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繰返し載荷を受ける鉄筋コンクリート造柱の限界変形 : 鉄筋コンクリート造柱の曲げ降伏後の限界変形に関する研究(その3)

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(1)

1

    日本 建 築 学会 構 造 系論 文 報 告 集 第454号

1

993年IZ月

Joumal

 of Stru:L Constr

 Engng

 AI亅

 No

454

 Dec

lfi93

繰 返

載 荷

造 柱

限 界

鉄筋

コ ン

造柱

降伏 後

限界変形

す る

研究

3

DEFORMATION

 

CAPAC

 

ITY

 

OF

 

REINFORCED

CONCRETE

 

COLUMNS

                 

UNDER

 

CYCLIC

 

LOADINGS

Deformation

 

capacity

 

beyond

 

flexural

 

yielding

 

of

 

reinforced

 

concrete

 columns

        (

Part

 

3

   

* ,

稲 井

* * ,

薬研

* * *

fliSahiro

 

HIRAISEII

Eiichi

 

1

 and  

Akira

 

YA

 

GEiVIJJ

  

Adeformation

 capacity  

is

 

fbrmulated

 

in

 

this

 

paper

 

for

 seismic

design

 ofreinforced  cbncrete

columns

 

It

 

is

 

determined

 

by

 two  criteria

 

One

 

is

 

the

 stable 且

imit

 which  was 

defined

 

in

 

the

 au

thors

previous

 

paper

 

The

 other  

is

 a 

particular

 

defermation

 

point

 with a cyctic 

deterioration

 

in

lateral

 

load−

carrying  capacity  and a 

development

 of axial shortening  

in

 columns  under  cyclic

loadings

, 

discussed

 

here

 

in

 

detail

 

With

 the 

formulas

 the effects  of the axial stress  

level

 at the

section  and  the characteristics  ofthe  stress

strain  curve  of concrete  on 

deformation

 capacity  of

cblumns  are able 

to

 

be

 evaruated

keywords

: reinfarced  concrete  column

 

defOtvnation

 (

mpacity

 

cyclic

 

lbEidi

ng

 tzxr

al shortening

         

17ber

〃m α

del

    

鉄 筋

コ ン

ク リ

ト造 柱

限 界 変 形

繰 返 し載 荷

軸 方 向 縮

フ ァイバ

ル §

1

 

筋 コンク リ

ト造

建 築

設 計

におい て

部 材

降 伏

性 を

有 効

に利 用 す るため に は

その 部 材の

限 界 変 形 を 定 量 的

把握 し

お く必 要 が あ る

崩 壊

建 築 物

崩 壊

接 結 びつ くこと か ら

柱の限

界 変 形

めて重

こ の

限 界 変 形 を 明 ら

かに

るため に

これ ま で 多

の実 験 的 解 明 お よ び 理 論 的 解 明 (例 え ば

献1)

S)

の研

) が な さ れて き た が

配 筋

る よ

で の

定 量

化 は

だ な さ

て い な い。

著 者 ら

は、

理 論 的

文 献

9 >に

いて、

中 塚

らの硬

5)

6)お よ び 小

の研

7)

コ ンク リ

トの ひ ず み

化 に 起 因 し て 生 じ る 「引

張鉄 筋

伸 び

が 存 在 す る現 象

」 に

着 目 し

こ の

限 点 を柱

のエ

吸 収 性 状

安 定性

観 点

限 界 」

名 付 け

柱 の

限 界 変 形

と して定

して いる。 ま た

定 限

界 時

な わ

鉄筋

びの上

限 時

お け

危 険 断 面

各 種

曲率

関 す

既 往

算 定 法

6 )

「)

般 化

し て い る

題 名 論 文 (

そ の

1

le )

実 験 的

検 証 を

っ た

繰 返

載 荷

実 験の 詳 細 を 示 す と と もに

文 献 e 冫示 し た

定 法 を

く際

た仮 定

妥 当 性 を 検 証

し た

さ ら に

同 題

論 文

(その

2

lI ) 、 その

算 定 法

詳 細

検 証 を 行

安 定 限 界

限界 変 形 と し

ての

有 意 性

以 下の

2

点 を 明 ら か に して いる

  柱

単 調 載 荷 を受 け

場 合

るい は

載 荷

を 受 け る

険 断

面 に 「

返 し

載 荷

に よ る

軸 方 向

累 積

が 生 じ

ない

場 合

に は

安 定

が 限 界

変 形 を 決

要 因

になる。

 

柱の

危 険 断 面

軸 方 向

ず み 度

累 積

が 生

場 合

に は

ン ク リ

トの

履 歴

に よ

しを受 け る

た びに

軸 方 向縮

と伴

水 平 耐 力

低下 が 進

し、

安 定 限 界 時

変 形 以 前

崩 壊 す

可 能 性

  本 論 文

は、

限 界変 形 を 定

上で

残 され

課 題

あ る

軸 方 向

の累

る 限 界

形 を 検 討 す

と 本論 文は

ma

 16 )

18 )に発 表 した内 容 を加筆

修正 した もの である

 

建 築 研 究 所 第研 究 部

 

構 造 研 究

 

学 )

**

株 )

組 披 術

究 所

究第

部  

   

(工 学

掌榊

株 )

間 組 技 術 研 究 所 技 術 開 発 部

 

研 究 員

修士    (工学 )

Head

 

S

しructure  

Div

Buildlng

 

Research

 

lnstltute

 

Ministry

 of Con

struction

 

Dr

 

Eng

Research 

Engineer

 

TechrLlcal 

Research Institute

 Hazama  

Corp.

