[論文]正負交番繰返しの鉛直荷重と水平荷重を受けるRC門形架構の復元力特性と柱軸変形
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(2) 近 畿 大 学産 業 理 工 学 部 かや の も り13(2010). 2.供 試 体 と 実 験 装 置 表2柱. 2.1供. 試 体 と材 料 特 性. 供 試 体 は 、1ス パ ン5層RC建. 築 物 の 最 下 層 を 想 定 した 実. 大 の 約1/3の. ス ケ ー ル の 門 形 架 構 で あ り、 梁 は 、 ス ラ ブ を. 考 慮 してT形. 断 面 と して い る 。 柱 ・梁 の 接 合 部 に は 構 面 直. 交 方 向 の 梁 を 想 定 した ス タ ブ を 設 け て い る。 下 梁 は 、 柱 に 比 べ 十 分 に 強 剛 とす る よ うな 断 面 サ イ ズ ・配 筋 と した 。 供 試 体 の 概 要 を 図1に 、 材 料 特 性 と柱 ・梁 の 構 造 因 子 を表1、 表2に そ れ ぞ れ 示 す 。 柱 は せ ん 断 ス パ ン 比2.5の 長 柱 で あ る 。 ま た 、梁 の 曲 げ 降 伏 が 確 実 に 先 行 す る よ う、 梁 の 曲 げ 主 筋 断 面 積 を極 小 さ く して お り、 柱 引 張 鉄 筋 の3D10に -D10. ,梁 下 端 筋 に は2-D6を. 対 して 梁E端. 主 筋 に は2. 配 置 す る こ と と した 。 ち な. み に 、 梁 に 対 す る 柱 の 曲 げ 終 局 強 度(目. ・梁 の 構 造 諸 元. 王 軸圧 縮 応 力 比 一 〇.O茄 ∼O.翫 せ ん 断 ス パ ン比 言.5 せ ん 断 補 強 筋 比 幌〕1.07 主 筋 比 ㈹1.塒 弓旧長鉄 茸芳上ヒ 〔 囲)0.54 断 面 軸皿x皿 皿〕 加 磁 加o 主 筋 帥 四5且 日 一DIO 帯 筋 帥295nDら 帯 筋 間 隔 伽 〕50 梁 せ ん 断 ス パ ン 比2.0 せ ん 断 補 強 筋 比 ㈹0.雌 上 端 主 筋 比 ㈹0.解 下 端 主 筋 比 ㈹O.毘 主 筋 比 ㈹O.錦 断面 〔 皿皿x皿 皿〕15甑 釦O 上 端 主 筋 帥295且2-DIO 下 端 主 筋 呂D295且2-Dら 且 力有芳 呂D295且 工 〕10 肋 筋 間 隔 軸皿〕200. 本 建 築 学 会RC構. 造 計 算 基 準 の 算 定 式 に よ る)は 、 引 抜 き 柱 側 で10.0倍 で あ り、 圧 縮 柱 側 で5.4倍 で あ る。 梁 の 材 長 中 央 部 は 、 水 平 荷 重 の集 中 作 用 点 とす る た め の. 向 か う方 向 を 正 方 向(+方. 向)と し て い る 。. 補 強 の意 図 で断面 形 状 を正方 形 とした。 このた め、梁 の 曲 げ 剛 性 は 、全 長 に わ た っ てT形. 断 面 と した 場 合 の約1.2倍 と. な ってい た。. 荷 装 置 と加 カ プ ロ グ ラ ム. 門 形 架 構 供 試 体 に は 、 油 圧 制 御 に よ る3台 の ア ク チ ュ. 表1に 見 る と お り、 コ ン ク リー ト(呼び 強 度24)の シ リ ン ダ ー 圧 縮 強 度 は40.5N/mm2で. と名 づ け る こ と と し 、A柱. エ ー タ に よ っ て 鉛 直 荷 重Wa,Wbと. 水 平 荷 重Pを. こ と と した(図2)。 鉛 直 荷 重Wa,Wbは. あ った。. な お 、2本 の 柱 の うち 、水 平 ア ク チ ュ エ ー タ か ら遠 い 方 を A柱 、 近 い 方 をB柱. 2.2載. か らB柱. に. 加 える. 、両柱頭 部 に設 け. た ピ ン を 介 して 加 え る方 法 で あ り、 ピ ン を支 持 す る ク レ ビ ス 形 軸 受 け は 、 直 交 梁 を 想 定 し た ス タ ブ に ボ ル トで 結 合 さ れ て い る 。 こ れ に よ り、 引 抜 き の 鉛 直 荷 重 は 、 こ の ス タ ブ を 通 して 両 柱 頭 部 に 加 わ る こ とに な る。 圧 縮 の 鉛 直 荷 重 は 、 ク レ ビ ス 形 軸 受 け の 底 面 か ら梁E端. 面 に 直 接 加 わ る接 触 圧. と して 作 用 す る こ と に な る 。 水 平 荷 重Pは. 、水 平 加 力 用 ア クチ ュエ ー タ の ピス トン. ヘ ッ ドと梁 材 長 中 央 部 の 集 中 作 用 点 と を 結 ぶ 水 平 加 カ ロ ッ ドを 通 して 加 え られ る仕 組 み で あ る 。 一 方 、 ピ ス トン ヘ ッ ド と水 平 加 力 ロ ッ ドの 連 結 部 は 、 剛 接 合 と して い る。 水 平 加 力 用 ア ク チ ュ エ ー タ は 反 力 フ レー ム に ピ ン 支 持 され て お 図1供. 表1材. 試体 の概 要. り、 ま た 、 梁 材 長 中 央 部 の 集 中作 用 点 も ピ ン 構 造 と して い. 料特 性. コ ンク リ ー ト 呼 び 強 度24 シリンダb圧 主主 筋,梁. 縮 強 度(N/mm&)40.5 上 端 主 筋,肋. 筋 用D10. β 皇伏 点(N/mm})377 強 度(N/mmり511 砥i巨 斤f申び(%)29.4 主帯 筋,梁. 下 端 主 筋 用D6. 強 度(N/mm`)548 破 断f申 び(%)13.3. 図2. 加 力装置 全容.
