【論 文】 UDC ：624
．
075．
2．
012 ：624．
012．
46 ；624．
04 日本 建 築学 会構 造 系 論文 報告 集 第 383 号・
昭 和 63 年 1 月円 形
ス
パ
イ
ラ
ル
筋
を
有
す
る
プ
レ
ス
ト
レ
ス
ト
鉄
筋
コン
ク
リ
ー
ト
円
形柱
の
力
学性 質
その1
破
壊性
状
お よ び荷重
一
変形 関係
正 会 員 正 会 員 正 会 員 正 会 員 正 会 員鈴
中
蔡
中
白
木
塚
田
沢
卜
昌
宇
口浩
吉
夫
＊佶
＊ ＊健
＊ ＊ ＊之
＊ ＊ ＊＊衛
＊ ＊ ＊＊ ＊1．
まえ がき 現 在の コ ンクリー
ト構 造物の耐 震 設 計で は，
構 造 物の 塑 性 域に おけるエ ネル ギー
吸収 能力 を考 慮に 入 れ た設 計 が， 不 十 分で はある が可能と なっ て いる。 し か し，
同 構 造 物で は， もろい破 壊を起こすコ ン クリー
トをそ の まま 主構 成 材 料とし てい る ため，
耐 震 性に必要に し て十 分な 変 形 能 力 を 確 保す る点で今一
つ十分 な信 頼 性が得ら れて い ない。 そ れ故，
特に最 近の コ ン ク リー
ト構造 物の高 層 化の傾 向お よびコ ン ク リー
トの高 強 度 化 と相まっ て，
必 要 十 分な靱 性 を確 保するた めの構造技術と設 計 法の確 立 の重 要 性は一
層 増 大 している。
コ ン ク リー
ト柱の変 形 能 力に関す る研 究は，
主と し て 鉄 筋コ ン ク リー
ト （以 下RC
と略 記 ）柱の せ ん断 破 壊 に注 目し た形で，
す な わ ち， 柱の せ ん断破 壊を防止 し，
変 形 能 力を確 保する ための せん 断 補 強 とい う観 点か ら の 研 究が多 く行 われ て き てい るIL2） 。 そ れ故，
近 年 注 目 さ れて き た，
極めてすぐれ た靱 性な ら びに繰り返し荷 重に 対する安 定 性 （繰 り 返 し荷 重に対する耐力の低 下が小さ い性 状 ）な ど を特 徴と す る ， コ ン ファイン ドコ ンク リー
ト を有 効に利 用 する方 法によっ て，
コ ンク リー
ト曲げ部 材 の変形能力を改 善し，
そ れ によっ て コ ンク リー
ト構 造 物 に大 変 形 能 力 を付 与する ことを， さ ら に は構造 特 性 係 数 と実際 部 材 断 面，
したがって，
実 構 造物の変形 能 力の正 確な評 価を可 能と する こ と など を目的と し た研 究は極め て少ない3¶
7｝。 R．
Park らの研 究に おい て も，
横 補 強 筋 量 の範囲 が せ ま く限 定さ れて お り，
ま た繰り返し載 荷 回 本 論 文の概 要は日本 建 築 学 会近畿 支 部 研 究 報 告 集 〔S60，
S 61） お よ び 日 本 建 築学会 大会 学 術 講 演 梗概 集 （S60，
S 61｝に発表 済。
準 大 阪 大 学 教授・
工博 ＃ 大 阪 大 学 助 手・
工 修 ＊ ＊ ＊ 大 阪 大 学 大 学 院生・
工修＊
＊
＃
奥村 組 建 築 設 計 部 ＊＃ ＃ 大 阪 大 学 大 学 院 生 〔昭和62年3月 10 日 原稿 受 理1 数 も 少な く， さらに対象がRC
部 材に限ら れて い る な どの点に不十 分 さ を 有 しいる。
一
方，
地 震 後の構 造物変形の復 元 性は，
省 資 源 的な面 か ら，
今 後 より一
層 重 要な課題 に な る と考え ら れる。
す な わ ち，
地 震 後におい て も 建物を再 使 用で き る ために は， RC 構 造 物の ように大き な残 留 変 形を生じ るこ とは望 ま し く ない。
これに対し，
プレ ス トレス トコ ン ク リー
ト（以 下PC
と 略記 ） 構 造 技 術を用いれ ば， こ の 復 元 性を計 画 的に与え るこ とも容 易である。
す な わ ち，
中程 度の地 震に対し て は，
地震 終 了 後に架 構はほ ぼ完 全に も との状 態 （位 置 ）に復元 し，
大 地 震に対して は，
地 震 後の わず かな補修工事によっ て再 使 用で き る よ う な高復 元 性を構 造物に付与す ること が可 能にな る5−
fi）。
本 研 究 は，
円 形ス パ イラ ル筋 を 用い たコ ン フ ァイン ド コ ン ク リー
トによっ て高 靱 性 を， ま たプレ ス トレ ス の利 用に よっ て高復元性を付 与しよ うとす るプレ ス トレ ス ト 鉄 筋コ ン ク リー
ト （以 下PRC と略 記）円 形 柱 部 材に関 する もの で，
以 下に述べ る点 を基本方針と して い る。 す な わ ち，
1） 少ない補 強量で大き な効 果が期待でき る円 形ス パ イラ ル筋を用い たコ ンフ ァ イン ドコ ン ク リ
ー
トを利 用す る こと に よっ て，
大き な靱 性 を容 易に確保す る。2） コ ンフ ァ イン ド補 強に よっ て得ら れ る大 変 形 塑 性 域で の繰 り返 し荷重 に対 する安 定 性 をよ り所と して
，
地 震 荷 重に対し て 塑性 域を積 極 的に利 用す る。
そ れ故，
本 実 験に おい て は，
強 震時の主 要 動の少な く と も数 十 波な い し百 波 程 度の地 震 波をこ の 塑性 域で安 全に処理で き る か ど う か を明らか にす る た め に，
変位 角1／100か ら 1／10までの軟 化 域も含む範囲 を 6段階に分け，
各 変 位 角で 10回ずつ，
合 計 数 十回か ら百 余回の正負 交 番 繰り 返し載 荷 を行う とい う， これ まで に見ら れ な いき び しい 載荷 条 件で試 験を行っ て いる。
一
69
一
3
） プレス ト レス の程 度を変え得るPRC
柱と す るこ とによっ て柱材の復 元性 状 を 明ら かに し，
架構に計画 的 な復元 性を与え る復元性設計法の確立を計る。
な お， 柱 材にプレス ト レス を導入 す ること は， コ ン ク リー
トの許 容 圧 縮 応 力 度 を割り引くことに なっ て一
面 不 利にな る と考え ら れ る。 し か し， コ ンフ ァ イン ドコ ン ク リー
トの強 度は， わずか な補 強 量で もプレー
ンコ ン ク リー
トの それ の 1．
5倍 程 度に な るの で，
こ の強 度 増に よ る許 容応力度の割 り増しが見 込め るな ら ば，
経済 的 なPRC
柱の設 計 も可 能と な るであ ろう。 ち なみ に， こ の 割り増しは かつ て の日本 建 築 学会のRC
規準8）に おいて は認め られ て お り， また米 国に おい ては TheState
ofthe
Art
Report9
｝でこ の強 度 増 加 を与え る式が示さ れてい る
。
し たがっ て将 来は，
