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2001/3/26
(株)フォーラムエイト
UC-win/COM3(Fiber)、UC-1/RC断面曲げモーメント−曲率関係の比較

次の基準に従ってM−φ曲線を算定し、COM3(Fiber)から計算されるM-φ曲線と比較した。
○土木学会コンクリート標準示方書(コンクリートの応力ひずみ曲線使用)
 ・終局定義位置・・・最外縁圧縮コンクリートの最大圧縮ひずみが3500μ
 ※COM3(Fiber)は横拘束筋の効果を取り入れていないので、これと同じ定義により終局点を決定した。
○道路橋示方書V耐震設計編
 ・終局定義位置・・・最外縁圧縮鉄筋位置の最大圧縮ひずみがεcu'
A)矩形断面 B)円形断面
 ・5000mm×2000mmの矩形断面
 ・作用軸力10356kN(=0.94 N/mm2
 ・コンクリート圧縮強度21N/mm2
 ・鉄筋降伏強度295N/mm2
 ・直径2.7mの円形断面
 ・作用軸力9800kN(=1.7 N/mm22)
 ・コンクリート圧縮強度21N/mm2
 ・鉄筋降伏強度295N/mm2
※A) について
○M-φ曲線の比較
  • 3者とも終局耐力はそう大きく変わらないが、COM3(Fiber)の終局耐力が若干大きい。
  • COM3(Fiber)の終局点は、土木学会による計算値とほぼ同等。
  • 道路橋示方書の計算値は、横拘束筋のピッチが狭くなると終局限界ひずみの向上により、終局時変形性能が向上する。
  • 終局の定義が異なるが、土木学会およびCOM3(Fiber)は道路橋示方書で横拘束筋があまり多くない場合と、ほぼ同等の終局変形性能および耐力を評価する。
○COM3(Fiber)について
 以下に、COM3(Fiber)で使用している材料構成則についての比較図を示す。図中の○はCOM3(Fiber)の終局時の各材料の応力-ひずみ状態を表す。
コンクリートの応力-ひずみ曲線 引張鉄筋の応力-ひずみ曲線
εcu'の比較
  • 土木学会応力ひずみ・・・3500μ
  • 道示タイプ2・・・・・・4386μ(150mmピッチ)、3174μ(300mmピッチ)
    (COM3(Fiber)・・・2029μ ※=εpeak)
  • コンクリートの応力ひずみ曲線は各基準により大きく異なっている。特に圧縮強度付近から以降の特性。
  • 道路橋示方書とCOM3(Fiber)の構成則は比較的似た傾向を示す。
  • COM3(Fiber)の引張鉄筋の構成則は、バイリニア型ではなく破断強度までをモデル化したものなので、ひずみが大きいと鉄筋の応力は降伏強度を大きく超える。この影響により、COM3(Fiber)の終局時の耐力は土木学会や道路橋示方書にくらべ若干高くなったと思われる。
※B) について
○M-φ曲線の比較
  • 3者とも耐力はそう大きく変わらないが、COM3(Fiber)の終局耐力が若干小さい
  • COM3(Fiber)の終局変形性能が高く評価されている。
  • 道路橋示方書の計算値は、横拘束筋のピッチが狭くなると終局限界ひずみの向上により、終局時変形性能が向上する。
  • 終局の定義が異なるが、土木学会およびCOM3(Fiber)は道路橋示方書で横拘束筋があまり多くない場合と、ほぼ同等の終局変形性能および耐力を評価する。
○COM3(Fiber)について
 以下に、COM3(Fiber)で使用している材料構成則についての比較図を示す。図中の○はCOM3(Fiber)の終局時の各材料の応力-ひずみを表す。
コンクリートの応力-ひずみ曲線 引張鉄筋の応力-ひずみ曲線
εcu'の比較
  • 土木学会応力ひずみ・・・3500μ
  • 道示タイプ2・・・・・・5260μ(150mmピッチ)、3570μ(300mmピッチ)
    (COM3(Fiber)・・・2029μ(※=εpeak))
  • コンクリートの応力ひずみ曲線は各基準により大きく異なっている。特に圧縮強度付近から以降の特性。
  • 道路橋示方書は横拘束筋の影響により大きな圧縮強度が得られるため、道路橋示方書に比べCOM3(Fiber) の耐力が若干低くなったものと考えられる。
  • COM3(Fiber)の引張鉄筋の構成則は、テンションスティッフニングモデルにより降伏応力の低下が生じる。そのために降伏後は鉄筋の応力は降伏応力より小さいため、COM3(Fiber)の終局時の耐力は土木学会や道路橋示方書にくらべ若干低くなったものと考えられる。
まとめ
COM3(Fiber)について以下のようにまとめる。
  • 道路橋示方書耐震設計編、土木学会コンクリート標準示方書、COM3(Fiber)、耐力についてはほぼ同等であった。
  • 土木学会とほぼ同等の終局耐力、変形性能を評価する。
  • 道路橋示方書で横拘束筋があまり多くない場合と、ほぼ同等の終局変形性能および耐力を評価する。
    ρs=0.2%程度が目安で、それより大きい構造物を対象とするとCOM3(Fiber)の解析は変形性能を過小評価する可能性がある。
  • COM3(Fiber)は引張鉄筋の構成則にテンションスティッフニングモデルを用いているために、鉄筋ひずみが大きいと耐力を大きめに評価することがある。

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