(3) iE負 交番 繰 返 しの鉛 直 荷 重 と水 平 荷 重 を受 け るRC門. る 。 この た め 、 水 平 荷 重 伝 達 機 構 は 、 水 平 加 力 ロ ッ ドと水 平 ア ク チ ュ エ ー タ か ら な る 一 つ の 水 平 部 材 が 両 端 で ピ ン支 持 され て い る とみ な す こ とが で き る。 水 平 荷 重Pが. 梁 材長. 中 央 部 で 集 中 荷 重 と して 加 え られ る た め 、 水 平 荷 重 が 作 用. 形 架構 の復 元 力特 性 と柱 軸 変形. 圧 縮 応 力 に な る も の と考 え られ る。 他 方 、 変 動 成 分 の 振 幅Aと. 周 期Tに. つ い ては 、水 平振 幅. の 各 段 階 で 同 じ組 み 合 わ せ と な る よ うに 設 定 と した 。 例 え ば 、水 平 変 位 角Rの. 振 幅 が0.5%で. あ る水 平 繰 り返 し. す る と梁 の 左 半 分 と右 半 分 の そ れ ぞ れ に 引 張 と圧 縮 の 軸 方. 4サ イ クル 問 に お け る鉛 直荷 重Wa,Wbは. 向 応 力 が 生 ず る こ と に な る。. Hに 示 す とお りで あ る 。 水 平 繰 り返 し の 最 初 の 四 半 サ イ ク. この実 験 の特徴 は 、加力 プ ログ ラム にあ る。 まず 、水 平 荷 重Pは. 水 平 変 位 で 制 御 す る も の と し、 図3に 示 す とお り、. 変 位 振 幅 が 水 平 変 位 角Rの0.5%∼6%の9段. 階 とな る よ う漸. 、 図4上 段 のA-. ル 間(A-B)は 、 ス ケ ル トン カ ー ブ を描 く 区 間 で あ り、 こ の 間 、 鉛 直 荷 重 はWa,Wbと を0.5,1.0,2.Osecと. も に 振 幅 をA-220kNと. し、周 期. し て 各 周 期 で2サ イ ク ル ず つ 、 合 計6サ. 増 さ せ 、 各 振 幅 段 階 で4サ イ ク ル ず つ 繰 返 す 正 弦 関 数 で 表. イ ク ル と な る7秒 間 の 鉛 直 荷 重 を加 え る こ と に な る。 続 く. す こ と と し た 。 水 平 制 御 の 周 期 は 、 概 ね ピ ス トン 速 度 の. 水 平 繰 り返 しの 四 半 サ イ ク ル 問(B-C)で は 、振 幅A-0と. 1kineを 目安 と して 設 定 した 。 水 平 振 幅 の 各 段 階 で は 、最 初. す な わ ちWaとWbは. の サ イ クル に 履 歴 曲線 が い わ ゆ る ス ケ ル ト ン カ ー ブ(バ ッ. も の と して い る。. ク ボ ー ン カ ー ブ)と な る部 分 を もつ こ とに な る。 こ こ で 、ス. ど ち ら も 一 定 値Wo-180kNを. さ ら に 続 く 水 平 繰 り返 しの1サ. ケ ル トン カ ー ブ(バ ッ ク ボ ー ン カ ー ブ)と は 、 初 め て 経 験 す. A-220kN、. る 変 位 を進 む 際 に描 く荷 重 一 変 形 曲線 の こ と で あ る 。. 水 平 繰 り返 しの1サ. 他 方 、 鉛 直荷 重Wa,Wbに. は 、 少 し複 雑 な 加 力 プ ロ グ. し、 保つ. イ クル 問(C-D)で は 、振 幅. 周 期T-0.5secの24サ. イ ク ル を、 同様 に続 く. イ クル 間(D-E)で も 、 振 幅A220kN、. 