2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of seismic response reduction method for RC buildings using polypropylene fiber reinforced concrete
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18K04430
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
佐藤 裕一 京都大学, 工学研究科, 助教 (20293889)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長沼 一洋 日本大学, 理工学部, 教授 (50755048)
金子 佳生 京都大学, 工学研究科, 教授 (60312617)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 鉄筋コンクリート / 耐震壁 / ポリプロピレン繊維補強コンクリート / 乾燥収縮 / ひび割れ / 拘束 / 衝突 / 有限要素解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究実績の概要
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従来RC建物の乾燥収縮ひび割れ対策は美観維持や鉄筋発錆防止を主眼に行われてきた。しかし最近の解析から，乾燥収縮ひび割れが曲げ降伏型部材主体の建物の地震時応答変位を増大させることが指摘されている。これらの研究では1,000μ近い乾燥収縮ひずみが想定されている。応答変位抑制のための部材断面の増大や補剛部材の追加は使用性・経済性の低下を招く。架構構成を変えることなく乾燥収縮ひずみを抑制し応答変位を低減するために繊維補強コンクリートの応用が考えられる。一方，中高層鉄筋コンクリート建物の地震応答解析を実施すると，局部的には5/s程度の大きなひずみ速度が耐震壁に生じることを確認している。これらの条件を再現しつつ，収縮ひび割れによる応答増大の抑制を図ることを目的として，これまでに６体の耐震壁の衝撃載荷実験を実施するとともに，その挙動を二次元及び三次元非線形有限要素法により再現した。その結果，普通コンクリート耐震壁に比べ，ポリプロピレン繊維補強コンクリート耐震壁の衝撃載荷後の固有周期増加は13%程度抑制されることが判明した。固有周期増加の抑制は構造物剛性低下が抑制されていることを意味し，繊維による損傷抑制効果が振動特性からも示されることとなった。この抑制率は，同じ入力エネルギーであっても，衝突速度が速いほど大きな数値を示し，速度√2倍で1%の増加を確認した。また実験と解析の相互の結果が適切な対応を示したことから，本研究で用いた繊維補強コンクリートの引張軟化モデルを含む材料構成モデルの妥当性も確認した。次いで耐震壁の検証に用いた有限要素モデルを，高層RC構造物の全体有限要素モデルに適用し，静的載荷による保有水平耐力解析および地震波入力による時刻歴応答解析を実施し，繊維補強の効果を確認した。
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