何ら か の形で この許容応 力度 の割り増し分 を考慮に い れ て プレ ス トレス を 与 え る とい う考え方が可 能 とな ろ う。
本 論 報 （その
1
）で は，PRC
円形 柱に関 する研 究結 果の うち，
その破壊性 状， 荷重一
変 形 関 係に及ぼ す繰り 返 し載荷回 数， 横補 強 筋 量， 軸 力お よび終 局 プレ ス トレ ス率などの 影 響に関する実 験 結 果の要 約を報告す る。
（そ の2
）以 下では， こ れ らの結 果に対 し，
解 析 的な考 察と 各種耐 力等の算定 式の誘 導 を 行 う。 2．
実験概要 2．
1 試 験 体お よ び使 用 材 料 本研究で は，
十分な横 補 強 筋を有する円形 柱が柱 脚 部 で曲 げ破 壊する場 合の力 学 的 性 質を明ら か にする こと を 目 的 として い る。 それ故，
試 験 体は，
シア ス パ ン比 LID （L ：円 柱の せ ん断ス パ ン，
D ：円 柱の 直 径 ）を 2．
57とし た試 験 円 柱 部に は り部を付 加し た T 形試験 体 とした。 これによっ て柱 脚 部で曲 げ破 壊 する柱 部 材の破 壊 性 状を一
応 反 映でき，
ま た取り扱い も簡 単にな る と判 断し た た め である。
な お，
はり部 と はり柱 接 合 部には そ れ らの部 分が先 行 破 壊を起こさ ないよ うに十 分な補強を 施し て い る。
図一
】 に試験体の寸法お よ び配筋を示す。 表一
1に，
試 験 体の断 面 概 要を示す。
実験にお け る 主 な要 因は横 補 強 筋 量，
軸 力 比，
全 断 面につ い て の終 局 ブ レ ス トレ ス率 λ。
（表一
1脚 注 参 照，
添字 c は柱の意 味） およ び各 載 荷 変 位 階で の繰り返 し載 荷 回 数な どであ る。
横補 強 筋は 円形ス パ イラル 筋 とし，D10
＠100（p。＝
＝
0．
46％），D10
＠50 （同 0．
92％｝お よび 1）13＠50 （同 1．
64％）の 3種 を用い た。
計 画 軸 力 比 （ηd。
。
，
表一
1参 照）とし て は0，
0．
25，
0．
35，
0．
50の 4種，
終 局ブレ ス トレス 率 λc と して は 0（RC ）、
O．
43，
0．
69，
0．
85の 4 種をそ れ ぞ れ採 用し た。
繰り返し載 荷 回 数は，
原 則とし 表一
1 試 験 体の断 面 概 要寧1 350 一敷
OnH OO］
OON0門
n 一 PC 鋼 棒 頓 力 導入用 T＝正一
PC ロ ッドo
o 試 験 体 D 〔e■） dg （c皿） 主 筋 Pr スノ イ ラ ル筋 Ps PC 鋼 棒 λc σ9！Fbndes ηpe 柱 断 面
制o
．
135318一
飢aLO6D10 ◎1000．
464一
φ15o．
69D．
100．
250．
28a 凹o。
235318−
D13LO6DIO 憩50o．
924一
φ15o．
690 認OO．
25O．
28a留o
．
3353 鼠 8−
D131．
06D130501．
644一
φ150．
69oJoO．
250．
27a断o
．
435318−
D131．
06D10 ◎500．
924一
φ15o．
69OJ80．
25O．
35a閥o
．
535318−
D192．
39D10 ◎500．
92一
一
一
0．
25．
O，
24C国o
．
635318−
D192．
39D13 ◎501．
64一
一
一
D．
25O．
24CHo
．
735318−
D161．
65D10 ◎500．
924一
φ1亘 o．
430．
IOo．
250．
32a 肘o．
＆ 35314−
D13O．
53D10 ◎50o．
924一
φ173．
850．
10O。
25O．
30b 阿o．
935314−
D13o．
53D13 ◎5D1．
644一
φ170．
850．
10O．
250．
30b 閥o．
1035314−
Dl91．
19D10 蔔100O．
464一
φ150．
690．
艮80。
25o．
40d No．
1135314−
D191．
正9D10 ◎50o．
924一
φ150．
690．
180250．
40d 四〇．
1235314−
D191．
19D13 ◎50L64 牛φ150．
690．
180．
250．
40d Ho．
1335314−
Dl91．
19DlO ◎500．
924一
φ15o．
69O．
13O．
000．
！2e 醐o．
1435314−
D191。
19DIO ◎500．
924一
φ150．
69O．
130。
35o．
45e 四〇．
1535314−
0191．
19DIO ◎50o．
924一
φ150．
690．
130．
20o．
3ie No。
1635314−
D191．
19DIOO50o
．
924一
φ150．
69O．
130．
35O。
45e No．
亘735314−
D191．
19D13 ◎501．
644一
φ15O，
690．
130．
35O．
45eNo
．
1＆ 35318−
Dl92．
39D10 ◎500．
92一
一
0．
350 β4fNo
．
1935318−
D童92。
39D10050O．
92一
一
一
O．
000．
00f四〇
．
2035315−
D正92．
39D10 ◎50O．
92冖
一
一
O．
500．
50f四〇
．
2135314−
DI91．
19013 ＠50L644一
φ15o，
690．
18O．
250．
35d四〇
．
2235314−
Dl91．
19DI3 ◎501，
644一
φ 艮5o．
69O．
18O．
250．
34d厨o
，
2335314−
D19．
1．
19D13 ＠501．
644一
φ150，
69O．
18O．
250．
34d繰 返し載荷回数： 試 験 体 揮o
．
1〜
No．
量5．
四〇．
17〜
No．
20：各定 変位載 荷 階亨
．
ユ
で10 回ずつ 備考．
試験 体 試 験 体 肘o．
16； No．
21： 番 定 変位 載荷 階で 各定 変位載 荷 階 で30回 ずつ 1回ずっ 試 験 体 No．
22：R＝
1〆20 で の み5Q回 他の 定 変 位 載 荷 階 で10回 ず’
つ 試 験 体 四〇．
23：R＝
1！30で の み80回 他 の 定 変 位 載 荷 階 で10回 ずっ ・◎
・ 、靉
COO1 均 等配置さ れ た普通鉄筋 図一
1 試 験 体 配 筋 図寧
1：柱 断面 の配筋に っ い ては図1を 参 照し ．2：変 位角 R＝
1！leo，
1！50，
1！30，
1！ZO，
1114，
1／10を 原 則 とした。
apg ： PC 鋼材の全 断面積 a．
g ； 主 筋の全 断 面積 as ： スパイ ラ ル筋の断 面 積 D ： 柱 直径 ds ； スパイラル筋の巻 径 Fも ： コ ンクリー
ト強度の計 画値 Fo ： コン ク リー