周 期T-1.Osecの24サ. イ ク ル を 、ま た 次 の 繰 り返 し の1サ イ. ラ ム を 設 定 し た 。 鉛 直 荷 重 は 式(1)に 示 す と お り、 定 荷 重W. ク ル 間(E-F)で も、 振 幅A-220kN、. Oと 振 幅A、. イ クル を 設 定 して い る 。 つ ま り、C-Fの 間 は 、合 計72サ イ ク. 周 期Tの. 正 弦 関数 に よる変 動 成 分 の和 と して. 表 す も の と し 、常 にWO-180kNと A-220kNま. た はA-0と. し、振 幅 は 場 合 に応 じ て. す る よ う設 定 した 。. 周 期T-2.Osecの24サ. ル の 鉛 直 荷 重 を加 え る こ と に な る。 そ の 後 に 続 く 問(F-GH)で は 、 再 び 振 幅A-0と. して い る。. 以 上 が 、 水 平 振 幅 が 変 位 角RO.5%の お け る鉛 直 荷 重Wa,Wbで. (1). Wa,Wb-WO十A・sin(2π/T). 水 平4サ イ ク ル 問 に 21. あ る。. と こ ろ が 、 次 の 水 平 振 幅 段 階 に 設 定 した 鉛 直 荷 重Wa, こ の 結 果 、鉛 直 荷 重 は 、 引 抜 き40kNと. 圧 縮400kNの. 問を. 変 動 す る こ とに な り、 これ を柱 断 面 積 で 除 して 応 力 度 σ。 で 表 す と σ。 は 引 抜 き1.ON/mm2と. 圧 縮10.ON/mm2の. 問 を変. Wbで. は 、 多 少 異 な る も の で あ る。. 図4上 段 のH-Pは. 、 水 平 変 位 角Rの. 振 幅 が1.0%で. 平 繰 り返 し4サ イ ク ル 問 に お け る鉛 直 荷 重Wa,Wbを. あ る水 示. 動 す る こ と に 相 当 す る 。 ち な み に 、 コ ン ク リー ト圧 縮 強 度. した も の で あ る 。 こ こ でH-1間 で は 、 振 幅AOと. は 、約40.ON/mm2で. が 、IJ問 は 、 ス ケ ル トン カ ー ブ を 描 く こ と に な り、 この 間. き 時 η 一2.5%と. あ る の で(表1)、 軸 圧 比 ηで 表 せ ば 、引 抜 圧 縮 時 η 一25.0%と. 引 抜 き の 鉛 直 荷 重40kNを. い う こ とに な る。. 受 け る 際 の 引 抜 き 側 柱 で は 、軸 ノ」. で は 、 先 のA-Bと 同 様 に 鉛 直 荷 重 はWa,Wbと の 値 を220kNと. し、周 期Tを0。5,1.0,2.Osecと. して い る. もに振 幅 して 各 周 期 で. が 引 張 り応 力 と な る。 しか し、 圧 縮 側 の 柱 で は 、 水 平 荷 重. 2サ イ ク ル ず つ 、 合 計6サ イ ク ル と な る7秒 間 の 鉛 直 荷 重 を. Pが 大 き い 値 を示 す 場 合 に は 梁 の せ ん 断 力 の 方 が 引 抜 き鉛. 加 え る こ と に す る。 但 し、 こ こ で は 、 先 の 水 平 振 幅 が 変 位. 直 荷 重 を 上 回 る と予 想 され る の で 、 柱 軸 力 は わ ず か な が ら. 角Rの0.5%の. 図3加. 力プ ログラム. 場 合 と異 な り、WaはWbと. 図4加. 力 プ ロ グ ラ ム(詳 細). 逆 の位 相 で 変 動.