Dr

 

Eng

Research

 

Engineer

 

Technical

 

Research

 

Institute

 

Hazama

 

Corp

M

Eng

(2)

と も

同 題 名 論 文

集 大 成 と し

限 界変 形

算 定

法 を 示

し た

の であ る。

 

ま ず

2

におい て は

コ ン クリ

トの

載 荷 履 歴 お よ

びコン

ク リ

拘 束

性状

ラ メ

し た 危

険 断

面の モ

メン ト

曲 率 関 係 お よ

軸 方 向

み度

曲 率

関 係の

析 例 を 示 し

らが

耐震 性 能

に 及 ぼ

す 影 響 を 例 示 し

た。

れ ら

解 析 結

果の

軸 方 向

累 積

が 限

界 変

形 を

規 定

す る 決

的 な 要 因 の

つ で

と 結 論 付 け

てい

 

3

では、

繰 返

載 荷

に よ

危 険 断 面 に 軸 方

ひ ず み 度の累 積 や そ れ に 伴 な う抵

メ ン トの

低 下

が 生 じ

変 形

限 界

軸 力

関係 を 明

らかに し

その

定の

方 法 を 示

し た。 な お

本 論 文

で は

こ の

形 の 限 界

載 荷

対 し安 定 した 挙 動 を 示 す 変 形

限界 」 と

名 付

け てい る

 

4

は、

限 界 変 形

算 定 法

集 大 成

と して

簡 略

化 し たコ ンク リ

トの

応 力 度

度 関 係 を 用

いて、

「安 定 限 界 」 と と も

3

した 「

繰 返

載荷

し安 定 し た 挙 動 を 示 す 変 形の限 界 」の算

図 表 を 示 し た

提 案

した

算 定 図表

につい て検 証 も行 なっ て い るe

な お

本 論 文

で はコ ンク リ

トの

性 に 起 因 す る 限 界

形のみ

を論 じ

お り

鉄 筋

座 屈 や 破 断

よ る変 形

の 限

対 象 外 と

して い る。 §

2.

パ ラ メ

タ が

震性能

す 影響

2.1

コ ンク

履 歴

モ デル

パ ラ メ

タ と し

た     解 析 例

  繰

返 し載 荷 を受 け

るコ ンク

トの

応 力 度

ず み 度

関 係

には

弾 性

的 な

挙 動

る と み な

こ と がで き る

領 域 を 超 え る圧 縮

ず み 度 を 受 け

、 ひ

ず み 度

戻 り

によ

圧 縮

大 き く

低 下 す る

低 下 し た圧

縮応 力 度

との圧

戻 る ま

で は

回復 しな

とい

う基 本 的 特 性

あ る

そ の

2

)で は

こ の

塑 性 領 域

で の

履 歴 特 性

が、

危 険 断

に生 じ る 「圧 縮ひ

みの重 複

領 域

繰 返

載 荷 を 受

け ている 間

ほ ぼ 圧 縮 ひ ず み だ け を

け てい る

領 域 )

」の

圧 縮 応力 負 担 性 能 を 劣 化 し

危 険 断 面

軸 方 向

ず み 度

累 積 を 誘 発 す

る と と

結 果

と し て

柱 の

く劣

場合

るこ

と を 示 し

繰 返 し載 荷

を 受

け るコ ンク リ

トの

応 力 度

度 関係

ら れ

その

特 性

と して は

一2

の丸 印 (

破 線

) 中 に

うな

Common

 

Point

が 存 在 す

とが 挙 げ ら れ る

。 こ こ で は

、 こ の

Cemmon

 

Point

存 在

有 無

をパ ラ メ

タ と し

平 面 保 持 を 仮

し たフ ァ イバ

ル に

よ り危 険 断 面

の モ

メン ト

曲 率 関 係

解 析 を 行

い、 こ の

履 歴 特 性

耐 震 性 能

す 影 響 を 検 討 す

る。 な

文 献

12 )

圧 縮 実 験

結 果

に よ れ ば

返 し載 荷 時の コンク リ

トの応 カ

ひ ず み 曲 線 の

包 絡 線

調

載 荷 時

応 カ

曲 線 と

ほ ぼ

致 す

 

