ルーズホール設置型ローラー支承の3次元動的特性の解明と保有耐震安全性の評価

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K06632
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 島田 侑子 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (90586554)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 屋根定着部 / 実験 / 構造解析

Outline of Annual Research Achievements

2019年度は海外でのサバティカル研修中であったため，国内での実験は実施しなかった．
その代わりに，国内実験の準備段階及び最終年度用の解析での検討に際して，解析的アプローチにより検討を行った．具体的には，有限要素法解析を用いて，ルーズホールを有する定着部を既往の研究を基にモデル化し，そのモデルに楕円軌道を描く強制変位を与えた際の応力状態および，破壊状態の変化について検討した．解析におけるパラメータは鉛直荷重（100kN，200kN），載荷方向とした．載荷方向は一方向，二方向とし，二方向では楕円の長軸と短軸の比，初期変位を変化させた．解析の結果より下記のことが確認された．
(1)アンカーボルトの降伏エリアについて大きな降伏が発生したのはベースプレート，コンクリートとの接触エリアであり，二方向載荷については，アンカーボルトにねじれの影響と残留応力が発生していた．
(2)一方向載荷の場合と，長軸：短軸が3:1の楕円履歴の二方向載荷の場合において，アンカーボルトがベースプレート側面に接触し，荷重が上昇した後に更に荷重が上昇していた．これはどちらの載荷の場合も，モルタルが降伏し接触応力がコンクリートに移動したためだと考えられる．また楕円履歴の二方向載荷の場合は，モルタルの降伏のエリアの変化が応答せん断力に表れている．
(3)楕円履歴の二方向載荷の場合，最終的にアンカーボルトの残留変形により，楕円サイクルの途中でこれまでと逆向きに大きな応力がかかり，アンカーボルトが変形しきれずスライドしなくなった．これは地震のような二方向載荷の場合に，定着部のスライドがうまく稼働しない要因の1つと考えられる．

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

2019年度はサバティカル研修のため，国内におらず実験を進めることができなかったため．
有限要素法解析により，ある程度は応力状態を検討してはいるが，コンクリートと鋼の間の接触や載荷方向の違いによる局所的な破壊に関しては解析で追跡するまでには至っていないため，今後更なる検討を進めると同時に実験での確認と検討が必要である．

Strategy for Future Research Activity

2020年度に屋根定着部の二方向載荷実験を実施予定である．
実験は，東京工業大学の多軸載荷実験装置（最大振幅±500mm，最大載荷荷重±1000kN）を用いる予定である．実験パラメータは以前作成した試験体のとおり，(1)入力方向，(2)ベースモルタル部分の補強の有無であり，これらを組み合わせて計4体の試験体を実施する想定である．二方向載荷におけるローラー支承の挙動，ルーズホール側面とアンカーボルトの衝突による耐力上昇や破壊モードの変化，およびモルタル部分の補強による破壊モードの変化などに関してデータを蓄積し，解析結果にフィードバックすることで，ルーズホールを有する定着部の精度の高い耐震性能を把握する第一歩となると考えられる．
実験が実施できない場合等も考え，簡易かつオープンソースでの解析ソフトで，ルーズホールを有する定着部を単純化したモデルの構築と，そのモデルによる耐震性能評価に関しても着手する．

Causes of Carryover

2019年度はサバティカル研修で使用することがなかったため．