(4) 近 畿 大 学産 業 理 工 学部 かや の も り13(2010). す る 設 定 と し て い る。 す な わ ち 振 幅 をWaで 220kNと. し 、Wbで. はA=十220kNと. し て い る の で あ る。. 続 く 四 半 サ イ ク ル 間(J-K)で は 、B-C問 の ど ち ら も振 幅 をA=0と 一 定 値Woを. と 同 様 にWaとWb. し、 す な わ ちWaとWbは. 共に. 保 つ も の と して い る. 。. そ の 後 のK-L問 、LM問. 、M-N問. は 、 先 のC-D,D-E,E-F問. と 同 様 に そ れ ぞ れ の 区 間 でWa,Wbと 220kNと. はA=-. し、周 期Tを0.5,1.0,2.Osecと. もに振 幅 の値 を して 各 周 期 で24サ イ. ク ル ず つ 、 合 計72サ イ ク ル の 鉛 直 荷 重 を加 え る の で あ る が 、 但 し 、 こ の 場 合(水 平 振 幅 が 変 位 角Rニ1.0%)に bと 逆 の 位 相 で 変 動 させ る の で あ る。. 測器 具配置 の概 容. 動 量 を計 測 し、 梁 の 擁 み 曲線 を 求 め て い る が 、 こ こ で は 、. これ 以 後 の 水 平 振 幅 が 漸 増 し て い く際 、 振 幅 段 階 が 進 む ご と にWaとWbの. 図5計. は 、WaはW. こ の 計 測 結 果 に 関 す る 検 討 は 割 愛 す る こ と とす る 。. 位 相 を 交 互 に 、 同位 相 と 逆 位 相 を 繰 り. 返 す 設 定 と して い る。 なお 、計 測 の サ ン プ リン グ周 期 は. 3.実 験 結 果. 20m秒. と し た 。 実 験 の 全 所 要 時 間 は 、960秒 弱 で あ る 。. 3.1破. 2.3計. 測 装置. Bを. 壊 経過. 実 験 後 の 供 試 体 の 表 面 に つ い て 、 供 試 体 全 景 、 柱Aと. 供 試 体 の 全 景 を 写 真1に 示 す 。 写 真1は 、 実 験 前 の 供 試 体 の 表(お も て)面 を 示 した も の で あ る。. 、 ま た 水 平 荷 重Pは. 水 平 変 位 角Rが0.5%を. 柱. 示 す。 越 え る 辺 りか ら柱 脚 部 に 曲 げ 亀. 裂 が発 生 し 、そ の 後Rが1.0%に. 供試 体 の水 平変 位 は、水 平荷 重 載荷 用 ア クチ ュエー タ の ピ ス トン の 変 位Xを. そ れ ぞ れ 写 真2,3,4に. 近 づ くあ た りか ら左 右 の 梁. 端 部 に 曲 げ 亀 裂 が 見 られ た。 そ の 後 、Rが1.5%を. 越 え る と、. 、 そ の ピ ス トン. 水 平 の 繰 り返 しや 水 平 振 幅 の 増 大 に 伴 い左 右 の 梁 端 部 に 曲. ヘ ッ ドに 取 り付 け た ロー ドセ ル に よ っ て 計 測 した(図5)。 水. げ 亀 裂 が 伸 展 し、 梁 下 端 の か ぶ り コ ン ク リー トが 剥 離 ・落. 平 変 位 角Rは. 下 して 梁 下 端 主 筋D6が. 、柱 の 内 法 長h。 を 用 い てR=X/h。. 求 め た 。 こ こ に 、h.=1000mmで. として. ある。. 露 出 した 。 これ と 同 時 に 、 左 右 の. 柱 脚 部 の 曲 げ 破 壊 も 進 行 し 、 表 面 コ ン ク リー トの 剥 離 ・落. 左 右 の 柱 の 軸 心 位 置 に は 、 表 面 と裏 面 に 鉛 直 方 向 の 変 位. 下 が 進 ん だ 。Rが3%を. 越 え る辺 りか ら、 左 右 の 梁 端 部 に. 計 を 取 り付 け 、 こ の 計 測 量 を 用 い て 柱 材 長 変 動 量YaとY. 曲 げ 亀 裂 が 下 端 か ら梁 上 端 の ス ラ ブ ま で 貫 通 し、 柱 と梁 は. bを 求 め た 。 す な わ ち 、図5に 見 る よ うに 、供 試 体 の 表 面 と. 主筋 のみ で接 合す る状態 とな った。 そ の後 は、水 平 の繰 り. 裏 面 の そ れ ぞ れ に お け る 下 梁 と柱 頭 部 ス タ ブ 間 の 距 離 の 変. 返 しの 度 に柱 ・梁 間 の 亀 裂 も 開 閉 を繰 り返 し、 そ の 亀 裂 幅. 化 量 を 計 測 し、 表 面 と裏 面 の 値 の 平 均 値 をYaとYbと. も広 が り、 露 出 して い る 梁 下 端 主 筋D6が. し. たの であ る。. 伸 び と座 屈 を繰. り返 し、 左 右 の そ れ ぞ れ で 一 本 が 破 断 した(写 真5,6)。. そ の 他 に 、 梁 の 軸 心 上 に 選 ん だ7点 に 鉛 直 方 向 の 変 位 計 を 取 り付 け 、 下 梁 の 上 端 面 か ら梁 の 下 端 面 ま で の 距 離 の 変. 水 平 変 形 振 幅 の 小 さ い 領 域 か ら梁 の 両 端 部 で 破 壊 が 進 行 し た た め 、 柱 頭 部 で は 破 壊 が ほ とん ど進 行 せ ず 、 柱 の 損 傷 は 脚 部 の 曲 げ破 壊 、 曲 げ 圧 縮 破 壊 が 進 行 す る だ け で あ り(写. 写 真1加. 力実験前 の供 試体(表 面). 写 真2加. 力実験 後の 供試体(表 面).
