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初期損傷を有するRC柱の繰り返し変形特性に関する実験的研究

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V-001 土木学会中部支部研究発表会 (2011.3)

初期損傷を有する

R

C

柱の繰り返し変形特性に関する実験的研究

中部大学 学生会員O 北瀬昭平 中 部 大 学 学 生 会 員 杉 山 彰 浩 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 繰り返し載荷を受ける鉄筋コンクリート (RC)柱では,主鉄筋の座屈がポストピーク領域での挙動に大き な影響を与えることが分かつている 1) この要因として, 1)横拘束筋間隔, 2)配筋量および 3)定着状態 の3つが挙げられる.本研究では,面外方向に初期損傷を有した RC柱の繰り返し載荷実験を実施すること により,座屈挙動を含む変形性能およびエネノレギー吸収能に及ぼす「初期損傷」の影響について考察する. 2. 実験計画

2

.

1

実験供試体 実験では3 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 RC柱供試体を用い た.主鉄筋にD1 0(SD295A)を8本,横拘束筋にはD6(SD295A)を間隔s= 65, 90, 105, 120 m mで、それぞれ配筋 した(図ー1に示す供試体断面を参照).初期損傷の有・無により計8体を作製した.打設コンクリートの設 計基準強度はfck=40MPaである.なお,供試体条件,材料定数一覧を表

-1

に示す. 表-1材料定数および供試体条件 横│間拘隔束筋s コンクリート 主鉄筋 (D10) 横拘束筋(D6) 降伏変位 降伏荷重 初期損傷 [mml 設4計0基[M準P強al度 降[伏MP強al度引[張MP強al度 降[伏MP強al度引[張MP強al度 ,占[mml P, [KNl 変 位[mml 65-a 49.0 381.8 550.7 340.7 492.7 10.50 26. 6

65司b 49岨O 381.8 550.7 340.7 492.7 8.00 21匂4 64 90-日 49.7 392.7 605.7 294.1 499.7 7.94 21.5 25 90-b 49.7 392.7 605.7 294.1 499.7 7.94 22.4 50 105-a 49.7 392.7 605.7 294.1 499.7 7.94 22. 7 25 105-b 49.7 392.7 605.7 294.1 499.7 7目94 21.5 50 120-a 48.0 392.7 605.7 294.1 499.7 8.03 22.3

12D-b 48.0 392.7 605.7 294.1 499.7 8冒03 22.8 64 2民2 載荷装置ならびに載荷パターン 鉛直軸力 本実験では,一方向曲げ載荷装置(供試体を銅製冶具に挿入し高力ボ、ルト により完全固定の条件として一方向曲げを実施する装置)を使用する.図-2に示すように,一定軸圧縮力(ここでは, 5%軸力)下で,あらかじめ面外 方向に初期損傷を与えた後供試体を900 回転させ,損傷時とは別の載荷面 で繰り返し載荷(以下,本載荷を擬似二軸曲げ載荷と称する •)を実施した開 載荷ノfターンとして, 0→ 8→・8→ 8→・ 16→ 16→ -16(x 0 y)を設定した.なお, 初期損傷の程度として, s = 90 m mおよび105mmの供試体は,面外方向に変 位25m mおよび50m mの片面損傷(例えば, 50 m m変位の場合は, 0→50 m m→Oの初期損傷), s = 65 m mおよび120mmの場合には, 0→ 8→戸8→

o

(x

o

y) の両面損傷を与えた.表

-1

には初期損傷の変位を記し,図

-3

には, 例として, s=65 m m供試体の初期損傷載荷時の荷重一変位曲線を示す. 図-1供試体断面図 3. 実験結果圃考察 本実験より得られた荷重ー変位曲線の除荷曲線および再載荷曲線を用い て変形特性を考察する.図

-4

は,一例として, ["初期損傷有り」と「損傷 無し」のs= 120 m mの供試体に対する荷重一変位曲線を示したものである. ただし, s=90mmおよび 105mmの供試体に対する擬似二軸曲げ載荷実験 結果は, ["初期損傷レベノレ」が小さいため,荷重一変位曲線に大きな違いが 見られなかった.よって,初期損傷を与えた段階で主鉄筋に座屈が生じた -453-129

