| 研究課題/領域番号 |
18K04338
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| 研究機関 | 神戸市立工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
上中 宏二郎 神戸市立工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (70332046)
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| 研究分担者 |
水越 睦視 神戸市立工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (10455165)
酒造 敏廣 神戸市立工業高等専門学校, その他部局等, 特任教授 (90137175) [辞退]
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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 | 二重鋼管合成部材 / 軽量コンクリート / コンクリート充填鋼管部材 / 径厚比 / 内径・外径比 |
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| 研究実績の概要 |
軽量コンクリート(LC)とは，人工軽量骨材を用いたコンクリートであり，粗骨材のみを軽量にしたものを軽量コンクリート1種(LC1)，細，粗骨材両者ともに軽量にしたものを軽量コンクリート2種(LC2)と呼ぶ。LCにコンクリート構造用人工軽量骨材を用いれば，従来の普通コンクリート(NC)と比較して最大20%程度の軽量化した構造物の製作が可能である。しかしながら，LCを用いた棒部材のRCはりのせん断強度は，従来のNCと比較して強度を70%に低減して設計するようにされている。
つぎに，二重鋼管・コンクリート合成(CFDST)部材は，二種類の異なる円形，あるいは角形の鋼管を同心上に配置し，両者の間のみにコンクリートを充填したものである。CFDST部材は，コンクリート充填鋼管(CFT)部材と比較して，内鋼管内部が空洞となるため軽量となる利点を有する。したがって，CFDSTを橋脚に適用すれば，地震などによる慣性力の低下，ならびに橋脚基礎部の負担を軽減することができると考えられる。
そこで，2019年度では，CFDSTをさらに軽量化させたLC2を用いた軽量コンクリート充填二重鋼管合成(L-CFDST)短柱の中心圧縮特性に関する基礎的な実験を行った。得られた破壊形式，変形性能，ならびに中心圧縮強度からL-CFDST短柱の100を中心とした外鋼管の径厚比，および内径・外径比が中心圧縮特性に与える影響について考察した。最後に，鋼管とコンクリートの累加強度を用いた中心圧縮強度推定式を提案し，推定強度が実験強度を80%～120%の間で評価できることを確認した。
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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
2019年度までに大きな径厚比を有する軽量コンクリート2種を充填した二重鋼管部材の中心圧縮特性に着目した実験的検討を行った。得られた破壊形式は，内径が一番大きい113mmものは，Elephant-foot typeの局部座屈，あるいは供試体中央部での提灯座屈であった。それ以外では，充填コンクリートのせん断破壊に伴う内外鋼管の局部座屈であった。
設定した実験変数より，せん断破壊を呈した場合の中心圧縮強度算定手法を提案し，提案中心圧縮強度式を用いて概ねばらつき無く実験強度を予測できることを確認した。また，実験中心圧縮強度を算定強度で除した中心圧縮強度比は，内径・外径比が大きくなると緩やかに低下することを確認した。しかしながら，著者らが行った普通コンクリート充填のCFDST(N-CFDST)短柱の中心圧縮強度とL-CFDST短柱のそれを比較したところ，やや低めの値が得られた。これは，LC2はNCと比較して骨材のかみあい効果が弱いこと，ならびにコンファインド効果が低下したためと推察される。さらに，L-CFDST短柱の外鋼管の径厚比が大きくなると中心圧縮強度は低下した。これも著者らが以前に行ったN-CFDST短柱の結果とと同じものである。なお，L-CFDST短柱の変形性能は内径・外径比が0.5以上となると大きく低下した。
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| 今後の研究の推進方策 |
2020年度は，アジアコンクリート連盟(ACF)の国際会議のの発表を考えていたが，新型コロナウイルスの影響により，2021年度に延期となった。また，新型コロナの影響が不確定なため，国際会議での成果発表を控えることとし，主に国内の学会の論文投稿の方向で進めていく。
今後は，L-CFDST部材の中心圧縮応力作用下での，二軸ひずみゲージにより得られたひずみを用いて，弾塑性応力の計算を行い内外鋼管の応力状態の詳細な分析を行う。具体的には，軸圧縮力が降伏に達したのちに，周方向応力は引張方向へ流動する現象，すなわち。充填コンクリートのダイレイタンシーの影響によるコンファインド効果を調査する。つづいて，内鋼管が大きく内鋼管が大きくなることによる応力状態の変化も把握する予定である。なお，径厚比，および内径・外径比を考慮した強度算定の定量的把握を試みる。
先が読めない状態の2020年度であるが，鋼管や材料実験に必要な消耗品の購入し，当初の予定通り実験的検討を行う予定である。具体的には，L-CFDSTの曲げせん断，または曲げ特性の影響について内径・外形比，径厚比を変数とした実験的検討を行いたい。得られた結果より，過去に行った普通コンクリートを用いたCFT, CFDSTとL-CFT, L-CFDSTのディープビームの強度特性の比較を行う。まとめられた成果をまずは口頭発表を行いたい。
以上の通り研究活動を続け，3年間の実施成果を報告書にまとめる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2019年度は2018年度の実験結果の分析を入念に行い，主に実験データの考察をまとめた後に学会発表の旅費に使わせていただいた。2020年度に繰り越した予算は後述の消耗品（物品費)に充てられる予定である。
つぎに，2020年度購入の具体的なものは，2018年度同様に実験供試体の主となる鋼管製作・加工費，ひずみゲージなどの消耗品（材料費)である。直接経費の大部分をこれらの購入に使用する予定である。また，状況が許されるなら，国際会議参加旅費としての支出も考えられる。
最後に，昨年度同様に備品の購入，ならびに人件費・謝金への使用は考えていない。
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