ト圧 縮 強度 N ： 軸 力 Po ； 導 入 プ レス ト レスカ Pe ： 有効 プレス トレス 力 恥 ： 主筋比 ←4ag／ rc D’
．
） Ps ； ス パ イ ラ ル筋の面積比 （＝
2asXs・
dis） S ： スパ イ ラ ル筋の ピッチ ndes ： 計 画軸 力 比 （＝
4N！πD：
Fb） npe ： 有 効 プ レ ス ト レスカ を含め た 総 実 軸 力 比 （＝
4 （Pe←
N ）！π
D：
Fo ） λc ： 断 面の全銅 材 量に つ いて の終局プ レ ス トレス率←ap9 σpy／（ag σry＋ap9 σpy）） σg ： 導入〔平 均｝プレ ス トレス 〔
＝
4Po ！πDi）σpy ： PC 鋼 材の降 伏強 度
σ ry ： 主 筋 の 降 伏彊 度
表
一2
コ ンク リー
トの調 合 お よ び力 学 性 質 試 験体 調 合 Fo εo一
EoXlO3Ft W／C 〔瓢〕 C S G （k‘〆c皿つ （箔） （kg 〆cm3 ） （匿9！cロつ No．
1〜
No．
354 ユ56 7呂3 9623210，
27864，
530．
8 No．
4 57335 801 962 訓4O。
22555．
630．
1 No．
5叩
門o．
956357 760 962275O．
24249．
324．
8 NoJO〜
閥o．
1252371 768 962267O．
21056．
224．
7 閥o．
13〜
No．
1748406 735 962384o．
22994．
029．
0 No，
18一
閥o，
2057335 799 9652770．
22456．
028．
O No．
21〜
閥o．
2352371 768 962318020795 謹 28 W ／ C ： 水セ メ ン ト比 C．
S，
G ：セ メン ト．
紐 骨 材．
粗 骨 材の単 位 量 （ ／ ） OOOF ε EFt ； コ ンク リー
ト圧儲強 度 （10φX20hcm コ ン トロー
ル シ リンダー
強 度 ） ： コン ク リー
ト圧縮 強 度時の ひずみ度 ： コンク リー
トの 応 力 度一
ひ ず み度 〔S−
S）曲線にお け るε。〜
2ε。の区 間 で求め た 平均下降 勾 配 ： コ ンク リー
トの 引 張 強 度 表一3
鋼 材の力 学 性 質 種類 直径 （ロ薗｝ E8XlO6 （kg！c皿つ σy （kgん皿つ σ田a翼 〔k区〆c田つ 採用 試 験 体 D置32．
0837005380No．
1〜
四〇，
4 L9336705580 閃o，
8−
No。
9 D16L7836705530No。
7 主 筋 （異 形 鉄 筋） 1L70352052goNo．
88352053BONo．
．
IO5−
−
NoNo。
．
126 D監92．
2937205560 閥oJ3〜
閥o。
17 2．
1537005460NQ．
18一
四〇．
20 且．
9038605860No．
21〜
闘o．
23 φ112．
041410014600No．
7 2．
021200012900Noj一
四〇．
4 PC 綱棒 φ152．
061220013000NoJO〜
潤o，
17 2．
031200013200No21−
NQ．
23 φ172，
0711900129DONo．
6〜
驛o．
9 D鼠o2．
1037405440 スノ イ ラル D131．
9136205630 表 1 参照 EG ：弾 性 係 数 σy （σry、
σpy．
σsy） 主 筋．
PC 鋼 棒、
円形 ス パ イ ラ ル筋の降 伏強 度 Umax ： 引張 強 度 て変位 角R＝
1／100， 1／50，1
／30，
1／20， 1／14， 1／loの い ずれの載 荷 変 位 階で も各10
回ずつ とし たが， 1回ず つ （試 験 体No ．
16）お よび30回 ずつ （同No21
） ， あ る い はある設 定 載 荷 階でのみ特に多数 回の繰り返し載荷 を行っ た試 験 体 （同No ．
22
，No ，
23
） も含 めた。
試 験 体の製 作に は， 表一
2 に示す配 合お よ び力 学 的性 質をもつ，
実 験 時で の圧縮強度が267−
384kg ／cm2 で あっ た レ デ ィー
ミ クス トコ ンク リー
トを用い た。
使 用し た主 筋お よ び横 補 強 筋の品質はSD
30で，
PC 鋼 棒の種 類はC
種 1号で ある。
そ れ らの 力学的性 質を表一
3に 示す。
試験体へ の プレス トレス導入 お よ び グラウ ト注 入 は， コ ン ク リー
ト打 設 後7− 9
日目に行っ た 。 3．
2 実 験 方 法 載 荷は図一
2に示す載荷 装置を用い て行っ た。 試 験 体 はPC
鋼棒を用い て反 力 壁に横T
字型に固 定し，
載 荷 点 位 置に取 付け た載 荷 用 冶 具とロー
ドセル を兼ね たPC
ロ ッ ドを介し て 50t ジャッ キで， 柱 頭 部を 上下 （y）方 向に交 互に引っ 張ること に よ り加 力し た。 軸 力の載 荷は 柱の断 面 中心 を通る付 着の な いPC
鋼 棒 を用い て行い，
載 荷 中の軸 力 は 常に一一
it
とな る よ う に油圧 ポンプ を手 動 制 御し た。
柱 部分の た わ みの測 定は，
は り面か ら0．
6D （D
：柱 直 径 ），
1．
2D，
お よ び 2．
57 D （載 荷 点 ｝の各位 置で巻 き込み式 大 変 位 計を用い て行っ た。
柱 脚 部の塑性ヒ ン ジ 図一
2 載荷お よ び測 定 装 置 領 域内外に お け る曲 率 分 布は， は り面か ら測 定検長を 10cm と し た4測 定 区 間 （g，−
ep4区 間と名 付け る）に おいて，
柱 部に固定した測 定 冶 具に取り付け ら れ た ダ イ ヤル ゲー
ジ式 変位 変 換 器 を 用い て測 定し た （図一2
参 照）。
ま た， 柱の主 筋お よ び PC 鋼 棒の材 軸 方 向の ひず み度 分 布お よび 塑性ヒ ンジ領 域 内 外の 円 形ス パ イ ラル筋 の ひずみ度は，
検長 2mm の ワイ ヤー
ス トレンゲー
ジ に よっ て測 定 した。
3．
実験 結 果お よび 考 察 3．
1 破 壊 過 程お よ び破 壊 性 状 本項では，
十 分な円形スパイラル筋でコ ンファイン ド 補強さ れ た PRC 円 形 柱が どの よ う な 過程を 経て破 壊 し てい く か を示 すと同 時に， 破 壊 域にお け る顕著な特性点 であ る か ぶ りコ ンク リー
ト剥 落 時 点や主 筋 座屈時 点など につ い て の考 察を行 う。
（1 ） 破 壊 過 程本実 験にお け る円 形ス パイラル筋は， 曲げ 圧縮 部コン ク リ
ー
トの横拘 束 補 強 筋と し て，
せ ん断 設 計で必 要 と な る 以1
二に用い ら れて い る の で，
各 試 験 体のせ ん断耐力は，
既往のいずれのせ ん断 耐 力 算 定 式10Lll） を用い た場 合にお いて も，
曲げ耐 力の 1．
1倍 以一
