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ニ方向繰り返し曲げを受けるRC柱の経路依存性に関する実験的研究

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Academic year: 2021

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1 -265 土木学会第66回年次学術講演会(平成23年度)

ニ方向繰り返し曲げを受ける

R

C

柱の経路依存性に関する実験的研究

司 晶 二 憲 森 英 野 木 野 水 鈴 水 昌 九 回 員 口 員 ム 胃 ム 耳 ム 再 生 正 正 学 尚 子 尚 子 尚 子 大 大 大 業 業 部 工 工 中 主 ︿ 丘 ズ 愛 愛 哉 史 友 圭 部 藤 磯 斎

同 民 間 貝 AZAE 正 生 学 社 学 会 大 式 業 株工 業 知 興 愛 建 地 1 .はじめに これまで,筆者らは,軸圧縮下で繰り返し曲げを受ける鉄筋コンクリート (RC) 柱の変形特性について詳 細な検討を行うため,実験要因として「横拘束筋間隔」ならびに「繰り返し載荷履歴」を採用して,繰り返し 一軸曲げ載荷実験を実施してきた1) 本研究では,その拡張として,地震などによる多方向からの外力を想定 して,載荷経路の異なる二方向繰り返し曲げを受けるRC柱のポストピーク領域に まで及ぶ変形特性の違いを実験的な観点から検証した. 2. 供試体概要 実験供試体は,図-1に示すような断面 200m m X 200 m m,柱有効高さ1,000mm, せん断スパン比5,軸方向筋 D10 (SD295A) X 8本を有する.供試体は,横拘束 筋にはD6 (SD295A) を使用し,横拘束筋間隔s

=

65,90,105および 120mmの 4 種類で配筋した.打設コンクリートには設計基準強度Ick=40 MPaの普通強度コ ンクリートを使用し,

8

体の供試体を作製した.材料定数を表ー

1

に示す. 表-1 材料定数 横拘束 コンクリ ト設計 軸方向筋D10(SD295A) 筋間隔 基準・圧縮強度[MPa] 横拘束筋D6(SD295A) s 40 降伏強度 引張強度 降伏強度 [ mm ] [ MPa ] [ MPa ] [ MPa ] 引張強度!

(

.

M

P

;

T

I 65 90 52. 68 105 55.42 382.8 550. 7 338. 4 491.8 120 51.85 3.載荷装置および載荷経路 二軸曲げ載荷装置(図

-1

および写真一1)に供試体を挿入し,高力ボルトによ り完全固定の条件として実験を実施した.本実験では,図

-2

および図ー

3

に示す ような,変位制御による X軸- y軸面内での載荷経路(三角形繰り返し載荷およ び斜め繰り返し載荷)を採用した.三角形繰り返し載荷では,図-2の (a)→ (b) → (c)の順に載荷を行い,斜め載荷では筆者らが過去に行ってきた繰り返し一軸 曲げ実験で用いた載荷経路1)に加え,座屈発生前の4<5yでの繰り返し載荷を考慮

して, 0→ 4 <5y→ -4<5y→ 8<5y→ -85<y→ 8<5y→ー16<5y→ 165<y→0の順で実験を 実施した.ここで, んは初期載荷時の降伏変位である. Y方向 +方向 ーーーーー幽乃 〆

l

Y方向 +方向 ーーーーーー乃 I J'i -8 -16 -16 1 1 1 1,

-

-

-

-, , 1 , 1.' & ー ー ー ー ー ー ー ' 一 向 , ノ 一 方 方向 一方向 鋼製冶具 図-1 供試体配筋図 写真一

1

ニ軸載荷装置 (愛知工業大学) Y方向 +方向

l

x方向 16

(a) 0→4δy→-4δy→

o

(b) 0→8δy→ー8δy→

o

(c) 0→8δy→-16δy→O

-2

三角形載荷 図ー

3

斜め載荷

キーワード:RC柱,二方向繰り返し曲げ,経路依存性,変形特性,軸方向筋の座屈

連絡先 : 中 部 大 学 都 市 建 設 工 学 科 〒487-8501愛知県春日井市松本町 1200番 地 TEL0568・51・9542

-529 -151

(2)

