多軸応力下における鉄筋コンクリート部材のせん断剛性とせん断損傷評価

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15560487
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 篠原 保二 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教授 (50196408)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 香取 慶一 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助手 (50224556) ; 林 静雄 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (90092569)
• Keywords: コンクリート / ひび割れ / せん断剛性 / せん断損傷 / 拘束効果 / 損傷抑制 / 横方向プレストレス

Research Abstract

実際の鉄筋コンクリート構造物では,ひび割れ幅が増加すると,鉄筋やその他の部材などによりひび割れ面に拘束力(圧縮力)が作用する。したがって鉄筋コンクリート構造物のひび割れ後の非線形解析や損傷評価を行うためには,ひび割れ面にひび割れ幅に応じた拘束力が作用するせん断挙動を解明する必要がある。今年度はプログラム制御により,ひび割れ幅によって拘束力が変動する繰返しせん断実験に基づいて,既往のせん断伝達モデルの適用可能性を解析的に検討した。解析結果より一定ひび割れ幅のせん断挙動に対しては,拘束力の挙動を含めて前川モデルが実験結果と最も良く一致するが,ひび割れ幅の増減に伴い拘束力が変動するより実際的なせん断挙動に対しては,ひび割れ幅の増加に伴うせん断伝達力の低下が再現できないため,除荷,再載荷を含めてさらに検討する必要があることを明らかにした。
また,せん断要素実験結果より,ひび割れ面のせん断剛性は鉄筋比と降伏応力の積という拘束力のみでなく,ひび割れ幅に対する拘束剛性(例えばひび割れ幅の増加を抑制するための鉄筋量)の影響が大きいことが判明した。それ故,通常の鉄筋コンクリート柱の曲げせん断実験の他に,横補強筋に高強度鉄筋を使用し,その補強筋に緊張力を加えて横方向のプレストレスを導入することにより,能動的にコンクリートの破壊に対する抵抗性を向上させる三軸圧縮応力状態を作り出し,ひび割れを抑制することを目的とした実験および解析を行った。それらの実験により,横方向プレストレスは,せん断ひび割れ耐力を上昇させるばかりでなく,せん断ひび割れ幅を低減できるため,せん断ひび割れ発生後のせん断抵抗力も増大すること,さらに三次元有限要素解析により,内部コンクリートの拘束効果とせん断圧縮破壊に関係する尺度(等価拘束圧と損傷度)を用いて,横方向プレストレスの力学的メカニズムを各積分点レベルで明らかにした。

Research Products

• [Publications] 渡部 洋: "横方向プレストレスによる鉄筋コンクリート柱のせん断ひび割れ制御と終局耐力の評価"日本建築学会構造系論文集. 577. 109-116 (2004)
• [Publications] 渡部 洋: "鉄筋コンクリート柱の損傷に及ぼす横方向プレストレスの影響"コンクリート工学年次論文報告集. 25・2. 193-198 (2003)
• [Publications] 宮野 覚也: "横方向プレストレスRC柱の能動的拘束効果と破壊メカニズム"コンクリート工学年次論文報告集. 25・2. 247-252 (2003)
• [Publications] 河合 繁: "RC造柱の損傷過程に軸方向力及び断面形状が及ぼす影響"コンクリート工学年次論文報告集. 25・2. 265-270 (2003)
• [Publications] 原澤 麻利子: "鉄筋コンクリート柱の残留ひび割れに及ぼす横方向プレストレスの影響"日本建築学会大会学術講演梗概集. C-2. 165-168 (2003)
• [Publications] 篠原 保二: "横方向プレストレスRC柱の能動的拘束効果と破壊メカニズムに関する解析的研究"日本建築学会大会学術講演梗概集. C-2. 169-172 (2003)