2022 Fiscal Year Research-status Report

Construction of evaluating equations for shear capacity of existing RC structural members based on the shear resistance mechanisms

Research Project

Project/Area Number	20K14813
Research Institution	Nihon University
Principal Investigator	山田雄太日本大学, 理工学部, 助教 (90801035)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords	耐荷機構 / ビーム機構 / アーチ機構 / せん断補強筋 / 人工ひび割れ / 鉄筋腐食 / FRPシート
Outline of Annual Research Achievements	令和4年度には，令和3年度までに構築したFRPシートによりせん断補強された部材と人工ひび割れを有する部材に対する耐力予測モデルの適用性を検証することを主な目的として研究を推進した．これまでに構築したモデルについては，FRPシートと人工ひび割れの影響をそれぞれ表現可能であることを確認しているが，FRPシートと人工ひび割れを併せ持つ部材に対しては適用性が確認されていないことに加え，予測された耐荷機構の耐力から部材の終局耐力を予測する手法は構築されていない状況にあった．同年度中には，令和3年度までに作成したFRPシートと人工ひび割れを併せ持つ試験体を対象とした静的載荷実験を実施すると同時に，これらの試験体を対象とした耐力予測モデルおよびアーチ機構の耐力予測モデルから終局耐力を予測する手法を構築した．さらに，これまで不明確であったせん断補強筋の荷重分担分に関する耐荷機構上の分類を明らかにすることで，終局耐力，ビーム機構およびアーチ機構の耐力のみならず，せん断補強筋の荷重寄与分についても，モデルによる予測値と実験値は概ね一致することを確認している．また，令和3年度に構築した斜めひび割れ開口幅の予測手法についても，人工ひび割れを有する部材に対してはその適用性を確認している．これらの成果については，コンクリート工学年次論文集，土木学会論文集，Journal of Advanced Concrete Technology等で公開を進める予定である．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 令和4年度までに，FRPシートと人工ひび割れを併せ持つ部材に対する耐力予測モデルの提案に至っており，概ね当初の計画通りの成果が得られている．一方，FRPシートによりせん断補強したはり部材については，FRPシートの補強範囲に対してはり幅が小さい場合，FRPシートによる補強効果が相対的に小さくなる現象を確認しており，構築しているモデルにこの現象を反映するためには，実験や解析などによる検証が必要となっている．鉄筋腐食ひび割れを有する部材の耐力予測に際しては，鉄筋腐食の程度に応じた鉄筋腐食ひび割れ面上の応力伝達量を評価するとともに，その影響の有無を明らかにする必要がある．以上のような課題があるものの，これらの課題を解決するための有限要素解析および要素実験の一部も同年度中に実施しており，得られた結果をモデルに反映するための見通しは立っている．以上を総合的に考慮し，おおむね順調に進展しているものと判断した．
Strategy for Future Research Activity	令和5年度には，当初計画で予定しているFRPシートと鉄筋腐食ひび割れを併せ持つ部材を対象とした静的載荷実験に加えて有限要素解析および要素実験を同時に行うことで研究を推進する方針である．これまでの研究成果により，はり幅に応じたFRPシートの相対補強効果および鉄筋腐食の程度に応じた鉄筋腐食ひび割れ面上の応力伝達量を明らかにする必要性が示唆されている．FRPシートの相対補強量を変数とした有限要素解析ならびに，鉄筋の質量減少率を実験変数とした見かけのひび割れ面上における応力伝達量を評価するための要素実験を実施することでこれらの影響を明らかにする．これらの影響を構築している耐力予測モデルに反映するとともに，当初計画の通りFRPシートと鉄筋腐食ひび割れを併せ持つ部材を対象とした静的載荷実験を実施し，モデルの適用性を検証する予定である．
Causes of Carryover	当初予定額より試験体の作成費用を抑えられたことが次年度使用額を生じた主な理由である．令和5年度には，当初計画で予定していた試験体の作成に加え，当初計画の推進に必要な要素実験のために残額を加えた予算を有効活用する方針である．