機構に基づく耐力評価法が提案された。計算値によって実験値をほぼ評価できるが、埋込み長さによって，計算値と実験値との間に若干相違がみられた。この点については，今後詳細な検討が必要である。
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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
平成30年度は、S梁とRC柱で構成されるT字形柱梁接合部を対象として、小鉄骨の埋め込み長さを変数として、支圧破壊性状の改善に対して小鉄骨の有効性を実験的に検討した。その結果、小鉄骨の埋め込み長さを小鉄骨のせいの3倍にすれば小鉄骨の曲げ耐力を発揮できることの有益な知見を得た。しかしながら、本研究では柱梁接合部のせん断補強筋比が0.35%とやや小さい。柱梁接合部の内部パネルから外部パネルへの応力伝達は、内部パネルと外部パネルとの間のねじりモーメントに大きく依存する。したがって、柱梁接合部のせん断補強筋比が大きい試験体を想定し、その影響を実験的に更に検討することが必要であることが明らかとなった。
令和元年度はこの点を踏まえた実験的検討を実施したい。また、破壊性状および研究代表者の既往の研究成果に基づいて、小鉄骨を加味したS梁からRC柱への応力伝達機構および抵抗機構に基づいて、終局耐力評価法を提示した。しかしながら、若干実験値を評価できない部分があり、この点については更に検討する必要がある。
上記のように、平成30年度の検討によって新たな問題が想起されるが、平成30年度のこれらの結果を踏まえ、現在の研究の進捗状況はおおむね順調であると評価している。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成30年度は、小鉄骨を取り付けたS 梁とRC 柱で構成されるT字形接合部を対象に、小鉄骨の埋め込み長さによる支圧破壊性状の改善の有効性を実験的および解析的に検討した。これらの実験結果から、小鉄骨の埋め込み長さを小鉄骨せいの3倍にすれば、小鉄骨の曲げ耐力を発揮できることが示された。しかしながら、この結果は、柱梁接合部の内部パネルと外部パネルの間のねじり耐力に依存するので、合理的な設計法を確立するためには、柱梁接合のせん断補強筋比を多くした実験を実施することが必要である。したがって、実験的研究では、令和元年度はこの点を踏まえた計画とする。また、既往の研究代表者の研究結果に基づいて、小鉄骨を有するT字形接合部の応力伝達機構および抵抗機構に基づく耐力評価法を提示した。若干実験値を合理的に評価できない場合があるのでこの点については、更に検討する必要がある。
令和元年度は、小鉄骨の埋め込み長さを実験変数とし、柱梁接合部のせん断補強筋比を大きくした実験計画に加え、小鉄骨の埋め込み長さが小さい場合を想定して、小鉄骨の周囲にせん断補強筋を付加する補強法あるいは小鉄骨端部にエンドプレートを設置する補強法を提案し、その妥当性を実験的および理論的に検討する。また、実験結果に基づいて、小鉄骨周囲にせん断補強筋を配置した効果および端部にエンドプレートを有するＴ字形接合部の応力伝達機構および抵抗機構を提案し、耐力評価法を提示したい。
令和2年度には、平成30年度および令和元年度の実験結果および既往の研究代表者が行ったＴ字形接合部の応力伝達機構および抵抗機構に基づいて、小鉄骨を有する接合部の終局耐力評価法を提示し、これらの終局耐力評価法に基づいて簡便な終局耐力設計式を提示する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成30年度の検討において、小鉄骨の支圧破壊性状に及ぼす有効性は、柱梁接合部の内部パネルと外部パネルとのねじり耐力によって依存することが想定された。ねじり耐力は、柱梁接合部のせん断補強筋比によって影響される。したがって、平成30年度に計画した実験では、柱梁接合部のせん断補強筋比が0.35%と比較的小さいものであったので、令和元年度には、せん断補強筋比の大きいい試験体を計画する必要があることが明らかになった。そこでこれらを想定した実験を計画したいとの考えから、助成金を極力抑えた実験を計画した。
したがって、令和元年度は、申請当初から計画していた小鉄骨の周囲にせん断補強筋を配置した試験体および小鉄骨端部にエンドプレートを設置した試験体に関する実験に加え、小鉄骨の埋め込み長さを実験変数とし、柱梁接合部のせん断補強筋比を大きくした試験体を用いた実験計画としたい。
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