原子炉建屋立体耐震壁の復元力特性に関する研究 : (その2)M〜φ関係および荷重変形関係スケルトンカーブの検討

1

論

　

刻

UDC ：621

．

039

．

4：69

．

022 ：699

．

841 ：624

．

042 日本 建築学会構造 系論文報告集 第 379 号

・

昭和 62 年 8月

原

子

炉 建

屋

立

体耐

震

壁

の

_{復 元 力 特 性}

に

関

す

る

_研

_究

（

そ

の

2

_）

M

〜

_φ

_関

_係

お よ び

荷重

変 形 関係

ス

ケ

ル

ト

ン

カ

ー ブ

の

_{検 討}

正 会 員

　稲

田

泰

夫

＊ 　

1．

ま え が き

　

一

般建 築物

に お け る

耐 震 設

計

の

動 向

は

，

昭 和

56

年

6

月

より

施

行

さ れ たい わ ゆる

新

耐 震 設 計 法

に

移 行

し て

以

来

，

保

有

水 平 耐 力

と

変 形 性 能

によっ て

建 築 物

の

地 震

エ

_ネ

ル

ギ

ー

吸 収 能 力 を評 価 す

るこ

と

に

な

っ た。 こ の

評 価

のた め に は

，

_建

築 物

の

動 的 弾 塑 性 応 答 性 状

を

把 握

する こ と が 必

要

で あ る

。

　

原 子 炉 建 屋

に おい て も よ り

合

理

的

な

設

計法

と して

，

終

局

に

対

して

あ

る

余 裕 を持

つ こ と

を確 認

す ることによ り

，

そ の

耐 震 安 全 性 を評 価

する という

方 向

に な りつ つ あ る

。

この

よ う な設 計 法 を確 立 す

る た めには，

原

子

炉 建

屋の

終

局

に 至 る まで の

性 状

を

把 握 す

る

必 要

が

あ

る。 しか し，

原

子 炉

建

屋

は

通 常

の

建 築 物

と

比

べ て

，

壁 厚

が

厚

く

，

ま た

鉄

筋 比

の

大

きい

壁 式

の

構 造 物

で

あ

り

，

その

性 状 を

一

般 建 築

物

を

対

象

と し た

柱

，

は り

，

あ

るいは

耐 震 壁 な ど

の

実 験 デ

ー

タ か ら

類 推

す るのは なかな か

困 難

で

あ

る

。

こ の よ うな

背

景

か ら

，

こ こ

十 年 位

の

間

に

原

子

炉 建

屋

を 対 象

と し た

模

型

実 験

が わ が

国

の

各 研 究 機 関

で かな り

行

わ れ る よ うになっ てきた。

　 本 論

の

_目的

は

，

原 子 炉 建 屋

の

立 体 耐 震 壁 を対 象 と

し た

模

型

実

験

の

結

果

をで き る だ け

多

く

収 集

し

，

そ の

荷 重 変 形

関 係 を

トレ

ー

ス できるよ う なモデル を

作

成す る ことにあ る_。

動

的

応

答解析

においては_，

_{地 震}

_時

に

_建

_物

に

作 用 す

る

水 平 力

と

水 平 変 形

の

_履

歴

関

係 を

，

包

絡 線 （

ス ケル トンカ

ー

ブ

） と履 歴

ル

ー

プ

と

に よ りモ

デ

ル

化

す るの

が

一

般 的

であ り，

本論

で もこ れ に

従

っ ているe ま た

動 的 応 答 解 析

は

通

常 質

点 系

モ

デ

ル に よっ て

行

わ れ る が，

各

層

の バ

ネ定

数

は せ ん

断 変 形

と

曲 げ

変

形

を

考

慮

して

求

め ら れて いる。 せ ん

断変 形

は せ ん

断

応

力

度

τ と せ ん

断 変 形 角

γとの

関 係 よ

り，

曲

げ

変形

は モ

ー

メン ト

M

と

曲率

φ

との

関 係

よ り

定

ま る

。

し た がっ て

，

本

論

の

最 終 目 的

は τ

一

γ

関 係

と

M

〜

_{φ関 係}

_{の モ デル}

_{を作 成 す}

_{るこ とで}

_あ

_る 。

　

前 報

文S〕_{で は}

_，

_{実 験}

_で

_得

_{ら れ た}

_{水 平 変 形}

_{がせ ん}

_{断 変 形}

と 曲 げ変 形 と

の

和

で

あ

り

，

せ ん

断変形

の

比

率

が

大

きい こ と

を

示

し， せ ん

断変

形

に

係

わ る τ

一

γ

関

係

のス ケル トン 本 論文は既 発 表 文 献8

_）

〜

13

_）

を加 筆 修 正し たもの である e _{清水 建 設}

（

株 ）

技 術研

究所 　構

造 技

術部

長 　 〔昭 和61年12月10日原 稿 受理｝ カ

ー

ブ

を

求

め る

計 算 式

お よ び

実 験 値 と

の

比

較検討

の

_{結 果}

を

示

し た。

本 報 告

で は

，

曲 げ 変 形

に

係

わ る 翩

一

φ 関 係

のスケル トンカ

ー

ブ を 求 め る

計

算 式 に つ い て

検 討

した

結

果 を 示

す

。

さ らに_，

_両

_者

の

_和

であ る

水 平 変 形

につ い て

も

実 験 値 と

計算値

を比

較

し た

結

果

を

示

す

。

　2

．

M

〜

φ

関

係

スケル トン カ

ー

ブ

の

検 討

　

2

．

1

　 検 討 対 象 試 験 体

と

検 討

デ

ー

タ

　 本 論

で は

水 平 変 形 を

せ

ん 断 変 形 と曲 げ 変形

と に 分

離

し て

検

討

して い る た め に

，

既 往

の

実 験

の う ち

実 験 値

と して こ れ らの

_変

形 が

得

られてい るもの を

検 討 対 象

と し た

。

水

平

変

形 は 図

一1

（

a

_）

に

示

す よ うに

加 力

レベ ル の

水 平 変 形

と

して

測 定

さ れてい る

値

を 用

いた。

曲

げ

変

形

に

関

し て は 同 図

（

b

）

に示 す よ うに

_，

壁

板

を

高

さ

方 向

に

分 割

し た

測

定 区 間

に お け る

壁

板

左

右

の

_鉛

_{直方 向}

の

変 位 実 測 値 を 用

い

，

（

1 ）

式

に よ り その

区 間

の

平 均

曲

率

φ を

求

め

，

さ ら に

_{（2 ）}

式

に よ り

加

力 レ ベ ル の

曲

げ

変 形

δ，を

求

める こ と が

一

般

に

行

わ れ てい る。

　　　

eφ己＝

〔

δL‘

−

8

．‘

）

／L ／X

‘

・

・

…・

・

………・

・

…・

・

（

1

）

　　　

