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Development of a material model for reproducing multi-stage fracture behavior in concrete structures

Research Project

Project/Area Number 22K20449
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 0303:Civil engineering, social systems engineering, safety engineering, disaster prevention engineering, and related fields
Research InstitutionFukushima National College of Technology

Principal Investigator

Soma Yuto  福島工業高等専門学校, 都市システム工学科, 助教 (50968568)

Project Period (FY) 2022-08-31 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords有限要素法 / 損傷モデル / 鉄筋コンクリート / 圧縮破壊 / 付着挙動 / コンクリート構造物 / ひび割れ進展挙動 / コンクリートの破壊力学
Outline of Research at the Start

構造物を構成するRC部材の破壊挙動を数値シミュレーションにより評価するためには,RC部材で段階的に生じる複数の破壊ステージをシームレスに再現できる手法を開発することが重要となる.本研究では,段階的に生じるRC部材の破壊挙動を「マルチステージ破壊挙動」と定義する.このマルチステージ破壊挙動をシームレスに追従するためには,初期の破壊ステージから支配的であるコンクリートの開口挙動や再接触挙動のモデル化が重要な課題となる.本研究では,上記のようなコンクリートの破壊挙動を精度よく再現できる材料モデルを提案し,RC部材のマルチステージ破壊シミュレーション手法を構築することを目的とする.

Outline of Final Research Achievements

To simulate multi-stage fracture behavior in concrete structures, a damage model which can reproduce the compressive failure of concrete was developed. Using the proposed method, we demonstrated that it is possible to reproduce the compressive failure behavior of concrete under lateral pressure. In addition, we compared the numerical and experimental results of RC beam with different bond performance of steel. The comparison reveals that the different failure modes of RC beams can be reproduced by changing the geometry of the steel bars without changing the material parameters.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

構造物の防災や減災などの観点から,RC部材の終局に至るまでの力学性能を精度よく評価することは重要である.本研究における解析手法は,少ない材料パラメータで,RC部材の破壊挙動を3次元で詳細に再現できる方法であり,破壊メカニズムの解明や健全性の評価などに貢献することができる.

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2024 2023

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] SIMULATION OF BOND BEHAVIOR BETWEEN STEEL BARS AND CONCRETE USING A DAMAGE MODEL2023

    • Author(s)
      相馬悠人,車谷麻緒
    • Journal Title

      Japanese Journal of JSCE

      Volume: 79 Issue: 5 Pages: n/a

    • DOI

      10.2208/jscejj.22-00256

    • ISSN
      2436-6021
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 打設時の鉄筋方向の影響を考慮した鉄筋コンクリートの破壊シミュレーション2024

    • Author(s)
      相馬悠人,車谷麻緒
    • Organizer
      第27回応用力学シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 損傷モデルによるコンクリートの圧縮破壊シミュレーションに関する研究2024

    • Author(s)
      河内琉生,相馬悠人,車谷麻緒
    • Organizer
      第51回土木学会関東支部技術研究発表会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 鉄筋とコンクリート間の付着挙動に及ぼす影響に関する研究2024

    • Author(s)
      佐藤彩那,相馬悠人,車谷麻緒
    • Organizer
      第51回土木学会関東支部技術研究発表会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] デジタル画像相関法によるコンクリートの圧縮破壊過程の計測および可視化に関する研究2024

    • Author(s)
      豊増汰一,相馬悠人,車谷麻緒
    • Organizer
      第51回土木学会関東支部技術研究発表会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 画像解析による骨組み構造の応力可視化に関する研究2024

    • Author(s)
      石井颯太,相馬悠人,車谷麻緒
    • Organizer
      第51回土木学会関東支部技術研究発表会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 損傷モデルによる鉄筋とコンクリート間の付着挙動のシミュレーション2023

    • Author(s)
      相馬悠人,車谷麻緒
    • Organizer
      第28回計算工学講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 静水圧の影響を考慮したコンクリートの損傷モデルに関する研究2023

    • Author(s)
      相馬悠人,車谷麻緒
    • Organizer
      第26回応用力学シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report

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Published: 2022-09-01   Modified: 2025-01-30  

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