最近の研究出版されたでエンジニアリングは、繊維強化ポリマー (FRP) によって閉じ込められた超高性能コンクリート (UHPC) をエンジニアが理解し、設計する方法を改善することを約束する、新しい解析指向の応力-ひずみモデルを発表しました。この具体的な研究の進歩は、S.S. Zhang、J.J.ワン、グアン・リン、X.F.Nie は、FRP で閉じ込められた UHPC の圧縮挙動についてのより深い洞察を提供し、現在の構造工学モデルにおける重大なギャップに対処します。

UHPC は、その卓越した強度と耐久性により、現代の建築において注目を集めています。しかし、FRP 材料で閉じ込められたときのその挙動を理解することは依然として複雑な課題です。従来のモデルは、FRP によって制限された標準強度コンクリート (NSC) の応力とひずみの関係にうまく対処できましたが、これらのモデルを UHPC に適用すると不十分になります。

華中科技大学と南方科技大学の研究者らが実施したこの研究は、同心円圧縮下でのUHPCの破損メカニズムを調査し、洗練された解析指向モデルを開発することで、このギャップを埋めることを目指した。

研究者らは、FRP によって閉じ込められたときに同心円状の圧縮下で UHPC がどのように動作するかを調べるために一連の実験を実施しました。彼らの研究結果は、FRP に閉じ込められた NSC にはよく当てはまる一般的に使用される応力経路の独立性の仮定が、UHPC には当てはまらないことを明らかにしました。この矛盾により、チームは FRP に限定された UHPC の動作をより適切に表現するために既存のモデルを再考し、変更することになりました。

主要な発見の 1 つは、FRP で閉じ込められた UHPC に大きな斜めの亀裂が形成され、不均一な横方向の膨張が発生するということでした。この現象は FRP から UHPC への有効拘束圧力の減少を引き起こし、NSC に使用される応力経路非依存性の仮定の適用可能性に疑問を呈しました。

これらの問題に対処するために、研究者らはストレス経路依存性の影響を組み込んだ新しいモデルを開発しました。拘束圧力を調整し、拘束圧力ギャップの新しい方程式を組み込むことにより、チームは解析指向モデルでこの要素を考慮することに成功しました。

提案されたモデルは、収集されたテスト結果の包括的なデータベースを使用して厳密にテストされました。検証プロセスでは、新しいモデルが FRP で閉じ込められた UHPC の応力-ひずみ挙動を正確に予測したことが実証されました。この精度は以前のモデルに比べて大幅に向上しており、エンジニアに UHPC 構造の設計と解析のための信頼性の高いツールを提供します。

この研究は、構造工学およびコンクリート科学の分野における大きな前進を表しています。応力経路依存性を考慮した解析指向モデルの導入により、UHPC の圧縮挙動をより微妙に理解できるようになります。この進歩により、UHPC を組み込んだ構造の設計と安全性が強化されるだけでなく、将来の研究に新たな道が開かれます。

正確に予測する能力行動FRP に閉じ込められた UHPC は、深い意味のために建設業、さまざまな構造用途のより効率的で安全な設計につながる可能性があります。研究者やエンジニアはこれらの洞察を活用して、UHPC 構造の性能と寿命を向上させ、コンクリート技術の革新を推進できるようになりました。

この研究により提供されるのは、貴重なツールUHPC を使用するエンジニアと研究者向け。建設業界が進化し続ける中、新たなモデル高性能コンクリート用途の未来を形作る上で重要な役割を果たすことが約束されています。

詳細情報:S.S. Zhang 他、繊維強化ポリマーで閉じ込められた超高性能コンクリートの解析指向応力・ひずみモデル、エンジニアリング（2024年）。DOI: 10.1016/j.eng.2024.08.002

提供元エンジニアリング