2022 Fiscal Year Annual Research Report
先端複合材料を応用した軽量・強靭な合成構造の力学特性の解明と設計法の構築
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20K04788
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
松本 幸大 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00435447)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 繊維強化複合材料 / 鋼構造 / 補強 / 補剛 / 非接着 / 座屈 / 曲げ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，繊維強化複合材料を用いて既存鋼構造部材に対する非接着補強法の提案と構造性能を分析することを目的としている。
最終年度では，非接着補強メカニズムをさらに応用させ，曲げを受ける細長い部材に対してもハイブリッドＦＲＰによる補強法を新たに提案し，曲げ試験を通して，その基本的挙動を明らかとした。以上より，研究機関全体で，
（１）建築構造部材において，ブレースなどの長尺鋼部材として多く用いられている山形断面部材を選定し，山形鋼部材に対する取り外し可能なＣＦＲＰ非接着補強法を確立した。この，山形鋼試験体に対してＣＦＲＰ非接着補強を施した軸圧縮試験を実施し，変形の拘束による耐力上昇効果と塑性化後の耐力向上性能を明らかにするとともに，設計式の確立を行い，さらに，塑性化後の挙動を単純な力学モデルによって推定する手法を示すことができた。
（２）建築・土木鋼構造部材を想定した板座屈を生じる構造要素を選定し，側面から嵌め込みが可能で脱着も可能なＧＦＲＰおよびＣＦＲＰ非接着補強法を確立した。スチフナ等に見られる三辺固定条件の鋼構造板要素に対してＧＦＲＰおよびＣＦＲＰ非接着補強を施し，軸圧縮試験を実施し，変形の拘束による耐力上昇効果と塑性化後の耐力低下性状が向上することを明らかとし，３次元有限要素解析による実験との対応を確認した。
（３）曲げを受ける部材に対して，既存部材へも取り付けが可能なスリット入り円筒状補強材を提案し，その基本的な補強性能を確認した。
これらの成果は，構造物の重量をほとんど増加させることなく，鋼構造で問題となる座屈耐力を向上させることができる手法として有用であり，自然災害に対する建設構造性能の向上や，被災後の迅速な応急対策に応用される期待があると考える。
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