高耐久性埋設型枠 を設置 した

長崎大学工学部研究報告 第30巻 第55号 平成1

2

年

7

月

1 9 9

高耐久性埋設型枠 を設置 した RC梁の弾塑性挙動解析

松 田 浩*1･崎山 毅^*1･森田 千尋^*1 出光 隆*2･平嶋健太郎*3･上野信一郎*4

高崎憲太郎^*5･鶴 田 健書6

El a s t o‑ Pl a s t i cBe ha v i o rAna l ys i sofRCBe a mswi t hPl cBoa r ds

b y

Hi r os hiMATSUDA* l Ta k e s hiSAKI YAMA* l chi hi r oMORI TA

*1

Ta ka s hiI DEMI TSU* 2 Ke nt a r oHI RASHI MA

^*3

shi ni c hi r oUENO* 4 Ke nt a r oTAKASAKI * 5 Ke nTSURUTA* 6

I nor de rt os i mul a t et h ee x pe r ime ntofRCb ea m swi t hPl cboa r ds ,wec a r r ie doutc r a c ka na l ys i sbyus l ngt h enonl l i n e a rFEM pr og r a m whi c hc ons i d e r e dbo nd‑ s l i pbe t we e ns t e e la ndc o nc r e t e. Ast her e s ul t sofn ume r i c a la na l ys

t

s ,We c oul dge tt hego odr e s ul t s .

I nt hi ss t udy , wea na l yz e dRCbe a mswi t hPl cboa r dsi nc ompr e s s i onort e ns i ons i de , byus i ngFEM c ode( MAR

C).

RCmode lwa sus e dwi t hOka mu r aa ndMa e ka wa' smod e l s . Wec o nf i r me dt ha ta na l yt i c a lr e s u l t sc a nbes i mul a t e dt hee x ‑ pe r ime n

t.

1. まえがき

有 限要素法 (以下 F

EM

と略記)は,今 日,鋼構造 物 をは じめあ らゆる構造物 の構造解析手法 として汎用 的に用い られている.鉄筋 コンクリー ト (以下

RC

と 略記) に対 して も,約30年程前 に

FEM

が適用 された.

しか し,鋼構造の構成材料である鋼が等質 ･等方性材 料 として取 り扱 うことがで き, さらに鋼製橋脚の局部 座屈 を伴 な う弾塑性幾何学的非線形解析 も行われるよ うになったの に対 して,RC構造で は,局部的 なひび 割れの発生 ･進展 お よび鉄筋 とコンクリー トの付着特 性 の問題が重要 とな り,解析 を難 しい ものに している.

一方, コンクリー トのひび割れの発生 ･進展 を解明す ることは,限界状態設計法や性能照査設計法のひび割

れ コン トロール設計 において,RC構造物 の耐 久性 や 耐荷性 を評価す る際の重要な因子 となっている.

筆者 らは, これ まで,RC構造物 の耐久性 向上 とひ び割れ誘発 目地 によるひび割れ コン トロール設計 を目 的 と して,ポ リマ ー含浸 コ ンク リー ト (以下

PI C

と 略記) を埋設型枠 として設置 した

RC梁の載荷実験 を

行 うとともに,解析的にシ ミュ レーシ ョンす るための 理論 的 な研究 を行 って きたl'.解析 で は, まず,変断 面梁理論 と島 ら2)の理論 による‑軸引張部材モデルを 用いて,引張倒 に設置 した型枠 にひび割 れが発生す る こ とを取 り扱 った3).次 に,鉄筋 とコンクリー トのす べ りを考慮 で きる付着 リンク要素 を導入 した非線形

2

次元 F

EM

を用いて ひび割 れ解析 を行 った4)5'.いずれ

平成

1 2

年

4

月

21

日受理

*1構造工学科

( De pa r t me ntofSt r uc t u r a lEng i n e e r ing)

*2九州工業大学建設社会工学科

( Kyus huI ns t i t ut eTe c hn ol ogy , De pa r t me ntofCi vi lEng ine e r i n g)

事3大学 院修士課程構造工学専攻

( Gr a dua t eSt ude nt ,De pa r t me ntofSt r uc t ur a lEngi n e e r ing)

書4川田工業㈱ (研究当時 :長崎大学構造工学科)

*5日立造船㈱ (研究当時 :九州工業大学大学院建設社会工学専攻)

*6小沢 コンクリー ト工業㈱

2 C K )

松田 浩 ･崎山 毅 ･森田 千尋 ･出光 隆 ･平嶋健太郎 ･上野信一郎 ･高崎憲太郎 ･鶴田 健

の解析結果で も実験結果 と比較 して良好 な結果 を得た.

