コンクリート構造物の損傷評価解析システムの構築
【研究分野】土木材料・力学一般
【研究キーワード】
鋼材腐食 / 損傷評価解析 / 動的非線形有限要素解析 / ひび割れ / 物質移動 / ガス透過 / 凍結融解 / 繰返し荷重 / 動的非線形有限要素法 / ポストピーク / 蓄積エネルギー / 塩化物イオン拡散係数 / ガス透過性 / 鉄筋腐食
【研究成果の概要】
本研究は,任意の荷重条件・環境条件下において各種作用を受けるコンクリート構造物の性能を定量的に予測可能な解析システムを開発することを目的として行ったものであり、研究期間中に以下の成果を得た.
1)塩分による鋼材腐食環境下に置かれた,鉄筋コンクリート構造物の力学性能(曲げ耐力)の経時変化を数値シミュレーションにより予測する手法を構築した.脱塩工法,連続繊維シート接着による曲げ補強による補修補強効果も考慮できる特徴を備えている.
2)1)のシステム中の個々のモデルの開発と改良に取り組んだ.主な開発モデルは,曲げひび割れを有するかぶりコンクリートに適用可能な水分移動モデル,鉄筋軸に沿った腐食分布解析法,鉄筋が腐食した鉄筋コンクリート部材の引張剛性モデルである.
3)RC構造物の損傷評価解析を多様な条件下で可能とするための解析手法の開発を行った.多様な構造形式への適用を考慮し,RC構造の非線形挙動を終局域まで精度良くできる3次元非線形有限要素解析プログラムの開発を行った.
4)ひび割れを生じたコンクリート中の物質移動性を調べるために,割裂引張強度試験とガス透過性試験を組み合わせた「ガス透過による損傷度評価試験装置」を考案した。本装置を用いて,損傷を受けたコンクリートが,どの程度腐食軍子の移動に抵抗できるかを実験的に調べた.コンクリート構造物の損傷評価解析システムにおけるひび割れ発生と物質移動の関係やひび割れの空間的形状の定式化に資する成果を得た.
5)多種多様な荷重条件・環境条件下でのRC構造物の損傷評価解析を実現するため,引張もしくは圧縮の繰返し荷重を受けるプレーンクリートの構成則,凍結融解作用を受けたプレーンコンクリートの圧縮構成則および引張軟化構成則,静的および繰返し荷重を受ける連続繊維シートの付着構成則の開発を行った.
【研究代表者】