| 研究概要 |
平成14年度は,計画書の内容に従い,解析的および実験的な面から内部欠陥を有するコンクリート供試体の圧縮変形特性について研究を行った.以下にその成果報告を示す.
1.ブリーディング層を導入した寸法の異なる円形プレーンコンクリートの三次元FEM解析
コンクリートの内部には,打込み高さ方向に異なる圧縮強度の分布があり,その主な原因としてブリーディングが挙げられる.本研究では,コンクリート内部に層状の材料不整(ここでは,ブリーディング層と呼ぶ)を導入した円柱形コンクリート供試体の一軸圧縮載荷のシミュレーション解析を行った.FEM解析コードには汎用有限要素解析プログラムDIANAを・応力-ひずみ関係にはDIANA既存のひずみ軟化までを考慮することができるDruckcr-Pragcr型構成則を用い,一連の一軸圧縮解析を行った.本解析結果より,以下の知見を得た.
1)コンクリート要素の引張吸収エネルギを変化させることで,供試体全体の平均軸圧縮応力-ひずみ関係に顕著な影響を与えず,ひずみ軟化域のある程度まで安定した解を得られることを示した.ただし,この手法は供試体中のごく一部の要素でのみ引張挙動を示す解析ケースにおいて適用可能であることを付記する.
2)「端面拘束無し」の場合,等価ひずみの高い領域は,供試体上部から下方へと進み,最終的にほぼ供試体の上半分に集中する.この傾向は,既往の実験での破壊性状とほぼ一致しているものと思われる.
3)「端面拘束有り」の場合,等価ひずみの高い領域は,供試体中心部からその周辺へと進み,ほぼ供試体の中央部であるH/D=1の領域に集中する.この傾向は,既往の実験での破壊性状とほぼ一致しているものと思われる.
2.内部欠陥を有する寸法の異なるコンクリート供試体の圧縮実験
寸法の異なる角柱コンクリート供試体(高さH/幅D=2;D=10cm,20cm,30cm)内部に立方体の欠陥を設定し,圧縮強度および平均応力-平均ひずみ関係を実験により測定し,内部欠陥がコンクリート圧縮強度ならびに圧縮変形挙動に与える影響を実験的な観点から考察した.実験に採り入れた要因として,1)端面摩擦の有無,2)帯筋の有無,3)欠陥の材質(弾性係数),4)欠陥の配置具合(水平および45°傾斜したダイアモンド型配置),5)欠陥寸法,6)欠陥の分散(1箇所集中型および8箇所分散型),7)供試体寸法,8)供試体および欠陥の寸法比,を設定した.実験結果より次のことが分かった:(1)供試体の強度低下を引き起こす要因として,a)欠陥の配置,b)欠陥寸法,c)欠陥の集中性,d)供試体寸法,などがある.(2)供試体と欠陥との寸法比が同じ供試体の圧縮強度を比較すると,供試体寸法が大きい程圧縮強度が低下する傾向にある.(3)帯筋がある場合には寸法効果による強度低下が顕著になるが,端面摩擦の有無は圧縮強度にそれ程影響しない.(4)欠陥の材質によってピークひずみは異なる傾向にあり,また帯筋がある場合,ピーク応力以降に応力-ひずみ関係は延性的な挙動を示す.
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