ヒとなっ ている。
し た がっ て，
各 試 験 体の破 壊モー
ドは いずれ も その柱脚 部で の曲 げ破壊で あっ た。 表一
4は，
試 験体において観 察さ れた破 壊 特 性 を 変 位 角の大き さ の順に ま とめたもの であ る。 同 表および後 述 の荷 重一
変 形 関 係 （図一
6参照）によ れ ば，
試 験 体の破 壊 過程の概 要は次の ようで あっ た。
（
i
） 変位角R＝
1／looまで の処 女 載荷 時に お い て は， 曲げひ び われの発 生，
最 外 縁圧縮 主 筋の 降伏， 曲 げ一
71
一
表
一4
破 壊週 程一
覧表 変 覽 角 〔R〕 試験体 円 形スハ．
イ ラル筋 npe 〜 1／1°°1／5G
1／3°
〜
1／2°
1／14
1／1° 四〇
．
1DlO 齷ioひ D，
28 ● ■ 十十 ＋5＿
2 ＋2 〜〜 〜〜．
No．
2DI ∩呵50O．
28 ● ▼ ■ワ ＋10 ＋1一
5 ＋1 ＋2 No．
3Dl3 ◎500。
27 ▽ ■ ＋ ＋−
3＿
口o．
4DIO ＠50O．
35 ○▼ ＋1 ＋10．
卜 ＋3−
1 ＋4 四〇．
5D10 ＠50D．
24 ● c▽眠7 ＋5 ＋1 十2 ＋5一
8 No．
6Dl3 愈50O．
24 ● ＋10 十3 ＋1一
5−
1◇ No．
？ DIO腫50o．
32 ● ▼ O ＋lo ＋5 ＋3 ＋8一
9 No．
aD10 ◎500．
30 ○ ▼ ＋⊥0 ＋ユ ＋6 ＋ ＋ユ0 四〇。
9D13 鱈500．
30 ■ ▼■ 十ユー
1一
2 十冒
」
No。
10DlO 餌匸00D。
40 ● ▼O ▽ ＋ 自一
2一
5−
5 No．
11DlO ＠500．
40 ● ＋IO−
1−
5 ＋lo−
8 No，
！2D13 郵50o．
40 ● ＋1一
1 ＋2−
3 ND．
13DIG 昌500．
12 ●o
▽ ＋5 ＋一
10 ＋5−
1◇ No．
ll1DIO ＠50D．
45 【） ＋ ＋−
5一
4」
9 No．
15Dio 鱈50o．
31 ● ▼ ＋L＿
1一
2 ＋9 ND．
16D10 ＠50D．
45 ●o
＋ ＋1 ＋1一＿
No．
17D13a 50O．
45 鴨 ＋10 ＋1 ＋2 ＋1一
6 NoJ8DlO ＠500．
34 ● ▼ o一
1 ＋1 ＋3 ＋1 ＋8 No．
19D 】0鱈500 ● ▽▼ ＋1 ＋lo ＋1 ＋2一
10 四〇．
20D10050O．
50 ＋耳1 ＋5 ＋1一
3 No．
2LD13 ＠ 50D．
35 ● 口＋30−
1 ＋8 ＋20一
1 酎o．
22DI3 ＠50o．
34 ● 鬮 ÷lu ＋5 ＋一
50一
3 悶o．
23D 】3 5α D．
34 ● o ▽ ＋工一
8＿
÷59一
1 注；表 中の数字 （±i〕は 破壊特 性点発 生時の繰返 し載 荷回数 ● 曲げ ひ びわれ の発 生 ▽ 引張 普 通 圭 筋 降 伏 口 かぶ りコ ンクリー
トめ小 片剥落 ◆ 圧縮普 通 主 筋 座 屈 ▼ 圧 縮 普 通 主筋 降伏 自 かぶ りコンク リー
ト圧壊 開始 D スパ イラ ル筋 露出 ◇ 最終破 壊（耄筋破 断）O
斜め ひび わ れの発生 ▽ ヌ．
パ イラ ル筋 降伏 （コ アコンク リー
ト圧縮最 外縁位 置） ▽ 引張PC 鋼 棒降伏．
◇ 最終破壊 （コアコン クリー
ト の著し い剥落 ） ひびわ れ に連 続する斜めひびわ れ （曲 げせ ん断ひびわ れ ） の発 生， 最外縁引 張 主 筋の降 伏お よびか ぶ りコ ンクリー
トの圧 壊 開 始など がほぼ この順に従っ て生じ てい る。
qi
） 変 位 角が 1／loo お よび 1／50の載 荷階に おける 繰り返し載 荷 中に， 圧 縮 縁 付 近での圧 壊の進展 に よ る か ぶ りコ ンク リー
ト表 面での 小 片の 浮 き 上 りや剥 落が 起 こっ て い る。
ま た， 円形スパ イラル筋の ひずみ性 状お よ びその補 強 機 能な ど につ いては続 報で評述 す る予 定であ る が， ほと
ん どの試 験体で は 変 位 角 1／50の載 荷 階まで に， コ アコ ン ク リー
ト （円形スパ イラル筋で囲ま れ たコ ンクリー
ト部 分）の圧縮最 外縁位置に おいて円 形ス パ イ ラル 筋の降 伏 が 生 じてい た。
これ らの 現 象は横 補 強 筋量 の少ない試験 体，
総 実 軸 力 比の大きい試 験 体および繰り 返し載荷回数の多い試 験体な ど に おい て早 期に起こる傾 向が見ら れ た （図一
3の写 真一
1参 照 〉。 （iii
） 変 位 角が 1／50および 1／30の 載 荷 変 位 階に おい て は，
図一
3の写 真一
2で示す よ うに， か ぶ り部分の 曲 げひびわれや柱 材 軸 方 向の ひびわ れ などに よっ て小 塊に 分 割 さ れ た か ぶ りコ ンク リー
トの剥 落が，
は り面から柱 径の約0．
4倍 位の範 囲に おい て顕 著に生 じ，
ス パイラ ル 筋が露 出し た。
ま た変 位角 1／30の載荷 階で は，
ほ と ん どの 試 験 体で PC 鋼 棒の 引 張 降 伏が生 じ，
耐力は最大 値を示し た。
（iv
） 変 位 角が1
／20
以 上の大 変 形 載 荷 階に な る と，
コ ア コ ン クリー
トの圧壊が生じ は じ め，
コ ア内か ら の コ ンク リー
トの剥 落が起き る よ うにな る。
ま た横 補 強 筋の 少ない試 験体 （No ．1
，No ．10
）と繰 り返 し回 数の多い 試 験 体 （No ．
23 ）で はこれ以 前の 変形 域でE
縮 主 筋の座 屈がす で に生 じ て い るが，
それら以外の 試験 体で はこ の 1／20以上の大 変 形 域で圧縮 主 筋の座屈が初めて生じ，
繰り返 し載 荷に よる大き な耐 力 低 下が観察さ れ た。
な お，
こ のよ うな載 荷 階で の破 壊の進 展は，
横 補 強 筋 量の 少な い試 験 体， 総 実 軸 力 比の大きい試 験体お よ び繰り返し載 荷 回数の 多い試 験 体ほど 急 速で あっ た。
試 験体の最終破 壊は，
主 筋 座 屈 後の繰り返 し載 荷に よ る 同 鉄 筋の引 張 破 断， も し く は繰り 返 し載荷に よ るコ アコンク リー
トの著 しい剥 落によっ て起こっ た （図一
3の 写真一
3，
4 参照）。 （2） か ぶ りコ ン ク リー
トの限界ひずみ度お よ び主 筋 座 屈 時ひずみ度 試 験 体の破 壊 過 程にお け る破壊特性点は，
表一
4に示 し たよ うに種々ある が，
こ こで はそ れ らの う ち 破 壊 域に お け る顕 著な特 性 点で あり，
また破 壊 性 状 と密 接に関 係 す る か ぶ りコ ンク リー
トの剥 落ならびに主 筋 座 屈につ い て の実 験 結果を参考まで に示し てお く，
前 者は大地震後 に補 修 を 施し て再 使用 する限 界に対す る指 標点であ り，
