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斜め載荷下で繰り返し曲げを受けるRC柱の中間補強筋による座屈抑制効果について

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Academic year: 2021

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土木学会中部支部研究発表会 (2013.3) V-002

斜め載荷下で繰り返し曲げを受ける

R

C

註の中間補強筋による座屈抑制効果について

愛 知 工 業 大 学 学 生 会 員 O水野憲司 愛 知 工 業 大 学 正 会 員 鈴 木 森 晶 中部大学 正会員 水野英二 1. はじめに 一般に,鉄筋コンクリート (RC)柱部材のポストピーク領域での耐荷 特性には,コンクリートのひび割れ@破壊進展ならびに軸方向筋の座屈 が大きな影響を与える 1),2) 本研究では,横拘束筋に加え中間補強筋を 配筋した RC供試体を用いて,座屈発生の抑制効果を実験的に検証する.

2

供誌体ならびに実験概要 本研究で使用した供試体の形状ならびに配筋の一例を図ー1に示す.実 験には,断面寸法 200X200m m,柱有効高さ 1000m m, RC柱供試体 8 体を用いた.供試体は曲げ破壊先行型となるようにせん断スパン比を 5 に設定し,軸方向筋には D10(SD295A)を 8本,横拘束筋には D6(SD295A) を間隔 s= 65, 90,105および 120mm (4水準)でそれぞれ配筋した.中 間補強筋は D6(SD295A)を横拘束筋聞の中間に配筋した. 形状は隅角部の軸方向筋を繋いだX字型と中央部の軸方 向筋を繋いだ十字型を設定した(図-1参照). 写真-1に示す二方向載荷装置を用いて繰り返し実験 を実施した.実験では,上部構造を想定して,軸力を累 加軸耐力の 5%とした.なお,載荷形態として,図ー2に 示すような斜め載荷を採用した.斜め載荷の変位履歴は, 変位 Omm→

:

t

40y (1サイクル)→:t80 y (2サイクル) →

:

t

160y (1サイクル)である.ここで, 0 yは一方向 載荷での降伏変位であり,本実験では 5.35m mで ある.なお,鉄筋およびコンクリートの材料定数 を表ー1に示す.

;

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図ー1 銅製冶具 D F 田 [単位 :mm] 供試体配筋図 写真一1 載荷装置と傭対本 図-2 斜め載荷 (450 ) 表ー1 材料定数および軸力一覧 績 拘 束 コンクリー 軸方向筋 010 横拘束筋 06 載脅 中間 筋間隔 ト圧縮強度 (S0295A) (SD295A) 軸力 補強筋 s [MPa] 降伏強度 引張強度 降伏強度 ヲ│張強度 [kN]

[mm] t"ck= 60 [MPa] [MPa] [MPa] [MPa] 65 55.1 1 1 3181 有り 90 61.3 403 608 426 583 2種 類 105 62.6 120 62.3 133 65 62.6 無し 1900 5 645 342 519 373 583 136 文 献 2) 120 62.6 」 一 一 一 」 ー 3. 実験結果および考察 中間補強筋による座屈抑制効果を検証するため, 一例として,斜め載荷下での RC供試体(s= 65 m m および s= 120 mm) の累積吸収エネルギー-累積 変位関係を図ー3に示す.図より,いずれの 冨15000 横拘束筋間隔で、も累積変位が 400mm付近 ; ト 斜 め 銅 (載荷履歴く聞80パ ム > , 図 中 の 破 線 ) ま J10000 では同等の挙動を示しており,横拘束筋問 35000 隔および中間補強筋の有無の違いによる影 長 響は少なかっア乙一方,

4

伽 m 以降では,

中間補強筋を配筋した供試体は配筋してな い場合と比較し,高いエネルギー吸収能を e 15000 E

1

斜め載荷 偽 情 L ぇ ト J

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5000~

/ 自剛一 RC町N 1 当 [ ノ! 一一-RC-N .. RC-十字型1~

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RC-十字型 - RC・x字型{。襲 。

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R千X字

1

累積変位 (mm) 累積変位 (mm)

ω

検拘束筋間隔 s= 65 fIIlI

ω

様拘束筋間隔 s= 120 fIIlI 図-3累 積 吸 収 エ ネ ル ギ ー ー 累 積 変 位 関 係 キーワード:RC柱,中間補強筋,軸方向筋の座屈,座屈抑制効果 連絡先:〒 470-0392 愛知県豊田市八草町八千草1247 愛知工業大学工学部都市環境学科土木工学専攻 TEL0565・48-8121(代) -363-203