(5) 正負 交番 繰 返 しの鉛 直 荷 重 と水 平 荷 重 を受 け るRC門. 写 真3加. 力実験 後のA柱 脚部(表 面). 写真6加. 3.2荷. 形 架構 の復 元 力特 性 と柱 軸変 形. 力実 験後 の梁 端部(B柱 側 端部 ・表面). 重 一 変 形 関 係 と ス ケ ル トン カ ー ブ. 水 平 変 位 角Rと. 水 平 荷 重Pの. 時 刻 歴 を 図6(a),(b)に 示 す 。. ま た 、 全 経 過 時 間 に わ た る水 平 荷 重P一 係 を 図7に. 示 す 。 さ ら に 、 図7か. 水 平 変 位 角Rの. 関. ら 正 領 域 の ス ケ ル トン. カ ー ブ(バ ッ ク ボ ー ン カ ー ブ)に 相 当 す る 部 分 を 抜 粋 した も の を 図8に. 示 す 。 図8に. は 、 計 算 に よ る推 定 耐 力 も破 線 で. 描 い て い る。 水 平 耐 力 のPu1、Pu2、Pu3は. 写 真4加. 力実験 後のB柱 脚部(表 面). 図6(a)水. 写 真5加. 真3,4)、. 平 変 位 角Rの. 時刻歴. 力実験 後の 梁端部(A柱 側 端部 ・表 面). あ た か も片 持 ち 柱 を 供 試 体 とす る 実 験 状 況 に 近. い ものに な って しま った。 図6(b)水. 平 荷 重Pの. 時刻 歴. 、そ れ.
(6) 近 畿 大 学産 業 理 工 学 部 かや の も り13(2010). 図7荷. 重P一. 変 位 角R曲. 線. 図9P-△. 効 果 を 差 し引 い た 場 合 の ス ケ ル トン カ ー ブ. 鉛 直荷重 が 同位相 で 変動 してい るのか 、あ るい は逆位 相 か に よ っ てPの. 変 動 す る様 子 が 大 き く 異 な る こ と が 見 て とれ. る。 例 え ば 、 左 右 の 鉛 直 荷 重 が 同 位 相 で 変 動 して い る 領 域 で のPの 50kNに. 変 動 幅 は 大 き く、 変 動 の 幅 は 大 き い と こ ろ で 約 及 ぶ こ と が 読 み 取 れ る。 逆 に 左 右 が 逆 位 相 で 変 動. す る領 域 で はPの. 変 動 幅 は 小 さ く、 変 動 幅 は 大 き く て も 約. 15kN程 度 で あ る こ と が わ か る。 図8に よれ ば 、 左 右 の 鉛 直 荷 重 が 同 位 相 で 変 動 して い る 図8P-R曲. 領 域 にお け る 水 平 荷 重Pの. 線 に お け る 正 領 域 の ス ケ ル トン カ ー ブ. い るRが1∼2.5%の 角Rが2.5%を そ れ 鉛 直 荷 重 をWaWb400kN(η25.0%)、WaW b-180kN(η. 一11.3%)、Wa-Wb-40kN(引. 抜 き η一. 算 定 に は 、 日本 建 築 学 会 の 柱 用 の 式 、 す な わ ち 軸 力. 項 を含 む 算 定 式 を 用 い 、A柱. 側 の算 定で は梁 の軸圧 縮 力 を. A柱 の せ ん 断 力 と等 し く 、 ま たB柱. 側 の 算 定 で はB柱. のせ. ん 断 力 と等 し くお い て 算 定 した も の で あ る 。 図6、. 図7や. 図8に. 領 域 で 約50kNの. 大 き い 値 を示 して. 値 を 示 し、 そ の 後 変 位. 越 え る とPの 変 動 幅 が 小 さ く な る が 、 これ に. 対 して 、 鉛 直 荷 重 が 逆 位 相 で あ る 場 合 に はRの. 2.5%)と し た 場 合 の 値 で あ る 。 な お 、 梁 の 終 局 曲 げ 強 度 Myの. 変 動 は 、Pが. てPの. 増 加 に伴 っ. 変 動 幅 が 大 き く な っ て ゆ く傾 向 を 示 して い る こ とが. わ か る。 と こ ろ で 、 計 測 値 で あ る水 平 荷 重Pに らすP△. は鉛 直荷 重 が もた. 効 果 分 が含 まれ てい るので 、計測 値 の水 平荷 重. Pか らP△. 