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繰返し荷重を受けるコンクリート構造物のひび割れ間に介在する水の動態特性

研究課題

研究課題/領域番号 23860015
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分補助金
研究分野 構造工学・地震工学・維持管理工学
研究機関東京大学 (2012)
法政大学 (2011)

研究代表者

藤山 知加子  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 研究員 (60613495)

研究期間 (年度) 2011-08-24 – 2013-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2012年度)
配分額 *注記
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2012年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2011年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードコンクリート速度依存性 / ひび割れ間隙水圧 / キャビテーション / コンクリートの動的応答
研究概要

本研究の目的は,繰返し荷重を受けるコンクリート構造物について,ひび割れ間に介在する水が,構造物の変形性能,疲労寿命に与える影響を定量的に明らかにすることである.コンクリート構造物特有の事象であるひび割れの開閉に着目し,媒質として存在する水がひび割れ発生時(開口時)は負圧によってひび割れ間に引き込まれ,ひび割れ閉合時にはひび割れの閉合を妨げる効果を明らかにすることに,本研究の眼目がある.粘弾性体である水の物理的性質と,多孔質体でわずかながら透水性をもつコンクリートの材料特性を鑑みて,繰返し荷重の載荷速度と水が構造性能に与える影響との関係を定量的に分析し,水中構造物の非線形有限要素解析に用いる数値モデルを提案することを目指した.
本研究には,以下の3つの段階がある.1.載荷速度とひび割れ間の水の抵抗性を定量的に調べる基礎的実験(H23),2.水の抵抗性をコンクリートの非線形有限要素解析に導入するためのモデル化検討(H23~H24),3.実大構造物を用いた疲労実験によるモデルの検証(H24).しかしながら平成24年度に別の研究課題が採択され重複防止規定により本課題を辞退せざるを得なくなったため,完了したのは第1段階までであった.
第一段階の研究では,意図的にひび割れを生じさせたコンクリート試験体を水を満たした容器の中に入れ,載荷速度,波形をパラメータとした多数の載荷を行い,ひび割れ開閉時に発生するひびわれ付近の圧力変動を水中マイクにより測定した.その結果,ひび割れ閉合時の圧力上昇はほぼ予測通り補足できたが,ひび割れ開口時に予測していた負圧の発生およびそれに伴うキャビテーション現象の兆候は,本実験の条件下では捉えることができなかった.今後,実験手法と計測装置の変更を続ける所存である.本実験と取得データの分析内容は国際会議にて公表している.

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Rate dependent model of structural concrete incorporating kinematics of ambient water subjected to high-cycle loads2013

    • 著者名/発表者名
      Koichi Maekawa
    • 雑誌名

      Special Issue of Engineering Computations

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Investigation into cavitation as a cause of rate-dependent fatigue loss in submerged concrete members2012

    • 著者名/発表者名
      Maxim Sagan
    • 学会等名
      Australasian Conference on the Mechanics of Structures and Materials
    • 発表場所
      Sydney, Australia
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Rate dependent model of structural concrete incorporating kinematics of ambient water subjected to high-cycle loads2011

    • 著者名/発表者名
      Chikako Fujiyama
    • 学会等名
      Recent advances in nonlinear models structural concrete applications
    • 発表場所
      Coimbra, Portugal
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-09-05   更新日: 2019-07-29  

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