3次元動的格子モデルによる地震力を受ける鉄筋コンクリート構造物の非線形解析

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この研究の目的は、3次元非線形解析による鉄筋コンクリート(RC)構造物の地震応答予測手法を開発することである。解析モデルには、RC部材のせん断耐荷機構を妥当な精度で予測できる「格子モデル」を用いた。はじめに、3次元格子モデルの基礎となる2次元格子モデルによって、曲げ破壊型、せん断破壊型ともにRC橋脚の非線形挙動を十分な精度で予測できることを確認した。この2次元格子モデルにおける基本コンセプトを踏まえ、3次元格子モデルでは、RC部材のせん断耐荷機構をトラス機構とアーチ機構の重合わせで表現した。新たに開発したモデルの特徴は、アーチ機構について、RC部材内部に形成された圧縮ストラットをアーチ部材によってモデル化した点、トラス機構について、3次元空間を直交座標系内の3つの平面に区分し、それぞれの面内にRC構成則を組み込んだトラス部材を配置した点である。部材レベルにおけるモデルの妥当性は、2方向曲げ、単調ねじり、正負交番曲げとねじりの複合荷重などの静的荷重を受けるRC部材や、水平2方向地震荷重を受けるRC橋脚を対象とした実験等、種々の実験結果と比較検討することによって確認した。最後に、兵庫県南部地震で被害を受けたRC鉄道高架橋について地震応答解析を行い、柱のせん断破壊、柱基部における鉄筋座屈など、実際に見られた被害を、3次元格子モデル解析によって再現できることを示した。これらの成果によって、部材レベルから実構造物レベルまでを適用範囲としたRC構造物の耐震性能照査手法を構築することができた。初年度は、主に本手法の開発を行った。本年度は、導入する材料モデル精度向上、および海外におけるRC構造物の耐震性能評価法、およびRC部材の非線形解析について調査した。また、以上の内容は、土木学会論文集やJournal of Advanced Concrete Technology等で発表している。