σ (

kgf

cm2

f

(器} 図

1

  コ ンクリ

トの履歴モデル        [

Case

 

l

M

(tf

m) ) 図

一3

 モ

メント

曲率 関 係

 

 

 

5

 モ

メ ント

曲率 関係

 

 

 隠

 

σ

kgf

/cmt) f。

0

2

f。

2 ε〔鋤 図

2

 コンク リ

トの履 歴モデル       [

Case

 

2

M

(tf

m) 図

4

 モ

メ ン ト

曲 率 関係

 

 

 贐

A

M (tf

m)

φ

6

 

メント

曲率

関係

 

 

 贓

128

(3)

こ の こと から

本 論 文

で は

(そ の

1

(その

2

)同

載 荷

時の コ ンク リ

トの

応 力 度

度 関

包 絡 線

調

載 荷

時 の

度 関係

す る

の と して

扱 う

 

1

お よび

一2

な る二つの

履 歴

モデル

1

示 す

ル は

藤 井

青 山

梅 村

るモ デ ル 13 )

Common

 

PDint

考 慮

て い な い

一2

示 す

ル は

著 者

(そ

1

示 した も

の で

1

の モ

ルに

Commo

Point

慮 し た

の で あ る。 こ の

歴モデル

用い た モ

メン ト

解 析 結

果 は

実 験

結 果 と

対 応 を 示

し た1D ) 。 な お、

Common

 

Point

文 献

12 )

を 参 考

力 度

降の

領 域で

上 から

0

1ft

f

は コ

       

e

 

 

 

 

 

 

 

c ン ク リ

トの

最 大 圧 縮 応 力 度 〕

した

位 置

設 定

し て い る。 た だ し

振 幅

で の

多 数 回

繰 返

載 荷 実

験 で

観 られ

よ う な 「

Common

 

Point

の 位 置 が

下 して い

現 象 」

「4 )

考 慮 し

てい ない

両 者

ひ ず み 度 関 係の包 絡 線 〔

f

=492kgf

/cm2

最 大 圧 縮 応 力 度 時

の ひ

ε ,

=O.367

初 期 剛 性

 

3

 

85x

 

105kgf

cm2

は 同

(そ

1

C6P61

実 験

結 果 を

モデル化 した もので あ る

ま た

解 析の対 象 と し た

断 面

21Smm

の コ ン

ク リ

ト断 面

その

1

)の

試 験 体

の コ

断 面

応 す

。 た だ し

コ ンク 1

丿

 

特 性

影 響 を 明 確

す る

主 筋 を 除

いてい る

 

3

軸 力 比 をo

o/

f

= 0,3

σ

oはコ ア

面で

換 算

し た

軸 応 力 度 〕

と し

1

の モ

を用

いた

2000

 C

A

  

O

   

A

 

C

   

2000

      φ (xlO

e 

l

cm 場 合の モ

メ ン ト

M

曲 率 〔φ〕 関係

析 結 果 を

示 す

4

軸 力

比で、

一2

の モ デル

を 用

いた

場 合

解 析 結 果 を 示

し て い る。 図

実線

は 正

負 交

型の

曲 率 を繰 返

与 え

場 合

果 を

破 線 は 単 調 増

型の曲 率 を 与 え た 場 合の結 果 を 示

3

お よ

び 図

一4

を 比 較 す

、Common

 

Point

し た

場 合

には

繰 返

しに

お け る 同

曲 率 時

抵 抗

メン トの 低

下 が見

もの の

〔図

一4

中の

印 参 照 〕

両 者 と も

繰 返

載 荷 時

M

φ

関 係の

包 絡 線

単 調 載 荷 時

M 一

φ関係

して

お り

繰 返 し載 荷

よ り抵 抗

メ ン

低 下 が 進 行

し て い

こ と は ない

。 一

σ

o

f.

’= O.

4

と し

図Ll の モ

用いた 場 合の 解 析 結 果 を 図

一5

一2

の モ デル を

いた

場 合

析 結 果 を 図

6

示 す

この

場 合

と も

返 し

載 荷

時 の 抵 抗 モ

メント は、 ほ

r

変 形 点 〔

一5

A

曲率

φ

=800

×

10.

s

1

/cm )

以 降

調

の 抵 抗モ

メン ト

を 下

回っ てい

C

φ

1000

xIO

6

1

cm

〕 以 降

で は、

両 者 と も そ

低 下 が 顕 著 と な

両 者

い は

、Common

 

Point

を 考

慮 し た

場 合

が 低 下

度 合

いが

き い

 

一7

は、

一5

お よ

6

析 例

に お

軸 方

M

tf

m) 擬 、

7

− ’

  き

一一

εs

O.

367

% 

s

_

   

     

、、

Case

 

1

Case

 

2

1

    !  

