RC構造の高精度3次元非線形FEM動的解析プログラムの開発と立体構造物の解析への応用

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本研究では、一貫した方法を用い、以下の段階によった。1.有限要素法を用いた構造の非線形解析のためのソフトウェア基礎の作成。2.塑性理論、および2軸と3軸の応力場の弾性理論に基づく鉄筋コンクリート(RC)の既存の材料モデルの調査、数値実験、および比較。3.既往のモデルの修正や、横補強筋も拘束やせん断伝達メカニズム、圧縮解析用のひび割れコンクリートの圧縮強度低減、テンションスティフネスの効果を含む新しい2次元、3次元非線形解析RC材料モデルの開発。4.付着滑り、鉄筋のダボ作用、骨材のかみ合い、ひび割れ面の摩擦作用などの挙動を解析するために、離散型接触モデルの開発を行った。モデルの適用性の検討は、平面応力からRC梁、柱、耐震壁,フレームなどの空間解析まで拡張され、以下の結論が得られた。第1に、比較解析から、弾性論に基づくモデルの方が、塑性論に基づくモデルより実験結果との比較は良好に対応した。第2に、モデル検証のための日本コンクリート工学協会(JCI)により選定された柱や耐震壁の実験試験体の解析結果を実験結果と比較し、よい対応が得られた。他の実験的に観察された破壊メカニズム、コンクリートと鉄筋の応力状態も、解析の結果と良好に対応した。第3に、RC構造の解析のための非線形材料モデル(弾塑性と亜弾性)を含み、構造解析のためのオリジナルなソフトウェアパッケージの新しく修正され、アップデートされたバージョンが開発された。第4に、離散型の接触モデルは、単調及び繰返し荷重下のひび割れ開閉実験試験体の解析による検証を行い、板厚も異なる部分でのひび割れの開閉や滑りの解析に役立つことがわかった。