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火災時における複合部材およびトンネル構造物の変形挙動解析

河村 圭亮*1・福浦 尚之*1・服部 佳文*2

本研究では,コンクリート構造物を対象として,3次元有限要素法による熱伝導解析および熱応力解析の一方向連成解析を実施した。始めに,コンクリート一体型鋼製セグメントの耐火実験を対象とした解析を行い,複合部材に対しても内部の温度変化および全体の変形挙動を概ね評価できることを示した。また,加熱に伴う材料強度の低下によって構造物の剛性や耐力が低下する挙動についても評価可能なことを示した。さらに,トンネル構造物を対象とした耐火解析を行い,火災加熱を受ける範囲の変形挙動が他の範囲へ及ぼす影響について,その性状を明らかにした。

キーワード:  火災,熱伝導解析,熱応力解析,セグメント,トンネル

*1 技術センター 土木技術研究所 土木構工法研究室
*2 土木本部 土木設計部

Analysis of the Deformation Behavior of a Composite Member and Tunnel in a Fire

Keisuke KAWAMURA*1, Naoyuki FUKUURA*1 and Yoshifumi HATTORI*2

In this study, we carried out a one-way coupled analysis of heat transfer and thermal stress using the 3D-finite element method for reinforced concrete. Also applicable to composite members, this analytical method can be used for examining variations in temperature and deformation behavior by simulating the fire resistance of an all-in-one steel-reinforced concrete segment. Moreover, this analytical method can be used for examining how the stiffness and bearing force of a structure decrease as the material strength decreases due to exposure to fire. The fire resistance of a tunnel structure also was analyzed to clarify how deformation behavior in a fire-affected area influences other areas.

Keywords:  fire, heat transfer analysis, thermal stress analysis, segment, tunnel

*1 Civil Structure and Material Research Section, Civil Engineering Research Institute, Technology Center
*2 Design Department, Civil Engineering Division