| 研究課題/領域番号 |
21K04229
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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22020:構造工学および地震工学関連
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| 研究機関 | 室蘭工業大学 |
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研究代表者 |
小室 雅人 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (10270183)
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| 研究分担者 |
瓦井 智貴 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 助教 (60943868)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 無孔性コンクリート / 鋼繊維 / 偶発作用 / 耐衝撃用途構造物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
我が国では異常気象に伴う集中豪雨により落石や土石流等の自然災害が頻発し，さらに人為的ミスに起因するガス爆発等によって外壁材の家屋への衝突など，衝撃的な外力を受ける家屋や社会基盤施設の安全性が問題視されている。本研究では，世界最高圧縮強度を有する無孔性コンクリート(PFC)と剥落防止効果の高い短繊維を組み合わせた鋼繊維混入PFC(SPFC)に着目し，衝撃的外力に対して安全・安心なインフラ構造物の開発を最終目的に，SPFCと高強度補強筋を組み合わせた複合部材を提案し，その耐衝撃特性を明らかにする。これにより，従来のRC部材よりも耐衝撃性能を数十倍向上させた新たな構造部材を開発を試みる。
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| 研究実績の概要 |
世界最高圧縮強度を有する無孔性コンクリートに剥落防止とせん断補強効果の高い鋼繊維を組み合わせたPFFRCの耐衝撃構造物への展開・応用を最終目的に，本年度は以下の検討を実施した。
既設RC構造物の耐衝撃性向上効果へのPFFRCの利活用に関する検討として，落石防護擁壁の緩衝構造としての適用性に関する検討を行った。具体的にはPFFRC版と緩衝材として発泡スチロール(EPS)あるいは軽量モルタルを組み合わせた緩衝構造を考案し，その効果に関する基礎的な知見を得るための室内実験を実施した。PFFRC版のサイズは700x700x40mmとし，圧縮強度（３水準：100MPa, 200MPa, 300MPa）ならびに鋼繊維混入率（３水準：1%, 2%, 3%）を変化させた。また，緩衝材のサイズは700x700x200mmとした。実験は鋼製重錘（質量：300kg）を緩衝構造の中央部に落下させて実施した。
その結果，1) PFFRC版の圧縮強度が緩衝効果に及ぼす影響は小さいこと，2) 一方，PFFRC版の鋼繊維混入率を増大させることで緩衝効果は向上すること，3) EPSと軽量モルタルを比較すると，前者の方が剛性が小さく荷重分散効果が発揮されるため，より大きいエネルギー吸収効果が期待できること，などを明らかにした。
さらに，実落石防護擁壁への適用を念頭に，PFFRC版とEPSを組み合わせた緩衝構造を落石防護擁壁（幅：3m，高さ：2m）の前面に設置し，その緩衝効果について衝撃荷重載荷実験を実施した。その結果，1) 緩衝構造を設置ない場合には，入力エネルギーが87kJ（重錘質量：890kg，落下高さ：10m）において押し抜きせん断破壊が発生し終局に至ること，2) 一方，提案の緩衝構造を設置することで同一入力エネルギー下においても，擁壁には損傷が全く発生せず，優れた緩衝性能を有すること，などを明らかにした。
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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
既設RC構造物の耐衝撃性向上効果への鋼繊維補強無孔性コンクリート（PFFRC）の利活用に関する検討として，落石防護擁壁の緩衝構造としての適用性に関する実験的な検討を実施し，その基礎的な特性を確認しており，研究はおおむね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
PFFRC版を利活用した緩衝構造について実験的な検討を進めるとともに，これまで実施してきたPFFRCはりおよび緩衝構造の耐衝撃挙動を適切にシミュレートできる解析手法の確立と妥当性検証を行う。
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