2017 Fiscal Year Research-status Report
有限要素解析と画像解析を併用したＴ形ＲＣはりのせん断耐荷機構の解明と設計の高度化
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16K18138
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| Research Institution | Public Works Research Institute |
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Principal Investigator |
中村 拓郎 国立研究開発法人土木研究所, 土木研究所(寒地土木研究所), 研究員 (20588850)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | Ｔ形はり / せん断耐荷機構 / せん断スパン比 / せん断補強鉄筋比 / コンクリート構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、せん断耐力予測式が確立されていないＴ形断面を有する鉄筋コンクリートはり（Ｔ形ＲＣはり）に対して、３次元非線形有限要素解析と画像解析を併用して３次元空間における損傷程度・損傷領域の変化を定量的に評価し、Ｔ形ＲＣはり特有のせん断耐荷機構を明らかにするとによって、Ｔ形断面特有の様々なパラメータがせん断破壊挙動へ及ぼす影響度を適切に反映させた実用的なせん断耐力予測式を提案し、喫緊の課題である建設コスト縮減と効率的かつ効果的な維持管理計画の実現に貢献することを目指している。平成２９年度は、Ｔ形ＲＣはりのせん断破壊の特徴を確認することを目的とした実験的検証を継続して行うとともに、非線形有限要素解析による数値解析的検証を行った。せん断補強鉄筋とせん断スパン比をパラメータとした静的載荷実験の結果、せん断スパン比が小さいほど圧縮フランジのせん断耐力への貢献が大きくなることを明らかにした。矩形断面を含むせん断スパン比が同じ全ての試験体で、せん断補強鉄筋のひずみが生じ始める荷重と斜めひび割れが観察された荷重は同程度となり、ウェブに生じる斜めひび割れ発生荷重に対する圧縮フランジの存在やせん断補強鉄筋比の影響は認められなかった。一方、せん断スパン比の違いによって、せん断破壊時のウェブと圧縮フランジのひび割れの連続性が異なることを確認した。また、圧縮フランジの幅や厚さをパラメータとした静的載荷実験結果から、圧縮フランジの厚さがＴ形ＲＣはりのせん断耐力に大きく寄与することを明らかにした。さらに、数値解析的検証として、既往研究にて報告されている実橋梁を模したＴ形ＲＣはりの載荷実験に対して３次元の非線形有限要素法を用いた再現解析を試み、そのせん断破壊挙動を概ね再現可能な解析モデルを検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、３次元非線形有限要素解析による数値解析的検証と、画像解析を併用した構造実験による実験的検証の２本の柱を並行して実施し、これらを相互にフィードバックしながらＴ形ＲＣはりのせん断耐力に寄与する多くの影響要因について、相対的かつ効率的に整理・分析する研究計画としている。平成２９年度は、実験的検証として、圧縮フランジの幅や厚さをパラメータとしたＴ形ＲＣはりの静的載荷実験等を実施し、本研究課題において当初計画していた載荷実験を完了することができた。また、数値解析的検証として、実橋梁サイズのＴ形ＲＣはりのせん断破壊挙動を再現できる３次元の非線形有限要素法における解析モデルを決定できた。研究成果の一部は論文として取りまとめて報告、あるいは投稿中であり、研究全体としては十分に成果が上がっていることからも、おおむね順調に進展していると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成３０年度は、当初の研究計画どおり、数値解析的検証を継続して行うとともに、３か年で実施した実験結果および解析結果を総括し、Ｔ形断面特有の様々なパラメータがせん断破壊挙動へ及ぼす影響を考慮した実用的なせん断耐力予測式に関する検討を進める予定である。
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| Causes of Carryover |
試験体製作費は予定よりも割高となったが、汎用非線形構造解析システムの年間保守料を別予算にて支払えたことから、本課題の予算に余りが生じた。平成３０年度の学会参加費および論文投稿費に充当する。
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