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2013 年度 実績報告書

RC建物の津波浮遊物に対する衝撃耐力評価とその改善方法に関する実験的研究

研究課題

研究課題/領域番号 25249079
研究種目

基盤研究(A)

研究機関京都大学

研究代表者

田中 仁史  京都大学, 防災研究所, 教授 (20132623)

研究分担者 河野 進  東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (30283493)
西山 峰広  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50183900)
丸山 敬  京都大学, 防災研究所, 教授 (00190570)
鈴木 紀雄  鹿島建設株式会社(技術研究所), その他部局等, 研究員 (50416765)
坂下 雅信  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50456802)
宮川 豊章  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80093318)
藤掛 一典  防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, その他部局等, 教授 (10532799)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード津波 / 漂流物 / RC造部材 / 衝撃 / 損傷評価
研究概要

東北地方太平洋沖地震では,従来津波に対して強いとされてきたRC造建物が甚大な被害を受けた.なかでも,船舶・コンテナ・流木等の衝突による損傷が多数生じた.そこで,様々なRC部材の想定衝撃力レベルに応じた設計式を提案し,東海・東南海の被害予測地域における津波非難ビル・タワーの構造設計に役立てることを目的に研究を進めた.
今回の実験研究に関係が深い比較的低速度(5m/s~20m/s)のRC壁衝撃研究に関する文献調査を行った.衝突速度,衝突体重量,衝突体形状,載荷装置,試験体寸法,コンクリート強度,試験体支持方法などの因子を変数として実験が行われていること,50m/s~200m/s程度の速度域における衝突時の損傷予測式としてはChang式およびこれを修正したCRIEPI式の精度が比較的良いことが分かった.しかし,今回対象とする5m/s~20m/sの速度域における既存式の評価は十分に行われておらず,実験検証が必要と再確認された.
実験では,5m/s~20m/sの速度域で,2つの壁厚(80㎜,120㎜)のRC壁板への衝撃実験を行い,既往の評価式を用いて「ひび,裏面剥離,貫通」が生じる条件の妥当性を検証した.壁厚が厚くなることによって破壊モードが変化した.壁厚が80mmの場合,衝突速度が5.5m/s程度を境にしてひび割れ破壊から貫通破壊へと推移した.壁厚が120mmの場合,衝突速度の増加とともに,破壊モードがひび割れ,裏面剥離,貫通破壊へと推移した.また,今回の実験結果に関して,裏面剥離の損傷予測において,CRIEPI式では危険側の評価が確認されたが,Chang式では精度良く評価できた.貫通破壊においては,両式共に危険側となった.
今後は,耐衝撃性向上に向けた改善方法の提案や補強効果の検討,また,流木などの柔体がRC造建物に与える影響を明らかにしていく必要があることが確認された.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

全体としては,おおむね順調であるが,解析モデルの構築に関する遅れを考慮して,「やや遅れている」との判断とした.
検証実験と解析の2つの分野について研究を進めた.実験に関しては順調に研究を進めているが,解析に関しては実験結果を検証するためのモデル化に予定以上の時間を要し,実験結果を十分に再現するためのモデル化が完成していない.解析モデルの構築に関しては,計画より2か月ほど遅れて研究が進んでいる.
2014年度の計画には,この2か月の遅れを取り戻す目途がついており,全体計画に支障はない.