2

3

 、

  丶

  、

      丶       丶

    丶

    、

     丶

      ε。(%)         丶       、 図

7  軸方 向 ひ ず み 度

曲 率 関 係         [軸 力比

O

4

] 6 図

8  断面のひず み度 履 歴

       

匚軸 力比

0

4

Case

 

1

1

φ

0em

) 図

9

  モ

メ ン ト

曲 率 関 係         匚大 振 幅後の小振 幅] M (tf

m)

6

0

1000 ε o   (X 0 1000

1000

界 図

10

 軸方向ひ ず み 度

曲 率 関 係         [大振 幅後の小 振 幅 ]

1000

0

φ

   1000 (xlO

s  

1

/cm)

6

0

ε日

O

367

  載荷 履

xlos1 /cm

    ±100    ±

200

    ±400

  

14

3.

0

  

600  e

1000

    φ (xlO

6  

1

/cm) 図

一11

メン ト

曲率 関係   図

12

軸 方 向ひず み 度

曲率 関係

       

[小振 幅]

       

[小 振 幅 ]

 

129

(4)

度 〔

ε o

曲 率 〔φ〕 関 係 を 示 し

てい

軸 方 向

中 央

の ひ ず み

圧 縮 を 正

し て

した。

軸 方 向

がコ ン

ク リ

最 大 圧

縮 応 力 度 時

のひ ず み

ε B近 傍 に 達 す る 〔

A

点 か ら

C

点 へ の途

のほぼ

曲 率

ゼ ロ

時 〕以 前

で は

両 者

軸 方 向

さ は ほ ぼ

して い

た、 こ の

領 域

で は、

前 述

の よ

抵 抗

メン トの低 下 も

ない。

、C

点 以 降の 抵

メ ン トが

低 下

し て い

く領 域

で は

累 積

な る と と

両 者

差 異

拡 大 し

てい

一8

は、

5

解 析 例

お け

断 面

の ひ

状 態

化 を 示 し た

ので

、A

A

点 よ り曲率

ゼロに

っ た

時 点 (

A

A

) お よ び

A

点での ひ ず み 度 分 布 を 破 線で示 し た

ま た

C

C

点 よ り曲 率

ゼロに

た 時 点 (¢

→C ’

) お よ び

C

で の ひ

み 度

実 線

し た。

軸 方 向

が ε s

近 傍

達 す

で は

曲率

の ピ

度 分 布

は ほぼ

対 称 な 形 状 を し

お り 〔

A

点 と

A

点 〕

圧 縮

ず み

重 複 領 域

大 き さ も小 さ

い。

C

点 か

C

で の

繰 返

し で は

こ の 圧 縮 ひ

み の 重

複 領 域

拡 大

し てい る

 

これ らの こ と よ

抵 抗モ

メン トの低 下 が 生 じ る ま での

領 域

で は

コ ンク リ

トの履

特 性の

Common

 

Point

影 響

は さ ほ ど 重

で は な

、 ま た

軸方 向

ず み 度

が ほ ぼ コ ンク リ

トの

最 大 圧 縮 応 力 度 時

の ひ

した 後

本 章の始 め に 記 し たコ ンク リ

トの塑 性

域で の

特 性

影 響

顕著

にな

軸 方 向

累積

抗モ

メ ン トの低 下 が 著 し

なっ て い

く も

の と

え る。 く工)

2

2

載 荷 履 歴 を

ラ メ

タ と

し た

 

こ こ で は、

一5

解 析 例

対 し

載 荷 履 歴 を変 え

解 析 を 行 う

一5

C

一C ’

点 ま

載 荷

を 行 っ た 後

な わ ち

同 振 幅

繰 り返

軸 方 向

ひ ず み

が eBを 超 え る よ

C

C 「

曲率 を 与 え

継 続 し

小 さ な 振 幅 〔

曲 率

φ

±

400x10 ’

6(

1

/(:皿)

〕 を

繰 り返

え た。 こ の

場 合

の モ

メ ン ト

曲 率

関 係

9

軸 方 向 ひ ず み 度

曲 率 関 係 を 図

一10

に示 す

。一

度 大 きな振 幅

繰 り返 され た 後

で は

その

の 小 さ な

振 幅

で も 抵

メ ン トの 低 下 と

軸 方 向

累 積

進 行

し、

最 後

には

断 面

圧 縮 縁

度 が 擬 似 安

限 界 時の 圧 縮 縁 ひ ず み 度 凵 )達 し

軸 力

保 持

能になっ て

崩 壊 す

る。 な お

5

B

iB

点 ま で 図

一5

の 履

っ た

後 〔

こ の

場 合

方 向

ず み度

だε eに

達 し

てい

同 様

継 続

し て図

一9

同 じ小 さ な 振

え た

場 合

に は、

抵 抗

メン トの低 下

も軸 方

累 積 も

ない

〔図

11

お よ び 図

一12

参 照 〕

 

