擬似動的実験による鉄筋コンクリート柱の直下型地震に対する弾塑性応答の研究

兵庫県南部地震では多くの鉄筋コンクリート造建物が被害を受けたが、中間層崩壊やピロティなどの部分崩壊が見られたことが一つの特徴であった。これらの被害を防ぐためには、近傍の断層の破壊により大きな加速度、速度が発生する直下型地震のような過大入力に対しても崩壊を防ぐことができる構造としての適切な設計が重要であり、また構造物の弾塑性変形挙動を明確に評価することが必要である。本研究では、構造物が破壊に至るまでの弾塑性挙動を明らかにすることを目的とし、鉄筋コンクリート柱及び耐震壁の模型試験体を製作し、地震波をパラメータとした擬似動的実験を行った。実験システムは東北大学所有の装置を利用し、変位制御可能な油圧ユニット及びパソコンによる弾塑性応答解析のシステムとポンプのコントロールシステムを組み込んで、擬似動的実験の全体システムを構築した。設定する地震波はそれぞれ直下型地震と海洋型地震の特徴を持った模擬地震動として作成し、試験体の応答性状、エネルギー応答について実験結果の検討を行った。その結果、同じ弾性応答スペクトルを示す地震動であっても、継続時間の長い入力波の方が大きな応答変位となることが分かった。さらに、エネルギー塑性率及び損傷パラメータによる繰り返し応答の定量的評価、瞬間最大入力エネルギーと応答最大変位の対応関係などについての知見が得られ、地震動の破壊力特性の一つの重要な概念である継続時間の差の影響を取り入れた評価ができた。また、有限要素法を用いて弾塑性地震応答解析を行い、実験結果のシミュレーション解析によって解析法の適用性と実験結果について評価を行った。

兵庫県南部地震では多くの鉄筋コンクリート造建物が被害を受けたが、中間層崩壊やピロティなどの部分崩壊が見られたことが一つの特徴であった。これらの被害を防ぐためには、近傍の断層の破壊により大きな加速度、速度が発生する直下型地震のような過大入力に対しても崩壊を防ぐことができる構造としての適切な設計が重要であり、また構造物の弾塑性変形挙動を明確に評価することが必要である。本研究では、構造物が破壊に至るまでの弾塑性挙動を明らかにすることを目的とし、鉄筋コンクリート柱及び耐震壁の模型試験体を製作し、地震波をパラメータとした擬似動的実験を行った。実験システムは東北大学所有の装置を利用し、変位制御可能な油圧ユニット及びパソコンによる弾塑性応答解析のシステムとポンプのコントロールシステムを組み込んで、擬似動的実験の全体システムを構築した。設定する地震波はそれぞれ直下型地震と海洋型地震の特徴を持った模擬地震動として作成し、試験体の応答性状、エネルギー応答について実験結果の検討を行った。その結果、同じ弾性応答スペクトルを示す地震動であっても、継続時間の長い入力波の方が大きな応答変位となることが分かった。さらに、エネルギー塑性率及び損傷パラメータによる繰り返し応答の定量的評価、瞬間最大入力エネルギーと応答最大変位の対応関係などについての知見が得られ、地震動の破壊力特性の一つの重要な概念である継続時間の差の影響を取り入れた評価ができた。また、有限要素法を用いて弾塑性地震応答解析を行い、実験結果のシミュレーション解析によって解析法の適用性と実験結果について評価を行った。