ま た後 者は部 材の最 終 破 壊に対 応す る点と も考え ら れ る もの であ る。
破 壊過 程に おい て，
各 試 験 体の かぶ りコ ン ク リー
トの 外 周圧縮 部 位 置で材 軸 方 向ひびわ れ が急 激に進展 し， か ぶ りコ ン ク リー
トの コアコ ンク リー
ト部から の顕 著な浮．
−
72
−．
図
一
3 破 壊 過 程 （試験 体NQ．
12，
λ。＝
O．
69，
0pe＝
0．
40，
D 13＠50） 03 02。
− 。戛
。
・ IO O O IO 20 30 ε 。 。fXIO’
1 図一
4か ぶりコ ンク リ
ー
トの限 界ひずみ度 金 ● ● スパ イ ラ ル筋 φ DloelOO ● ● DIO ＠50 昏 Dl3 ＠5D き 上 が り あ るい は剥落が観察さ れ る時点が あ る （図一3
の写真一1
参照）。 図一
4はこの時 点にお け るコ アコ ンク リー
ト部の 圧 縮 縁 ひずみ度 ε，！ と，
同コ ア部コ ン フ ァイ ン ドコ ン ク リー
トの既往算 定 式12） による圧 縮 強 度 時ひず み度 ε。Cf （推 定 値）と を比較し たもの で ある。
な お，
ε、∫ は ql区 間に お い て測 定 し た 曲率から算 出さ れ る コ ア コ ン ク リー
ト圧 縮 縁 位置で の ひずみ度である。
肉眼によ る 判 定 結 果であるた めばらつ き は大きいが，
同 図か らか ぶ りコ ンク リー
トの顕 著な剥 落は，
ε、rがほ ぼコ ン ファ イ ン ドコ ンク リー
トの 圧縮 強 度 時ひずみ 度 ε。Cf 程 度か そ れ以 上と なっ た段 階で起こ ると考え て よいと思わ れ る。
図
一
5は，
主筋の座屈 発 見 時に おける主筋位 置圧縮ひ ずみ度 εBU につ い て の実 験結 果を示し た もの である。
主 筋の座 屈に は，
横 補 強 筋の断 面 積と降 伏 強 度，
ピッチお 9〜
− Od（
6 3 O O 25 50 75 P5σsy （kq／ z ） 図一
5 圧縮主筋座屈 時ひずみ度 （ε、
、
V）一
横補強 筋 量 （ρ。
σ。
s） よび主筋径な ど が影 響 すると考え ら れ る が，
こ こで は，
横 補 強 筋に関す る要 因 を一
括して取り扱える横 補 強 筋 量 （p。
σ。
y，
表一
1脚注参 照 ）を横軸に とっ て整 理し た （詳 細は別 報と す る）。 同 図によれ ば， εRuは横 補 強 筋 量の増 加に よっ て増大す る傾 向が見ら れ，
十 分な横補 強 を施せ ば，
主 筋の座屈は プレー
ンコ ン クリー
トの 曲 げ破 壊 時の 限 界ひずみ度で ある約0．
3％の10〜20
倍 程 度まで 防 止 で き るこ と が示 されて い る。
な お，
本 実 験結果か ら は EfiV に及ぼ す主 筋 径の影 響が明 確 化で き な かっ た。 ま た 同 図中に は， 単 調 単 軸 圧 縮 力 を 受ける軸 筋の座 屈性状を 調べ た実gelS
） か ら得た 座屈 時ひずみ度の推 定 直 線 を併 記 し て いる が， 同直線 は本実 験結 果に対す る下 限 値と なっ て い る。 3．
2 荷 重一
変 形 関 係に及ぼ す諸 要 因の 影 響一
73
NO
．
16 Pω 1 234 56 7 μ iδ〆δ＝y B O λ¢軍
0．
6日 np匣
＝
o．
胴 2B 論 養一 一
1 L 30 コ0 亠L4 由R幗 ス パイ ラ ル筋：DLO 50 上 筋r4−
D 円 PC 躙 棒；4一
φ15y 隅 ： 24Bo7げ
．
ノ
20 B【
．
／ 第あ苴蘓ル 偲 16◎
■
oo crl 竕 工 y 聊・
O o 8 δ 〔πm）一
LOO−
D−
60一
40 D o 600 上OO一
一
†
P ‘．
−幽
1
恥一 三
幽
一
N ｛i日
Lli−．
L・
＝ 5 「 ，D囗一
P一
一
24 （a） 繰 リ返 し載 荷 回 散（各 1回ずつ｝（o ｝ 螺準 載 荷 （各m回 ずつ）
．
偵醐 （DL3＠5の 〔e｝繰 り返し戯荷回数 CR；
1〆20で50回、
合 計附回以 上 〕 ｛S ） 標 準 載荷 〔各 IO回 ずつ〕 点 れ 発 生 点 ト圧鰻 開 姑点 圧蟆 開 蛤 点．
横 補 強 箇【DlO◎10 の 1 3 5 義島妻 盍 NO．
14 P｛ヒレ贓
。、DI＿凛
：
晝貅 丁 φ 15α ｝
一
・。 B国
v、
16 00 y聊．
oo 口 幽 ⊃丿o
●
／’
一
噛
1一
一
厂
11．
〆 ’ ”日
δ／δエy R〔rad ｝、
試験 体閇。
．
i6の包 轄 醸丶
／、
男 Lサ イ ク ル の包絡 線、
、
」
、
、
写卿 サ イ クル 舮 の包鵜 δ 〔 ）一
10D−
80−
60−
40冒
2 鉱 瓢饗
包帖壌
＼ 〔」颪
41丶
、
、
、
丶
、
、
、
1ア
2 40 60 80 100ウ
P し’
／一
〒
■
＿ 冖
牌一
一
一
−＿
曹
「
「
−
24．
．
」
＝
己 「 goo，
P一
（b｝ 抓準 載 荷 〔各且D 目 ずつ
｝、
高鮪力｛npe＝
o．
45 ｝ 〔d ） 繰り返し載荷回數〔各 30 同ずつ
） （f 〕鍛り返 し戦 荷 回倣 〔R巫
t！30で呂O回．
合 ：tlOO回 以 上， μ＝
d／6＝
y 〔h ） 標準 蛭 荷 （alo回ずつ） ル．
低 軸 力 〔npe＝
oJ2） ル 図一
6 荷 重一
変 形 関 係 例 （そ の1｝74 一
NO
．
〔1 P（し11Z345678910 μ＝
δ〆δτ
y 上 λ墫
c耳
o poむ
0．
24 28L 1＿一
二〇〇 50 三 30 亠 ZO よ H110ス
パイ ラル筋：DI3 50 24 主 筋；a−
D19 Y 曲 5．
20 ・＿ 丶
6 α ◎’
Bσ
ロ
【
．
恥 Rこra 〔i冒
9〕 剛 1サ イo
y q印P・
、
工2cr （M ｝ 丶 〆 の包 脇 第】0サ ／の包馳
δ〔 ）一
100 0−
60−
40 夢一
2 2040 60olOO 6 Eロ
〔i昌
5 ⊃一
20一
24 yta．
．：
引 張主 齲 伏点 yロomv．
t 圧姻主 筋降 伏点 er 〔M）：曲 げひびbれ雍生 cr ：q♪：
曲げせ ん断ひび わ Bmv．
： かぶリコ
ン ク リー
Beet．
： コアコ ンクt）一
ト m：
主鉦座 屈 Btetrt．
：圭筋破断 〔i）a”e「e（各1°回ずつ，
・
鯛 プレ ストレ λ率 Cλ・
＝
0 ・RC 醐 〕 エOepteR 〔各 1。回わ ，
．
−n−
rレ ストレx ￥ CX。
∈
・．
e51regPCSt 材 ｝ 図一
6 荷重一
変形 関 係 例 （その21 図一
6は試 験 体の載 荷 点 位 置に お け る荷 重一
変 形 （以 下 P一
δ と略 記 ） 関 係 を 示 した例で ある。
こ こ で は，
P一
δ関 係 特に大 変 形 塑 性 域で の P一
