Development of constitutive model for creep and shrinkage behavior of concrete in steel-concrete hybrid structure

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K04662
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 下村 匠 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (40242002)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮下 剛 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (20432099)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 鋼コンクリート複合構造 / クリープ / 収縮 / ひび割れ / 持続載荷

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、スタッドで接合された鋼コンクリート複合構造における、コンクリートの乾燥収縮、クリープの影響を実験的に明らかにし、その結果に基づき、部材の変形・応力解析に適用可能な接合部の力学モデルを開発することを目的としている。これまでに、スタッド８本を配置したせん断試験用供試体を作製し、持続載荷が接合部の変形性状と荷重伝達特性におぼす影響の実験的検討に着手した。
実験に先立ち、試験体の設計と載荷方法の検討ために、接合部の載荷試験を行った既往の研究を調査したところ、本試験は定められた試験方法がなく、良好な実験データを得るには、研究者の工夫と実験技能によるところが大きいことが明らかとなった。そこで、まず２体の試験体を作製し、実験方法の確立を主眼に予備載荷試験を行うこととした。
１体めの試験体の載荷試験により、スタッド８本に均等にせん断力を与え、均等な変形を生じさせるのは困難であること、静的耐力の推定値の40％を超えるとスタッドの降伏が見られること、せん断力－せん断変形関係に持続荷重による変形の増大（＝クリープ現象）が見られることが明らかとなった。個々のスタッドにおける挙動のみに着目するだけでは、接合部における応力伝達特性の傾向が把握しにくいが、複数のスタッドの影響をうける試験体の全体挙動に着目すると、傾向が明確になることの目途が立った。今後はこれらの知見を活かし、クリープ挙動の基本データを取得する本実験を実施する。また、コンクリートの乾燥収縮の影響を検討する実験シリーズにも着手する。さらに、コンクリート内部のスタッド近傍での破壊現象を実測する方法についても検討する。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

予備実験の結果、載荷や測定における留意点について知見を得ることができた。これらに基づき、今年度は順調に本実験に移行し、現象の把握とメカニズムの検討に資する実験データを取得できる見込みである。

Strategy for Future Research Activity

持続載荷試験を行い、持続荷重下におけるせん断力－せん断変形関係、スタッド近傍の破壊現象の把握に努める。次にコンクリートの乾燥収縮の接合部の応力伝達特性に及ぼす影響がよくあらわれる試験体、載荷試験方法を検討し、実験を実施する。最終的には、持続載荷と乾燥収縮の影響を一般的に取り込んだ、接合部の構成モデルの開発を行う。

Causes of Carryover

当初、３年目である次年度は数値解析によるモデル開発のみを行う予定であったが、載荷試験も継続する見込みとなったため、そのための経費を確保しておく必要が生じた。