| 研究課題/領域番号 |
20K14809
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
柳田 龍平 金沢大学, 地球社会基盤学系, 助教 (90862326)
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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 | 繊維補強鉄筋コンクリート棒部材 / せん断耐荷機構 / せん断耐力評価 / 画像解析 / FEM解析 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，1.FRCCの種類（骨材の有無や強度や繊維の種類），2.せん断補強鉄筋量，3.部材の形状・寸法，の組合せがRC棒部材のせん断抵抗機構の推移に与える影響をはり部材の載荷実験ならびに数値解析から明らかにすることにより，合理的なFRCC部材のせん断耐力評価手法を検討・提案し，短繊維補強した鉄筋コンクリート部材の構造性能評価の高度化の実現に貢献することを目指している．
令和3年度は，前年度に行った鋼繊維を用いたRC棒部材のせん断抵抗機構の評価を目的とした実験的検討の結果を踏まえて，その解析による挙動の再現を主目的に研究を行った．解析結果と実験結果を比較し，解析結果の妥当性を確認するためには，実験で生じたコンクリートのひび割れ性状や荷重－変位関係の再現のみではなく，アーチ作用やビーム作用といった作用せん断力への抵抗機構についても再現できる必要があると考え，部材のアーチ・ビーム作用ならびに繊維のせん断抵抗を確認する追加実験を行うとともに，その挙動を再現しうる解析条件の探索を行った．解析条件としては，コンクリートの引張軟化特性の入力値，ひび割れ面のせん断伝達特性，鉄筋とコンクリートの付着特性をパラメータに検討を行い，①ひび割れが0.5mmまで開口しないようなひび割れ直後の引張軟化応力がせん断耐力に影響すること，②繊維を混入しない普通強度コンクリートと同様のせん断伝達特性で十分にひび割れ性状を再現できること，③鉄筋とコンクリートの付着特性は主にせん断耐力に到達した後のポストピークの耐荷機構に影響することを明らかにした．また，超高強度を有する繊維補強コンクリートの繊維混入率がせん断耐荷機構に与える影響についての実験も行っており，その強度の大きさや導入プレストレス，繊維混入率の影響について取りまとめて国内の査読付き論文に投稿中である．
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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
本研究では，繊維補強したRC棒部材を対象とした数値解析的検証と，画像解析を併用した構造実験による実験的検証を並行して実施することで，繊維補強RC棒部材のせん断耐荷機構に寄与する多くの影響要因について明らかにするとともに，そのせん断耐力評価手法の提案につなげる研究計画としている．
令和3年度に行う予定であった実験的な検討（部材寸法がせん断耐荷機構に与える影響）を前年度に先行的に実施することができていたため，令和3年度は，非線形FEMによるパラメトリック解析を実施した．これにより，前年度までに行ってきた実験との比較ができ，繊維補強RC棒部材の解析結果の確からしさを検証でき，より広範囲なパラメータによる耐荷機構の分析ができた．令和2，3年度に行った実験では，棒部材のせん断抵抗機構の変遷をビーム・アーチ機構に分離して明確化することができ，その分離手法をFEM解析結果にも適用することで，解析結果の確からしさの確認ができた．これについては令和4年度までに行う予定であった課題であり，その検討を先行して実施することができている．以上のことから，本研究はおおむね順調に進展していると判断している．
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度は，数値解析的検証を中心に検討を進めることとするが，これまでに実施してきた普通強度レベルの繊維補強RC部材の実験成果と超高強度レベルの繊維補強RC部材の実験成果を踏まえて，これらの耐力評価が可能な適用範囲の広いせん断耐力評価手法を提案するための実験データ分析も同時に行う．これまでの研究により，圧縮強度が150N/mm2以上となるような超高強度のコンクリート材料を用いたRC/PC棒部材については，繊維が受け持つせん断抵抗以外のコンクリート自体が受け持つせん断抵抗を同一の式で評価できる可能性があることを明らかにしているため，超高強度レベルのコンクリートについて統一したせん断耐力評価が可能か否かを検討する予定である．一方，せん断補強鉄筋を併用するような従来の繊維補強RC部材では，コンクリートの強度レベルが60N/mm2程度となる場合に限った実験的検討を行ってきたため，超高強度コンクリートとの中間に位置する圧縮強度レベルが100N/mm2となるような場合のRC部材のせん断抵抗機構についても実験的に評価し，低強度レベルから超高強度レベルまでの繊維補強コンクリートを用いたRC棒部材のせん断耐荷挙動を明らかにすることを目的に検討する．
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