繊維補強コンクリートの破壊解析手法に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750547
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Toyota National College of Technology
• Principal Investigator: 平岩 陸 豊田工業高等専門学校, 建築学科, 助手 (70321445)
• Keywords: 繊維補強コンクリート / 粘弾塑性サスペンション要素法 / 破壊解析 / 破壊メカニズム

Research Abstract

筆者らは既に、コンクリートの破壊解析手法として粘弾塑性サスペンション要素法(VEPSEM)を提案し、コンクリートの破壊シミュレーションを行って、本解析手法の適用性について検討してきた。本研究では、この粘弾塑性サスペンション要素法における解析モデルに、骨材節点をつなぐ繊維要素を導入することによって、繊維補強コンクリートの直接引張試験のシミュレーションを行った。繊維に関するこの単純なモデル化の妥当性を検討すると同時に、繊維補強コンクリートの変形・破壊性状について考察した。
その結果、以上のような繊維のモデル化によって、繊維混入量の増加に伴う強度の微増、および応力の下降域の延性化など、従来得られている繊維補強コンクリートの実験結果をよく再現する解析結果が得られた。また、繊維による補強効果のメカニズムは、内部の破壊性状および供試体表面のひずみの変化から説明できることがわかった。これによれば、プレーンコンクリートでは、直接引張による破壊が一部に集中し、脆性的な破壊に至るのに対し、繊維補強コンクリートでは、繊維の架橋効果によって破壊が供試体全域に広がり、延性的な破壊を示すことがわかった。また、供試体表面のひずみは、プレーンコンクリートでは破壊した一部分のみ増大しているのに対して、繊維補強コンクリートでは、ひずみが供試体全域に広がっていることがわかった。
以上のように、繊維を考慮したモデル化を行った粘弾塑性サスペンション要素法を用いることによって、繊維補強コンクリートの破壊性状を、繊維による補強メカニズムを含めて再現できることが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] 平岩陸, 谷川恭雄, 森博嗣, 朴相俊, 大塚幸治: "粘弾塑性サスペンション要素法による繊維補強コンクリートの直接引張解析"日本建築学会東海支部研究報告集. No.40. 21-24 (2002)