一般財団法人 大成学術財団
2017 年度 助成研究梗概書

有メナーゼヒンジＵＢＲＣ柱の開発
京都大学
京都大学
京都大学
京都大学
埋込コンクリートヒンジ
設計基準外事象RC 柱
危機耐性○高橋良和 1*
植村佳太 1*
五島健斗 1*
山本伸也 1*UBRC 機構
メナーゼヒンジ

研究の目的
東日本大震災は数々の想定を越える事象を引き起こし造と誤解されることもあるため，以降，「埋込」メナーゼヒンジ RC 柱という名称を用いることとする．

た．このような経験を経て，以降，設計で考慮するよう研究二年目は，初年度に実施した埋込メナーゼヒンジな事象を越えた事象（設計基準外事象）についての関心

RC 柱のヒンジ機構を更に一般化した埋込コンクリートヒが高まり，「危機耐性」という概念が共有されるようにな

ンジ RC 柱として，埋込コンシデールヒンジ RC 柱および埋った．これは構造物の耐震性の観点で言えば「設計基準込アンカーバーRC 柱を作成し，その性能を確認するとと外の地震動が構造物に作用し確保されるべき安全性がた

もに，埋込メナーゼヒンジ UBRC 柱を設計，製作して正負とえ損なわれた場合でも，直ちに危機的な状況に陥らな交番載荷実験を行い，期待した性能が発揮できるかを検いようにするべき」という考えである．従来型 RC 柱は設証した．

計で想定するレベル 2 地震動に対しては塑性ヒンジを形成

埋込コンクリートヒンジ RC 柱として，今回実施した検してエネルギーを吸収し，軸力・せん断力伝達機能を維討の範囲でもっとも効果的に機能したのは，埋込メナー持するように設計されているが，設計基準外事象においゼヒンジ RC 柱である．従来，メナーゼヒンジは，柱とフて塑性ヒンジにさらなる負荷が加わったときに塑性ヒンーチング間に設けた切り欠き部に X 字の鉄筋のみを配置しジがこれら機能を維持することは保証されていない．よて回転変形の集中を図り，ヒンジ機構を実現していた．ってその場合，RC 柱に生じる破壊形態は不定であり危機

本研究では，切り欠き部を有さない通常の RC 柱内部にメ的な状況に陥る可能性もある．そこで申請者らは，設計ナーゼヒンジが埋め込まれていることから，大変形時で基準事象に対して確実に塑性ヒンジ部でエネルギー吸収の回転変形がメナーゼヒンジ筋の交叉部で生じるよう，能を発揮するのに加え，設計基準外事象に対しても軸力基部での破壊性状を適切に制御する課題に取り組んだ．とせん断力を確実に伝達することを保証し，さらに弾性結果，従来型 RC 柱では，設計範囲外である 35mm 振幅以降的な復元力を有する高耐震性能橋脚「有メナーゼヒンジの挙動において，設計範囲内の挙動で形成した塑性ヒンUBRC 柱」を開発することを目的とした．

ジ機構の損傷がさらに進行し，柱とフーチング間の変位が軸直角方向にずれ，軸方向変位も急激に増大したのに研究の内容
有メナーゼヒンジ UBRC 柱では，設計で想定した地震動対し，埋込メナーゼヒンジ RC 柱では，従来型 RC 柱以上のに対しては，あくまで従来の RC 柱と同様に塑性ヒンジを関わらず，損傷はメナーゼヒンジ交叉部に集中し，軸・形成して抵抗するが，想定と異なる地震動が発生して通軸直角方向における相対変形も増加していないことから，常の耐震設計で照査された機構が損なわれた場合は，メヒンジ機構の保持が確認できる新しい構造の開発に成功

ナーゼヒンジとアンボンド芯材によるフェールセーフ機した．

変形まで載荷し，水平復元力低下も同程度であったにも構へと移行し，柱の崩壊を防ぐ機能を発揮する構造とな

埋込コンクリートヒンジ RC 柱として，コンシデールヒっている．そのため，現行の耐震設計を満足した上で設ンジ，またアンカーバーヒンジによる機構を採用した供計基準外事象に対応することができる．

試体を作成し，その性能について検討した．いずれの RC研究初年度は，提案する有メナーゼヒンジ UBRC 柱の開柱も設計基準事象に対する性能はほぼ同等であり，付加発に向け，塑性ヒンジの損傷が進展した場合でも基部にしたコンクリートヒンジ機構は設計基準外事象に対して配置したメナーゼヒンジによる軸力・せん断力の伝達機機能することを確認した．ただし，埋込コンシデールヒ構へと移行する有メナーゼヒンジ RC 柱の開発を中心としンジ RC 柱は，10δy まではコンシデールヒンジによるヒた．有メナーゼヒンジ RC 柱という名称では，従来のメナンジ機構を発現したものの，それ以上の変形ではヒンジーゼヒンジ部に切り欠き部を有するロッカー柱と同じ構定着部内のコンクリートが破壊し，急激に軸変形防止機

Development of Unbonded Bar Reinforced Concrete withEmbedded Mesnager Hinge

Yoshikazu Takahashi, Keita Uemura,
Kento Goto, Shinya Yamamoto

能を失う結果となった．また埋込アンカーバーRC 柱は，安定した塑性ヒンジ形成を保障できることが示された．

鉄筋座屈後 7δy サイクルで基部に大きなせん断ひび割れ

埋込コンシデールヒンジ RC 柱は 6δy で座屈後，螺旋筋を生じ，以降せん断ずれとねじれが支配的な変形を示し上部を回転中心としたヒンジ機構を発現し，せん断変形た．原因は周囲のコアコンクリートの拘束がなくなった及び沈下を 10δy まで防止した．しかし，11δy サイクル