。δ8＝

Σ （

φ‘

・

X

，

・

九‘

） （

‘

＝

19n

）

……・

…・

・

……・

（

2 ）

上 式

で。

φ

‘は

測

定

区 間

i

に お け る

曲

率

，

δL、

，

δRi は

測 定

区 間

i

の

左 右

の

鉛 直 方 向 変 位

実

測

値

，

。δ、は

加 力

レ ベ ル で の

曲

げ

変 形

，

n は

測 定

区 間の数で あ り

L 、

，

　

X

_‘

，

　

h

_‘は 各々

図

一

1

（

b

＞ 中

に

示

し た

値

で

あ

る

。

　

本報

告

で

検討

対

象

と し たの は

，

曲 げ 変形

が

報 告

さ れて い る

表

一

1

に

示

す

33 体

の

試 験 体

で ある

。

た だ し

表

の脚

注

に

示

し た よ うに

_，

_文

_献

に

よ

っ て は

各 測 定 区

間

の

_曲率

の

デ

ー

タ

ま

で

報 告

さ れ てい る

も

の

，

あ

るい は

曲 げ 変形

の ス

ケ

ル トンカ

ー

ブ

だ け が

報 告

さ れて い る

等

があ るの で

，

こ こで は

全

試験

体

に

共 通

して

得

られてい る

曲

げ

変

形

スケル δ丁

◇

P

幅

｝

耆

　 　 　 L

酬

（a ） 水平 力 と水平変形　 　 　 　 （

b

＞ 曲率の測 定 方 法

　

図

一

1

水 平 変 形

，

曲 げ 変 形お よびせ ん断

変

形の

_測定方

_法

一 16 一

表

一

1

曲 げ変 形ス ケル トンカ

ー

ブ検討 用 デ

ー

タ 文 献 No

．

試 験 体 形 状 試 験 体 数 特　記　事　 項

9

箱 型 12 体の内1体は検 討 対 象 外

1

箱 型 円筒

521

体 は 対 角 方 向 加 力 2 　 3 箱 型 円 筒 円 錐 台 八角 形 8539 1体は対 角方向 加力 2 体は 厚 壁

，

そ の 内 1体 は 貫 通 孔 有 り 合 計 試 験 体 数 33 注

D

文 献9 の うちのOW 試験 体は

WQD

＝

0

．

24と小 さい 　 　 た め

，

水中変 形 を 全 て せ ん 断 変 形 と 見 な し

，

以 下 　 　 の 検 討 対 象 外 と し た

，

IW 試 験体 は 各 測定 点で曲 　 　 率のデ

ー

．

タが得 られ てい る 　

2

＞ 文 献

1

、

の 試 験 体 で は

，

曲 率 デ

ー

タ は あ る が

，

スケ 　 　 ル トンカ

・

．

一

ブ の み で あ り

，

ま た 最 大 荷 重 まで のデ 　 　

ー

タ がない _もの が ある 　3 ＞ 文 献2

，

3 試 験 体で は

，

荷 重

〜

変 形関 係お よび τ

〜

　 　 γ 閲 係の ス ケ ル トン カ

ー

ブが 公 表 さ れ て お り

．

こ 　 　 の両 者の差 か ら 曲 げ 変 形 を 求め た

150

100

50

モ

ー

メ ント（t

・

m） 降伏モ

ー

メント計算値

　　　

口 実 験 デ

ー

タ 第

i

群 　 　 　 o 近似 折線

一

口 ひびわれモ

ー

メント 驪 第

2

群 　 第

3

群 　 　 　 　 口 〔注 ：実験デ

ー

タ は 正

・

負の絶 対 値 を用いた）

　 　 　 　

₀

曲げ変形 部材 角Re

_（

×

10

’

3） 　

0．

0

　　　　　0

．

5　　　　　　1

．

O　　　　　　l

．

5　　　　　　2

．

o 図

一

2

　

1W

試験

体

の

M

〜

Re

関 係 実 験 値とそ の 3折れ線 近似 トンカ

ー

プ を対 象

に

検 討

を進

め，

必 要

に

応

じて

曲率等

の

詳 細

な

デ

ー

タ も

検

討

す ること と した。

　

曲

げ

変

形ス ケル トン カ

ー

ブ

を 図

一

2

の

_例

に示 す よ うに

脚 部

モ

ー

メン ト

M

と

，

曲

げ

変

形

を

加 力 高

さで

除

し た

曲

げ変 形 部 材 角

Re

で

表

す

。

こ の 図の

中

に

示

し たひび わ れ モ

ー

メ ン ト

計 算 値

cMCR

，

お よび降 伏モ

ー

メ ン ト計 算 値 ，

砥

は

後 述

する

計 算 式

によ る

も

ので あ る

。

実 験

よ り

得

ら れ た

M − R

，

関 係

スケル

ト

ン カ

ー

ブ

を検 討 す

る

と

t その

全 体

の

形

状

は

3

本

の

直 線

で

近 似

で き

，

第

・

1

折

れ

点

モ

ー

メ ン トはひび わ れモ

ー

メ ン

ト

に

第

2

折

れ

点

モ

ー

メ ン トは

降

伏

モ

ー

メン トに ほ ぼ

対 応

して いること が わ かっ た。 こ の

予

備検

討

結

果

に

_基

づ き

，

M

〜Rs

関 係

スケル トンカ

ー

ブ

を

前 報

で

も用

い た

統 計 的手 法

によ り

3

本

の

_直線

で

近 似

し た。 この

手 法

は

，

スケル トンカ

ー

ブ を

構 成

する

各 点

を

3

つ の

群

に

分 割

し

，

各

々 の

群

に

対 す

る

回 帰 直線 を求

めた

時

に

，

その

_{誤 差}

が

最 小

と

な

る

よ う

に

群

の

分 割 を定

め る

も

の で

あ り

，

詳 細

は

文 献 （

11

）

に

示

し た。

近 似 直 線 を算 定

し，

図

一

2

に

示

し た

。

　

