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

2020 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 – 2022-03-31
• Keywords: 屋根定着部 / 実験 / 構造解析

Outline of Annual Research Achievements

2020年度は新型コロナの感染拡大，および関係者の異動があり，実験設備の使用含め実施体制や環境に大きく変更が生じたことにより，予定していた載荷実験は実施できなかった．
代わりとして，定着部のように鋼製ベースプレートとコンクリート・モルタル同士の接触面の摩擦挙動に関する検討を行った．具体的には既往の露出柱脚の実験を基に鉄骨造屋根の接合部での振動実験を行った．また地震等により，鉄骨屋根に面外変形が生じた場合，ベースプレートがモルタルに対して傾きが生じることがあり，その状態で摩擦抵抗するため，露出柱脚の場合よりも，モルタルの表面を掘り起こし，摩擦係数に影響を及ぼすことが考えられる．そのため，その状況を鋼板の傾きを変えて検討し，摩擦性状への影響を確認した．実験パラメーターは，表面仕上げ(a)黒皮付き鋼板，b)赤錆加工した鋼板，c)ラッカー塗装した鋼板)，，入力速度，周期とした．また鋼材接触子の傾きは，0°を基本とし，a)c)は，1.5°とb)は，1.5，3.0°を条件とした．実験の結果，得られた知見は以下に示す．
(1)本実験では，黒皮付き鋼板の静摩擦係数は平均0.35，赤錆付き鋼板の静摩擦係数は平均0.4，ラッカー塗装した鋼板の静摩擦係数は平均0.3の値を示した．(2)すべり速度ピーク値での，それぞれの動摩擦係数を以下に示す．黒皮付き鋼板の動摩擦係数は，0.2 ~0.25，赤錆付き鋼板の動摩擦係数は，0.25~0.3，ラッカー塗装した鋼板の動摩擦係数は，0.15 ~0.2の値を示した．(3)黒皮付き鋼板の場合，すべりの最大速度が100 mm/s以下の場合は，速度依存性は弱く，最大速度が100mm/sを超え，速度の上昇を伴い線形的に摩擦抵抗が低下した．(4)黒皮付き鋼板の場合，ベースプレートに傾きがついた場合，傾きがない場合よりも摩擦係数が0.4以上となり，大きくなった．

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

2020年度は新型コロナの感染拡大と関係者の異動による，実験設備の使用，密になりやすい実験作業の実施方針，実施体制や環境が予定したものから大きく変更が生じ，実験を実施することができなかったため．
2021年度において2020年度の状況や対応策をふまえて，実験設備を変更し，それに伴う治具や計測システムの変更を早急に準備し，密にならないよう人数やスケジュールを調整して実施する方向で考えている．

Strategy for Future Research Activity

2021年度は屋根定着部の二方向載荷実験を実施予定である．
実験は，千葉大学の載荷実験装置（最大振幅±100mm，最大載荷荷重±600kN）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．ただ，実験装置が根本的に異なるのため，入力方向の範囲や載荷方法はこれまでよりもやや小さいものとなり，治具や部品の追加製作が必要となる．
実験を通して，主方向以外の載荷におけるローラーとしての挙動，ルーズホール内でのアンカーボルト可動域の拡張による影響，定着部における破壊状況の変化，ベースプレート直下のモルタルを鋼管補強することによる体力への影響などについて貴重なデータを収集する．
また事前の検討をふまえ，鋼板ベースプレートとモルタル面の摩擦による挙動の影響も併せて検討し，解析結果への校正に用いることで，今後解析でのパラメトリックスタディに資するものとなる．

Causes of Carryover

新型コロナの感染拡大により大学構内への立ち入りや密になりやすい実験作業が難しくなったことと，関係者の異動もあり，これまで想定していた実験設備の利用や，県をまたいでの移動を必要とする一連の作業の実施が厳しくなったため．