δ関 係に及 ぼ す，
本 研 究で取上 げた諸 要 因， すな わち， 繰り返し載 荷 回 数， 横 補 強 筋 量，
軸 力および終 局 プレ ス トレ ス率などの影 響 につ い て考 察す る。
なお， 大 変 形 領 域で は図一
7に示す よ うに ， 柱の変 形 に伴っ て軸 力の作 用 方 向が変化 するた め， 柱に作 用 する せ ん断 力の 中に，
こ の軸 力の y方 向の せ ん断 力の成分 （Ny） を 考 慮する必 要がある。
し た が っ て， こ こ で は 柱に作 用す るせん 断 力 （P
） と して は，
式 （1＞で計 算 され る値を用い た。一
方，
柱 脚の ク リテ ィカル断 面に作 用す る曲げモー
メ ン ト （M ）は，
軸 力が断 面 中心位 置 に 配 置さ れ たPC
鋼 棒に よっ て加え ら れて いる た め，
柱の変 形に よる軸 力の影 響を受け な い。
し たがっ て，
M は （2）式で算 出して いる。
P −
P・一
垢 恥瘍
一 一 ・
一 一 一
（・）M ＝
PL・
L…一 ………・
…・
……・
…
（2） こ こにP
， ：PC
ロ ッ ドに よっ て柱に加え ら れ た荷 重（y方 向に作 用） N ：軸 力 L ：は り面か ら加 力点までの柱長さ δ ：加 力点にお け る柱の た わ み変形 量 YL
lP
・ N 一 噸ミ 語 NyN 図一
7 柱のせ ん断 力の算 定 1．
OH 更” o．
9d O．
8O．
70．
6O．
5 （1） 繰り返 し載 荷 回 数の影 響 まず，
各 定 変 位 載 荷 階で の繰り返 し載 荷回数 （n）がP 一
δ関係に及ぼす影 響につ い て述べ る。
図一
6（a），
（b
） に は n のみ が異な る試 験 体 No．
16（n＝
1 ）とNo
」4 （n＝10
）の， ま た図一
6（c），
（d
）に は n が 10回お よび 30回 と異な る試 験 体NQ ．
12とNo．
21 の P一
δ関係の結 果を 示 して いる。 同 図 （a）と （b）， な ら びに （c）と （d
） の比較か ら次のこと が分か る。 （i
）繰り返し載 荷に よっ て大き な耐 力低下 を起こ し 破 壊して い く以 前の載 荷 階まで は， 各 載荷 階の第 1サイ クル に対 する包 絡 P一
δ関 係に及ぼ すn の影 響は余り明 確で は ない。
し か し，
そ れ以 上の範囲 では，
n の相違に よ る 耐 力低 下の差，
す な わ ち靱 性 劣 化の差が明確に認 め ら れ る。 具 体 的に いえ ば，
試 験 体No ．
16で は変 位 角R
＝
il ／20 とい う大 変 形 域に お い ても ， 耐 力 低下 が 小 さいP 一
δ 包絡 関 係と なっ て い るが， 試 験体No ．
14で は n・
＝
1
の繰り返し載 荷 履 歴の た めに，
大き な耐 力低 下 を伴っ て破 壊し，No ．
16ほ どの大き な変 形 能 力は見 ら れ ない。
こ の ような靱 性の劣 化は， n が 10 および30回 と多い場 合 （試 験 体 No，
12とNo ．
21）の比 較に おい て も示さ れ ている。 （ii
） 各 繰り返 し載 荷 階の第1サイクル に対す る包 絡 線に比べ，
た と え ば第 10ある い は第30サイクルな ど，
サイクル数が大きい場 合の包 絡 線は耐 力，
変 形 能 力の面 24681020304050607080 繰返し 回数 （i｝ 図一
8 耐 力低下性状一 75 一
で劣る
。
以 上は， 各 載 荷 階での繰り返 し載荷回 数 が一
定で あ る 変 位 漸 増 繰り返し載 荷 試 験につ い て の 結 果であ る が，
次 に，
ある設 定 変 位 階で多 数回繰り返し荷 重を受け た 試験 体につ い て の実 験 結 果 を考 察す る。
図一6
（e），
（f
｝は，
ある設 定 変 位 階 以 前の各 載 荷 階にお け る各10
回の繰 り 返し荷 重 を1頂 次受け た後， 試験 体No ．
22で はR ＝
1／20，
試 験 体No ．
23
で はR ＝1
／30
の設 定変位階でそ れ ぞ れ 50 回 お よび80
回の繰 り 返 し荷重を受け た時の P一
δ関 係 を 示 し た もので ある。 ま た図一8
は，
これ ら試 験 体の 多 数回繰り返し載荷設 定階に お け る耐力 低 下 性 状を よ り分 か り 易 く す る た め、
繰 り返 し載荷 回 数に よ る 低 下 耐 力 比 （P，IPl
， Pr， P‘：各載荷 階で の第 1お よ び第i
サ イク ルでの最 大 荷 重 ）の変 化を示し た もので あ る。
な お，
同 図中に は比較の た め， 各載荷 階での繰 り返 し載 荷 回 数 が 30回で あっ た試 験体No ．
21の結果も併 記 してい る。
こ れ らの図か ら次の よ う な事項が要 約で き る。 （1
）十 分 な 横 補 強 筋 を 配 し た PRC 円形 柱は，
大 変 形塑性域で の繰り 返 し荷 重に対して非 常にす ぐ れ た安 定 性 を 示す。
具体的に は，Dl3
＠50
（ρs＝1．64
％）の十 分 な横 補強 筋 を有す る 試 験体 （No．
22 と23）で は，
変 位角R ；
1／20の大 変 形 域で n＝
50回とい う多 数 回 繰り 返 し載 荷 を行っ た 場合，20
サ イ クル付近 か ら耐 力 低 下 が 徐々 に増 加 して繰 り返 し破 壊 を している。
（図一
6’
（e） 参照）。
しか し， R−
1／30で の 80回の繰り返 し荷重に 対して はt 低 下 耐 力 比 （P
‘／P
，）が収 束す る よ う な安 定 性を示し （図一
8参照），
この 変形 階に至る までの 塑性 域に おける繰 り返し 回数 を加え た総計 100サイクルの繰 り返 し荷重に対し て も破壊し てい ない。 さ ら にR ；
1／14の載 荷 階の第 1サ イ クル時に は，R
・＝］／30
で の最 大耐力の約 9 割程度の耐力も保持す る （図一
6 （f
）参照）， という繰り 返 し荷 重に対す る極め て良 好な安定し た特性 を示し た。
（ii
＞ 試 験体No ．
22の R≡
1／20お よび試験 体No ．
23 の 1／30 にお け る多 数回繰 り返 し載 荷 時で の低 下 耐 力 比 （P
‘／P1
）は図一
8に併 記し た試 験 体No ，
21の対 応す る 載 荷階で の耐 力 低 下 性 状と ほ ぼ一
致し て いる。
こ の こと は， 破 壊が起こ る載 荷 階 以 前の載 荷 階で受け た載 荷 履 歴 は耐 力低下性 状に余 り大き な影 響を及ぼ さ ない こと を示 して い る と考えられ る。 以上述べ て き た繰 り返 し載 荷 回 数が P一
δ関 係な らび に低下耐 力比 な どに及 ぼ す 影響に関する結 果は，
