自己質量調整型仮想材料を組み込んだ非線形解析による配筋設計システムの考察

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555121
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 安 雪暉 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (50312971)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 足立 正信 東電設計(株), 技術開発本部, 土木技術部部長(研究職) ; 前川 宏一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (80157122)
• Keywords: 非線形解析 / 計算機補助設計 / 仮想材料 / 設計システム / 鉄筋コンクリート / 性能設計

Research Abstract

本年度では、自己質量調整型仮想材料を組み込んだ非線形解析による配筋設計システムを構築し、試験体レベルの設計-照査作業を行った。
1)非線形有限要素解析プログラムWCOMD-SJをベースにして、忠実な鉄筋コンクリート非線形モデルをスマート材料モデルに取り替えて、設計支援ツールを開発した。現有の梁、柱の実験結果を使い、設計-照査を繰り返すによって、鉄筋コンクリート設計に一番適切なスマート材料特性を確認し、設計作業と照査作業をリンクさせ、設計支援ツールの諸特性分析に基づき、設計支援ツールが提案する設計フロー案へ設計支援ツールが導入されやすくなるための限定区域配筋機能追加を行った。この機能追加により、設計作業が効率化・合理化されたことが確認された。
2)今まで2次元解析に適用した鉄筋の拘束影響を受けるRC領域と鉄筋の拘束影響を受けない無筋コンクリート領域を見分けるZoning手法を3次元に展開し、非線形有限要素解析プログラムに適用する。現有の3次元的配筋した梁実験を解析し、実験結果を使って解析の精度を確認した。
3)3次元的な開口部のある梁を想定し、自己質量調整型仮想材料を組み込んだ非線形解析による配筋設計システムを使って設計した。開口部周囲の配筋が複雑であって設計者の裁量による二種類の配筋した。照査プログラムを使い、配筋設計の結果を検証し、鋼材を自動配置した諸元に対して,忠実に試験体を作製し,破壊実験を行った。実験結果から本システムの合理性を確かめた上、設計者の経験による裁量も結果に影響することが分かった。実験中のひび割れ進展を観察し、設計段階で予測されたひび割れ状況,並に力の配分システムの観点から比較した。

Research Products

• [Publications] 田中泰司, 安雪暉: "付着領域におけるコンクリート引張構成則のモデル化に関する研究"土木学会第56回年次学術講演会講演概要集,第5部. 960-961 (2001)
• [Publications] Masoud Soltani M., Xuehui AN: "Shear Failure Analysis of RC Beams by Using Generic Tension Stiffening Model of Concrete"The Eighth East Asia-Pacific Conference on Structural Engineering and Construction. (No.1109). (2001)
• [Publications] Yasushi TANAKA., Xuehui AN: "FEM Analysis of Tension Behavior of Reinforced Concrete After Cracking"The Eighth East Asia-Pacific Conference on Structural Engineering and Construction. (No.1193). (2001)
• [Publications] Xuehui AN: "Computer aided design on self-adjustable arrangement of reinforcing bars with smart fictitious material modeling"FIB Congress, 2002, 10, Osaka. (発表予定). (2002)