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公開番号2025014768
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2023117583
出願日2023-07-19
発明の名称梁または柱のモデル化方法およびリユース時の評価方法
出願人三井住友建設株式会社,国立大学法人京都大学
代理人弁理士法人大島特許事務所
主分類E04B 1/21 20060101AFI20250123BHJP(建築物)
要約【課題】互いに曲げ剛性が相違する端部領域と一般部領域とを含む梁または柱について、梁のリロケート部と端面との何れか一方の耐力や剛性をかなり高く設計しなければならないという制約を受けずに、各端部に1つの曲げばねを有する線材として梁や柱をモデル化する方法を提供する。
【解決手段】梁の端面と、端部領域3と一般部領域4との境界であるリロケート部7とに曲げばね15を設定し、2つの曲げばね15の回転角と端部領域3の長さに関する比率とに基づく幾何学的な関係式を用いて、2つの曲げばねを1つに合成する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
延在方向の両端部に設けられた端部領域と、２つの前記端部領域の間に延在する一般部領域とを含み、２つの前記端部領域は、互いに等しい前記延在方向の長さと、互いに等しく、かつ前記一般部領域とは異なる曲げ剛性を有する、梁または柱のモデル化方法であって、
前記梁または柱を、前記延在方向の端面と、前記端部領域と前記一般部領域との境界であるリロケート部とに曲げばねを有する線材とみなすステップと、
前記梁または柱の前記延在方向の両側のそれぞれにおいて、以下の式（１３）および式（１５）によって、前記端面の前記曲げばねと前記リロケート部の前記曲げばねとを１つの合成曲げばねに変換するステップと
を備える、モデル化方法。
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2025014768000047.tif
9
156
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2025014768000048.tif
9
156
ここで、
ｒ
Ｒ'：合成後のリロケート部における回転角
ｅ
Ｒ'：合成後の端面における回転角
ｒ
Ｒ：合成前のリロケート部における回転角
ｅ
Ｒ：合成前の端面における回転角
λ：梁または柱の延在方向長さの１／２に対する端部領域の延在方向長さの比率
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記梁または柱の復元力特性モデルまたは履歴復元力特性モデルに使用される、請求項１に記載のモデル化方法。
【請求項３】
リユース時の前記梁または柱の動的応答解析に使用され、
前記梁または柱は、プレキャストコンクリート部材であり、
前記端部領域は、前記一般部領域に対して拡幅された拡幅部を含み、
前記梁または柱は、前記拡幅部に一端側が定着された緊張材の緊張力によって、他部材に圧着接合するように構成され、
前記変換するステップは、式（１３）および（１５）における
ｒ
Ｒに、地震によって生じた前記リロケート部の残留変形を反映させることを含む、請求項１に記載のモデル化方法。
【請求項４】
前記変換するステップは、式（１３）および（１５）における
ｅ
Ｒに、地震によって生じた前記梁または柱の前記端面のコンクリートのヤング係数の低下を反映させることを更に含む、請求項３に記載のモデル化方法。
【請求項５】
リユース時の前記梁または柱の動的応答解析に使用され、
前記梁または柱は、プレキャストコンクリート部材であり、
前記端部領域は、前記一般部領域に対して拡幅された拡幅部を含み、
前記梁または柱は、前記拡幅部に一端側が定着された緊張材の緊張力によって、他部材に圧着接合するように構成され、
前記変換するステップは、式（１３）および（１５）における
ｅ
Ｒに、地震によって生じた前記梁または柱の前記端面のコンクリートのヤング係数の低下を反映させることを含む、請求項１に記載のモデル化方法。
【請求項６】
請求項３～５の何れか１項に記載のモデル化方法によって前記梁または柱をモデル化するステップと、
モデル化された前記梁または柱に対して復元力特性または履歴復元力特性の解析を行うことにより、リユースされる前記梁または柱の地震力に対する挙動を評価するステップと
を備える、リユースされる梁または柱の評価方法。
【請求項７】
延在方向の両端部に設けられた端部領域と、２つの前記端部領域の間に延在する一般部領域とを含み、２つの前記端部領域は、互いに等しい前記延在方向の長さと、互いに等しく、かつ前記一般部領域とは異なる曲げ剛性を有する、鉄筋コンクリート造の梁または柱のモデル化方法であって、
前記梁または柱の前記延在方向の両側のそれぞれにおいて、前記端部領域の外端側に、断面二次モーメントが無限大である等価剛域を設定し、以下の式（８）によって、前記梁または柱の前記延在方向の長さに対する前記等価剛域の前記延在方向の長さの比率を算出するステップと、
前記比率に基づいて前記等価剛域の前記延在方向の長さを算出し、前記梁または柱を、前記等価剛域における前記延在方向の内方の先端に曲げばねを有する線材とみなすステップと
を備える、モデル化方法。
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2025014768000049.tif
20
157
ここで、
λ
ｅ
：梁または柱の延在方向長さの１／２に対する等価剛域の延在方向長さの比率
λ：梁または柱の延在方向長さの１／２に対する端部領域の延在方向長さの比率
Ｅ：コンクリートのヤング係数
Ｉ
０
：一般部領域の等価断面二次モーメント
Ｉ：端部領域の等価断面二次モーメント