これ らの こと は、

に よっ て

繰 返 し載 荷

る 軸 方 向 ひ ず み 度の累 積 が 生 じ る 元 と な る よ

大振 幅

曲 率

概 略 的

に は

繰 返

しに よっ て

軸方 向

がコ ンク リ

トの

最 大

圧 縮 応

力度 時

の ひ

ず み 度 を 超

る よ う

な 曲率 ) を 受 け

前 述

の コ ンク

トの

塑 性 領

で の

履 歴特 性

の影

に よ り

その後の 中 小 地 震によ る 小 振 幅で

柱には

水 平

低 下

軸 方 向 縮

み が

行 し

や が て

擬 似 安 定

1n

柱 は

可 能

ること

を 意 味

して い

e

た、

危 険 断 面

そのよ

圧 縮

みの

重 複

が 生 じ ない場 合に は

柱はかな

回 数

繰 返 し載 荷 を 受 け

も安 定

した

挙 動

を 示 し得 る こと

を 意 味

して い

2.3

コンク リ

トの 応 力

度 関 係

の包

絡 線 を

   

ラ メ

し た

解 析 例

 

軸 方 向

累積

抵 抗

メ ン トの低 下 に は、 コンク リ

トの応

力 度

度 関 係

包 絡 線

形 状 も

13

  拘 束状 態の良いコ ンク リ

トの

     

応力 度

ひ ず み 度 閲係

      〔

最 大 圧 縮応 力 度 後の剛 性

0

M

(tf

m) m} 0

2000

     φ

2000

(x10

61 /cm }

3

フ 6 εo (髯〕

iOOO      O (x    

 

100D m

14

 

メン ト

曲率

関 係 〔図

一13

のσ

ε閲 係 を用いた場 合 ] 図

15

 軸 方 向 ひずみ度

曲率 関係 [図

13

のσ

ε関 係 を 用 い た場合 ユ 図

16

軸 方 向ひずみ度

曲 率関係

係 を用い

130

(5)

影 響 す る

。 こ こ で

一5

解 析 例

包 絡 線

形 状 を 変

え た

析 を 行

。 図:

13

示 す

コ ンク リ

応 力 度

関 係 は

拘 束

性 状の良い コ ンク リ

ト を 想 定 し た

の で

一1

応 力 度

度 関 係

いて

圧 縮 応 力 度 以 後の

絡 線の剛 性 を ゼロと し た

ので あ る。 こ の

応 力 度

ず み度 関係 を 用

いた

場 合

の モ

メン

曲率 関 係 を 図

一14

軸方 向

率 関 係 を 図

一15

示 す

。 た だ し

軸 力

比は

σ

o/

f

=0.5

漸 増

型の

振 幅 を

え た。 こ の

抵 抗

メ ン

低 下

全 く生

じない。 しか し な が ら

軸 方 向

繰 り

返 し と と

に累

して い る

た だ

大 振 幅 後

の小

振 幅 〔

一10

と 同 じ

載 荷

履 歴 〕 を

与 え

場 合

に は、

一10

場 合

ほ ど

軸 方 向

の 累 積 が 生 じ ること は ない

〔図

− 16

 

れ ら

の こ

、一

水 平 耐 力

に は

安 定

して いる 柱で も

コ ンク1丿

塑 性

で の

特 性

影 響

り危 険 断

面に

ひ ず み

の累 積 が 生 じ

過 大 な 軸

方 向 縮

み が 生 じ てい る

可 能 性

あ る

とを 意 味 し

てい る。

の設

では

こ の よ う

縮 み が 生 じ るこ と を 想 定 して いない のが 通

水 平 耐 力

だ けで はな

軸 方 向 縮

みの観 点 か ら

柱の限

界 変形 を 規

定 す

必 要

あ る と考 え られ る

 

本章

指 摘

し た

さ ら に

危 険 断 面

軸 方

の累 積 が 生 じた

験 体 で は

き な 水 平 耐 力の

低 下 を

起こ し た

事 実

10 )

耐 震 設 計

断 面

曲率

を安

限 界 時

以 下

す る と と

危 険 断 面

軸 方 向

が 累

し てい

よ う な

曲 率 以 下

に と ど める

必 要

§

3.

繰 返

安 定

した

動 を 示 す

限 界

 

本 章

で は

繰 返

載 荷

危 険 断 面

軸 方 向 ひず

み 度の累 積 や そ れ に 伴 う 抵 抗モ

メン トの低 下 を 起こさ

安 定 した 挙 動 を 示 し得

変 形

限 界 を 導 く

  検 討

対 象

る 危

険 断 面

一17

示 す 等 配 筋

面 〔

b

×

D ’

か ぶ

コ ンク

変 形

初 期 段

圧 壊

剥 落 す る 可 能 性

が あ ること か ら]a) 、 コ ア

     D

 

 

 

 

 

 

a /

f

1

 

一一

  

  

