軸圧縮荷重下のRC柱に対する薄型HPFRCジャケット：力学的挙動と補強の有効性

科学分野:

• 土木工学
• 材料科学
• 構造工学

背景:

• 建設セクターの環境への影響は、既存構造物の耐用年数を延ばすことを必要とします。
• 鉄筋コンクリート（RC）柱は、現在の荷重需要を満たすため、または損傷を修復するために補強が必要となることがよくあります。
• 持続可能で効率的な補強方法は、インフラストラクチャの寿命にとって重要です。

研究 の 目的:

• 軸圧縮下にあるRC柱の補強のための高性能繊維補強コンクリート（HPFRC）ジャケットの有効性を調査すること。
• HPFRC補強柱の性能に対する断面形状（円形、正方形、長方形）の影響を評価すること。
• HPFRCジャケットを他の補強技術と比較し、構造性能と安全性の向上の可能性を評価すること。

主な方法:

• 様々な断面形状（円形、正方形、長方形）の12本のRC柱（高さ1200 mm）を試験しました。
• 簡単な表面処理（サンドブラスト）を施して適用された薄型HPFRCジャケット（厚さ30 mm未満）を使用して柱を補強しました。
• 補強された柱と補強されていない柱の軸方向耐荷力と破壊モードを分析しました。

主要な成果:

• 全長のHPFRCジャケットは、試験されたすべての断面形状で軸方向耐荷力を大幅に増加させました。
• 正方形柱は、制御標本と比較して軸方向耐力が最大105％増加し、長方形柱は最大87％増加しました。
• 最も高い性能向上（軸方向耐力の倍増）は、全長ジャケットと52.6％の幾何学的補強率を持つ正方形柱で観察されました。
• 補強された柱は段階的な破壊を示し、爆発的な破壊モードとは異なり、崩壊前に警告を発しました。

結論:

• HPFRCジャケットは、特に非円形柱のRC柱の軸方向耐荷力を向上させるための非常に効果的な方法です。
• 補強の有効性は、幾何学的補強率に直接関係しており、断面形状によって低下しません。
• HPFRCジャケットは、従来の工法に代わる持続可能な選択肢を提供し、繊維強化ポリマー（FRP）ジャケットを上回る可能性があり、追加の保護層の必要性をなくします。