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、延在方向の両端部に設けられた端部領域と、２つの端部領域の間に延在する一般部領域とを含み、端部領域と一般部領域とが互いに相違する曲げ剛性を有する梁または柱のモデル化方法と、このモデル化方法を利用したリユース時の評価方法であって、アンボンド緊張材によって他部材に圧着接合されたプレキャストコンクリート部材である梁または柱の評価方法とに関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
構造物の動的応答解析を行う場合、構造物のモデル化が行われる。変断面鉄筋コンクリート梁や鉄骨と鉄筋コンクリートとの複合構造梁のように延在方向の途中で剛性が変化する梁では、剛性の変化する位置で挙動が大きく変化する。このような梁を、梁の端面と、剛性が変化する位置との両方に曲げばねを有する線材としてモデル化することが考えられるが、構造物の動的応答解析を行うソフトウェアには、梁の片側に２つの曲げばねを設定できないものもある。このような梁を各端部に１つの曲げばねを有する線材としてモデル化する手段として、挙動が変化する部分の耐力や剛性をかなり高く設計して、梁の端部（端面）に曲げばねを有する線材として梁をモデル化する場合と、梁端部の耐力や剛性をかなり高く設計して、挙動が変化する部分（リロケート部）に曲げばねを有する線材として梁をモデル化する場合（例えば、特許文献１）とがある。後者の手法は、例えば、リロケート部の曲げ降伏耐力よりも梁端部の曲げ降伏耐力を１．５倍以上とすることにより成立し、いわゆるヒンジリロケーションという手法である。柱についても梁と同様にモデル化できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－３０９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の２つのモデル化方法では、梁のリロケート部と端面との何れか一方の耐力や剛性をかなり高く設計しなければならないという制約があった。このような制約を受けずに、各端部に１つの曲げばねを有する線材として梁や柱をモデル化する方法が求められている。
【０００５】
また、持続可能な生産消費形態を確保するため、廃棄物の発生防止、削減、再生利用および再利用により、廃棄物の発生を大幅に削減することが求められている。梁や柱等の建築部材において、鉄骨部材のリユース（再利用）は比較的進んでいるが、鉄筋コンクリート部材のリユースは、復元力特性等の定量的評価が確立されていないため、進んでいない。コンクリートの材料であるセメントは、その製造時に二酸化炭素を排出するため、鉄筋コンクリート部材のリユースは、二酸化炭素の排出量の削減にも寄与する。
【０００６】
以上の背景に鑑み、本発明は、互いに曲げ剛性が相違する端部領域と一般部領域とを含む梁または柱について、梁のリロケート部と端面との何れか一方の耐力や剛性をかなり高く設計しなければならないという制約を受けずに、各端部に１つの曲げばねを有する線材として梁や柱をモデル化する方法を提供することを目的とする。また、本発明のある態様は、このような端部領域と一般部領域とを含み、リユースされる鉄筋コンクリート造のプレキャストコンクリート部材である梁または柱について、地震力に対する挙動を定量的に評価できる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明のある態様は、延在方向の両端部に設けられた端部領域（３）と、２つの前記端部領域の間に延在する一般部領域（４）とを含み、２つの前記端部領域は、互いに等しい前記延在方向の長さと、互いに等しく、かつ前記一般部領域とは異なる曲げ剛性を有する、梁（１）または柱のモデル化方法であって、前記梁または柱を、前記延在方向の端面と、前記端部領域と前記一般部領域との境界であるリロケート部（７）とに曲げばねを有する線材とみなすステップと、前記梁または柱の前記延在方向の両側のそれぞれにおいて、以下の式（１３）および式（１５）によって、前記端面の前記曲げばねと前記リロケート部の前記曲げばねとを１つの合成曲げばねに変換するステップとを備える。
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2025014768000002.tif
9
156
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2025014768000003.tif
9
156
ここで、
ｒ
Ｒ'：合成後のリロケート部における回転角
ｅ
Ｒ'：合成後の端面における回転角
ｒ
Ｒ：合成前のリロケート部における回転角
ｅ
Ｒ：合成前の端面における回転角
λ：梁または柱の延在方向長さの１／２に対する端部領域の延在方向長さの比率
【０００８】
この態様によれば、２つの曲げばねを１つに合成することにより、互いに曲げ剛性が相違する端部領域と一般部領域とを含む梁または柱について、梁のリロケート部と端面との何れか一方の耐力や剛性をかなり高く設計しなければならないという制約を受けずに、各端部に１つの合成曲げばねを有する線材として梁や柱をモデル化することができる。式（１３）および（１５）は、幾何学的な関係から成立し、合成後の曲げばねの回転角（
ｒ
Ｒ'，
ｅ
Ｒ'）は、合成前の２つの曲げばねの回転角（
ｒ
Ｒ，
ｅ
Ｒ）と２つの曲げばね間の距離に関する値（λ）のみであらわすことができる。これにより、弾性時のみならず、２つの曲げばねのそれぞれの剛性低下後にも式（１３）および（１５）が成立する。つまり、式（１３）および（１５）はどの時点においても成り立つ。換言すると、２つの曲げばねの回転角（
ｒ
Ｒ，
ｅ
Ｒ）の中にそれぞれの剛性低下後の影響を含めることができる。
【０００９】
上記態様において、前記梁または柱の復元力特性モデルまたは履歴復元力特性モデルに使用されても良い。
【００１０】
上記態様によれば、実験結果と対応の良い復元力特性モデルを提供できる。また、式（１３）および（１５）は、幾何学的な関係から成立するため、除荷している時でも成立する。このため、上記のモデル化方法は、復元力特性モデルだけでなく、履歴復元力特性モデルにも適用できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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