2012 Fiscal Year Annual Research Report

コンクリートの火災時爆裂シミュレーションを含む耐火構造性能解析手法の開発

Research Project

Project/Area Number	24360171
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Section	一般
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	中村光名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60242616)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	山本佳士防衛大学校, システム工学群, 助教 (70532802) 上田尚史名古屋大学, 工学研究科, 助教 (20422785)
Project Period (FY)	2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords	火災 / 耐火性能 / 爆裂 / 材料劣化 / 鉄筋 / 数値解析 / 剛体バネモデル / トラスモデル
Research Abstract	数値解析手法による高度な耐火構造性能照査を可能にする手法の開発を行うことを目的として、以下の成果を得た。 (1)火災時爆裂シミュレーション手法の開発物質移動解析と構造解析を統合したRBSM-TRUSS NETWORK MODELに対して、(1)含水比と温度から水蒸気圧を算定しかつその移動を考慮しながら、水蒸気圧を内力として作用することができるモデルの構築と導入、(2)温度依存のコンクリートの強度低減モデルの導入、(3)はり要素による鉄筋モデルの導入と、トラス要素による鉄筋での熱移動とはり要素鉄筋の熱変形を考慮可能なモデルの構築と導入を行った。これにより、爆裂現象の主要因である水蒸気圧を扱えることになり、さらに適用対象をコンクリート構造物へと拡張でき、開発する手法の高度化と一般化を図れた。 (2)爆裂現象への影響メカニズムの把握影響メカニズムの把握を、主に開発した手法を用いて解析的に行った。その結果、3次元的な内部のひび割れ発生・進展挙動を明らかにするとともに、水蒸気圧と温度応力それぞれを原因とした爆裂挙動の再現を行った。従来、爆裂の発生原因として水蒸気圧と温度応力の影響が挙げられていたが、数値解析を行うことでそれらの影響を個別に考慮することが可能になり、爆裂発生メカニズムと各要因による爆裂発生条件を整理できるようになった。 (3)火災時および火災後耐荷性能評価手法の開発構造要素としての鉄筋をはり要素でモデル化して導入したことで、RC構造としての耐荷力が可能になった。これにより爆裂だけでなく火災時および火災後の構造物の安全性への適用を可能にした。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 解析手法の開発という観点では、24年度に目的としたモデルの構築と導入が予定通りに行えたことから計画通りに進展している。一方、実験的な検討も予定していたが、購入した電気炉の利用準備に手間がかかり、具体的な実験ができなかったことから、概ね順調と判断した。
Strategy for Future Research Activity	数値解析については当初の予定通りに進める。実験については、当初爆裂実験を主体に考えていたが、解析を行うことで爆裂以外にも鉄筋の熱変形が内部損傷に及ぼす影響の可能性が示されたので、数値解析で得られた現象を確認するような実験項目を検討する。
Expenditure Plans for the Next FY Research Funding	電気炉を購入して行う予定としていた実験の進展が遅れたことと、当初予定していた国際会議に参加しなかったためを助成金が生じた。使用計画としては、実験を行うに当たり必要となる付属的な部品の購入と、国際会議論文を既に投稿し出席予定となっているので旅費での支出を計画している。