柱の軸力変動が懸造形式伝統木造寺院建築の 地震 ... - 日本地震工学会

礎 石 の 天 端 は 平 滑 ではなく、さらに 経 年 により 木 と 礎 石 がなじむことにより、 滑 りにくいと 考 えられるため、 石 - 木 材 間 の 静 止 摩 擦 係 数 は 1.0 と 仮 定 した。なお、 摩 擦 係 数 を 1.0 と 仮 定 することの 影 響については 5 章 で 後 述 する。柱 貫 接 合 部 に 設 定 した 回 転 バネの 剛 性 、 耐 力 は、 稲 山 の 通 し 貫 接 合 部 の 回 転 剛 性 Kr と 降 伏 モーメント My の 算 定 式 10) を 基 に、 柱 内 部 に 略 鎌 継 手 が 存 在 することを 考 慮 して 仮 定 した。 略 鎌 継 手 が 開 く 方 向で 50%、 閉 じる 方 向 で 80%の 耐 力 となるという 報 告12) を 参 考 に、 用 いたソフトウェアの 制 限 から 両 方 向に 同 じ 値 として、 柱 貫 接 合 部 の 回 転 性 能 を 通 し 貫 の 場 合 の 50%と 仮 定 した。組 物 に 設 定 した 回 転 バネの 剛 性 、 耐 力 は、 柱 頭 が 斗 にめり 込 むことによる 非 線 形 性 を、 稲 山 の 三 角めり 込 み 式 10) によりスリップバイリニア 型 として 算 定 した。 組 物 を 置 換 したせん 断 バネの 剛 性 、 耐 力は、 組 物 上 載 荷 重 による 摩 擦 とダボによるめり 込 みのせん 断 抵 抗 を 考 慮 して 仮 定 した。土 小 壁 の 復 元 力 特 性 は、 文 化 庁 文 化 財 部 「 重 要 文 化 財 ( 建 造 物 ) 耐 震 診 断 指 針11) 」を 参 考 に、 等 価なブレースに 置 換 し、 第 一 折 点 をせん 断 変 形 角 1/150 で 応 力 59kN/m2、 第 二 折 点 はせん 断 変 形 角 1/60で 応 力 78 kN/m2とした。南 北 方 向 懸 造 柱 貫 接 合 部 においては、 柱 脚 高 さレベルの 違 いから 生 じる 貫 軸 力 によって 貫 の 柱 からの 抜 け 出 す 状 況 を、 摩 擦 による 節 点 水 平 バネとしてモデル 化 した。 節 点 水 平 力 が、 節 点 モーメントから 算 出 した 柱 外 縁 部 に 生 じる 圧 縮 力 による 摩 擦 力 を 上 回 ったとき 塑 性 化 する 水 平 バネを 設 定 した。このバネの 復 元 力 特 性 はスリップバイリニア 型 とする。代 表 的 な 非 線 形 バネの 値 を 表 2 に 示 す。これらの 値 は 既 往 の 研 究 12)-16) を 参 考 に、 実 測 した 柱 寸 法 から 算 出 した。質 量 に 関 しては、 柱 の 単 位 体 積 重 量 が 7.85kN/m 3 、 桧 皮 葺 屋 根 重 量 と 小 屋 組 み 重 量 の 合 計 が 0.713kN/m 2である。また、 地 震 時 の 積 載 荷 重 は 0.54kN/m 2 、 地 震 時 総 荷 重 は 約 9.4kN/m 2 として 分 布 荷 重 で 与 えた。表 2 代 表 的 な 非 線 形 バネの 値柱 貫 回 転 バネ( 懸 造 部 )柱 貫 回 転 バネ( 本 宇 部 )組 物 回 転 バネ( 本 宇 部 )柱 脚 回 転 バネ( 懸 造 部 )柱 脚 回 転 バネ( 本 宇 部 )柱 脚 回 転 バネ( 本 宇 懸 造 連 続 柱 )My【kNm】 θy104 0.0154 - -76 0.0174 - -27 0.029 - -M1【kNm】 θ1 M2【kNm】 θ226 0.0024 35 0.010718 0.0019 24 0.008629 0.0013 38 0.00613-3.CASE 1 の 設 定CASE 1 は 摩 擦 力 が 変 動 する 影 響 は 小 さいと 考 えたモデルで、 柱 脚 部 に 回 転 と 水 平 方 向 の 節 点 バネのみを 設 定 した。 回 転 バネが 柱 の 傾 斜 復 元 力 特 性 を 表 し、 水 平 バネが 柱 と 礎 石 との 摩 擦 特 性 を 表 す。 地震 応 答 中 、この CASE 1 では 一 定 の 摩 擦 力 が 働 く。3-4.CASE 2 の 設 定CASE 2 では 柱 脚 部 に 回 転 と 水 平 方 向 のバネに 加 え、 鉛 直 方 向 のバネを 設 定 した。 柱 脚 鉛 直 バネは 柱の 軸 力 変 動 を 考 慮 するために 設 定 した。 節 点 鉛 直 力 ( 引 張 方 向 )が 正 になった 時 に、 第 2 剛 性 に 移 動するものとする( 図 4)。なお、 圧 縮 方 向 は 常 に 弾 性 域 とするマルチリニアである。柱 脚 接 合 部 に 設 定 した 水 平 バネは CASE 1 との 違 いとして、 以 下 の 2 点 が 挙 げられる。1 時 々 刻 々の 柱 軸 力 と 連 動 して 水 平 摩 擦 力 が 変 動 する。2 柱 脚 鉛 直 バネが 引 張 り 方 向 に 非 線 形 化 すると、 柱 脚 水 平 バネは 復 元 力 0 で 変 位 が 増 加 する。また、 柱 の 軸 力 変 動 が 柱 脚 復 元 力 に 与 える 影 響 については、 用 いた 市 販 の 汎 用 ソフトウェアにおいて 軸 力 と 回 転 バネを 連 成 バネを 考 慮 できないため、 今 回 は 柱 脚 水 平 バネについてのみ 軸 力 変 動 の 影 響を 考 慮 した。- -