| 研究課題/領域番号 |
20K04788
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分23010:建築構造および材料関連
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| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
松本 幸大 豊橋技術科学大学, 次世代半導体・センサ科学研究所, 教授 (00435447)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 複合材料 / 鋼構造 / 補強 / 座屈 / 繊維強化複合材料 / 補剛 / 非接着 / 曲げ / 複合構造 / 合成構造 / 繊維強化プラスチック |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，先端複合材料である繊維強化複合材料を応用して，既存鋼構造物の非接着補剛法による合成構造化によって圧縮耐力を向上させる手法を提案し，構造実験と数値解析により分析することで，補剛材の設計法や耐力上昇と変形の拘束効果による塑性変形能力の向上効果，さらに座屈後耐力低下の改善効果を定量的に明らかとし，力学特性の解明と耐力および塑性変形能力を評価する設計法を構築するものである。
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| 研究成果の概要 |
座屈により最大耐力を迎える鋼構造部材・部位を対象として，ＦＲＰ材を用いた非接着補剛法の力学モデルを構築するとともに力学実験を行うことを通して，耐力向上法と設計法を確立した。具体的には山形鋼部材に対してＦＲＰ材の補剛長さや厚さを変数とした圧縮試験を行い，その効果を検証した。設計法では，最大耐力は重ね梁の線形座屈耐力，座屈後挙動についても塑性ヒンジを仮定した力学モデルを提案し，実験挙動を概ね再現できることを明らかとした。成果は，既存構造物にも容易に適用可能であり，軽量で迅速な補強法として実装が期待できる手法が確立できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の成果は長尺部材で構成される空間屋根構造や鉄塔等の工作物の補強法として成果の波及効果が期待でき，軽量で強靭な合成構造の実現に向けて意義のある研究成果であると考える。特に，地震被害対策や供用中の外力・使用条件変更などによる荷重増加に容易に対応できる手法であり，実装の期待も高いと考える。また，設計法や力学モデルの提案では，本研究で対象としたＦＲＰ材を用いた補剛法に限らず応用が可能であることから，既存構造物に対する圧縮耐力向上法と設計法に関する各術的発展が期待できると考える。
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