2020 年度実施状況報告書

軽量コンクリート充填二重鋼管合成部材の終局強度に関する基礎的研究

研究課題

研究課題/領域番号	18K04338
研究機関	神戸市立工業高等専門学校
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)
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]
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2022-03-31
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・外形比
研究実績の概要	軽量コンクリート2種(LC2)とは，人口軽量骨材である細骨材，粗骨材を水およびセメントと練り混ぜたものであり，従来のコンクリートと比較して軽量化が可能である。また，コンクリート構造用人工軽量骨材を用いたLC2は普通コンクリート(NC)と比較して，20%程度軽量となるものの，引張強度，せん断強度，ヤング係数等が低くなるといわれている。つぎに，2重鋼管・コンクリート合成(CFDST)部材とは，同心円上に２種類の異なる鋼管を配置して両鋼管の間のみにコンクリートを充填した中空式の鋼・コンクリート合成構造部材である。内鋼管内部が空洞となるため，従来の鋼管内にコンクリートを充填したコンクリート充填鋼管(CFT)部材と比較して軽量化となる利点を有する。例えば，CFDST部材を橋脚などの柱部材に適用すれば，地震により導入される慣性力を低減することが可能である。本研究では，CFDSTをさらなる軽量化が可能である軽量コンクリート2種充填鋼管(L-CFDST)部材の２種類の力学特性の解明を目的とした実験的検討を行う。主な実験変数は内径・外形比，ならびに径厚比であり，前者は0.0～0.7，後者は70～160である。両変数が，二種類の力学特性に与える影響について静的載荷実験により評価する。また，普通コンクリートを充填したCFDST(N-CFDST)部材との比較を行う。さらには，LC2破壊時に鋼管に作用する応力状態を弾性，塑性の観点から考察する。なお，LC2は鋼管によりせん断，引張強度を補強できることも大きな利点である。以上より，上記実験変数を用いたL-CFDSTの終局強度特性について，定量的に把握することを最終目的とする。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 3: やや遅れている理由 2020年度は，2019年度のL-CFDSTの中心圧縮特性に関して，鋼管の応力状態の考察を加えて，査読付きの論文へ投稿し無事に採択された。つぎに，曲げせん断特性の解明を行うことを目的に研究を遂行する予定であったが，2020年度前半は実験作業を進行させることができなかったため，予定していた曲げせん断実験を遂行できず，曲げせん断特性の解明がやや遅れた。2020年度後半からは，徐々に実験作業を進めることができたが，十分な結果を得るまでではなく，実験の一部を次年度に実施することになった。
今後の研究の推進方策	今後は，昨年度に終了することができなかったL-CFDST部材の曲げせん断特性の解明を目的とした実験的研究を引き続き行う。具体的な実験変数は，中心圧縮実験と同様の径厚比，内径・外形比の両者に加えて，せん断スパン比を実験変数としている。得られた破壊形式，変形性能，終局強度から設定した変数がL-CFDST部材の曲げせん断特性に与える影響について考察する。また，内径が大きくなると終局強度がどのように変化するかを中実断面の軽量コンクリート2種充填鋼管(L-CFT)部材とも比較し，中実断面との差異を考察する。つづいて，内鋼管径を考慮したRC部材の手法に類似する終局強度算定方法の提案を試みる。さらに，コンクリートの体積膨張に起因する応力状態を鋼管に添付した2軸，ならびに3軸ひずみゲージの値から求める。なお，せん断スパン比が0.5の供試体に関しては，過去に実施した同形状の普通コンクリートを充填したCFDST(N-CFDST)部材の曲げせん断挙動の比較を行い，充填材料の差異が終局強度特性に与える影響を考察し，成果を取りまとめる予定である。
次年度使用額が生じた理由	当該年度は，予算の一部を学会出張の旅費に使わせていただく予定にしていたが，新型コロナウイルスの影響で，学会開催できなかったものもあり，出張ができなかった。また，2021年度も出張することが難しいため，旅費として使用することは行わない予定である最後に，現在のところ次年度使用額には，備品の購入，ならびに人件費・謝金への使用には考えていない。