分布荷重が作用し反曲点を有する鉄筋コンクリート構造物のせん断耐荷機構に関する研究

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鉄筋コンクリート部材のせん断問題において、斜め引張による破壊では、斜めひびわれ面での力の伝達性状が複雑であり、厳密な解析を行うことは困難な状況にある。また、部材に作用する外力が分布荷重であったり、支間内に反曲点がある場合には、複数の斜めひびわれが発達し、耐荷性状はさらに複雑化する。本研究は、実験と解析の両面から上記の問題について検討をいった。実験では、単純ばりを用いて斜めひびわれの性状を調査した。調査項目は、斜めひびわれ面での開口幅およびすべり量、ひびわれ付近のコンクリートの応力、ひびわれを跨ぐ位置での鉄筋のひずみ等である。これらの実験結果を踏まえて、2次元による非線形有限要素解析によって斜め引張破壊をあらわすよう試みた。解析では、実験によって観察されたひびわれを離散ひびわれとして導入し、適切なひびわれ面での力の伝達モデルによってその変形を表した。また、軸方向鉄筋によるダウエル作用に対しても、その変形を考慮したモデル化を行い解析に取り入れた。これらの結果から次のことが明かとなった。斜め引張による破壊では、斜めひびわれの開口が急激に大きくなり、終局時にはひびわれ上端のコンクリートの圧壊によって軟化をおこす。斜めひびわれの開口はひびわれを跨ぐ鉄筋のダウエル作用による水平ひびわれの発生が主要因となっており、特に斜めひびわれ面でのすべりは水平ひびわれの発生と同時に大きくなることが明かとなった。解析では、ひびわれの開口変位およびすべり変位をおおよそ捉えることができ、また、斜めおよび水平ひびわれの発生の影響による軸方向鉄筋のひずみの増加や、はりのたわみ性状もかなりの精度でシミュレートすることが可能となった。今後、種々の荷重条件を変化させることによって、分布荷重を受ける部材や反曲点のある部材についてパラメトリックな解析を行い、単純ばり以外の部材について斜め引張破壊挙動を明らかにしていく予定である。