2021 Fiscal Year Annual Research Report
Evaluation of fiber orientation and failure analysis of full scale ultra-high-strength fiber reinforced concrete members
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20H02220
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
内田 裕市 岐阜大学, 工学部, 教授 (20213449)
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2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 超高強度繊維補強コンクリート / 繊維の配向 / X線CT / 引張軟化特性 / 有限要素解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．UFCを用いた大型梁部材（高さ600mm，梁幅100mm，長さ3000mm）について，打込み位置を部材中央と部材端部とした場合の2ケースを対象として繊維の配向について検討した。部材中の繊維の配向をマイクロX線CTを用いて観察した結果，部材端部から打込んだ場合は底部では水平方向，その上部では斜め上方もしくは鉛直方向に配向することが確認された。一方，中央から打込んだ場合は打込み位置を中心とした半円状の配向になることが示された。また，このことを可視化モデルコンクリートを用いて観察した結果，マイクロX線CTで観察された配向と一致することが確認された。
２．UFCを用いた鉛直パネル部材（高さ1200mm，幅1200mm，厚さ100mm）について，打込み位置を上部部材端とした場合との幅方向に一様に打込んだ場合の2ケースを対象として繊維の配向について検討した。マイクロX線CTによる観察の結果，上部部材端から打込んだ場合には底部では水平方向に配向し，上部では斜め上方あるいは鉛直方向に配向することが確認された。一方，幅方向に一様に打込んだ場合場合には，パネルの正面から見た場合にはほぼ鉛直方向，厚さ方向の断面から見た場合にはV字型の配向が確認された。
３．UFC のひび割れ面のせん断特性に対する繊維の配向の影響を検討するために，繊維を所定の角度で埋め込んだ供試体を用いて直接せん断試験を実施した。その結果，ひび割れ面における繊維のせん断力-ずれ変位関係は，繊維の配向角度により大きく変化し，配向角度が45°の場合には引き抜けモードが卓越し，135°の場合には繊維が折れ曲がり，押し込みから引き抜けモードに転じることが原因であると推察された。
以上，本研究によりUFC部材の打込み方法と繊維の配向特性の関係に関するデータ，ならびにひび割れ面のせん断特性と繊維の配向の関係に関するデータを得ることができた。
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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
本年度はUFCの梁部材およびパネル部材の繊維の配向特性に関するデータ，ならびひび割れ面のせん断特性に関する実験データを得ることができ，ほぼ計画どおりに進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度までに，スラブ，梁およびパネル部材の繊維の配向に関する実験データを得ることができた。引き続き，次年度は実際のUFC部材を模擬した複雑な形状の試験体について載荷試験を行い破壊耐力を確認するとともに，載荷試験後，破壊面付近からコア供試体を抜き取り，X線CTシステムにより繊維の配向を計測する計画である。
ひび割れ面のせん断特性に関しては，繊維の付着長，および繊維の種類の影響に関する実験データを取得する計画である。
解析に関しては，繊維の配向を考慮するための構成モデルを提案し，その検証を行う計画である。さらに，提案した構成モデルを用いて，大型部材の破壊耐力に及ぼす繊維の配向の影響についてパラメトリックな解析を行う計画である。
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