2017 Fiscal Year Research-status Report
超音波法を利用した完全非破壊によるコンクリート部材の応力推定方法の開発
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17K06515
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
大野 健太郎 首都大学東京, 都市環境科学研究科, 助教 (80571918)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | コンクリート / 応力推定 / 作用応力 / 超音波速度変化率 / 相互相関 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
プレストレスが作用するコンクリート部材での非破壊による応力推定手法の基礎検討として、３００×３００×１０００ｍｍの角柱供試体に対し、各応力段階にて載荷軸方向と載荷軸直角方向の超音波計測を実施した。実験では、コンクリート強度、センサ種別、センサ間距離を変えて計測を行った。測定波形において、無応力状態と各応力段階での超音波波形のP波成分のみを含む区間において相互相関係数を算出し、相関係数が最も大きくなる時間差を用いて、超音波速度変化率を求めた。
ここで、計測された超音波波形に対してP波成分のみの時間区間（t1～t2）を抽出して相互相関係数を算出する必要がある。本研究では、t1の設定方法では、AIC法を2段階に分けてt1を検出することで、より正確な到達時間を自動的に決定した。また、時間t2についても定量的な決定方法を見出した。
このようにして得られた時間区間において、無応力状態の超音波波形と応力作用状態の超音波波形を対象に相互相関係数を算出し、相互相関係数が最大となる時間差から速度変化率を求めた。
次に、本速度変化率と作用応力比の関係を整理した。その結果、載荷軸方向において、作用応力比の増加に伴い速度変化率が増加する良好な線形性が認められた。一方、載荷軸直角方向においては、作用応力の変化によらず、速度変化率は変化しないことが認められた。また、コンクリート強度による違いを考慮するために、応力比（作用応力比/圧縮強度）を指標とした。さらに、使用したAEセンサ種別（60kHz共振、150kHz共振）の明確な差は認められず、また、センサ間距離は500mm程度が最適である可能性が示された。
以上の結果より、プレストレスが作用するコンクリートにおいては、作用応力方向に超音波計測を実施し、無応力状態と応力作用状態での超音波波形の相関をとることで、応力推定が実施できる可能性を見出した。
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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
強度水準の異なるコンクリート供試体に対して、超音波速度変化率と作用応力の関係について当初の計画通り整理でき、順調に進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
現段階での応力推定手法は、無応力状態での超音波計測が必要である。しかし、既に供用されているプレストレストコンクリート構造物では、無応力状態での超音波計測ができないため、基準となる波形情報が欠落していることとなる。2018年度は、予めプレストレスが作用している場合の応力推定手法を検討する予定である。
また、2017年度に得られた知見を学会等で発表する予定である。
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| Causes of Carryover |
当初の計画より順調に研究が進み、予定していた実験に関する旅費が大きく削減できた。また、研究室所有の装置の故障で当初予定になかった修理費が生じたが、予算の範囲内で修理することができた。
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