地震火災に対する鉄筋コンクリート柱の保有耐火性能及び残存構造性能（その 1）残存軸耐力
214-132 美濃 厳
序
近年の比較的大きな地震の際に見られる地震直後に発1.

加熱試験における試験体内部の温度の計測は，図中に示す主筋位置に配置された熱電対①～④によって行う。表生する地震複合火災に対して，現行の耐火設計は地震に2 に使用材料の力学的特性を示す。

よる損傷を有している建物を対象としていないことから，

3.

実験結果とその考察

地震複合火災に対する建物の構造安全性を確認する手法

3.1

加熱前加力試験の概要及びその結果は構築されておらず，被災建物の再利用の可能性について検討することができない。

図 3 に加熱前加力を実施する 2-1-2 試験体の実験計画
及び，その結果を示す。実験は，図 3 (a) に示す建研式載本研究は，既存建物に多く存在する普通強度コンクリートを用いた鉄筋コンクリート（以下，RC という）柱を表1対象とし，地震被災後の火災（加熱）に対する保有耐火時間を検討すること，及び，当該 RC 柱の残存耐力に関するデータを得ることを目的とする。
2.

実験計画

2.1

実験変数及び加熱曲線

実験変数

試験体 被災想定部材変位角 R ad (rad.) 実験方法 加熱時間 t (分)1-0-00⓪2-1-21/200120①1-2-2120②2-1-2 0：加熱なし，2：2 時間加熱0：実験方法⓪，1：実験方法①，2：実験方法②
1 : なし，

表 1 に実験変数を示す。実験変数は，実験方法及び加2：R ad = 1/200 rad.

cN

熱時間であり，3 体の試験体が計画された。1-0-0 試験体

cNu

は，加熱を実施しない標準試験体である。一方，加熱を実施する 2-1-2 及び 1-2-2 試験体は，標準加熱曲線（ISO843）に応じた 2 時間耐火（加熱温度 T = 1,049℃）を実施する。
-R ad

また，2-1-2 試験体は，地震被災後の火災を想定し，地震加熱加熱-R ad

被災時の最大部材変位角（以下，被災想定部材変位角という）を R ad = 1/200 rad.とする。なお，各試験体負荷軸力N は，一定の軸力比 n = c N / c N u = 0.2 である。ここに，cN u は RC 柱断面の圧縮耐力である。
2.2

実験計画

図 1 に実験方法の概要を示す。実験方法は，以下の通⇛

(B)

(C)

R (rad.)-R ad ⇒ - R ad- R ad- R adN (kN)

cN0

単調載荷 T (℃ )T0R ad ：除荷後の残留部材変位角， T : 加熱温度0りである。
(a)

⇛(A)

c

図1

実験方法

実験方法⓪( b)

実験方法①1)

所定の一定軸力 c N を負荷した後，載荷プラグラムに600単調軸圧縮載荷を行う。（図 1 (C)）。

スタブ

基づいた正負漸増繰返し載荷を行う（図 1 (A)，除荷後の残留部材変位角- R ad ）。


図 1 に示す標準加熱曲線に応じた 2 時間耐火試験を

2)

③④

熱電対①②

①,③250

部材中央位置の主筋の表面温度が平衡状態になるま750行う（図 1 ( B)）。
3)で放冷する。

2504)

単調軸圧縮載荷を行う（図 1 (C)）。

主筋 8-D13(c)実験方法②帯筋 2-D6@40600

上記 ( b) 実験方法①の 2)～4)を実施する。
図 2 に試験体詳細を示す。試験体は RC 柱を想定し，スタブその断面を 250×250 mm，高さ 750 mm を試験区間とするスタブ付き I 型形状である。主筋は 8-D13（SD295A），帯筋は 2-D6@40（SD295A，帯筋比 p w = 0.64 %）とする。

③,④②,④図2試験体詳細①,②表2

使用材料の力学的特性

N/mm2

ヤング係数
Es

材料
D13(SD295A)
D6(SD295A)

主筋帯筋

2N/mm
材料
コンクリート降伏強度

引張強度

yu353504

51.87×10

800352531

200

圧縮強度

割裂強度
Ft
2.610 B0
28.6

1.88×10

T (℃ )
最高温度 681℃

600

熱電対 ①②③400

ヤング係数
Ec800
最高温度 662℃

600

1.82×105

4T (℃ )

