2020 Fiscal Year Research-status Report
Construction of evaluating equations for shear capacity of existing RC structural members based on the shear resistance mechanisms
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20K14813
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
山田 雄太 日本大学, 理工学部, 助手 (90801035)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 鉄筋コンクリート / せん断 / 耐荷機構 / 既設構造物 / 補修・補強 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和2年度は，健全な部材に対する耐荷機構の耐力予測モデルを構築することを目的として研究を推進した．モデルの構築に際し，寸法効果を考慮することが課題であったが，斜めひび割れの開口量に対応した応力伝達モデルを適用することで寸法効果を考慮した耐力予測モデルを構築することに成功している．静的載荷実験および有限要素解析の結果，構築したモデルは有効高さが1600 mmまでのはりに対して耐荷機構の耐力を合理的に評価可能であることを確認した．モデルと設計式による耐力の予測値を比較した結果，設計式に基づく斜めひび割れ発生荷重の予測値よりも小さな荷重の作用下において斜めひび割れが開口を始め，耐荷機構の耐力が消失する可能性を示唆した．この成果は土木学会論文集E2にて発表している．さらに，耐力予測モデルの高精度化のために，主鉄筋のダウエル効果および鉄筋による斜めひび割れの開口抑制効果が耐荷機構の耐力に及ぼす影響の確認を目的とした静的載荷実験および有限要素解析を行った．その結果，多段配筋断面における耐荷機構分解手法を構築するとともに，ダウエル効果および鉄筋によるひび割れの開口抑制効果を考慮したモデルを構築することに成功した．構築したモデルは高い鉄筋比を有するはりにおいても国内外における既往の設計式と比較して精度良く耐力を予測可能であることを確認している．これにより，高い鉄筋比を有するはりにおいては鉄筋による開口抑制効果は小さいもののダウエル効果が耐荷機構の耐力に及ぼす影響は無視できないことを明らかにした．この成果はJournal of Advanced Concrete Technologyにて発表予定である．また，本年度中に，令和3年度以降に行う予定である劣化したはりおよびFRPシートにより補強されたはりを対象とした載荷実験の一部を完了しており，それらの耐力予測モデルの一部を完成するに至っている．
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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
本年度の計画では，健全な部材に対するアーチ機構とビーム機構の耐力予測モデルを構築する予定であった．アーチ機構の耐力予測モデルにおける基礎モデルの構築には至っているものの，基礎モデルに含まれるモデルの適用範囲を検証する必要がでてきた．このモデルはビーム機構の耐力予測モデルと共通するものであることから，ビーム機構における耐力予測モデルの構築を優先して行うこととした．検討の結果，予定していた健全な部材に対するモデルだけでなく，劣化した部材とFRPシートにより補強された部材に対する耐力予測モデルの構築に至っており，当初の計画を上回る進捗であった．アーチ機構の耐力予測モデルについても，ビーム機構の耐力予測モデルにおける構築概念を適用可能である．本年度においてビーム機構の耐力予測モデルを概ね完成していることに加え，アーチ機構の耐力予測モデルの構築についても見通しが立っていることからおおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までは，主にビーム機構の耐力予測モデルを構築してきた．健全な部材のみでなく，劣化した部材とFRPシートにより補強された部材に対するモデルの構築に至っているものの，アーチ機構の耐力予測モデルの適用範囲を確認するに至っていない状況である．今後も当初の計画の通り，劣化したはりおよびFRPシートにより補強されたはりを対象とした載荷実験を行い，アーチ機構における基礎モデルの適用範囲を確認していく．構築したモデルの力学的合理性をより強固なものとするためにも，斜めひび割れの開口量を精緻に計測し，基礎モデルに含まれるひび割れ開口量予測モデルが種々の形状のはりにおける斜めひび割れの開口量に対しても妥当に評価し得ることを確認する必要がある．特に，最終年度に対象とするFRPシートにより補強された鉄筋腐食ひび割れを有するはりについては，開口量予測モデルの適用範囲を超える可能性があるため，これを確認すると同時に，開口量予測モデルの拡張を試みる予定である．
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| Causes of Carryover |
令和2年度は，既往の研究における実験データや有限要素解析を適用することで効率的に予算を使用できたことに加え，社会情勢を鑑み旅費の使用が困難であったことから次年度使用分が生じた．令和3年度は，令和2年度に生じた残額を加えた予算を主に試験体の作成に充当する予定である．試験体の作成には40万円程度，研究成果の発表に15万円程度使用することを想定している．
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