先端複合材料を応用した軽量・強靭な合成構造の力学特性の解明と設計法の構築

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K04788
• 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23010:建築構造および材料関連
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 松本 幸大 豊橋技術科学大学, 次世代半導体・センサ科学研究所, 教授 (00435447)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 複合材料 / 鋼構造 / 補強 / 座屈

研究成果の概要

座屈により最大耐力を迎える鋼構造部材・部位を対象として，ＦＲＰ材を用いた非接着補剛法の力学モデルを構築するとともに力学実験を行うことを通して，耐力向上法と設計法を確立した。具体的には山形鋼部材に対してＦＲＰ材の補剛長さや厚さを変数とした圧縮試験を行い，その効果を検証した。設計法では，最大耐力は重ね梁の線形座屈耐力，座屈後挙動についても塑性ヒンジを仮定した力学モデルを提案し，実験挙動を概ね再現できることを明らかとした。成果は，既存構造物にも容易に適用可能であり，軽量で迅速な補強法として実装が期待できる手法が確立できた。

自由記述の分野

建設構造工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果は長尺部材で構成される空間屋根構造や鉄塔等の工作物の補強法として成果の波及効果が期待でき，軽量で強靭な合成構造の実現に向けて意義のある研究成果であると考える。特に，地震被害対策や供用中の外力・使用条件変更などによる荷重増加に容易に対応できる手法であり，実装の期待も高いと考える。また，設計法や力学モデルの提案では，本研究で対象としたＦＲＰ材を用いた補剛法に限らず応用が可能であることから，既存構造物に対する圧縮耐力向上法と設計法に関する各術的発展が期待できると考える。