熱電対 ①②④400t (h)200t (h)00

4 8 12 16 20 24(a) 2-1-2 試験体

図404 8 12 16 20 24( b) 1-2-2 試験体加熱試験の結果

R (rad.)
試験体

1/500

計測フレーム(a) 建研式載荷装置

1-0-0 試験体 2-1-2 試験体 1-2-2 試験体

c N u,cal

1/200 (cycle)c N (kN)
2500

c Nu,cal1-1/500

2000-1/2001500

c Nu,cal2

1000( b) 載荷プログラム

500
200

c Q (kN)

0-0.6-0.3-50 0

図5R (×10 -2 rad.)西面
0.30.6



0.5

11.5

22.5

3

単調圧縮載荷の結果（c N - c  c 関係及び破壊状況）
南面-100-150-200

図30-c Q100

 c (%)

0+c Q

150
50

ccN(c) 履歴曲線及びひび割れ状況
加熱前加力実験の概要及びその結果付加された軸力 cN，横軸は軸ひずみ度 c  c である。加熱
を受けた試験体の軸圧縮試験は，加熱後から 10 日間の放冷を経て実施されており，加熱を受けたシリンダーの実験時の圧縮強度 BF = 1.40 N/mm 2 である。なお，各試験体
の最終破壊状況をあわせて示す。加熱を受けた 2-1-2 及び1-2-2 試験体の最大荷重及び初期剛性は，加熱を受けない荷装置により，所定の一定軸力 c N を加えた後，図 3( b) に1-0-0 試験体に比べて 6 割程度まで低下している。一方，

示す載荷プログラムに基づいて，最大振幅を±R = 1/200

加熱を受けた 2-1-2 及び 1-2-2 試験体の軸力－軸ひずみ度rad.とする正負漸増繰返し載荷を行う。図 3 (c) に履歴曲関係に大きな相違は見られないことから，R ad = 1/200 rad.

線及びひび割れ状況を示す。縦軸は試験体に付加された程度の地震被災度は，加熱後の RC 柱の軸性状に及ぼす

水平力 c Q，横軸は部材変位角 R である。R = 1/200 rad.サ影響は小さいことが示唆される。図中に示す点線は，RCイクルまでに，柱頭及び柱脚部に曲げひび割れが生じた

柱の軸圧縮耐力の算定値 c N u,cal を示したものである。なが，その破壊状況は軽微であり，除荷後の残留変位は 0.3

お，cN u,cal1 は加熱を行っていない試験体，cNu,cal2 は加熱をmm 程度である。

行った試験体の軸耐力の計算値を示す。ここで，加熱を3.2加熱試験の概要及びその結果受けた試験体の軸圧縮耐力の算定式は，かぶり部及びコ

図 4 は，標準加熱曲線に基づいて 2 時間加熱試験を実ア部のコンクリート圧縮強度を  BF とし，コア部コンクリ施した 2-1-2 及び 1-2-2 試験体の内部温度の推移状況を示

ートの圧縮強度 B0 及び，主筋の降伏強度 y は，表 2 にしたものである。縦軸は，図 2 に示す熱電対より得られ示す材料強度としたが，算定値は実験値を精度良く評価た試験体の内部温度 T，横軸は時間 t である。なお，加熱していることがわかる。

試験の際，試験区間外のスタブには耐火被覆が施されて4.

いる。両試験体とも，柱中央部の主筋位置に配置した熱電対①の温度上昇が最も顕著であり，加熱後の放冷によ

1)

り急激にコンクリート内部の温度は減少し，加熱後 24 時間の放冷期間を経て，ほぼ平衡状態に至った。また，加熱結語
本研究の結果，以下の知見が得られた。
部材変位角 R = 1/200 rad.程度の被災度であれば，加熱後の軸圧縮耐力に及ぼす影響は小さい。

2)

加熱を受ける RC 柱の軸圧縮耐力は，かぶりコンクリ後のひび割れ状況は，加熱前加力の有無に大きな相違はート部の圧縮強度の低下の影響を大きく受ける。

見られなかった。

次報（その 2）では，RC 柱の曲げせん断性状に及ぼす3.3軸圧縮試験図 5 に単調軸圧縮載荷の結果を示す。縦軸は試験体に加熱温度の影響について実験的に検討する。
（馬場研究室）