環境負荷低減を目指した簡易接合構造システムとその性能モニタリングに関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550555
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 金子 佳生 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60312617)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 桐越 一紀 東北大学, 工学部, 教務職員 (60240660) ; 三田 彰 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (60327674) ; 三橋 博三 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90091751)
• Keywords: 環境負荷低減 / 建築鋼構造システム / 性能モニタリング / 繊維補強セメント系複合材料 / 簡易接合法 / 柱梁接合部 / 柱基礎接合部 / ピエゾセンサ

Research Abstract

建築鋼構造における従来の溶接やボルト接合にかわって、柱梁接合部や柱基礎接合部に対し、マイクロメカニックスによりその材料基礎特性の研究が進められている繊維補強セメント系複合材料を接合材として適用し、環境負荷低減を目指した簡易接合法を開発するための第一ステップとして、以下の研究を行った.
1)繊維補強セメント系複合材料を接合材として適用した柱梁接合部の構造性能実験結果を用いて、簡便さが確保できる接合部長さに対して溶接やボルト接合と同等以上の性能を得ることを明らかにした。
2)繊維補強セメント系複合材料を接合材として適用した柱基礎接合部の構造性能実験を行い、簡便さが確保できる根巻部長さに対して基礎部埋込み工法と同等以上の性能を得ることを明らかにした。
3)上記、2つの構造実験を通して、リサイクルされた廉価な鋼材を使用し、生産性が高く、信頼性を損なわない簡便な強度指向型接合法の実現性が明らかとなった。
4)接合部損傷レベルに大きな影響を与える繊維補強セメント系複合材料の破壊現象をマイクロ・メゾ・マクロレベルにおいて、そのモデル化の検証を行った。
5)強度指向型、靭性指向型などの種々の接合レベルに応じた構造性能をモニタリングするための計測手法及びシステム同定手法を構築するために、種々のセンサのコストパーフォーマンスを検討し、比較的安価で高性能なセンサとしてピエゾセンサを選定し、繊維補強セメント系複合材料の損傷評価の適用性を実験的に明らかにした。
6)本年度を総合して、建築構造システムの概念構築、及び性能検証のための構造実験計画を検討した。

Research Products

• [Publications] 金子 佳生: "鋼繊維補強セメント系複合材料を用いた鋼構造簡易柱梁接合-接合部の構造性能に関する実験的検証-"日本建築学会構造系論文集. 第558号. 219-225 (2002)
• [Publications] 金子 佳生: "鉄筋コンクリート造架構の層剛性と柱脚回転角を利用した損傷評価-有限要素法解析による損傷評価とその活用-"日本建築学会構造系論文集. 第562号. 91-98 (2002)
• [Publications] Yoshio KANEKO, 金子 佳生: "Practical Use of Nonlinear Analysis on Damage Detection of RC Structures"Keynote Paper in The Proceeding of The First fib Congress. Vol.8, Session13. 1-14 (2002)
• [Publications] 和地正浩: "繊維補強セメント系複合材料を用いたエネルギー吸収部材の開発に関する数値解析的研究"日本建築学会大会学術講演梗概集(北陸). C-2、構造IV. 659-660 (2002)
• [Publications] 佐々木徹: "寸法・形状の異なる鋼繊維補強セメント系複合材料の力学的特性"日本建築学会大会学術講演梗概集(北陸). A-1、材料施工. 503-504 (2002)
• [Publications] 吉元怜毅: "層剛性の振動モード依存特性を活用した構造物の損傷同定"日本建築学会大会学術講演梗概集(北陸). B-2、構造II. 971-972 (2002)