土木学会第68回年次学術講演会(平成25年9月) Ⅰ-463 敷砂緩衝材 含水状態 緩衝性能 及 影響 屋工業大学大学院 学生会員 ○内藤 直人 屋工業大学 正会員 前 健一 室蘭工業大学大学院 正会員 小室 人 構研 ン 正会員 鈴木 健太郎 室蘭工業大学大学院 正会員 山 悟 ン ニア 15.9% あ ．乾燥砂 焼 砂，不飽和砂 自然含水比程度 ． じめに 社会インフ 大更新時代 差し掛 我 国 老朽化し 構造物 長 命化 重要課題 一 ， 湿潤状態 実験 行 ． あ ．我 200 円柱型鋼製重錘 落石 策工 例外 く，そ 効率的 策方法 提案，評価手法 提案 急務 あ ． 近 ，土木構造物 設計法 性能照査型設計法 進 ， ， 移行 詳細 照査方法 確立 求 本研究 ， ッ ッ 面 設置 18 40 40 2 90 140 90 国 多発 ． 敷砂緩衝材 載荷部直径200mm 質量400kg φ107 φ200 150 伝達応力用荷重計 側面図 CL 1) 緩衝材 性能評価 行う そ ，本実験 明確 し，敷砂 目的 あ ． 鋼製底盤 敷砂 し重錘 75 ，乾燥砂 不飽和砂 760 T=200,300 ，敷砂 含水状態 緩衝性能 及 影響 明 鋼製砂枠 1520 800 象 ，そ 緩衝効果発揮 カニ 剛基礎 落 衝撃実験 実施し ． ．重錘落下衝撃実験 概要 験 結合し 鋼製砂枠 中 敷 詰 ，鋼製底盤 面一 設置 伝遉衝撃応力 計 9 個 起歪柱型 ー 面 直径 87mm、容量 100kN 荷重計 起歪柱型 ー 受 面 直径 20mm、容量 10MPa 測，鋼製底盤 支持 ．実 16@50 1600 鋼製底盤 ボ 平面図 示 ．敷砂 350 本実験 使用し 実験装置 概要 図-1 伝達衝撃力用ロードセル 1600 350 350 受 計測し 値 合計 伝遉衝撃力 算出し ．重錘 ，載荷部直径 200mm，質 ，重錘衝撃力 ，重錘先端部 組 込 ー 計測， い ー 式変位計 用い 重錘 厚さ:9mm 350 量 400kg (mm) 伝達応力用荷重計 伝達衝撃力用ロードセル 図-1 実験装置概要 貫入量 計測し ． 表-1 実験 ー 一覧 本研究 ，敷砂内 水 存 明確 見 ，全 う巻 出し厚 100mm 実験 ー 締 固 設定し ．重錘 ，敷砂 高 ． 締固 自 落 緩衝性能 及 ，本実験 用い 敷砂 比重 最大乾燥密度 一間隙比 ． 敷砂厚 T 衝突速度 V ．表-1 影響 試験体 300mm 2～5m/s 実験 ー 一覧 示 2.828g/cm3，A-b 法 1.694g/cm3，最適含水比 D30-V2.0 D30-V3.0 D30-V4.0 N30-V2.0 N30-V3.0 N30-V4.0 N30-V5.0 層厚 T (mm) 敷砂条件 間隙比 e 衝突速度 含水比 W (%) 1.39 (気乾) 300 0.67 6.97 V (m/s) 2.00 3.00 4.00 2.00 3.00 4.00 5.00 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― ーワー 敷砂緩衝材，衝撃力，含水状態 連絡先 〒466-8555 愛知県 屋 御器所町 屋工業大学 16 館 227 室 TEL052-735-5497 -925- 100 50 0 0 50 100 Time, t (ms) 150 200 (a) 重錘衝撃力 D30-V4.0 N30-V4.0 100 50 0 -50 -50 0 50 100 Time, t (ms) 150 200 300 D30-V4.0 N30-V4.0 100 1 -100 -50 0 50 100 Time, t (ms) 150 200 0 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 Distance from the center, L (m) (b) 伝遉衝撃力 (c) 重錘貫入量 図-2 乾燥砂 不飽和砂 衝撃特性 衝突速度 V=4.0m/s 各種衝撃応答波形 示 ．