基部断面 図

-2

初期損傷を有する 供試体の載荷方法 -4 -50

変位[田nJ 50 図

-3

初期損傷載荷例

(

s

=

6

5

m

m

)

(2)

別 係 し り 士 I 閣 制 無 有 -﹂

7 H

a 傷 傷 -一 y -山 内 叫 吉 岡 一 一 変 一 L ふ い 1 1 9 台 。 車 一 良

m

﹁ 6 -J 一 一 a 一 b F ﹂ z f

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1 4

3

前 九 い 図 ー し hvEm4 0 馳釦一 間 樹 図 V-001 s = 65 m mおよび 120mmの供試体に対して, 考察を行う. 30000 20000

:

z

10000

3

.

1

初期損傷の有無による変形特性の比較

E

-4

に示す荷重一変位曲線の除荷曲線ぉ立l

00 L ちb、 よび再載荷曲線を用いて,それぞれの開始点 -200001 匂 を同ーの基準点として整理した(図ー5(a)-moo -100 および (b)を参照).これより,初期損傷を 有している供試体の方が,除荷および再載荷 40000 Z 明20000 註 ← 会 毛 、④ ④' 『③' ⑤ ー ー 、ー、一

100 水平変位 [nnn] 水平変位 [rrnn]

(

a

)

8

=

65

m

m

(b)8

=

120

m

m

-5

損傷の有無による荷重一変形曲線の比較 土木学会中部支部研究発表会 (201l.3) 30000 -30000~ 仇《

水平変位Imml 100

(b)損傷有り 65. 300 の開始点から小さな耐力レベルで座屈が生じていることが分かる, 一方,座屈が生ずる変位のレベルは,除荷および再載荷の開始点 からそれほど変化はなく,初期損傷の影響は見られないことが分 かる. 3. 2 損傷の有無による累積エネルギー量および破壊状況 図-6は,除荷および再載荷の開始時での累積エネルギー量(実 写真一1繰り返し載荷終了時(ー16δJ 験開始時から軸圧縮力および水平力により供試体に与えられる累 [8= 65

m

m

]

積エネルギー)とその時点までの累積変位関係を示したものである.ただし,累積エネルギー量に関しては, s= 65 m mおよび 120mmの供試体ともに,初期損傷が有る場合には,初期損傷を与える載荷段階のエネルギ ー量を加えてある.図

-6

から分かるように,面外の損傷を受けた両供試体とも,損傷のない供試体の累積 エネノレギーと比較して大きなエネノレギー吸収をしている.しかし,損傷後のエネルギー吸収量を比較すれば, 面外の損傷を受けた場合には損傷のない体試体の場合と比較して吸収エネノレギー量は僅かながら低くなっ た.繰り返し載荷終了時(ー16a y) での初期損傷有りの供試体,無しの供試体では,主鉄筋の座屈形状の違 い,方向の違いが顕著に表れている(写真一

1

を参照のこと).被りコンクソートの剥離状態からも,初期損 傷を受けた段階での「面外での損傷状態」および「主鉄筋のはらみ出し具合」が影響していると考えられる. 4. あとがき 1)主鉄筋の座屈が生ずる程度の初期損傷を面外方向に受けた場合には,面内の繰り返し耐力の低減,初期の 曲げ剛性の低減に大きな影響を与えることが分かつた.それ以下の初期損傷の場合には,損傷のない場合 と概ね同様の変形特性を呈した. 2)面外の損傷を受けた場合の累積エネルギーは,損傷のない供試体のそれと比べて僅かながら小さくなる. 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) 亀田好洋・水野英二・鈴木森晶・梅原秀哲:一方向繰り返し曲げを受ける鉄筋コンクリート柱の変形特 性に関する実験的研究,コンクリート工学年次論文集, Vo1.31, No

pp.139・144,2009.7. -454 -130

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