この

手 法

に より

，

33

体

の

試 験 体

の

M

−

Rs

関 係 実 験 値

表

一

2

　

M

〜

R

。

関 係 実験値の

3

折れ線 近 似 結 果 点 れ 折 2 第 　 ， 2 　 mM レ 　 ｛ 　 6 　

．

19634 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 109LL80 　 　 　 　 　 　 　 　 6 　 0 3018 乳 じ 鉱 L3

，

一

二

覧 8335 巳 乙 凱 瓦 髢 乙 τ 144402 覧 6 翫 27 聖 　 　 24423 　 　 　 　 31886345633300001161924 　 　 　 　 　 　 　 　 　 1i 亘 21 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 匹 且 ll 且 ー 　 　 且 　 　 11 　 り 2

　

　

．

R 　 ORl 　 X 　 （ 5502756 　 　 　 　 525631537462656802 呂 00 且 9 5621862

．

・

一

一

渚

38

港

32 』

港

惇

。 2 」 5

置

8 00 − 6202 　 　 　 　 00 】 0131143 量 0 馴 21 且 223 【 Lt 】 点 れ 析 」 第 　 ） 1 　 mM し 　 （ 137 　 806 　 2688954 　 26 　 97875622 　 　 594

層

　

　

　

．

　

　

．

　

　

　

　

　

　

．

　

　

齟

　

　

」

　

　

　

　

　

　

齟

　

　

．

　

　

　

「

　

　

．

　

　

　

．

　

　

．

　

　

．

　

　

　

　

　

　

．

　

　

F

　

　

　

　

　

　

．

　

　

　

．

　

　

．

　

　

「

　

　

「

　

　

幽

　

　

　

F

　

　

　

．

　

　

　

　

　

　

　

　

　

F

　

　

　

．

966

＊

662 ＊ 3815675

＊

翔 6 ＊ 62003290

＊

＊ 3951 ＊ 8 　 　 1 　 　 1 　 馳 　 6384894 　 12 　 　 」 且 232314 　 　 　 324 　 3_ー

［

　

　

一

日

　 ORl 　 X 　 （ 40B 　 　 730 　 　 0450264 　 　 72 　 　 6 ヨ 394749 　 　 　 DO8 631 　 　 635 　 　 7 且 60217 　 84 　 　 30638570 　 　 　 773 」 」 3

汽

。 2

 

」

」

2

迅

＊

。 2

ち

」 」 4

」

翌

＊

汽

」

ノ

000 　 000 　 00DOOnO 　 OO 　 OOOOOOOO 　 　 OOO 名 体 験 試 　 　 　 R 　 　 　 D 　 　 OO6060L23456712345671234567 凹 945 　 5111113

一

一

一

」

「

r

・

一

幽

一

■

一

「

■

一

一

一

一

一

一

゜

一

一

一

一

W 　

、

　

一

　

一

■

一

一

一

ー lI 且 11122222221 】 【 1111 」 122 1BBBBBCCBBBBBBBB 臼 BBBBBPPPPPPPPPPP ON 234567890123456789012345678901234 　 　 　 　 　 　 　 11 】 1 正 1 ■ 璽 1 ［ 2222ZZ222233333 注 レRv

＝．

δ

。

_／H

．。

δ

。

三曲 げ 変 形 実 験 瓸

．

H ；脚 部 か ら 曲 　 変 形 測 定レ ベ ルま での距 籬 　 ＊印は

．

デ

ー

タ の乱れ 等の た め に第1折 れ 点 が う まく求 ま 　 ら な か

っ

た もの

．

　

・

一

印 は

，

実 験デ

．

一

タの剛 性が極 端に低い も の ｛No

．

9）と 明 瞭 　 な 降 伏 点 が な

っ

か た もの

．

を

3

本

の

直線

で置

換

し_， その 第

1

折 れ 点

，

第

2

折

れ 点の モ

ー

メ ン トおよ び

変 形 部 材 角

の

値

を

表

一

2

に示 し た

。

前

報

のせ ん

断 変 形

の

場 合 と異

な り，

曲 げ破 壊 を

し た

試 験

体

が ほとん ど 無 かっ た た め

，

最 大

点の

値

には

意 味

が ない の で

表

に は

示

し ていない_。 ま た

，

デ

ー

タ が

非 常

に

少

ない

，

ま

た は

デ

ー

タ が

乱

れて いる

等

の 理

由

に よ り

，

第 1

折

れ

点

が

定

ま ら な かっ た ものが

6

体

，

さら に シア ス パ ン

比

が

小

さい， ま たは

鉄 筋 比

が

大

きい

等

の

理 由

に

よ り明 瞭 な 第

2

剛

性

低

下

点

が

定

ま ら な かっ た もの が

3

体

あっ た

。

以 下

の

検 討

は

主

に こ こ に示 したデ

ー

タに

基

づ き

進

める

。

　

2

、

2

　 脚 部 回 転 変 形

の

導

入

　 曲

げ

変

形

の

初 期 剛 性 実 験 値

を

表

一

2

の

M

，

と

RBI

を 用

い

（

3 ）

式

に より

求

め

，

（4 ＞

，

（5

） 式

で

求

まる

計 算 値

と 比

較

して図

一3

に示 し た

。

図では

試 験 体

を

形 状

と

軸 力

の

_有

無

とに よ り

表

一3

に

示

し た

記 号

に よ り

表

し

，

同 時

に

平 均 値

，

標

準

偏 差

， デ

ー

タ

数

も

示

し た。

以 降 実 験 値

と

計

算

値

の

比

較

図で はこの

記 号

を 用い ること と する。

図

一

3

よ り，

実

験

値

は はり

曲

げ 理

論

に よ る

計 算 値

と

比

べて

非 常

に

低

い こと が わ か る

。

　　　

eKa3

−

L］NE）＝

M1

／R81

…・

………・

一 ……・

…・

…

（3 ）

　 　 　

cKF ＝

M

_／（

cδF

／

H

）

・

……

　

