| 研究課題/領域番号 |
18H03802
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
金久保 利之 筑波大学, システム情報系, 教授 (90261784)
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| 研究分担者 |
菊田 貴恒 日本工業大学, 建築学部, 准教授 (20599055)
田嶋 和樹 日本大学, 理工学部, 准教授 (60386000)
八十島 章 筑波大学, システム情報系, 准教授 (80437574)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 建築構造 / DFRCC / 架橋性能 / 構成則 / 引抜性状 / 複合応力 / ひび割れ幅 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の手法は、Ⅰ：単繊維の引抜試験、Ⅱ：DFRCCの要素実験、Ⅲ：DFRCC部材の有限要素解析、Ⅳ：DFRCC部材の加力実験と構造性能の評価であり、同時進行で研究を推進している。
Ⅰに関して、2019年度は、太径および細径のPP繊維、アラミド繊維、PVA繊維について、モルタルマトリックスに単繊維を埋め込んだ試験体による引抜試験を行った。太径繊維では引抜角を有することにより引抜抵抗性の向上が確認され、スナビング効果を把握した。細径繊維では、各繊維の主たる引抜抵抗の違いにより、引抜角の影響が見られたものと見られないものがあった。
Ⅱに関して、2019年度は、太径および細径のアラミド繊維について、角柱供試体による一軸引張試験および複合応力状態を模擬した試験体の加力試験を行った。一軸引張試験では、繊維径の違いにより顕著な架橋性能の差が確認された。また、太径アラミド繊維を用いた場合の破壊曲面を放物線によって評価した。さらに、中心に異形鉄筋を1本配した角柱試験体による一軸引張試験の結果を用い、架橋則を利用したDFRCCのひび割れ幅算定方法を定式化するとともに、せん断ひび割れが生じる梁部材のひび割れ幅評価への拡充を試みた。
Ⅲに関して、2019年度は、PVA繊維を用いた境界梁の解析を重点的に行った。架橋則に基づいて引張強度および引張破壊エネルギーを評価し、線形軟化モデルを適用することで部材の破壊挙動を評価した。さらに、DFRCCの不均質性を模擬した解析を行い、ひび割れ発生状況および部材性能が影響を受けることが判明した。
Ⅳに関して、2019年度は、太径および細径のアラミド繊維を用いたト形柱梁接合部のせん断実験を行った。接合部負担せん断力をひび割れ分布を用いて算出した結果、太径アラミド繊維では計算値と実験値が良い対応関係であったが、細径アラミド繊維での計算値は過小評価であった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
DFRCCの評価体系の材料・構造両方向への流れを常に意識して研究を進め、新たに入手した繊維種類も含めて実験を遂行することができている。2018年度に未完であった一部の種類のDFRCC単体の一軸引張試験も2019年度に行い、当初計画通りに進捗している。
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| 今後の研究の推進方策 |
Ⅰ：架橋則の計算における架橋力－抜出し関係の特性値、スナビング係数および繊維有効強度低減係数については繊維特有の値と考え、これらの値を実験的に求める。繊維の種類、マトリックスをパラメータとして単繊維の引抜試験を行う。2020年度は特にマトリックスの種類がスナビング係数および繊維有効強度低減係数に及ぼす影響を把握するため、配向角を有する場合の引抜試験を行う。
Ⅱ：架橋則を利用したDFRCCのひび割れ幅算定方法の定式化において、架橋則の違いの影響を確認する。繊維の種類をパラメータとして、中心に異形鉄筋を1本配した角柱試験体の一軸引張試験を行い、算定方法の妥当性を検証する。また、ひび割れ幅算定方法の定式化において、異形鉄筋とDFRCCの付着構成則を評価する必要があるため、繊維の種類をパラメータとしたDFRCCと異形鉄筋の付着実験を行う。
Ⅲ：研究方法ⅠおよびⅡの結果から得られる架橋則から、引張およびせん断に対する構成則を構築して有限要素解析を行い、既存の部材実験結果と比較検討する。2019年度はPVA繊維を用いた境界梁の解析を重点的に行ったため、2020年度はアラミド繊維を用いた境界梁の解析を実施する。
Ⅳ：研究方法ⅠおよびⅡにおいて、代表的な性状を示した繊維とマトリックスの組合せのDFRCCを用いて部材試験体を作製し、加力実験を行って有限要素解析結果の検証に用いる。2020年度はアラミドおよびPVA繊維を用いた壁付き柱の実験を行う。
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