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プレキャストコンクリート構造の構造性能最適化に関する基礎的研究

研究課題

研究課題/領域番号 19K04569
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分22020:構造工学および地震工学関連
研究機関北海学園大学 (2021-2022)
秋田大学 (2019-2020)

研究代表者

高橋 良輔  北海学園大学, 工学部, 教授 (10371783)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードプレキャストコンクリート / 接合面 / せん断伝達モデル / ダウエルモデル / プレキャスト接合面 / ダウエル作用 / 拘束力 / プレキャスト / 継手部 / FEM / 床版 / 押抜きせん断 / ハーフプレキャスト / せん断伝達 / 洗い出し
研究開始時の研究の概要

PCa構造部材は構造上,必ず接合面を有するが,現在は部材の一体化を図るため,接合面を無視できるような設計が行われている.接合面を積極的に損傷させ,構造物において重要かつ復旧し難い部位の損傷を回避して構造性能を向上できれば,接合面に新たな役割を与え,PCa構造の普及拡大を促すことができる.そこで本研究では,PCa構造の接合面が無視できない場合の性能評価にも適用可能な非線形有限要素解析手法を構築し,構築した手法を用いて接合面の諸元や位置に関する数値実験から,構造物全体の構造性能が最適となる接合面の諸元と位置を明らかにする.これによりPCa構造の構造性能最適化を図るシステムを構築する.

研究成果の概要

本研究は,構造物に適用可能なプレキャストコンクリートの接合面モデルを開発し,そのモデルを適用した構造物のパラメトリック解析によって構造全体の破壊挙動における最適な接合位置についての検討を行うものである.実験において当初の想定とは異なり,鉄筋のダウエルモデルと既往のひび割れ面のせん断抵抗モデルとの重ね合わせでは,プレキャストの接合面の挙動を正しく評価できないことが明らかとなり,構造物のパラメトリック解析の前にその機構を解明することが重要と判断し,研究計画を変更した.
本研究では,はりのせん断ひび割れを対象とするひび割れ面のせん断抵抗モデルの計算値よりもせん断抵抗が小さい可能性が明らかとなった.

研究成果の学術的意義や社会的意義

当初想定とは異なる接合面のふるまいを解明した上で構造解析を実施するように当初の研究計画を変更したため,本研究の成果は当初計画における想定した成果とは異なる.本研究ははりのせん断ひび割れにおけるせん断抵抗メカニズムと,プレキャスト接合面のひび割れ面におけるせん断抵抗メカニズムが異なるということを示した点で学術的に意義ある成果と言える.また,将来のプレキャスト実構造物の設計の実用かに向けて,それに適用することが可能な,十分な精度および信頼性を有するプレキャスト接合面モデルの開発において,解決しなければならない課題を明らかにした点で社会的に有意な成果であると言える.

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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