| 研究課題/領域番号 |
25420574
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| 研究機関 | 福井大学 |
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研究代表者 |
小林 克巳 福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40150297)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 鉄筋コンクリート構造 / 開孔梁 / 人通孔 / 開孔周囲補強筋 / せん断終局耐力 / 応力伝達メカニズム |
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| 研究実績の概要 |
開孔際縦補強筋、斜め補強筋、開孔上下２段梁の肋筋の役割と応力伝達メカニズムを解明し、それに基づいて終局せん断耐力評価式と配筋設計方法を提案することを目的に、既往の文献に基づいて、昨年度予測的に作成した応力伝達メカニズムを表す力学モデルを修正した。力学モデルは開孔上下の２段梁のトラス機構、開孔際縦補強筋に釣り合う開孔上下にできるアーチ機構、斜め補強筋でできるトラス機構で構成されている。
昨年度までの力学モデルによれば、開孔上下肋筋が十分に配置されれば、開孔際縦補強筋はせん断耐力に寄与しなくなってしまうことになるので、これを確認するための実験を行った。実験結果は予想通りであったが、開孔近くに配置される縦補強筋は、せん断ひび割れ後の剛性低下の防止及びせん断ひび割れ幅の拡大防止の役割を果たしていることを明らかにした。また、開孔上下肋筋が十分に配置されれば、開孔上下でのせん断破壊が生じないことを明らかにした。
次に、昨年度の実験結果から、開孔際から一定範囲外にある縦補強筋も開孔周囲せん断耐力を上昇させるのに役立っていることが分った。また、開孔際縦補強筋を開孔から離して配置し、開孔上下の２段梁の長さが大きくなるように配筋すれば、最大耐力後の耐力低下が徐々に起こるようになって、急激なせん断破壊を防ぐことができると予想されたので、開孔際縦補強筋の位置をパラメータとした4体の実験を行った。開孔際から一定範囲外にある縦補強筋を無視したせん断耐力計算値は実験結果より小さくなった。そこで、実験結果に基づいて、斜め補強筋の応力とのつり合いも考慮して、応力伝達メカニズムを表す力学モデルを修正した。
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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
開孔上下肋筋の配筋量によって、これが降伏する場合と降伏しない場合を想定し、開孔際縦補強筋の位置をパラメータとした合計8体の実験データを得た。実験結果に基づいて、斜め補強筋の応力とのつり合いも考慮して応力伝達メカニズムを表す力学モデルを修正した。
昨年度に予測的に作成した力学モデルは、開孔上下の２段梁のトラス機構、開孔際縦補強筋につり合う開孔上下にできるローカルアーチ機構、斜め補強筋でできるトラス機構で構成される。実験結果より、開孔際縦補強筋は、条件によってはローカルアーチ機構と斜め補強筋による応力の両方につり合わなければならないこと、塑性理論の下界定理の考え方で開孔周囲せん断耐力を決定する開孔際縦補強筋の範囲を特定すること、また斜め補強筋による応力を破壊条件に考慮することを修正した。既往の大開孔梁のせん断耐力実験結果および平成26年度の実験結果は、すべてほぼ一定の精度で再現できたので、力学モデルは応力伝達メカニズムと対応していると判断でき、本研究はおおむね順調に進展していると評価する。
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| 今後の研究の推進方策 |
応力伝達メカニズムを表す力学モデルと破壊条件に基づいて、設計に使用できる終局せん断耐力式と計算手順をまとめる。さらに、力学モデルを用いれば、過去の実験による知見も踏まえて、好ましい合理的なせん断性状が得られるような配筋設計法の提案が可能で、その最終的性能確認実験を行う。また、当力学モデルによれば、開孔周囲せん断耐力に及ぼすせん断スパン比の影響を力学的・理論的に説明できる可能性があるので、本研究計画の発展的な範囲になるが、次の段階へつなげる実験を追加する。
実用的には、経験式の終局せん断耐力式(広沢式)が用いられている。設計に対して安全側の評価を与えることは確認されているが、パラメータの組み合わせによって、どれくらい余裕度を持っているのかを検討する。余裕度にばらつきはあるとして、どの範囲で使えば一定以上の安全率が確保されるのかを検討し、既往の設計に対する評価基準を提示する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
試験体廃棄に予想以上の費用がかかったが、実験補助の謝金を使用しなかったため、試験体廃棄費用の一部に充てることができた。他の予算項目では、僅かずつではあるが節約できたので、21万円程度を次年度に繰り越すことができた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
研究計画は順調に進行しているが、「今後の研究の推進方策等」で述べたように、本研究計画の発展的な範囲になるが、開孔周囲せん断耐力に及ぼすせん断スパン比の影響を力学的・理論的に説明できる可能性があるので、試験体で1体追加できる程度であるが、次の段階へつなげる実験の実施に使用したい。
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