_

α

1

1

面 だ け を

対 象

る。 こ のコ ア

断 面

定 軸 力 〔

N

絶 対 値

しい

曲率

幅 〔

曲 率

±

φ

) を

返 し強 制 さ れ ること を 想 定

る。 た だ し

繰 返

載荷

を 受

ている

圧 縮 側

負 担 軸 方 向 力 は

相 殺 す

と し

軸 力

はコ ンク リ

トだ け で

担 す る

と仮 定 す

る (こ こで取 り 扱 う 限 界 変 形 とい

変 形で の

繰 り

返 し

を 考

え た

場 合

引 張 お

よ び

圧 縮 鉄 筋

と も

降伏

あ るい は そ れ に 近い

状 態

になっ て い

る と考

え られ る

とか ら

本 仮 定

は ほ ぼ

妥 当

仮 定

る と 言 え よ う)

ま た

コ ンク リ

トの

応 力 度 〔

σ

ず み

度 〔

ε

〕 関 係

前 章

に 示 した コ ンク リ

トの 塑 性

域 で の

特 性

参 考

に、

以 下

の よ

簡 略化 す

18

照 〕

 

繰返 し載 荷 を 受 け

るコ ンク

トの

応 力 度

関 係の

単 調 載 荷 時

応 力 度

関 係 に

る も と し

そ の包 絡 線 を

2

直 線

表す

コ ンク リ

トの

引 張 応 力 度 を 無 視 す

6

原 点

か ら

大 圧 縮 応 力 度 時

のひ

度 ま

での

は 弾 性 と し

最 大

圧 縮 応

力 度 時

の ひ

度 を越

え た塑

か らの除

で は

応 力 度

がゼ ロと な る ま で 初 期 剛 性 と 等 しい 剛 性 を

直 線

表 す

再 載 荷 時

いて

応 力

生 じ始 め

除 荷 時

いて

応 力 度

が ゼロ と なっ た 点 と し、

再 載 荷

も初 期 剛 性 と等 し

剛性 を持

直 線

表 す

この

場 合

応 力 度

度 関

係の包

絡 線

は、

1

5

)式

表 さ

 

ε 〈

0

場 合

     

σ

=O ……「

1 「

11’

』』

』』

       

…’

「』

1

 

O

≦ ε < ε B の

場 合

   

ε

..._ …_ _.

一.

.、

_

2

      ε コ        

1

 

α ≠

O・

かつ

ε B≦ε <(

1

)εB の

場 合

      α

0

0   

1

ε/ε e

 

コ ア

断面

17

検 討 対 象 断面    図

18

簡 略 化 したコ ンク リ

トの       応 力 度

ひず み度 関係

2

ε

P εo

o εc

D ’

引 張

み φ   ε ゜

F

φ

F.

1

圧 縮ひずみの 重 複 領 域

0

εo

02 ε

P εc (

A

)eo

o≧

2E

e の場 合

  

(E)εD

o〈

2

εo

P の 場合 図

191

圧縮ひずみの重複領域

131

(6)

   

一.

af

。 B

・ ・,

・一

 

3

       ε B      

1

 

α ≠

0、

かつ

1

   

)eB≦ ε の場 合       α

     

σ

;0 .

  

 

一』

…・

「「

  

  

・…

・・

 

4

 

α

=0、

かつ

ε ≦ ε の

合       e      σ

f

’・

………

・・

..

 

 

一一…

 

……

    (

5

      

c

  た だ し

   

fT

:コ ンク リ

トの

最 大 圧 縮 応 力 度

   

c

  

ε B :コ ン ク リ

トの

最 大

応 力 時の ひ

   

α :

初 期 剛性

対 す

縮 応 力 時

の ひ

         

剛 性

比 〔

た だ し、 α ≧

0

る 〕 図

一19

、一

定 軸 力 下

繰 返 し載 荷 を 受 け

面 に

い て

軸 方 向

ひずみ度の 累 積 が 生 じてい ない場

を想

曲率

の ピ

の ひ

ず み度 分 布

称 に な る よ

いた 曲 率 の

ク時 お よ

び 曲率

ゼロ

断 面

の ひ

状 態 を示 し

てい

た だ し

曲率

ゼロ

断 面 中

のひ

み 度 εo

oの大 き さ に よ

A

)と(

B

の 二つ のひ

態 に

け て 示 し てい る。

図 中

の記

は 以 下の通

   

φ:

曲率

曲 率

大 き さ

   

ε 。 :曲

の ピ

断 面

圧 縮

ひ ず み

  

ε o

,:

曲率

の ピ

ク 時

断 面

のひ ず み

  

ε o

o:

曲率

ゼロ

断 面 中

の ひ

こ こ で

断 面

の応

度 分 布 は

ゼロ

時 と

曲 率

の ピ

断 面

の ひ

度 分 布

だ けか ら 推 定 し得 る も の

と仮 定 す

る。

一19

A

)の

場 合

曲 率

ゼロ

で の

断 面

中 央の

ε o

コ ン

ク リ

トの

あれ

曲 率

の ピ

ク 時に お け る

断 面

応力 度 分 布

調

載 荷 時

率 時

想 定 さ れ

応 力 度 分 布

致 す る

。一

曲 率

ゼロ

で の

断 面

中央

の ひ

ε o

。が コ 町

1

00

90

80

70

60

50

40

30

20

1

0

 

