理論式に基づく鉄筋コンクリートはりの非線形計算モデルの開発とその検証および妥当性確認
コンクリート構造物のV&Vにおけるボトルネックは，非線形性の強いコンクリートの力学特性にある．その力学挙動を数値解析で再現するのは簡単ではないため，コンクリート構造物のV&Vに関する既往の研究としては，V&Vのうち，妥当性確認に焦点を当てた事例が多い．一方で，妥当性確認の前に実施されなければいけない「検証」については，具体的な手順や方法が存在しないか，または確立されていないため，これまでにコンクリートを対象とした目立った研究は行われておらず，手付かずの状態に近い．その主な原因は，非線形性の強いコンクリート構造物において，数値誤差のない理論解や解析解のような参照解が存在し...
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| Published in | 日本計算工学会論文集 Vol. 2021; p. 20210020 |
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| Main Authors | , , , , , |
| Format | Journal Article |
| Language | Japanese |
| Published |
一般社団法人 日本計算工学会
17.11.2021
|
| Subjects | |
| Online Access | Get full text |
| ISSN | 1347-8826 |
| DOI | 10.11421/jsces.2021.20210020 |
Cover
| Abstract | コンクリート構造物のV&Vにおけるボトルネックは，非線形性の強いコンクリートの力学特性にある．その力学挙動を数値解析で再現するのは簡単ではないため，コンクリート構造物のV&Vに関する既往の研究としては，V&Vのうち，妥当性確認に焦点を当てた事例が多い．一方で，妥当性確認の前に実施されなければいけない「検証」については，具体的な手順や方法が存在しないか，または確立されていないため，これまでにコンクリートを対象とした目立った研究は行われておらず，手付かずの状態に近い．その主な原因は，非線形性の強いコンクリート構造物において，数値誤差のない理論解や解析解のような参照解が存在しないことにある．そこで本論文では，コンクリート構造物のなかで，力学挙動が比較的単純な曲げ破壊型のRCはりを対象に，オイラー・ベルヌーイのはり理論に基づく非線形計算モデルを提案する．提案モデルの特徴は，有限要素法などの離散化解析を用いずに，はり理論から導出される支配方程式を解析的に解くことで，理論解（解析解）に限りなく近いRCはりの非線形力学挙動を再現できることである．第2節では，オイラー・ベルヌーイのはり理論に基づいて，RCはりの曲げ破壊を再現するための非線形計算モデルの定式化を示し，RCはりの非線形力学挙動を解析的に求める方法について説明する．第3節では提案モデルの検証を，第4節では提案モデルの妥当性確認を行う．第5節では，本論文の成果をまとめるとともに，コンクリート構造物のモデルV&Vに向けた今後の展望について述べる． |
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| AbstractList | コンクリート構造物のV&Vにおけるボトルネックは，非線形性の強いコンクリートの力学特性にある．その力学挙動を数値解析で再現するのは簡単ではないため，コンクリート構造物のV&Vに関する既往の研究としては，V&Vのうち，妥当性確認に焦点を当てた事例が多い．一方で，妥当性確認の前に実施されなければいけない「検証」については，具体的な手順や方法が存在しないか，または確立されていないため，これまでにコンクリートを対象とした目立った研究は行われておらず，手付かずの状態に近い．その主な原因は，非線形性の強いコンクリート構造物において，数値誤差のない理論解や解析解のような参照解が存在しないことにある．そこで本論文では，コンクリート構造物のなかで，力学挙動が比較的単純な曲げ破壊型のRCはりを対象に，オイラー・ベルヌーイのはり理論に基づく非線形計算モデルを提案する．提案モデルの特徴は，有限要素法などの離散化解析を用いずに，はり理論から導出される支配方程式を解析的に解くことで，理論解（解析解）に限りなく近いRCはりの非線形力学挙動を再現できることである．第2節では，オイラー・ベルヌーイのはり理論に基づいて，RCはりの曲げ破壊を再現するための非線形計算モデルの定式化を示し，RCはりの非線形力学挙動を解析的に求める方法について説明する．第3節では提案モデルの検証を，第4節では提案モデルの妥当性確認を行う．第5節では，本論文の成果をまとめるとともに，コンクリート構造物のモデルV&Vに向けた今後の展望について述べる． |
| Author | 上田, 尚史 小倉, 大季 山本, 佳士 車谷, 麻緒 岡崎, 慎一郎 坂, 敏秀 |
