2013 Fiscal Year Research-status Report
変動二軸曲げを受ける鉄筋コンクリート柱の耐震性能向上に関する研究
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25420493
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Chubu University |
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Principal Investigator |
水野 英二 中部大学, 工学部, 教授 (80144129)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 睦 中部大学, 工学部, 准教授 (00345927)
鈴木 森晶 愛知工業大学, 工学部, 教授 (90273276)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 鉄筋コンクリート柱 / 耐震性能 / 鋼繊維コンクリート / 軸方向鉄筋の座屈 / 軸方向鉄筋の破断 / 中間補強筋 / 二方向載荷 / 繰り返し曲げ |
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| Research Abstract |
平成25年度の課題は，【コンクリートの材料的特性および軸方向鉄筋の構造的特性を考慮した鉄筋コンクリート（RC）柱の耐震性能向上に関する検討】である．詳細な研究内容および実績は以下のようである．
１．材料的・構造的な補強を施したRC柱の変動二軸曲げ載荷実験
「鋼繊維コンクリート」，「中間補強筋」または「軸方向鉄筋の構造的な補強」などを施したRC柱の耐震性能の向上を検証するために，中部大学所有の実験設備を利用して，一定軸力下で変動二軸曲げを受けるRC柱の載荷実験を行った．ここでは，「載荷経路」および「横拘束筋間隔」を水準とした．実験には，断面200×200 mm，柱有効高さ1000 mm，せん断スパン比5を有するRC柱を用いた．RC柱は曲げ破壊先行型となるように，軸方向鉄筋にはD10（SD295A）を8本，横拘束筋にはD6（SD295A）を柱基部からおよそ3D区間（D：柱幅）まで間隔 s = 65, 90, 105および120 mm（4水準）でそれぞれ配筋した．これに加え，構造的な補強として，柱基部塑性ヒンジ化領域の軸方向鉄筋の座屈・破断が生じないような構造的な工夫（例えば，中間補強筋の配筋または軸方向鉄筋に対する補強など）を施すことにより，RC柱を作製した．さらに材料的な補強として，設計基準圧縮強度60 MPaおよび40 MPaを有する鋼繊維コンクリートを用いたRC柱を作製した．
２．RC柱の変動二軸曲げ解析
変動二軸曲げを受けるRC柱の有限要素解析（軸方向鉄筋の座屈を考慮しない解析）を実施した．上記１．の載荷実験結果と「座屈を考慮しない解析結果」とをポストピーク大変位領域にて比較・検討することにより，耐震性能向上の有無を確認した．実験結果とファイバー解析結果（座屈の考慮も含む）とを比較し，耐震性能向上の効果を評価した．本評価については，引き続き平成26年度に検討する予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成25年度に実施した実験的および解析的研究に関する達成度は以下のようである．
１．実験的研究：構造的ならびに材料的な観点から，（1）中間補強筋（十字型ならびにX字型）を配置した鉄筋コンクリート（RC）柱，また（2）鋼繊維コンクリートを採用したRC柱の補強効果を検討するための実験を実施した．ここでは，二方向繰り返し載荷（斜め載荷および矩形載荷）下で，上記の耐震補強を施した計16体のRC柱に対して大変位領域に至るまでの変形挙動を実験的に考察し，耐震性能の検討を行った．この結果，（1）軸方向鉄筋の座屈防止には，鋼繊維コンクリートの使用は効果を発揮するが，（2）軸方向鉄筋の破断を生じやすくするため，軸方向鉄筋に集中するひずみを分散させる構造的な工夫が必要であるとの有意義な結論に至った．このため，平成26年度の実験を実施するにあたって，ひずみを分散させるための構造的観点からの準備と高強度な軸方向鉄筋ならびに高強度な鋼繊維コンクリートを使用した材料的観点からの準備を進めた．よって，実験的研究としては満足のゆく達成度となった．
２．解析的研究：有限要素解析プログラムFEAPなどによるファイバー解析結果と実験結果とを比較し，座屈抑制効果について検討した．斜め載荷に関しては，検討を実施することができた．引き続き，矩形載荷に対する解析的研究は平成26年度に実施する予定である．よって，解析的研究としてはおおむね満足のゆく達成度となった．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度の課題は，【変動二軸曲げを受ける鉄筋コンクリート（RC）柱の耐震性能向上の評価】である．平成22年度～平成25年度までの研究成果を基に，材料的および構造的な観点より，RC柱にとって最適と考えられる補強法を考案する．続いて，これら補強法を施したRC柱の変動二軸曲げの追加実験を実施し，これまでのRC柱の変動二軸曲げ実験結果と比較し，耐震性能の向上に関して再評価を行う．また，解析的な観点からも，内部コンクリートへの拘束効果および耐震性能の向上に関して評価を加える．
さらに，平成26年度に実施する「材料的・構造的な観点からの補強法」に基づく研究成果も含めて，これまでの研究成果を総合的に整理することにより，変動二軸曲げを受けるRC柱のポストピーク大変位領域にまで及ぶ耐震性能の向上を目指して，実験的ならびに解析的な観点からRC柱のより合理的な補強法の提案を最終年度（平成27年度）の研究に向けて行う．分担する詳細な研究内容は以下のようである．
１．変動二軸曲げを受けるRC柱の耐震性能向上に関する実験的な検証（水野・鈴木）
平成25年度までの研究成果を基に，変動二軸曲げを受けるRC柱の追加実験を実施し，前年度までの実験結果との比較を通して，変動二軸曲げを受けるRC柱のポストピーク大変位領域にまで及ぶ耐震性能の向上について検証し，最終年度（平成27年度）の研究に向けてRC柱基部の塑性ヒンジ化部分のより合理的な補強案を検討する．
２．変動二軸曲げを受けるRC柱の耐震性能向上に関する解析的な検証（水野・伊藤）
平成25年度までの研究成果を基に，変動二軸曲げを受けるRC柱の数値解析シミュレーションを実施し，特に，有限要素解析の実施を通して，「載荷経路」および「補強法」の違いが塑性ヒンジ化部分でのコンクリートの劣化防止および軸方向鉄筋の座屈抑制に与える影響を実験結果と比較し，検討する．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成26年度の実験で使用する鉄筋コンクリート（RC）供試体の軸方向鉄筋および横拘束筋の特定と購入を平成25年度末までにする計画であったが，軸方向鉄筋および横拘束筋に使用する高強度の材料が見つからず，購入が平成26年度へ見送られることになった．よって，それに見合う使用予定金額が次年度使用額として生じた．
平成26年度の実験で使用する鉄筋コンクリート（RC）供試体の軸方向鉄筋および横拘束筋の購入を行い，予定通りに使用する．
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