…・

・

…

　

…………・

……

（

4

）

　

　

　

・・F

−

fil

・

dx −

∫

寵

腰

・

・

……・

・

一

（

・

）

こ こ に

，

eKas

−

LINE ）は

実 験

ス ケル トンカ

ー

ブ を

3

直 線 近

似

し た

時

の

_初

期 剛性

，

cKF は

弾 性

はり理

論

に よる

初 期 剛

一

₁₇

一

1．

0

O

．

5

0 ．

（3

−

LINE ） 凶

！

　

　

　

◇

LT

　 　 　 ♂

涙：

o

．

37

ル：

10

．

15

響

「

．

｛

黥

　 　 　 臨

一

Fc

（

kg

／

er

）

150

100

50

o

le

φ

）

0

，

5　　　　　1

．

0

　　　　　1

，

5 　 Ca， 脚 部 甜 寔 区 囿の上 で の 比 唖

　 　 　 　

200

　　　　　　　　　

250

　　　　　　　　　

300

図

一

3　 曲 げ初 期 剛性 実 験 値と計 算値の比較 表

一

3

　実験値と計算 値の比較図 の記 号 説 明

試

験 体 形

状

軸 力 無

軸 力 有

箱 型

断

面

口

膕

同 上 対 角

加 力

_◇

円 筒 壁

○

 

円 錐 台

壁

△

△

八 角 形 筒 体 壁

○

同

上 厚

肉

壁

_◎

工型 壁

H

内 　 　 　 容 略 記 号 加 力

実

験 デ

ー

タ

LT

平 均 値

X

標

準 偏

差

π

デ

ー

タ

数

n 眄0 100

500

モ

ー

メン ト （t

・

m ）

”

1

_／

_ダ

評

oo

Q ！

．

’

一

一

一

計算値 「 _{（曲 げ＋脚 部 回} 測 定 値

｛

：

一

認

曲奉 （x10

一

γmm ）

0

　　　　

5

10

15

₂₀

　 　 　 〔b） 脚 部 測定区間で の比 較 図

一

4

　

IW

試 験 体の

M

〜

_φ関

_係

_{実 験 値}と

計

算 値の比 較 eKF

1．

2

1．

O

O．

8

cKF 　 LTR ：o

．

99 万：o

．

18n ；6

口

届

□ 口

Fc

（k

琶

／

er

）

　 　 　 　

200

　　　　　　　　　

250

　　　　　　　　　

300

図

一

5

脚部 測定区

間を除く部 分で の曲 げ初 期 剛 性 実 験 値と計 算 　 　 　 値の比 較

性

，

H

は

試

験体

の

加 力高

さ

，

　cδFは

弾

性

はり

理 論

に

よ

る

曲

げ

変 形計 算値

，

cE はコ ンク リ

ー

トの

ヤ

ン グ

係 数 実 測

値，

Ie

は フ ラン ジ 全

幅

を

有

効 と し 鉄 筋 を

考 慮

し た

断 面

2

次

モ

ー

メ ン トで あ る

。

　

初 期 剛 性 実 験 値

の

低

い

原 因 を

さ ぐ る た め に

，

筆

者

等

が

実 験

を

行

っ た

4

層

箱 型 試 験 体

の

1

層

部

分で の

曲 率

実 測 値 と

，

その測

定 区 間 中 央 高

さの モ

ー

メ ン トの

関 係

の う ち，

脚 部 測 定 区 間

とそ の上の

区 間

の

も

の

を図

一

4

に

示

し た

。

図

中 1

点

鎖 線

で

示

す

計

算 値

は

．

M

一

φ

関 係 初 期 剛 性 を

cEle と し た もの であ る

。

図

一

4

（

a

）

の

_{脚 部}

の上の

区 間

の

場

合

に は

実験

値

は

計 算 値

と

合

っ て い る が

，

同 図 （

b

）

の

脚 部 測

定

区 間

の

場 合

に は

実 験 値

は

計 算 値

よ りか な り

低

い こと が わ かる

。

そこ で_，

試

み に

脚 部 測

定

区

間

の

_実

測 値

を

除

いた

曲

率

によ る

曲

げ

変

形

初

期

剛

性実

験 値

を

計 算 値

と

比

較 して図

一

5

に示 し た

。

実 験 値の 曲 げ

変 形

は

（

2

｝式

に おいて

i

＝

2

， n と し て

求

め た。 な お

計

算 値

は

（

4

）

，

（5

）

式

によ る

が

，

（

5

）式

の

積

分

区

間 は

該

当

す る

試 験 体

の

脚

部 測 定 区 間

を

除

い た

範

囲と し た

。

比

較

対

象

試 験

体

は

，

各

測 定 区 間

の

曲 率 デ

ー

タ が

報

告

さ れ てい る

6

体

で

あ

る。

図

よ

り

実 験 値 と計 算 値

は

良

く

合

っ て い る こと がわ か る

。

以

上の

検 討

よ り

脚 部

で の

_測定値

に は

，

その

区 間

での

曲 げ変

形 以 外

に

何

らか の

付 加 変 形

が

含

ま れてい る ものと

考

え ら れ る

。

　

宮 武 らはは り の

加 力 試 験

を

行

い ，

曲

げ 剛

性 実 験 値

は

計

算 値

よ り もか な り

低

く

，

その

_差

は

加 力 用

ス

タ ブ

か らの

主

筋

の

伸 び 出

しに よ る もの である こと を

指 摘

し た94）

_。

_ま た

小 谷

は_，フ レ

ー

ム解

析

用のモ デルを

作 成

する に

あ

た り

，

接 合

部

か らの

主 筋

の

_伸

び

出

しに

_よ

る

部 材 端 部

での

回 転 変

形 を

，

接 合 部 外 端

に

_取

り

付

け た

弾 塑 性

バ

_ネ

に

よ

りモ デル

化

し た文5）

。

回

転

バ ネモ デル は

2

折

れ

線

で

表

さ れ て お り その

剛

性

は

接合部 内

での

主

筋

の

付 着 応 力 度 を

仮

定

す るこ と に よ り

求

め ら れて いる

。

本 論

では これ らの

_文

献 を

参考

と し

付 加 変 形

を

脚 部

で の

鉄 筋

の

_伸

び

出

しによ る

回 転

変形

と

考

え，

ま

た

耐 震 壁

に おいて は

曲

げ

変

形

成

分

が

水 平

変

形

に

占

め る

比 率

が

低

い こと

を考 慮

して

，

図

一

6

に

示

す よ う な

直

線

モ デルに よ りこ の

_{付 加 変 形 を 評 価}

_{す る}こ とに し

一 18 一

Sec

_倒

U 　 yMM M_日

…−

i

　

el

　