ことでアンカーバーがせん断変形しやすくなってしまっからコンシデール筋の曲げ変形が螺旋筋部から拡幅部にたためと考えられる．

広がっていき高さ 100mm 位置で座屈を起こし，周囲のコア埋込メナーゼヒンジ RC 柱は塑性ヒンジの 2 機能(エネルコンクリートを押し割ることで急激に軸力伝達機構が失ギー吸収能・ヒンジ機能)の内，ヒンジ機能を保証するもわれ，大きな沈下を起こしてしまった．しかしコンシデのだが，ヒンジ構造自体は復元力を持たないため P-Δ効ール筋の座屈が内巻きスパイラル筋などで抑制された構果で自己倒壊する恐れがある．そこでアンボンド PC 鋼棒造であれば，安定したヒンジ機構を維持できる可能性は芯材を用いる UBRC 機構で自己倒壊しない最低限の復元力十分にあるため更なる検討が必要と思われる．

を確保することを目的とした，埋込メナーゼヒンジ UBRC

埋込アンカーバーRC 柱は座屈後，アンカーバー周辺の柱の開発を行った．設計基準事象に対し，埋込メナーゼ

コアコンクリートが崩壊したことでアンカーバーに作用ヒンジ UBRC 柱は，UBRC 構造の特徴である，RC 構造が降伏するせん断力のせん断スパンが伸びた結果，アンカーバ後の正の二次剛性が発現した骨格曲線を有し，設計基準ーの降伏荷重が減少し，区間的なせん断変形が生じてし外変位では，埋込メナーゼヒンジ RC 柱と同様，一定の安まいヒンジ機構を発現できなかった．アンカーバーをヒ定した緩やかな荷重低下を示すとともに，軸・軸直角方ンジ部材として機能させるには，アンカーバー周囲のコ向における相対変形も増加していないことから，ヒンジンクリートの残存状態をコントロールすることでせん断機構の保持性能を発揮した．さらに，塑性ヒンジが純粋スパンが伸びないようにし，アンカーバーが一点で回転なヒンジに近づく 20δy を越えるような大変形領域においするように誘導する構造が必要であると思われる．ても，UBRC 機構により P-Δ効果を打ち消すほどの正の復埋込メナーゼヒンジ UBRC 柱は座屈後にヒンジ機構を発元モーメントを付与することができたことを確認した．

現し軸力及びせん断力を伝達することで，安定した回転変形によって変形を吸収した．また UBRC 機構により弾性研究の成果、新知見
本研究では，設計基準外事象に対して RC 柱のヒンジ機的な復元力を確保することで，基部が純粋なヒンジに近構を保証することを目的として 3 種類の埋込コンクリートとに成功した．このことは設計基準外事象に対してヒンRC 柱の開発を行うとともに，大変形時でも P-Δ効果によジ機構を発揮する埋込コンクリート RC 柱のヒンジ部が純る倒壊を防ぐ程度の復元力を有する埋込メナーゼヒンジ

粋なヒンジになり P -Δ効果により不安定化する状況を防UBRC 柱の開発を行った．結果，以下のことが明らかとな止する構造といえる．なお PC 鋼棒の応力状態は引張側でった．

は解析と概ね一致したが，圧縮側では解析より小さい値

埋込メナーゼヒンジ RC 柱は，軸方向鉄筋の座屈発生前における挙動では，メナーゼ筋を配置した分，最大荷重くなった大変形領域(20δy)でも柱の安定性を担保するこになった．より正確に設計するためには，シース管内の遊びを考慮したモデルを使用するべきと考えられる．

は増加するものの，通常の RC 柱と同傾向の荷重-変位関係を示すことがわかった．そのため，有メナーゼヒンジ RC柱は，設計上の想定内の変形に対しては，通常の RC 柱と今後の予定埋込コンシデールヒンジ RC 柱は，ヒンジ機構に指向性同様の挙動を示すことがわかった．通常の RC 柱では，柱がないため，水平二方向に大きく振動する地震応答に対の大変形時における柱基部周辺の更なる塑性化により塑してメナーゼヒンジより有利に機能すると期待できる．

性ヒンジがヒンジとしての機能を失い，柱基部において研究の範囲ではヒンジ定着部の損傷により期待した性能軸変形およびせん断変形が生じるのに対し，有メナーゼは発揮できなかったため，構造詳細を再検討し，再び載ヒンジ RC 柱では，通常の RC 柱に比べ，大変形時における荷実験したいと考えている．

柱基部の軸変形，せん断変形が大幅に抑制された．さらに，柱基部において，メナーゼ筋の交差部を支点としたヒンジ機構が明確に発現している様子が確認された．こ謝辞
本研究は一般財団法人大成学術財団の助成を受けて実のことから柱基部にメナーゼヒンジを配置することで，施した．謝意を表します．

RC 柱に設計上の想定を超える大変形が生じた場合でも，*京都大学大学院工学研究科社会基盤工学専攻*Kyoto University, Graduate School of Engineering, Dept. of
Civil and Earth Resources Engineering