コンクリート構造物の圧縮卓越型破壊の局所化と寸法効果

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12450176
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 二羽 淳一郎 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (60164638)
• 研究分担者: 大即 信明 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (40211106)
• キーワード: コンクリート / 破壊の局所化 / 寸法効果 / 圧縮破壊エネルギー / 破壊領域体積 / 破壊領域長さ / ディープビーム / せん断破壊

研究概要

圧縮力を受けてコンクリートが破壊する際に、最大荷重を超えたポストピーク領域に達すると、コンクリート全体が破壊するのではなくて、一部の領域にのみ破壊が集中する。この部分ではひずみや変形が進行していくが、残りの部分では弾性的な除荷が起こり、いわゆる破壊の局所化が生じる。この破壊の局所化により、圧縮卓越型でコンクリート構造体が破壊する場合にも、構造強度の寸法効果が生じることが説明できる。
本研究ではこの点について、定量的に明らかにするため、断面形状、また高さと断面寸法の比をパラメトリックに変化させたコンクリートの1軸圧縮試験を行った。特に供試体中に埋め込んだアクリルロッドを用いて、コンクリート内部の局所ひずみを測定した。局所ひずみの測定結果に基づいて、局所的なエネルギー吸収量を評価し、この結果に基づいて、(1)高さと断面寸法の比がある程度大きくなると、コンクリートの圧縮破壊に局所化が生じていること、(2)その際の局所化長さは、断面を等積正方形に置き換えた正方形の辺長を用いて評価できること、(3)局所化した破壊領域体積に吸収される単位体積当たりのエネルギーは、圧縮強度の関数として評価できること、つまり材料特性と見なしうることを、明らかにした。
以上の成果を取りまとめ、土木学会論文集、コンクリート工学年次論文集、その他で発表した。次年度は、圧縮卓越型で破壊するRCディープビームに着目し、無筋のコンクリートに対して得られたこれらの知見が、RCディープビームにおいても成立するか否かを検討していく。その際には、RCディープビーム中の局所的なひずみの測定を行う。また最終的に、破壊の局所化を組み込んだ数値解析を実施し、実測されるコンクリート構造体強度の寸法効果が妥当なものであるか否かを検証していく予定である。

研究成果

• [文献書誌] T.Lertsrisakulrat,K.Watanabe,M.Matsuo.& J.Niwa: "Experimental Study on Parameters in Localization of Concrete Subjected to Compression"土木学会論文集. No.669/V-50. 309-321 (2001)
• [文献書誌] T.Lertsrisakulrat,K.Watanabe,M.Matsuo,& J.Niwa: "Localized Fracture Length and Fracture Energy of Concrete in Compression"Transactions of the Japan Concrete Institute. Vol.22. 99-104 (2000)
• [文献書誌] T.Lertsrisakulrat,K.Watanabe,M.Matsuo,& J.Niwa: "Localization Effects and Fracture Mechanics of Concrete in Compression"コンクリート工学年次論文集. Vol.22,No.3. 145-150 (2000)
• [文献書誌] T.Lertsrisakulrat,T.Miki,M.Matsuo,& J.Niwa: "Localization in Compression of Reinforced Concrete Deep Beams"Proceedings of Regional Symposium on Infrastructure Development in Civil Engineering. Vol.1. 599-606 (2000)
• [文献書誌] T.Lertsrisakulrat,K.Watanabe,M.Matsuo,& J.Niwa: "Localized Fracture Length of Concrete in Compression"Proceedings of the 2^<nd> International Summer Symposium. Vol.2. 305-308 (2000)
• [文献書誌] 渡辺健,T.Lertsrisakulrat,二羽淳一郎: "コンクリートの圧縮破壊力学特性に関する実験的研究"土木学会第55回年次学術講演会講演概要集. No.5. 618-619 (2000)