疲労と凍結融解を同時に受ける鉄筋コンリートはり部材の非線形解析による寿命予測

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本研究は,疲労と凍結融解を同時に受ける鉄筋コンクリートはり部材の寿命予測手法を構築することを目的として行った.すなわち,凍結融解による劣化と疲労荷重による損傷を考慮できるFEMプログラムを開発し,かつ,部材レベルでの促進試験を行い,実験結果と解析結果とを比較することにより本解析手法の妥当性を示すとともに,劣化メカニズムを解明する.3年間の研究成果を以下に列挙する.・鉄筋コンクリートはり部材の凍結融解試験を実施した.その結果,凍結融解により劣化することにより,はりの破壊形式が曲げ降伏破壊からせん断圧縮破壊へ移行し,さらに大きな劣化度を有する場合には,せん断圧縮破壊から曲げ圧縮破壊へと移行することを明らかにした.・鉄筋の定着強度が,凍結融解作用により大きく低下することを実験的に明らかにした上で,凍害による損傷を考慮できる付着構成則の開発を行った.・静的荷重を作用させることでコンクリートに予め損傷(マイクロクラック)を与えた場合,凍結融解抵抗性が著しく低下することを明らかにした.さらに,初期損傷を有するコンクリートが凍結融解作用を受ける場合のコンクリートの応力ひずみ構成則を開発した.・既往の実験結果に加え,温度や湿度を制御した疲労及びクリープ試験を通じて,コンクリートの変形性状を明らかにするとともに,静的荷重を対象として開発された弾塑性破壊モデル(前川モデル)を基本とした変形モデル,すなわち,持続荷重や疲労荷重を受けるコンクリートの破壊までの応力-ひずみ関係の定量化を行った.さらに,この変形モデルを2次元非線形有限要素解析プログラムに組み込んだ.・本研究で開発した構成則を導入した有限要素解析を実施し,凍害による劣化が,鉄筋コンクリートはり部材の変形と耐力に及ぼす影響を明らかにした.