| Author_xml | – sequence: 1 fullname: 小倉, 大季 organization: 清水建設 技術研究所 社会システム技術センター – sequence: 1 fullname: 上田, 尚史 organization: 関西大学 環境都市工学部 都市システム工学科 – sequence: 1 fullname: 車谷, 麻緒 organization: 茨城大学大学院 理工学研究科 都市システム工学領域 – sequence: 1 fullname: 坂, 敏秀 organization: 鹿島建設株式会社 技術研究所 建築解析グループ – sequence: 1 fullname: 岡崎, 慎一郎 organization: 香川大学 創造工学部 創造工学科 環境デザイン工学領域 – sequence: 1 fullname: 山本, 佳士 organization: 法政大学 デザイン工学部 都市環境デザイン工学科 |
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| Copyright | 2021 The Japan Society For Computational Engineering and Science |
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| Discipline | Applied Sciences |
| EISSN | 1347-8826 |
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| PublicationTitle | 日本計算工学会論文集 |
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| Publisher | 一般社団法人 日本計算工学会 |
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| References | (9) 上田尚史, 岡崎慎一郎, 車谷麻緒 : シミュレーションの検証と妥当性確認 (V&V) に関する研究事例, コンクリート工学, Vol.58, No.11, 2020. (6) 山本佳士, 上田尚史, 小倉大季, 車谷麻緒 : RC はりの耐荷・変形性状の再現性に関する基礎的研究, コンクリート工学年次論文集, Vol.41, pp.229-234, 2019. (15) コンクリート標準示方書［設計編］, 土木学会, 2017. (4) C. Grunwald, B. Schaufelberger, A. Stolz, W. Riedel, T. Borrvall: A general concrete model in hydrocodes: Verification and validation of the Riedel-Hiermaier-Thoma model in LS-DYNA, Int. J. Protect. struct., Vol.8 (1), pp.58-85, 2017. (13) 山田貴博 : 超弾性体の大変形有限要素解析への創成解の方法の適用, 土木学会論文集 A2 (応用力学), Vol.72, No.2, I_277-I_284, 2016. (5) 和田健介, 櫻井英行, 滝本和志, 山本真哉 : 構造革新に向けた V&V とトポロジー最適化の試行, コンクリート工学, Vol.56, No.9, 2018. (1) Guide for Verification and Validation in Computational Solid Mechanics: ASME V&V 10-2006, The American Society for Mechanical Engineers, 2006. (11) 鈴木基行, 市川賀寿男, 佐藤潤ー, 尾坂芳夫 : RC 部材の曲げ変位解析および最小引張鉄筋比評価に関する研究, コンクリート工学論文集, Vol.5, No.1, pp.51-63, 1994. (3) Standard for Verification and Validation in Computational Solid Mechanics: ASME V&V 10-2019, The American Society for Mechanical Engineers, 2020. (10) 石川信隆, 大野友則 : 入門・塑性解析と設計法, 森北出版, 1988. (8) 山本佳士, 坂敏秀, 車谷麻緒 : RBSM を用いた鉄筋コンクリート部材の破壊シミュレーションにおける不確かさ評価と妥当性確認, 計算工学講演会論文集, Vol.26, 2021. (12) P. Knupp, K. Salari: Verification of Computer Codes in Computational Science and Engineering (Discrete Mathematics and Its Applications), Chapman & Hall/CRC, 2002. (16) 道路橋示方書・同解説 III : コンクリート橋・コンクリート部材編, 日本道路協会, 2019. (2) An Illustration of the Concepts of Verification and Validation in Computational Solid Mechanics: ASME V&V 10.1-2012, The American Society for Mechanical Engineers, 2012. (7) 車谷麻緒, 岡崎慎一郎, 山本佳士, 上田尚史, 小倉大季 : 不確かさの定量化に向けた RC はりの一斉載荷実験, 土木学会論文集 A2 (応用力学), Vol.75, No.2, pp.I_411-I_420, 2019. (14) 田辺忠顕, 梅原秀哲, 桧貝勇, 二羽淳一郎 : コンクリート構造, 朝倉書店, 1992. |