今後の研究の推進方策

2014年は,実験では損傷低減を目的とした既存耐震壁の補強方法開発と損傷評価式の提案,解析では実験結果の再現解析を行う.
実験では,昨年の24MPa試験体に比較して,コンクリート強度を60MPaと高くした場合,衝突体の速度と破壊モードの関係に生じる変化を確認する.また,2年分の実験結果をまとめて,衝突速度の増加とともに,破壊モードがひび割れ,裏面剥離,貫通破壊へと推移することを予測できる式の提案を行う.既存の予測式では,コンクリート強度が上昇すれば,それぞれの損傷を生じるに必要な衝突体の速度が上昇するが,他所での実験では予測式ほどの上昇が確認されないとの報告もある.そこで,昨年の3倍に近いコンクリート強度の試験体を対象に同様の実験を行って,コンクリート強度の影響を確認する.また,既存建物の補強を目的として,繊維コンクリートや裏面鋼板補強などの耐衝撃性向上に向けた改善方法の提案や補強効果の定量化を行うための実験を行う.実験は,初年度およびコンクリート強度上昇させた試験体と同じ試験体を数体選定して製作して衝撃緩和の補強を施し,損傷程度に対する効果を確認する.
数値解析では,実験結果を再現できる有限要素モデルを構築し,初年度および2年度の実験結果を解析する.解析には,LS-DYNAを用いて,実験で得られた鉄筋・コンクリートのひずみ,レーザー変位計4個を用いたたわみ,衝撃体と試験体の間に設置した簡易ロードセルひずみ,を検証用のデータとして用いる.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] NONLINEAR FINITE ELEMENT ANALYSIS OF RC CANTILIVER STRUCTURAL WALLS UNDER LATERAL LOADING2013

    • 著者名/発表者名
      Taleb R., Kono S., Sakashita M.
    • 雑誌名

      コンクリート工学年次論文報告集

      巻: 35 ページ: 61-66

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 軸力と断面端部の拘束状態が枠柱無耐震壁の曲げ終局時変形性能に及ぼす影響2013

    • 著者名/発表者名
      戸谷航大, 小倉昌也, 谷昌典, 河野進
    • 雑誌名

      コンクリート工学年次論文報告集

      巻: 35 ページ: 403-408

    • 査読あり
  • [雑誌論文] RC 造耐力壁端部拘束域の力学挙動に関する基礎的研究2013

    • 著者名/発表者名
      谷昌典, 福山洋, 河野進
    • 雑誌名

      コンクリート工学年次論文報告集

      巻: 35 ページ: 355-360

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of boundary area confinement on the ultimate flexural drift capacity of cantilever structural walls2013

    • 著者名/発表者名
      Kono S., Taleb R., Sakashita T.M., Mukai T., Fukuyama H.
    • 雑誌名

      The 6th Civil Engineering Conference in Asia Region

      巻: 該当なし ページ: #127

  • [学会発表] 津波浮遊物の衝突を受けるRC壁の局部損傷に関する実験的研究2014

    • 著者名/発表者名
      中村聡, ソムラートアモンテップ, 河野進, 藤掛一典, 渡邊秀和, 田中仁史, 鈴木紀雄
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演梗概集構造系
    • 発表場所
      神戸大学
    • 年月日
      20140912-20140914
  • [学会発表] STUDY ON SLIDING SHEAR FAILURE OF REINFORCED CONCRETE BEARING WALLS2013

    • 著者名/発表者名
      TANI M., Kono S., Fukuyama H.
    • 学会等名
      15th Japan-Korea-Taiwan Joint Seminar on Earthquake Engineering for Building Structures
    • 発表場所
      Taipei
    • 年月日
      20131128-20131129
  • [学会発表] Investigation of Shear-Dominated Response of Multi-Story RC Structural Walls with Different Opening Locations2013

    • 著者名/発表者名
      Taleb R., Sakashita M., Kono S.
    • 学会等名
      Seminar on Earthquake Engineering for Building Structures
    • 発表場所
      Taipei
    • 年月日
      20131128-20131129
  • [学会発表] 鉄筋コンクリート造連層耐震壁部材の損傷性状2013

    • 著者名/発表者名
      向井智久, 河野進, 福山洋
    • 学会等名
      日本地震工学会年次大会
    • 発表場所
      国立オリンピック記念青少年総合センター
    • 年月日
      20131111-20131112
  • [学会発表] Nonlinear Finite Element Analysis of Reinforced Concrete Cantilever Structural Walls under Lateral Loading2013

    • 著者名/発表者名
      Taleb R., Kono S.
    • 学会等名
      日本建築学会大会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      20130830-20130901
  • [学会発表] 軸力と断面端部の拘束状態が枠柱無耐震壁の曲げ終局時変形性能に及ぼす影響2013

    • 著者名/発表者名
      小倉昌也, 戸谷航大, 谷昌典, 河野進, 福山洋, 諏訪田晴彦
    • 学会等名
      日本建築学会大会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      20130830-20130901

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公開日: 2015-05-28  

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