_θ

　　　　

LLL

」



＆

図

一

6 ベ

ー

_ス部か らの鉄 筋の

伸

び

出

し に よ る 回

転 変

形と その モ 　 　 　 デル

2

．

0

1

．

0

O

．

5

。

K8

（3

一

旺 s＞ cK （F＋ θ）

◇

LTx ；

1

，

02

万 ；

0

．

41n ；126 ◎ ［

扣

唱

_○

口

○

　　

○

　　

（

b

　 　 　

口

O

△ 　 ■ 。

lF

。

（

kglc

の

200

250

300

図

一

7

　 曲げ初 期 剛 性 実 験 値と曲げ変 形お よ び回 転 変 形を考慮 し 　 　 　た 計 算値の比較 た。 この

剛

性

Ke

は

，

曲

げ

降伏 時

の

鉄 筋

の

伸

び

出

し

量

を

Sy，

定 着 長 さ を 鉄 筋 径の

₄₀

倍

，

定 着

域

での ひず み 分

布

を

直線

と

考

え

（

6 ）

式

に よ り

定

め るこ と と し た。

　 　　

Ke

＝

M

，／θ

＝M

劃

ノ

3

／（

o

．

5s

εy 　

40

　

d

_）

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　（

6

）

こ こ に

M

。 は

脚 部

に

作 用

する モ

ー

メン ト， θ は

回 転 角

，

塙

，

ゐ

は

後 述

す る

降 伏

モ

ー

_{メ ン}

_{ト計 算 値 と}

_その

_時

_の

_中

立 軸 位 置

か ら

引 張

フ ラ ンジ

芯

まで の

距 離

s ε

。

，d

は

鉄

筋

の

降伏

ひずみ

度

と 公

称 直径

であ る。

　

図

一

4

（

b

）

の

点 線

は

曲 げ 変 形 計 算 値

に

_{（6 ）}

式

に よ る

回 転 変 形 を加

え た

計 算 値

を

表

して いる

。

ま た

図

一

7

は

図

一

₂

_と

_同

_じ

_曲

_げ

_{初 期 剛 性 実 験 値}

_を ，

曲

げ

変 形

と

回 転 変

形

を考 慮

し た

計 算 値

cKtS ． θ〕

と比 較

して

示

し た

も

の であ る。 こ

れ

らの

図 よ

り，

初 期 剛 性 実 験 値

は

曲 げ 変 形 と回転

変

形

を

考 慮

した

_{計算 値}

と ほ ぼ

一

致

し ている といえ よ う

。

　 原

子

炉 建 屋 を 対 象 と

した

模 型 実 験

の

場 合

に は

外 形 寸 法

の

縮 尺 比

は

1

／

30

程 度

で あ る が

，

鉄 筋 径

の

縮 尺

比 は

異

形

鉄 筋

の

最 小

の

も

の が

D6

で ある こと か ら

1

／

6

程 度

と

’

なっ てい る。 こ の

結 果

，

実 構 造 物

と 比べ て

断 面 寸

法 に

対

する 鉄

筋 径

お よ び

定 着

長 さの

比

が

大

き く な り

，

同

一

引 張

り

応

力 度 を

受

け た 時のベ

ー

スか らの

伸

び

出

し量が

多

く なる

。

この た め

壁

体

の

_変

形

に

対

する

基

部

の

回 転

変

形

の

比 率

が

大

き く な る と

推 測

され る

。

文 献

6

）

に お い て は

，

ス

ケ

ー

ル 効 果 を

確

認 す る た め

，

断 面

の

寸 法 を

1

：

3

と し た

2

種 類

の

大

き さの

試 験 体

の

実 験 結 果 を 示

し て い るが

，

小

さ な

試

3

　

2MM

M1

モ

ー

_メ

ン

_ト

曲率

φ

1

_φ

2

　 　 　 　

φ

3

　 　

図

一

8M

一

φ関 係モデル 　 　

1．

　

1．

O

O．

5

　 　 　 　

200

　 　 　 　

250

図

一

9

　

曲 げひび わ れモ

ー

メ ン ト

実

験 値 と計 算 値の比較 　 　 　 　

300

験 体

の

_脚

部

で の

伸

び

出

し 量 は

大

きい

も

の

_の

1

〆

3

以

上 と なっ ている

。

こ の

結

果

は

上

記

の

推論

を

裏

づ け ている とい え よ

う

。

以 上

の

検

討

の

結

果

，

鉄

筋

の

伸

び

出

し に よる

回 転

変

形

は

縮

小 模 型

の

場 合

に

顕 著

に

_現

れ

，

実 機 規 模

の

建 屋

に おい て は

非 常

に

小

さい と

推 測

される

。

　 2

．

3M

一

φ

関

係

スケル トン カ

ー

ブ

算 定 式

　

前

節

で

述

べ _た

_{よ う}

に

M −

RB

関 係 実 験 値

の ス

_ケ

ル トン カ

ー

ブ が

大 略

3

本

の

直 線

で

近 似

でき ること か ら

，

その

基

礎

とな る

M

〜

_{φ関 係}

の モ デルを 図

一

8

に示 す よ う な

3

折

れ

線

モ

デ

ル で

表 す

ことに した。

以 下

に

各 折

れ

点

の

算定式

お

よ

び

実 験 結 果

との

対 応 状 況

を

示

す。

　 1 ）

第

1

折

れ

点 （

M

，，

φ

1

）

　 第

1

折

れ

点

は

脚 部

で の

曲 げ

ひび わ れ

発 生 時

の モ

ー

メ ン

ト

に

対 応

して

_（7

）

，

（

8

）式

で

定 め

た

。

　 　　 M1

＝

（

1

．

2 瓶

十σv

）

Ze

…

　