しか し,ひび割れ発生 に伴 なうRC梁の剛性低下に関 して,前者ではどの部分 をどの程度低下 させ るのか, また後者では付着 リンク要素のばね定数 をどの程度 に するかは,実験結果 に基づ き試行錯誤で行 った もので 一般的な ものではない.

RC部材 の非線形 F EM

解析 を行 う際,引張応力 下 でのひび割れたコンクリー トのモデル化 とひび割れた コンクリー ト中における鉄筋のモデル化が重要 となっ て くる.岡村 ･前川は,コンクリー トと鉄筋の平均応 力 ー平均 ひずみ関係 を用いて,鉄筋 コンクリー トの引 張剛性 を表現 している6). さらに,‑軸引張部材 での 実験結果 より,鉄筋のマクロ的な平均応力 ー平均 ひず み関係 もひび割れたコンクリー トの引張剛性 も,鉄筋 コンクリー トのひび割れ面での ミクロ的な挙動特性 に 基づ き予見で きることを示 している7).

本研 究 では

, (1)pI C

版 を

RC

梁 の 曲げ圧 縮側 に 設置 した場合,お よび

, (2)pI C

版 を曲げ引張側 に 設置 した場合の実験が行われた.前者では,終局耐力

と じん性 に注 目 し,後者 では使用限界状態 におい て

pI C

版 にひび割れが発生 しない最適設置間隔 を算定す

ることを目的 とした ものである. これらの実験結果 を, 解析的にシミュ レー トするために,文献 6) 7) と同 様の解析モデルを用いて,汎用

FEM

コー ド

( MARC)

によ り解析 を行 ったものである.本解析結果 も実験結 果 を十分 シミュレー トで きることが確認 された.

2.PI C

版 を曲げ圧縮側 に放置 した

RC

梁

2.1

実験概要

PI C

版 を曲げ圧縮側 に設置 した

RC

梁の終局限界状 態 における終局耐力 と変形能を明 らかにす るために, 曲げ載荷試験が実施 された.実験では,表 1に示す よ

表 1 供試体の種類

e a s el pⅠ C

版 を使用 しない比較用供試体

c a s e2

繊維補強板 を用いた供試体

c a s e3 pⅠ C

版 を用いた供試体

c a s e4 c a s e3

の主鉄筋比

2

倍の僕試体

c a s e5 pⅠ C

版の ジョイン ト部近傍 に載荷

表

2

鉄筋の引張試験結果

鉄 筋 の 種 類 降伏強度 引張強度 ヤ ング係数 お よび呼び名

( N/m d) ( N/m d) ( N/m n f ) SD295 D1 6 3 67 5 4 0 1 . 9×

105

SD3 45 D2 2 39 8 5 99 1 . 9×

105

Am /^pfCk

‑

glE

∃

ト 420｣

図1 供試体詳細図

うに

,PI C

版のジ ョイン ト部の位置,圧縮側設置の埋 設型枠の強度,鉄筋量 を変化 させた.

pI C

版 の設計基準 強度 は

1 30 N/

mR,打 設 コ ンク リ ー トの設計基準強度 は

27 N/

mnf,鉄筋は

sD295

お よび

sD3 45

(

J I SG311 2)

を使用 した.表

2

に鉄筋の引張試 験結果 を示す.

供試体の寸法は

420×25 0×3

0

( 刀 ( m m)

である.図

1

に供試体詳細図 を示す.

