SMAF-ECCプレハブ自己センタリングフレーム接合部の有限要素シミュレーションに基づく耐震性能および自己センタリング性能に関する研究

科学分野:

• 構造工学
• 材料科学
• 耐震工学

背景:

• プレハブフレーム接合部は、しばしば低い耐震性能、大きな残留変位、および不十分な自己センタリング能力を示す。
• 工業化建築における接合部性能を改善するための既存の解決策は、包括的な耐震性および自己センタリング機能を欠いている。

研究 の 目的:

• 形状記憶合金繊維（SMAF）強化セメント複合材（ECC）を用いた新規自己センタリングプレハブフレーム接合部の提案と評価。
• 提案された接合部の耐震性能および自己センタリング挙動に対するSMAF体積含有量の影響を調査する。

主な方法:

• ABAQUSを用いたSMAF-ECC接合部の検証済み有限要素モデル（FEM）の開発。
• 提案された接合部と従来の鉄筋コンクリート（RC）およびECC補強（RC-E）接合部モデルとの比較分析。
• 接合部性能に対するSMAF体積含有量の変化の影響を探るためのパラメトリックスタディ。

主要な成果:

• SMAF-ECC複合材は、プレハブフレーム接合部の耐震性能および自己センタリング能力を著しく向上させる。
• 従来の接合部と比較して、残留変位が大幅に減少し、履歴挙動が最適化される。
• 最適なSMAF体積含有量が特定された。過剰な量は繊維の凝集を引き起こし、自己センタリング能力を低下させた。

結論:

• 接合部コアゾーンの従来のコンクリートをSMAF-ECCに置き換えることは、耐震性の向上に実行可能な解決策を提供する。
• 本研究は、耐震安全性を高めるためのプレハブ構造へのSMAF-ECCの応用基盤を築く。
• SMAF-ECCの利点を最大化するためには、SMAF含有量の最適化が不可欠である。