効 果 相 当 分 の 水 平 力P'を 取 り除 い た 値 をP*. と して 、 図8を 書 き換 え る と 図9と な る 。 こ こ に 、PL(Wa 十Wb)xR、P*-P十P'で. 見 る よ うに 、 水 平 最 大 荷 重Pmaxは. あ る。. 水 平 変 位 がR-1.5∼2.0%と. な る辺 りの正 負 そ れ ぞ れ の領. 図9は 、 全 体 的 に 図8と ほ とん ど同 じ 曲線 を 描 い て い る よ. 域 でPmax-110kN,100kNで. あ っ た 。 これ ら 水 平 荷 重 が 最. うに 見 え る が 、 図8と 図9を 詳 し く比 べ る と 、 予 想 ど お り、. 大 値 を 示 し た の は 、 左 右 の 鉛 直 荷 重 が 同位 相 で 変 動 す る 際. 水 平 変 位 角Rが. の 鉛 直 荷 重 の 値 が400kNと. 圧 縮 方 向 で 大 き い 場 合 程 、P△. な っ た 瞬 間 に 記 録 した も の で あ. 大 き く な る程 、 ま た 鉛 直 荷 重Wa、Wbが 効 果 が 顕 著 で あ る こ とが. り、 図8に み る と お り 日本 建 築 学 会 の 曲 げ 終 局 強 度 算 定 式. わ か る 。 図9の 中 で 、左 右 の 鉛 直 荷 重 が 同位 相 で 変 動 し て. で 求 め た 値 と ほ ぼ 一 致 して い る こ とが 分 か る 。 な お 、 図8. い る 領 域 に つ い て み る と 、P*の. 変 動 幅 はRが3∼3.5%の. で 示 したPu3(引. 領 域 で 約65kNで. りの 領 域 で もP*の. 抜 き η一2.5%)は. お け る水 平 荷 重Pの. 、 ス ケ ル トン カ ー ブ に. 谷 値 と は 人 き くず れ て い る こ と が わ か. る。. これ らP*の. 正 領 域 の ス ケ ル トン カ ー ブ(バ ッ ク ボ ー ン カ ー ブ)を 描 い た 図8を 見 る と、 鉛 直 荷 重 の 変 動 に 応 じて 水 平 荷 重Pが. 変. 動 す る様 子 が よ くわ か る。 しか し、 鉛 直 荷 重 の 変 動 周 期T が0.5,1.0,2.0秒. 幅 は 約50kNと. と変 わ っ て も 、 水 平 荷 重Pが. 変動 す る様子. に は違 い の 無 い こ とが わ か る 。 さ ら に 、図8か らは 、左 右 の. あ り、Rが5%辺. 変動. 大 きい 値 を示 して い る こ とが 読 み取 れ る。 変 動 幅 の 値 は 、Rが1%やRが2%辺. りで あ る. 水 平 耐 力 が 大 き い 領 域 に お け る値 とほ とん ど同 じで あ る こ と に 注 目 した い。 他 方 、 左 右 の 鉛 直 荷 重 が 逆 位 相 の 領 域 に お け るP*の. 変 動 幅 を み る と、破 壊 が 進 ん で い るRが4%と. な る 領 域 で は 約15kNで 2.5%の. あ っ て 、 こ の 値 はRが1.5%やRが. 領 域 で 示 す 約10kNに. 比べ 、 む しろ大 き くな って い.
(7) iE負 交番 繰 返 しの鉛 直 荷 重 と水 平 荷 重 を受 け るRC門. る こ とが わ か る 。 水 平 変 位 角Rが. で き る 。 こ の3成 分 の う ち 、Rの 大 き い領 域 で は破 壊 が 進 行 して コン ク. リー ト強 度 が 低 下 す る と 考 え られ る が 、Rの. 大 きい領 域 で. も 鉛 直 荷 重 が 同 位 相 で 変 動 す る場 合 のP*の. 変 動幅 が ほ と. る成 分 が 最 も大 き く、時 間 の 経過 に伴 い、破 壊 の 進 展 に. 柱 材 長 の 変 動 鼠YaとYbの. は、. 変 動 は 全 振 幅 で 約3.5mm、B柱Ybの. 変動 が 全. な っ て い る。. 図10と 図11のYaとYbの. 時 刻 歴 を そ れ ぞ れ 図10と 図. 