鉄筋腐食がRC梁の曲げ挙動に与える影響に関する実験と解析検討
本研究では、鉄筋腐食が鉄筋コンクリート(RC)部材の曲げ性能に与える影響を評価するため、健全なRC梁1体と、全長腐食および片側スパン腐食という異なる範囲で不均一に腐食したRC梁2体に対し、曲げ試験を実施した。鉄筋の腐食分布は、断面減少率と質量減少率の2つの方法で測定し、両者の傾向が一致することを確認した。断面減少率における腐食分布のピーク値は質量減少率におけるものよりもはるかに大きかった一方で、断面減少率による平均腐食は質量減少率によるものよりも小さいという違いが見られた。鉄筋腐食により、載荷時に生じる曲げひび割れの本数が減少する傾向がみられた。全ての試験体において、鉄筋の降伏に続いてコンクリートの圧縮破壊が発生するという類似した破壊パターンが観察された。鉄筋腐食は梁の剛性、降伏荷重、および最大耐力を低下させることが明らかになった。特に、全長腐食における耐力低下は片側スパン腐食よりも顕著であった。さらに、鉄筋の不均一な腐食を考慮した非線形三次元解析モデルを構築し、実験データを用いてその妥当性を検証した。
Experimental and Analytical Study on the Influence of Rebar Corrosion on the Flexural Behavior of RC Beams
This study investigated the behavior of a non-corroded reinforced concrete (RC) beam and two RC beams with non-uniform corrosion (whole span and side span) in a four-point bending test. The corrosion distributions of the tensile steel rebars were measured by two methods: diameter loss and mass loss. The peak values of corrosion distribution in the diameter-loss measurements were much greater than in the mass-loss measurements, while the average corrosion according to the diameter measurements was smaller than in the mass-loss measurements. The overall corrosion distribution trends were consistent between the two methods. From the bending test results, it was found that increased corrosion area and corrosion ratios reduced the beams’ stiffness, yielding capacity, and ultimate capacity. All three specimens exhibited similar failure patterns: steel yielding followed by compression failure of the concrete. A nonlinear three-dimensional analysis model that considered the non-uniform corrosion of the rebars was established and verified by experimental data. The model’s predictions for stiffness, ultimate capacity, and failure patterns were consistent with experimental results.
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