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火炎時のコンクリート内部の空隙圧力上昇による爆裂現象のモデル化

研究課題

研究課題/領域番号 12450235
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 建築環境・設備
研究機関京都大学

研究代表者

原田 和典  京都大学, 工学研究科, 助教授 (90198911)

研究分担者 高田 暁  京都大学, 工学研究科, 助手 (20301244)
山崎 雅弘  京都大学, 工学研究科, 講師 (60240826)
鉾井 修一  京都大学, 工学研究科, 教授 (80111938)
研究期間 (年度) 2000 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
9,300千円 (直接経費: 9,300千円)
2002年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2001年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
2000年度: 4,600千円 (直接経費: 4,600千円)
キーワードコンクリート / 爆裂 / 水蒸気圧 / 熱応力 / 熱水分移動 / 応力解析 / 空隙圧力 / 火災 / 高強度コンクリート / 含水率
研究概要

本研究では、1)爆裂発生に及ぼす熱応力と水蒸気圧力上昇の感度解析、2)小試験体を用いた急加熱実験、3)材料内の熱・水分の同時移動と応力伝達を考慮した爆裂発生予測モデルの作成を行った。1)爆裂発生に及ぼす熱応力と水蒸気圧力上昇の感度解析に関しては、簡易なモデルを作成し、熱・水分移動解析を行い、標準加熱を受けるコンクリート材料の熱応力を平面保持の仮定の下で求め、水蒸気圧により発生する応力と比較した。その結果、高強度のコンクリートほど熱応力の発生が大きくなるが、水蒸気圧の上昇はせいぜい数気圧程度であって、爆裂の直接的な引き金になるとは考えにくいことを明らかにした。これを踏まえ、2)小試験体を用いた加熱実験を行った。実験には、3種類の圧縮強度(40、110、150MPa)の試験体を供し、載荷荷重の有無と加熱の不均一さの影響を調べた。その結果、高強度のものほど爆裂が顕著に起きること、加熱が不均一であると爆裂の頻度および程度が大きくなること、載荷荷重があると浅い位置で爆裂が始まること、等の性質を明らかにした。以上のことから、爆裂発生には加熱初期の温度不均一により生ずる熱応力の寄与が推定されるので、3)材料内の熱・水分の同時移動と応力伝達を考慮した爆裂発生予測プログラムを作成し、水蒸気圧力と材料内応力とを等価接点力で連成したモデルをに、積載荷重と加熱の不均一さを与えた解析を行った。その結果、加熱の不均一さが内部の応力分布に及ぼす影響が極めて大きいことが示された。

報告書

(4件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (21件)

  • [文献書誌] Fumie Arita, Kazunori Harada, Keiichi Miyamoto: "Thermal Spalling of High-Performance Concrete during Fire"Proceedings of the Second International Workshop on Structures in Fire(Christchurch). 253-271 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 有田史絵, 原田和典, 鉾井修一, 高田暁: "コンクリートの爆裂メカニズムに関する理論的考察"日本建築学会大会学術講演梗概集A-2. 11-12 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 有田史絵, 原田和典, 宮本圭一: "火災加熱を受けるコンクリートの内部亀裂に関する理論的考察"日本建築学会大会学術講演梗概集A-2. 29-30 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 有田史絵, 原田和典, 山崎雅弘: "火災加熱を受けるコンクリート材料内の熱水分応力伝達のモデル化"日本建築学会大会学術講演梗概集A-2. (印刷中). (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 有田史絵, 宮本圭一, 原田和典: "コンクリートの爆裂メカニズムに関する実験的研究-要因及び破壊性状について-"日本火災学会研究発表会概要集. 494-497 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fumie Arita, Kazunori Harada, Keiichi Miyamoto: "Thermal Spalling of High-Performance Concrete during Fire"Proceedings of the Second International Workshop on Structures in Fire (Christchurch). 253-271 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fumie ARITA, Kazunori HARADA, Shuichi HOKOI, Satoru TAKADA: "A Theoretical Consideration of Spalling Mechanism of Concrete"Summaries of Technical Papers, A2, Architectural Institute of Japan. (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fumie ARITA, Kazunori HARADA, Keiichi MIYAMOTO: "A Theoretical Consideration of Internal Crack Initiations of Concrete during Fire"Summaries of Technical Papers, A2, Architectural Institute of Japan. (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fumie ARITA, Masahiro YAMAZAKI, Kazunori HARADA: "Modelling of Heat, Mass and Stress Transfer in Concrete During Fire"Summaries of Technical Papers, A2, Architectural Institute of Japan. in press. (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fumie ARITA, Keiichi MIYAMOTO, Kazunori HARADA: "Experimental Investigations on a Mechanism of Thermal Spalling of Concrete- Influencing Factors and the Failure Mode-"Proceedings of the Spring *nual Meeting, Japan Society of Fire Safety and Engineering. 494-497 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fumie Arita, Kazunori Harada, Keiichi Miyamoto: "Thermal Spalling of High-Performance Concrete during Fire"Proceedings of the Second International Workshop on Structures in Fire (Christchurch). 253-271 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 有田史絵, 原田和典, 鉾井修一, 高田暁: "コンクリートの爆裂メカニズムに関する理論的考察"日本火災学会研究発表会概要集. 8-11 (2001)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 有田史絵, 原田和典, 鉾井修一, 高田暁: "火災時におけるコンクリートの爆裂メカニズムに関する理論的考察"日本建築学会近畿支部研究報告集. 41号環境系. 201-204 (2001)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 有田史絵, 宮本圭一, 原田和典: "コンクリートの爆裂メカニズムに関する実験的研究-要因及び破壊性状について-"日本火災学会研究発表会概要集. 494-497 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 有田史絵, 原田和典, 宮本圭一: "火災加熱を受けるコンクリートの内部亀裂に関する理論的考察"日本建築学会大会学術講演梗概集. A-2(防火). 29-30 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 有田史絵, 原田和典, 山崎雅弘: "コンクリート材料内の熱水分応力伝達のモデル化"日本火災学会研究発表会概要集. (採用決定). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Arita F., Miyamoto K., Harada, H.: "Thermal Spalling of High-Performance Concrete during Fire"Second International Workshop on Structures in Fire. 2002年3月(発表予定). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 有田史絵, 原田和典, 鉾井修一, 高田暁: "コンクリートの爆裂メカニズムに関する理論的考察"日本火災学会研究発表会概要集. 8-11 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 有田史絵,原田和典,高田暁,鉾井修一: "火災時におけるコンクリートの爆裂メカニズムに関する理論的検討"日本建築学会近畿支部研究報告集. 41号(発表予定). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 有田史絵,原田和典,高田暁,鉾井修一: "コンクリートの爆裂メカニズムに関する理論的検討"日本火災学会平成13年度春季研究発表会. (発表予定). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 有田史絵,原田和典,高田暁,鉾井修一: "コンクリートの爆裂メカニズムに関する理論的検討"日本火災学会平成13年度春季研究発表会. (発表予定). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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