12345676910

      齟

      tB 図

20

 

安定限 界時 の 曲 率 と軸力 の 関係 殫

0987654321

hL 臥 軌

qaO

軌 甑 砿

a

ンク

弾 性 限 界

最 大

縮応 力 時

の ひ

ε を 超 え た 場

曲 率

ゼロ

ら正

ず れ

かの

曲率

の   s ピ

クへ の

移 行 時

におい て

図 中の 「圧 縮 ひ ず みの 重 複

領 域 」

大 部 分

でコ ン ク リ

トの

塑 性

か らの

除 荷

じ る。 こ の こ

は、 α >

0

場 合

繰 返

曲 率

の ピ

ク時にお け る断 面の

応 力 度

布 が単 調 載 荷 時

曲率 時

想 定

圧 縮

力 度 分 布

致 し な

軸 方 向

の進 行 と 抵 抗モ

メ ン トの低

が 生 じる こ

と を意 味 し

て い る1D 。

っ て、 こ の

場 合

ゼロ

断 面 中央

の ひ

εo

。が εBに

致 す る

返 し 載 荷に対 し 安

した

挙 動 を

界 曲

を 表 す

と考 え

る。 な お、

曲 率

の ピ

ク 時 お

よ び

ゼロ

断 面

の ひ

態 が

一19

B

)の

状 態

に なっ てい る

場 合に

。がεB

超 え な

曲 率

の ピ

断 面 中 央

の ひ

ε

p

ε

/ 2

え る

曲率

の ピ

クか ら 逆 方

の ピ

クへ の

移 行 時

の 「

圧 縮

みの重

複 領

でコ ン ク リ

トの

塑 性 領 域 か ら

除 荷

生 じ

て し まい、

単 調 載 荷 時

の 同

曲 率 時

に想 定 さ れ る

応 力 度

の 分

な く な

し た がっ て

こ の

場 合

に は

ε o

p

ε

/ 2

条 件 も

考 慮 し

お く必 要 が あ る

。 ε o

εeが 成 立 す る 時の

曲 率

ま ず

ε o

p

を仮 定 し

一18

の コ ン

ク リ

応 力 度

ず み 度 関係 を 用

い て

曲率

の ピ

ク時

曲 率

ゼロ時の断 面の応 力 状 態 を 定 め

軸 力

釣 合

条 件

εo

p

め る こ

に よ

り得

る。 誘

詳 細

付 録

1

示 した

19

B

場 合

に εo

p

εB/

2

立 す る 時の曲

調

載荷 時

の 曲 率の ピ

ク 時に お ける

断 面

の ひ

み と 応

力 状

態 を 想

定 す る

よ り容 易

ら れ る。 §

4.

の 限

界 変 形

 本 章

で は、

の限

界 変

形の

定 図 表 を 示 す

ま ず

0

 

12345678910

      鯉       tfi 図

一21

繰 返 し載 荷に対し

定した挙 動       を示す限界 曲率と軸 力の 関 係

1

00

90

80

7e

60

50

40

30

20

1

0

 

12345678910

      廻       EB       図

一22

 柱の限界 変 形

132

(7)

17

示 し

たコ

断 面

対 し

一18

示 した

コン ク リ

トの

応 力 度

度 関 係

の包

絡線 を 用

いて

安 定 限 界

曲 率

φs

軸 力

N

の 関 係 を 導いた 結 果 を

αをパ ラ メ

タ に し て 図

一20

示 す

。 な お、

誘 導

際 し

安 定

界 時 近 傍

変 形 領 域

で は

引 張 側 主 筋 は 引 張 降 伏 応

力 度

圧 縮 側 主 筋 は 圧 縮 降 伏 応

力 度

に達 してお

この

剛 性

は ゼ ロに なっ てい る もの と仮 定 し た。 ま た

コア断 面にお

る 引 張 側 主

位 置

はコ ア

断 面

の引 張 縁 に

致 す

して 扱 ってい る。

誘導

詳 細

付 録

2

し た。

 

3

に示 し た

算 定 方

法に基づ

き誘 導

した 「

返 し載 荷

安 定

し た

挙動

示 す 変形

限 界 φ

c,

軸 力

N

関 係 を

α

ラ メ

タ と

し て

一21

に 示

だ し

こ こで は

εo

ti

 7 εBの条 件によ

定 め た

を 示

して い る。 こ の理

付 録

1

に記 し た よ う にεo

p が ε B/

2

を 超 え て もεo

oがεBを 超 え な け れ ば

返 し

対 し

ど大

抵 抗

メン トの低 下 を 生 じ る こ

は な い

え られ る こ と に よ る。 ま た、 こ の こ

後 述

検 証 例

も確 認 し

てい る

 

