| 研究課題/領域番号 |
26289185
|
|---|
| 研究機関 | 北海道大学 |
|---|
研究代表者 |
西村 康志郎 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00343161)
|
|---|
| 研究分担者 |
大西 直毅 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20579784)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| キーワード | 鉄筋コンクリート / せん断強度 / 付着強度 / カットオフ |
|---|
| 研究実績の概要 |
付着強度を考慮したRC梁のせん断強度式を提案した。この提案式は、アーチ機構とトラス機構を重ね合わせたモデルを用い、塑性論の下界定理より導いたものである。補強筋、コンクリートストラット、付着の3つの要素について、降伏する要素の組み合わせで複数の降伏モードが存在する。付着に関する降伏強度が、コンクリート強度とせん断補強筋比の関数となっている点が特徴である。既発表論文の実験資料を用いて提案式の精度を検証した結果、強度値と降伏モードのいずれも現行の評価式よりも良い精度で評価可能であることを示した。
曲げを受ける多段配筋のRC梁では、外側の鉄筋の引張力ほど大きく、同時にせん断力も作用する場合は、鉄筋とコンクリート間の付着確保が重要である。付着強度は主筋群の引抜試験より導かれているが、2段配筋については、実際の応力とは異なり、1段目の引張力が2段目と等しいか小さい実験しかなされていない。今年度は、2段配置の主筋群の要素試験体を作製し、2段目よりも1段目の引張力が大きくなるように鉄筋を引抜実験方法を開発し、2段目で付着破壊させることに成功した。この実験結果より、2段目でのサイドスプリット型付着割裂破壊では、1段目と2段目の付着力が割裂破壊面に作用するため、付着割裂面のせん断応力度を用いて強度を評価するほうが合理的であることを実証した。
RC梁の曲げ降伏後の変形性能を十分に確保するために、付着強度が生じる付着応力度を上回ることを確認する。要求値である付着応力度は、梁主筋の定着、多段配筋における主筋位置と中立軸位置の関係、繰返し荷重、主筋のカットオフ、などの影響を受ける。今年度は、柱に梁主筋が折り曲げ定着された柱梁接合部材の繰返し加力実験を行い、これらの影響について検討した。その結果、概ね現行の算出方法は適切であるが、計算断面の多端側の鉄筋応力の評価方法については修正の余地があることが分かった。
|
| 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
当初の計画通り、RC部材のせん断補強筋の降伏と付着の降伏を取り入れて複合的な破壊を評価し得るせん断抵抗機構をモデル化し、せん断強度評価式を提案した。この評価式の特徴は、付着強度の評価にも主筋径や鉄筋間の空きなどの情報を必要としない簡易なものであるにも関わらず、現行の評価式よりも精度が良い点である。このモデルは、塑性論の下界定理を利用した定式化されている。この提案は、学術論文誌に投稿中である。次年度では、せん断強度に与える軸力の効果を考慮したモデルを提案する計画である。
前述のモデル化により、RC梁の付着性能がせん断強度に与える影響を定量的に示すことが可能となった。付着性能がせん断強度に与えるため、主筋定着の固定度が付着性状に与える影響も調べる必要が出てきた。また、最近の論文集は平成26年7月の日本コンクリート工学会年次大会などで、2段配筋でカットオフ筋を含む梁の実験成果が発表され、本研究課題に関する有益な情報が得られた。これらを鑑み、RC梁の引張鉄筋の付着性状に関する鉄筋引抜試験と、主筋の定着が梁の付着性状に与える影響に関する柱梁接合部材の加力実験を平成26年度に行った。その結果、2段配筋の付着性状について、カットオフ筋が含まれる場合の影響、定着の影響、せん断補強筋の影響、などを明らかにした。これらの実験は、平成27年度以降に実施予定であったので、前倒し支払請求により対応した。また、平成26年度に実施予定であったRC梁の逆対称曲げ加力実験を後回しにすることで、前述のモデルによる検討と最近の論文で発表された成果を取り入れつつ、当初の計画よりも無駄のないパラメータで実験が可能である。
以上のように、考案したせん断抵抗モデルを用いた検討や、本研究課題に係る他の研究成果などを取り入れ、実験の順序を見直し、その通りに実験を施行し、最終的な研究目的に向けて順調に進展している。
|
| 今後の研究の推進方策 |
梁主筋の付着性状を把握するために、梁の引張鉄筋の付着性状に関する鉄筋引張試験を引き続き行う。目的は、コンクリート強度の影響を把握すること、カットオフ筋と通し筋が混在したときのカットオフ筋の挙動の把握、付着性状に与えるひずみ速度の影響の把握である。コンクリート強度のパラメータは27～70N/mm2の範囲で、カットオフ筋の挙動についてはパラメータを同列に配筋された通し筋の付着力、ひずみ速度についてのパラメータはせん断補強筋量と繰返し変位の振動数とする。
せん断力を受けるRC部材の有限要素解析を行う。付着性能、カットオフ筋の位置、多段配筋、通し鉄筋量などの影響を解析し、分析する。梁部材では曲げ強度確保の観点からせい方向の両端付近に主筋を集中配置させることが多いが、この配筋がせん断強度を低下させる可能性があるので、その影響を考察する。有限要素解析には汎用ソフトを用いる。
多段配筋されたRC梁の逆対称曲げせん断実験を行う。付着割裂破壊とせん断破壊の複合的な破壊には、主筋の段数やカットオフ筋の存在が影響することが明らかになったので、パラメータは配筋段数とカットオフ筋の有無とする。また、建物の経年で付着が劣化した状態を想定し、部分的に付着を除去した主筋を用いた試験体も作成して加力する。
提案したせん断強度式を、上界定理が利用できるモデルに発展させ、軸力を考慮できるようにする。上界定理を用いるためのモデルでは破壊面を想定して仮想仕事の原理を用いるため、軸力による仕事を計算することで比較的容易に軸力の影響を考慮できる。
RC柱のせん断抵抗能力に及ぼす軸力と主筋付着の相互作用について明らかにするために、繰返し加力実験を行う。試験体の縮小率は1/3とする。実験パラメータは、軸力、主筋径、せん断スパン比、せん断補強筋比とする。軸力が作用しない梁については、カットオフ筋を混在させ、柱は全て通し鉄筋とする。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使用額は478円と端数であり、研究は計画通り施行された。
|
| 次年度使用額の使用計画 |
次年度使用額は478円と端数であり、次年度使用額が生じない場合と同じ計画である。
|
