想定と異なる地震への耐震安全性を向上させる鈍構造の実現に向けた構造システムの検討

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昨年度提案した構造 (軸方向鉄筋の座屈発生区間の制御および柱基部の軸沈下・せん断変形の防止によって座屈した軸方向鉄筋の変形挙動を安定させることで，軸方向鉄筋の引張力伝達率の向上を実現した構造) は，一方向の変形にのみ対応可能な構造であった．そこで当該年度では，多方向の変形に対しても期待する機能が発揮できる構造の提案を行った．具体的には，通常のRC柱内部に鋼管で拘束したコンクリート柱(以下，鋼管拘束コンクリート柱)を埋込み，RC柱の軸方向鉄筋座屈後における柱基部の軸沈下・せん断変形を鋼管拘束コンクリートにより防止する構造を提案した．本構造では，鋼管拘束コンクリート柱をフーチングに貫入させないことで，鋼管に軸方向の変形が生じないよう工夫し，大変形領域においても鋼管の拘束効果の維持を図った．提案構造の性能を正負交番載荷実験により検証したところ，柱基部の軸沈下・せん断変形が防止され，柱の荷重低下が緩やかになることが確認された．また当該年度では，軸沈下・せん断変形を防止する際に重要となる，コンクリートヒンジの挙動に対する解析的検討を行った．具体的には，既存のコンクリートヒンジ構造であるメナーゼヒンジに対し，昨年度開発した拡張有限要素法によるひび割れ進展モデルを用いたひび割れ進展解析を実施した．その結果，過去の実験で確認されたひび割れの発生箇所および発生タイミングの再現に成功し，発生したひび割れの発生メカニズムを明らかにした．加えて，ひび割れ発生前におけるメナーゼヒンジの力学的挙動を再現できる解析モデルの開発に向けた検討を実施した．その結果，鉄筋部分とコンクリート部分を別々のファイバー要素でモデル化し，それを並列で配置して結合させることで，メナーゼヒンジにおける初期剛性および最大抵抗モーメントなどの力学特性が再現可能であることを示した．