高強度横拘束コンクリートの応力―歪み関係における寸法効果に関する実験的研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650626
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 田中 仁史 京都大学, 防災研究所, 教授 (20132623)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中治 弘行 豊橋技術科学大学, 建築工学系, 助手 (80314095) ; 諸岡 繁洋 京都大学, 防災研究所, 助手 (80273522)
• Keywords: 寸法効果 / コンクリート圧縮強度 / コンクリート応力-歪関係 / 横拘束筋 / 鉄筋コンクリート柱 / 高層住宅 / 耐震設計

Research Abstract

現在日本では、超高層鉄筋コンクリート造集合住宅の建設が盛んであり、その耐震設計においては、高軸力を受ける大断面柱部材の地震時力学的挙動の正確な把握が急務となっている。しかしながら、横補強筋の拘束効果に関する既往の研究の多くは、通常の試験機能力の限界から、縮尺1/5程度といった小型模型試験体を使った準静的試験が行われるのが一般的である。これらの小型模型試験体の実験結果を実大構造物や部材に適用する際には、実大と小型の相互関係(寸法効果)をあらかじめ確認しておく必要がある。
本研究では、コンクリートの応力-歪関係に及ぼす寸法効果の影響を明らかにするため、無筋角柱および角型横補強筋を用いて横拘束した角柱について一軸圧縮試験を行った。実験変数としての試験体の断面寸法は、194mm、244mm、294mm、500mm、および600mm角であり、公称コンクリートシリンダー圧縮強度は20MPaおよびMPaであり、横拘束筋降伏強度は、400MPa級のものと1000MPa級のものの二種類を用いた。試験体総数は、無筋のもの横拘束筋有りのものを含めて35体である。
結果、以下の知見を得た。
(1)無筋タイプ試験体では、試験体の寸法の増大に伴う最大応力の低下率は、既往の予測式に比して大きく、600mm角試験体では55%程度にまで低下した。また、コンクリート強度が低いほど寸法効果の影響が大きく、従来の予測式と逆の結果が得られた。
(2)横拘束タイプ試験体では、横補強筋量の増加に伴い、寸法効果の影響は少なくなる。また、コンクリート強度の違いによる、最大強度への寸法効果の影響は顕著ではなかった。
(3)本研究の実験結果は、特に無筋タイプにおいてコンクリートの縦方向打設による影響が支配的であった。
現在は、実験より得られたコンクリート応力-歪関係をもとに実際の設計用応力-歪関係モデル作成を試みている。

Research Products

• [Publications] H.Tanaka, T.Hikida, H.Nakaji: "The Scale Effects in the Reinforced Concrete Columns with High Axial Load"The Third U.S.-Japan Workshop on Performance-Based Earthquake Engineering Methodology for Reinforced Concrete Building Structures. 297-308 (2001)
• [Publications] H.Tanaka, T.Hikida, H.Nakaji: "The Scale Effects on the Reinforced Concrete Columns with High Axial Load"Proceedings of the 3rd Japan-Korea-Taiwan Joint Seminar on Earthquake Engineering for Building Structures. 147-158 (2001)