2018 Fiscal Year Research-status Report
組積造の地震時破壊挙動の数値解析手法の精緻化と耐震補強法の提案
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18K04323
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
古川 愛子 京都大学, 工学研究科, 准教授 (00380585)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 組積造 / 地震時破壊挙動 / 耐震補強法 / 個別要素法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
開発途上国に多く建設されている組積造は，地震の度に倒壊して多くの犠牲者を出しており，耐震補強法の確立が急務である．数値解析により効果的な耐震補強法を検討する際，破壊の発生や崩壊挙動を扱える数値解析手法が必要となる．しかし現状では，組積造に適した数値解析手法は確立されていない．本研究では，組積造の地震時破壊挙動を3次元で精緻に再現できる数値解析手法の開発を目的としている．当該年度は，破壊のモデル化手法の精緻化を行った．
申請者が開発した改良版個別要素法プログラムでは，要素間のばねの切断によって破壊をモデル化している．そこで，ばねの破壊のモデル化を見直した．有限要素法を用いたコンクリートの破壊解析では，精緻な破壊のモデル化手法が既に確立されているので，有限要素法の考え方を参考に，引張側と圧縮側に分けて，ばねの破壊のモデル化を見直した．
まず，要素間に引張力が作用するときは，引張軟化特性を考慮できるように，引張側の復元力特性のモデル化を改良した．従来のプログラムでは，引張強度に達すれば，要素間のばねが切断され，それ以降は引張力に抵抗しないモデル化になっていた．これを見直し，引張強度に達した後に引張軟化を起こすモデルへと改良した．改良した改良版個別要素法プログラムを用いて，引張試験の解析を行ったところ，想定した通りの挙動を再現できていることを確認した．
次に，要素間に圧縮力が作用するときにも，圧縮軟化特性を考慮できるように，復元力特性のモデル化を改良した．圧縮強度に達した後，圧縮応力に上限値を設定することで，簡易的に圧縮軟化特性を表現した．詳細なモデル化ではないので，今後の改良の余地がある．また，履歴ループの改良も行い，除荷時の履歴吸収エネルギーを考慮できるようにした．圧縮試験の解析を行い，圧縮軟化特性と，履歴吸収エネルギーを表現できていることを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた，引張応力側と圧縮応力側の構成則のモデル化を見直し，プログラムを改良することができた．除荷時の履歴ループについても，改良することができた．ただし，圧縮応力側については，簡易なモデル化に留まっている．
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| Strategy for Future Research Activity |
現状の改良版個別要素法のプログラムでは，ポアソン効果を考慮することができない．これは，剛体要素を用いて2つの要素間の接触問題を扱う個別要素法に起因する個別要素法特有の問題であり，改良版個別要素法でも同様の問題を有している．ポアソン効果が考慮できないと，荷重の載荷方向に直交する方向への変形が生じないので，実際とは異なった挙動となる．この問題を解決したいと考えている．
また，従来は，要素間のダッシュポットによってエネルギー吸収を行い，減衰特性を表現してきたが，非線形ばねによる履歴吸収エネルギーを考慮することができるようになったため，ダッシュポットの取扱いを見直す必要があると考えている．非線形ばねの履歴吸収エネルギーと，ダッシュポットによる吸収エネルギーは，性質が違うものであるので，それぞれの減衰の影響を分析して，減衰のモデル化の改良を行いたい．
さらに，精緻化した解析手法を用いて，開発途上国で調達可能な材料を用いた安価な耐震補強法の効果の検討を行いたい．
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| Causes of Carryover |
今年度と次年度にそれぞれ計上していた実験の材料費・加工費が，予定額では足りないことがわかったため，今年度と次年度の予算を合わせて次年度に実施したいと考えた．かわりに，参考になる既往の実験データの提供を受けて，代用させて頂いた．
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