一

・

・

・

・

・

・

・

…

　

tt

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…



_（

7

_）

　 　　

φ

、

＝M

，

／（

cEI 。

〉

一 ・

………・

一 …・

（

8

）

こ こ に

Z

。

はコ ン ク リ

ー

トが 全

断 面 有

効 と

仮 定

し

鉄 筋

を

考 慮

し た

断 面 係 数

，

F

。 はコ ン ク リ

ー

トの 圧 縮 強

度

（

kg

／

cm2

_）

_{， σ v}は

_軸

応

_{力 度}

（

kg

／cm

_り

で ある

。

　 表

一1

の

試 験

体

お よ

び文 献

7

）

に

示

され る

12

体

の

円 筒

壁の

曲

げ ひ び われ モ

ー

メ ン ト

実 験 値

eM

。

r と

（

7

）式

に よる

_計算

値

cM ］

を比 較

し

図

一

9

に

，

また

表

一

2

の

実 験 値

の

3

直 線 近 似

の

第

1

折

れ

点

モ

ー

メ ン トeM ，〔，

−

LINE）を

同

じ く cM1 と

比 較

し 図

一

10

に

示

し た

。

い

ず

れ

も ば

らつ き は

大

きい が

平 均 値

は

1

に

近

く

，

（

7

） 式

がひび わ れモ

ー

メ

一 19 ・

一

1、

5

；

．

0

0．

5

eM1 （3

．

LINE ）

1

cMl 　 口

◎

LT 粟：1

．

08 万：o

．

30n ：26

○

　　

鷭

○

一一

［

〕

　　

0

　

△

　

○

諱

辷

口

國

一一

十

　

圖

口

Fc

（

kg

／

岬

）

　 　 　 　

200

　　　　　　　　

250

　　　　　　　　

300

図

一

10

　実 験 値の 3折れ線 近 似 第1折れ点モ

ー

メ ン トと計 算 値 　 　 　 の比較 中立軸

一

図 心 eec 　　cOe

＝

o εc

’

cE

− 一

■

一

一

Xny

死

一噌

曽

曽1

鉄 筋　　　　 s ε_y 　　　　　　5　

＝

sσy コ ン_{ク リ}

ー

_ト　鉄筋 （ひずみ分布 〕　　（応 力度分布 ） 図

一

11



曲げ降 伏モ

ー

メ ン ト計 算 値の求め方

》

・ My ン ト

算定

式

と して

，

また

初 期 剛 性 低 下 点

の

_評

_価

_式

とし て

実 験 値

を 良 く

表

し

得

る こ と がわ か る

。

（

8

） 式

に

対

する

検 討

は

前 節

で

行

っ たの で

省略

す る。

　2

）

第

2

折

れ

点 （

脇 ，

φ

t

）

　

第

2

折

れ

点

は

曲 げ降 伏

モ

ー

メン トに

対 応

して

定

めた。

　　　

脇

；1

鴫 （

曲 げ 降伏

モ

ー

メ ン ト

）

………

（9 ）

　　　

A

；

_φ

_y

（

_曲

げ

_{降 伏 時}

_の

_{曲 率 ）}

…・

………

_（

10 ）

脇 お よび

_φ

_，の具 体

的

な

算 出 方 法

は_， 図

一

11

に

_示

す よ うに

以 下

の

仮 定

よ り

求

め る。 す な わ ち

  平 面 保 持

，

 

．σ．

＝

，ε，

E ，

　c σ、

＝

O

，

 

。σ＝　。ε。

E ，

さ らに

 

鉄 筋

は

壁 芯

に

_集

中

し かつ

_均

一

に分

布

，

と 仮 定 す る

。

こ こ に

．

_cσc， c σ tはコ ン ク

リ

ー

トの

圧

縮

お よ

び

引

張

応

力 度

，

。εは コ ン ク リ

ー

ト

の ひ

ず

み

度

，

s σ

，

　s ε は 鉄

筋

の

応 力 度

お よ びひ

ず

み

度

，

そ して _cE

_，

_。

E

はコ ンク リ

ー

ト

お

よ

び

鉄 筋

の ヤ ング

_係

数

である_。

　

表

一2

に

示

し た

実 験 値

の

3

直線

近

似

の

第

2

折

れ

点

モ

ー

メ ン ト。

M1p．

L［NE ］

を （

9 ）

式

に よ る

計算 値

c

鎚

と

比 較 し

図

一

12

に

_示

し た。

計 算 値

の

方

が や や

低

いが

，

実 験

の

第

2

剛性 低

_卞

点

モ

ー

メ ン トは

上 記 算 定 式

によ り ほ ぼ

評

価

で き る

。

　

計 算 式

に よ る

M

〜

_φ

関

係

を 図

一

4

に

記

入し たe

（

a

）

図 の

実

線

で

示 す 計 算 値 と実 験 値

と は

良

く

合

っ ているa

ま

た

（

b

）

図で は

脚 部

で の回

転 変

形 を 含 ん だ 計

算 値

を

点 線

で

示

し た が

，

実

験

値

の

剛 性

は

曲 げ

ひびわ れ発

生 以 降 計 算 値

よ

り

も

さ ら に

低

く なっ て いる。 こ

れ

は

本 試 験

体

で は

壁

筋

と して

丸 鋼

を

用

い て お り，

繰

り返 し加

力

の

影 響 等

に

よ

り 付

着

の

劣 化

が 生 じ た ためと

推 測

さ れ る。

　3

）

最 大 点 （

脇，

φ

3

＞

一

₂₀

一

2．

0

1

．

o

eM2 （3

−

LINE ） cM2L 丁 it　

．

11NO32n30

Fc

_（

kg

_／er

_）

　 　 　 　

200

　　　　　　　　　

250

　　　　　　　　　

300

図

一

₁₂

実

験

値

の

3

折れ線 近 似 第

2

折れ点モ

ー

メン ト と計 算 値 　 　 　 の比 較 図 心

1

．

2

1

．

o

o

．

8

c εu

＝

0

』03cσ』

雷

Fo



s6 ヒ

摩

5 σ

y

　nu9 ・ M凵 　 　 　 （φuの 求 め 方 ）_（応 力度分 布） 図

一

13

　 全 塑 性モ

ー

メ ン ト計 算 値の求め方 eQmax

　　』

cQFU

− 　

○

Ω

＿＿一

△

＿

Q

＿＿＿

　　