2.2

試験結果

表

3

に曲げ載荷試験 による鉄筋降伏荷重,曲げ破壊 荷重 を示す.曲げ破壊荷重は,プレキャス ト版 を設置 していない通常 の

RC

梁

c a s e

lに比べ て

,PI C

版 を設 置 した

c a s e3

は大 きくなってお り

,pI C

版 を曲げ圧縮 側 に設置することによる効果は現れている. しか し, 鉄筋が降伏 しているため,その増加率 は小 さい.

c a s e

4

では

,c a s e3

に比べ主鉄筋量 を

2

倍 に しているため, 曲げ破壊荷重 もその分だけ大 きく増加 している. また, 曲げ圧縮側 に設置 しているプレキャス ト版の破壊状況 は

c a s e3

では最初に

PI C

版が割れ, さらに載荷 を続け ると

pI C

版 に剥離が生 じた.

c a s e4

では, プレキ ャス ト版が割 れる と同時 に

PI C

版 に剥 離が生 じた.図

2

に荷重 とたわみの関係 を示す.鉄筋降伏時のたわみは

e a s e

l,

3

は約1

0

皿でほぼ等 し くなったが

,c a s e4

で は約

1 3m

mと大 きくなった. また,鉄筋降伏荷重 は

c a s e

l

では

8

4kN

,c a s e3

は約

9 5

kN

,c a s e4

は

21

0kN とな り,

c a s e

lが同 じ鉄筋量であ る

c a s e3

に比べ て小 さ くなっ

表

3

曲げ載荷試験結果

供試体 鉄筋降伏荷重 (kN) 曲げ破壊荷重 (kN)

c a s e1 91 .1 97. 0

c a s e2 9 8. 0 1 2 2. 5

c a s e3 1 05. 8 1 48. 0

c a s e4 209. 7 2 5 0. 9

c a s e5 1 0 4. 9 1 31. 3

高耐久性埋設型枠 を設置 した

RC梁の弾塑性挙動解析

(Nq)㈱軽

1 50

1 00 50 0

0 50 1 00 1 50 200 250

た わみ

( mm)

図2 荷重 とたわみの関係

(

b)

cas e2

( e) cas es

図

3

ひび割 れ分布図

た.図

3にひび割れ分布 図 を各 c a s e

ご とに示す .

表

4

解析 モデルの種類

201

c a s el pⅠ C版 を使用 しない比較用供試体 c a s e3 pⅠ C版 を曲げ圧縮側 に設置 した RC梁

図

4

メ ッシュ分割 図

(1/ 2

モデル)

2.3

数値解析 および結果

2.3.1

解析 モデル

実験結果 による と,荷重 とたわみの関係 は,表

4

に 示す

c a s e

l

,3,4

の

3

種類 の供試体 に顕著 な違 いが確 認 されたので,解析 では この

3

供試体の実験結果 と比 較検討 した.

図

4

にメ ッシュ分割図 を示す.供試体が左右対称で あ ることか ら

1/ 2

モデル を採用 した.要素 としては, コ ンク リー トとpI

C版 を 8

節 点平面 ひず み 要素 で モ デル化

( 38× 8)

し,鉄筋 を

8

節点平面 ひずみ リバー 要素でモ デ ル化

( 38× 2

) し,計38

0

の要 素 で解 析 を 行 った.ただ し,鉄筋 とコンク リー トの付着 は完全付 着 とした.荷重載荷 は,変位制御 型の荷重増分 を与 え,

この時の変位 の増分 を

0.1‑0.1 5m

mとした.

2.3.2

構 成 則 (1)鉄筋

図

5に本解析 に用いた鉄筋 の構成別 を示す. c a s e

1

,3

の圧縮 ･引張鉄筋 お よび

c a s e4

の圧縮鉄筋 には

SD295

を,c

a s 64の引張鉄 筋 には SD3 45

を用 いてい る.本解 析 では,鉄筋の構成別 を定めるにあた り,い くつかの 構成則モデル を用 いて解析 を行 った.その結果 ,図

5

に示すバ イ リニア型 を用 いた解析 が最 も実験値 に近 い

(

C

TT

TmJN

)

a:痩

0 0 0 0 0 0 6 5 4

3 00 2 00 1 00 0

l

l 48 3 l

t

3 69 41

1

2 95 SD295 0 0. 05 0. 1 0. 1 5 0. 2

ひず み 図

5

鉄筋 の構成則

2 0 2

松 田 浩 ･崎山 毅 ･森田 千尋 ･出光 隆 ･平場健太郎 ･上野信一郎 ･高崎憲太郎 ･鶴 田 健

挙動 を示 した.そのため,本解析 においてはバ イリニ ア型 の構成別 を用 いることに した.鉄筋 コンクリー ト 中における鉄筋の構成別 は,単体鉄筋の特性 とコンク