変 動 幅 が 大 き く増 大 す. る こ とが わ か る 。 ち な み に730秒 辺 り(R..4.5%)で. 振 幅 で 約4.5mmと の材長 変動 と軸方 向剛性. 繰 り返 し に応 じ て 増 減 す. 伴 っ て この 成 分 に よ るYaやYbの. A柱Yaの. ん ど減 少 して い な い こ とは 、 大 き な特 徴 で あ る 。. 3.3柱. 形 架構 の復 元 力特 性 と柱 軸 変形. 結 果 は 、 軸 圧 比 が 最 大25%の. 圧 縮 荷 重 を う け て い る に も 関 わ ら ず 、 水 平 変 位 角 がR-. 11に 示 す 。 こ れ ら両 図 で は 、 柱 材 長 の 伸 び 量 を 正 領 域 、 縮. 0.5%辺. み 量 を 負 領 域 と して い る。 図10と 図11は 、YaとYbが. を 示 して お り、 さ らに 架 構 が 左 右 に 大 き く変 位 した 瞬 間 に. 大. りか ら以 後 ず っ と続 い て 柱 の 材 長 は伸 び て い る こ と. 略 と して 、 ほ ぼ 同 じ傾 向 の 時 刻 歴 を 描 い て い た こ と を 示 し. 大 き く伸 び 、 そ の 伸 び 吊 は 柱 材 長 の0.35%∼0.45%と. て い る。 ま ず 、 全 経 過 時 間 を 通 して 縮 み と伸 び が繰 り返 さ. 場 合 の あ る こ と を 示 して い る。. れ て い た こ と、 縮 み よ り も伸 び を 示 す 時 間 帯 が 多 く 、 ま た 全 体 と して 縮 み 吊 よ り も伸 び 鼠 の 方 が ず っ と大 き い 値 を示 す こ と も読 み 取 れ る 。 縮 み 量 が ほ ぼ0.5∼1.Ommで. あるの に. 図12と 図13は 、 ス ケ ル トン カ ー ブ を 描 い て い る 際 のA柱 とB柱. そ れ ぞ れ の 鉛 直 荷 重W柱. 材 長 変 化 吊Yの. し た も の で あ る。 縦 軸 の 鉛 直 荷 重Wは. 対 して 、 伸 び 量 は 時 間 の 経 過 に 伴 っ て 伸 展 して い る こ と が わ か る。 す な わ ち 水 平 変 位 角Rの. た 、 図 中 の 破 線 は 、 ヤ ン グ 率 をE-2000kN/cm2、. し、 そ れ に 伴 っ て 、伸 び 量 も初 期 の0.5mm程 り(R..3%)の3∼4mmに. 度 か ら600秒 辺. 増 大 して い た 。YaとYbの. 時. 刻 歴 波 形 は 、加 力 開 始 後 の 時 間 の 経 過 に伴 っ て 徐 々 に 伸 び 量 が 増 加 し、600秒 辺 りで 最 大 を示 し 、そ の 後 は 時 間 と共 に 減 少 す る 成 分 と 、 水 平 変 位 角Rの. 正 負 繰 り返 し に応 じて 増. 積 をA-400cm2、. 伸 び を 正 領 域 に採 っ て い る。 ま. 部 材 長 をL-1000mmと. 剛 性KEA/L800kN/mmを. 部材 断 面. して 求 め た 弾 性. 表 した も の で あ る。. 加 力 開 始 直 後 の 初 期 段 階 で は 、A柱 剛 性Kと. 関係 を 示. 圧 縮 を正領 域 に、 ま. た 横 軸 の 柱 材 長 変 化 量Yは. 増 大 に伴 っ て 破 壊 が 進 行. な る. 、B柱. 共 に計 算弾性. ほ ぼ 等 しい 剛 性 を 示 して い た 。. 図12と 図13に 共 通 し て 、 水 平 変 位 角Rの. 振 幅 が 小 さい 領 ' ∠. 減 す る成 分 、 さ らに 極 短 い 周 期 で 細 か い 凹 凸 を 繰 り返 す 成 分 の3成 分 が 重 ね 合 わ さ っ た も の で あ る 様 子 を 窺 う こ と が. 図12WaとYaの 図10A柱. の 材 長 伸 びYaの. 時刻歴. 図11B柱. の 材 長 伸 びYbの. 時刻歴. 図13WbとYbの. 関 係(ス ケ ル トン カ ー ブ 時). 関 係(ス ケ ル トン カ ー ブ 時).
