| 梁端部にスロットを設けたR/C梁の鉛直荷重時を対象とした曲げせん断実験 |
| 藤浦 正圭 |
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降伏ヒンジ領域を梁端に設ける、「全体降伏型」と呼ばれる耐震設計法が、鉄筋コンクリート造では推奨されている。この設計法では建物が大きな地震力にさらされたとき、梁端部の上端主筋、下端主筋が曲げモーメントの繰り返しによって降伏するように計画している。したがって大地震には、補修しなければならないほどの大きなひびが降伏ヒンジ領域に多く発生する。しかし、現実には実際に地震により計画どおりに理想的な梁端ヒンジが形成された建物が地震後補修されず、取り壊された例がある。その理由の一つにひび割れの補修に多大なコストがかかると予想されたためである。そこで地震後に多大な補修費がかかることを避ける方法としてRC梁端下端にスロットを設け、端部下端筋の一部の付着を切ることにより、下端筋のみの塑性変形で降伏ヒンジを形成させる構造について研究が進められている。この研究については梁のせん断力伝達機構の解明が1つの課題であり、これまでの実験研究によると、梁部材のせん断力伝達性状に関しては、下端筋が引張力を受ける曲げせん断の場合と下端筋が圧縮をうける場合では性状が異なることがわっかている。前者の場合、梁端のスロットの存在は、通常のRC梁と同様にせん断力伝達に特に大きな影響は与えていない。しかし、後者の場合には梁下端筋に被せた鋼管の端部付近からこの梁特有のひび割れ（S‐crack）が発生し、そのひび割れ幅の拡大によりせん断力伝達性能が劣化することがあり、このひび割れ防止策として、折り曲げ筋を配筋することが有効であることがわかっている。なお、以上の知見は、地震時を対象としたせん断スパン比が比較的に大きい梁についての実験によるものであったが、本構造の開発にあったては更に鉛直荷重時応力における曲げせん断性状の確認も必要である。図1に示すように、鉛直荷重時には、曲げモーメントの反曲点は、梁端近傍に位置し、結果的に梁の曲げせん断スパン比は小さくなる特徴がある。そこで、本実験では鉛直荷重時をイメージし梁端近傍のせん断力伝達とひび割れ、破壊性状について、実験により検討を行うこととした。 今回の実験では試験体は4体計画した。各試験体とも構造としては、梁端下端にスロットを設け、端部コンクリートが圧縮力を負担しないようにし、下端筋の降伏を先行させるため、上端筋4-D22、下端筋4-D19とし、コンクリートとの付着を切るため端部から200mmの位置まで下端筋に鋼管を被せた。また、S‐crackのひび割れ拡大防止のために折り曲げ筋3-D16を配筋した。さらに、施工の容易性から、梁部材をプレキャストとし、梁上端のみを後打ちコンクリートとした。実験変数としてはせん断スパン比が小さい場合が対象となるので、a/D=1と2を計画し、それぞれに対してスロット際の肋筋を2種類（4‐D6と4‐D10）計画した。 鉛直荷重を対象としたせん断スパン比の小さなSlottedBeamsの実験から以下のことを検討した。（1）梁下端筋が圧縮となる曲げせん断荷重を加えた場合、下端筋圧縮降伏後も荷重は上昇し、最終的にはスロット閉塞により通常のRC梁と同様なせん断破壊が生じるまで荷重は増加した。その間において、スロット上部残存コンクリートには隅角部から斜めひび割れが生じ発展したが、この部分が脆性的な破壊を起こし、梁全体の崩壊につながるような破壊にはいたらなかった。（２） 鉛直荷重を対象として本構造が設計される場合の荷重レベルを想定し、梁端近傍のひび割れ性状について検討した結果、ひび割れ幅は設計可能な範囲に抑えうることがわかった。
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