CD

一一

LTx ；「

．

11 ノ▽：o

．

14n ；7

　　　

O

Fc

（k呂／  ）

200

250 300 図

一14

　

計 算 上 曲 げ 破 壊 をす る

試

験 体の最 大 荷 重 実 験 値 と曲 げ 　 　 　 最大耐 力 計 算値の比 較

　

原

子

炉 建 屋

は

複 雑

な 平 断 面 形

状

の もの

も

ある た め_，

最

大 点

の モ

ー

メ ン

ト

は

簡 略

に

全 塑

性

モ

ー

メ ン トと して

求

め

，

その

時

の

曲 率

は

圧

縮 縁

の コ ン ク リ

ー

トひ

_ず

み

を

0

．

003

と

仮 定

し て

（

12

＞ 式

に よ り 求 め るこ と と し た。

　　 　

砿

＝Mu

（

全 塑

性

モ

ー

メン ト

）

………

（

11

）

　　 　

φ

3

＝

＝

0

．

003

／

丿【nu

・

・

・

・

・

・

・

…

　

一『

¶

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

（

12

）

全 塑 性

モ

ー

メ ン トは

，

図

一13

に

示

した

応 力 状 態 を仮 定

す るこ と に よ り

求

め

る。

す

な わ

ち

，

 

，σ，；

F

。

，

c σt

＝0，

 

sa 、・

＝

。a。， 、σ，

ニー

。碗

，

さ ら に

 

降 伏

モ

ー

メ ン ト

計

算

時

と

同

じく

鉄 筋

は

壁 芯

に

_{集 中}

し かつ

_均

一

に

分 布

してい る

，

と

仮 定

し た。 こ こ に， 。σt， s σ c は

鉄 筋

の

引 張

お

よ

び 圧

縮 応 力 度

，

say は

鉄 筋

の

降 伏 応 力

度であり

，

　

X

。 ” は

全

塑

性

モ

ー

メ ン ト

時

の

断 面 力

の

釣

り

合

い よ り

求

ま る 中

立

軸

位 置

か ら圧

縮 縁

まで の

距 離

で

あ

る。 コ ン ク リ

ー

トの

終

局 ひ

ず

み

度

は 通

常

0．

004

と する こと が

多

いが

_，

原

子 炉

建

屋

を 対 象 と

し た

実 験 を

見

る と シア ス パ ン

比

が

小

さ い ため， かな り

曲

げ

的

な

破

壊

を し た

も

の で

も

せ

ん 断

の

影 響

が

強

く

表

れ て お り，

通

常

の は り

，

柱 と比

べ る

と

変

形 能 力

は

小

さ い よ うであ る。 したがっ て

，

0

．

004

を

採 用

す る と

曲

げ

降

伏 以

降

の

_変

_形

の

伸

び を

過 大 評 価 す

るこ

と

に な る と

考

え

0

．

003

と し た

。

　 前

に

も述

べ た よ

う

に

，

今 回 検 討

し た

試

験

体

で は

曲 げ破

壊 を

し た

も

の はほ と ん ど ない。 そこ で

表

一

1

お よ

び 文 献

7）

の

う

ち

，

計 算

上

曲

げで

耐 力

の

定

まる

試 験 体

につ い て

，

その

実験 値

最 大

荷

重

を

曲

げ

最 大 荷

重

計 算 値

と

比 較

し て

図

一

₁₄

に

_示

し た。 や や ば らつ き は あ る

も

の の

実 験 値

とほ ぼ

一

致

し ている

。

　 2

．

4



曲 げ変 形

ス ケル トンカ

ー

ブ

の比

較

　実

験

よ り

得

ら れ た

曲

げ

変

形

ス ケル トンカ

ー

ブ を 上

記

の

各計算式

よ り

求

ま る カ

ー

ブ

と

比

較

し た

結 果 を示 す

。

　

ま ず

，

脚 部 回 転 変 形 を 含

ま ない

曲

げ

変 形

の比

較

を

行

っ た。

各 測 定 区 間

の

曲 率

デ

ー

タ が

報告

さ れて い る

8

体

の

試

験 体

につ いて

，

脚 部 測 定 区

間 を

除

い た

残

り の

曲率

デ

ー

タ より

曲

げ

変 形 実 験 値

を

求

め た。

一

方

計 算 値

は 図

一

15

に

示

す よ う に

，

脚

部

測

定

区 間

に

相 当

す る

部

分

を

除

いて

全

体

を お よ そ

20

要素

に 分

割

し

，

各

々の

_{要 素}

に

前

節

で

示

し た

M

一

φ

関

係

を

適

用 する こと に よ り

頂 部

での

曲

げ

変 形

を

求

　　　　　　　

・

δ

・

＝

_Σ

_φ

_、

・

d・iづhi Q



Q



ゆ1 剛 域 Mi 　 　 　

_＿

_φ

i



コ dhi dκi脚部 測定区

　

試 験 体



計算モ _デル M分布

　φ

分 布 曲げ変 形 図

一

15

脚 部 測 定 区 間 を除く部 分で の曲 げ変 形 計 算 値 め た。

実 験 値

と

計 算 値

の

比 較

の

例 を 図

一

16

に

示

し た。

横

軸

は

変

形

を

試

験 体

の

_加

力高

さで

除

し た

変 形 部 材 角

であ る

。

　 次

に

，

脚 部 ま

での

測 定 値 を用

いた

実 験 値 と

，

図

一

17

に

示

す

脚 部

で の回

転 変 形

と

壁 部

で の

曲 げ変 形

と の

和

と し て

求

め た

計 算 値

と を

比 較

し た

。

比 較

は

表

一

1

の

33

体

の

試 験 体

につ い て

行

い

，

結 果

の

例

を

図

一

18

に

示

し た。 さ ら に

_実

験

値

と

計算値

の

_適

合 度 合

を

判 断

する た め の

_資料

と し て

，

スケル トンカ

ー

ブ と

X

軸

との間の面 積 を 比 較 し た

結 果 を 図

一

19

に

示

し た

。

こ の

時

，

実

験

値

と

計算 値

の

最

大 変 形 が異

な る

場 合

に は

，

両 者

の う ち

小

さい

変 形

まで の

面 積

を

比 較

し た

。

以

上

の

_検

討 に よ り

，

箱

型 壁では

計 算 値

と

実

験 値

の

適

合

は

良

く， 八

角

形 筒 体 壁

で は

同

一

変

形

に

対

す る

荷 重

が

計

算値

の

_方

がやや

大

き く

，

円 錐 台 壁

で は さら にその差 が

大

き く な る

傾 向

が

見

ら れ た が

，

全 体 的

に は

実

験

値

と

計

算

値

は

良

く

合

っ てい ること が

分

かっ た。 cδ0

＝

θH

　

