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本研究では、三次元応力状態のコンクリートの一般化構成則の開発を行い、主として横補強鉄筋や鋼材によって拘束されるRC部材の靭性と耐力、およびエネルギー吸収能力を解析的に予測する技術の確立を目指し、実験・理論化・検証・プログラム化・部材による実験検証を行った。
1.三次元拘束応力下のコンクリートの弾塑性破壊挙動 : 三軸拘束を与えたコンクリートの多軸載荷実験を行い、コンクリートの塑性変形と弾性剛性の低下率をせん断および体積成分のそれぞれに対して分離した。その結果、3次元拘束効果は、せん断弾性挙動に現れる剛性低下率と体積塑性挙動の中に、顕著に発現することが明らかとなった。
2.三次元応力下の弾塑性破壊複合構成則の開発 : 弾性・塑性・破壊(コンクリートの内部組織の損傷に起因するせん断剛性低下)挙動の相互作用と連成を考慮した構成則の開発を行い、実験結果との多角的な検証を行い、高い精度が確保されていることを明らかにした。
3.エネルギー吸収予測システムの構築 : 定式化した弾塑性破壊複合構成則を、三次元有限要素解析プログラムに組入れ、内部応力状態と塑性・損傷破壊状態の三次元的分布を解析するシステムを構築した。解析された情報から、部材が吸収する塑性エネルギーと、部材を構成する材料が破壊・損傷することに消費される破壊エネルギーを定量化することが可能となり、あわせて部材・構造のエネルギー吸収予測システムが完成した。
エネルギー吸収能は、部材の耐震性と靭性に密接に関連しており、吸収エネルギーの予測はRC部材・構造の耐震性能の数値解析的筋評価を可能とする。また、RC部材レベルでのシステムの精度・適用範囲を検証し、実用に耐えうるものであることを示した。
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