リー トとの付着作用 による影響 とを考慮 してモデル化 す る必 要がある. この鉄筋 の平均応力 ー平均 ひずみ関 係 は単体鉄筋の ような塑性棚 はな く,降伏後直 ちにひ ずみ硬化域 に入 り,その ひずみ硬化率 は降伏 開始時の 鉄筋の平均応力 に依存 し,その応力が低 いほ ど硬化率 は高 くなる6).本解析 では, この こ とを念頭 に入 れて 構成別 を作成 した.

SD2 95

については,載荷試験 に よって得 られた降伏 強度 fyは400N/mnfであ ったが, この値 に平均 応 力 ‑ 平均 ひずみ 関係 を適用 し

,295 N/m

nfに低 減 した. ま た,載荷試廉 にお ける引張強度 ftが5

8 8N/m

Efであ っ たが,fyは平均応力 ‑平均 ひずみ関係 を適用 し

, 1 05 N /m

nfだけ低減 したので,同様 に

,f

t (=fu) も

1 05 N/

m

nfだけ低減 して483

N/m

dと した. この時 の ひず み は 載荷試験 よ り

0. 1 3

を使用 した.ヤ ング係 数& ,ポ ア ソン比 Vに関 しては,それぞれ2.

1×

¹

0

⁵

N/m

Ef

,0. 3

と した.材料引張試験 ではE

s

は1

. 9×

¹

0

⁵

N/m

nfであ った が,本解析 では

,E

s

,

レは

J I S

規格 で定 め られ てい る 値 をその まま用いることに した.

SD3 45

については,載荷試験 に よって得 られたfyは

46

7

N/m

Efであ ったが,平均応 力 ー平均 ひず み関係 を 適用 して

369 N/m

nfまで低 減 した. また,終局 ひず み

0. 2

まで

ち /1 0 0 0

で伸 ば した.なお,材料 引張試験 で はEsは1.

9×

1

0

5

Nm

Rとなっていたが,sD29

5

と同様 に Es,レは,それぞれ2.1×1

0

5

N/m

df

,0. 3

を用いた.

(2) コンクリー ト

図

6

に本解析 に用 いた コンクリー トの構成別 を示す.

圧縮域 では,圧縮強度′′までは直線

+2

次 曲線 (ある いは,指数関数)で仮定す ることが多い.そこで,症 縮域 で は

, 0‑0 . 5 f

c'で線形 弾性,

0. 5

fc'‑fc'で放物 線,

F

c'到達以 降 は指定 され た終局 ひずみEcuまで直線軟化

0

0 0

3

2 1

(6

TtTTTt

JN)a:哩

■7 一 ■

3. 5 1 3.

Ec = 27 0 00

2 . 7 . . .

0 0

0

0. 0 02 0. 00 4 0. 0 06

ひず み

∞ 50 00 5 0 0 2 1 1

(

N

m

mJN

) 只 は J

l

■ 一

ヘ¹⁶⁰l

/ '

､ヽ＼

. ′′1 20

＼^ヽ

.

. ′

ヽ

.

^.

^{/ 80}

∫

∫

′

∫

′ ′

∫^ED

^{i c = 4 1 0 0 0}

‑ 0. 0 02

0

0. 0 02 0. 00 4 0. 0 06

ひず み

図

7 PI Cの構成別

の弾塑性 モデル と した.直線部分 は

0 . 3‑0 . 3 5 f

c'が諸 論 文 に よる と妥 当 な ところで あ るが,今 回 は

0 . 5 f

c'

1

)

を採用 した. また

,f

c'時のひずみは0.

0 01 5‑0. 0 025

と されてお り

,0. 0 02

を採用 した.なお,ヤ ング係数

E

c は

2. 7×1 0

4

N/m

nf, リは

1/6

,fc'は実験値 よ り

27N/

m

nfを用 いた.

f

c'到達以降はまだ確立 されてお らず,直 線軟化 と した

.E c

uに関 しては,0.

