研究課題/領域番号 |
20K14813
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研究種目 |
若手研究
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配分区分 | 基金 |
審査区分 |
小区分22020:構造工学および地震工学関連
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研究機関 | 日本大学 |
研究代表者 |
山田 雄太 日本大学, 理工学部, 助教 (90801035)
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研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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キーワード | 耐荷機構 / ビーム機構 / アーチ機構 / せん断補強筋 / 人工ひび割れ / 鉄筋腐食 / FRPシート / 付着剥離 / エネルギ定理 / 鉄筋コンクリート / せん断 / 既設構造物 / 補修・補強 |
研究開始時の研究の概要 |
鉄筋コンクリート(RC)はり部材のせん断耐力は,先達の研究成果により実用上問題のない範囲で予測可能ではあるが,現在も合理的な耐力評価式の構築には至っていない.経年劣化した構造部材の耐力や補修,補強の効果を適切に評価するためにも,耐荷機構に立脚した耐力評価式の構築が不可欠である.一方,申請者はひび割れ経路に沿う応力伝達を考慮することでせん断耐荷機構の一つであるビーム機構の耐力予測式の導出に成功している.本研究は,この導出手法を礎にしてこれまで解決が困難であったRCはり部材のせん断問題の解決を試みると同時に,既設構造物の劣化と補修,補強効果を反映させた合理的な耐力評価式の構築を試みるものである.
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研究実績の概要 |
令和4年度には,令和3年度までに構築したFRPシートによりせん断補強された部材と人工ひび割れを有する部材に対する耐力予測モデルの適用性を検証することを主な目的として研究を推進した. これまでに構築したモデルについては,FRPシートと人工ひび割れの影響をそれぞれ表現可能であることを確認しているが,FRPシートと人工ひび割れを併せ持つ部材に対しては適用性が確認されていないことに加え,予測された耐荷機構の耐力から部材の終局耐力を予測する手法は構築されていない状況にあった. 同年度中には,令和3年度までに作成したFRPシートと人工ひび割れを併せ持つ試験体を対象とした静的載荷実験を実施すると同時に,これらの試験体を対象とした耐力予測モデルおよびアーチ機構の耐力予測モデルから終局耐力を予測する手法を構築した.さらに,これまで不明確であったせん断補強筋の荷重分担分に関する耐荷機構上の分類を明らかにすることで,終局耐力,ビーム機構およびアーチ機構の耐力のみならず,せん断補強筋の荷重寄与分についても,モデルによる予測値と実験値は概ね一致することを確認している.また,令和3年度に構築した斜めひび割れ開口幅の予測手法についても,人工ひび割れを有する部材に対してはその適用性を確認している. これらの成果については,コンクリート工学年次論文集,土木学会論文集,Journal of Advanced Concrete Technology等で公開を進める予定である.
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
令和4年度までに,FRPシートと人工ひび割れを併せ持つ部材に対する耐力予測モデルの提案に至っており,概ね当初の計画通りの成果が得られている.一方,FRPシートによりせん断補強したはり部材については,FRPシートの補強範囲に対してはり幅が小さい場合,FRPシートによる補強効果が相対的に小さくなる現象を確認しており,構築しているモデルにこの現象を反映するためには,実験や解析などによる検証が必要となっている.鉄筋腐食ひび割れを有する部材の耐力予測に際しては,鉄筋腐食の程度に応じた鉄筋腐食ひび割れ面上の応力伝達量を評価するとともに,その影響の有無を明らかにする必要がある.以上のような課題があるものの,これらの課題を解決するための有限要素解析および要素実験の一部も同年度中に実施しており,得られた結果をモデルに反映するための見通しは立っている. 以上を総合的に考慮し,おおむね順調に進展しているものと判断した.
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今後の研究の推進方策 |
令和5年度には,当初計画で予定しているFRPシートと鉄筋腐食ひび割れを併せ持つ部材を対象とした静的載荷実験に加えて有限要素解析および要素実験を同時に行うことで研究を推進する方針である. これまでの研究成果により,はり幅に応じたFRPシートの相対補強効果および鉄筋腐食の程度に応じた鉄筋腐食ひび割れ面上の応力伝達量を明らかにする必要性が示唆されている.FRPシートの相対補強量を変数とした有限要素解析ならびに,鉄筋の質量減少率を実験変数とした見かけのひび割れ面上における応力伝達量を評価するための要素実験を実施することでこれらの影響を明らかにする.これらの影響を構築している耐力予測モデルに反映するとともに,当初計画の通りFRPシートと鉄筋腐食ひび割れを併せ持つ部材を対象とした静的載荷実験を実施し,モデルの適用性を検証する予定である.
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