繊維補強コンクリートの破壊解析手法に関する研究

筆者は、本研究の1年目において、コンクリートの破壊解析手法として提案されている粘弾塑性サスペンション要素法(VEPSEM)に対して、繊維を考慮できるように繊維要素を導入した。その結果、改良した本解析手法を用いることによって、繊維補強コンクリートの破壊性状を、繊維による補強メカニズムを含めて再現できることを明らかにした。2年目においては、この解析手法に用いる繊維要素の入力データを得るための実験を行った。繊維がコンクリートに靭性を与えるのは、コンクリートがひび割れた後にそのひび割れをつなぐように繊維が架橋しているためである。本解析で導入した繊維要素は、この架橋効果を模したものであり、コンクリートから繊維が引き抜かれるときの荷重-変位関係がその入力データとなると考えられる。このため、実験においては、モルタル供試体中央部に繊維を埋め込んだスリットを入れておき、引張力を与えることで、スリット部分にひび割れを発生させ、繊維の引抜き強度を測定した。実験の際の影響要因としては、モルタル強度および繊維種類を取り上げ、これらを変化させて、その影響を検討し、各繊維の引抜き特性の特徴およびメカニズムを整理した。特徴としては非金属繊維と鋼繊維では、引き抜かれる際のメカニズムに大きな違いがあり、非金属繊維では完全塑性モデル、鋼繊維では下降域のある弾性モデルとしてモデル化できることがわかった。この入力データを用いたVEPSEMによる繊維補強コンクリートの解析については現在進めている最中であり、その結果はいずれ報告できるものと考えている。

筆者は、本研究の1年目において、コンクリートの破壊解析手法として提案されている粘弾塑性サスペンション要素法(VEPSEM)に対して、繊維を考慮できるように繊維要素を導入した。その結果、改良した本解析手法を用いることによって、繊維補強コンクリートの破壊性状を、繊維による補強メカニズムを含めて再現できることを明らかにした。2年目においては、この解析手法に用いる繊維要素の入力データを得るための実験を行った。繊維がコンクリートに靭性を与えるのは、コンクリートがひび割れた後にそのひび割れをつなぐように繊維が架橋しているためである。本解析で導入した繊維要素は、この架橋効果を模したものであり、コンクリートから繊維が引き抜かれるときの荷重-変位関係がその入力データとなると考えられる。このため、実験においては、モルタル供試体中央部に繊維を埋め込んだスリットを入れておき、引張力を与えることで、スリット部分にひび割れを発生させ、繊維の引抜き強度を測定した。実験の際の影響要因としては、モルタル強度および繊維種類を取り上げ、これらを変化させて、その影響を検討し、各繊維の引抜き特性の特徴およびメカニズムを整理した。特徴としては非金属繊維と鋼繊維では、引き抜かれる際のメカニズムに大きな違いがあり、非金属繊維では完全塑性モデル、鋼繊維では下降域のある弾性モデルとしてモデル化できることがわかった。この入力データを用いたVEPSEMによる繊維補強コンクリートの解析については現在進めている最中であり、その結果はいずれ報告できるものと考えている。