0 0 35

程 度 とされ て い るが,鉄筋 コンク リー ト梁が 曲げ破壊 す る と きの

E c

uは単純圧縮試験 の際 に コンク リー トが崩壊 す る と きのひずみのお よそ

2

倍 に達する と言われている.そ のため,今 回は

0. 00 6

を採用 した.引張域 で は引張 強 度方 まで線形 弾性

,f t

到達以降 は直線 軟 化 モ デ ル を 使用 した･ftGyc'の

1/1 0

とされているのでそれ を使 用 し,引張軟化 は文献 1)による と終局 ひずみEuが差

到達 時 の ひず み

E c

aの

3

倍 とな るので,それ に近 くな るようなソフ トニ ング係数1

. 0 5×

¹

0

⁴

N/m

nfを用 いた.

( 3) PI C

図

7に本解析 に用 いた pI Cの構成別 を示す.pI Cは

塑性域特性が まだ確立 されてお らず,線形弾性モデル を使用することが多 い.なぜ な ら,pI

Cの応カ ーひず

み関係 は破壊応力 まで直線的であ り脆性破壊 を呈すか らであ る･ また,pI

Cの強度 やヤ ング係 数

Epkの値 は ポ リマーの種類や重合方法,供試体寸法,試験方法 な どで異 な り明確 に規定で きない.そこで,圧縮域では,0

‑0 . 7 5 f

c'で線形弾性

,0 . 7 5 f c ' ‑f

c'で放物線 ,fc'到達以 降 は直線軟化 と した･引張域 で は

,

fiまで線 形 弾性, ft到達 以降 は直線 軟化 モ デル を使用 した･E

p

itは4･1

×

1

0

4

N/m

dfを, レは0.

2

を

,f c ' .

ffは参 考 文 献 [1]

によ り

1 6 0 N/m d, 1 6N/m

nfを用 いた.

2.4

解析結果および考察

表

5

に実験 お よび解析結果 におけるコンクリー トの ひび割れ発生荷重お よび終局耐力 をまとめる.図

8

に

c a s e

l

,3,4

の実験お よび解析 結果 における荷重 と梁

高耐久性埋設型枠 を設置 した

RC

梁の弾塑性挙動解析

表

5

ひび割れ発生荷重 と終局耐力 実験値 (kN) 解析値

( kN)

ひび割れ

発生荷重 終局耐力 発生荷重ひび割れ 終局耐力

c a s e1 3 4. 3 9 7. 0 3 0. 2 1 0 2. 5 c a s e3 4 4. 3 1 4 8. 0 45 . 3 '1 4 3. 7

0 5 0

100

1 5 0 2 0 0 2 5 0

たわみ

( mm)

図

8

荷重 とたわみの関係表

A.77号削削山Hdl77川I朋fhltl

パフ

. J . , . ､ .‥ ､ ‥ , ̲. ^ ‥ . !ー

小溝はミミさ:::…

^{, . J ミ 恕 ! が畑 川‑}

^叫

^{小一! 川!}

･‑‑,,

. , . , . ; . . .

‑

. ‖ 州 騨 育 : i〜 ¶ l■

I

( C) cas e4

図9 ひび割れ分布図

中央部のたわみの関係 を示す.本解析結果は,実験結 果 をよくシ ミュレー トしていることが分かる.

実験 お よび解析結果か ら

,P I C

版 を

RC

梁の 曲げ圧 縮側 に設置す る と終局強度が増大するだけで な く,そ れ よ りもむ しろ変形能の増大が大 きく, じん性 が大幅 に大 きくなることが分か る. また

,c a s e3

の鉄筋量 を

2

倍 に した

c a s e4

は,主鉄筋量の増加分 だけ終局強度 が増大す るが,変形能 は小 さ くじん性 の増大 は見 られ なか った.

図

9

に

c a s e

l

,3,4

の解析結果の終局状態 における

2 0 3

供試体のひび割れ分布図 をそれぞれ示す. ここで,図

3

のひび割れ分布図 と比較する と,解析 においては, メッシュ分割が租かったために,終局状態 におけるひ び割れ分布 を正確 に再現す ることがで きなかった.

3.PI C

版 を曲げ引張倒 に設置 した

RC

梁

3.1

解析モデル

図

1

0に示す ように,寸法 は

3 0 0×61 7×45

00m (スパ ン

4 0 0O

mm)

,2

点載 荷 を受 け る

P I C

版 を曲げ引張 側 に 設置 した

RC

梁1'を解析対 象 と して,2次 元 F

EM

解 析 を行 う.表

6

に示す ように

,PI C

版 の ジ ョイン ト間隔 が異 なる

5

種類 を解析条件 とした.

