コンクリート充填構造のポストピーク域の挙動を考慮できる高精度簡易解析法と耐震照査

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K04337
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分22020:構造工学および地震工学関連
• 研究機関: 豊田工業高等専門学校
• 研究代表者: 川西 直樹 豊田工業高等専門学校, 環境都市工学科, 教授 (60300589)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: コンクリート充填構造 / CFT / 簡易解析 / 耐震設計 / 連続高架橋 / ポストピーク

研究成果の概要

これまで鋼製断面柱にコンクリートを充填した構造（CFT構造）は，最大荷重以降の力学挙動を簡便に推定する手法が確立されていなかった．本研究では，簡易かつ精度よくCFT構造の最大耐力以降の挙動を追跡するための独自な手法を新たに提案し，既往のCFT構造の実験結果や精緻なFEM解析結果と比較することでその精度を検証した．この結果から提案モデルにより最大荷重以降の領域についても精度よくCFTのマクロ的な力学挙動を追跡できることを明らかにした．さらに，提案モデルを用いたCFT橋脚を有した連続高架橋の合理性の高い新たな耐震設計法についても提案した．

自由記述の分野

構造工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

エネルギー吸収能に優れたCFT構造は鋼材の非線形性に加えてコンクリートと鋼の接触挙動など複雑な非線形挙動が表れるため，最大荷重以降の力学挙動を簡便に推定する手法が確立されていなかった．本研究では，簡易かつ精度よくCFT構造のポストピーク域の力学挙動を追跡可能なモデルを独自開発し，世界ではじめてその精度検証に成功した．さらに，この簡易モデルを利用することでCFT構造を含んだより複雑な構造物の応答計算も可能になるため，残存耐力に基づいた直接的で精度の高い耐震設計法についても提案できたため，より自由度の高い経済的なCFT構造の構築に寄与できたものと考えられる．