耐震性 を 目的と してコ ン ク リー
ト部材の靱性 を考え る 場 合，
あ る い は さ らに積 極 的に塑 性 域 を耐 震 設 計に安 全かつ有効 に利 用 し よ う と す る 場 合，
繰 り返 し載 荷によ る靱 性お よ び安 定 性の劣 化 性 状 を的 確に把 握して お くこと がいか に 重要であ る か を 強 く 示唆し て い る5］−
14）。
（2） 横 補 強 筋量お よ び軸 力の影 響一 76 一
図
一
6 （c）に示す試 験 体No．
12〔D13 ＠50，
p。
＝
1．
64 ％）は同図（g ）のNo ，10
試験 体 （D10 ＠100，
p。
＝
0．
46％ ） の横 補 強 筋量 を 増 加 させ た もの であ る。
こ れら の図に よ れば，
変 位 角が 1／100程 度まで の小変形 領 域の P一
δ関 係には，
横 補 強 筋 量による余り大き な差は見ら れ ないが，
大 変形 域に達すると 明確な違い が生 じて いる。
す な わ ち， 横 補 強 筋量の増大によっ て， 圧縮 側コア コ ン クリー
トは よ り有 効に拘 束さ れ る た め，
部材の変形 能 力な ら びに繰 り返 し荷 重に対す る安 定 性は画 期 的に改 善さ れる。
図一
6 （h
）と 〔b
）に は，
軸 力の み が異な る試 験 体No ．
13（ηd。
s＝
0，
ηpe＝0．
12 ）と試 験体No ．14
｛磁，3＝O，35，
η。
e＝
0．
45｝のP 一
δ 関係を 示 してい る。
これら の図よ り，
軸 力が大き い場合は小さい場合に比べ，
各 載 荷 階での繰 り返し載 荷による耐 力の低 下は大き く，
ま た変 形 能 力は 小さ く な るこ と が分か る。
図一
9は， 柱 部 材の変 形 能 力に及ぼ す横補 強 筋量 お よ び軸 力の影 響 を ま とめ て示し た もの で あ る。
主筋と してD19
の異 形 鉄 筋 を 用い た 試 験体の み か けの安 定 限 界 変 形 （δ翻 付 録1参照）の変位靱性 率 （μe＝
δk
／δ．．
） を，
総 実 軸 力 比 （ηpe ：表一1
脚 注参照）を横軸に とっ て，
横 補 強 筋量 をパ ラメー
ター
と して示 し た もの である。
なお，
同図で は引張主 筋降伏時 変位 （δ，y）を基 準と して靱 性 率 を表して い る。
同 図によ れば，
変位靱性率は総 実 軸 力 比の増 大に よっ て減 少す る が，
横 補強 筋 量の増 大によっ て増 加する こと が分か る。
た とえば， 6程 度の変位靱性 率 を得る ために は，
F。＝
270kg
／cm2 の場 合，D
10＠50 （ps＝
O．
92％）お よ びD13
＠50 （ps＝
1．
64 ％）の補強に対 し，
総 実 軸 力 比をそ れ ぞ れ約0．
4お よ び0．
5以下に， ま たF
。＝
380kg
／cm2 の 場 合D10
＠50の補 強に対 し て は 約 0．
3以下にする必 要が ある と思わ れ る。
な お， 同 図に 主 筋 径がDl3
の試 験 体の結 果も併記して い る が， 主筋 径が細い場 合，
主 筋の座 屈 が先 行し て部 材の破 壊が起こ る た め，
横 補 強 筋を太く し て も変 位 靱 性 率は ほ と ん ど 改 △ 10ー
8 6 あ H＼ ρ
智
覧 ユ 4 2 0 △＿
丶 丶 ▲ △’
＼ ＼．
，
’
＼叺
＼ ＼ △＼ ＼．
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本
＼ ＼△．
＼ kF 辭 D19Dl3 10100 007 」 22
310 ◎ 50B ＠50 39010e 50 0 0
．
1 0．
2 0．
3 D．
4 0．
5npe ＝
＝
4｛N十Pe ｝／TD2Fo 図一
9 変 位 靱 性 率一
総 実 軸 力比 関 係善さ れ ていない
。
ま た主 筋径か太い場合に 比べ 変位靱性 率は小と な る傾 向が み ら れ た。 （3
） 終 局 プレス トレス率の影 響 図一
6 （i），
（j
）に は，
終 局 プレ ス トレ ス率h
が異な る 試 験体 No．
6（養＝
0，
す な わ ちRC ）と試 験 体No ．
9（λc＝0．85
）のP 一
δ関 係 を 示して い る。 λc＝
Oの RC 試 験 体No ．6
で は，
残 留 変 形が大き く，
その履 歴ルー
プ形 状 がほ ぼ 紡 錘 形 を 示 すの に対 し，
λ。＝
0．
85の PC に近いPRC
試 験 体No ．
9
で は，
残 留 変 形が小さい ため，
試 験 体NQ ．6
に比べ痩せ た形状を 呈 し，
復 元 性にはす ぐれて い る がエ ネル ギー
吸 収 性 能に劣ること を示 して い る 。 図一
10は， 残留 変形が終 局 プレス トレス率h
に よっ て具 体 的にどの程 度の も の に な る か を調ぺ る た め，
復 元 性の一
指 標で あ る各繰 り 返 し載 荷 階で の載 荷 変 位 （δ） に対する荷重零 時にお ける残 留 変 位 （δ。）の 比 （δr／δ） の実 験 結 果 を，
横 軸に変位 角を とっ て示し た もの であ る。
同 図に よ れば，
変位 角 が1／100で は 残留 変 形 率は λ、
の ℃ ＼ 臼゜
℃g
‘ 0．
8 0．
6 o．
4 0．
2 0 0．
3 O．
2 0．
1 Spiヱa工D⊥O侵501D工3＠50 0O I ■ λ・1
：壽
ム ロ ■ 0．
85 ◇ 1 ◆ ！ ノ ！’
’
7 ノ ！ ！ ’ ’ ’ ’ ノ ，！，
’’
，
” ！一 ，
’
，’
r6 01 ／IOO l／501 ／30 ⊥／20 ］ノエ4 R 」一
」一
一一
一一
＿
亠＿＿＿
＿
ユ＿
δ 0 9 18 30 45 64 （ ） 図一
10 残 留 変形 率一
変 位 角 関 係 0 01 ／IOO I／501 ／301 ／20 1／14 R 」一
亠一
一
亠一一
一 δ 0 9 18 30 45 64 ｛rm ） 図一
11 等価 粘 性 減衰 定 数一
変位 角関 係 値にか か わ らずほ ぼ同 じ値を示す。 し か し，
いずれのh
の場合で も変形が増 大 する と残 留 変 形 率は増 加 し， そ の増加 率は 趣が大 き くPC
に近い部 材ほど 小さ く な る。
し たがっ て，
た とえ ば，R ＝
1／30（δ＝ 30 mm ）の時，
λ，＝ 0の RC 部 材な ら ば，
R ＝
1／60（δ，・
＝15
皿 m ）程度の 変形が残 留す るの に対し，PC
に近い 々＝
O．
85の部 材 では，R
＝1
／150
（δ 。；
6mm ）程 度の残 留変形し か 生じ な い， な ど の よ うにM
の 大き さに よっ て変 形の復 元 性 を変化さ せ ること がで きる。 こ の ことは地 震 後の残 留変 形を 亙 に よっ て設 計で き る可 能 性を示 し て い る。