図11にメッシュ分割図 を示す.供試体が左右対称で あ る こ とか ら

1/2

モ デ ル を採 用 した.ひび割 れ発 生 ･進展 をシ ミュ レー トす るために図

4

に示 した メッ

シュ分割 よりも細 か く分割 した.

要素 としては, コンクリー ト

,pI C

版お よびジ ョイ ン ト部 を

8

節点平面 ひずみ要素でモデル化

( 1 0 5×3

1) し,鉄筋 を

8

節点平面 ひずみ リバ ー要素 で モ デ ル化

( 1 0 5

× 1) し,計

3 3 6 0

の要素 で解析 を行 った.た だ し,鉄筋 とコンクリー トの付着は完全付着 とした.荷 重載荷 は変位制御型,あるいは荷重制御型の弧長増分 を与 えた.主 に,弧長増分法 を用いて解析 を行 った.

図

1 0

供試体寸法 表

6

供試体の種類

c a s e A p Ⅰ C

版にジョイント部を設けない

RC

梁

c a s e B p Ⅰ C

版のジョイント間隔を

3 0 0

nmとした

RC

梁

c a s e C p Ⅰ C

版のジョイント間隔を

4 5 0

mmとした

RC

梁

c a s e D p Ⅰ C

版のジョイント間隔を

6 0 0

m とした

RC

梁

c a s e E p Ⅰ C

版のジョイント間隔を

9 0 0

mとした

RC

梁

図11 メッシュ分割図 (

1/2

モデル)

20 4

松 田 浩 ･崎山 毅 ･森 田 千尋 ･出光 隆 ･平場健太郎 ･上野信一郎 ･高崎憲太郎 ･鶴 田 健

3 .1 .1

構成則 (1)鉄筋

鉄 筋 の構 成別 は,図

5

の

SD3 45

と同様 の もの を用 いた.

(2) コンクリー ト

図

1 2

に本解析 に用 いたコンクリー トの構成別 を示す.

図

6

では,引張軟化域 に関 して,文献

1

) を基 にソフ トニ ング係数 を定義 した. しか しこの場合, コンク リ ー トのEuは

pI CのE

uとの差 が大 き くな り,ひび割 れ 発生 に支障 を来 す ため,pI

Cの Eu ‑0. 0 01 35

と同 じ大 きさに した. これは, コンクリー トが伸 び能力 の大 き な

pI C版 と一体化 されているため,pI C版 に拘 束 され

コンクリー トの許容 ひずみに達 して もひび割 れが発生 せず,pI

C版 の伸 びに追従 してひずみが さらに増加す

る もの と仮定 したか らである.ゆえに, ソフ トニ ング 係数 は

2 830 N/m

nfとした.

( 3 ) p一 c

図

1 3

に本解析 に用 いた

pI Cの構成則 を示す.pI Cの

応カ ーひずみ関係 は破壊応力 まで直線的であ り脆性破

0 0 0 0 4 3 2 1 (N Trm tJ N ) 穴

はJ

20｡ 15｡ Ⅷ 5｡

(NT

It m

JN)

FF 垣

l 34

l l

1 7 Ec=24000

17

0

0. 002 0. 004 0. 006

ひず み

図

1 2

コンクリー トの構成則

l ー 184l

92 Epi c =41 000

0 0. 002 0. 004 0. 006

ひず み

図

1 3 PI Cの構成則

壊 を呈す. よって,PI

Cの構成別 は線形弾性 モデル を

使用す る ことが多い.今回は,圧縮域では,fcまで線 形弾性 とした. また,引張域では

,

f

t

まで線形弾性 , ft到達以 降 は直線軟化 モデル と した･E

p

icは

4･ 1×

104

N/m

nfを

,

pは

0. 2

を

,

fc

,f t

は文献

1

) よ り,そ れ ぞ れ

1 8 4N/

mmf

,1 8. 4N/m

nfを用いた.

( 4)

ジ ョイン ト

ヤ ング係数

E} ･ o

intを

2. 7×

1

0

2

N/m

nfとし,完全弾性体 として取 り扱 った.

