2017 Fiscal Year Research-status Report
Development of impact response analysis method for various FRP reinforced RC members applying an equivalent fracture energy concept
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17K06527
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| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
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Principal Investigator |
小室 雅人 室蘭工業大学, 工学研究科, 准教授 (10270183)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
栗橋 祐介 室蘭工業大学, 工学研究科, 講師 (30414189)
岸 徳光 釧路工業高等専門学校, その他, 校長 (30153076)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | FRP補強 / RC部材 / 数値解析 / 破壊エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
偶発作用時における新素材繊維材を用いて補強された鉄筋コンクリート（RC）部材の動的（衝撃）挙動特性および終局状態を適切に評価可能な信頼性の高い解析手法の確立を最終目的として，本年度は以下の内容を実施した。
既往の新素材繊維材料で補強されたRC梁や無補強RC梁に関する衝撃荷重載荷実験成果を分析し，数値解析手法確立のために重要となるデータ（コンクリートおよび鉄筋の物性値，重錘の実測衝突速度および各種応答波形等）を整理した。無補強や新素材繊維シートあるいはロッドで補強されたRC梁を対象に，実験条件と同一となるようにRC梁のみならず鋼製重錘の形状や支点治具までを含めた詳細なモデルを構築した。無補強RC梁を対象に弾塑性衝撃応答解析を実施し，実験結果から得られた各種応答波形（重錘衝撃力，支点反力および載荷点変位）との比較によって，引張破壊エネルギー等価の概念を適用するための適切な基準要素長を探索し，結果として基準要素長25mmを同定した。
シート補強あるいはロッド補強されたRC梁を対象に，無補強RC梁で同定された基準要素長を基本に，破壊エネルギー等価の概念を適用して要素長を数種類に変化させた弾塑性衝撃応答解析を実施し，要素長が各種応答性状に与える影響について検討した。その結果，同概念を適用し要素長を6mm程度とすることにより，実験結果の最大変位や残留変位をほぼ適切に再現できることを明らかにした。また，重錘衝突後のシートあるいはロッドに発生するひずみの時系列分布に関しても，解析結果は実験結果を精度よく再現可能であり，新素材繊維材料の補強効果を数値解析的に適切に評価できることを示した。さらに，本提案の解析手法は，新素材繊維材料の種類（アラミド繊維やカーボン繊維）や形状（シートおよびロッド）にかかわらず，実験結果の再現が可能であることも確認した。
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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
新素材繊維材による補強量がほぼ等しいRC梁を対象に，その衝撃挙動を適切に評価可能な解析手法を提案し，その妥当性を検証した。また，補強材の形状（シートやロッド）および種類（アラミドおよびカーボン繊維）にかかわらず，提案手法は実験結果を再現可能であることを明らかにしており，研究は概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
提案の解析手法は，ほぼ同程度の補強量に関しては，補強材の形状や種類にかかわらず実験結果の動的挙動特性を精度よく再現可能であることが明らかになっている。したがって，今後は異なる補強量の場合について，その妥当性の検討が必要となる。次年度は，その検討に必要となる補強量を変化させた補強RC梁を製作し，基礎的な知見を得るための静載荷実験および解析手法の妥当性検証のための衝撃荷重載荷実験を実施する。なお，限られた予算を有効に活用するために，これまでの研究結果を踏まえ，新素材繊維材の種類と形状を１つ（アラミド繊維シート）に固定し検討する予定である。
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| Causes of Carryover |
当初，数値解析補助のための謝金を計上していたが，今後予定している実験試験体の製作費に充当するために，謝金には他の予算を充てた。これにより，次年度使用額が生じた。
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