図一
ユ1
は，
部 材の エ ネル ギー
吸 収 能 力 を表す一
指 標で あ る 等価 粘 性 減 衰 定 数 （h
。g｝に及 ぼ す λ。の影 響 を調べ た も の で あ る。 残 留変形 率の場 合と同様，h。
。は変位 角 が1
／100
に おい て は5％ 前 後でh
の影 響はほ と ん ど み ら れ ないが，
変形の増 加に伴っ てheq
は増 加す る。
その増 加率は，RC
に近い （λ，
：小 ）部 材の方がPC
に近い （λ。 ：大 ）部 材 よりも大き く なっ てい る。
ま た，
図一
10，
11に は λ，
が同一
で横 補 強 筋量の異な る場 合の結 果 も併せ て示している。
横 補強 筋 量 は残 留 変 形 率，
等 価 粘 性 減 衰 定 数などに大き く は影響 し ない。4．
ま と め 円形スパ イラ ル筋に よっ て高 靱 性を，
プレス トレ ス の 利 用に よっ て 高 復元 性を付 与 する こ と を 目 的 とし た PRC 円形 柱部 材の， 特に大 変 形 塑 性 域におけ る数 十 回 か ら百回程 度にお よ ぶ 正負交番 繰 り返し荷 重下で の力学 性 状の解明を試み た。 本 研 究で得られ た結 果の う ち， 本 報 告で は， 同部材の破 壊過 程と破 壊 性 状，
な らびに荷 重一
変 形 関 係に及 ぼ す諸 要 因の影 響な どの実 験 結果につ い て考察し た。 得ら れ た主な知 見 を 以下に示す。（1 ）本 実 験に お け る ほ と ん どの
PRC
円 形柱で は，
変位角R ＝
1／100まで の処女載荷 過 程に おい て，
曲げひ びわ れの 発 生，
圧縮と引張 主 筋の 降伏 ， 斜め ひ び わ れの 発 生お よ び か ぶ りコ ン クリー
トの圧 壊が生じ た。
最大耐 力はほとんどの試験体におい て，PC
鋼 棒の降 伏 が生 ず る近傍の載荷階 （R
・
1／30）で起こっ た。
ま た最終破壊 は，R ≡1
／20
か ら1／10の載 荷 階に おい て，
主 筋が座 屈 し た後， 繰り 返 し載荷に よっ て起こ る主筋の 引 張 破 断，
あるい はコ アコ ン ク リー
トの激し い剥 落の た めに生じ た （表一
4参 照）。
（2） かぶ りコ ン ク リー
トの顕 著な浮き上り や小 片の 剥 落が観察さ れ た時の コ ア コ ン クリー
トの圧縮縁ひずみ 度は，
ほ ぼコ ア部コン フ ァ イン ドコ ンク リー
トの圧 縮 強 度 時ひずみ度 程 度かそれ以 上の 値であっ た。 また，
圧 縮 主 筋の 座屈は，
十 分な横 補強 筋の使 用に よっ て数％ の ひずみ度まで抑止 さ れ る （図一
4，
5参照）。
（3）PRC
円 形柱の靱 性は，
各 載 荷 階で の繰 り返 し 載 荷回数の 多い ほ ど明 確に小 と なっ て い る。
こ の こ と は， コ ン ク リー
ト系 部 材の耐震性を論ず る場 合，
ある い は さ一 77 − ・
ら に積 極 的に塑 性 域を耐 震 設 計に合理的に利 用しよ う と す る場 合
，
繰 り返し荷重によ る靱 性の劣 化を考慮 す る 必 要の あるこ と を強 く示 唆 して い る。 これ は一
般のRC
柱に お い てもまっ た く同 様であ ろう。
また，
同柱の靱性 は， 横 補 強 筋量 が多い程，
プレス トレスカを含め た総実 軸 力比が小さい程，
な ら びに主 筋 径が太い程 大で あっ た （図一
6，
9参 照）。
（4） 十 分な横 補 強 筋を配し たPRC 円 形 柱は，
高 軸 力 を 受 ける場 合で も，
変 位 角1／30まで の大変形 塑性域 に お け る総 計 100回の繰り返 し荷重に対して破 壊せず，
非 常にすぐれた安 定 性を示 し た （図一
6，
8参 照 ）。
（5）PRC
円 形 柱で は，
復 元 性を終 局 プレ ス トレ ス 率 λ、
の 変 化に よっ て変え る こと がで き，
地震 後の架構 の残 留 変 形 設 計に対する可 能 性を示 し て い る （図一
6，
10
参 照 〉。
な お， 本 論 文の表 題で はPRC
と し て い るが，
本 研 究 で得ら れ た結 果は， プレ ス トレ スカニ
0，
す な わ ち，
RC
の場 合に も勿 論あて は ま る。 謝 辞 本 報 告で の実 験，
デー
タ整理等に多大な労を わずら わ し た大 阪 大 学 ：中川 隆 夫 技 官，
卒 業生 ：小野 俊 雄 君 （阪 急 電 鉄 ）に深 甚なる謝 意を表し ま す。 付録1
：安 定 限 界変形の定 義 ：．
本 研 究で は，
耐 力劣化性状に基 づく既 往の評 価方法 を15 ）を参 考にして，
得ら れ た実 験 デー
タか ら繰 り返し荷重一
ドで の安 定 限 界を 次のよ うに定 義し た。
す な わ ち，
付図一
1の代 表 例で示さ れ る よ うに，
繰り返し回 数n が 10 で あ る試 験 体では，
繰 り返 し載 荷 回 数 iの増加に対し て低 下 耐 力 比 PMP 匸の値 が 収 束 傾 向 を 示し，
かつ 第10サ イクル時の P‘／P，が 0，
8以 上 と なる載 荷 階で は試 験 体の破 壊は 生 じ な かっ た。
従っ て本 報 告では，
こ の両条 件 を満 足す る最大の載荷 階 を 便宜的に安 定限界 階．
を の時の変 位を 安 定 限 界変 形 （δ。
∂とし，
安定 限 界階に続く次の載 荷 階を破 壊 階と呼ぶ。
ま た み か けの安 定限界 変 形 碍，
は安 定 限界 階お よび破 壊 階での変 形δ畆 δ。を用 2主LOPl0．
B0．
60．
4 付図一
1 耐 力低下 性状 繰 逗し載 荷 同 數 （i 〕 い て，
δ9
，＝
＝
S3，十 （δF一
δ．t）’
i／10〔i：破 壊 階に おい て P，／P，が 0，
8を超える時の繰り返し 回数，
IO：n＝
10を 示す〉で算 定さ れ るもの とし た。
参 考 文 献 ） 1 ＞ 2 ） 3 ） 4 ） 5 ＞ 6 ） 7 冫 8 ） 9 10＞ 11） 12） 13〕 14） 15＞ たと え ば，
吉 岡 研三，
岡 田恒 男，
武 田寿一
：鉄筋コ ンク リー
ト柱の変形性 能 向 上に関 す る 研究，
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（第1報 ），
第279号，
昭 和54年4月，
（第2報 ），
第282号，
昭 和54年8月，
（第3報 ）t 第324号，
昭和 58年2月．
日本 建 築セ ンター
：鉄 筋コ ン ク リー
ト柱の崩 壊 防 止に関 する総 合 研 究の現 状につ い て，
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