図-2(a) 力 最大値 不飽和砂 方 わ ，重錘衝撃 大 く，図-2(b) 伝遉衝撃力 最大値 ，乾燥砂 方 わ ， 大 い ．不飽和砂 ，第 1 波目 衝撃力 発現し 後 ， 第 2 波 迎え t=80ms 付近 衝撃力 0 D30-V4.0 N30-V4.0 重錘直径 0.5 0 ．重錘落下衝撃実験 結果と考察 図-2 2 1.5 200 Max. impact force, Fmax (kN) -50 -50 150 Base stress, (MPa) at t=70.0ms D30-V4.0 N30-V4.0 Propagated impact force, Fp (kN) Fall mass impact force, Ff(kN) 150 Penetration displacment, S (mm) 土木学会第68回年次学術講演会(平成25年9月) Ⅰ-463 150 (d) 底面応力 Dry Wet weight propagated 100 50 0 0 1 2 3 4 Input energy, Ei (kJ) 5 6 ． 図-3 含水状態 最大衝撃力 及 付近 0 波形性状 示 ．図-2(c) ． 最大値 ，乾燥砂 重 2 倍近い貫入量 錘貫入量 最大値 ，不飽和砂 ，乾燥砂，不飽和砂 時刻 ，重錘貫入量 0 時刻 衝撃力 ．含水状態 300 Dry Wet 200 100 0 0 1 重錘貫入量及び衝撃力波形 波 2 3 4 Input energy, Ei (kJ) 5 6 図-4 含水状態 最大貫入量 及 形性状 異 原因 し ，乾燥砂 水 含 不飽和砂 比 え い し う 重錘 貫入 進 ，図-4 考 ，t=70ms σ=0.66MPa σ=1.72MPa ，適度 水 含 ，不飽和砂 比 方 影響 深く貫入 ，入力 ネ い入力 ネ 理 大 く ． 影響し い 局所化 ， 傾向 確認 ，荷重 散効果 いう点 ，敷砂 緩衝性能 向 効果 あ ． ，伝 重錘 貫入し い い ，室蘭工業大学大学院建築社会 基盤系専攻土木コー 構造力学研究室 学生 皆様 多大 支援 戴い ． 記し 謝意 表し ． 参考文献 1) 羽柴寛文，前 健一，内藤直人，山 応力波 伝播挙動 異 考え 最大値 小 く ．敷砂中 水 存 研究 実施 あ ー 時 不飽和砂 方 大 く，入力 ネ ，含水状態 遊い ． 謝辞 ，伝遉衝撃力 最大値 ，小 遉衝撃力 最大値 時， 2 倍程度大 い 乾燥砂 方 ，底面応力 わ ，重錘貫入量 最大値 ，不飽和砂 方 ，底面応力 起因し ． 傾向 あ ． 乾燥砂 不飽和砂 乾燥砂 し ，乾燥砂 比 ー 大 い時 乾燥砂 方 大 く ，今後 重錘衝撃力 最大値 ，不飽和砂 方 乾燥砂 ． 断抵抗 大 く，重錘 貫入抵抗 大 い 考え ． ．不飽和砂 方 ，重錘衝 大 く ． ．まとめ ー 増加 伴い衝撃力 最大値 増加傾向 あ 撃力 わ 考え 確認 2 倍程度大 あ 砂 方 ，荷重 散 効果 高い 言え ． い ，重錘 最大貫入量 線形 増加 い貫入量 3 倍近く 大 い応力 伝遉 確認 乾燥砂 不飽和砂 ．し 応力 σ 敷砂底面 伝遉 し，乾燥砂 最大伝遉応力 い 入力 ネ ．そし ，乾燥砂 不飽和砂 示 ．不飽和砂 最大伝遉応力 図-3 ，乾燥砂，不飽和砂 ー 増加 伴 ． 図-2(d) 影響 ， 断抵抗 小 く，強い 縮力 耐え 横 逃 影響 t=120ms 続 Max. penetration displacement, Smax (mm) し し，乾燥砂 ，衝撃力波形 第 4 波 木健太郎，川瀬良 ．そ 詳しい原因 解明 衝撃力伝遉挙動 関 検討 必要 あ ． 会論文 -926- 落石特性 異 悟，牛渡裕二，鈴 水 堆積層内 二次元個別要素法解析, 土木学 A2 応用力学 , Vol.68, No.2, pp.443-454，2012.9.
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