抄録
鉄筋コンクリート (RC) 部材の破壊挙動を3次元で詳細に再現するには, 鉄筋とコンクリートそれぞれの材料挙動をモデル化し, 鉄筋の塑性変形とコンクリートのひび割れ進展挙動を解析する必要がある. 鉄筋の塑性変形を精度よくモデル化する方法はあるものの, コンクリートのひび割れ進展挙動を定量的に再現できる解析手法は研究途上にある. そのため, 鉄筋とコンクリートのそれぞれの力学挙動をモデル化し, RC部材の詳細な破壊挙動を3次元で定量的に再現した例は見当たらない.
本論文では, 鉄筋の塑性変形とコンクリートのひび割れ進展挙動をモデル化し, 鉄筋の幾何形状を考慮することにより, RC部材の複雑な3次元破壊挙動を精度よく再現できることを示す. 材料のモデル化には, 鉄筋にvon-Mises塑性モデル, コンクリートに修正von-Mises損傷モデルを用い, 非線形有限要素法による陰的な解法を採用する. 数値実験により, 材料モデルの妥当性を検証したのち, RCはりの4点曲げ試験を対象に, 実験結果の再現性を検証する.
第2節では, 鉄筋に適用するvon-Mises塑性モデルと, コンクリートに適用する修正von-Mises損傷モデルの定式化を示し, 破壊力学を考慮した損傷モデルを用いて, コンクリートのひび割れ進展挙動を解析する方法について説明する. 第3節では, 鉄筋とコンクリートの材料挙動に関する検証例題を示す. 圧縮に強く引張に弱いコンクリートの破壊力学挙動を等方性の損傷モデルで再現できることを検証し, 鉄筋コンクリートにおける鉄筋の塑性変形とコンクリートのひび割れ挙動を適切に再現できることを示す. 第4節では, RCはりの4点曲げ試験を対象に, メッシュ分割に対するシミュレーション結果の客観性と, 実験結果の再現性について検証する. まず, 数値実験により, 提案手法による破壊シミュレーションは, メッシュ分割にほとんど依存しないことを示す. さらに, 実験結果との比較により, 鉄筋コンクリートに発生する典型的なひび割れパターンを再現できるとともに, 実験結果を定量的に再現できることを示す. 第5節では, 本研究の総括を行い, 課題と今後の予定について述べる.
