| 研究概要 |
(1)各種連続繊維シートのハイブリッド化の基本設計
ハイブリッド補強材の各種設計指標(初期剛性,破断強度,最大強度,および破壊靭性など)および制御指標(ひずみ硬化特性,応力変動幅)に関する検討を行い,ハイブリッド化のあり方および問題点を究明した.それを踏まえて,超高弾性,高弾性および高強度の三種類の炭素繊維シート,弾性率の異なった二種類のアラミド繊維シートおよびPBO繊維シート,および伸度の高いガラス繊維シートによって,複合材料力学による積層補強シートのハイブリッド設計手法を検討し,補強シートの設計プログラムを作成した.
(2)破断繊維の衝撃による応力集中の低減手法に関する理論・実験的検討
上記のハイブリッド設計により検討されたハイブリッド積層補強シートの層間設計を行い,応力集中を低減する方法を検討した.また,PBOシートの高いエネルギー吸収能力を発揮させるため,ハイブリッド補強シートにおけるPBOシートの役割を調査し,引張実験の実施および検証を行った.
(3)ハイブリッドシートによるコンクリート圧縮構造部材の巻き立てや曲げ構造部材の接着補強の補強効果に関する実験的かつ解析的検証
設計されたハイブリッドシートを用いて梁構造物の底面接着による曲げ補強効果を検討した結果,補強構造物の剛性,強度,靭性およびひび割れ拘束に対するハイブリッド補強効果を定量的に評価できた.また,巻き立てにより横拘束したコンクリート柱供試体を用いて,補強比(巻き立て間隔など)およびコンクリート強度を変数とした実験を実施し,各種ハイブリッドシートの横拘束効果の評価を行った.
(4)コンクリートとシート接着界面の接着・破壊メカニズムの解明
現在までのシートの接着・剥離に関する研究成果および本研究において実施される実験結果を踏まえて,ハイブリッド化された積層シートの接着・剥離性状の変化を検討し,剥離を考慮できる有限要素解析手法による因子解析を行った.
(5)各種計算手法の構築
可能な破壊形式である鉄筋降伏-FRP破断型(段階的な破断過程を含む),鉄筋-コンクリート崩壊型,圧縮破壊型,せん断破壊型,各種剥離破壊型について,現行設計理論の適用性の究明,精算法による検討を実施した.また,接着・剥離解析手法を改良し,ハイブリッド化された繊維シートの剥離・段階的な繊維シートの破断および通常のコンクリートひび割れを同時に評価できる非線形数値解析手法を構築した.
(6)ハイブリッド積層シートにより補強された構造物の最適化設計手法に関する検討
上記の積層ハイブリッド設計の概念をさらに発展させて,繊維の断続的な破断による荷重抵抗の変動値(低下)を制御した上,構造物の初期剛性,鉄筋降伏荷重,終局荷重,靭性能の補強効果を総合的に向上できる対策を検討し,構造物の最適化設計手法に関する検討を行い,いくつかの具体的提案ができた.
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