| 研究課題/領域番号 |
20K04658
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| 研究機関 | 秋田大学 |
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研究代表者 |
後藤 文彦 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (10261596)
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| 研究分担者 |
佐々木 貴信 北海道大学, 農学研究院, 教授 (00279514)
野田 龍 秋田県立大学, 木材高度加工研究所, 准教授 (00626955)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | プレストレス木箱桁橋 / オンサイト木橋 / 緊張材 / PC鋼棒 / 繊維補強ロッド |
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| 研究実績の概要 |
既に実用化されているオンサイト木橋で使われているPC鋼棒横締めの構造を見直し、安全に低コストでオンサイト施工できる新しい形式のオンサイト木橋の可能性を探るため、いくつかの検討を行った。2020年度は、まずプレストレス木箱桁橋の横締めにPC鋼棒以外の繊維強化複合材料のロッド各種を利用した場合の耐性について、数値解析により検討を行った。木部材部分の含水膨張と熱膨張を考慮し、含水率の低い4月に架設されたとして、含水率の高い7月に、含水膨張と熱膨張により、繊維補強ロッド各種に発生する応力を計算したところ、PC鋼棒を始め、その他の代替ロッド各種でも、耐力には達しないことがわかった。現実的に想定される含水膨張では、いずれの緊張材でも、耐力には達しないが、それぞれのロッドの耐力に達するまで、仮想的にあり得ない膨張を与えて解析したところ、繊維補強ロッド各種は、剛性についてはPC鋼棒よりも柔らかめであるものの、耐力については、PC鋼棒よりも大きいため、変形して応力を緩和しながら、PC鋼棒よりもはるかに大きい耐性を示すことがわかった。そのため、PC鋼棒よりも小さい断面の繊維補強ロッドについても同様の解析を行ったところ、PC鋼棒よりも小さいロッド断面でも、耐力には余裕があることもわかった。また、横締め自体を行わずに、CLTでフランジ部を構成する断面形式についても、基礎的な検討を行った。これについては、次年度以降に解析を行う予定である。
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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
2020年度は、プレストレス木箱桁橋の横締めにPC鋼棒以外の繊維補強ロッド各種を利用した場合の応力状態について、数値解析により検討した。木材部分の含水膨張と熱膨張を線膨張係数により解析ツール上でモデル化する手法を検討し、現実の架設と自然暴露の中で起こり得る含水膨張・熱膨張や、現実には想定されない極端に大きい膨張についても、解析を行うことができた。その結果、現実的に想定される環境下では、PC鋼棒や各種ロッドは耐力には達しないことがわかった。またそれぞれのロッドが耐力に達するまで、仮想的にあり得ない膨張を与えた解析も行ったところ、繊維補強ロッド各種は、剛性についてはPC鋼棒よりも柔らかめであるものの、耐力については、PC鋼棒よりも大きいため、変形して応力を緩和しながら、PC鋼棒よりもはるかに大きい耐性を示すことなどがわかった。このように横締め緊張材の解析については、一定の目的が達成できたものと考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
PC鋼棒の代替の緊張材として、各種の繊維補強ロッドは、十分に余裕のある耐性を持つことがわかったため、これについては、アンカー部の構造等について引き続き検討を続ける。また、プレストレス木箱桁橋のフランジ部に、近年、国内でも各種の用途に利用が期待されている直交集成板 CLT(Cross Laminated Timber)を用いた構造についても、数値解析により3Dモデル化し、性能評価を行う予定である。既存の横締め角材を用いたモデルと、同程度の断面になるように、CLTを固定する鋼部材の形状と接合方法を検討し、既存の角材モデルと剛性や強度を比較し、より効果的な構造形式を検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナウイルスの感染拡大により、情報交換のための会議各種や成果発表のための学会各種がオンライン会議となり、予定していた旅費を消化できなかった。今年度は、新たな解析環境の構築のため、解析サーバーの購入に使用することを計画している。
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