3 .1 . 2

解析結果および考察

図

1 4

にc

a s e A〜Eの解析結果 における荷重 と梁 中央

部のたわみの関係 を示す.本解析 では,PI

C版 の ひび

割 れ発生荷重 を調べ ることが 目的であったため,非線 形挙動 を追跡す る必要はなかった.そ こで,荷重制御 型の弧長増分で解析 を行 った.いずれの場合 も弾性域 内での挙動であ り,それぞれの挙動 に大 きな差 は見 ら れ なかった.

図

1 5

に

c a s e A〜Eの解析結果 にお けるジ ョイ ン ト間

隔が変化 した場 合 の

PI C版 お よび コ ンク リー トの ひ

びわれ発生荷重 を示す. この図 よ り

,PI C版 の ジ ョイ

ン ト間隔 を小 さ くする と,pI

C版 の ひび割 れ発生荷重

は大 きくなることが分か る. また,PI

C版 の ジ ョイン

ト間隔 を大 き くす る と,ほぼ 同 じ荷 重 で

PI C版 に ひ

び割れが発生す ることが分かる.

図1

6

に

c a s e A‑Eの解析 にお ける PI C版 の ひび割 れ

発生直後のひび割れ分布図 を示す.

4.

結 論

pI C版 を曲げ圧縮側 に設置 した RC梁の解析 を行 う

ことによ り, じん性や終局耐力が増大 し,解析的 に非 線形挙動 を追跡 で きることが確 認 された. また,pl

c

版 を曲げ引張側 に設置 した

RC梁の解析 を行 うこ とに

50 ∞ 2 2

(Nq)側妊

1 50 1 00 50 0

0

2

4

6 8 1 0

たわみ

( mm)

図

1 4

ジ ョイ ン ト間隔 による荷重 とたわみの関係

高耐久性埋設型枠 を設置 した

RC梁の弾塑性挙動解析 205

350

言 300 且 250

a 200 150 100 50 0

I PI C

版 の ひび割れ発生荷重l I t ̲+I コンクリー トの ひび割れ発生荷重 一一一 一一

■

l

一 一 一 一一 一 ■ ■

l一一■一一一一一一‑l‑‑‑I‑‑‑.l‑‑ t

0 300 600 900 1200 1500 1800

ジ ョ イン ト間隔

( n l l l l )

図1

5

ジ ョイ ン ト間隔 に よる

PI C

とコ ンク リー トの ひび割 れ発生荷重

( a) cas eA

l ll

(

b ) ^{cas eB}

( C) cas eC

(d)

cas eD

( e) cas eE

図1

6

ひび割れ分布図

よ り

,pI C版のひび割 れ発生荷重 は, ジ ョイ ン ト間隔

を小 さ くす る と増大 し,ある長 さを越 える と一定 にな ることが解析 的に確認 された.

しか し,本解析ではコンクリー トの構成別 における ひずみ軟化が正確 に確立 されていないため,終局状態 における破壊原因 を解析的 にシ ミュレーシ ョンす る上

で,軟化域の違いによ り,破壊原因が異なる結論 とな るため,破壊原因 を正確 にシ ミュ レー トす ることは困 難であ った. また,鉄筋 とコンクリー ト, コンクリー トとpI

C版 の付着 を完 全付着 と して取 り扱 って い る

ため,付着 による影響が考慮 されてお らず,鉄筋の応 カ ーひずみ関係式 を低減す ることによって,解析 を進 めた.

今後 は本解析 に加 え,様 々な材料モデルを用いて解 析 を行 うことによ り, コンクリー トの圧縮 ･引張のひ ずみ軟化域 を始め とした諸材料の構成別 を確立す ると ともに,接触/摩擦 要素

( GAP要素 や イ ン ター フェ

イス要素 など) を用いることにより,鉄筋 とコンクリ ー ト, コンク リー トと

pI C版 な どの付 着 を考 慮 した

解析 を行 う予 定 で あ る. また,本 解析 で は

PI C版 を

設置 したが,他の材料 に置 き換 えた構造物 について も 同様 に解析 し,あ らゆる構造物 に対 して もシ ミュ レー

トが可能か どうか検討す る予定である.

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