ひび割れ進展の能動的制御によるRC部材の新しいせん断抵抗機構の実用化に関する研究

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本研究では、形状加工を施した板状装置(面材、ACD)を部材内に埋め込むことにより、斜めせん断ひび割れの発生を制御して、せん断耐荷機構にタイドアーチ機構を有効に活用する方法について検討を行っている。昨年度までの実験的検討により、(1)設計上最低限必要となる最小せん断補強鉄筋量を配置した板状装置設置供試体の実験では、最低量のせん断補強筋と波板装置との併用効果により部材靭性が顕著に向上する、(2)はりの曲げ試験においては斜めせん断ひび割れの進展の抑制により部材靭性が飛躍的に向上するのに対して、柱部材に対して正負交番載荷を行うと、曲げ引張を受けた側のかぶりコンクリートが引張時に剥落してしまうために十分なタイドアーチ機構が確保されず、帯鉄筋を十分に配置した場合よりも性能が劣ってしまう、などの知見を得た。本年度は、これらの検討結果を踏まえ、板状装置の効果を数値解析へ取り込んだ。ACDの効果はタイドアーチ機構の形成によるので、FEMを用いた非線形構造解析で部材の挙動を精繊に追跡するには、圧縮部コンクリートに適用する圧縮特性低減モデルの精度が大きな鍵を握っている。しかし、従来の解析では、ACD部材のみならず、通常のディープビームのせん断耐力をも過小評価する傾向があった。これは、従来の圧縮特性低減モデルでは、載荷により内部に分散ひび割れが発生した状態を想定して直交方向ひずみに応じてコンクリートの圧縮強度を低減させてきたが、タイドアーチ機構を生じる部材では、そこまでの圧縮強度の低減は生じないことによる。そこで、プレーンコンクリートゾーンの圧縮強度低減モデルを改良することにより、ACDを埋め込んだ部材およびディープビーム共に解析精度を向上させることに成功した。なおACDを用いた部材の構造挙動は,ACDを接合要素(Joint element)として表現することでFEMで追跡することが可能である。