建築構造用FRP形材における板要素の局部座屈破壊性状

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650668
• Research Institution: TOYOHASHI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
• Principal Investigator: 山田 聖志 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (50134028)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 関東 康祐 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (60177764)
• Keywords: 繊維補強プラスチック / 座屈 / 崩壊 / 複合材料 / 軸圧縮

Research Abstract

本研究では,箱型並びにH形断面形材について、Eガラス繊維と不飽和ポリエステル樹脂との複合材を対象として,以下の実験と解析を実施した。先ず。直交異方性材料としての材料特性を実験的に同定する手法を確立した。即ち,試験体と同一工程で成形された形材から切出された帯板試験片を用いて,材軸方向引張試験,材軸および板幅方向縦弾性係数,板幅方向ポアソン比を,精度良く計測できること,並びに,局部座屈耐力評価に必要な面内せん断弾性系数を,部材の3点曲げ試験時に形材ウェブに貼付した3方向歪ゲージ測定値から同定することの有効性を明らかにした。引き続いて,通常市販されているストランドマットの形材では,局部座屈後に板幅方向の二次的引張り応力が発生し材軸方向に沿った割れを伴って破壊することを発見し,その対策として,板幅方向に長繊維のクロスマットを使用すれば,局部座屈耐力の上昇と破壊の遅延が計れることを実験的に明らかにした。更に,実用規模の柱材(10cm幅)の破壊耐力は、直交異方性連続体置換を用いた座屈理論により予測できることを解明した。解析は、上述のように同定した材料定数を用いて、箱形断面については周辺単純支持平板、H型断面のウェブについては側辺固定・載荷辺単純支持平板,H形断面のフランジについては1辺固定1辺自由・載荷辺単純支持平板としてモデル化できることを明らかにした。その結果、箱形断面材では、比較的板要素の幅厚比が大きい為に、板要素の局部座屈が先行して破壊にいたること、H型断面材では部材内部の損傷が先行し、局部座屈を誘発して破壊することが明らかになった。

Research Products

• [Publications] 山田聖志: "連続引抜成形FRP箱形構造部材の局部座屈に及ぼすマット材の効果" 日本建築学会学術講演集. 951-952 (1996)
• [Publications] 山田聖志: "連続引抜成形FRP箱形断面柱の軸力による座屈と崩壊に関する実験的研究" 日本建築学会東海支部研究報告集. 35. 309-312 (1997)
• [Publications] 山田聖志: "連続引抜成形FRP箱形断面柱の軸力による座屈実験" 日本建築学会学術講演集. 1017-1018 (1997)
• [Publications] 山田聖志: "Experiments on the Buckling and Collapse of Pultruded Composite Cdumns" Fiber Composites in Infrastructure. 2. 236-247 (1998)