200N/mm^2級超高強度コンクリートによる新しい建築空間の創造に関する研究

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16360278
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 菅野 俊介 広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10325144)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 荒木 秀夫 広島大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40159497) ; 椛山 健二 広島大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10284168) ; 福山 洋 (独)建築研究所, 構造研究グループ, 上席研究員 (60344008)
• Keywords: 繊維補強コンクリート / 柱・梁接合部 / 復元力特性 / 鉄筋コンクリート構造 / せん断強度 / 曲げ強度 / せん断変形 / 超高層建築

Research Abstract

本研究は、建築分野ではまだ実用化されていない200N/mm^2級の繊維補強超高強度コンクリート(UFC)を鉄筋コンクリートと組合せた新しい鉄筋コンクリート構造を開発し、これまでの建築物に比べさらなる超高層化、大スパン化を図ることにより、新しい建築空間を創造することを目的とする。強風や大地震などの厳しい外力下におけるこの種の建築物の挙動が未解明なため、建物を構成する部材や架構の構造性能を実験によって明らかにし、それらの結果をまとめて設計・施工指針を作成して実用化を図る。
本年度は、外郭部分に標記の200N/mm^2級UFCを用いたプレキャスト合成柱とはりが60N/mm^2高強度コンクリートよりなる建築物を想定し、その一部を切り出した部分架構(十字型柱・はり接合部)に着目して、地震力(水平力)下における構造性能(復元力特性)を確認する試験を行った。合成柱においてはコア部分には60N/mm^2高強度コンクリートを用いた。
試験体は実物の1/3規模で4体あり、実験変数ははり主筋の柱・はり接合部内における付着余裕度および接合部パネルのせん断余裕度とした。4体の内訳は、はり曲げ破壊型、接合部内付着破壊型、接合部パネルせん断破壊型の試験体各1体と接合部パネルで付着破壊、せん断破壊共に起こるとする試験体1体とした。既往の評価式がどの程度新しい鉄筋コンクリート構造に適用できるかを確認することが本実験の大きな目的である。
主な実験結果は以下の通りである。1)どの試験体においても付着破壊は起きなかった。2)接合部パネルせん断破壊型の試験体は設計通りせん断破壊したが、既往の評価式による計算結果よりはるかに高い強度であった。
これらの結果から、鋼繊維の混入により付着強度、せん断強度共に増大することがわかった。この内、パネルのせん断強度については、UFCにおいて繊維が負担する引張力を等価なせん断応力度に置き換えて評価すると、実験結果とよく合うことがわかった。さらに、外殻のUFC部分のみがせん断力を負担するとして評価すると、より実験結果に近くなることが判った。