一22

には

一20

と 図

一21

の両 者 を

せて

し た

一20〜

一22

危 険 断 面

お け

軸 力 と曲 率

係 を

し た

の で あ る が

その

1

した

柱 試 験 体

で、

げ 降 伏後 柱 脚 部

じた

の ヒンジ

領域

の長 さ は 柱 せい

D

ま た

ヒ ンジ

領 域

平 均 曲 率

D

を 乗

じ た

のは

R

い近

と な っ たこと

を考 慮

す る と

20

22

横 軸

φ

D ’

/ε B≒

R

/εBと み な

こと

る。

限 界 変 形

繰返 し

載 荷

に 対 し 安

した挙 動 を 示 す 変 形の限 界 」 と 「安 定 限 界

の 何 れ か 小 さい

変 形

規 定 され る

軸 力 が 大 き

場 合

に は 「繰 返 し

載 荷

安 定

し た

挙 動 を 示 す 変 形

限 界

」で

軸 力

が小 さい

場 合

に は 「

安 定 限 界 」

の 限 界

形 が 規

され る 傾

る。

た、

方 向 時

のみ

高 軸 力

他 方 向 時

は極 め

軸 力 あ

るいは 引 張

な る よ う な 隅 柱 や 側 柱の

場 合

に は、 「

安 定

限 界 」で 限

界変 形

規定 され

一22

に よ れ

柱の

軸 力

を 低

く抑

え ること、

負勾 配

傾 き 〔

α

〕 を 小 さ くす

るこ

お よ

び コンク リ

トの最

応 力

時のひ

度 〔

ε コ

〕を

ること が

変 形 性 能 を

確 保 す る 上 で 重 要 で あ る

コ ンク リ

トの拘 束 を 高 め ること は

上 記の三つ の

事 柄

対 応 す

る。

の設

い て は

所 要

変 形 性 能

軸 力

大 き さ

よ り

22

を 参 照 し

必 要

なコ ンク

性 状 を算 定

そ れに見

合 う拘 束 方

を 採 用 す

れ ば 良い と 言 え る。

       

L「

 

最 後

22

に 示 した

算 定 図 表

妥 当 性 を 検 証 す る

た めに

っ たモ

メ ン

曲 率 関 係

解 析例 を

一23

示 す

解 析

た 断 面

2

析に

いた 主

の ない

218mm

の コア

断 面

コ ンク リ

トの

応 力 度

関 係 は

最 大

縮 応 力 度

までは

1

と し、

最 大圧 縮 応 力 度 以 降 を

通 常

鉄 筋

コ ンク

造 柱 を 代

表 し得 る と 思 わ れ る

 

一e.

1

f

       じ

ε1 )の

負 勾

を 持

線 と した

履 歴モ デル は 図

1

の モ

ルを 用い た

一23

中に は

各解 析 例

で設

した

軸 力 比 と曲 率

関 係 を

α

耳0.1

場 合

N

b ’D ’

f。

φ

D ’

)/ εs

関 係

対 応 さ

せ た

図 を 併

せて

掲 げ

図 中

に は

弾 牲

限 界 〔曲

の ピ

に ε 、

ε B

な る 条 件 よ

定 め た

関 係 〕を 細 実

線 で

示 す

と と

に、

1

o         M (a)

  

6

        M          6 (b)       

M

(c)

   

6

         M       

6

(の 0

90

8  κ 

_

勉 呵   〃      

0

52 δり

1  φD

 

一 =

2  

β φ   押      

050 レD

κ 旦

4   ‘

β

φ   禅      

044 レD

∫乙 哩

z

6  ε配 φ   κ      

0

41 卵

π

8  

β φ 0

70

50

50

‘  aelO マ

  よ b ° f

o

3

50O

5

5

  00

5

      o 1

1

    0 亘

0

2 安 定 句 O

1 安定 領 域 園 性 } o1  23  4 5

6

6

6

6

設 定 κ〆(bり

κ}

したN1〔う

D

1

}お     φσ γD

!ε

M

M

M

M M

6

6

6

6

6

(e ) (

D

(9) (h) ω  N     

o

56 占 

2  εB φ   κ      

o

44 占

P

κ  φ〃  

一窩

4  ε8 φ   κ      

0

38 レρ

1

6  ‘β φ  N      

o

0

35b ∫1 廻

8   匸β φ  N シP喫   ‘2    

048 竺

2 φ

5O

5

5 00

5

1     0 1

l

    o

1

5D

5

6

6

5

6

5   非安 定 頓 域

一娯

関 係     (α

o

  c  d   .   

 

9

 

h 安 定 領 域 〔塑 性 〕

6 T 8 910 M :モ

メン ト(tf

m)

 

φ:曲率 (:

10

31 /c口) 図

23

 

メント

解析

一 133

 

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