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横拘束条件が異なるRC柱の繰り返し載荷下での変形特性に関する実験的研究

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Academic year: 2021

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V-002 土木学会中部支部研究発表会 (2011.3)

横拘束条件が異なる

R

C

柱の繰り返し載荷下での変形特性に関する実験的研究

平 日 間 二 昭 森 英 瀬 木 野 レ ﹂ ム レ ハ ﹂ A g A 午 出 7 人 員 員 員 ム 五 ム 五 ム 一 品 生 正 正 学 学 学 学 大 大 大 部 業 部 中 工 中 牟 ︿ 愛 浩洋 彰 好 山田 杉 亀

回 目 ( ロ 貝 ム 一 AA 再 生 生 学 学 学 学 大大 部 業 中工 屋 古 名 1 .はじめに 繰り返し曲げを受ける鉄筋コンクリート (RC)柱の変形性能に大きな影響を与える要因として,1)横拘 束筋間隔, 2) 配筋量および 3) 載荷形態が挙げられる 1) 本研究では,横拘束筋および鋼板などによる横拘 束条件の異なる RC供試体を用いて,ポストピーク領域にまで及ぶ耐力特性を実験的な観点から検証した. 2. 実験概要

2

.

1

供試体概要 本実験では,横拘束条件の異なる RC供試体を使用した.一つは,図ー1に 示す,柱有効高さ 1,000m m,断面寸法200x200m m,せん断スパン比5を有す る供試体制 1~N4) である.主鉄筋に D 1 0 (SD295A) を8本,横拘束筋には D6 (SD295A) を間隔s= 65, 90, 105および 120m mで、それぞれ配筋した.一 つは,形状および主鉄筋の配筋は同じであるが,横拘束筋の代わりに鋼板によ り拘束した供試体である. 鋼板を用いたRC供試体では横拘束筋を有するRC供試体と鋼材量を等 しくするため,鋼板厚さ 0.4m m (横拘束筋間隔65mmに等価)と 0.24mm (横拘束筋間隔 120mmに等価)の2種類のRC供試体 (P1,P2)を用い た.打設コンクリートの設計基準強度はfck=40 MPaである. 6供試体 を用いて実験を実施した.また,材料試験より得られたデータ材料定数 を表-1,横拘束筋間隔,鋼板ごとの降伏変位,降伏荷重および最大耐力 を表ー

2

に示す. 2.2 載荷装置および、載荷パターン

4

]

﹁ D 、 ノ Q U F h u n ノ ﹄ A U J V n υ n 4 E U 円 、 u n H M r l t 、 円 、 u r l 、 b L n v ト l ,

m

m

ン 。 、 、 , , 筋筋ス 向束断 方拘ん 軸横せ 図-1 供試体断面図 写真一1 載荷実験装置 供試体を鋼製治具に挿入し,柱下部を高力ボルトにより完全固定して,写真一1に示すような載荷装置に て実験を行った.0→8→-8→8→-16→16→ー16 (xδy)の繰り返し載荷ノfターンを設定した. 表ー

1

供詰体ケースおよび材料定数[単位:

M

P

a

J

-2

載荷実験から得た諸数 供 訟 体 │ 降 伏 変 位 │ 降 伏 荷 重 │ 最 大 耐 力 ケース

I

o y [mml

I

Py [kNl

I

Pmax [kN] N1

I

8.31

I

20.5

I

23.9 拘束 間 隔 / 供試{本 コンクリート 主鉄筋 010 横拘束筋 06 方法 板厚 略称 圧縮強度 降伏強度 引張強度 降伏強度 引張強度 [mml 65 N1 横 拘 90 N2 39.7 東 筋 105 N3 328 452 326 423 120 N4 鋼板 0.4 P1 40.9 0.24 P2

山沼山卜;笠……卜..~~:~

.

.

.

.

1

Z

J

;

… N4 P1 P2 8.05 10.06 27.6 31.2 22.0 26.8 5.24 17.5 29.2 3. 実験結果および考察

3

.

1

除荷点および再載荷点を基準とした荷重一変位曲線 一例として,横拘束筋間隔s=65m mおよび鋼板(鋼板厚さ:0.4mm) により拘束したRC柱供試体の荷 重一変位曲線を図-2に示す.6本の供試体に対する荷重一変位曲線を考察すると,横拘束筋間隔の違いによ る最大耐力 (24.3kN~28.1 kN)および鋼板厚さの違いによる最大耐力 (29.8kN~3 1. 8 kN) の差異はそれほ ど認められないが,鋼板巻き供試体の方が大きな耐力を有することが分かる. さらに,図ー

2

の荷重一変位曲線の除荷曲線および再載荷曲線の開始点を基準として整理した結果を図ー

3

に示す.図中の①,③,⑤は除荷曲線,②,④は再載荷曲線を表し,数字の大きなものほど高変位レベルで の曲線を意味する.図

-3

を考察すれば,各曲線の開始点から低変位のレベルにおいては,横拘束筋間隔が -455 131

(2)