1 -265 土木学会第66回年次学術講演会(平成23年度) 4.結果圃考察 ここでは,異なる載荷経路下のポスト ヒ。ーク領域の変形特性について考察する. 一例として, 8 = 65 mm供試体の荷重一 変位曲線を図ー4"-'6に示す.図-4およ び図-5は,三角形繰り返し載荷下での X方向および Y方向の荷重一変位曲線を 示す.図-6は,斜め繰り返し載荷下で 匡云亙三!!:il 40000 第二象限 第一象限 20000 ( Z ) 制権

40000 口Z三i'!%ヲ五司 第二象限 第一象限 20000 n u ( Z ) 制権 -40000

崎山 ;

:71

40000 水平変位 (m叫 水平変位(mm) 函

-4

荷重

-

x

方向変位(三角形) 図-5街重一

Y

方向変位(三角形) の X方向の荷重変位曲線を示す.斜め載荷の X方向と Y方向の荷重一 変位曲線は概ね同じ挙動であるため, Y方向の荷重一変位曲線は省略する. 考察の結果,以下のような特徴が挙げられる. (1)8=65 mm供試体に対する,三角形載荷下のX方向およびY方向(図

-4

・図

-5)

の荷重一変位曲線と斜め載荷下の X 方向(図ー

6

)

のそれと を比較すると,図-4および図-6に示す第二象限と第三象限での挙動が耐 力レベノレに若干の違いはあるものの類似していることが分かる.また,図 -5および図ー6の第一象限と第四象限も同様である.すなわち, 図-3に示す斜め載荷の挙動は,三角形載荷の第一載荷経路で ある

+x

方向または

-y

方向の挙動と類似性はなく,むしろ三 角形載荷の最終載荷経路の挙動(圏一2に示す X方向または

+Y

方向の挙動)にそれぞれ類似していると推察される. (2)三角形載荷と斜め載荷の破壊状況の比較:三角形載荷お 写真一2 最終破壊 写真一3 最終破壊 よび斜め載荷での最終破壊状況(変位レベル:Omm)をそれぞ (三角形載荷) (斜め載荷) 40000 20000 (与制禦

-200001-第三象限 n u n U I A υ A U A U A υ 必 斗 第二象限 水平変位(mm)

図-6荷重

-

x

方向変位(斜め) れ写真一2および写真一3に示す.三角形載荷でのかぶりコンクリートの

E

2

破壊領域は,基音防当ら200mmにまで損傷が広がり,全周のかぶりコンク z リートが剥落した.一方,斜め載荷では,基音防冶ら 130mmまで損傷が広 ヨ がり,載荷方向の隅角部でかぶりコンクリートが剥落し,コアコンクリー トにまで大きな損傷が見受けられた.この理由としては,三角形載荷では 片面三本の軸方向筋に均等に力が集中するが,斜め載荷では隅角部にある 軸方向筋のみで大方の力を分担するため,隅角部周辺のコアコンクリート [ご士謀説鶴荷│ 1000 2000 累 積 変 位 (mm) 図

-7

累積エネルギー進展状況 まで損傷が激しくなる.写真一2および写真一3に示す破壊に至るまでの 累積エネルギーの進展状況を図ー7に示す.写真一2,写真一3および図ー7より,斜め載荷(破線)では, 三角形載荷(実線)よりも小さな累積エネルギーでコアコンクリート内部にまで破壊が生ずることが分かる. 6.結論 1)斜め載荷による繰り返し荷重一変位曲線は,三角形載荷の第一載荷経路での挙動と類似性はなく,むしろ 三角形載荷の最終載荷経路の挙動と類似していることが分かつた. 2)斜め載荷では隅角部にある軸方向筋で大方の荷重を分担するため,隅角部のコンクリートの損傷が激しく なる.斜め載荷では小さな累積エネノレギーで内部にまで破壊が生ずることが分かつた. 謝辞:本研究は,科学研究費(基盤研究 (C)22560488代表:水野英二),中部大学特別研究費 (A)(代表: 水野英二)ならびに愛知工業大学耐震実験センターの研究助成により行った.ここに感謝の意を表する. 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, 2010.8. -530 -152

参照

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