耐震設計された建物が地震後に辛うじてその構造的機能を維持できていたとしても、補修・補強される間もなく火災を経験すると、地震直後に保持していた構造的機能を喪失することが考えられる。したがって安心安全のために、地震火災の規模と建物損傷度の関係を推定しておく必要がある。本研究の目的は鉄筋コンクリート柱の地震火災後の建物損傷度を、残存耐力により推定することである。地震および火災を模擬した損傷は、本学八幡工学実験場の載荷装置および水平加熱炉・大型電気炉で、模擬的に与えられている。
この研究では鉄筋コンクリート柱の、地震火災後の残存軸方向耐力と残存水平耐力に着目している。地震を想定した損傷（柱部材角1/200rad）を右上図の載荷装置で与え、続いて火災を想定した損傷（ISO834加熱曲線）を 右下図の加熱炉で与える。この一連の過程を経た試験体を再度、載荷装置で加力することにより、地震火災後の残存耐力を確認している。
研究成果の一例をFig.1およびFig.2に示す。Fig.1は2時間加熱された場合の残存軸圧縮耐力であり、Fig.2は加熱時間をパラメーターとした場合の残存水平耐力である。
Fig.3は2019年度から運用が開始された大型電気炉である。この電気炉を用いて、地震火災後の残存耐力に影響を及ぼすと考えられる、帯筋によるコンクリートの拘束効果の温度依存性や、コンクリートの破壊エネルギーの温度依存性についての研究に着手している。また有限要素解析法を用いて、右図に示すRC柱の熱伝導解析やRC柱の非線形構造解析を、実験と同時進行で進めている。これらの手法を用いて、実験では踏み込めない領域についても明らかにしようとしている。
ここで紹介した加熱炉は土木建築分野だけではなく、例えば防災ロボットや防災ドローンの耐火性能の研究にも使用されている。
またこれらの載荷装置、加熱炉、構造解析システムは共同研究あるいは委託研究といった形で、学外の研究者の方々も利用可能である。
論文
「加熱冷却後の鉄筋コンクリート柱の残存軸圧縮耐力の評価 その１ RC柱の残存軸圧縮耐力実験」(2020)『日本建築学会大会学術講演梗概集』p.163-164.
「加熱冷却後の鉄筋コンクリート柱の残存軸圧縮耐力の評価 その２ 加熱冷却後のコンクリート残存圧縮強度」(2020)『日本建築学会大会学術講演梗概集』p.165-166.
「加熱冷却後の鉄筋コンクリート柱の残存軸圧縮耐力の評価 その３ FEM解析によるRC柱の残存軸圧縮性状」(2020)『日本建築学会大会学術講演梗概集』p.167-168.
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