不可避な不確実性を考慮したRC構造物の構造信頼性評価法とLCCの確率論的評価法

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15560414
• Research Institution: Hiroshima Institute of Technology
• Principal Investigator: 中山 隆弘 広島工業大学, 工学部, 教授 (90087974)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 樫山 和男 中央大学, 理工学部, 教授 (10194721) ; 川谷 充郎 神戸大学, 工学部, 教授 (00029357)
• Keywords: RC構造物 / 不確実性 / 有限要素法 / 構造信頼性評価 / ライフサイクルコスト / 維持補修補強計画 / ひび割れ幅 / 信頼性指標

Research Abstract

まず不可避な不確実性を考慮したRC構造物の構造信頼性評価法に関する研究では、汎用有限要素解析プログラム(ANSYS)によって、RC構造部材に作用する荷重と材料定数(今年度は鉄筋とコンクリートの弾性係数のみ)の不確実性を考慮して、それらが応答値(変位や応力度)に及ぼす影響、すなわち、各確率パラメータの感度を求め得る可能性を見出すことができた。本プログラムの有効性は予想通りであり、例えば、荷重と変位には正の相関が、鉄筋の弾性係数と変位には○の相関が、さらにコンクリートの弾性係数と変位には○の相関があることを定量的に得ることができることを確認することができた。この成果は今後の構造設計法のひとつと考えられる信頼性設計法に有効に活用できる。しかし、自動メッシュの生成法にはかなりの問題を残している。また、他の不確実性に対する考慮等も重要であり、次年度はこれらの問題の克服に力を注ぐ必要がある。
一方、RC構造物のLCC(ライフサイクルコスト)の算定法については、基本的な考え方はコロラド大学のProf.Frangopolの手法に従っているが、わが国では維持管理が主にコンクリートのひび割れ幅によって行われていることに鑑み、鉄筋の腐食率とひび割れ幅との関係式に対する既往の研究成果を導入して、どの程度のひび割れ幅で補修を行えばLCCが低くなるのかという問題にも応えられる対策を施した。さらに、Prof.Frangopolが補強のことを視野に入れていないのに対し、RC構造部材の安全性を構造物の安全性の評価に対するISOの基本的な考え方に準じて信頼性指標で表し、信頼性指標の低下とLCCを最小とする補強のタイミングについても考察し得るプログラムの開発を行った。ただし、ケースによっては解析が困難な場合も見出され、次年度はその点の解決に注力したいと考えている。

Research Products

• [Publications] 中山 隆弘, 福島 康則: "信頼性工学的手法によるRC橋脚部材の維持・補修計画に関する一考察"構造物の安全性および信頼性(JCOSSAR2003論文集). Vol.5. 507-512 (2003)
• [Publications] 福島 康則, 中山 隆弘: "信頼性工学的手法によるRC橋梁部材の維持・補修計画に関する基礎的研究"土木学会第58回年次学術講演会講演概要集(第I部門). 1233-1234 (2003)