2006 Fiscal Year Annual Research Report
新素材等を用いた応力度低減手法による構造物長寿命化への研究
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16560420
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
平野 廣和 中央大学, 総合政策学部, 教授 (80256023)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大下 英吉 中央大学, 理工学部, 教授 (40253108)
青木 徹彦 愛知工業大学, 工学部, 教授 (70064946)
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| Keywords | 制振装置 / 長柱構造 / 新素材 / 現地計測 / 延命効果 / 疲労寿命 |
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| Research Abstract |
本研究では、疲労試験を行うことで、F型標識柱の応力集中部であるリブ上端部にUV-C-FRPシートを貼り付けて補強することで、繰り返し荷重±33kN,±42kNにおいて,疲労等級がE等級からほぼD等級程度まで上昇することがわかった。
次に構造解析において,UV-C-FRPシートで貫通き裂を有する供試体のき裂開口部を覆うことにより、き裂進展速度を無補強時の1/2程度まで減少させることが確認できた。また、応力拡大係数の下限界応力拡大係数範囲付近においては、き裂進展速度を無補強時の1/4程度まで減少させることも確認できた。
このような結果から,W-C-FRPシートによる補強は、供試体にかかる応力自体を低減しているのではなく、き裂開口部の応力のみを分担して低減していることがわかる。一般に、弾性係数の低い材料で鋼に代表される弾性係数が高い材料を補強しても、補強効果はあまり認められないとされている。しかし、き裂を有する場合においては、弾性係数が低い材料でも補強効果が十分に期待できることを本研究により確認できた。これにより、新素材である紫外線硬化型樹脂の補強対策により、疲労寿命延命効果が期待できることがわかった。特に、小さな繰り返し荷重により生じる溶接部の欠損などには、効果が期待できると思われる。
一方、これと平行して平成17年度研究で実用化をした多方向転動型同調質量ダンパー(MTRMD : Multi-direction Tuned Rolling-Mass Damper)を標識柱に設置した。これにより揺れの大きな柱に関して、制振効果を確認すると伴に、基部の応力低減により疲労強度を向上させることができた。
以上の研究により、柱の基部のUV-C-FRPシート補強と柱への多方向転動型同調質量ダンパーの設置により、柱の疲労強度を大幅に向上させることが可能であることが判った。
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