cδF

＝

Σφd翼dh Q _{Q　 　 　Q　 　 　　 　 　ゆ1　 　　 　 ゆ} 『 　 　 　 剛 域 剛域 _H 試 験 体 回 転



曲 げ

　　

（回 転 変 形＋曲 げ 変 形） 計 算モデル



回転を考 慮し た 曲 げ変形 （cδ

di

図

一1

フ　脚 部での回転 変 形 を含 む曲 げ変 形 計 算 値

150

100

50

M

（

t

・

m

）

実 験側 正）

　

r

靆

　 　 　

t

00

．

0 （初 期 部 分 の負方 向デ

ー

ダの プ卩 ットぽ省略Lた〕

口

酬 計 算 値 M ／QD ；1

．

02 Pv；1

．

14％ PH；1」4％ σ。｝23

．

4kg ／駢 Fc；257 ／削 RF（x10

−

3_） 　

0

．

8

60

40

20

0

．

2　　　　

0

，

4

　　　　

0

，

6

（a _{）箱 型 壁 （}

IW



_文献

9

_）

o

M

（

t

・

m

）

注記1本 試 験 体 は

．

最大耐 力までの変形分離 デ

ー

タ が無い 　 　 　 計 算 値 　 実験 値 （負 ） 。 。 値 ，

m

◇

　 　 　

B

−

10D

M ／QD

．

0

、

96 Pv；1

．

00 ％ P鴫「

．

DO％ ao；　D　kg／cre

60

M

（

t

・

rn

_＞

実 験 値

（

負） 実 験 値 正） 計算値 ■　　■ Fc；26Skg／酣

40

20

・

Oo

． ロ 　 ゜ 。 回

／

ん

ド

RF

（

×

10

−

3

）

1

．

0

口

_H

60

MIQO ；1

．

O］ Pv；1

．

50％ PH；1

、

60 ％ σo ；Ok巳〆er Fc；190kg／ed

40

20

0

　 　 　

1

　 　 　

2

　 　 　

3

　 　

（c _{）箱 型 壁 対 角 加 力 （}

B

−

10D



文献

1

）

M

（

t

・

m ）　注脚 本試 験体は

，

最大耐力 までの_変形分駐デ

ー

タ が 無

い

計 算 値

讐

o

o

実験 値 （正）　

C

−

16

M／aD ；1

，

0ア Pv；1

．

60％ PH二1

．

60％ σD

．

Oka_イerrr Fc；286k邑／er 　 　 　 RF （×10

−

3）

　　　　　　

RF（XIO

”

3_＞

　　　　

O

t

　

2

　

3

　

4

0

1

2

3

4

（

b

）箱

型 壁

（

B

−

16

　

文

献1

_）



_（

_d

_{｝ 円 筒壁}

_（

_C

−

₁₆



_文

_{献 1}

_）

図

一

16

脚 部 測 定 区 間 を除く部 分での曲 げ変 形スケル トン カ

ー

_{ブ 実 験 値}と計 算 値の比較 例 4

5

一

₂₁

一

150

100

5

　

0

15

10

M

_（

t

・

m ） 計 算 値

0

　

実 験 値

（

正

）

　 　 　 　

巽 験 値 （負 ） 　 　 　 口

　　　　　

宙ロ

　D

　

回

歩

ρ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　lW 　 　 　

RB

（XIO

宀

3）

O

，

5

　　　　　　　

1

　　　　　　　

1

，

5

　　　　　　

2

．

0

（

a

_）箱

_型

_{壁 （}

IW



_{文 献}

9

_）

o

0

0

0

0

6

4

2

M

（

t

・

m

）

　 　　　 　

実 験 値

（

負）

　 　

実験値

（

正

）

　 　 　 ロ 　 　 　 　ロ

　　

。

弔

゜ 囗 　 　 口 計 算値 　 　 　 　 　 　 　 　 ［I 　 　 　 　

◎

　 　 　 　 　 　 　 　

C

−

16



　 　 　 Re （XIo

−

s） 　

　　　　　　　

（

c _{）箱 型 壁}

_（

B1

−

₄



_{文 献2｝}

15

　 　

10

　 　 　 　 　 　 　

0

　　 　 　2　 　　 　

4

　 　　 　

6

　 　　 　

8

　　　　　

（

e _{）箱 型 壁 対 角 加 力 （}

P1

−

2



文 献

2

）

1

　 10 　

0

　 　 　

1

　 　 　

2

　 　 　

3

　 　 　

4

　　 　

5

　　　　 （

9

）

八 角 形筒 体 壁 （P1

−

3

　

文 献 2｝ 　 　 　 図

一

18

−

₂₂

一

6

0



₂

　 　　　 　 （

b

）

円筒 壁 （

C

−

16

0

O

O

O

3

2

1

0

0

0

0

0

8

盛 0 4

_【

2

300

200

100

　

4

文

献

1

）

6

2　 　 　 　

4

　 　 　 　

6

　 　 　 　

8

（

d

）

円

筒

壁

（

B2

−

1

_文

献

2

）

10

　　　　

（

f

）

円 錐 台 壁

（

B2

−

6



文 献

2

）

（

h

）

厚

肉

八角 形 筒 体 壁 （

P2

−

4　

文

献2｝

曲

げ

変

形スケル トンカ

ー

ブ実 験 値と脚 部回転

変

形を含む

計

算 値の比 較 例