報告書番号

U93053

タイトル（和文）

有限要素法による鉄筋コンクリート構造物の衝撃解析手法－コンクリート破壊モデルの提案とその検証－

タイトル（英文）

IMPACT ANALYSIS OF REINFORCED CONCRETE STRUCTURE BY FINITE ELEMENT METHOD-DESCRIPTION OF CONCRETE FAILURE MODEL ANDBENCHMARK-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

本報告では、鉄筋コンクリート構造物の衝撃破壊解析手法を確立することを目的として、まず、多軸応力下におけるコンクリートの応力－ひずみ関係式や破壊基準、鉄筋及びコンクリートの強度のひずみ速度効果についての既往の研究成果を整理した。次に、既に実施した３軸圧縮試験結果を踏まえ、当所で従来より用いてきた圧縮破壊のみを考慮した鉄筋コンクリートモデルに、コンクリートの偏差成分の非線形性や引張破壊モデル、鉄筋やコンクリートのひずみ速度依存性を新たに考慮した。さらに、これら材料モデルを衝撃解析コードＤＹＮＡ－３Ｄに組み入れ、構造物の基本的な構成要素である鉄筋コンクリート梁部材が衝撃荷重を受ける場合の衝撃応答解析を実施し、従来の解析モデルとの比較・検討を行った。その結果、本報告で提案した解析モデルにより、衝撃荷重を受ける鉄筋コンクリート部材の衝撃応答がより的確に評価できるとの結論を得た。

概要 （英文）

TO ESTABLISH A NUMERICAL CALCULATION MEHTOD FOR IMPACT FRACTURE OF REINFORCED CONCRETE STRUCTURES, FIRST, WE EVALUATED SEVERAL PROPOSED CONCRETE MODELS IN THE LITERATURE CONCERNING THE STRESS-STRAIN RELATIONSHIP, FAILURE CRITERIA UNDER MULTIAXIAL STRESS CONDITIONS, AND STRAIN-RATE EFFECTS OF THE STRENGTH OF REINFORCED BARS ANDCONCRETE. SECOND, WE MODIFIED THE REINFORCED CONCRETE MODEL CONSIDERING THE FAILURE OF CONCRETE UNDER ONLY COMPRESSION WHICH WAS PREVIOUSLY PROPOSED BY CRIEPI ON THE BASIS OF TRIAXIAL COMPRESSION TEST RESULTS. THE FEATURES OF THE MODIFICATION OF THIS MATERIAL MODEL ARE NON-LINEAR CHARACTERISTICS OF SHEAR MODULES, CRITERIA ON PRINCIPAL STRESS CONSIDERING CRACK OCCURRENCE FOR THE FAILURE OF CONCRETE UNDER TENSION, AND STRAIN-RATE EFFECTS OF THE MECHANICAL PROPERTIES SUCH AS YIELD STRESS OF THEMATERIAL. WE IMPLEMENTED THIS MATERIAL MODEL AS A COMPUTER CODE NAMED DYNA-3D AND ANALYZED THE COLLISION OF A HARD MISSILE AGAINST A REINFORCED CONCRETE BEAM BY COMPARISION WITH OUR IMPACT TEST RESULTS. THE COMPARISION SHOWS THAT THE PRESENT ANALYSIS WELL PREDICTS THE LOCAL RUPTURE FAILURE OF CONCRETE STRUCTURES, SUCH AS CONCRETE BEAMS, SUBJECTED TO IMPACT LOAD.

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