鉄筋コンクリート柱梁接合部を模擬したＬ形試験体の載荷試験 JR 東日本

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(1)土木学会第70回年次学術講演会(平成27年9月). Ⅴ‑108. 鉄筋コンクリート柱梁接合部を模擬したＬ形試験体の載荷試験 JR 東日本. 東京工事事務所. 正会員. ○石山大祐. JR 東日本. 東京工事事務所. 正会員. 図司英明. JR 東日本. 東京工事事務所. 正会員. 渡部太一郎. １．はじめに駅改良工事におけるラーメン高架橋の新設等では高架下空間の有効活用等の観点から，梁断面高さを極力小さくして梁下空頭を確保することが求められる場合が多くなっている．梁断面高さを小さくした場合，柱と梁の接合部も断面が小さくなり，地震時においては柱や梁よりも先行して接合部が破壊する懸念がある．そこで本試験では，柱と梁の接合部を模擬した L 形試験体を用いて正負交番載荷試験を行い，接合部の破壊の進展状況を確認したので，その結果を報告する．. ２．試験概要試験体形状・寸法を図-1 に，試験体諸元および最大荷重の実測値を表-1 に示す．試験体は現行の鉄道設計標準. 1)2). で設計し. た鉄道ラーメン高架橋の 1/2 モデルとした．接合部の大きさを最小限に抑えるという観点から，ハンチを設けていない．柱には，主鉄筋の内側に円形のスパイラル状の帯鉄筋を配置している．試験体は柱の曲げ破壊先行型で設計し，柱主鉄筋が先行降伏する場合の接合部の破壊の進展状況を確認することとした．試験は，実構造物の載荷機構を再現するため，梁中心を載荷点とした正負交番載荷により行った．梁の載荷部及び柱の支点部は主鉄筋端部をねじ切り. 図-1 試験体形状・寸法. し，ナットにより定着し，載荷装置支点と. はピン結合としている．載荷は柱の変形角で制御し，0.1%～6.0%まで繰り返し回数 1 回の交番載荷を実施した．正側は接合部を開く方向，負側は接合部を閉じる方向を表す．表-1 試験体諸元および最大荷重の実測値一覧試験体名称 No.1. 柱寸法 (mm). 引張鉄筋. 帯鉄筋. 400× 400. D16-4 本（SD345）. D13(SD345) ctc100. 梁ｽﾊﾟｲﾗﾙ鉄筋. 寸法 (mm). 引張鉄筋. RB6.0(SBPD1275) ctc24. 400× 400. D25-5 本 D16(SD345) ctc120 （SD345）. 帯鉄筋. 最大荷重実測値(kN). ｺﾝｸﾘｰﾄ圧縮強度 (N/mm2). 正側. 負側. 21.1. 160.3. -272.3. ３．試験結果試験体のひび割れ発生状況を図-2 に示す．柱の変形角+0.1%で接合部前面隅角部から斜めひび割れが発生し， ±0.25%で梁上下面および柱内外面に曲げひび割れが発生した．図-2 (a)に示す-0.25%サイクルでの柱外面の曲げひび割れは，梁上側主鉄筋の定着端部位置に概ね一致していた．±1.0%のサイクルで柱主鉄筋が降伏した．+0.5%のサイクルで図-2 (b)に示す梁上側主鉄筋に沿ったひび割れが，-1.0%のサイクルで図-2 (c)に示す接合部対角線上にせキーワード柱梁接合部連絡先〒151-8512 東京都渋谷区代々木 2-2-6 JR 新宿ビル東日本旅客鉄道㈱東京工事事務所工事管理室 TEL (03)3379-4353. ‑215‑.

(2) 土木学会第70回年次学術講演会(平成27年9月). Ⅴ‑108. ん断ひび割れが発生し，載荷サイクルの進行とともに拡大，進展した．負側サイ. －. ＋. －. クルの進行に伴い，梁上側主鉄筋の定着端部付近のひび割れが拡大した．最終的には，写真-1 に示す通り梁の軸方向鉄筋に沿ったひび割れが進展し，負側サイクルの荷重が急激に低下した．これは接合部の劣化に伴う梁上側の主鉄筋の定着劣化によるものと考えられる．. (a)-0.25%サイクル. (b) +1.0%サイクル. (c) -1.0%サイクル. 図-2 試験体のひび割れ発生状況. 試験体の柱のせん断力と変形角の関係を図-3 に示す．ここで，Vucal は，柱の曲げ耐力の計算値，Vycal は，柱の曲げ降伏耐力の計算値を示し，文献 1)により算出した．せん断力-変形角関係は，正側サイクルと負側サイクルで異なる性状を示した．ピーク荷重は正側サイクルと負側サイクルで異なり，負側サイクルの方が大きくなった．これは，梁上側主鉄筋を曲げ下げて柱外側主鉄筋間に配置しているため，負側サイクルでは柱外側主鉄筋に加え. ＋. て梁上側主鉄筋が柱の引張鉄筋として効果を発揮. －. 写真-1 試験体損傷状況(±6.0%サイクル). したためと考えられる．また，正側サイクルのピーク荷重以降の荷重の低下は緩やかであり， +6.0%サイクルまで柱の降伏荷重の計算値を維持していた．これは，柱内側は正側の変位. Vucal Vycal. が大きくなっても付着劣化によると思われるひび割れが発生しなかったためと考えられる．一方，負側サイクルでは，-4.0%サイクル以降，荷重は急激な低下を示した．これは，負側の変位が大きくなることによって梁上側主鉄筋の定着劣化が生じたためと推測. Vycal Vucal. される．-4.0%サイクル以降急激な荷重低下. Vucal：柱の曲げ耐力計算値 Vycal ：柱の曲げ降伏耐力計算値. を示したものの正側サイクルと同様，-6.0% サイクルまで柱の降伏荷重の計算値を維持していた．. 図-3 柱のせん断力-変形角の関係. ４．まとめ. 柱梁接合部の破壊形態ならびに耐力を確認するため，柱梁接合部を模擬した L 型試験体を用いて載荷試験を行った．その結果，柱主鉄筋が先行降伏する場合，①正側サイクルと負側サイクルの最大荷重を比較すると，柱外側主鉄筋に加えて梁上側主鉄筋が柱の引張鉄筋として効果を発揮し，負側サイクルの最大荷重の方が大きくなること， ②接合部の劣化に伴う梁上側主鉄筋の定着劣化により，負側サイクルの荷重が急激に低下すること，③正側サイクル，負側サイクルともに変形角 6.0%サイクルまで柱の降伏荷重を維持できること，が分かった．. 参考文献１）鉄道総合技術研究所：鉄道構造物等設計標準・同解説コンクリート構造物，丸善，2004.4 ２）鉄道総合技術研究所：鉄道構造物等設計標準・同解説. ‑216‑. 耐震設計，丸善，1999.10.

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