研究紹介

鉄筋コンクリート構造物の非線形解析手法の開発

空間防災講座
空間構造環境学研究室

地震力などの外力に対する構造物の応答変形を予測し、その性能を定量的に評価するために、今日では構造解析法による数値シミュレーション技術が活用されています。このうち破壊あるいは崩壊といった非線形領域に属する現象を取り扱う構造解析法に関しては、想定した非線形性の程度や構造物をどのスケールとして捉えるか(構造物レベル、部材レベル、材料レベル)ということが、解析法の適用範囲や解の信頼性とも大きく関係してくる重要な問題となります。現在、建築構造の分野では、ますます多様化し複雑化していく構造物を安全かつ合理的に設計するために、対象構造物に適した高精度で汎用性のある構造解析法の開発が期待されています。

建築構造の中でも代表的な構造形式の一つに鉄筋コンクリート(RC)構造があります。この構造は、鉄筋とコンクリートという異質な材料で構成され、これらが一体となって外力に抵抗する一種の複合構造です。このためRC構造・部材の応答変形は、鉄筋とコンクリートの材料特性や鉄筋の配筋方法、部材の形状、外付け補強材の有無など、様々な要因に影響されることが知られています。本研究では、梁・柱・床板・柱梁接合部といったRC構造の構成部材レベルでの構造解析法の高精度化をはかり、それらを組み合わせたRC構造全体を対象とした構造解析法の開発を目的としています。解析手法としては、それぞれの部材をさらに要素と呼ばれるいくつかの部分に分割し、それぞれの要素ごとに破壊の進展過程を表現し得る有限要素法(Finite Element Method)をベースとし、以下のような研究課題に取り組んでいます。