| References_xml | – reference: (2) An Illustration of the Concepts of Verification and Validation in Computational Solid Mechanics: ASME V&V 10.1-2012, The American Society for Mechanical Engineers, 2012. – reference: (1) Guide for Verification and Validation in Computational Solid Mechanics: ASME V&V 10-2006, The American Society for Mechanical Engineers, 2006. – reference: (13) 山田貴博 : 超弾性体の大変形有限要素解析への創成解の方法の適用, 土木学会論文集 A2 (応用力学), Vol.72, No.2, I_277-I_284, 2016. – reference: (12) P. Knupp, K. Salari: Verification of Computer Codes in Computational Science and Engineering (Discrete Mathematics and Its Applications), Chapman & Hall/CRC, 2002. – reference: (5) 和田健介, 櫻井英行, 滝本和志, 山本真哉 : 構造革新に向けた V&V とトポロジー最適化の試行, コンクリート工学, Vol.56, No.9, 2018. – reference: (6) 山本佳士, 上田尚史, 小倉大季, 車谷麻緒 : RC はりの耐荷・変形性状の再現性に関する基礎的研究, コンクリート工学年次論文集, Vol.41, pp.229-234, 2019. – reference: (10) 石川信隆, 大野友則 : 入門・塑性解析と設計法, 森北出版, 1988. – reference: (16) 道路橋示方書・同解説 III : コンクリート橋・コンクリート部材編, 日本道路協会, 2019. – reference: (3) Standard for Verification and Validation in Computational Solid Mechanics: ASME V&V 10-2019, The American Society for Mechanical Engineers, 2020. – reference: (15) コンクリート標準示方書［設計編］, 土木学会, 2017. – reference: (9) 上田尚史, 岡崎慎一郎, 車谷麻緒 : シミュレーションの検証と妥当性確認 (V&V) に関する研究事例, コンクリート工学, Vol.58, No.11, 2020. – reference: (8) 山本佳士, 坂敏秀, 車谷麻緒 : RBSM を用いた鉄筋コンクリート部材の破壊シミュレーションにおける不確かさ評価と妥当性確認, 計算工学講演会論文集, Vol.26, 2021. – reference: (11) 鈴木基行, 市川賀寿男, 佐藤潤ー, 尾坂芳夫 : RC 部材の曲げ変位解析および最小引張鉄筋比評価に関する研究, コンクリート工学論文集, Vol.5, No.1, pp.51-63, 1994. – reference: (7) 車谷麻緒, 岡崎慎一郎, 山本佳士, 上田尚史, 小倉大季 : 不確かさの定量化に向けた RC はりの一斉載荷実験, 土木学会論文集 A2 (応用力学), Vol.75, No.2, pp.I_411-I_420, 2019. – reference: (14) 田辺忠顕, 梅原秀哲, 桧貝勇, 二羽淳一郎 : コンクリート構造, 朝倉書店, 1992. – reference: (4) C. Grunwald, B. Schaufelberger, A. Stolz, W. Riedel, T. Borrvall: A general concrete model in hydrocodes: Verification and validation of the Riedel-Hiermaier-Thoma model in LS-DYNA, Int. J. Protect. struct., Vol.8 (1), pp.58-85, 2017. |
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| Title | 理論式に基づく鉄筋コンクリートはりの非線形計算モデルの開発とその検証および妥当性確認 |
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