Development of performance prediction method for existing prestressed concrete structures

2024 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22K04292
• Research Institution: Chubu University
• Principal Investigator: 伊藤 睦 中部大学, 工学部, 教授 (00345927)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 鋼材破断 / 付着応力－すべり関係 / 残存プレストレス分布

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，PC鋼材が腐食もしくは破断したプレストレストコンクリート部材の力学性能が予測可能な解析技術の開発を目的とし，PC鋼材破断時の残存プレストレス分布状況と耐荷性能が予測可能な解析技術開発を行った。
島らによる鋼材ひずみの関数で表現される付着応力－すべり－ひずみ関係を改良して鋼材破断実験を解析した結果，提案手法は妥当な精度で実験挙動を予測できることを確認した。ここで，鋼材破断時の付着応力－すべり関係は，破断に伴うPC鋼材のひずみ減少量が直線的に分布する領域では，位置によらずバイリニア型のEnvelopとなり，最大付着応力はグラウト強度の2/3乗に比例することが明らかとなった。
緊張力を変数としたPC鋼材の両引き試験結果から評価した付着応力－すべり関係では，導入緊張量が大きくなると付着応力がすべての鋼材位置において高くなる傾向が得られた。この傾向は，鋼材のひずみ分布データを島らが提案する付着応力－すべり－鋼材ひずみ関係を適用した場合も同様であり，島らの式で計算される付着応力に係数を乗ずることで実験値とよく一致する結果が得られた。
数値解析におけるPC鋼より線のモデル化方法が，PC鋼より線の素線破断が残存プレストレスの分布状況に与える影響を検討した。本検討では，7本より線を1要素と7要素でモデル化し，前者では，素線の破断を断面積の減少で表現した。その結果，両者では素線の破断に伴う応力再分配状況が異なり，1要素でモデル化し，素線の破断を断面積減少で表現すると，危険側の解を予測することを明らかにした。