(8) 近 畿 大 学産 業 理 工 学部 かや の も り13(2010). 域 で は 、 鉛 直 荷 重 の 圧 縮400kNか た っ てW-Y関. ら 引 き抜 き の 一40kNに. 係 は ほ ぼ 直 線 関 係 を示 す が 、Rの. わ. よ っ て 以 下 諸 点 を 明 らか に す る こ とが で き た。. 振幅 が大. ① 鉛 直 荷 重 の 変 動 が ス ケ ル トン カ ー ブ の 凹 凸 と して 現 れ る. き い 領 域 で は 、 面 積 は 小 さ く極 細 い 形 で は あ る が履 歴 ル ー. 際 、鉛 直 荷 重 の 周 期 が0.5∼2.0程 度 に つ い て は 、鉛 直 荷 重. プ を描 く よ うに な り、 さ ら にル ー プ の 形 状 に は ス リ ップ 傾. の周 期 は ス ケ ル トン カ ー ブ の 凹 凸 に ほ と ん ど影 響 しな い 。. 向 が 表 れ 、 硬 化 バ ネ 型 曲線 と な る 傾 向 が 認 め られ る。 ル ー プ 全 体 が 示 す 剛 性 は 、 水 平 変 位 角Rの 徐 々 に 低 下 して ゆ き 、Rの. 振 幅 が4%以. 傾 き が 示 す 剛 性 は 計 算 弾 性 剛 性Kの リ ッ プ 域(W≒0近. 振幅 の増 加 に伴 っ て 降 は履 歴 ル ー プ の. 約1/2と. な り、 ま た ス. 辺)で は 、 ル ー プ の 勾 配 はKの. 約1/5で. あ. る。. 効 果 を 取 り除 い た 成 分 に は 、 軸 圧 比 が 圧 縮0.25一. 引 抜 き0.025と な る鉛 直 荷 重 の 繰 り返 し に よ っ て 、水 平 変 位 角 の2%∼6%の. 領 域 で ス ケ ル トン カ ー ブ に 大 き な 凹 凸. が み られ る 。 この 凹 凸 の 規 模 は 、 柱 の 曲 げ 終 局 強 度 算 定 時 の軸圧 縮 力 の効果 とほぼ 同 じであ った。 ③ 梁 の 曲 げ 降 伏 が 先 行 し、 梁 の 曲 げ破 壊 が 大 き く進 行 す る. と こ ろ で 、 横 軸 で あ る柱 材 長 変 化 量Yの と、A柱. ②P-△. で はR=0.5%の. され る 度 に 、W=0に. 値 につ いて 見 る. 振 幅 段 階 か ら、 鉛 直 荷 重 が 繰 り返 お け るYが. 、す な わ ち残 留 変 形 が 徐 々. に 伸 び る傾 向 を 既 に 示 して お り、 さ ら にR=1.0%の 階 で は 、A柱. とB柱. お け る柱. 向変形 の 関係 は、 面積 の小 さい硬化 型 バネ の履 歴ル ー プ. 伸 び をみせ て い るこ. と して 表 す こ とが で き 、履 歴 ル ー プ の 勾 配(剛 性)は 、水 平. 振 幅 段 階 に 至 る と 、A柱. .5mmの. 伸 び を 、Wa=400kNの. の 場 合 、Wa. で初 期 剛 性 の 約1/2と. Yb≒0.1mmの. 伸 び を 、Wb=400kNの. 参考文 献. 縮 荷 重 時 でYa≒1.Ommの. 振 幅 段 階 に 至 る と、A柱 伸 び を 、Wa=400kNの. 圧. 伸 び とな っ て い た 。. ) 3. 圧 縮荷 重 時. 2004梗 概 集 、pp.288-289、(2005、Jan.) 平 松 晃 、"繰 り返 し鉛 直 荷 重 を 受 け るRC門. 学 年 次 論 文 集Vbl.27、No2、pp.445-450、(2005、Jun.) 平 松 晃 、"繰 り返 し水 平 荷 重 と鉛 直 荷 重 を 受 け るRC 門 形 架 構 の 柱 軸 方 向 変 形 に 関 す る 実 験 的 研 究"、 日 本 建 築 学 会 九 州 支 部 研 究 報 告 第46号. 4.ま と め わ ず か1個 の 供 試 体 に よ る 実 験 結 果 で あ る が 、 本 研 究 に. 形架 構 の. 復 元 力 特 性 に 関 す る実 験 的 研 究"、 コ ン ク リー ト工. 伸 び とな り、ま た 、B柱 で は 、W 伸 び を 、Wb=400kNの. 形 フ レー ム の. 復 元 力 特 性 に 及 ぼ す 影 響"、 日 本 地 震 工 学 会 大 会 一. ) 2. で は 、Wa=0でYa≒1.9mmの. b=0でYb≒1.5mmの. 平 松 晃 、"鉛直 荷 重 の 繰 り返 しがRC門. 圧縮 荷重 時 で. 伸び を見 せ てい た。. さ らに 進 ん で 、R=2.0∼2.5%の. な る。. 圧縮 荷重 時 で. 伸 び を 見 せ て お り、ま た 、B柱 の 場 合 、Wb .3mmの. 時点. ) 1. Ya≒0.5mmの. でYb≒0.4mmの. を示す 。. 変 形 の 増 加 に伴 い 徐 々 に低 下 し、 変 位 角 が5∼6%の. R=1.5∼2.0%の. =0でYb≒1. 平 変 位 角 が0.5%の 領 域 か ら 、 既 に 柱 の 材 長 が 伸 び る傾 向. ④ 柱 の 軸 方 向 に 関 す る繰 り返 し荷 重 下 に お け る軸 カ ー 軸 方. とが わ か る 。. =0でYa≒1. 構 で は あ る が 、 軸 圧 比 が0.25の 圧 縮 荷 重 下 で も 水. 振 幅段. の 双 方 と も、Wa=Wb=0に. 材 長 変 化 量Ya、Ybが0.3∼0.5mmの. RC架. pp.389-392、(2007、MaL). ・1構. 造 系、.
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