| Research Abstract |
帯鉄筋や鋼管により横拘束されたコンクリート(以下,コンファインドコンクリート)は,高い圧縮強度および靭性能を示すことが知られており,RC橋脚やPC鋼材定着部など,圧縮荷重下で高い耐荷・変形性能が要求される構造部材に多く適用されている.一方,コンファインドコンクリートの圧縮特性における寸法依存性は,これまでにも多くの研究が行われているものの,検証されている範囲が限られており,適切に評価されているとは言い難い.本研究は,コンファインドコンクリートの変形・破壊機構ならびに寸法依存性挙動をメゾスケールの力学挙動に立脚した数値解析により把握・評価することを目的としている.
本年度は,帯鉄筋により拘束されたコンクリートの変形・破壊挙動をシミュレート可能な数値解析モデルの開発を行った.具体的には,研究代表者が提案している,コンクリートのメゾスケール力学挙動に立脚して構築した構成モデルを適用した剛体バネモデルに,帯鉄筋を表現する,ファイバーモデルに基づいたはり要素を結合した解析手法を開発した.さらに,開発した解析手法を用いて,異なる供試体形状・寸法,帯鉄筋形状,帯鉄筋比および帯鉄筋間隔を有するコンファインドコンクリートの1軸圧縮載荷解析を行い,既往の実験との比較により同手法の適用性を検証した.その結果,開発した解析モデルは,(1)コンファインドコンクリートの強度,ひずみ軟化性状,破壊局所化挙動およびそれらの寸法依存性までを概ね再現できること,(2)鉄筋モデルの選択は,実験結果を再現するために重要であり,円形断面供試体に対しては,鉄筋構成モデルにおける塑性硬化挙動が,角形断面供試体に対しては,鉄筋の曲げ応答が,巨視的な強度と特に軟化性状に影響を及ぼすこと,また,これらを適切にモデル化することで,コンファインドコンクリートの圧縮応答を定量的に再現可能であることが分かった.
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