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コンクリートはモルタルと骨材から成る複合材料であるが、解析上これらを平均化した均質な連続体として取扱う方法が、長く実用に供されてきた。しかし近年の解析・実験・計測の進歩は、コンクリート本来の構成材料の特性と、それらの界面における諸現象、水和反応の進行・微小クラックの存在と進展・クリープなどによる時系列的な変化などを考慮に入れて、その力学特性を把握しようとする試みを可能にしてきている。とりわけ近年高い関心を集めている高強度コンクリートにおいては、その信頼性を確認する意味でも、こうした観点からの研究が、実験・解析の両方の側面から不可欠であると考えられる。
本研究では、コンクリートのモルタル部分と粗骨材部分を分離し、粗骨材の形状・寸法および配置をランダムに行えるプリプロセッサを開発し、粗骨材を境界要素としてモデル化して境界要素法解析(BEM)を行うプログラムを示した。ここにモルタル界面のボンドクラックの影響を取込み、その発生状況と発生後のコンクリートの剛性低下を解析によって評価した。粗骨材パラメータを変化させ、それぞれの場合について粗骨材のランダム配置に対する解析シミュレーションを実行して、荷重-変形関係を見い出すとともに、粗骨材量の影響を示した。
今後に残された課題としては、規模の大きい(粗骨材を多数含む)問題に対応するための、ツールの高性能メディアへの移植の問題、モルタルの非線形性の取込みなどが挙げられ、順次取組みつつあるところである。
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