V-002 大きいほど,また鋼板が薄いほど,座屈の 40 発生時期および耐力低下が早期に見られ 220 る.高変位レベノレにおいては,座屈発生後刷。 のカーブに大きな差異が見られ,供試体

F

m

長ー〓 N1~N4 では座屈発生後(図ー 3 (a)およ び (b)の④曲線以降)の荷重一変位関係 国旬。。 は右下がりの曲線を呈し,耐力が低下する. 一方,供試体 P1および P2では座屈発生 後(図ー3 (c)および (d)の④曲線以降) 60 の荷重一変位曲線の勾配がより緩やかに {::

z

なる.これは,鋼板の内部コンクリートヘユ 30 の拘束効果が発揮されるため,急な耐力の出 10 低下を抑制することによる

E

-

I

:

3

.

2

累積吸収エネルギーと座屈発生点で の耐力との関係 N1~N4 供試体および P1 および P2 供試 体に対して,座屈発生点を生ずる除荷曲線 および再載荷曲線の開始点での累積吸収 240 エネノレギーと座屈発生点で、の耐力との関両 20 j]1!: 係を図

-

4

に示す.図ー

4

に示すように P1俳 ハ

および P2 供試体の方が N1~N4 供試体と栄一

比べ,座屈が発生するまでに大きな耐力を 。 発揮する.また,鋼材量が等しい,供試体 N1 (s= 65mm) と供試体 P1 (鋼板厚さ 0.4mm),供試体 N4 (s= 120lmn)と供試 体 P2 (鋼板厚さ 0.24mm)の初期座屈発 生点を生ずる除荷曲線(図中の①,③,⑤) および再載荷曲線(図中の②,④)の開始 点で、の累積吸収エネルギー量を比べると ともに1.5倍となり, P1および P2鋼板巻 き供試体の方が吸収エネノレギー量は高い. 4. 結論 -100 0 100 200 水平変位 [mml (a)供試体N1<鉄筋拘束〉 土木学会中部支部研究発表会 (2011.3) 40

剛 j]1!: tト伊20 耗 水平変位 [rru百]

(

b

)

供誌体

P

1

<鋼板拘束〉 図

-2

水平荷重一水平変位関係(一例) 60,- -20 E 1 0 Hト o ふ4 門 悶10 50 100 150 20

o 250 3却0ωo 350 之 y 水K平変{位立 [rru百] 供詰体Nl 鉄筋拘束 s=65mml -20土 100 150 200 250 300 350 水平変位 [rrun1 (a)供試体N1<鉄筋拘束> ラo 亡 40 ご 30 0:")) よ i 一一J一一一一」一 ι __j一一一一J 50 100 150 200 250 300 350 i.k:lfL変位 [m註1]

(

b

)

供試体

N4<

鉄 筋 拘 束 > 60 ':Q) 50 100 150 200 250 300 350 水平変位 lmml (c)供試体

P

1

く鋼板拘束>

(

d

)

供試体

P2<

鋼 板 拘 束 > 図

-3

荷重一変位曲線

2

5

円 。

41 40 40, o~ ~ 辺 30 守

④ 0 巳0EEl ⑤ 宍 20 干で 20 蓬 マ ム 。 ー幸三ト E← "'" 10ロム0 : 供供oh試試試体体体NNNZ31③23,,,e④③,, e d④ E 耗 10 ⑤ マ 0 供供試試体体PP2l③④ ④⑤,~ 。 マ 供試体N4~ ,③,④ 句 5000 10000 15000 ハuoL 5000 10000 15000 累積吸収エネノレギー [kN・mmJ 累積吸収エネルギー [kN. m血] (a)横拘束筋による拘束 (b)同等の鋼板による拘束 図

-4

累積吸収エネルギーと座屈後の耐力との関係 (1)低変位のレベル (0→8δy)において, 横拘束筋間隔が大きいほど また鋼板が薄いほど,座屈の発生時期および耐力低下が早期に見られる. 高変位レベル (16δy→-16δy) では P1および P2供試体の荷重 変位曲線の勾配が N1~N4 供試体の それと比べより緩やかになる. (2)初期座屈発生点を生ずる除荷曲線および、再載荷曲線の開始点で、の累積吸収エネルギー量を比べると供 試体 (P1および P2)の方が吸収エネルギー量は高い.また,ポストピークにまで及ぶ耐力は,供試体 (N1 ~N2) より供試体 (Pl および P2) が大きい. 謝辞:本研究は科学研究費(基盤研究 (C) 22560488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) 水野英二・鈴木森晶・亀田好洋:繰り返し曲げを受ける鉄筋コンクリート柱の破壊領域における変形特 性に関する実験的研究,総合工学第 22巻 2010.

参照

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