(2)

示した.横拘束筋間隅が広くなるにつれ, この傾向がより顕著に見られた. 累積エネルギー吸収能で、違いが生じた 載荷履歴<-8 0 y→80 y>およびく80y→ 事160y>での比較を行うため,横拘束筋間 隔s= 120 m mを有する RC供試体の実験 結果,例えば,除荷および再載荷曲線の 開始点、を基準として整理した耐荷曲線 (図

-

4

参照)を用いる.図

-

4

(a)より中 間補強筋を X字および十字型に配筋した 場合の耐力の低下率が配筋してない場合 と比べて低いことが分かる.これは,中 間補強筋が無い供試体では軸方向筋の座 屈により水平耐力の低下が起きるが,

X

字および十字型に中間補強筋を配筋した 場合には,軸方向筋の座屈進展がある程 度抑制され,大きな耐力低下を生じなか ったと考える.図

-

4(

b

)

より分かるように 中間補強筋を配筋していない供試体では, 耐力増加の程度が一番低く,

X

字型およ び十字型の中間補強筋を配筋した場合に (a)中間補強筋なし (b) 十字型補強筋 (c)

x

字型補強筋 は比較的高い耐力の増加を呈することが 写真 3載 荷 履 歴 (8δy-ー168γ 〉の一16δyでの破壊状況 (8

=

120 mm:北西面) 確認できた.図

-

4

での載荷麗歴に対応したコンクリートの破壊状況および軸方向筋の座屈性状を写真一

2

およ び写真一3に示す.中間補強筋を配筋してない場合には,隅角部のかぶりコンクリートが大きく剥落し,軸方 向筋の座屈が明確に確認できるが,中間補強筋をX宇型に配筋した供試体では,隅角部のかぶりコンクリー トの剥落は少なく, -160 y時点でも軸方向筋の座屈に関しては確認できなかった.一方,十字型に配筋した 供試体も,隅角部のかぶりコンクリートの剥落は少なかったが,西面の中間軸方向筋および隅角部の軸方向 筋の座屈を確認した.以上より,中間補強筋の採用は,軸方向筋の座屈,かぶりコンクリートの剥落および V-002 土木学会中部支部研究発表会 (20l3.3) 併 O A 件 a 司 d ヴ “ 唱 I ( Z M A ) 円 五 直 N廿 耗 E O R 官権誕肱・権鐙 -40 z -" 量30 時 キ4 ~20 h L ・ 、 句 、 -h 喝 • ‘ • • 同 a v , ,・・園、 e e , , , , 目 白 血 RC-N . RC-十字型 E岨 歯 固 RC-X字型 準 法 OL 100 -0 50 60 80 20 40 除荷・再載荷からの変位(mm) 除荷・再鍛荷からの変位(mm)

ω

載荷履歴く-8δy→8δy>

ω

載荷履歴<8δy→-16δy> 図-4耐力一変位関係 コアコンクリートの破壊に対して抑制効果があることを確認した.

4

.

まとめ 1)中間補強筋を配筋した供試体では,いずれも高い吸収エネルギー能を示し,横拘束筋間隔および配筋の違 いに関係なく,同等の累積変位で中間補強筋の効果を確認できた. 2)座屈を抑えることでポストピーク領域でのRC柱の耐力の急激な低下を抑制することを確認できた. 謝辞:本研究を遂行するにあたり,平成22-24年度文部科学省科学研究費補助金(基盤研究 (C) 22560488 代表:水野英二),中部大学特別研究費

A

(研究代表者:水野英二)および愛知工業大学耐震実験セン ター研究助成金を得た.ここに謝意を表す. 参考文献 1)鈴木森晶・水野英二:繰り返し曲げを受ける RC柱の鉄筋座屈特性に関する実験的ならびに解析的研究, 応用力学論文集, Vo1.13, pp.331・342,2010. 2)鈴木森品・水野英二:載荷履歴の異なる二方向曲げ力を受ける鋼繊維補強コンクリート柱の変形性状に関 する研究,土木学会論文集A2(応用力学), Vol.68, NO.2 (応用力学論文集 Vo1.14),I_393-I_ 402,2012. 3)亀田好洋・鈴木森晶・水野英二:ポストピーク領域における鉄筋コンクリート柱の繰り返し耐荷特性に関 する実験的研究,コンクリート工学年次論文集, Vo1.33, No

pp.199-204,2011. -364 -204

参照

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