炭素系短繊維補強コンクリートを使用した屋根形シェル構造の耐力評価に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650637
• Research Institution: TOKAI UNIVERSITY
• Principal Investigator: 真下 和彦 東海大学, 工学部, 教授 (80096263)
• Keywords: シェル構造 / コンクリート / 炭素繊維補強 / 耐力評価 / 破壊実験 / 数値解析 / 屋根形シェル / 破壊形態

Research Abstract

本研究の主目的は、炭素系繊維補強コンクリート造の屋根形シェルにおける構造耐力を評価・検討することである。そのため、小型マイクロ・コンクリート・シェル実験供試体を作製し、破壊実験による検証を行うと共に、これと対応した数値モデルを作成し、線形および非線形数値解析を行って、相互の対応を検討する。構造耐力はシェル板厚および材料諸元の微妙な変化により大きく影響を受けることが確認されてきたため、数値解析においては、破壊実験と対応した数値モデルに加えて、材料及び形状の解析に要する諸パラメーターを統一した基準数値モデルを設定し構造耐力の検討を加えた。さらに、炭素繊維補強コンクリートシェルの非線形特性を明確にするため、通常の鉄筋コンクリート造シェル構造の力学的特性と対比させて検討を加えた。
このため、平成9年度、10年度および11年度に引き続き、平成12年度は、縁部材の剛性を変化させた場合を考慮した屋根形式の開断面円筒殻並びに部分球殻を対象とした破壊実験を行った。前者において、炭素繊維補強コンクリート造および鉄筋コンクリート造の小型シェル実験供試体を製作し、同一支持および荷重条件下で載荷破壊実験を実施し、シェル耐力および破壊形態の検証を行った。荷重形態としては、シェル中央部への点荷重を主体とした破壊実験並びに非線形解析を行った。数値解析においては、破壊実験対応の数値モデル並びに設計シェル板厚を想定した基準数値モデルを設定して解析を行い、耐力の検証を行った。一方、後者においては、開口部付きおよび開口無し小型部分球殻を炭素繊維補強コンクリート造により製作し破壊実験による耐力の検証を行った。いずれも昨年度までの破壊実験を発展させ、シェル面の開口部設置問題を考慮して、これまでシェル耐力評価に大きな影響を及ぼすシェル板厚変動の検討を精密に追跡したものである。
本研究により得られた結果は、過去4年間の総纏めであり、点荷重を主体とした部分荷重を受ける開口部付き炭素短繊維補強コンクリート造円筒シェルおよび裁断球殻の耐力、コンクリート造シェルの力学的非線形挙動並びに破壊形態を主題とした研究結果として、国内外の機関において成果公表を行った。その結果、研究成果の有効性を確認し、今後の炭素短繊維補強コンクリート造シェルの力学的基礎資料に供した。

Research Products

• [Publications] K.Mashita: "Strength of Concrete Cylindrical Shells under Impact Line Load"Proc.APCS (The 6^<th> Asian Pacific Conference on Shell and Spatial Structures). Vol.2. 597-604 (2000)
• [Publications] K.Mashita: "Strength of Carbon Fiber Chip Reinforced Conerete Shells under Partial Load"Proc.IASS (International Association for Shell and Spatial Structures). Vol.1. 463-472 (2000)
• [Publications] 真下和彦: "衝撃点荷重を受ける縁部材付き鉄筋コンクリート造円筒殻の耐力"東海大学紀要工学部. Vol.40,No.1. 71-76 (2000)
• [Publications] 真下和彦: "コンクリートシェルの耐力と破壊形態"平成12年度京都大学防災研究所共同研究集会. No.1. 87-96 (2000)
• [Publications] 真下和彦: "衝撃荷重を受ける炭素短繊維補強コンクリート造円筒殻の耐力"東海大学紀要工学部. Vol.39,No.2. 53-58 (2000)
• [Publications] 真下和彦: "部分荷重を受ける炭素短繊維補強コンクリート造円筒殻の耐力"東海大学紀要工学部. Vol.39,No.2. 59-64 (2000)