Development of a platform for numerical analysis of the performance of existing concrete structures
| Project/Area Number |
21H01406
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 22010:Civil engineering material, execution and construction management-related
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
斉藤 成彦 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (00324179)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 賢之介 山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (20821606)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2021: ¥9,880,000 (Direct Cost: ¥7,600,000、Indirect Cost: ¥2,280,000)
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| Keywords | 数値解析 / 既設コンクリート構造物 / 性能予測 |
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| Outline of Research at the Start |
社会基盤施設の老朽化が深刻になる中で，劣化の生じた構造物に対して適切な時期に効果的な対策を施すためには，既設構造物が保有する性能を正確に把握し，供用中の性能の経時変化を合理的に予測できる手法の開発が切望されている．本研究では，時間軸上で複雑な挙動を示すコンクリート構造物を対象に，構成材料の微視的な材料解析を構造物の巨視的な応答解析に統合させることで，既設構造物のライフタイムシミュレーションに活用できる先進的な構造解析プラットフォームの開発を目的とする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、引き続き物質移動解析に必要なミクロスケールでの物理化学現象のモデル化を行った。これまで、コンクリート中の水分、塩分、二酸化炭素等の物質の移動解析モデルを構築してきたが、特に水分・塩分の拡散係数をセメント化学組成に基づき算出し、決定した拡散係数を用いてモルタルまたはコンクリート試験体の塩分浸透解析を行い、実験データとの比較により妥当性を検証した。その際、試験体の飽和度によっては移流拡散現象にもなるため、移流項のモデル化も行った。飽和度や水セメント比など種々の条件を変化させたモルタル試験体に対する実験結果については、土木学会年次学術講演会に先行して投稿を行った。
一方、構造物・部材レベルの解析手法の高度化については、鋼材腐食の生じたプレストレストコンクリート桁の耐荷性状評価を行い、鋼材腐食のモデル化の影響について検討を行った。解析結果は土木学会年次学術講演会に速報として投稿を行った。また、鋼材腐食の生じたプレストレストコンクリート桁の補強効果を検証するため、外ケーブル補強を施したPC桁の耐荷性状について解析的に検討を行った。解析結果は、国際会議および国内シンポジウムにて発表を行った。なお、解析手法の適用性を確認するため、鉄筋コンクリート部材における配筋が破壊挙動に及ぼす影響について検討を行い、土木学会論文集に投稿を行った。次年度は、物質移動解析と構造解析の連成に取組み、塩分浸透により鋼材腐食の生じた部材の性能評価を試みる予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
塩分浸透に対する物質移動解析については、飽和度の異なるモルタル試験体に対して塩分浸透実験を行い、移流拡散現象のモデル化に必要な基礎的データを取得することができた。飽和度の異なる試験体のデータや浸漬期間を長期化した場合のデータなど、引き続き実験的検討を続けることで、移流拡散に関するパラメータの決定につなげることが可能である。一方、構造物・部材の解析では、鋼材腐食の影響や補強後の耐荷性状等を精度よく予測することができ、材料劣化の生じたコンクリート構造物の性能評価手法の確立に有用な成果が得られていると判断できる。なお、これらの実験・解析結果の一部は、速報的に学会発表に投稿することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度までの研究に基づき、今後は物質移動解析との連成に取り組む予定である。物質移動解析では、移流拡散現象における拡散係数や移流速度等のパラメータをコンクリートの微視的特性に基づいて決定するため、モルタル試験体の塩分浸漬試験による塩分濃度分布の取得に加えて、試験体の空隙構造の分布についても計測を試みる。また、ひび割れ等の損傷の影響についても検討を行いたい。
構造物・部材の解析では、実構造スケールでのモデル化での検討を続けることで、より実際に近い劣化状況や損傷の影響について知見を得ることを目標とする。なお、物質移動解析との連成では、表面付近の要素分割に留意した検討が必要と考えている。物質移動解析と構造解析を連成させた検討結果については、論文への投稿や学会での発表を行う予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
