Abaqusで目に見えて分かる! コンクリートの強度

構造物の設計に使われる素材・コンクリートの強さを知りたい

建築や土木分野の構造物の設計では、鉄筋コンクリート造(RC)部材の強度計算が日常的に行われています。それらRC部材の最大耐力や破壊挙動を確認する目的で、解析が行われる場合があります。今回は、RC部材の最大耐力や破壊挙動を確認・推定するために、RC梁の破壊試験とAbaqusを使った解析結果の比較検討を行いました。

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この解析に使用したソフト

本解析には、汎用有限要素解析ソフト「Abaqus(バージョン2017)」を使用しました。Abaqusはコンクリート材料非線形モデル(コンクリート損傷塑性モデル)を標準搭載しています。そのほか、Abaqusはコンクリート問題を解決するために、スミアドひび割れコンクリートモデルとAbaqus / Explicitの脆性ひび割れモデルを有しています。

Abaqus 製品情報

現場ごとに荷重・鉄筋本数・材料特性が違うため、比較対照試験を行う

一般に、曲げ変形またはせん断変形の一方の変形のみが卓越する梁に比べて、両者が複合する梁の方が強度や破壊状況の推定の難易度が高くなります。そのため、両変形が複合した破壊モードを示す梁試験体を解析対象に選定しました。

試験結果とAbaqus解析結果の比較

試験結果と解析結果を比較した結果、両者の荷重-変位関係およびコンクリートひび割れ状況はほぼ一致することを確認できました。つまり、Abaqusのコンクリート材料非線形モデルを使用した解析手法の妥当性を確認できたといえます。

  • 試験結果による梁のひび割れ状況

  • Abaqus解析結果による梁のひび割れ状況

下図は解析結果による梁のひび割れ状況を示しています。解析で出力される破壊パラメーター(DAMAGET)の値が大きいほど、すなわちコンター図に示す解析モデルの要素の色が赤い方がひび割れが顕著であることを表しています。

せん断力-変位関係のグラフを含めた試験結果と解析結果の詳細な比較結果は、詳細資料(無料)にてご確認ください。

受託解析にかかる費用はいくら?(参考価格)

AbaqusによるRC梁の破壊試験解析をプロに依頼(受託解析)すると、約80~100万円程度かかります(工数:10~12人日程度)。モデル化の難易度(形状、配筋状況など)や解析の難易度(解析精度、解析種類<静的、動的、衝撃など>)によっても価格や期間が変わります。

大塚商会では受託解析の個別見積りを承っています。本解析にご興味をお持ちの方は、ご希望や条件をお聞かせください。

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Abaqusによる鉄筋コンクリート梁の破壊試験解析

主な内容

  • 解析モデル・解析条件
  • 試験結果と解析結果の比較
  • まとめ